Doba, kdy CAD systémy byly v∞hradní záleºitostí tajemn╪ vystupující skupinky zasv╪cen∞ch mágà, nenávratn╪ konƒí. Dnes zaƒínají p²ímo ƒi zprost²edkovan╪ (ale úsp╪τn╪) oslovovat i pracovníky, které by jeτt╪ nedávno taková moºnost ani nenapadla. Proto jist╪ neuτkodí, podíváme-li se krátce na moderní trendy v této oblasti.
Kam kráƒí CAD
Produkt je hlavním objektem ƒinnosti v∞robce ƒi dodavatele. Proto je logické, ºe systém obsahující data nezbytná k vytvo²ení v∞robku a zároveσ s v∞hodou pouºitelná i k podpo²e jeho prodeje, provozu a údrºby je p²irozenou zásobárnou informací pro v╪tτinu pracovníkà kolektivu i pro jeho spolupracovníky. Díky internetu a intranetu a v neposlední ²ad╪ ràstu v∞konu v∞poƒetní techniky lze dnes tyto informace dodat doslova na kaºd∞ pracovní stàl, a to i v té nejv∞mluvn╪jτí, grafické podob╪. Ale o tom podrobn╪ji aº jindy. Neº budeme jedin∞ spoleƒn╪ sdílen∞ elektronick∞ model v∞robku τí²it po síti, musíme jej vytvo²it. Jaké jsou moderní trendy v CAD oboru, to nám asi nejlépe p²iblíºí p²íklad strojírensk∞ch (MCAD) systémà, u nichº jsou tyto trendy nejmarkantn╪jτí.
Obecn∞ trend v CAD
"Konstruktér musí mít gumu jako cihlu," ²íkával náτ uƒitel technického kreslení. Tenkrát nás tím sice hlavn╪ rozesmál, je to vτak velmi p²iléhavé vyjád²ení faktu, ºe práce konstruktéra spoƒívá p²edevτím v navrhování ràzn∞ch variant ²eτení a jejich opakovaném posuzování a odmítání aº k p²ijetí podle jeho soudu optimálního ²eτení. Takto ²eƒeno to zní triviáln╪, a p²itom to trvalo p²es deset let, neº se CAD systém stal z pouhé náhrady r∞sovacího prkna nástrojem, kter∞ se snaºí tvàrƒí ƒinnost konstruktéra sice jeτt╪ ne nahradit, ale úƒinn╪ mu pomáhat i v t╪ch nejdàleºit╪jτích, tvàrƒích úkonech.
Prvním krokem k tomuto cíli, usnadσujícím v∞τe zmín╪n∞ proces opakovaného obm╪σování konstrukce, je princip parametrického, na konstrukƒních prvcích zaloºeného trojrozm╪rného (3D) modelování. Uvedl jej uº roku 1988 systém Pro/ENGINEER firmy Parametric Technology Corporation (PTC) a v souƒasné dob╪ jej p²ijaly prakticky vτechny MCAD systémy, které si ƒiní nárok na p²ívlastky moderní a v∞konné.
Vysv╪tlení parametriƒnosti je jednoduché - namaluji t²eba obdélník a jeho stranám p²id╪lím hodnoty A a 2*A. Kdyº pak nap²íklad definuji (kótou, zápisem v zadávací tabulce apod.), ºe A = 20 mm, strany obdélníka se upraví na délky 20 mm a 40 mm; kdyº zadám, ºe A = 50, strany se zv╪tτí na 50 a 100 mm. Jednoduchou zm╪nou jednoho ƒi více parametrà tak lze velmi snadno m╪nit tvar vytvá²eného objektu, a p²itom nemusím provád╪t úpravy, zaruƒující, aby n╪které hrany zàstávaly vzájemn╪ kolmé nebo teƒné, protínaly se v urƒit∞ch místech apod. - to systém hlídá sám.
Jeτt╪ efektivn╪jτí jsou konstrukƒní prvky. Jsou to typické konstrukƒní detaily, nap²íklad ºebra, zaoblení, nálitky ƒi díry, které p²i zm╪nách zachovávají nejen tvar vlastního prvku, ale i jeho vztah k okolním objektàm, nap²íklad díra je stále pràchozí a kolmá na ƒelní plochu, ºebra stále propojují p²ísluτné st╪ny apod. Parametrické, na konstrukƒních prvcích zaloºené modelování vτak není zcela univerzálním ²eτením. P²edevτím jej nelze dob²e pouºít na vytvá²ení obecn╪ tvarovan∞ch ploch. Problematická je i práce se sloºit∞mi díly, definovan∞mi mnoha vzájemn╪ závisl∞mi parametry.
K souƒasn∞m trendàm rovn╪º pat²í uº zmín╪ná podpora skupinové spolupráce vτech zainteresovan∞ch profesí (tedy uº ne jen konstruktérà a technologà) s vyuºitím internetov∞ch technologií. Dále je to modelování rozsáhl∞ch sestav dílà, p²echázejících do skuteƒn∞ch "virtuálních maket", které pak umoºní simulaci maxima vlastností v∞robku, d²íve neº je vyrobena jediná jeho souƒást. Oblíben∞m heslem je i "zachycení konstrukƒního zám╪ru", jehoº se obvykle dosahuje objektov∞m zaƒlen╪ním vlastností modelovaného prvku a pravidel konstrukƒního postupu do vlastního modelu. N╪které systémy se pokouτejí aplikovat i postupy um╪lé inteligence tak, aby systém "sledoval" postup konstrukce a odvozoval p²ísluτná pravidla sám.
Krom╪ uveden∞ch obecn∞ch trendà bych se rád obτírn╪ji zmínil alespoσ o specialitách dvou z "velk∞ch" CAD systémà, Pro/ENGINEER a Unigraphics. Jejich p²ístup totiº dob²e charakterizuje sm╪r, kter∞ se, pochopiteln╪ kaºd∞ sv∞m zpàsobem, snaºí sledovat (a pokud ne, asi by m╪li) i ostatní dodavatelé CAD systémà.
Pro/ENGINEER
Nová verze systému, nazvaná Pro/ENGINEER 2000i, byla u nás p²edstavena celosv╪tov∞m distributorem PTC, spoleƒností RAND Worldwide. Její demonstrace byla zopakována na tiskové konferenci k uzav²ení reselerské dohody mezi Randem a zkuτen∞m veteránem CAD oboru, zlínskou firmou ZPS-SYSTEMS.
Jednou z novinek této verze a absolutní novinkou i v celé oblasti CAD je tzv. behavioral modeling. Není to nic jiného neº automatické dosahování konstruktérem hledaného optimálního ²eτení. Konstruktér zadá, ºe chce upravit vytvo²en∞ model souƒásti nap²íklad tak, aby se bu╘ veτla do urƒitého prostoru, a p²itom m╪la maximální objem, nebo aby p²i zadan∞ch rozm╪rov∞ch, funkƒních nebo mechanick∞ch vlastnostech byla co nejlehƒí. Systém pak sám provede pot²ebné tvarové úpravy modelu tak, aby bylo cíle se zadanou p²esností dosaºeno.
Kdo do podobn∞ch záleºitostí trochu vidí, vytuτí nejmén╪ dva problémy. Optimalizace s více parametry je sama o sob╪ dost nároƒná, hlavn╪ co se t∞ƒe stability ²eτení. Navíc je propojena s automatickou úpravou tvaru modelu vytvo²eného parametrick∞mi konstrukƒními prvky, u níº, jak uº jsme si ²ekli v∞τe, mohou vznikat potíºe p²i práci se sloºit╪jτími tvary. Odpov╪╘ dodavatele systému na tyto námitky je jednoznaƒná: U zakladatele 3D parametrického modelování je samoz²ejmé, ºe systém je tak dob²e propracovan∞, ºe mu ned╪lají potíºe ani sloºité tvary. A co se t∞ƒe optimalizace, p²ed jejím zadáním se màºe provést tzv. citlivostní anal∞za, tedy urƒí se parametry, které nejvíce ovlivσují ²eτen∞ problém, a ty mén╪ v∞znamné se vylouƒí, ƒímº se ²eτení zjednoduτí.
P²i prezentaci byla demonstrována optimalizace tvaru nádrºky ost²ikovaƒe automobilu k dosaºení jejího maximálního objemu p²i dan∞ch podmínkách, a fungovala skv╪le. Jak to bude "chodit" na sloºit╪jτích problémech, ukáºe praxe, a bude-li v∞sledek uspokojiv∞, pàjde o skuteƒn╪ mimo²ádn∞ nástroj (do optimalizace pr∞ lze zapojit i v∞sledky v∞poƒetní anal∞zy v∞robku, nap²íklad mechanické ƒi teplotní anal∞zy metodou koneƒn∞ch prvkà).
Unigraphics
Nejnov╪jτí verze systému Unigraphics byla ohláτena (do prodeje má p²ijít na podzim) a p²edvedena na ƒervnovém setkání uºivatelà, ale uº souƒasná verze uºívá unikátní technologii Wave. Ta vychází z pon╪kud jiné filozofie a p²edpokladà neº behavioral modeling, ale cíl je obdobn∞: nahradit "gumu jako cihlu" rychlou, na pohled tém╪² inteligentní prací poƒítaƒe.
Technologie Wave je zaloºena na málo p²ekvapivém zjiτt╪ní, ºe náklady na tutéº úpravu téhoº dílu se v∞razn╪ liτí podle toho, ve které ƒasové fázi v∞voje produktu se úprava realizuje. Nejv╪tτí p²irozen╪ jsou, kdyº se nedostatek projeví aº v provozu. To obvykle vyºaduje v∞m╪nu p²ísluτného dílu u jiº prodan∞ch produktà, a to není snadné ani levné. Lepτí uº to je, objeví-li se problém na fyzickém prototypu. I pak to ale znamená zm╪nu technologie, tedy i p²ísluτné dokumentace, a v╪tτinou i nástrojà a ná²adí. Jeτt╪ levn╪jτí je, odhalí-li závadu, d²íve neº zaƒne jakákoliv v∞roba, virtuální prototyp atd. Obvykle se udává, ºe s kaºdou dalτí fází procesu v∞voje, v níº ke zm╪n╪ dochází, rostou náklady desetkrát, tedy stojí-li úprava ve fázi ideového návrhu korunu, ve fázi konstrukce je to uº deset korun, ve fázi anal∞zy konstrukce stovka a tak dále, takºe v rutinním provozu v∞robku uº za pàvodní jedniƒkou p²ibude p╪kná ²ádka nul.
Cílem technologie Wave proto je p²esunout maximum provád╪n∞ch zm╪n do co nejran╪jτí fáze v∞vojového procesu. Prakticky je toho docíleno stratifikací konstrukce produktu do ràzn∞ch úrovní podrobnosti. Ale abych mluvil hezky ƒesky - vτechny demonstrace jsem zatím vid╪l na modelu traktoru, takºe si p²edstavte n╪co jako jednoduchou d²ev╪nou hraƒku, traktàrek sloºen∞ z n╪kolika hranolà a koleƒek. Takov∞ model se pouºívá na nejvyττí úrovni, ve fázi ideového návrhu. Ten nejv╪tτí hranol p²edstavuje kapotu motoru. Na dalτí úrovni uº jej rozd╪líme na pláτ£ kapoty, blok p²edstavující motor a na dalτí objekty p²edstavující nap²íklad ²ízení a pohony. Tímto zpàsobem se pokraƒuje do dalτích úrovní. Co je vτak nejdàleºit╪jτí, p²i definici dalτích úrovní se urƒují i vazby mezi jednotliv∞mi úrovn╪mi. Zm╪ny v nejvyττí úrovni se pak automaticky τí²í do úrovní niºτích.
Hlavní projektanti pak stanovují vhodné rozm╪ry a proporce na nejhrubτím modelu, hrají si s traktàrkem. Ale konstrukté²i nemusejí ƒekat, aº skonƒí, a uº po sestavení prvního ideového návrhu mohou zaƒít pracovat na detailním návrhu dílà a sestav. Pokud hlavní projektant usoudí, ºe je t²eba nap²íklad zv╪tτit rozvor, provede to na hrubém modelu a vτechny díly na niºτích úrovních (jsou-li vazby správn╪ stanoveny) se automaticky p²izpàsobí nov∞m rozm╪ràm.
I v tomto p²ípad╪ musí b∞t parametrické modelování dob²e vy²eτeno. Podle údajà firmy Unigraphics se po zavedení technologie Wave úprava k²ídla letadla, která "ruƒn╪" trvala t²i m╪síce (b╪hem nichº se vzájemn╪ p²izpàsobovaly tisíce souƒástí uvnit² k²ídla tak, aby "pasovaly"), zkrátila na ƒty²i hodiny.
Záv╪r
Je pot╪τující, ºe nám poƒítaƒe zaƒínají úƒinn╪ pomáhat tam, kde je to nejvíce pot²ebné. P²esto bychom nem╪li p²eceσovat poƒítaƒe ani software a m╪li bychom si uv╪domit, ºe to nejv╪tτí bohatství kaºdého podniku je v tvàrƒích lidech a jejich nashromáºd╪n∞ch zkuτenostech.
