جعلتني ممارستي الهندسية أعمل مع منتجات CAD مختلفة جدًا (ProE ، UG ، SolidW ، Revit ، Advance steel ، AutoCAD ، MachCAD ، SCAD). أستخدم بعض الأدوات طوال الوقت ، وأخرى من وقت لآخر ، إذا طُلب منك إجراء فحص أو تحليل. إن معرفة أداة التصميم هي في المقام الأول فهم اللغة المنطقية للبرنامج ، وإذا كنت تمتلك عدة برامج ، فإن دراسة الباقي ليست صعبة ، لأنه في الحقيقة فقط الرموز وتغيير موقعها. كلما زادت البرامج التي تعرفها ، زادت المهام المحددة التي يمكنك حلها. سمحت لي ممارسة استخدام CAD لمدة عشر سنوات بتكوين فكرة عن تطورهم ، وأردت حقًا مشاركة هذا.
يمكن تقسيم أنظمة CAD إلى 3 مستويات وفقًا لمنطقها الداخلي ووظيفتها:
- أنظمة منخفضة المستوى بنموذج رياضي مغلق للإنشاءات. هذه آلات رسم. منطقهم بسيط للغاية - في الواقع ، تأخذ قلم رصاص وترسم ليس فقط على الورق ، ولكن في مساحة النواقل. كل منطق البناء يأتي فقط من اعتباراتك. للعمل في هذه البرامج ، يجب أن تقرر بالفعل حجم الكائنات وخصائصها وهندستها. على سبيل المثال يتم تقليل كل الرسم إلى تكرارات (تعديلات) متعددة للرسم على الصورة المقصودة. بالطبع ، كل هذا يؤدي إلى عدد كبير من الأخطاء. ومع ذلك ، فإن استخدام قوالب ذكية مختلفة للمهام النموذجية (تخطيط الغرفة ، الهياكل المعدنية) يبسط إلى حد كبير طريقة الرسم هذه.
على سبيل المثال ، للامتثال لـ GOST و SNiP ، فإن قالب SPDS مناسب تمامًا. أنظمة التصميم هذه (AutoCAD ، Compass ، Sketchup ، إلخ) هي أكثر ملاءمة لرسومات البناء ، حيث تمت كتابة معظم المعايير والقواعد بالفعل ، وفي الواقع ، تدور مساحة التصميم بأكملها حول العقد ، والوصلات ، والأقسام المخترعة بالفعل ، إلخ. كل هذا أدى إلى نهج جديد للتصميم - هذه هي تقنية BIM ، يجب أن يتم نقلها خارج النطاق ، لأن منطقها يختلف تمامًا عن أنظمة التصميم الأخرى. عنها بعد ذلك بقليل.
- الأنظمة متوسطة المستوى (أشهرها SolidWorks ، على الرغم من أنها وصلت في السنوات الأخيرة عمليا للأنظمة عالية المستوى ، وكذلك العاكس وغيرها). لديهم نموذج رياضي مفتوح (شجرة نموذج). على سبيل المثال في أي مرحلة من مراحل الرسم ، يمكنك تتبع الخطوات السابقة للبناء. تختلف هذه الأنظمة بمنطقها بشكل أساسي عن الأنظمة ذات المستوى الأدنى. هنا تعمل ، كما كانت ، مع المواد الصلبة. على سبيل المثال تتضمن رياضيات النموذج سلامة هندسة عناصر البناء وأي تقاطعات أو عدم تطابق "صلابة" مستحيل. ومن هنا جاء مصطلح "النمذجة الصلبة". في الواقع ، من خلال العمل في هذه البرامج ، يعالج المهندس النسخ الإلكترونية من هذه النماذج ، مما يسمح لك بتطبيق منطق التجميع على التصميم. كما سيحدث هذا في الإنتاج ، يجب أن يتم تنفيذه في النموذج. هذا يزيل عدد كبير من المشاكل ويقلل من عدد أخطاء التصميم. ومع ذلك ، يحتاج المهندس نفسه في هذه الحالة إلى مجموعة واسعة من المعرفة في مجال متطلبات كائن التصميم. اتخذت هذه الأنظمة خطوة مهمة نحو الحد من تعقيد أعمال التصميم مقارنة بأنظمة المستوى الأول ، لكنها لم تحل مشكلة تحسين المنتجات من خلال المعلمات ، وقد تم ذلك بواسطة أنظمة المستوى الأعلى.
- أنظمة عالية المستوى بنموذج رياضي مفتوح للإنشاءات مع إمكانية التحليل الشامل للنموذج وفقًا للمعايير المعمول بها (القوة ، قابلية التصنيع ، القيود الهندسية ، إلخ). يتم استخدام القدرات الكاملة لهذه الأنظمة فقط من قبل المستخدمين المتقدمين للغاية ، وكقاعدة عامة ، فقط في الصناعات ذات القيود العالية والمهام المعقدة (الطيران والفضاء والنووي ، وما إلى ذلك). على سبيل المثال هذه الأنظمة هي طليعة أنظمة التصميم فهي الأكثر تقدمًا وتعقيدًا. يكمن تعقيدها في حقيقة أنه عند نمذجة البرنامج "يجبرك" على تحديد علاقة الكائنات الهندسية بوضوح. على سبيل المثال قبل أن تدرك ما تم تصوره في نموذج ثلاثي الأبعاد ، يجب أن تمثل على الأقل تقريبًا طبيعة المنتج لكل عنصر على حدة. يتميز كل نموذج بثلاثة أبعاد محددة على الأقل للتجليد (مستوى الرسم ، وعمق الرسم وحجم الرسم نفسه) ، وكل موقع (تجميع) - على الأقل ثلاثة أسطح أو مولدات متصلة. بالنسبة لمنتج مكون من 10 وحدات تجميع ، فإن الحد الأدنى لعدد العلاقات المحددة هو 90 (10x3x3). من الناحية العملية ، هناك دائمًا المزيد. في هذا الصدد ، من أجل تجميع كل شيء بشكل صحيح ، من المهم جدًا بناء اتصالات الأشياء بشكل صحيح مع الأخذ في الاعتبار عددًا كبيرًا من المعلمات (القوة ، والتشغيل ، والتحصيل ، والتصنيع). كل هذا يجعلك تفكر وتفكر بجد ، ولكن النموذج الجيد البناء قادر على التكيف - من السهل تغييره اعتمادًا على ظهور متطلبات أو قيود جديدة. هذه الأنظمة ، الخاضعة للنمذجة الصحيحة ، هي التي تجعل من الممكن تحسين المنتج قدر الإمكان وفقًا لعدد كبير من المعلمات. تنتمي ثلاثة أنواع من أنظمة البرامج إلى هذا النوع من المنتجات: Unigraphics (NX) و ProEngineer و Catia. منطق هذه الأنظمة الثلاثة متشابه للغاية ، لذا فإن اختيار النظام الذي تستخدمه عادة ما يأتي للراحة الشخصية.
وأخيرًا ، أنظمة BIM. هذا هو نهج مختلف بشكل أساسي للتصميم. في الواقع ، أنظمة BIM هي مكتبات منظمة للحلول الممكنة المرتبطة بكائنات التصميم. على سبيل المثال يحتوي كل كائن تصميم على مجموعة معينة من المعلمات والخصائص المضمنة بالفعل فيه ويمكن للمستخدم تحديد هذه المعلمات فقط من المكتبات المقترحة اعتمادًا على الغرض من العنصر أو متطلبات العميل. تتضمن هذه الأنظمة هياكل Revit و Advance steel و Tekla. هذه الأنظمة تبسط الحياة إلى حد كبير وتقلل إلى حد ما من متطلبات تأهيل المهندس ، لأنها تعني بالفعل حل مشاكل التصميم. في الواقع ، يعود العمل في هذه البرامج إلى التحديد الصحيح لمعلمات التصميم من المكتبات المقترحة. هذه الأنظمة مناسبة لمشاريع البناء ، لأن حجم مكتبات حلول البناء ليس كبيرًا. ما تفتقر إليه هذه الأنظمة هو تحليل طبيعي لمتطلبات القوة والاستقرار. لا يزال من المناسب استخدام منتجات البرامج الأخرى (Lira ، SCAD) لتحليل قرارات التصميم.
هذا هو الحاضر لأنظمة التصميم ، ولكن ماذا ينتظرنا في المستقبل؟ الهدف الرئيسي لأنظمة CAD هو تقليل وقت التصميم. في هذا الصدد ، تتجاوز جميع الأنظمة الحديثة Kuhlmann وقاعدة الانزلاق مئات المرات. يتم استخدام ثلاث أدوات رئيسية لهذا:
- إنشاء مكتبات القرار في إطار القيود والمعايير وقواعد التصميم.
- إنشاء نماذج التكيف من طرف إلى طرف قادرة على التكيف.
- خلق بيئات تصميم التواصل (Windchill أو Teamcenter ، وما إلى ذلك).
كل هذا سمح بتقليل وقت تصميم وتحديث المنتجات.
ومع ذلك ، فإن هذه الأنظمة جيدة إذا تم تطبيقها في المؤسسة مع "مدرستها" الخاصة بها ، أي مع قاعدة الحلول ومتطلبات الهندسة والتكنولوجيا والقيود الأخرى. إذا قررت إنشاء شيء جديد بشكل أساسي في نظام التصميم والإنتاج الحالي ، فستواجه صعوبات هائلة ، سيتعين عليك تغيير "المدرسة" ، وهذا أمر صعب للغاية. على سبيل المثال يجب أن يكون مفهوما بوضوح شديد أن القيود في التصميم هي التي تخلق إمكانية تطوير مبادئ وتوصيات مستدامة للتصميم. وهذا بدوره يحد من مجال الحلول الممكنة. خلاف ذلك ، يتم تقليل النظام إلى درجة عالية من عدم اليقين ، والتي لا يمكن للعقل البشري ببساطة حلها ، ولكن في ذلك يمكن العثور على الحل التقني الأكثر فعالية.
في الواقع ، وصل العقل البشري الآن إلى حد التطبيق كمولد رئيسي لفكر المشروع. حدث هذا لأن تفكيرنا محدود بعدد القرارات المنطقية التي نستطيع تحليلها. في المتوسط ، يكون الشخص قادرًا على حساب نتائج القرارات في ثلاث خطوات ، ثم القرارات بدرجة عالية من عدم اليقين.
لتوسيع هذه الحدود ، تسمح للنماذج الرياضية ببناء اتصالات برمجية طويلة. على سبيل المثال تحول التصميم إلى برمجة ، يتم استخدام المعلمات المادية للبيئة فقط ، كائن التصميم نفسه ومتطلباته التشغيلية بدلاً من التعليمات البرمجية. هذا يسمح لك بإجراء عدد كبير من التكرارات بحثًا عن الحل الأمثل. ومع ذلك ، فإن هذا النهج قد استنفد نفسه بنفس الطريقة التي لا تزال تستند بها النماذج الرياضية إلى الأفكار العامة للشخص حول كيف يجب أن تكون صحيحة.
وبالتالي ، فإن جميع قرارات التصميم محدودة بأفكار المهندسين حول ما يجب أن تكون عليه ، وليس بأفضل ما يمكن في ظل ظروف معينة. على سبيل المثال قرارات التصميم محدودة بالتكنولوجيا والتفكير الخامل للمشاركين في التصميم. لقد أدى ظهور الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى توسيع حدود التكنولوجيا بشكل كبير وأتاح الفرصة لإنشاء منتجات فريدة. بمجرد رفع القيود المفروضة على الشكل التكنولوجي للجزء ، ظهرت أنظمة للعثور على الأشكال المثلى بالحمل أو المعلمات الأخرى. ومع ذلك ، فإن الشكل والمادة ليسا بعد حلًا شاملاً لمشكلة التصميم ، ولكن التحسين المحلي فقط.
إذن ، أين يجب أن تسعى أنظمة التصميم إلى المزيد؟ نظرًا لأن العميل الرئيسي لأعمال التصميم المعقد هو الشركات الكبيرة ، وتسعى الشركات الكبيرة إلى تقليل التكاليف ، فبالتأكيد ، فإن الترتيب الرئيسي للمطورين هو كما يلي:
- التكامل العميق بين التصميم والإنتاج (للحد من أخطاء التصميم فيما يتعلق بالحلول التكنولوجية).
- تصميم المعدات بالتزامن مع تصميم المنتج. في الواقع ، يعود الأمر كله إلى حقيقة أن الحلول المثلى الجديدة عالية الجودة ممكنة فقط إذا تغيرت تكنولوجيا الإنتاج الخاصة بهم. على سبيل المثال بالتوازي ، يجب إجراء عمليتي تصميم ، أداة الآلة والمنتج نفسه.
- استخدام الذكاء الاصطناعي لتجاوز "مدرسة التصميم". على سبيل المثال يجب استخدام أنظمة الذكاء الاصطناعي في:
- في المرحلة الأولى - تخصيص حلول تصميم القالب وتحسينها في إطار الحلول القائمة في المؤسسة.
- طريقة للخروج من حلول القالب من أجل دمج القوالب.
- الانتقال من دمج القوالب إلى إنشاء نماذج تصميم مرنة جديدة.
في الواقع ، سيفقد التصميم وجهه البشري في نهاية المطاف من حيث المهام الهندسية ، وسيبدأ في الظهور أشبه بالبرمجة ، أي ستختفي النماذج المادية والحالة الصلبة تمامًا ، وسيتم إنشاء مجمع رياضي من الحلول على الفور في إطار بيئة التصميم الرياضي. سيتم تخفيض المهمة البشرية إلى تجميع المهام التقنية الأكثر اكتمالا ومفيدة ، وينبغي أن يتم تنفيذ بقية البرنامج من تلقاء نفسه.
ربما يبدو هذا طوباويا. لكنني الآن اضطررت بالفعل لاستخدام عناصر من هذا المستقبل غير البعيد. على سبيل المثال ، كان لدي المهمة ، في إطار القيود التكنولوجية ، لإنشاء نموذج لجناح مركب. لقد صنعت نموذجًا رياضيًا في MachCAD ، وهو نموذج ذو معلمات في ProE ، وربط هذه الملفات مباشرة ومن خلال وحدات الماكرو ، وحصلت على رسومات عملت في نطاق معين من القيم الهندسية. وبالتالي ، فإن هذا النموذج لمزيد من المستخدمين هو صندوق أسود.
يمكن للمستخدم ببساطة اختيار نوع الملف الشخصي ، والنطاق ، ومتطلبات الميكنة ، وعند المخرجات المستلمة للجناح. في نفس الوقت ، كنت نفسي مبرمجًا أكثر من مهندس. إذا أدرجنا التكنولوجيا المتقدمة وأنظمة التحسين في هذا المخطط ، لكنا قد حصلنا على منتج المستقبل ، ولكن ، بالطبع ، هذه ليست مهمة سهلة.
يجب أن يهدف تطوير CAD إلى إزالة عامل الخطأ البشري من أنظمة التصميم. بالطبع ، سوف يتعامل الذكاء الاصطناعي مع مهمة التصميم بشكل أكثر كفاءة. لكن هذا التطور به عدد كبير من التناقضات من الأخلاقية إلى الاقتصادية. تخيل ما إذا كان يمكن استبدال مكتب تصميم Tupolev أو Sukhoi بالكامل بمجموعة من المبرمجين والمهندسين المحللين - فقدان الوظيفة ، "إذا انكسر كل شيء" ، "ثم انفجار نووي ، ونحصل على الجيوب من الطابق السفلي ...". هذه التناقضات ذات طبيعة نظامية وغير قابلة للذوبان عمليا. أعتقد أننا لن نرى قريبًا أنظمة تصميم جديدة حقًا. تحتوي إصدارات جميع البرامج المذكورة أعلاه على تغييرات نوعية أقل وأقل ويتم تقليل المزيد إلى سهولة استخدام وتحديث القوالب الموجودة.
وأخيرًا ، أود أن أشير إلى مشكلة واحدة معقدة جدًا وواضحة لمدرسة التصميم الروسية - لا تزال لا تحتوي على حزمة برامجها عالية المستوى. أوروبا لديها NX و Catia في الولايات المتحدة الأمريكية - ProE ليست مجرد منتجات برمجية ، بل هي تجسيد لمدرسة تصميم وأفكار حول عملية أتمتة التصميم. وبالطبع ، من المطورين الروس ، أود أن أحصل على نظام يتقدم على الفور بخطوة على ما نحصل عليه عادةً ونلحق به.