Praktik rekayasa saya membuat saya bekerja dengan produk CAD yang sangat berbeda (ProE, UG, SolidW, Revit, Advance steel, AutoCAD, MachCAD, SCAD). Saya menggunakan beberapa alat setiap saat, yang lain dari waktu ke waktu, jika diminta untuk melakukan pemeriksaan atau analisis. Mengetahui alat desain terutama adalah pemahaman tentang bahasa logis program, dan jika Anda memiliki beberapa program, mempelajari sisanya tidak sulit, karena pada kenyataannya hanya ikon dan lokasinya yang berubah. Semakin banyak program yang Anda ketahui, semakin banyak tugas spesifik yang dapat Anda selesaikan. Praktek sepuluh tahun menggunakan CAD memungkinkan saya untuk membuat beberapa gagasan tentang perkembangan mereka, dan saya benar-benar ingin membagikan ini.
Sistem CAD dapat dibagi menjadi 3 level sesuai dengan logika dan fungsi internal mereka:
- Sistem tingkat rendah dengan model konstruksi matematika yang tertutup. Ini adalah mesin gambar. Logikanya sangat sederhana - Anda mengambil, pada kenyataannya, sebuah pensil dan menggambar tidak hanya di atas kertas, tetapi di ruang vektor. Semua logika konstruksi hanya berasal dari pertimbangan Anda. Untuk bekerja dalam program ini, Anda harus sudah memutuskan ukuran objek, karakteristiknya, dan geometri. Yaitu semua gambar dikurangi menjadi beberapa iterasi (penyesuaian) dari gambar ke gambar yang dimaksud. Tentu saja, semua ini mengarah pada sejumlah besar kesalahan. Namun, penggunaan berbagai templat cerdas untuk tugas tipikal (tata letak ruangan, struktur logam) sangat menyederhanakan metode menggambar ini.
Misalnya, untuk kepatuhan dengan GOST dan SNIP, templat SPDS sangat cocok. Sistem desain ini (AutoCAD, Kompas, Sketchup, dll.) Lebih cocok untuk gambar bangunan, di mana sebagian besar norma dan aturan telah ditulis dan, pada kenyataannya, seluruh ruang desain berputar di sekitar sudah ditemukan node, koneksi, bagian, dll. Semua ini memunculkan pendekatan baru untuk desain - ini adalah teknologi BIM, harus dipindahkan di luar ruang lingkup, karena logikanya sangat berbeda dari sistem desain lainnya. Tentang dia beberapa saat kemudian.
- Sistem tingkat menengah (yang paling terkenal adalah SolidWorks, meskipun dalam beberapa tahun terakhir ini praktis telah mencapai sistem tingkat tinggi, serta Invertor dan lainnya.) Mereka memiliki model matematika terbuka (model tree). Yaitu pada setiap tahap gambar, Anda dapat melacak langkah-langkah sebelumnya dari konstruksi. Sistem-sistem ini dengan logikanya pada dasarnya berbeda dari sistem tingkat yang lebih rendah. Di sini Anda bekerja, seolah-olah, dengan padatan. Yaitu matematika model menggabungkan integritas geometri objek konstruksi dan setiap persimpangan atau ketidakcocokan "kekerasan" tidak mungkin. Karenanya istilah "pemodelan solid". Bahkan, bekerja dalam program-program ini, insinyur menangani salinan elektronik dari model-model ini, yang memungkinkan Anda untuk menerapkan logika perakitan ke desain. Karena ini akan terjadi dalam produksi, itu harus diimplementasikan dalam model. Ini menghilangkan sejumlah besar masalah dan mengurangi jumlah kesalahan desain. Namun, insinyur sendiri dalam hal ini membutuhkan berbagai pengetahuan di bidang persyaratan untuk objek desain. Sistem ini telah mengambil langkah signifikan dalam mengurangi kompleksitas pekerjaan desain dibandingkan dengan sistem pada tingkat pertama, namun, mereka tidak menyelesaikan masalah optimalisasi produk berdasarkan parameter, ini dilakukan oleh sistem tingkat atas.
- Sistem tingkat atas dengan model matematika konstruksi terbuka dengan kemungkinan analisis ujung-ke-ujung model sesuai dengan kriteria yang ditetapkan (kekuatan, manufakturabilitas, kendala geometris, dll.). Kemampuan penuh dari sistem ini hanya digunakan oleh pengguna yang sangat maju dan, sebagai aturan, hanya di industri dengan pembatasan tinggi dan tugas kompleks (penerbangan, ruang angkasa, nuklir, dll.). Yaitu sistem ini adalah garis depan sistem desain mereka yang paling canggih dan kompleks. Kompleksitasnya terletak pada kenyataan bahwa ketika memodelkan program "memaksa" Anda untuk secara jelas menentukan hubungan objek geometris. Yaitu Sebelum Anda menyadari apa yang dikandung dalam model 3D, Anda setidaknya harus kira-kira mewakili sifat elemen demi elemen dari produk. Setiap model dicirikan oleh setidaknya tiga dimensi pengikatan (bidang sketsa, kedalaman sketsa, dan ukuran sketsa itu sendiri), masing-masing posisi (perakitan) - setidaknya tiga permukaan atau generator yang terhubung. Untuk produk 10 unit perakitan, jumlah minimum hubungan yang didefinisikan adalah 90 (10x3x3). Dalam praktiknya, selalu ada lebih banyak. Dalam hal ini, agar semuanya berkumpul dengan benar, sangat penting untuk membangun koneksi objek dengan benar dengan mempertimbangkan sejumlah besar parameter (kekuatan, operasi, kolektibilitas, manufakturabilitas). Semua ini membuat Anda berpikir dan berpikir keras, tetapi model yang dibangun dengan baik mampu beradaptasi - mudah untuk mengubahnya tergantung pada munculnya persyaratan atau batasan baru. Sistem-sistem ini, yang tunduk pada pemodelan yang benar, yang memungkinkan untuk mengoptimalkan produk sebanyak mungkin sesuai dengan sejumlah besar parameter. Tiga jenis sistem perangkat lunak termasuk dalam jenis produk ini: Unigraphics (NX), ProEngineer, Catia. Logika dari ketiga sistem ini sangat mirip, jadi memilih mana yang akan digunakan biasanya tergantung pada kenyamanan pribadi.
Dan akhirnya, sistem BIM. Ini adalah pendekatan yang berbeda secara mendasar untuk desain. Bahkan, sistem BIM adalah pustaka terstruktur dari solusi yang mungkin yang terkait dengan objek desain. Yaitu setiap objek desain memiliki seperangkat parameter dan karakteristik tertentu yang sudah tertanam di dalamnya dan pengguna hanya dapat memilih parameter ini dari perpustakaan yang diusulkan tergantung pada tujuan elemen atau persyaratan pelanggan. Sistem seperti itu meliputi Revit, Advance steel, struktur Tekla. Sistem ini sangat menyederhanakan kehidupan dan agak mengurangi persyaratan untuk kualifikasi seorang insinyur, karena mereka sendiri sudah menyiratkan solusi dari masalah desain. Bahkan, pekerjaan dalam program-program ini bermuara pada penentuan parameter desain yang benar dari perpustakaan yang diusulkan. Sistem ini nyaman untuk proyek konstruksi, karena volume perpustakaan solusi konstruksi tidak besar. Yang tidak dimiliki oleh sistem ini adalah analisis kekuatan dan stabilitas yang normal. Masih nyaman menggunakan produk perangkat lunak lain (Lira, SCAD) untuk menganalisis keputusan desain.
Ini adalah sistem desain masa kini, tetapi apa yang menanti kita di masa depan? Tujuan utama sistem CAD adalah untuk mengurangi waktu desain. Dalam hal ini, semua sistem modern melampaui Kuhlmann dan aturan slide ratusan kali. Tiga alat utama digunakan untuk ini:
- Pembuatan perpustakaan keputusan dalam kerangka pembatasan, norma dan aturan desain.
- Penciptaan model end-to-end adaptif yang mampu beradaptasi.
- Penciptaan lingkungan desain komunikatif (Windchill atau Teamcenter, dll.).
Semua ini diizinkan untuk meminimalkan waktu merancang dan meningkatkan produk.
Namun, sistem ini baik jika diterapkan di perusahaan dengan "sekolah" sendiri, mis. dengan basis solusi, persyaratan untuk geometri, teknologi, dan batasan lainnya. Jika Anda memutuskan untuk membuat sesuatu yang secara fundamental baru dalam sistem desain dan produksi yang ada, maka Anda akan menghadapi kesulitan yang sangat besar, Anda harus mengubah "sekolah", dan ini sangat sulit. Yaitu harus dipahami dengan sangat jelas bahwa keterbatasan desainlah yang menciptakan kemungkinan pengembangan prinsip dan rekomendasi berkelanjutan untuk desain. Yang pada gilirannya membatasi bidang solusi yang memungkinkan. Jika tidak, sistem dikurangi menjadi tingkat ketidakpastian yang tinggi, yang tidak dapat dipecahkan oleh pikiran manusia, tetapi di dalamnya solusi teknis yang paling efektif dapat ditemukan.
Bahkan, kini pikiran manusia telah mencapai batas penerapan sebagai generator utama pemikiran proyek. Ini terjadi karena pemikiran kita dibatasi oleh jumlah keputusan logis yang mampu kita analisis. Rata-rata, seseorang dapat menghitung konsekuensi dari keputusan dalam tiga langkah, kemudian keputusan dengan tingkat ketidakpastian yang tinggi.
Untuk memperluas batasan ini, izinkan model matematika membangun koneksi perangkat lunak yang panjang. Yaitu desain berubah menjadi pemrograman, hanya parameter fisik lingkungan, objek desain itu sendiri, dan persyaratan operasionalnya digunakan alih-alih kode. Ini memungkinkan Anda untuk melakukan sejumlah besar iterasi untuk mencari solusi optimal. Namun, pendekatan ini telah menghabiskan dirinya sendiri dengan cara yang sama seperti model matematika masih didasarkan pada gagasan umum seseorang tentang bagaimana seharusnya itu benar.
Dengan demikian, semua keputusan desain dibatasi oleh ide-ide insinyur tentang apa yang seharusnya, dan tidak seoptimal mungkin dalam kondisi yang diberikan. Yaitu keputusan desain dibatasi oleh teknologi dan pemikiran lembam dari peserta desain. Munculnya pencetakan 3D telah secara dramatis memperluas batas-batas teknologi dan memberikan kesempatan untuk menciptakan produk yang unik. Segera setelah pembatasan bentuk teknologi bagian dicabut, sistem untuk menemukan bentuk optimal oleh beban atau parameter lainnya muncul. Namun, bentuk dan bahannya belum merupakan solusi komprehensif untuk masalah desain, tetapi hanya optimasi lokal.
Jadi di mana lebih jauh sistem desain harus diupayakan? Karena pelanggan utama pekerjaan desain kompleks adalah perusahaan besar, dan perusahaan besar berusaha mengurangi biaya, maka, tentu saja, urutan utama untuk pengembang adalah sebagai berikut:
- Integrasi desain dan produksi (untuk mengurangi kesalahan desain terkait solusi teknologi).
- Mendesain peralatan bersamaan dengan desain produk. Faktanya, semuanya bermuara pada kenyataan bahwa solusi optimal berkualitas tinggi baru hanya mungkin jika teknologi produksinya berubah. Yaitu Secara paralel, dua proses desain harus dilakukan, alat mesin dan produk itu sendiri.
- Penggunaan AI untuk melampaui "sekolah" desain. Yaitu Sistem AI harus digunakan untuk:
- pada tahap pertama - alokasi solusi desain template dan optimalisasi mereka dalam kerangka solusi yang ada di perusahaan.
- jalan keluar dari solusi template ke arah menggabungkan template.
- Transisi dari menggabungkan template ke menciptakan model desain fleksibel baru.
Bahkan, desain pada akhirnya akan kehilangan wajah manusianya dalam hal tugas-tugas teknik, dan akan mulai lebih mirip pemrograman, yaitu. model fisik dan solid-state akan hilang sama sekali, dan solusi matematika yang kompleks akan segera dibuat dalam kerangka lingkungan desain matematika. Tugas manusia akan dikurangi menjadi kompilasi tugas teknis yang paling lengkap dan informatif, sisa perangkat lunak harus dilakukan dengan sendirinya.
Mungkin ini tampaknya utopis. Tetapi sekarang saya harus menggunakan elemen masa depan yang tidak jauh ini. Sebagai contoh, saya memiliki tugas, dalam kerangka keterbatasan teknologi, untuk membuat model sayap komposit. Saya membuat model matematika di MachCAD, model parameter di ProE, menautkan file-file ini secara langsung dan melalui makro, dan saya mendapat gambar yang bekerja dalam kisaran nilai geometris tertentu. Dengan demikian, model ini untuk pengguna lebih lanjut adalah kotak hitam.
Pengguna hanya dapat memilih jenis profil, ruang lingkup, persyaratan untuk mekanisasi, dan pada output gambar yang diterima dari sayap. Pada saat yang sama, saya sendiri lebih merupakan programmer daripada seorang insinyur. Jika kami memasukkan teknologi canggih dan sistem optimasi dalam skema ini, kami akan mendapatkan produk di masa depan, tetapi, tentu saja, ini bukan tugas yang mudah.
Pengembangan CAD harus ditujukan untuk menghilangkan faktor kesalahan manusia dari sistem desain. Tentu saja, AI akan mengatasi tugas desain dengan lebih efisien. Tetapi perkembangan ini memiliki sejumlah besar kontradiksi dari etika ke ekonomi. Bayangkan jika seluruh biro desain Tupolev atau Sukhoi dapat digantikan oleh sekelompok programmer dan insinyur analis - kehilangan pekerjaan, "bagaimana jika semuanya rusak", "bagaimana jika ledakan nuklir, dan kami mendapatkan kantong dari ruang bawah tanah ...". Kontradiksi-kontradiksi ini bersifat sistemik dan praktis tidak dapat larut. Saya pikir kita tidak akan segera melihat sistem desain yang benar-benar baru. Rilis semua program yang disebutkan di atas mengandung lebih sedikit perubahan kualitatif dan lebih banyak dikurangi untuk kemudahan penggunaan dan modernisasi template yang ada.
Dan akhirnya, saya ingin mencatat satu masalah yang sangat kompleks dan jelas dari sekolah desain Rusia - masih belum memiliki paket perangkat lunak tingkat atas sendiri. Eropa memiliki NX dan Catia di AS - ProE bukan hanya produk perangkat lunak, tetapi juga merupakan perwujudan sekolah desain dan gagasan tentang proses otomatisasi desain. Dan, tentu saja, dari pengembang Rusia, saya ingin mendapatkan sistem yang akan segera selangkah lebih maju dari apa yang biasanya kita dapatkan dan menyusul.