Omówione w poprzednim odcinku zagadnienia związane z metodami projektowania, parametryzacją modelu oraz asocjatywnością powiązań pomiędzy tym modelem nie wyczerpują oczywiście tematu definiowania inteligentnego środowiska projektowego. Parametry i formuły obliczeniowe są jedynie pierwszym etapem definicji takiego środowiska
RYS. 1 Definiowanie katalogów elementów znormalizowanych na podstawie tabeli w formacie Microsoft Excel
Niezwykle ważnym aspektem projektowania jest: zgodność z normami i powszechnie akceptowanymi procedurami konstrukcyjnymi oraz spełnienie różnego rodzaju wymagań.
Tak rozumiana poprawność projektu oznacza konieczność stosowania takich komponentów, które z definicji są zgodne ze wszystkimi wymaganiami. Na przykład: jeśli parametry jakiegoś komponentu projektowego mogą być zapisane w tabeli (*.txt, *.xls), to jej powiązanie z Tabelą Wariantów Konstrukcyjnych (Design Table) ułatwia wybór wielkości lub rodzaju komponentu. Wystarczy wskazać wiersz tabeli lub inaczej wybrać konfigurację, a system automatycznie dostosuje wartości wszystkich parametrów komponentu. Każda grupa (rodzina) klasycznych części znormalizowanych może być za pomocą Design Table w łatwy sposób zapisana w katalogu. Wybór takiej części z katalogu polega na wskazaniu wiersza tabeli, a system – stosownie do wartości parametrów zapisanych w tym wierszu – generuje graficzną reprezentację (płaską lub przestrzenną) wybranego komponentu. Tu trzeba podkreślić, że części znormalizowane nie muszą być opisane tylko parametrami geometrycznymi (długość, średnica, liczba otworów itp.), bo projekt powinien uwzględniać na przykład zastosowany (lub zalecany!) materiał lub rodzaj wykonania (na przykład LEWE lub PRAWE).
RYS. 2 Przykłady elementów typowych zależnych od otoczenia geometrycznego
Taki statyczny katalog części znormalizowanych jest jednym z istotnych elementów środowiska projektowania. Trudno sobie przecież wyobrazić środowisko CAD, w którym konstruktor określonej specjalności nie ma do dyspozycji katalogów elementów typowych dla jego branży, na przykład elementów złącznych, łożysk czy uszczelek. Ale niestety jest to tylko biblioteka, z której konstruktor może zastosować elementy o z góry określonym kształcie i wymiarach. Inaczej mówiąc – to konstruktor wybiera z biblioteki odpowiedni (jego zdaniem) komponent i jeśli z jakiegoś powodu nie pasuje on do kontekstu projektowego, to sam musi zmodyfikować jego parametry lub wybrać inny.
RYS. 3 Przykład zastosowania szablonu konstrukcyjnego w definicji rowka wpustu
Od środowiska określanego jako KBE (Knowledge-Based Engineering) wymaga się jednak dużo więcej, bo definicja komponentu standardowego obejmuje także takie elementy projektowe, dla których znana metoda konstrukcyjna musi być zastosowana w nowym kontekście geometrycznym. I nie chodzi tu o to, żeby całkowicie odrzucić koncepcję katalogów statycznych części znormalizowanych, ale o to, aby środowisko projektowe wzbogacić o biblioteki takich elementów typowych, które dopasują się same do otoczenia geometrycznego oraz inteligentnie zareagują na późniejsze zmiany konstrukcyjne ich elementów nadrzędnych.
Na przykład: podcięcia obróbkowe, rowki wpustów, nadlewy pod śruby mocujące czy żebra korpusu mogą być elementami typowymi. Ale jak zastosować standardowy (statyczny) katalog rowków wpustów w projekcie wałka? Zanim konstruktor wybierze wielkość wpustu, musi znać (zmierzyć) średnicę i długość czopa wału. Po wstawieniu takiego rowka do modelu przestrzennego wielkość wpustu nie jest w żaden sposób powiązana z aktualnymi wymiarami wałka. Dlatego, po każdej zmianie średnicy czopa wału, na którym zdefiniowano wpust, konstruktor musi pamiętać o tym, żeby odpowiednio zmienić parametry rowka. W słowie „odpowiednio” kryje się wiedza konstruktora. Właśnie ta wiedza, a właściwie możliwości jej zapamiętania (na przykład w katalogach elementów typowych) są podstawą budowy środowiska KBE. Pojęcie katalogu elementów typowych nabiera więc nieco szerszego znaczenia, bo poza parametrycznym modelem geometrycznym definicja elementu typowego może zawierać także „odpowiednie” obiekty, które określają jego inteligentną reakcję na kontekst projektowy.
RYS. 4 Przykład zastosowania zasad konstrukcyjnych w definicji rowka wpustu
Jakie parametry powinny być zdefiniowane w modelu? Jakie mogą mieć wartości? Jakie są zależności pomiędzy parametrami? Jakie są ich graniczne (dopuszczalne) wartości? Jakie materiały mogą być zastosowane? Odpowiedzi na wszystkie tego rodzaju pytania definiują wiedzę konstrukcyjną i jeśli konstruktor potrafi tak zdefiniować model, aby uwzględniał on wszystkie istotne aspekty tej wiedzy (bo ma do dyspozycji system CAD, który to umożliwia), to możemy powiedzieć, że taki model jest „inteligentny”.
Każdy z takich inteligentnych komponentów standardowych musi mieć zdefiniowane – poza reprezentacją geometryczną – także „odpowiednie” do wiedzy konstruktora zasady projektowe. Konstruktor wybiera z katalogu tylko typ elementu, którego parametry (wymiary, materiał, liczba otworów, promień zaokrąglenia krawędzi itp.) dopasują się „odpowiednio” do aktualnego kontekstu projektowego. Trzeba też zauważyć, że zasady projektowe, które są integralną częścią inteligentnych komponentów, są ciągle aktywne i reagują „odpowiednio” na każdą zmianę konstrukcyjną.
RYS. 5 Przykład zastosowania szablonu konstrukcyjnego w definicji kołnierza mocującego silnik na korpusie przekładni
Elementy tego typu są powszechnie znane pod nazwą szablony konstrukcyjne (Design Templates). Szablon konstrukcyjny może być zastosowany: w definicji typowych cech konstrukcyjnych pojedynczych części, części jako całości lub zespołów części. I nie ma w tym żadnej magii, bo wybór i wstawienie szablonu do bieżącego modelu oznacza automatyczne wykonanie zdefiniowanej wcześniej i zapisanej w katalogu procedury konstrukcyjnej. Trzeba oczywiście wskazać elementy wejściowe (powierzchnia, linia, punkt itp.) i ustalić wartości wymaganych parametrów (liczbowych, wymiarowych, tekstowych itp.), a resztą zajmie się system CAD. W zasadzie, poza wymaganiami formalnymi, nie ma żadnych ograniczeń dotyczących procedur konstrukcyjnych. I na tym polega urok szablonów konstrukcyjnych — każdy konstruktor zdefiniuje szablon w niepowtarzalny, właściwy dla siebie sposób.
Zastosowanie szablonów konstrukcyjnych oznacza wdrożenie metody projektowania wspomaganego Bazą Wiedzy (Knowledge- Based Engineering), bo to właśnie szablony konstrukcyjne są najbardziej istotnym elementem takiej bazy. Zanim jednak możliwe będzie zapamiętanie wiedzy projektowej, konstrukcyjnej czy technologicznej w postaci szablonu, konieczny jest precyzyjny opis wymagań. Taki opis to po prostu: liczby (wymiary, objętość, materiał, ciężar, ciśnienie itp.), zakres możliwych wartości lub dowolne atrybuty (kolor, rodzaj obróbki powierzchniowej itp.) i dlatego definicja szablonu konstrukcyjnego, będąca efektem zastosowania określonej procedury konstrukcyjnej, musi uwzględniać definicję istotnych parametrów szablonu oraz zapewnić kontrolę poprawnych wartości tych parametrów.
RYS. 6 Przykład zastosowania szablonu konstrukcyjnego w definicji zespołu konika tokarki
Trzeba też podkreślić, że definicja szablonu konstrukcyjnego nie wymaga żadnych (czasami niewielkich) wiadomości z zakresu programowania, a zastosowanie tego typu elementów w procesie projektowania zależy wyłącznie od wyobraźni konstruktora i jego doświadczenia w pracy z systemem CAD (tu CATIA V5). Trzeba jednak przyznać, że w przypadku bardziej zaawansowanych szablonów bardzo przydatne lub nawet niezbędne mogą być programy napisane w MS Visual Basic albo C++.
Cdn.
Autor: TEKST I RYSUNKI: ANDRZEJ WEŁYCZKO
