Design dla przemysłu. Metodyka projektowania a oprogramowanie CAD

Wiele pytań z jakimi bardzo często spotykam się w mojej praktyce zawodowej, akademickiej czy podczas konferencji, dotyczy technicznych aspektów projektowania. Studenci, koledzy po fachu, ci początkujący, ale również i ci doświadczeni, my wszyscy zawsze żywo interesujemy się metodami jakimi osiągnięto, podziwiane przez nas rezultaty. Sposób pracy najwyraźniej określa narzędzia jakimi się posługujemy, a w szeroko pojmowanym designie ma on często indywidualny charakter. Mówiąc jednak o seryjnej realizacji produktów w przemyśle i tak określając ramę łatwiej już coś ustalić, doradzić lub dzielić się doświadczeniami. Modelowanie obiektów 3D będzie podstawowym przedmiotem rozważań i wniosków zawartych w tym artykule. Powodem jest oczywiście miejsce jego publikacji, ale przede wszystkim samo bardzo istotne zagadnienie dotyczące skutecznego transferu pomiędzy wizją produktu, a pragmatyką jego realizacji.

Jako kierownik zespołu projektantów, razem z moimi ludźmi jestem częścią kilkusetosobowego działu rozwoju składającego się z menadżerów, planistów, a przede wszystkim z inżynierów i technologów. Sam wykonuję projekty realizowane potem przez duże koncerny i małe firmy, a potem nadzoruję ich wykonanie i złożenie w produkt. Zamawiam projekty w renomowanych światowych firmach, na rynku polskim, zatrudniam studentów – zakładam więc, że wnioski i spostrzeżenia którymi chcę się podzielić będą interesujące dla szerokiego grona menadżerów, projektantów i inżynierów.

Projektant chcąc dziś pracować dla przemysłu w większości przypadków musi zderzyć się zarówno z uwarunkowaniami rynkowymi, w tym z coraz szybszym generowaniem rozwiązań i koniecznością nieustannej zmiany i optymalizacji (koszty, masa, czas, trendy, etc.), ale i błyskawicznie zmieniającymi się metodami realizacji (technologie, narzędzia, etc.). Wiele małych firm projektowych i niezależnych projektantów nadal generuje modele 3D w oparciu o swobodne modelowanie w prostych programach. Istotny jest tu oczywiście wyższy koszt oprogramowania CAD ze średniej lub wyższej półki, ale czy taka oszczędność naprawdę się opłaca ? Warto tu również zaznaczyć, że projektant realizujący kilka projektów w roku, najchętniej wykupił by licencję krótko terminową na określoną ilość tygodni, koniecznych do realizacji określonego zadania. Dlaczego ma się nam opłacać trudniejsze generowanie modeli przy pomocy droższego oprogramowania?

W przemyśle żadna nawet najcudowniejsza idea nie obroni się bez skutecznej fizycznej realizacji, którą musi zagwarantować konstruktor czy technolog przejmujący od nas projekt, a konkretnie model 3D. Świadomie nie używam tu właściwego, szerszego pojęcia „dokumentacji wzorniczej” by nie pozostawiać niepotrzebnych złudzeń, prezentacje, wizualizacje, szkice to tylko komentarz, uzupełnienie koniecznych informacji. Istota problemu jest jedna: ile czasu i jakiej wiedzy potrzeba na adaptację modelu projektanta na technologicznie poprawną formę konieczna do realizacji dokumentacji konstrukcyjnej. Inżynier jak Francuz, w duchu akceptuje tylko własny język i szczerze mówiąc wraz z nabywanym doświadczeniem coraz lepiej go rozumiem. Nieraz musiałem przerysowywać projekty, które sam zamówiłem, by dostosować je do koniecznych standardów. Dziś warunkiem uczestniczenia w szybko realizowanym projekcie wdrożeniowym, jest praca w jednym „układzie współrzędnych” i na jednej platformie programowej. Nie dotyczy to może przypadków prostych pojedynczych elementów, ale w projektach interdyscyplinarnych, łączących choć kilka obszarów i grupę uczestników stało się to koniecznością.

To że łatwiej nam będzie porozumieć się z inżynierami, mówiąc ich językiem i posługując się tymi samymi narzędziami jest sprawą oczywistą. Ważne by minimalizując problemy komunikacyjne, móc pokazać szerzej specyfiką naszej pracy, przekonać do rzeczy dla nas ważnych, nie zawsze zrozumiałych i uwzględnianych. Inżynierowie poszczególnych obszarów projektowanego produktu określają wzajemne pozycje w designspace i raczej koncentrują się na własnych fragmentach całości, ustalając i wyjaśniając jedynie konieczne zależności. Projektant na poziomie definiowania i realizacji koncepcji musi myśleć dokładnie odwrotnie, „opakowując” integruje całość. Zamienia urządzenie w produkt. Często na wstępnych etapach projektu, gdy powstaje koncepcja, design produktu, przyszły klient oczekuje od razu wiarygodnych deklaracji dotyczących jego funkcjonalności i wyglądu. Projektant musi dostać choć wstępny designspace od konstruktorów jeśli mamy wszyscy uniknąć kłopotów podczas realizacji i wdrożenia. Zwracam na to uwagę, bo inżynierowie na etapie definiowania projektu zapominają o swojej miłości do precyzji CAD i unikają jak ognia deklaracji gabarytowych. Określają parametry, koszty, a mnie obchodzą wymiary szafy, a nie jej zakładana cena czy napięcie na wyjściu. Drugi tylko nieco lepszy scenariusz to raczenie projektanta, gotową dokumentacją 3D z poprzednich, zbliżonych realizacji, którą sami ledwo otwierają na swoich komputerach. Zamiast tego proszę o prostą, gabarytową rezerwacją z koniecznym komentarzem. Na marginesie życzę powodzenia projektantom bez odpowiedniego oprogramowania.

Ja w swojej praktyce posługuje się właściwie tylko jednym kombajnem jaki tworzy baza do generowania geometrii bryłowej i powierzchniowej, edytor DWG, i przystawka do renderowania. W ramach dużego zespołu korzystamy oczywiście z różnych programów do projektowania i renderowania, ale podczas szybkiej realizacji, czy w praktyce małych firm i zespołów wystarcza całkowicie ten jeden. Zwykle uważa się, że pierwszy, koncepcyjny etap najlepiej realizuje się i przedstawia przy pomocy ręcznych szkiców i prostych modeli – to ułatwia poszukiwanie wypracowanie idei i formy. Z jednej strony trudno się z tym nie zgodzić, ale z drugiej, jako praktyk rzadko się do tego stosuję …

   Tworzę pierwsze szkice od razu w programie 3D. Procesy produktowe są coraz szybsze i o wyborze koncepcji decyduje znacząco wykonalność, w kontekście ceny, czasu i technologii. Bez tego nie ma mowy o poważnej rozmowie. Konieczna szybka weryfikacja technologiczna i kosztowa, wymaga udziału zarówno inżynierów jak i przekazania im mierzalnych obiektów, nie szkiców czy obrazków. Na tym konkretnym etapie konstruktorzy znowu kochają modele CAD. Szkice tworzę więc przede wszystkim „na serwetkach”, pomocniczo i tylko na własne potrzeby, podczas modelowanie 3D. Zewnętrznie komunikuję się tylko modelami (zespół) i ich wizualizacjami (zarząd, klient).

   Procę zaczynam od poszukiwania naprawdę podstawowej bryły, która nada charakter produktowi, a jednocześnie tworzę ją odpowiedzialnie, w gąszczu modeli obiektów technicznych tworzących wstępny designspace. Nie muszę jej rysować z każdej strony, to co „obracało” się w mojej głowie zaczyna powoli „obracać się” na ekranie. Zwykle model opiera się na tym etapie na kilkunastu, kilkudziesięciu operacjach, do których łatwo jest wracać i je modyfikować. Mogę go wydrukować w skali, czy wyświetlić rzutnikiem na ścianie w skali jeden do jeden. Zapisuję i zaraz wysyłam do konstruktora w celu weryfikacji, on otwiera, wrzuca w złożenie i może szybko coś odpowiedzieć. Praca włożona w projektowanie od podstaw w CAD zaczyna się opłacać.

Ta szybka wymiana na jednej platformie programowej przydaje się jeszcze bardziej na etapie konfiguracji coraz dokładniej zdefiniowanych elementów, likwidowania kolizji i zamykaniu uzgodnień między obszarowych w ramach kolejnych pętli designspace. Często też zamyka się ostatnie uzgodnienia zewnętrzne (klient, zamawiający, rynek) i trzeba weryfikować zmieniający się lub obrastający w szczegóły wykonawcze widok projektu. Bazuję wtedy na opracowanych środowiskach, w które „wskakują” szybko moje zmodyfikowane fragmenty czy elementy dostarczone przez zespoły konstrukcyjne i kolejne serie wizualizacji powstają niemal mechanicznie. Dzięki temu cały czas kontroluję i konsultuję (klient) efekt finalny.

   Jednocześnie promocja produktu dostaje bardzo wcześnie w pełni realistyczne wizualizacje, z najmniejszymi detalami wykonawczymi, bo realnie bazuję na coraz większej liczbie elementów docelowych. Na tym etapie zaczynam kroić i projektować podziały na mniejsze elementy, myśleć o użytkowaniu, serwisie, ostatecznie też wskazuję lub uzgadniam technologię wykonania, strategię montażu i podstawowe szczegóły konstrukcyjne.

Po zamrożeniu projektu i ostatnich korektach przekazuję geometrię inżynierom. Jednak w przypadku zaawansowanych projektów nadal im towarzyszę nadzorując realizację dokumentacji, ale i często korygując modele o skomplikowanej formie (zwykle tworzywa). Gdy patrzę na tramwaj który projektowałem, znam każdy promień na jego froncie, bo sam go wstawiałem decydując, że dam tu 3 a nie 5 mm. Zwykle zmian dokonuję na osadzonych już w dokumentacji 3D poszczególnych plikach części, muszę więc korzystać z tego samego oprogramowania. Jeśli zostawimy to inżynierom zwykle najpierw oni będą płakać nad modelowaniem, potem my jeszcze głośniej nad efektami ich wysiłków. Nie każdy z nas to Leonardo.

Podobne sytuacje (oby jak najrzadziej) towarzyszą nam podczas realizacji prototypu, a nawet podczas produkcji seryjnej czy eksploatacji produktu na runku. Tu też powinien uczestniczyć projektant jeśli zmiany i poprawki ingerują w funkcjonalność czy wygląd produktu. Na tych etapach również nieodzowne jest stosowanie już jedynie ujednoliconego oprogramowanie CAD.

Moim celem, w tym krótkim artykule było z jednej strony zachęcenie projektantów do ujednolicenia oprogramowania i pracy bezpośrednio w programach CAD, co starałem się to uzasadnić przywołując praktyczne metody pracy stosowane w przemyśle. Z drugiej chciałem, by również menadżerowie i inżynierowie spojrzeli na proces projektowy z nieco innej strony. Poznali specyfikę oczekiwań, ale i znacznie szersze możliwości lepszego, szybszego i bardziej innowacyjnego działania jakie stwarza współpracą z designerami przemysłowymi uzbrojonymi w odpowiednie narzędzia.

Dr. Bartosz Piotrowski:

• Główny projektant wzornictwa w Dziale Badań i rozwoju PESA Bydgoszcz SA
• Wykładowca projektowania i zarządzania designem: UTP Bydgoszcz, Politechnika Warszawska/IWP, ASP Warszawa
• CIRCLE – studio projektowe

Autor licznych wdrożeń przemysłowych

• Laureat nagród m.in.: IF design award 2016, Designer roku 2006 i 2014,
• Perły Biznesu – Perła honorowa 2015, Wzór Roku 2015 i 2013 (nagroda min. Gospodarki),
• Dobry Wzór (IWP): 2006, 2013, 2015.

Bartosz Piotrowski – SOLIDWORKS Case Study: https://youtu.be/PbsJTleltes

Źródło: SOLIDEXPERT