Istot\u0105 system\u00f3w CAx, jak sama nazwa wskazuje, jest wspomaganie proces\u00f3w in\u017cynierskich. Pocz\u0105tkowo CAD oznacza\u0142 elektronicz\u0105 desk\u0119 kre\u015blarsk\u0105, kt\u00f3ra eliminowa\u0142a czasoch\u0142onne rysowanie, u\u0142atwia\u0142a nanoszenie zmian i poprawek. Potem pojawi\u0142o si\u0119 modelowanie przestrzenne z automatycznym tworzeniem rzut\u00f3w. Parametryzacja by\u0142a kolejnym krokiem w kierunku wi\u0119kszej pomocy udzielanej in\u017cynierom. Mo\u017cliwo\u015b\u0107 pomiaru modeli, obliczenia wytrzyma\u0142o\u015bciowe, symulacja proces\u00f3w produkcyjnych… Co jeszcze mo\u017cna rozwin\u0105\u0107? Czego jeszcze mo\u017ce oczekiwa\u0107 u\u017cytkownik systemu CAD? Najnowszym trendem okazuje si\u0119 by\u0107 KBE ? Knowledge Based Engineering<\/strong>\u00a0\u00a0<\/p>\n \n<\/p>\n \nPRZYK\u0141AD<\/strong> dzia\u0142ania po\u0142\u0105czonych funkcji KWA<\/em><\/p>\n \nW pewnym uproszczeniu modu\u0142y KBE dzia\u0142aj\u0105 w trzech kierunkach. Pierwszy to zapewnienie zgodno\u015bci z zasadami projektowania, a wi\u0119c rola kontrolna. Drugi kierunek to automatyzacja pracy przez stosowanie szablon\u00f3w. Oczywi\u015bcie szablony te mog\u0105, a wr\u0119cz powinny zawiera\u0107 elementy kontroluj\u0105ce poprawno\u015b\u0107. Og\u00f3lnie mo\u017cna t\u0119 cech\u0119 okre\u015bli\u0107 jako ?inteligencj\u0119? szablonu. Trzecim kierunkiem jest mo\u017cliwo\u015b\u0107 wykonania automatycznej optymalizacji projektu wed\u0142ug okre\u015blonych kryteri\u00f3w.<\/p>\n \nStandardy<\/strong><\/p>\n \nPodstawowym narz\u0119dziem kontrolnym (i steruj\u0105cym zarazem) w systemie CATIA jest Knowledge Advisor<\/em> (KWA). Udost\u0119pnia on szereg narz\u0119dzi kontrolno-automatyzuj\u0105cych. Pierwsze z nich to Rule<\/em> (regu\u0142a). Pozwala ona za pomoc\u0105 konstrukcji znanych programistom (if…else<\/em> etc.) operowa\u0107 parametrami modelu. Warto doda\u0107, \u017ce parametry w uj\u0119ciu CATIA to nie tylko wymiary, ale r\u00f3wnie\u017c inne warto\u015bci liczbowe, tekstowe czy logiczne (np.: aktywno\u015b\u0107 operacji, nazwa materia\u0142u czy ilo\u015b\u0107 powt\u00f3rze\u0144 we wzorze).<\/p>\n \nCheck<\/em> (kontrolka) pomaga w \u015bledzeniu stanu logicznego. Przyk\u0142adem zastosowania jest kontrola masy projektowanej cz\u0119\u015bci ? w razie jej przekroczenia zdefiniowany wcze\u015bniej Check<\/em> zg\u0142asza u\u017cytkownikowi odpowiedni komunikat. Bardziej zaawansowan\u0105 wersj\u0105 kontrolki jest Reaction<\/em> (reakcja), kt\u00f3ra w razie wyst\u0105pienia okre\u015blonej sytuacji wykonuje zadan\u0105 przez u\u017cytkownika czynno\u015b\u0107. Nawi\u0105zuj\u0105c do poprzedniego przyk\u0142adu ? w razie przekroczenia pewnej masy ? program automatycznie mo\u017ce zwi\u0119kszy\u0107 liczb\u0119 otwor\u00f3w mocuj\u0105cych lub ich \u015brednic\u0119, mo\u017ce te\u017c zmieni\u0107 materia\u0142.<\/p>\n \nPrzydatn\u0105 funkcj\u0105 KWA jest List<\/em> (lista), kt\u00f3ra tworzy wykaz element\u00f3w spe\u0142niaj\u0105cych zadane kryteria. Korzy\u015bci to \u0142atwiejsze zaznaczanie pewnych element\u00f3w (wyb\u00f3r listy powoduje zaznaczenie znajduj\u0105cych si\u0119 na niej obiekt\u00f3w, cho\u0107 nie zmienia si\u0119 ich po\u0142o\u017cenie w strukturze projektu), a tak\u017ce wy\u015bwietlanie ich liczby. Oczywi\u015bcie, d\u0142ugo\u015b\u0107 listy jest parametrem, kt\u00f3ry mo\u017cna u\u017cy\u0107 np. w r\u00f3wnaniu czy regule.<\/p>\n \nPrzyk\u0142adem po\u0142\u0105czenia opisanych wy\u017cej funkcji jest analiza elementu blaszanego pod k\u0105tem koszt\u00f3w wykonania zagi\u0119\u0107. Przyjmijmy, \u017ce koszt wykonania zagi\u0119cia jest inny dla blachy aluminiowej oraz inny<\/p>\n \ndla stalowej. Tworz\u0105c parametr opisuj\u0105cy koszt pojedynczego zagi\u0119cia, sterowanie jego warto\u015bci\u0105 odbywa si\u0119 za pomoc\u0105 prostej regu\u0142y if…else<\/em>: je\u017celi materia\u0142em jest aluminium, koszt wynosi X groszy, je\u015bli stal ? Y groszy. Nast\u0119pnie zdefiniowa\u0107 mo\u017cna list\u0119, kt\u00f3ra zawiera wszystkie zagi\u0119cia (Bend<\/em>) cz\u0119\u015bci blaszanej. Kolejny parametr to suma koszt\u00f3w ? a wi\u0119c koszt jednostkowy (zale\u017cny od materia\u0142u) pomno\u017cony przez d\u0142ugo\u015b\u0107 listy. Odpowiednio zdefiniowany Check<\/em> wy\u015bwietla komunikat, je\u015bli suma koszt\u00f3w gi\u0119cia przekroczy graniczn\u0105 warto\u015b\u0107 (kt\u00f3ra mo\u017ce by\u0107 zdefiniowana w odpowiednim parametrze lub podana bezpo\u015brednio podczas definicji Check<\/em>). Mo\u017cna te\u017c zdefiniowa\u0107 reakcj\u0119, kt\u00f3ra w przypadku przekroczenia koszt\u00f3w dla blachy stalowej automatycznie zmienia materia\u0142 na aluminium… Mo\u017cliwo\u015bci oferowane przez KWA s\u0105 ? mimo pozornie niewielkiej liczby narz\u0119dzi ? bardzo szerokie, a co wa\u017cne, zdefiniowane zasady mog\u0105 by\u0107 u\u017cywane w innych dokumentach ? wystarczy zastosowa\u0107 zawieraj\u0105cy je plik jako szablon.<\/p>\n \nJe\u017celi zasady maj\u0105 mie\u0107 charakter globalny, to za pomoc\u0105 aplikacji Knowledge Expert<\/em> (KWE) mo\u017cliwe jest okre\u015blenie odpowiednich regu\u0142 analogicznie do KWA, po czym umie\u015bci\u0107 je w katalogu, sk\u0105d ka\u017cdy uzytkownik b\u0119dzie m\u00f3g\u0142 importowa\u0107 je do projektu. Jest to metoda na wprowadzenie norm w procesie projektowania.<\/p>\n \nAutomatyzacja<\/strong><\/p>\n \nPrzyspieszenie pracy przez stosowanie inteligentnych szablon\u00f3w (Knowledge Template<\/em>) polega na skonstruowaniu cz\u0119\u015bci lub z\u0142o\u017cenia opieraj\u0105cego si\u0119 na pewnej geometrii wej\u015bciowej. Przyk\u0142adem mo\u017ce by\u0107 wygenerowanie t\u0142oka silnika spalinowego po wskazaniu powierzchni wewn\u0119trznej cylindra i powierzchni walcowej na korbowodzie. Po\u0142\u0105czenie cz\u0119\u015bci (nit, \u015bruba z podk\u0142adkami i nakr\u0119tk\u0105) mo\u017ce zosta\u0107 stworzone po wskazaniu skrajnych kraw\u0119dzi otwor\u00f3w lub osi i odpowiednich p\u0142aszczyzn. Ca\u0142y proces tworzenia szablonu nie r\u00f3\u017cni si\u0119 od zwyk\u0142ego modelowania cz\u0119\u015bci lub z\u0142o\u017cenia poza konieczno\u015bci\u0105 wykorzystania pewnej geometrii, kt\u00f3ra ma odzwierciedla\u0107 u\u017cywane p\u00f3\u017aniej dane wej\u015bciowe. Doda\u0107 nale\u017cy, \u017ce CATIA udost\u0119pnia bardzo pomocne w tym narz\u0119dzia ? Extract i Boundary<\/em> (granica), kt\u00f3re pomagaj\u0105 wyodr\u0119bni\u0107 element ze skomplikowanej ca\u0142o\u015bci. Oczywi\u015bcie, tworz\u0105c cz\u0119\u015b\u0107 czy z\u0142o\u017cenie, mo\u017cliwe jest korzystanie z narz\u0119dzi dostarczanych przez KWA, dzi\u0119ki czemu mo\u017cna opisa\u0107 pewne przewidziane przez konstruktora sytuacje i odpowiednio do nich zdefiniowa\u0107 obiekty tworz\u0105ce szablon. Sam szablon jest definiowany na poziomie dokumentu. Okre\u015bla si\u0119 dane wej\u015bciowe (Inputs<\/em>) i publikowane parametry (kt\u00f3re b\u0119d\u0105 mo\u017cliwe do modyfikacji w momencie wstawiania obiektu lub p\u00f3\u017aniej). W celu \u0142atwiejszego stosowania tworzonego szablonu okre\u015bli\u0107 mo\u017cna wy\u015bwietlane nazwy dla element\u00f3w wej\u015bciowych oraz podgl\u0105d na wstawiany obiekt. Ca\u0142o\u015b\u0107 procesu zako\u0144czana jest zapisem efekt\u00f3w pracy do katalogu, co umo\u017cliwi \u0142atwy dost\u0119p i wsp\u00f3\u0142dzielenie. Generowanie rodzin szablon\u00f3w u\u0142atwia mechanizm Design Table<\/em>, kt\u00f3ry pozwala na sterowanie parametrami za pomoc\u0105 tabeli (xls, txt) oraz automatyczne generowanie do katalogu wszystkich zapisanych w tabeli wariant\u00f3w. Mo\u017cna te\u017c wczytywa\u0107 szablony bezpo\u015brednio z dokumentu, w kt\u00f3rym zosta\u0142y zdefiniowane.<\/p>\n \nPRZYK\u0141ADOWY<\/strong> wykres b\u0119d\u0105cy efektem optymalizacji projektu<\/em><\/p>\n \nMechanizmy szablon\u00f3w w CATIA nie ograniczaj\u0105 si\u0119 do cz\u0119\u015bci czy z\u0142o\u017ce\u0144. W podobny spos\u00f3b zdefiniowa\u0107 mo\u017cna w\u0142asne funkcje ? np. dzia\u0142aj\u0105ce podobnie do zaokr\u0105gle\u0144 czy fazowa\u0144 ozdobne frezowania kraw\u0119dzi. Mechanizm ten nazywamy User Feature Template (UDF ? User<\/em> Defined Feature<\/em>). Warto doda\u0107, \u017ce szablony mog\u0105 funkcjonowa\u0107 na dwa sposoby. Pierwszy to wstawianie tylko ostatecznego efektu, przy czym w strukturze modelu pojawi si\u0119 jedynie nazwa u\u017cytego szablonu bez mo\u017cliwo\u015bci jego modyfikacji. Drugi, zwany Power Copy<\/em>, wstawia do modelu szablon wraz z jego elementami sk\u0142adowymi i histori\u0105, co umo\u017cliwia modyfikacj\u0119 zastosowanego elementu. Spos\u00f3b u\u017cycia okre\u015blany jest na etapie definicji szablonu.<\/p>\n \nO funkcjonalno\u015bci szablon\u00f3w mo\u017ce \u015bwiadczy\u0107 fakt, \u017ce spotyka si\u0119 wdro\u017cenia, w kt\u00f3rych u\u017cytkownicy nie maj\u0105 dost\u0119pu do standardowych polece\u0144, a jedynie przygotowanych UDF. Skraca to czas potrzebny na zaprojektowanie cz\u0119\u015bci, zabezpieczaj\u0105c jednocze\u015bnie przed pope\u0142nianiem b\u0142\u0119d\u00f3w w procesie konstruowania. <\/p>\n \nOptymalizacja<\/strong><\/p>\n \nBardzo istotnym zagadnieniem w pracy konstruktora jest optymalizacja projektu. R\u0119czne wprowadzanie zmian i badanie efektu jest czasoch\u0142onne i ma\u0142o efektywne. Dlatego wsp\u00f3\u0142czesne oprogramowanie CAD dostarcza narz\u0119dzia u\u0142atwiaj\u0105ce wykonanie tego etapu procesu projektowania. W systemie CATIA modu\u0142 ten nazywa si\u0119 Product Engineering Optimizer<\/em> (PEO). Jego mo\u017cliwo\u015bci pozwalaj\u0105 mi\u0119dzy innymi na wykonanie serii zmian okre\u015blonych element\u00f3w, w celu spe\u0142nienia okre\u015blonego kryterium. Najprostszym przyk\u0142adem zastosowania jest dopasowanie krzywej (Spline) tworz\u0105cej powierzchni\u0119 obrotow\u0105 tak, aby zamkni\u0119ta wewn\u0105trz obj\u0119to\u015b\u0107 mia\u0142a zadan\u0105 warto\u015b\u0107. Oczywi\u015bcie zar\u00f3wno zmienne (elementy modyfikowane), jak i kryteria optymalizacji mog\u0105 by\u0107 dowolnie zdefiniowane za pomoc\u0105 istniej\u0105cych w modelu parametr\u00f3w lub wynik\u00f3w dzia\u0142ania narz\u0119dzi pomiarowych. Dzia\u0142anie PEO mo\u017cna \u0142\u0105czy\u0107 z wynikami dzia\u0142a\u0144 modu\u0142\u00f3w MES. Przyk\u0142adem mo\u017ce by\u0107 dob\u00f3r przekroju obci\u0105\u017canej belki (tu jej wymiary s\u0105 zmiennymi) tak, aby wielko\u015b\u0107 ugi\u0119cia nie przekroczy\u0142a zadanej warto\u015bci (kryterium optymalizacji).<\/p>\n \nPodobne w dzia\u0142aniu narz\u0119dzie to Constraint Satisfaction<\/em> (spe\u0142nienie wymaga\u0144). Dzia\u0142anie jego nieco r\u00f3\u017cni si\u0119 od PEO. Polega ono na okre\u015bleniu warunk\u00f3w, kt\u00f3re maj\u0105 by\u0107 spe\u0142nione za pomoc\u0105 r\u00f3wna\u0144 lub nier\u00f3wno\u015bci. System analizuje, jakie parametry maj\u0105 wp\u0142yw na spe\u0142nienie warunk\u00f3w i podaje ich list\u0119. U\u017cytkownik wskazuje, kt\u00f3re maj\u0105 mie\u0107 okre\u015blon\u0105 warto\u015b\u0107, a kt\u00f3re mog\u0105 zmienia\u0107 si\u0119, podaje ilo\u015b\u0107 rozwi\u0105za\u0144, jak\u0105 chce otrzyma\u0107 oraz definiuje minimalny odst\u0119p mi\u0119dzy rozwi\u0105zaniami. Wynikiem jest okre\u015blona liczba zestaw\u00f3w parametr\u00f3w, z kt\u00f3rych ka\u017cdy spe\u0142nia za\u0142o\u017cone wymagania.<\/p>\n \nZdarza si\u0119, \u017ce konstruktor nie potrzebuje dok\u0142adnej warto\u015bci jakiego\u015b parametru, a chce zna\u0107 wp\u0142yw modyfikacji jednej zmiennej. Do badania tego typu zagadnie\u0144 s\u0142u\u017cy narz\u0119dzie Design of Experiment<\/em> (projekt eksperymentu). Wynikiem dzia\u0142ania s\u0105 wykresy, obrazuj\u0105ce efekt zmian wybranych parametr\u00f3w. Przyk\u0142adem mo\u017ce by\u0107 wykres p\u0142aszczyznowy, obrazuj\u0105cy wielko\u015b\u0107 ugi\u0119cia belki w zale\u017cno\u015bci od jej d\u0142ugo\u015bci, szeroko\u015bci i modu\u0142u Younga. Definiuj\u0105c graniczne warto\u015bci tych parametr\u00f3w i liczb\u0119 podzia\u0142\u00f3w tego zakresu, otrzymujemy wykres o po\u017c\u0105danej wielko\u015bci i rozdzielczo\u015bci oraz tabel\u0119 z wynikami (format xls lub txt). Dodatkow\u0105 funkcj\u0105 jest mo\u017cliwo\u015b\u0107 szybkiego przewidywania (Prediction<\/em>) efektu zmian, a tak\u017ce zastosowania wybranego spo\u015br\u00f3d wynik\u00f3w stanu jako obowi\u0105zuj\u0105cego dla produktu.<\/p>\n \nProjektowanie z u\u017cyciem mechanizm\u00f3w KBE staje si\u0119 coraz popularniejsze. Konstruktorzy doceniaj\u0105 oferowane przez oprogramowanie CAD mo\u017cliwo\u015bci, zauwa\u017caj\u0105c szanse na uproszczenie swojej pracy, a przede wszystkim na mniejsz\u0105 liczb\u0119 b\u0142\u0119d\u00f3w w projektach. Czynniki te przek\u0142adaj\u0105 si\u0119 na wydajno\u015b\u0107 in\u017cynier\u00f3w, skracaj\u0105c czas przygotowania projektu i otwieraj\u0105c przed nimi nowe mo\u017cliwo\u015bci. Przede wszystkim jednak mo\u017cliwe jest zgromadzenie wiedzy i do\u015bwiadczenia konstruktor\u00f3w w spos\u00f3b, kt\u00f3ry umo\u017cliwia \u0142atwe i efektywne ich wykorzystanie. <\/p>\n \nWarto pami\u0119ta\u0107, jak wielka jest ich warto\u015b\u0107 w firmie. <\/p>\n