Большие сборки

Интерес к моделированию сборок рос эволюционно как со стороны пользователей, так и со стороны производителей. По мере того как пользователи CAD двигались к параллельному проектированию, когда команды технологов и проектировщиков стали работать совместно, сознание сместилось в сторону сборко-центричной и продукто-центричной концепции. Производители научились справляться с возрастающим объемами данных, разработав фундаментальные методы работы с большим числом компонентов.

Зачем нужны сборки

Несколько лет назад в большинстве CAD-систем было трудно построить сборку из нескольких десятков компонентов. Сейчас возможна работа со сборками из тысяч и десятков тысяч деталей. Пользователи теперь могут разместить отдельные детали на экране и получить электронное представление изделия - без фатальных сбоев системы или существенного замедления ее работы, в то время как раньше производительность измерялась длиной перерывов на кофе между двумя нажатиями на клавиши клавиатуры.

Области, которым требуются большие сборки, - это автомобильная, аэрокосмическая промышленность и машиностроение. Автомобили и самолеты состоят из более чем миллиона деталей, полиграфические прессы занимают площади в тысячи квадратных метров и содержат сотни тысяч компонентов. Даже подсборки, например двигатель, - это многие тысячи деталей.

Но почему все же требуются большие и постоянно увеличивающиеся в размере сборки? Прежде всего - чтобы избежать изготовления физического прототипа. Если путем компьютерного моделирования сборки проектировщик может зафиксировать нестыковку, он сэкономит на стоимости изготовления физического прототипа. Даже для такого простого изделия, как телефон, стоимость прототипа может составлять несколько тысяч долларов, создание модели мотора обойдется в полмиллиона, а полномасштабный прототип коммерческого авиалайнера будет стоить уже десятки миллионов.

Главная проблема, которая стояла перед разработчиками, - большой объем данных (десятки гигабайтов) для обычных рабочих станций. В ранних версиях CAD пользователи были вынуждены работать с отдельными деталями, по сути дела лежащих в основании системы. Везде были ссылки на детали, файлы данных назывались файлами деталей. Когда требовалось спроектировать сборку, нужно было физически поместить детали в один файл сборки, этот файл разрастался все больше и больше, в конце концов достигая таких размеров, что переставал загружаться в память компьютера. Даже если размеры не превосходили ограничений памяти, приходилось прилагать много усилий, чтобы сделать большой файл управляемым, например, помещая детали в разные слои. Но основной недостаток - физическое размещение моделей деталей в файле сборки серьезно лимитировало этот подход.

Существует и другая проблема. Во многих компаниях одни и те же детали используются в разных изделиях. Если трем пользователям был нужен один простой кирпич в трех разных сборках, они троекратно дублировали его. Требовалось наладить механизм ссылок на детали, а не их копирование, что решает обе проблемы. Дальше - больше, в этом состоянии средства моделирования сборок поддерживали индивидуальных пользователей. Однако наиболее сложные изделия проектируются не индивидуально, а, напротив, командами разработчиков, которые действуют параллельно.

Сегодня многие поставщики CAD-систем старшего класса выпустили средства, поддерживающие одновременный доступ пользователей к деталям и сборкам. Иногда они предлагаются в виде дополнительных модулей, как Assemly Modelling и Advanced Assemblies в EDS Unigraphics, Multipart Design и CAMU в CV, либо встраиваются в CAD, как, например, в CATIA.

Существует два подхода к моделированию сборок: "сверху вниз" или "снизу вверх". В первом подходе вначале на экране создаются общие черты сборки в целом, а затем производится проектирование отдельных деталей. В подходе снизу вверх сначала создаются детали, которые потом собираются на экране. Средства моделирования сборок позволяют определять условия стыковки, типа "эта деталь соприкасается с этой вдоль этого ребра" или "это отверстие должно быть соосно этому отверстию". По большей части сборки с помощью стыковочных условий строятся достаточно просто. Затруднения вызывают ситуации, в которых сложные формы должны стыковаться вдоль криволинейной поверхности. Сейчас почти все производители поддерживают подход снизу вверх. Под кажущийся более естественным подход сверху вниз спроектирован новый продукт Solid Edge компании Intergraph.