Параметризация в моделировании: что это и преимущества для производства

Сергей, компания «Топ Системы» практически всегда во время описания и презентаций своих продуктах делает фокус на параметризацию. Что такое параметризация в моделировании и какие преимущества она дает? 

Прежде чем говорить о параметризации в 3D-моделировании, вспомним, что такое параметризация. Параметризация — процесс определения параметров (воздействующих факторов), их описание и диапазоны допустимых значений этих параметров для решения конкретной задачи. Например, при выполнении эскиза или рабочего чертежа это будет определение оптимального количества размеров, необходимого для изготовления детали. Параметрическое моделирование — это подход к созданию чертежей и трехмерных моделей, основанный на управлении их параметрами. Принцип параметризации прост. Везде, где пользователь может ввести численное или текстовое значение параметра, он может использовать переменную или выражение, зависящее от переменных. Это позволяет связывать значения между собой, рассчитывать их по формулам в зависимости от входных параметров модели, изменять их извне (считывая из файла параметров, задавая программно и т.д.). Переменные позволяют при помощи специальных функций, получать значения требуемых параметров у любых элементов модели (измерять их), передавать нужные значения компонентам сборки, связывать параметры одних элементов модели с другими и т.д. Основной принцип параметрического моделирования заключается в создании связей между различными элементами модели.

Какие это дает преимущества? Они очевидны. Использование параметризации при проектировании позволяет: 

• быстрее разрабатывать модели изделий с учетом технологических, функциональных требований и конструкторских задач, а значит быстрее выводить продукцию на рынок, т.е сократить time-to-market
• повысить гибкость и качество проектирования, а вместе с тем и качество конечной продукции
• снизить стоимость разработки и повысить производительность инженера-проектировщика
• автоматизировать процессы проектирования и производства, так как параметрические модели могут быть использованы для документации, спецификаций и автоматического управления оборудованием на производстве
• сократить время/цикл разработки модели изделий и конечной продукции

А за счет чего достигаются указанные Вами преимущества — упрощение, гибкость и ускорение процесса разработки, экономия времени, ресурсов и повышения качества продукции?

Это достигается за счет автоматизации процесса моделирования и сборки конструкций. Один и тот же тип изделия, но с разными входными характеристиками, можно спроектировать путем задания параметрических данных, и модель изделия будет автоматически спроектирована в программе, без ручного моделирования по новым параметрам. Вместо того чтобы создавать каждую деталь отдельно, параметрическое моделирование позволяет задавать значения для различных параметров, которые определяют геометрию модели, а сама модель автоматически обновляется в соответствии с заданными значениями. Применение параметризации позволяет выявлять наиболее оптимальный вариант модели, так как есть возможность протестировать множество изделий и конструкций еще на этапе проектирования путем проверки различных комбинаций параметров и определения их работоспособности и совместимости в различных сценариях использования. Этот процесс можно назвать оптимизацией конструкции. И наиболее эффективной она является при использовании в цикле оптимизации методов инженерного анализа.  Это делается в цифровой среде, без затрат на реальные материалы и физическое производство изделия. Кроме того, параметрическое моделирование позволяет формировать базу знаний об объектах и создавать библиотеки изделий, что также повышает гибкость и скорость проектирования.

О параметризации, как конкурентном преимуществе, говорит не только компания «Топ Системы». А чем же все-таки параметризация в T‑FLEX CAD отличается от параметризации в других решениях САПР? 

T-FLEX CAD создавалась изначально как параметрическая система. В системе используется единая объектная параметрическая модель, что позволяет единообразно управлять любыми параметрами любых объектов. Параметрическая модель T-FLEX CAD основана на «прямом» методе расчета модели. Чаще всего без решения уравнений и итерационных схем, что позволяет сделать пересчет модели очень эффективным по времени расчета и точности результата. По сути, размерность параметрической модели не имеет ограничений по количеству участвующих элементов. В модели могут существовать сотни тысяч и даже миллионы элементов, связанных между собой различными зависимостями. Хотя нужно заметить, в последних версиях системы появилась возможность эффективного использования и вариационных методов параметризации, что является удобным при решении ряда задач, при которых прямой метод параметризации не позволяет решить поставленную задачу.

В то же время, наличие параметрической модели в T-FLEX CAD почти не мешает тем пользователям, кому параметризация в принципе не нужна. Чертеж или 3D модель может создаваться по методике, привычной для пользователей других систем. Модель, содержащаяся в одном файле, имеет один набор переменных и отношений между ними. Переменные модели могут быть использованы в любой части модели — на любой из чертежных страниц многостраничного документа, в любом эскизе, 3D операции, расчетной задаче и т.д.

Заложенные параметрические возможности в программный продукт T‑FLEX CAD позволяют: 

• увеличить скорость в плоском построении контуров и 3D моделировании (это делает проектирование молниеносным);
• визуально и в режиме реального времени отслеживать изменения/перестроения модели через прямое управление мышью;
• обеспечить автоматизацию обмена данными от фрагмента к сборке и наоборот;
• создавать свои базы данных, взаимодействующие с чертежами, моделью, сборкой (табличная зависимость);
• напрямую работать с внешними базами данных форматов Excel (табличная зависимость);
• строить разного уровня объекты с помощью графической зависимости;
• обеспечить контроль и оптимизацию ключевых конструктивных особенностей изделия;
• многоуровневое управление информацией при разных методах проектирования;
• единообразно интерпретировать условия параметризации всеми модулями T‑FLEX CAD;
• отследить коллизии на ранних этапах проектирования;
• вывести информацию через встроенное средство «диалог управления» удобным для пользователя образом.

Еще одной особенностью T-FLEX CAD является возможность управления моделью через интерфейсные инструменты, управляющие параметрами модели. К ним относятся, например, графические манипуляторы, за которые может «тянуть» пользователь. К таким средствам также можно отнести диалоговые формы, которые может создать пользователь самостоятельно без какого-либо программирования, используя их для последующего визуального управления моделью. Параметрические модели вместе с графическими манипуляторами и диалоговыми формами по сути дают возможность пользователю разрабатывать мини-САПР без программирования, т.е. по схеме модной в настоящее время «low-code».

Основными нашими отличительными особенностями являются: 

• качество и точность параметризации;
• вариативность исполнений изделий;
• спектр инструментов для формирования своих 2D и 3D библиотечных файлов;
• широкие возможности как по индивидуализации формирования документации конкретного предприятия, так и исполнения КД по ЕСКД и другим общепринятым стандартам.

Любой объект (2D или 3D), созданный в T-FLEX CAD, сразу становится ассоциативным и/или параметрическим. Сразу подчеркну, что в T‑FLEX CAD нет разницы между 2D чертежом и 3D моделью. Любое 2D изображение может использоваться как 3D эскиз.