 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.
Doświadczenie
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.
Uwarunkowania
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?
Jeśli wejdziesz między wrony …
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.
Jak zwykle, coś za coś …
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.
Zwymiarować natchnienie
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.
Projekt wstępny. W stronę designfrezze
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.
Projekt finalny. Geometria produkcyjna
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.
Wdrożenie
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.
Podsumowanie
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.
GRUPA MEDIA INFORMACYJNE & ADAM NAWARA |
