Какие САПР мы выбираем: 2D или 3D?

ОБЗОРЫ

Дорога к 3D

Одна из причин медленного перехода от 2D к 3D заключается в сложности этого шага. Ведь предприятие находится в условиях действующего производства, когда невозможно провести мгновенную замену программного обеспечения, так как для этого требуются инвестиции, переобучение персонала, перестройка бизнес-процессов, изменение психологии конструкторов. Как же следует организовать данный процесс? Поставщики и аналитики предлагают ряд рекомендаций.

Не следует забывать о том, что внедрение трехмерных систем обычно влечет перемены в организации труда на предприятии. Хотя некоторые поставщики САПР уверяют, что переход на 3D не требует изменений бизнес-процессов, наилучших результатов достигают те, кто вносит усовершенствования. Именно так, согласно исследованию Aberdeen, поступают передовые компании. Стараясь выжать максимум из 3D, они запараллеливают процесс проектирования, вовлекая в него технологов, тестировщиков, расчетчиков и других специалистов, и тем самым сокращают затраты на разработку продуктов и ускоряют их выпуск в продажу.

Но добиться этого непросто. По мнению Елены Соколовой, менеджера по маркетингу SolidWorks Russia, трудности перехода на 3D связаны не со сложностью самого продукта или его высокой стоимостью, а прежде всего с изменением традиционного подхода к работе конструкторско-технологических подразделений, то есть с изменением правил работы предприятия. Это проблема скорее организационная, нежели техническая. К сожалению, руководители часто не сознают, что, затратив определенные средства на 3D-САПР, нужно предусмотреть организационную перестройку, задуматься о внедрении электронного документооборота, поменять порядок утверждения документов, внести другие изменения.

Другими словами, преимуществами 3D невозможно воспользоваться без грамотного внедрения. "Для того чтобы инвестиции в 3D окупились, важен продуманный системный подход", - подчеркнул Павел Брук, директор машиностроительного направления отделения Autodesk в СНГ. Ведь, как было отмечено выше, методы двумерного и трехмерного проектирования сильно различаются. По словам Олега Зыкова, менеджера по продукту КОМПАС компании АСКОН, обучиться базовым приемам моделирования несложно, но при этом многие "правильные" приемы остаются "за кадром" и эффективность работы пользователя не достигает необходимого уровня. Без поддержки поставщика решений и его партнеров предприятию тяжело обойтись своими силами. С ним согласен Сергей Кураксин, генеральный директор компании "Топ Системы": "Помощь поставщика или консалтинговой компании необходима, по крайней мере на начальном этапе перехода".

Судя по мнениям экспертов, сначала стоит реализовать пилотный проект, чтобы понять, какие изменения следует внести в бизнес-процессы и организацию труда на предприятии.

Autodesk Inventor позволяет быстро строить чертежи

из трехмерной модели. При этом любые изменения

в модели немедленно отражаются на чертеже

И здесь специалисты советуют заказчикам не гнаться за дешевизной. "Если вам предлагают купить программный комплекс и на словах обещают внедрить его бесплатно, то скорее всего этот процесс будет вам неподконтролен, а поставщик не будет нести ответственности, т. е. фактически может ничего не делать, - поделилась своим мнением Елена Соколова. - В итоге, как это ни парадоксально, бесплатное внедрение оказывается дороже платного, так как предприятию приходится выполнять такую работу своими силами и за собственный счет. Разумеется, это можно сделать, изучив ПО с помощью документации, однако такая "экономия" на деле обернется колоссальными потерями времени, снижением качества обучения и внедрения. Ведь в этом случае заказчик не может воспользоваться опытом поставщика, давно освоившего свою систему".

Кроме того, процесс перехода желательно не форсировать, а выполнять постепенно, хотя и не растягивать до бесконечности. Так, Сергей Кураксин советует переносить не все 2D-данные в 3D-систему, а вести работу поэтапно - новые проекты сразу начинать в 3D, а поддержку старых выполнять комбинированным способом с последующим переходом на трехмерную технологию. Во избежание многих проблем он рекомендует предварительно обучить конечных пользователей в учебных центрах.

Планируя переход на 3D, следует уделить внимание вопросу управления проектными данными. Ведь способность трехмерной модели хранить массу информации о продукте имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Непросто управлять массой сведений, записанных в такой модели. Не случайно 39% респондентов Aberdeen отметили сложность этого процесса. Наиболее успешные предприятия гораздо активнее применяют возможности систем управления данными (хранение файлов, поиск и многократное использование информации), чем компании со средним уровнем эффективности. Но главное, подчеркивают аналитики, "передовики" реализуют функции управления конфигурациями изделия. Как правило, трехмерные САПР создают отдельные файлы для каждой детали и для всей сборки. Пользователям непросто бывает разобраться с версиями этих файлов и со взаимосвязями между ними, особенно когда речь идет о большой сборке, включающей свыше сотни элементов. Помочь им могут системы управления данными, которые обычно содержат специальные функции, избавляющие проектировщиков от ручной работы с файлами.

Выбор 3D-системы

Сейчас в продаже имеется немало трехмерных САПР. И хотя всем им присущи основные достоинства 3D-технологии, они различаются по функционалу, способам внедрения, пользовательскому интерфейсу и, конечно, стоимости. Поэтому выбор зависит от конкретных требований предприятия. Аналитики советуют заказчикам для начала ответить на ряд вопросов. Перечислим их.

Является ли ваше предприятие партнером крупной автомобильной, авиационной или строительной организации? Если это так, то следует прежде всего обратить внимание на формат хранения 3D-моделей и принять на вооружение такую САПР, которая позволит вам обмениваться файлами с вашим "старшим братом". Ведь в мире 3D нет общепринятого стандарта де-факто, такого, как DWG в области 2D. В связи с этим партнерам приходится либо работать в такой же САПР, что и у головной корпорации, либо применять стандартный формат (STEP, IGES). В последнем случае выбранный продут должен поддерживать экспортирование моделей в эти форматы.

Насколько важен элегантный внешний вид продукции? Если это существенно, то следует выбрать 3D-пакет со средствами моделирования сложных поверхностей.

Требуется ли создание сложных сборок? Стоит заранее оценить максимальный размер узлов и сравнить 3D-инструменты по возможности работы с большими сборками и управления ими, а также по наличию средств их проверки (например, на собираемость, обнаружение коллизий, пересечения деталей и т. д.).

Имеются ли у 3D-продукта дополнительные средства инженерного анализа, управления данными и подготовки к производству? В некоторых случаях могут понадобиться специализированные программы, например для работы с листовым металлом, анализа допустимых отклонений, создания трубопроводов и т. д. Такие приложения может выпускать как сам поставщик 3D-системы, так и его партнеры. Важным показателем является степень интеграции дополнений и базового продукта. При низком уровне взаимодействия пользователю придется самостоятельно импортировать и экспортировать модели из одной системы в другую. Более тесная интеграция позволяет выполнять это просто с помощью общего меню.

Как трехмерная САПР поддерживает ваши наработанные данные? Имеются ли средства для их переноса в новую систему и преобразования чертежей в трехмерную модель? В идеале система должна управлять старыми данными так же легко, как и своими "родными".

Предусмотрены ли функции визуализации и анимации? Эффектные модели пригодятся для маркетинга и представления проекта начальству. К тому же с помощью анимации можно заранее посмотреть, как работает конструируемое изделие, а также показать производственному отделу, как оно собирается. В последнем случае, возможно, удастся снизить стоимость изготовления опытного образца.

Какие руководства для пользователей и учебные пособия имеются? От их качества в сильной степени зависит простота освоения 3D-системы. Кроме того, стоит проверить удобство пользовательского интерфейса, выяснить, сколько обращений к меню требуется для решения ваших типичных задач, есть ли средства автоматизации часто повторяемых заданий, предусмотрен ли API для программирования специализированных функций. По идее через несколько дней после начала обучения проектировщики должны обрести основные навыки работы с системой, а спустя несколько недель (не месяцев!) - стать настоящими профессионалами.

Как 3D-продукт взаимодействует с распространенными настольными программами вроде Microsoft Word, Excel и PowerPoint? Возможен ли непосредственный экспорт проектных данных в документы, презентации и электронные таблицы?

Имеются ли Web-инструменты для общения с заказчиками и вендорами, коллективной работы над проектом с коллегами и партнерами?

И наконец, предоставляет ли поставщик средства для оценки окупаемости своего продукта?

Ответы на эти вопросы помогут сравнить различные системы и выбрать такую, которая позволит упростить переход на 3D и максимально использовать преимущества этой технологии.

Экономические выгоды от 3D

Трехмерное моделирование получило широкое распространение в наукоемких отраслях (автомобильной, авиационной, космической, судостроительной и др.), так как обеспечивает серьезный экономический эффект. Но далеко не все предприятия имеют дело со сложной продукцией. Как оценить целесообразность перехода на 3D?

Прежде всего стоит определить, нужно ли вообще делать такой шаг. Ведь инвестиции имеют смысл только тогда, когда полученная выгода оправдает затраты. Если, допустим, продукция предприятия не часто подвергается изменениям, может быть полностью отражена с помощью двух-трех чертежей, не требует инженерных расчетов или создания программ для станков с ЧПУ, то, возможно, 3D-система вообще не требуется. По мнению специалистов, не стоит переходить на 3D только ради упрощения подготовки чертежей, так как это вряд ли принесет экономическую выгоду.

Но если перед предприятием стоят более сложные задачи, требующие трехмерного моделирования, и к тому же имеются подготовленные кадры, то переход окупается быстро. "Это достигается за счет повышения качества и скорости проектирования, сокращения затрат на подготовку производства (количества опытных образцов и испытаний, а также дорогостоящей оснастки), более быстрого выпуска продукции в продажу, - уверен Сергей Кураксин. - По сравнению с 2D-системами время окупаемости сокращается на порядок".

К тому же трехмерная технология позволяет повысить производительность и эффективность конструкторской подготовки производства, а значит, и работы всего предприятия в целом, добавил Олег Зыков, сославшись в качестве доказательства на опыт заказчиков: "После перехода на 3D-моделирование симферопольский завод "Фиолент" разрабатывает не одно изделие в два года, как раньше, а четыре за год, а воронежский "Рудгормаш" спроектировал и изготовил в течение прошлого года три разных станка, проработав несколько их вариантов, что было невозможно без использования трехмерной технологии".

С помощью программы T-FLEX ЧПУ 3D технолог-программист создает траектории обработки,

опираясь на трехмерную геометрию модели

К сожалению, дополнить эти эмпирические оценки более точными данными трудно. "Дело в том, что точно подсчитать экономический эффект от перехода на 3D нельзя, так как на оценку влияет слишком много случайных факторов, начиная от увольнения обученных специалистов и заканчивая отсутствием плана мероприятий по внедрению, - считает Елена Соколова. - Хуже того, предприятия, как правило, не имеют сведений о текущих расходах на переделку конструкторской документации, доработку изготовленных по некорректным чертежам изделий, испытания излишних прототипов и так далее".

К тому же преимущества, получаемые от внедрения 3D, в сильной степени зависят от специфики предприятия и других условий. Например, по словам Артема Аведьяна, директора по маркетингу PTC Russia, на сроки окупаемости влияет то, насколько точно соблюдались все этапы внедрения и какую активность проявляет руководство в деле развития трехмерной технологии в проектных и производственных подразделениях. По его мнению, создание 3D-среды для сквозного управления процессами проектирования и изготовления позволяет существенно сократить количество натурных испытаний, время изготовления продукции и объем брака, что обеспечивает ощутимый экономический эффект уже в первые полгода использования новой технологии.

Однако Елена Соколова рекомендует рассчитывать на более длительный срок окупаемости: "Вряд ли на первом этапе внедрения 3D удастся добиться ощутимого выигрыша во времени проектирования, поскольку в конструировании бoльшая часть деталей переходит от изделия к изделию. Но как только будет создан задел и наработаны библиотеки - эффект станет гораздо более ощутимым".

Что касается инвестиций в новые компьютеры, то они окупаются за счет выросшей производительности труда. "В результате обновления техники для выполнения одной и той же задачи требуется меньшее количество рабочих мест, - уверен Олег Кукушкин, исполнительный директор Arbyte. - Это очень важно при нынешнем дефиците квалифицированных конструкторов. Кроме того, существенно возрастает эффективность использования 3D-САПР, стоимость которых нередко превышает цену самой дорогой рабочей станции. Поэтому экономия на "железе" зачастую оборачивается для пользователей прямыми потерями".

Конкуренция как стимул перехода на 3D

Сейчас, когда рыночная экономика развивается, а конкуренция становится более жесткой, предприятиям приходится активнее внедрять новые информационные технологии, переходить на современные способы проектирования, в частности на 3D-САПР. "Если организация хочет оставаться конкурентоспособной и выйти в лидеры своей отрасли, переход на 3D должен рассматриваться как абсолютно необходимое условие", - уверен Павел Брук.

Одним из главных результатов внедрения 3D-систем является ускорение выпуска новых изделий в продажу. Известно, что компания, которая первой начинает поставки новаторской продукции, захватывает 40-70% рынка, оставляя соперников далеко позади. А если вспомнить об улучшении качества и дизайнерских характеристик выпускаемой продукции, о сокращении количества натурных испытаний, приводящем к экономии на опытных образцах, и резком уменьшении объема брака в цехах, то становится понятно, почему применение 3D-САПР ведет к повышению конкурентоспособности предприятия.

Значение этого преимущества еще больше возрастает сейчас, когда наша страна стоит на пороге ВТО. Ведь, как известно, после вхождения России в эту организацию наши предприятия будут вынуждены работать в условиях реальной конкуренции. Им придется повышать эффективность своей деятельности, и тогда 3D-САПР превратится из просто полезного инструмента в незаменимое средство, без которого трудно выжить на рынке.