Разработана информационная обучающая система, предназначенная для изучения технологии работы с цифровыми прототипами (построение эскизов, концептуальное моделирование, проведение анализа напряжений, динамическое моделирование, работа с проводами и кабелями и др.).
Переход от 2D-проектирования к 3D-моделированию изделий, похоже, становится практически повсеместным. Еще недавно казалось, что этим достигнут предел мечтаний специалистов, но компания Autodesk преподнесла очередной приятный сюрприз — предложила новую идеологию, а вместе с ней и технологические платформы, позволяющие гораздо быстрее и эффективнее проходить предпроизводственную стадию. Речь идет об идеологии создания цифрового прототипа изделия.
Этот подход меняет место конструктора и дизайнера в последовательности выполняемых работ. Традиционно (во многих случаях и сейчас) основным законодателем проектируемого изделия являлся конструктор, который согласно техническому заданию реализует конструктивную проработку создаваемого изделия. Другие специалисты проводят инженерный анализ деталей и узлов изделия, а где-то на завершающих этапах к процессу подключается дизайнер для создания определенного стилистического антуража, касающегося внешних и внутренних атрибутов изделия, его окраски, отделочных материалов, упаковки
Смысл создания цифрового прототипа состоит в том, чтобы на основании маркетинговых исследований максимально быстро и с минимальными издержками пройти все этапы реализации идеи от концептуального дизайна через проектирование, анализ, виртуализацию и анимацию к информатизации технологической подготовки производства и далее к автоматизированному производству.
По существу, цифровой прототип представляет собой цифровой макет изделия, используемый для испытания его функций и формы. Другими словами, цифровой прототип является виртуальным опытным образцом готового изделия и служит для его оптимизации и проверки. Использование цифрового прототипа снижает потребность в изготовлении дорогостоящих физических опытных образцов, что дает возможность разрабатывать высококачественные изделия, сокращать затраты на их изготовление и быстрее запускать их в производство.
Новые технологии Autodesk пришлись как никогда кстати для воплощения инновационного подхода к предпроизводственной стадии создания изделия в рамках одной компании. Решение Autodesk, основанное на цифровых прототипах, объединяет проектные данные из всех стадий проектно-производственного цикла в единую цифровую модель. Эта модель имитирует изделие и позволяет специалистам выполнять визуализацию, оптимизацию и управление результатом еще до создания опытного физического образца. Основными компонентами этой технологии на стадии концептуального дизайна стали Autodesk AliasStudio, Autodesk Showcase и Autodesk 3ds Max [1].
Для освоения технологии создания цифровых прототипов в сети Internet имеются определенные учебные разработки на английском языке. Однако до последнего времени по этому направлению отсутствовали информационные обучающие системы (ИОС), позволяющие предоставить пользователю соответствующие материалы в структурированном виде, включая обзор, примеры практической работы, задания для освоения и закрепления навыков, проверочную систему тестов. Разработанная в Нижегородском областном центре новых информационных технологий (НОЦ НИТ) ИОС по созданию цифровых прототипов в определенной мере восполняет этот пробел [2].
ИОС предназначена для изучения технологии работы с цифровыми прототипами: построения эскизов, концептуального моделирования, проведения анализа напряжений, динамического моделирования, работы с проводами и кабелями и др. Она представляет собой электронное учебное пособие, структурированное по разделам: «Теория», «Практика», «Тестирование», «Глоссарий», «Источники». Система содержит как справочно-ознакомительную, так и иллюстративно-практическую информацию. Интерфейс системы создан в соответствии с основными принципами и понятиями композиции, выдержан в едином стиле и направлении.
При дизайнерской проработке ИОС текстовый материал сочетается с графическим, анимацией и видеофрагментами, что позволяет легче воспринимать и усваивать изучаемый материал. Система включает в себя набор необходимых функций, имеет проработанную структуру, интерфейс, удобную навигацию. Возможен возврат на предыдущую страницу, переход на главную и выход из системы. Реализована система поиска. Кроме трех учебных разделов, ИОС содержит глоссарий и предусматривает возможность проверки усвоения материала.
В первом разделе, состоящем из восьми частей, приведены общие сведения об управлении жизненным циклом изделия, цифровом прототипировании, средствах разработки, процедуре создания и технологии цифровых прототипов, а также об экологически рациональном проектировании. Фрагмент одной из частей первого раздела представлен на рис. 1.
Материалы второго раздела ИОС посвящены концептуальному дизайну в среде Autodesk AliasStudio. В каждом из семи практических занятий по концептуальному дизайну формулируются цели. Приводится последовательность операций для формирования кривых и поверхностей. Для этого используются неравномерные рациональные B-сплайны (NURBS). Подбирается гладкость кривых и поверхностей. Анализировать гладкость поверхности в Autodesk AliasStudio помогает картинка с «зеброй», которая имитирует полосатые отображения (рис. 2).
В Autodesk AliasStudio есть инструмент, позволяющий оценить степень обеспечения гладкости на стыках поверхностей. Зеленый цвет сетки характеризует гладкость, лежащую в допустимых пределах; красный появляется, если гладкость нарушена.
Окончательный дизайн поверхностной модели фена представлен на рис. 3. Далее модель может быть сохранена в Autodesk Inventor и передана конструкторской группе для проектирования внутреннего устройства фена, инженерного анализа деталей и, при необходимости, проектирования пресс-формы для литья пластмассы. Если есть потребность в разработке чертежей, можно использовать AutoCAD Mechanical для автоматизации стандартных проектных задач (создание компонентов механизмов, нанесение размеров и формирование спецификаций по международным стандартам оформления чертежей), а также AutoCAD Electrical для проектирования электрической схемы.
