8 - 2005

Конвертирование данных — извечная проблема?

В соответствии с существующей тенденцией мирового рынка САПР, сегодня появляется все больше интегрированных CAD/CAM-систем. Их основное достоинство — обработка и хранение всех данных в единой среде.
Давайте попробуем разобраться, настолько ли страшна трансляция данных, как это представляют поставщики интегрированных САПР? Предлагаем вашему вниманию выполненный Константином Евченко перевод статьи менеджера по продажам компании Delcam plc Питера Дикина (Peter Dickin).

Задача конвертирования данных является типичной для любой цепочки поставщиков. Часто встречающаяся в прессе информация о вызванных трансляцией данных издержках в промышленности, которые исчисляются миллиардами долларов, поистине шокирует читателей.

Проблемы конвертирования данных фактически подразделяются на две категории: собственно проблема точности трансляции и уместность данных. Модель, подготовленная проектировщиком с целью убедить отдел маркетинга или продаж в том, что изделие ожидает коммерческий успех, не всегда соответствует модели, необходимой для подготовки производства, или, что случается чаще, не отвечает требованиям субподрядчиков. И хотя эти проблемы взаимосвязаны, они должны рассматриваться как независимые при выяснении возможности их решения. Реальность такова, что законченного решения в любом случае не существует, но это не означает невозможности прогресса в данном направлении и уменьшения трудностей в будущем.

Если мы сначала рассмотрим проблему точности передачи данных, то увидим, что значительный прогресс в этой области уже есть, хотя абсолютная достоверность пока еще не достигнута. Лучшей аналогией здесь может стать перевод с одного языка на другой: как бы высоко ни был квалифицирован переводчик, почти всегда можно сказать, говорит ли он на родном или на чужом языке. Даже диалекты, например американский и британский английский, имеют различия в правописании и в значении многих слов. Вследствие этих небольших, казалось бы, различий совершенный перевод возможен далеко не всегда. По аналогии и различные версии одного и того же программного обеспечения могут хранить информацию в различных форматах (наподобие разных диалектов одного и того же языка). Теоретически каждый человек должен понимать все диалекты своего родного языка, но на деле это редко встречается. Точно так же трансляция данных между различными версиями одного программного продукта не всегда полностью идентична.

В таком случае некорректно ставить вопрос: «Можем ли мы иметь совершенный транслятор?», правильнее спросить: «Можем ли мы получить достаточно точный транслятор, который не потеряет важную информацию?» Если мы вернемся в мир CAD-трансляторов, то заметим, что ответ на первый вопрос будет все еще отрицательным, несмотря на развитие стандартов данных и модулей для прямой трансляции данных в обоих направлениях (импорта и экспорта. — Прим. пер.). Однако на второй вопрос ответ обычно бывает положительным. Больше всего проблем с трансляцией геометрических данных возникает по причинам неточного соответствия граней поверхностей или их некорректной обрезки, указания нормали к поверхностям в ошибочном направлении, а также продублированных поверхностей. И хотя наличие этих ошибок действительно свидетельствует о том, что задача совершенной трансляции не решена, все они могут быть идентифицированы и относительно легко исправлены во многих CAD-системах. Кроме того, современные CAD-системы намного более терпимы к неточным данным. Программное обеспечение обычно игнорирует микроскопические погрешности — меньшие, чем допуск на технологическую обработку, даже если эти погрешности обусловлены несовершенством оттранслированной модели в математическом плане.

Значение точности конвертирования данных возрастает по мере углубления кооперации предприятий. Однако новое поколение средств связи, таких как электронная почта и IP-телефония, делает обеспечение точности данных менее сложным. Теперь намного проще и быстрее разрешать спорные, непонятные или нетипичные проблемы в CAD-файле с приславшим его проектировщиком, даже если он находится за много тысяч километров.

Конечно, поставщики больших интегрированных CAD/CAM-систем любят рассказывать «страшилки» о тех или иных сложностях с передачей данных в надежде на то, что их ОЕМ-клиенты смогут оказать на своих субподрядчиков давление с целью продвижения определенной марки САПР. Однако ОЕМ-заказчики сегодня все более заинтересованы в обратном — оказать давление на своих поставщиков в целях улучшения качества их продукции, повышения производительности и снижения стоимости комплектующих. Развитие инспекционных систем облегчает покупателю проверку фактического соответствия продукции установленным требованиям, но это, скорее, просто надежды на совершенствование CAD-системы. Все больше заказчиков сегодня понимают, что достичь повышения доходности сложнее как раз в том случае, если их субподрядчики будут использовать ту же самую CAD/CAM-систему, что и они. Фактически все ОЕМ-заказчики добились бы для себя большей выгоды, если бы оставили выбор ПО субподрядчикам, которые гораздо лучше знают, какая система позволит им сделать свою продукцию или оснастку с большей эффективностью и с меньшими затратами.

Несмотря на все уверения в обратном, пока еще не существует CAD/CAM-системы, которая являлась бы «лучшей для всего». Попытки стандартизации одной системы всегда ведут к компромиссам, которые почти наверняка окажутся более дорогостоящими, чем решение проблемы конвертирования данных, и здесь кроется несколько проблем.

Первая проблема заключается в том, что большие САПР, используемые ОЕМ-производителями в аэрокосмической и автомобильной индустрии, обычно дороже и при покупке, и в сопровождении. Эти системы могут оправдать свою высокую цену, предлагая намного более широкие функциональные возможности, чем специализированное производственное ПО, особенно с учетом их возможности управления данными. Но, к сожалению, большинство этих преимуществ не соответствует требованиям субподрядчиков.

Другая проблема состоит в том, что все ОЕМ-производители используют разные САПР, так что субподрядчики должны иметь лицензию на каждую из них. Дополнительные затраты состоят здесь не только в деньгах на покупку и поддержку программного обеспечения, но и в квалификации персонала: не многие специалисты знают более одной CAD/CAM-системы, поэтому субподрядчику придется увеличивать свой штат, а также проводить непрерывное обучение по каждой системе.

Подобно тому как специализированное производственное ПО уступает по широте функционала универсальным CAD/CAM-системам, так и эти универсальные системы не имеют столь мощных возможностей для механообработки, как специализированные. В частности, универсальные CAD/CAM-системы обычно уступают последним в 3-осевой обработке сложных поверхностей, характерных для производства сложных компонентов литейных и пресс-форм. Результатом этого становится снижение эффективности, рост затрат и увеличение срока разработки.

Еще одна проблема заключается в том, что специалисты по поддержке в крупных CAD/CAM-компаниях, как правило, бывают экспертами в области конструирования и управления данными. Обычно они обладают сравнительно небольшим опытом в производстве и не могут предложить субподрядчику надлежащий уровень технической поддержки, когда он испытывает проблемы с программным обеспечением. Многие же сотрудники специализированных компаний имеют производственный опыт и могут не только оказывать помощь в вопросах программного обеспечения, но и давать советы в общих производственных вопросах.

Но самая серьезная проблема для всех заключается в том, что если пользователь меняет САПР, то субподрядчику тоже приходится менять систему. Такие замены становятся все более частыми, поскольку компании сливаются, принимают общую корпоративную политику и приобретают большее количество программного обеспечения. Во время подобных изменений субподрядчик тоже вынужден платить за дополнительное обучение и тратить время персонала. Кроме того, при переходе между системами неизбежно снижение продуктивности.

Существует еще несколько сложностей. Одна из проблем, связанная с конвертированием данных, прежде заключалась в том, что трансляторы могли стоить почти столько же, сколько альтернативная CAD-система. Сегодня существуют фирмы, предоставляющие услуги по конвертированию данных, а также онлайновые Интернет-трансляторы данных. Существует также возможность приобрести транслятор данных в индивидуальное пользование. Как и следовало ожидать, автоматизированные системы оказываются более дешевыми, чем услуги специализированных фирм, где трансляция данных предполагает определенный контроль и оптимизацию со стороны человека. Конечно, есть еще множество вариантов для компаний, приобретающих транслятор данных с лицензией на неограниченное использование для любой комбинации форматов, которая используется на регулярной основе.

Вторая проблема конвертирования данных касается адаптации модели для производства. В проекте могут понадобиться изменения, даже если файл уже был воспроизведен в совершенно ином формате. Типичные изменения, которые могут потребоваться для эффективного производства, меняются в зависимости от того, должна ли готовая деталь быть обработана на станке или получена путем формообразования, например штамповкой или литьем.

Ограничения механической обработки включают различные требования, подобно расположению оси отверстий в одной ориентации или возможности ухода от подрезания, которые могут потребовать использования многократных переустановок и комплексного закрепления. До некоторой степени эти ограничения сегодня утратили свое значение, поскольку 5-осевая механообработка получила более широкое распространение. Новейшее оборудование намного лучше приспособлено для работы со сложными конструкциями. Ситуации, когда модель возвращается проектировщику на доработку из-за того, что ее изготовление экономически необоснованно, сейчас гораздо менее вероятна.

Компоненты, которые должны быть изготовлены путем формообразования, все еще подчинены производственным требованиям: недостаточно гарантировать, что такая деталь вообще может быть изготовлена, — требуется максимально сократить время разработки. Ключевые пункты, на которые следует обратить внимание: наличие литейных уклонов (чтобы деталь можно было легко извлечь из формы) и предотвращение малых радиусов скругления, препятствующих течению расплава. В обоих случаях необходимо тесное взаимодействие между технологами и конструкторами, позволяющее гарантировать, что изменения в конструкции распространятся на все взаимосвязанные компоненты.

Многие компании сегодня вовлекают технологов в процесс конструирования деталей на более раннем этапе, чтобы привлечь их внимание к производственным проблемам до того, как проект будет окончательно утвержден и внесение изменений станет более трудным. Тем не менее компаниям необходим компромисс между свободой дизайна, требующего оригинальных идей, и производственными ограничениями, преодолеть которые не в состоянии даже самые квалифицированные субподрядчики.

В начале этой статьи я предположил, что проблемы трансляции данных никогда не будут полностью решены. Хоть это и звучит слишком пессимистично, но я также не побоюсь утверждать, что проблемы трансляции данных не должны стать непреодолимым барьером на пути разработки новой продукции. Доказательством последнего утверждения может стать огромное количество успешно развивающихся CAD-продуктов, например SolidWorks, Autodesk Inventor или Solid Edge. В отличие от поставщиков интегрированных CAD/CAM-систем, разработчики этих программ всегда оставляли выбор производственных решений их пользователям и субподрядчикам. Я полагаю, что проблемы трансляции данных не создали непосильных трудностей для пользователей этих систем и что лишь немногие из них, если таковые вообще имеются, использовали для подготовки производства CAM-модули интегрированных САПР.

САПР и графика 8'2005