9 - 2003

Delcam Shoe Solution — от идеи дизайнера до серийного производства обуви

Виктор Стрельченя

Обувная промышленность представляет собой яркий пример отрасли, где идет острая конкурентная борьба за покупателя. Постоянно растущие требования к дизайну обуви, к ее качеству при одновременной необходимости сокращения сроков разработки новых моделей и их запуска в серийное производство, а также удержания цен на конкурентоспособном уровне в буквальном смысле заставляют производителей внедрять новейшие технологии на всех этапах проектирования и изготовления обуви. Большинство из этих технологий основано на применении систем компьютерного моделирования и технологической подготовки производства как самой обуви, так и технологической оснастки для ее серийного выпуска.

Фирма Delcam plc является лидирующим поставщиком CAD/CAM-решений для обувной промышленности во всех странах мира. Программы семейства Power Solution позволяют решать задачи по проработке дизайна, декорированию и изготовлению всех типов обуви. Это подтверждает выбор, сделанный в пользу программных решений на базе Power Solution, такими ведущими производителями обуви и специализированными фирмами по изготовлению оснастки для обувной промышленности, как Nike (США), Clarks (Великобритания), Ecco (Дания), Eram (Франция), Feng Tay и Pou Chen (Тайвань), Azaleia (Бразилия), Apego и STM Meccanica (Италия) и др. Недавно компания Delcam была выбрана в качестве разработчика компьютерных программ для проекта EUROShoE.

EUROShoE — это основная исследовательская организация, которая занимается разработкой и финансированием проектов, направленных на развитие и модернизацию обувной промышленности, ориентируясь на выпуск массовой унифицированной продукции. Проект поддерживают 34 организации из девяти европейских стран, включая компании, производящие обувь, и поставщиков оборудования, а также ряд исследовательских центров. В настоящее время обувная отрасль разделена между компаниями, выпускающими обувь для массового потребителя, и производителями дорогой обуви, специализирующимися на единичном изготовлении обуви на заказ. Целью EUROShoE является развитие методов изготовления, которые сделают возможным производство эксклюзивной обуви с ценой, доступной для массового потребителя. Решение этой задачи требует применения современных систем компьютерного моделирования, которые и будет разрабатывать Delcam в рамках своего специализированного решения для обувной промышленности PS-Shoemaker.

Фактическим стандартом PS-Shoemaker становится и в индийской обувной промышленности. Этому способствует то обстоятельство, что Индийский институт проектирования и разработки обуви FDDI выбрал программы семейства Power Solution (PowerSHAPE, PowerMILL и PS-Shoemaker) для обучения нового поколения дизайнеров и инженеров — представителей обувной промышленности страны. В институте FDDI, расположенном неподалеку от Дели, проходят обучение около 75% специалистов обувных компаний Индии. Решение внедрить программные продукты Delcam последовало за признанием институтом FDDI значения технологий автоматизированного проектирования и производства в обувной промышленности и, как следствие, необходимости усовершенствовать обучение этим технологиям. Для участия в тендере были приглашены все ведущие компании, занимающиеся разработкой программного обеспечения в данной области; они подробно продемонстрировали свои возможности сотрудникам института и представителям индийских компаний — производителей обуви.

Сотрудники FDDI прошли обучение программам PowerSHAPE, PowerMILL и PS-Shoemaker. В настоящее время в институте предлагается обучение разнообразным продуктам Delcam на очном отделении. Каждый год институт FDDI выпускает более 60 специалистов, и все они умеют использовать программы Delcam для моделирования подошв обуви, создания пресс-форм на базе смоделированных подошв и обработки пуансона и матрицы пресс-формы. В результате совместной работы института FDDI и компании Delcam индийские производители обуви теперь могут больше доверять качеству пресс-форм для обуви, изготавливаемых местными компаниями. В долгосрочные планы индийских обувщиков входит развитие возможностей экспорта обувных пресс-форм. Помимо выполнения образовательной функции институт FDDI оказывает консультационную поддержку местным компаниям. FDDI также использует программные продукты Delcam в этой области своей деятельности с целью дальнейшего распространения новейших технологий в обувной промышленности Индии.

Система PS-Shoemaker первоначально представляла собой написанное на Visual Basic приложение под систему трехмерного гибридного моделирования PowerSHAPE для автоматизации ряда стандартных операций, которые выполняются при моделировании подошв обуви и проектировании пресс-форм для них. Спрос на это приложение на обувном рынке Италии побудил разработчиков расширить его функциональность и дополнить приложениями под систему реверсивного инжиниринга CopyCAD (модуль градирования обувных колодок) и систему многокоординатной фрезерной обработки PowerMILL (модуль электронного фрезерования по копиру). Функциональность первых версий PS-Shoemaker описана в статье «PS-Shoemaker — новинка в семействе Power Solution» Александра Рагулина (см. «CАПР и графика» № 10’2000).

Система постоянно развивается параллельно остальным программам семейства Power Solution. В ней используются все новые возможности базовых продуктов (PowerSHAPE, PowerMILL, CopyCAD). Разрабатываются также новые специализированные модули. Так, сначала был добавлен специализированный помощник для автоматизации моделирования каблуков и проектирования для них пресс-форм. А недавно появился еще один специализированный модуль для автоматического проектирования пуансонов литьевых форм для подошв и каблуков — Punch Wizard. Этот модуль позволяет автоматизировать процесс создания пуансона по компьютерной модели подошвы. Пользователю достаточно выделить наружные контуры подошвы (и каблука, если необходимо) и линию разъема формы и запустить «помощника», который в диалоговом режиме поможет выполнить весь процесс проектирования пуансона. В новом модуле простота применения сочетается с чрезвычайной гибкостью. Например, для ранта — поверхности между кромкой подошвы и верхом обуви — можно задать как постоянную, так и переменную ширину, для подошвы и каблука можно использовать различные шаблоны при создании внутренней структуры, чтобы при обеспечении требуемой жесткости минимизировать массу изделия и расход материала. После завершения процесса моделирования пуансона готовая модель передается в CAM-систему PowerMILL для расчета управляющих программ для изготовления пуансона на станке с ЧПУ.

Постоянно развиваются встроенные в систему алгоритмы градирования. Пользователь может выбирать различные варианты градирования, применяемые в Европе, США и Великобритании для мужской, женской, подростковой и детской обуви. Возможна самостоятельная настройка алгоритмов градирования в соответствии с потребностями индивидуальных заказчиков или принятыми у производителя стандартами. Кроме того, реализовано так называемое групповое градирование. При этом пользователь может выделить фрагменты, которые должны оставаться в процессе градирования неизменными, что актуально, например, для производителей спортивной обуви.

Поскольку, как уже упоминалось, система PS-Shoemaker построена на базовых продуктах семейства Power Solution (PowerSHAPE, PowerMILL, CopyCAD), в ней в полной мере реализованы все уникальные возможности запатентованной фирмой Delcam технологии Total Modelling. Эта технология позволяет использовать программы семейства Power Solution как полностью интегрированный пакет для создания компьютерных моделей и их декорирования, что дает дизайнеру возможность проще и быстрее разрабатывать новые оригинальные модели, обходя ограничения обычных CAD-систем. Технология Total Modelling объединяет методы поверхностного и твердотельного моделирования, которые имеются и в других CAD-системах, с такими подходами, как обратный инжиниринг, фасетное моделирование, моделирование рельефов. В результате дизайнер может легко переключаться с одного метода моделирования на другой, сразу же отслеживая влияние изменений в каждом элементе на дизайн изделия в целом. Область применения технологии Total Modelling при разработке новых моделей обуви чрезвычайно широка. Логотипы, текстуры и другие декоративные элементы можно легко встраивать в модель для создания фирменного стиля торговой марки. Кроме того, модифицировать сложные модели становится намного быстрее и проще, что позволяет прорабатывать большее число альтернативных вариантов при разработке новых моделей.

Данная технология помогает сократить цикл разработки новых продуктов при применении систем быстрого прототипирования. Во многих случаях получаемые на машине прототипы корректируются вручную для улучшения эстетических или функциональных характеристик. Отражение этих изменений в компьютерной модели чрезвычайно затруднительно. Многие компании используют сканирующее оборудование для оцифровки измененных участков, после чего следует весьма трудоемкая стадия обработки данных оцифровки и встраивания их в исходную компьютерную модель для получения новой модели в STL-формате для изготовления нового прототипа, чтобы затем, после обсуждения, внести в него новые изменения и повторить весь цикл еще раз.

При применении технологии Total Modelling данные оцифровки измененных участков прототипа одной командой преобразуются в фасетную модель, которая затем объединяется с поверхностной или твердотельной исходной моделью в системе PowerSHAPE без преобразования треугольной сетки в поверхности. По этим комбинированным данным генерируется новый, модифицированный STL-файл. Даже если в итоге, после внесения всех изменений, требуется поверхностная CAD-модель, построение поверхностей по треугольным сеткам придется выполнить всего один раз, а не на каждом этапе внесения изменений.

Аналогичный подход возможен и при выпуске различных вариантов существующих изделий, таких, например, как ортопедическая или спортивная обувь, где часто приходится вносить небольшие модификации в базовую модель для удовлетворения индивидуальных потребностей пациента или спортсмена. Как и в случае с прототипами, большинство таких модификаций вносится вручную, путем ряда итераций, пока не будет достигнут желаемый результат. Технология Total Modelling упрощает и ускоряет процесс разработки, а также позволяет получить продукт, в точности соответствующий требованиям заказчика.

Еще полнее реализовать творческий потенциал дизайнера и довести его идеи до серийного производства обуви дает возможность совместного использования системы моделирования FreeForm компании «СенсЭйбл Текнолоджиз» и программ семейства Power Solution.

Система моделирования FreeForm радикально изменяет подход к разработке новых продуктов — начиная от зарождения идеи и заканчивая готовой деталью. Моделирование с помощью специального трехмерного манипулятора позволяет разрабатывать изделия, содержащие исключительно сложные поверхности произвольной формы, ничем не ограничивая дизайнера. Применение этой технологии дает возможность на всех промежуточных этапах заменить физические прототипы цифровыми моделями, что существенно ускоряет процесс разработки дизайна нового изделия.

«Работа в системе FreeForm просто захватывает, — в восторге говорит студент-старшекурсник Королевского колледжа искусств (Лондон) Клинтон Пери. — Она позволяет вам как бы трогать модели, созданные на экране. Вы можете прикоснуться к каждому выступу, каждой грани, можете изменять их, как при ручной лепке. Это идеальная цифровая база для творческих людей, которые находят другие CAD-технологии сухими и невдохновляющими».

Когда работа над дизайном изделия закончена, можно применить мощные средства систем семейства Power Solution для создания управляющих программ, чтобы изготовить образец для получения одобрения заказчика, либо для проектирования и изготовления оснастки, чтобы запустить изделие в массовое производство. На всех стадиях разработки можно использовать программу для контроля качества PowerINSPECT с целью проверки качества прототипов, оснастки и готовых образцов, чтобы убедиться в точном воплощении замысла дизайнера или конструктора.

Подводя итог, можно сказать, что PS-Shoemaker представляет собой CAD/CAM-систему для создания дизайна, моделирования и изготовления элементов (подошв, каблуков и др.) обуви и технологической оснастки для их серийного производства.

Delcam Shoe Solution — это наиболее удачное решение, предлагаемое производителям обуви и обувных колодок для быстрого и эффективного трехмерного дизайна, моделирования, реконструирования, градирования, производственного и послепроизводственного контроля. Различные детали легко объединить в проектные группы для быстрого создания из них новых моделей. В качестве подтверждения этих слов приведем отзыв одного из многочисленных пользователей системы PS-Shoemaker — Ампола Шириноракула, директора центра по производству пресс-форм таиландской компании Pantech R&D, входящей в состав одной из крупнейших в мире организаций, занимающихся изготовлением спортивной обуви, — Pan Group.

Pantech R&D является основным центром разработки беговых кроссовок и обуви для гольфа в составе объединения Pan Group. Компания Pan Group, начав с мелкого производства парусиновых туфель в 1974 году, очень скоро расширила производство и завоевала авторитет. В настоящее время производительность компании измеряется более чем 36 млн. пар высококачественной спортивной обуви в год. Двадцать лет назад контракт с компанией Nike сделал Pan Group первой таиландской компанией, которая выпускала и поставляла спортивную обувь этой ведущей марки на мировой рынок. В настоящее время объединение Pan Group производит обувь и других известных марок, таких как Reebok, Adidas, Timberland и Clarks.

Г-н Ампол Шириноракул говорит: «Переход на PowerSHAPE был обусловлен введением технологии быстрого прототипирования в фирме Nike в качестве одного из шагов по сокращению времени на разработку новых изделий. До недавнего времени мы получали двумерные эскизы от Nike. По этим эскизам мы строили двумерные компьютерные чертежи и отправляли их обратно на утверждение. После одобрения чертежей мы разрабатывали трехмерную компьютерную модель и обрабатывали образец подошвы для последующего представления на утверждение. В прошлом году в головном офисе Nike в городе Бивертоне была внедрена установка быстрого прототипирования. Теперь вместо обработанных образцов мы отправляем наши новые предложения по дизайну в виде STL-файлов, чтобы в Nike могли изготовить опытные образцы для предварительной оценки сотрудниками компании и потенциальными покупателями».

С точки зрения г-на Шириноракула, основным преимуществом системы PowerSHAPE является сочетание всех достоинств твердотельного моделирования с очень гибкими возможностями поверхностного моделирования, абсолютно необходимыми при разработке сложного дизайна подошв в производстве спортивной обуви. PowerSHAPE также хорошо сочетается с двумерными дизайнерскими пакетами, используемыми в фирме при разработке верхней части обуви. «Создание STL-файла в PowerSHAPE не составляет проблемы, — добавляет г-н Шириноракул. — У нас никогда не было трудностей с отправкой файлов в Бивертон. И что важнее, мы сократили время на разработку дизайна каждого нового изделия на 20-30%. Это было очень высоко оценено нашими заказчиками».

«САПР и графика» 9'2003