Длинный и извилистый путь 3D-визуализации

Нашел интересную статью Чеда Джексона (Chad Jackson), посвященную основным вехам в процессе развития технологии 3D-визуализации. Статья примечательна в первую очередь тем, что раскрывает предназначение таких программных продуктов, как 3DVia Composer, Creo Illustrator, SAP Visual Enterprise Author и др. и показывает разницу в позиционировании продаж данных программных продуктов в России и за рубежом.

Для меня статья оказалась настолько интересной, что я решил ее перевести и опубликовать перевод.

Оригинал стать находится здесь: http://www.engineering-matters.com/2012/03/road-3d-viz/

Кроме того, рекомендую всем специалистам, интересующими технологиями информационной поддержки жизненного цикла изделий, ознакомиться с блогом http://www.engineering-matters.com.

Это было еще в 1996 году или около того. Я участвовал в программе Космического центра имени Линдона Джонсона в Хьюстоне по разработке аппарата обеспечения экстренного возвращения экипажа. На одном из докладов, посвященных ходу реализации программы, обсуждались вопросы использования CAD – приложений в ходе работ над проектом. При помощи программного обеспечения, позволяющего построить 3D модель по облаку точек (альфа 3D визуализация), была создана 3D модель корабля, которую и показали на совещании. Все присутствующие были поражены. Я думаю, что многие из тех, кто работал в аэрокосмической индустрии хоть какое-то время имеет подобный опыт.

Когда инструменты 3D визуализации только начинали применяться, реакция всегда была похожа на что-то близкое к изумлению. В то время многие обсуждали, как данная технология может быть использована в процессе разработки изделий, и на уме у всех было одно: Сollaboration (совместная работа над проектом)! Но события развивались совсем не так, как мы ожидали. Как тогда, так и сейчас совместное взаимодействие в рамках проекта — это больная тема. Вы можете почитать подробнее о данной проблеме в моей статье «A Framework to Reclaim a Tarnished Yet Worthy Term: Collaboration», опубликованной еще в 2010. В результате путаницы, возникшей в наших головах, технология 3D визуализации представлялась решением всех проблем. И я думаю, что со временем многим из нас пришлось умерить и скорректировать свои ожидания.

Сравнивая 3D визуализацию пятнадцатилетней давности с сегодняшней можно сказать, что сейчас она занимает совершенно другое место. Чтобы оценить масштаб того насколько далеко простирается эта технология, предлагаю взглянуть на ее использование в различных областях и таким образом оценить ее значение. В конце концов, я надеюсь, что таким образом мы сможем положить начало оживленному обсуждению этого вопроса.

1 Повсеместное использование 3D визуализации в системах предприятия

Совершенно неожиданным для меня явилось то, что 3D визуализация стала использоваться, как вспомогательная технология во множестве систем.

Все новаторское, что было в этой технологии в 1996, с течением времени распалось на маленькие кусочки, которые сейчас используются в различных системах, предприятия таких как PDM, PLM, SDM/SLM, ERP и других. На практике мы с этим довольно часто сталкиваемся. Например, когда мы находим в PLM системе какую-либо деталь, а потом заходим на вкладку ее свойств, то можем увидеть размытый в общем потоке информации о детали маленький прямоугольник, в котором отображается 3D модель детали. Как правило мы замечаем этот прямоугольник только мельком, когда нужно узнать, как выглядит деталь, и тут же забываем о нем.

Что это значит? Итак, сегодня почти для любой системы предприятия (PDM, PLM, SDM/SLM, ERP и т.д.) 3D визуализация является чем-то вроде входного билета на рынок программного обеспечения для предприятий промышленности. Не решив проблему 3D визуализации очень сложно «войти в игру». В той или иной форме 3D визуализация позволила ускорить принятие решений конструкторами, инженерами и многими другими специалистами. Однако это сложно доказать с использованием механизма оценки возврата инвестиций (ROI). Сейчас 3D визуализация всего лишь часть систем предприятия.

2 Специализированные приложения для 3D визуализации

Около 15 лет прошло. И где же все эти приложения для 3D визуализации? Ну, по большей части, они сейчас практически не существуют в том виде, как это было раньше. Те приложения, которые были раньше, с течением времени стали более специализированными. По сути, они превратились в приложения со специфическими функциями. Давайте обратим внимание на некоторые из них.

2.1 Совместная работа при конструировании

Вы можете согласовать конструкцию изделия на основе CAD модели? Конечно. Вы хотите сделать это? Ни в коем случае.

3D модели в формате систем автоматизированного проектирования содержат все «кровавые» подробности о том, как конструировалась данная деталь или сборочная единица. То, что вы делитесь этими файлами с коллегами внутри компании – конечно не проблема, но вам неизбежно придётся показать модели кому-то чужому за пределами ваших четырёх стен. И тогда вы рискуете, что ваши конструктивные решения могут быть украдены и использованы вашими конкурентами. Здесь возникает проблема, связанная с защитой интеллектуальной собственности.

Некоторые приложения, использующие технологию 3D визуализации, предоставляют пользователю возможность одновременно проверять 3D модель и оставлять свои комментарии. При этом такие приложения не раскрывают порядок построения модели и частично могут скрыть некоторые конструктивные решения.

Что это значит? В целом это один из способов замены рабочего процесса, который раньше осуществлялся с использованием чертежей или 3D, выполненных в САПР. Получение обратной связи в электронной форме позволяет сохранить историю рецензирования и согласования 3D модели, что повышает прозрачность принятия тех или иных решений. Я не вижу какого-либо способа оценить возможность такого сценария. И мне бы было интересно получить комментарии с примерами.

2.2 Способ общения инженеров при планировании

Сейчас объем конструкторских решений не тот, что был раньше. Раньше инженер при проектировании должен был принять во внимание только форму, размер и функции, проектируемого изделия. Но сегодня существует множество других факторов, которые должны быть учтены при проектировании. К таким факторам можно отнести эксплуатационную надежность, возможности производства, использование ресурсов и т.д. Это значит, что все заинтересованные лица из департамента сервисного обслуживания, производства и снабжения должны участвовать в процессе разработки изделия. Что они должны сделать? Они должны в общих чертах понять конструктивное решение, и с учетом этого, сделать ценные замечания.

Могут ли инженеры обмениваться конструктивными решениями посредствам CAD — моделей? Возможно. Но это может быть очень трудно. Итак, инженерам нужны инструменты, позволяющие документировать их конструктивные решения и обмениваться ими в формате, который может быть легко прочитан другими заинтересованными лицами. Вот где приложения, обеспечивающие техническую коммуникацию, вступают в игру.

Что это значит? Это можно рассматривать, как движущий фактор для DFX инициатив (инициативы направленные на разработку системы совершенного проектирования (DFX — Design for Excellence)), которые сейчас очень популярны. Использование подобных технологий и соответствующих инструментов может существенно повысить эффективность процесса проектирования, так как инженеру не придется вручную документировать конструктивные решения.

2.3 Проверка и утверждение процедур

В то время, как некоторым заинтересованным лицам, которые участвуют в проектировании изделия необходимо в общих чертах понять конструктивное решение, другие должны выполнять больший объем работы. Специалисты ответственные за сервисное обслуживание должны проверить могут ли те или иные составные части быть демонтированы и заменены на изделии. Специалисты на производстве должны убедиться, что та или иная операция процесса сборки может быть выполнена. Существует множество таких сценариев, в которых специалистам, участвующим в процессе разработки и проектирования изделия, для проверки и подтверждения технологий и конструктивных решений крайне нужна 3D модель.

Это является еще одной областью, где можно применять приложения, использующие технологию 3D визуализации. Функционал таких приложений позволяет пользователям делать больше, чем просто проверять и комментировать модель. Он позволяет имитировать различные разборочно-сборочные операции на 3D моделях задолго до того, как изделия появиться в «железе». Это позволяет апробировать конструктивные решения на ранних этапах жизненного цикла.

Что это значит? Конечно же, все заинтересованные стороны потенциально могли бы использовать СAD модели для проверки своих процедур. Однако, заставить не инженера использовать CAD модели достаточно трудно. Им нужно что-то более простое и легкое в применении. Без простой и работоспособной технологии, помогающей оценить правильность выполнения процедур, разработчикам зачастую приходиться полагаться либо на здравый смысл, либо оценивать возможность выполнения той или иной процедуры по чертежам. Оба эти варианты являются не самым оптимальным решением.

2.4 Сокращение количества бумажных конструкторских документов (переход на безбумажный документооборот)

На протяжении многих лет постоянно было стремление не только к переходу на электронную форму передачи результатов работы инженеров в производство, но и к сокращению количества бумажных конструкторских документов. В целом идея заключается в замене бумажного конструкторского документа 3D моделью. Речь идет о полноценной замене не только геометрического описания изделия, но и включения в состав модели, так называемых данных о производстве детали (PMI — Part Manufacturing Information).

В то время, как в качестве основного конструкторского документа на начальных этапах жизненного цикла изделия используется 3D модель в формате САПР, инженеры на производстве и специалисты, занимающиеся продажей продукта не могут использовать подобную документацию. Как раз в этот момент в игру вступают другие программы, использующие технологии 3D визуализации. Они позволяют сделать 3D графику доступной для «широких масс» (здесь имеются в виду заинтересованные лица за пределами конструкторского бюро) и, вместе с тем, убрать «лишнюю» информацию из модели.

Что это значит? Основная проблема печатных документов заключается в том, что к тому времени, как они будут распечатаны, они уже могут быть не актуальными. Это может привести к финансовым потерям, повышению количества брака и появлению некоторых вопросов к качеству продукта со стороны заказчика. Проблема чертежей заключается в том, что они требуют пояснений. 3D модели, напротив, оставляют мало места для полета фантазии. Из всех областей применения технологии 3D визуализации эта область кажется мне наиболее важной.

2.5 Создание технической документации

Если вы думаете, что создать выносной вид на чертеже это трудно, то попробуйте создать изометрическую иллюстрацию для технической документации. Вы не можете просто взять изометрическую проекцию с САПР. Вы должны изменить толщину линий. Вы должны изменить цвет. Некоторые линии скрыть. Это может стать настоящим кошмаром. Но в любом случае ваша иллюстрация должна быть правильной и соответствовать предъявляемым к ней требованиям.

Это еще одно место, где технология 3D визуализации получает все большее распространение. В настоящий момент существует ряд приложений, которые позволят создавать пользователю технические иллюстрации, не местные виды, а настоящие иллюстрации с настраиваемой толщиной линий, цветами, разрезами с очень высоким качеством. Кроме того, такие иллюстрации могут быть ассоциированы с CAD моделью, таким образом, что если в модель вносятся изменения, эти изменения автоматически проводятся и в иллюстрации.

Что это значит? По сути, речь идет о времени на создание документации и о качестве разработанной документации. Но есть и более серьезные случаи. Иногда производителю необходимо в короткий срок запустить продажи продукта во всем мире. В таком случае техническая документация является неотъемлемой частью старта продаж. Давайте теперь внесем ясность. Никто не собирается откладывать запуск продукта из-за отсутствия технической документации. Компания привлечет всех имеющихся в их распоряжении технических иллюстраторов и технических писателей и даже конструктора изменят приоритеты в своей работе, чтобы сделать все необходимые технические документы в срок. Просто вы сами понимаете, что речь идет о здравом смысле. Такие периоды работы могут серьезно подорвать настроение в коллективе.

2.6 Создание продаж и обеспечение маркетинга

Есть ли плохое время для продажи или вывода продукта на рынок? Неважно, хотите ли вы получить контракт или сделать большую рекламу ваших продуктов, вы должны как можно лучше их представить. В первую очередь продемонстрировать то, как он выглядит в реальных условиях. Это имеет огромное значение. Вы можете использовать иллюстрации или это может быть спецификация продукта. Это могут быть какие-то маркетинговые документы. Везде применяется похожий подход. Это еще одна область, где 3D визуализация показала себя с лучшей стороны. Инструменты 3D визуализации позволяют показать пользователю, как продукт выглядит в реальном мире. Эти образы могут быть использованы в самых различных целях.

Что это значит? Для производителя, заключающего контракты, это очень важно. Показать потенциальным клиентам на этапе обсуждения контракта, как конечный продукт будет выглядеть в итоге, это хороший способ преодолеть возражения клиента. В некоторых случаях это может помочь вам заключить выгодные контракты. С маркетинговой точки зрения, в качестве альтернативы можно попробовать дождаться, когда будет реальное изделие и сделать фото сессию. Однако, это может занять много времени. В свою очередь, это может резко сократить время, которое потребуется на завоевании позиций на рынке.

Мы много что обсудили, теперь необходимо резюмировать. В общем, сейчас технология 3D визуализации широко используется в двух областях:

1. Технологии 3D визуализации, включенные в различные корпоративные системы в качестве повсеместной инфраструктуры.

2. 3D визуализация породила целый ряд специализированных приложений.

Эти специализированные приложения могут использоваться:

1. При совместной работе в процессе конструировании изделия;

2. Как способ общения инженеров при планировании;

3. При проверке и утверждении различных процедур и операций;

4. Как способ сокращения количества бумажных конструкторских документов (переход на безбумажный документооборот);

5. Для создания технической документации;

6. При создании продаж и обеспечении маркетинга.

Статьи по теме:

Об авторе Сергей Полиненко