Odprte fronte področij CAD in CAM
Novotarij in odprtih vprašanj v svetu CAD in CAM je čedalje več. A zdi se, da tudi konkretnih odgovorov ...
Ko beseda nanese na inženirstvo in načrtovanje izdelkov, je jasno, da želijo mnogi biti vsaj v koraku s časom, če ne celo malce prehitevati. A si s tem tudi otežijo delo, sploh če gre za ponudnike programske opreme. Celotna industrija rešitev za računalniško podprto načrtovanje (CAD) se nenehno spreminja, v bližnji prihodnosti pa lahko pričakujemo vsaj pet korenitih sprememb. Tole nas čaka ...
Težnja k prevladi enega zapisa
Združljivost formatov zapisa je bitka že od zgodnjih dni rešitev CAD, saj so različna podjetja in panoge industrije v nekaj desetletjih ustvarili na stotine različnih formatov zapisa. Kar seveda otežuje delo inženirjem in razvijalcem, ki bi radi uporabljali to in ono novodobno programsko opremo, katerih zapisi datotek pa med seboj niso združljivi. Kaj storiti? Treba bo polagati (digitalne) roke in ugotoviti, kdo je najmočnejši.
Na drugih področjih v informatiki smo že bili priče konsolidaciji okoli enega glavnega formata zapisa datotek in ni hudič, da v to jabolko ugrizne tudi industrija CAD. Na področju obdelave in zapisa besedil je prevladala datoteka DOC, za splošno uporabo (beri: pregledovanje) dokumentov so daleč najpogostejše datoteke s končnico PDF. Celo na področju inženirstva je zapis DWG postal nekakšen neuradni zapis za informacije 2D CAD. A čim v enačbo dodamo še kakšno dodatno dimenzijo, je mogočih zapisov kar naenkrat bistveno več. No, kar preveč. A nedavni razvoj vodilnih ponudnikov v tej panogi daje upanje, da se utegnejo stvari vendarle spremeniti: Dassault Systèmes in Autodesk si močno prizadevata za več sistemov CAD v oblaku, ki ne uporabljajo posameznih lastniških zapisov datotek.
Poleg tega imajo ponudniki rešitev CAD lep zgled na področju 3D-tiskanja oziroma dodajalne proizvodnje. Ta se je v vsega nekaj letih poenotila in danes ponudniki programske opreme za 3D-tiskanje ob izdaji novih aplikacij uporabljajo obstoječe formate zapisa, navadno so to kar datoteke s končnico STL, namesto da bi poskušali ustvariti lastne ali uporabiti že obstoječe lastniške formate, vezane na posameznega ponudnika.
Upravičeno torej lahko pričakujemo, da se bo tudi industrija rešitev CAD v nekaj letih zedinila o enotnem formatu zapisa. Toda kateri bi lahko prevladal? Kandidatov je veliko, prav tako tudi akterjev, ki vlečejo vsak na svojo stran. Nam se zdi Siemens NX obetaven kandidat za omenjeno vlogo. Podjetje Siemens zagotavlja razvojne knjižice (SDK) za vse ključne akterje na področju CAD, vključno z JT in s Parasolid poleg že drugih omenjenih imen. Zapis NX podpira hibridno modeliranje (površine z enačbami in površine z mrežo) ter parametrično in neposredno modeliranje, torej vse, kar šteje za ponudnike, ki razvijajo programska orodja za razvijalce in inženirje.
Manj programov, a bodo ti dražji
Za uporabnike rešitev CAD zgornji mednaslov seveda ni dobra novica, zgolj kruta realnost. Gre za naravno evolucijo v svetu CAD, skozi katero so šle tudi mnoge druge rešitve. Z razvojem panog trg dozoreva, prihaja do specializacije, ponudniki rešitev pa imajo manjši skupni tržni delež in več nišnih izdelkov. Vse to smo že videli v avtomobilski industriji, kjer imamo majhne avtomobile, štirivratne limuzine, modele SUV, enoprostorce, športne avtomobile in številna druga specializirana vozila. Vsak segment predstavlja manjši del celotne industrije. Vam primer ni všeč? Kaj pa svet tabličnih računalnikov? Če je bila v preteklosti na voljo ena sama tablična naprava, lahko zdaj kupite tablice skoraj poljubne velikosti ali tehničnih specifikacij, ki kar najbolj ustrezajo vašim potrebam. Specializacija in razdrobljenost sta posledici dozorevanja tržišča, zato pričakujemo, da se bo nekaj podobnega dogajalo na področju CAD. Ta trend je lepo viden na številnih področjih, npr. področju obdelave pločevine. Uporabniki, ki delajo pri preoblikovanju kovin, imajo poseben nabor potreb CAD, ločen od širšega trga funkcionalnosti programov CAD. Kot odziv na to povpraševanje se pojavlja več specializiranih programov, ki ne služijo širšemu trgu CAD, temveč so usmerjeni k nalogam, ki jih zahteva delo s pločevino.
Proizvodna podjetja so se specializirala že daleč pred ponudniki programske opreme. In specialisti pogosto iščejo druge specialiste, neredko celo razvoj programskih rešitev po meri, če si ga le lahko privoščijo. Za ponudnike, ki ustvarjajo nove aplikacije, je ključna ugotovitev ta, da najdejo svojo nišo in se osredotočijo na »svojo« panogo.
Vse našteto pa tudi pomeni, da bodo cene aplikacij 3D CAD še naprej rasle. Omejeno število uporabnikov, na katere se lahko specializirana aplikacija usmeri, bo vplivalo na višjo ceno na uporabnika. Poleg tega je prisotno vsesplošno pomanjkanje kadrov med programerji rešitev CAD. Veliko programerjev iz sveta CAD so premamile inovacije na področju umetne inteligence in digitalne preobrazbe, zato ponudniki mrzlično iščejo nove, a hkrati tudi izkušene, kar pa znova pomeni, da morajo globoko seči v žep in jih nadpovprečno plačati.
Nenazadnje, zamenjava izdelkov CAD je draga in dolgotrajna, pri čemer so pri kompleksnejših programskih paketih stroški usposabljanja vedno višji. Veliko podjetij zato išče načine za znižanje stroškov CAD. Za začetek lahko omejijo nabor funkcionalnosti in tako pocenijo nakup (licenc), prav tako lahko sodobnejša strojna oprema zmanjša težave s hitrostjo delovanja programske opreme. Konec dne pa imajo vsa podjetja na voljo možnost, za katero se sicer sila redko odločijo, in to je spremeniti delovni proces, da bi bolje ustrezal orodju, ki ga uporabljajo.
# citat # Umetna inteligenca v orodjih CAD/CAM že skrbi za optimizacijo poti orodij, predlaganje strategij strojne obdelave in napovedovanje morebitnih težav, še preden se te pojavijo.
Avtomatizacija, umetna inteligenca in hibridna proizvodnja
Področje CAD/CAM se nenehno razvija in letošnje leto utegne biti za marsikoga prelomno. Hitra integracija naprednih orodij, vse večja odvisnost od avtomatizacije in prehod na pametno proizvodnjo oblikujejo način, kako podjetja pristopajo k strojni obdelavi in načrtovanju izdelkov. Eden najopaznejših trendov je vse večja integracija tehnologij umetne inteligence in strojnega učenja v sisteme CAD/CAM. Razvijajo se algoritmi, ki jih poganja umetna inteligenca, za optimizacijo poti orodij, predlaganje strategij strojne obdelave in napovedovanje morebitnih težav, še preden se te pojavijo. Takšna raven inteligence ne povečuje le produktivnosti strojev in delavcev, temveč tudi zmanjšuje vrzel v znanju in spretnostih, saj manj izkušenim operaterjem omogoča izdelavo kompleksnih delov z večjo natančnostjo.
Nove tehnologije proizvodnim podjetjem omogočajo tudi t. i. hibridne proizvodne zmogljivosti. Združitev dodajalne in odvzemalne proizvodnje postaja glavni poudarek novih rešitev CAD/CAM. Hibridni sistemi, ki združujejo 3D-tiskanje s tradicionalno obdelavo na CNC-strojih, proizvodnim podjetjem omogočajo izdelavo kompleksnih sestavnih delov z izboljšanimi lastnostmi materialov in s krajšimi proizvodnimi časi. Programska oprema CAM se razvija prav v smeri, da lahko nemoteno obvladuje te hibridne postopke in zagotavlja boljši nadzor nad prehodom med dodajalnimi in odvzemalnimi koraki v eni operaciji.
Večosna obdelava stopa v ospredje
Povpraševanje po pet- in večosni obdelavi na strani podjetij še naprej narašča, zlasti v panogah, kot so letalska, vesoljska industrija in avtomobilska industrija ter proizvodnja medicinskih pripomočkov. Sodobna programska oprema CAD/CAM naj bi zagotavljala izboljšano podporo za kompleksne večosne operacije, ponujala bolj intuitivne možnosti programiranja, boljša simulacijska orodja in samodejno zaznavanje trkov. Te izboljšave bodo proizvodnim podjetjem omogočile, da bodo premaknila meje načrtovanja izdelkov, ne da bi pri tem žrtvovala natančnost ali varnost.
Z roko v roki s kompleksnejšimi proizvodnimi in obdelovalnimi postopki hodijo tudi digitalni dvojčki. Koncept digitalnih dvojčkov – virtualnih replik fizičnih strojev in procesov – se je uveljavil kot rešitev za izboljšanje predvidljivega vzdrževanja in racionalizacijo proizvodnje. Vedno več rešitev CAD/CAM danes vključuje zmogljivosti digitalnih dvojčkov, ki omogočajo spremljanje in simulacijo obdelovalnih procesov v realnem času. Tovrstna integracija proizvodnim podjetjem pomaga optimizirati delo v proizvodnji in zmanjšati izpade s prepoznavanjem potencialnih težav ter z njihovo pravočasno odpravo.
Vse to vpliva tudi na programsko opremo. Če so podjetja še pred leti stavila na ločeno specializirano programsko opremo za simulacije, zdaj vsaj osnovno funkcionalnost simulacij zahtevajo že v t. i. osnovnem paketu. In to tudi dobijo. Programska oprema CAM z letnico 2025 zelo verjetno že vsebuje izboljšana orodja za simulacijo in preverjanje, ki omogoča (tudi zelo) podroben vpogled v to, kako bodo posamezni deli obdelani. Takšna programska orodja vključujejo modele obnašanja materialov, analizo vplivov toplote in napovedi obrabe orodij, kar bo inženirjem pomagalo pri načrtovanju zanesljivejših in učinkovitejših strategij strojne obdelave. Zmožnost natančnega simuliranja postopkov strojne obdelave je namreč ključnega pomena za zmanjšanje napak in odpadkov.
Trajnost kot imperativ
In ko smo že pri odpadkih, ne moremo mimo trajnosti v proizvodnji. Okoljska trajnost postaja prednostna naloga številnih industrijskih panog in tehnologija CAD/CAM ima pri tem vedno pomembnejšo vlogo, saj se trajnost izdelka začne že z njegovim načrtovanjem oziroma zasnovo. Pričakovati je, da bo vse več programske opreme CAM vključevalo funkcije, ki se osredotočajo na optimizacijo rabe materialov, energetsko učinkovite poti orodij in trajnostne proizvodne metode. Proizvodna podjetja bodo ta napredna orodja uporabljala za zmanjševanje odpadkov in izboljšanje ogljičnega odtisa ob ohranjanju učinkovitosti proizvodnje.
Pa naj še kdo reče, da orodja CAD/CAM nimajo neposrednega vpliva na vse okoli nas ...
# + fotografija #