Генеративный дизайн - будущее инженерии? [Часть 2]

Генеративный дизайн - это процесс исследования дизайна. Дизайнеры или инженеры вводят цели проектирования в программу генеративного проектирования вместе с такими параметрами, как требования к производительности или пространству, материалу, методу производства и ограничения по стоимости. Представьте, что вместо того, чтобы начинать рисовать или проектировать САПР на основе того, что вы уже знаете или идей, которые находятся в вашей голове, вы могли бы сказать компьютеру, чего вы хотите достичь или какую проблему пытаетесь решить. Затем компьютер может предоставить сотни, если не тысячи, практически и легко производимых вариантов дизайна, которые все соответствуют этим критериям и, вероятно, являются вариантами, которые вы не могли бы придумать самостоятельно. В этом сила генеративного дизайна.

Генеративное проектирование не является приложением САПР. Оно является дополнением к нему. Поэтому самые популярные программы CAD могут включать эту функцию в свои существующие проектные решения, чтобы удовлетворить потребности индустрии дизайна. К наиболее распространенным программам генеративного проектирования относятся:

Эта программа - отличный вариант для проектов технического дизайна. Ее отличительные качества - отличные возможности сборки и параметрическое проектирование.

Тот факт, что Fusion 360 бесплатен в течение года, помог создать огромное сообщество пользователей, сделав его чрезвычайно известным программным обеспечением в кругах, занимающихся проектированием, изготовлением и производством.

Функция генеративного проектирования Autodesk может использоваться в паре со всеми методами производства упомянутыми в первой части данной статьи.

Программное обеспечение NX компании Siemen - это инструмент мирового класса, включающий в себя функции генеративного проектирования. Несмотря на большое количество функций, программа может быть освоена за короткое время.

Это хорошо интегрированное программное обеспечение для управления жизненным циклом изделия, способное управлять проектированием и создавать стандартные рабочие процессы. Стоимость использования на одного человека довольно высока, что ограничивает применение этого программного обеспечения только на уровне предприятия.

Архитектура генеративного проектирования Creo от PTC обеспечивает инновационные решения, использующие как традиционные, так и аддитивные методы производства. Генеративное проектирование полностью интегрировано в Creo, поэтому нет никаких разрозненных процессов и необходимости заново создавать данные.

Creo - это простая в использовании, интерактивная, параметрически управляемая программа. Creo также использует возможности облака для одновременного изучения десятков или даже сотен сценариев использования материалов и производства с выделением лучших вариантов для пользователя.

Одним из наиболее важных преимуществ, которые компания ищет, размышляя о внедрении новой технологии, является экономия времени. Экономия времени напрямую ведет к увеличению прибыли, так как дизайнеры/инженеры могут освободить время для решения других задач.

Использование генеративного дизайна позволяет сэкономить не менее 20 процентов времени, когда речь идет о продолжительности проекта. Это сокращает время вывода новых продуктов на рынок, что может стать разницей между успехом и неудачей.

Хотя известно, что дизайнеры обладают отличным воображением, они склонны к предвзятости. То, как они работали в прошлом, влияет на их будущие решения, когда дело доходит до моделирования.

Генеративный дизайн знакомит их с новыми формами и размерами, которые они не смогли бы придумать сами. Эти формы и размеры, как правило, более эффективны при выполнении поставленной перед продуктом задачи, поскольку принятие решений основывается исключительно на исходных данных.

Важным преимуществом этой технологии является возможность консолидации деталей. Программа генеративного проектирования может создавать сложные детали, которые могут легко заменить несколько отдельных деталей.

С помощью процессов аддитивного производства эти детали со сложной геометрией могут быть изготовлены с легкостью. Это в конечном итоге уменьшает количество деталей в сборке.

Это также упрощает цепочку поставок и техническое обслуживание, снижая при этом стоимость производства.

Вес деталей может быть особенно важен в автомобильной и аэрокосмической промышленности, поскольку общая масса конструкции оказывает значительное влияние, например, на управляемость автомобиля и расход топлива.

Генеративный дизайн может быть использован для снижения веса в местах, на которые раньше не обращали внимания, для достижения инновационного облегчения. Это важная причина, по которой генеративный дизайн охотно используется в аэрокосмической и автомобильной промышленности.

Хотя традиционные методы, такие как оптимизация топологии, также могут сократить перерасход средств и отходы, они дают нам только одно решение.

Генеративный дизайн, с другой стороны, предоставляет нам длинный список возможных моделей, все из которых будут в рамках указанного нами бюджета с минимальными потерями.

По сравнению с традиционными методами, с помощью генеративного проектирования легче обнаружить высоконагруженные или сравнительно слабые участки в модели.

Функции машинного обучения позволяют программе учиться на опыте, и качество проектирования улучшается со временем.

На ранней стадии разработки

Хотя концепция автоматизированного проектирования является отличной, доступные сегодня технологии все еще примитивны. Необходимо написать более совершенные алгоритмы для создания более значимых моделей, которые можно будет использовать без особого ручного вмешательства.

Технология продолжает совершенствоваться с течением времени, новые обновления постоянно добавляют новые функции и возможности.

Высококвалифицированный труд

Эта технология проектирования может создавать отличные модели для простых объектов, но по мере перехода к более сложным деталям для экономии времени и усилий требуются обширные знания программного обеспечения и его бэкенда.

Дизайнер должен уметь использовать ML и AI в своих интересах, иначе созданные модели могут быть не так хороши, как могли бы быть. Это означает, что необходимо больше знаний и опыта, чтобы создавать соответствующие дизайнерские продукты за короткий промежуток времени.

Слишком много вариантов

Хотя это может показаться нелогичным, наличие широкого выбора не всегда желательно. Необоснованно большое количество вариантов может легко перегрузить архитектора и в некоторых случаях потребовать больше времени на обработку, чем создание проекта вручную с нуля.

Эта проблема, однако, со временем решается, поскольку программа учится сортировать варианты, используя ранее полученные данные о выборе окончательного решения.

Боязнь за человеческие рабочие места

В сообществе дизайнеров и архитекторов существует опасение, что эта технология сократит число рабочих мест для архитекторов и дизайнеров.

Хотя эти опасения не совсем беспочвенны, сторонники этой технологии считают, что для внедрения этой технологии дизайнерам необходимо лишь расширить свой набор навыков. Они также твердо убеждены, что эта технология станет лишь инструментом в инструментарии дизайнера и не повлияет на рынок труда.

Кроме того, промышленная автоматизация - это друг инженеров для создания лучших конструкций при меньших затратах и более быстрых темпах.

Высокие первоначальные затраты

Возможности генеративного проектирования могут быть добавлены к существующим программам САПР, которые компания использует в настоящее время. Несмотря на это очевидное преимущество, технология все еще является дорогостоящей при использовании в коммерческих целях.

Эти программы зависят от того, сколько проектировщиков будет работать над системой одновременно, и поэтому для крупных организаций первоначальные инвестиции могут оказаться довольно большими и стать основным сдерживающим фактором для ее внедрения.

Технология генеративного дизайна - это кульминация потрясающей мощи ИИ, ML и дизайнерского таланта. С появлением высокой вычислительной мощности и расширенных возможностей сценариев эта технология превосходит свои изначальные ограничения, предоставляя нам удивительные проекты.

Сгенерированные продукты способны следовать всем заданным требованиям и ограничениям, чтобы предоставить нам действительно инновационные модели CAD, идеально подходящие для наших нужд.

На сегодняшний день все еще существует лишь несколько отраслей, которые могут получить реальную выгоду за счет снижения общих затрат. Например, компания Airbus уменьшила вес одной детали на 45% (30 кг). Снижение расхода топлива равносильно тому, чтобы убрать с дорог 96 000 автомобилей на год.

Развитие и распространение генеративного дизайна должно идти рука об руку с доступностью аддитивного производства. Хотя реальный потенциал будет раскрыт в будущем, мы уже видим первые шаги в правильном направлении.

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎Почему каждый инженер должен использовать САПР ?»‎ и «‎Фрезерование на станках с ЧПУ – Подробно про процесс, станки и операции»‎.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!