Не встиг завершити до нового року, але почнемо рік з цікавої теми. Одної з тих, що я залишив на саму смакотку. То ж сьогодні “гендиз”

Взагалі-то говорити про топологічну оптимізацію та генеративний дизайн до того, як поговориш про розрахунки методом скінчених елементів та обчислювальну газодинаміку (FEM/CFD) з моєї точки зору не зовсім правильний порядок. І хоч в цьому автор не протупив (з порядком цих пунктів). Але з урахуванням того як він їх ставив – не думаю, що це його досягнення а не результат просто випадку. Але з урахуванням того, що Autodesk розрізняє та розділяє ці речі, і на перше місце ставить саме Generative Design (GD), а розрахунки взагалі намагається подіти незрозуміло куди (з моєї точки зору) – я зроблю так само. Тим більше що до порівняння FEA/FEM та CFD мені треба морально підготуватись…. То ж сьогодні говоримо про три пункти ТО, ГД КД (АД):

Окей. І як завши – почнемо з теорії. Я думаю що вона всіх задовбала, але ті хто продовжують мене читати, думаю до цього вже звикли. В якомусь сенсі можу сказати, що якщо ви продовжуєте читати, то або Вам це дійсно цікаво і подобається, або ви з цим змирилися. Короче “Сткогольмський синдром” в дії.

То ж почнемо, і почнемо розбиратися з термінами Генеративний Дизайн, Топологічна Оптимізація (Оптимізація форми) та Computational Design.

Ну і знов як завжди будемо розглядати все порядком. Тобто з кінця.

Computational Design (CD)

Поясню. Я ніц не розумію, що саме автор порівняння вніс в термін Computational Design. Особилво якщо він є у Fusion і “не евайлабл” у SW. Так сама нев’євалабл як і Generative Design. І тут можна зупинитися і сказати, то що ж ти будеш порівнювати якщо не розумієш? Але жарт в тому, що в попередніх публікаціях я аргументовано (принаймні мені так здається) доводив що автор несе пургу і не розуміє що він несе. Автор явно не має достатнього власного досвіду не просто в речах які він порівнює, але і взагалі. Я точно можу сказати, що SW він бачив не більш ніж “на картинках”. Не читав хелп, не відкривав СВ (а якщо і відкривав то одразу закривав) і навіть не дивився нормальні статті чи вебінари. От Фьюж він відкивав, але більшість його знань також йде не з власного користування, а з роликів на ютубі. Причому, в мене важення, що він чіпляється тільки за назви роликів з ютуба. Не дивиться ці ролики і навіть не “проклацює”. А просто читає назву і йде далі. І максимум, що він може порівняти це наявність/відсутність окремих слів в назві роликів. Навіть не в тому “тексті”, що в середині ролику, а саме в назвах. Знайшов ролик “СВ сім – сакс” так і записав. Бо іншим чином пояснити всю ту дурню що він несе дуже складно.

До чого це тут а не в загальних висновках? А до того, що статі та роліки зі словами “Fusion 360” (чи Autodesk) та “Computational Design” – є. Навіть на Autodesk University. А от про SolidWorks -немає. Є про “Computational model design” і все таке… але ж це не те, правда? І навіть публікації де таки згадується SW в контексті саме CD (compuational design), кажуть що там (в СВ) його (КД) – немає, а є “параметрікал дезігн” (ПД) . Правда там те ж саме кажуть і про Fusion… але то таке. Точніше там навіть не кажуть що у таких програмах немає КД, просто кажуть що там ПД. При цьому у Fusion 360 є кнопка “Аутомейтед моделінг/Аутомейдет дезігн” (Automated Modeling):

AM, AD… CD – яка різниця?! Головне що в СВ цього немає.

Окей, що ж таке CD. Тут досить складно сказати, бо є багато термінів. І дуже часто на те ж саме пишуть PD та GD та ще багато чого. Але якщо грубо то PD – це параметричний дизайн на основі фічерів (див. солід моделінг та параметрік моделінг). З GD розберемося трохи далі. А CD це дещо середнє 🙂

Коли користувач створює досить складну геометрію, але не в повністю автоматизованому варіанті як в ГД (це точка зору Автодеску, свою я трохи пізніше скажу) а в більш схожому вигляді як в параметричному моделюванні, але контроль над геометрією більш складний. І форми, які отримуємо в результаті – теж. Те що неможливо отримати звичайними “фічерами”, але можна отримати зробивши програмний код який це побудує.

А через те що звичайне програмування надто складне, тут скоріш за все буде використовуватися спосіб “візуального програмування” за допомогою “нодів”.

Такий підхід дозволяє створити досить складні результати навіть в програмах в яких немає історії побудови (в базовій поставці) та параметричних фічерів. Це потребує наявності розвиненого API, та додаткового інструменту візуального програмування яке за допомогою цих API буде і створювати об’єкти і контролювати процес і результат.

Не скажу що першим, але найбільш відомим в цьому є Grasshopper для Rhinoceros. Це настільки крута штука, що по перше його інтегрували в середину Ріно (хоча спочатку це була окрема штука). По друге його почали прикручувати до всього чим користувалися люди, які мали досвід його використання але мали потребу працювати в іншому софті. На сьогодні грасхупер (він же грасс, він же “кузнец”, “кузнечик”, “коник”) часто є “прозивним ім’ям” (“імя нарІцательноЄ”) і прикладом для копіювання.

Є безкоштовний продукт Sverchok (для Blender’а і не тільки). І Є продукт в портфоліо Autodesk: Dynamo Studio (точніше був, але про це пізніше). Який дуже активно використовується архітекторами для того щоб створювати “красиві” форми у Revit. Також для цього “Динамо” є плагіни для інших ПЗ Автодеска (офіційні та неофіційні) для: Robot Structural Analysis (RSA), що і показано на скрині вище, Alias…. для Fusion 360. Саме це і є причиною чому Автодеск та його адепти так активно використовують термін Computational Design. І багато чого мішають в одну кучу (імхо).

Але тут треба зробити декілька уточнень. По перше:

Dynamo Studio is no longer available

https://www.autodesk.com/products/dynamo-studio/overview

As of June 7, 2021, Dynamo Studio will no longer be available for purchase. Starting January 31, 2022, Dynamo Studio will be discontinued and removed from the Autodesk AEC Collection.

Dynamo capabilities and functionality will continue in your current tools, including Revit^®, Civil 3D^®, open-source Dynamo Sandbox software, and others.

Тобто Динамо як продукт Автодеск – “фсьо”… закінчився. Це і є причиною чому сказав що він був. Але там на сторінці кажуть що динамо стає безкоштовним і відкритим: https://dynamobim.org/ Тому це не кінець а новий початок.

По друге… Плагін що пов’язує “Динамо” з “Фьюжем” не тільки не є частиною самого Фьюжа, але й не є офіціальним. Його розробляє українсько-американська компанія AMC Bridge. Але сказати що він дуже активний повнофункціональний і все таке досить складно. І ще раз, він не є офіційним і знайти його зараз досить складно навіть на офіційному Autodesk App Store (може то я погано дивився?).

То ж не дивлячись, на те що в презентаціях Autodesk за темою CD, F360 згадується…. Мені досить складно сказати що Фьюж має до цього терміну якесь відношення. Буду радий якщо хтось мене виправить.

І навіть якщо б Dynamo мав би нормальний коннект зі фьюжем, і досі працював – це все одно був би окремий продукт, а не фьюж.

Чи можна прикрутити CD до Fusion 360? Ну наприклад той самий Dynamo чи Grasshopper, чи, взагалі, Sverchok? Так можна. Чи буде з цього користь – так. Але те ж саме можна зробити і з SW. І далі питання досконалості API та внутрішніх інструментів. Тобто це вже зовсім інша річ. І точно не “ноаваілабл тільки у СВ”.

Чи може Автор просто переплутав “Аутомейтед моделінг” та “Компьтейшнал Дезігн” – я не знаю. Чесно. Бо свічку не тримав. але професійність його попередніх заяв та те, що бачу зараз на це натякає. Бо аутомейтед моделінг у фьюжа є. Принаймні є інструмент з такою назвою.

І з урахуванням вибриків маркетингу Автодеска (та загальної некомпетенції автора) це не дуже складно.

Окей, то що ж це за інструмент? Трохи вище був скрін з результатами. В ютубі можна знайти більше прикладів. Моя точка зору це недо-генеративний дизайн. Що, з урахуванням того, що я і до самого генеративного дизайну ставлюся приблизно так, переводить слово “недо” у другий ступінь. Але то треба пояснити за Генеративний Дизайн. Що ж…. саме цим і займемось!

Topology Optimisation. Топологічна оптимізація

Так. стоп. Тільки шо говорили про те що будемо говорити про Ген.Диз.. а тут “ТО”. Якого біса? Все просто. Бо це воно і є ;). Але про все по порядку.

То ж що таке топологічна оптимізація, чи оптимізація форми?

З точки зору наукових термінів топологія=форма=геометрія (не те щоб це були повністю рівнозначні терміни, але одне спирається на інше. Більш детально – гугліть. Принаймні коли кажуть про оптимізацію геометрії/топології та форми – зазвичай кажуть про одне й те саме. Точніше оптимізація геометрії може бути ще параметричною. Але тоді частіше кажуть саме про параметричний аналіз/синтез/оптимізацію. А оптимізація топології та форми це майже завжди одне й те саме.

мене було коротеньке відео години на три про різні методи оптимізації геометрії, та ще 2-3 про загальні підходи. Вони були російською, тому зараз це треба відновлювати. Якщо є потреба та інтерес – пишіть. Згодом перекладу. А поки просто та коротко.

Оптимізація це…

процес надання будь-чому найвигідніших характеристик, співвідношень (наприклад, оптимізація виробничих процесів і виробництва). Задача оптимізації сформульована, якщо задані: критерій оптимальності (економічний — тощо; технологічні вимоги — вихід продукту, вміст домішок в ньому та ін.); параметри, що варіюються (наприклад, температура, тиск, величини вхідних потоків у процесах переробки гірничої та ін. сировини), зміна яких дозволяє впливати на ефективність процесу; математична модель процесу; обмеження, пов’язані з економічними та конструктивними умовами, можливостями апаратури, вимогами вибухобезпеки та інші.

https://uk.wikipedia.org/wiki/Оптимізація

якщо мат модель та все інше не задані в чистому вигляді аналітично, то, зазвичай, це ітеративний процес. В якому, з кожним кроком намагаються наблизитись до оптимуму. І це дуже важливо для подальшого оповідання.

Коли геометрія описана за допомогою параметрів – то змінюють саме їх. Але іноді ніхто не знає яким чином може виглядати геометрія та що з цього описати параметрами, тому захотіли мати методи в яких, в процесі оптимізації форма та топологія може змінюватися довільно.

Є досить багато різних способів та методів (в залежності від тонкощів задачі) але найбільш розповсюдженим варіантом є такий при якому в нас є якась геометрична зона в якій ми шукаємо ту саму “оптимальну” форму. А наявність/відсутність геометрії в кожній точці такої зони це і є ті параметри якими ми “граємось”. Тут також є купа варіантів реалізації. Всі вони мають детальні наукові описи, купи публікацій та все таке інше.

Але якщо просто то ми розбиваємо геометрію на купу дискретних зон. В кожній з яких можемо змінювати щільність матеріалу (а з цим пружність, міцність і все таке)

Кажемо що хочемо зменшити загальну вагу на 50% (наприклад). Розподіляємо на весь “об’єм” однакову щільність

потім поступово, крок за кроком, в тих місцях де матеріал працює – щільність збільшуємо, а там де не працює – зменшуємо. Робимо це так щоб загальна маса не змінювалась. Поступово в нас вимальовується геометрія з “дірками” та силовою структурою.

Іноді, щоб спростити задачу, одразу автоматом створюють якісь дірки ще на першому кроці:

Від цього суть не дуже змінюється.

Це не єдиний, але найбільш поширений підхід. Якщо хочете дізнатися про інші – або шукайте, або скажіть, щоб я переклав таки свої доповіді та публікації.

Проте слід сказати за одну дуже важливу річ такого варіанту оптимізації. м Хоча ми бачимо дірки – їх там насправді немає. Щільність варіюється в межах від 0+ до 100%. Що таке 0+ це майже нуль, але не нуль. Бо якщо там буде щільність нуль, то в деяких формулах буде ділення на 0, а це, як ми пам’ятаємо, – погано. Тому там замість нуля може бути 1% (тобто 0.01) або навіть 0.00001% але не нуль. Більше того. Чим більше ми будемо розділяти точки між собою по щільності, тим гірше стає алгоритму працювати. Тому більшість програм умовно розподіляє щільність на 3 зони:

• 0-30% – “дірка”
• 70-100% – є матеріал/структура
• 30-70% перехідний який повинен визначитися ким він хоче бути або діркою, або структурою

І алгоритм грається до тих пір, допоки в нас не вилізе конкретне розподілення на дірки та структуру, а між ними буде тоненький перехід з “невизначившихся”.

Чому це важливо. І що з цього “витікає”. З цього витікає, що в нас немає реальних “дірок” усюди є матеріал, хоч і з меншою щільністю. А це призводить до того, що конструкція яку створили на основі структури де щільність >70% буде працювати зовсім іншим чином ніж те розподілення яке ми отримали в результаті оптимізації.

Умовно:

Ось це наші кістки. І жарт в тому що це як раз результат дуже схожої оптимізації. На границі в нас є тверді кістки з щільністю 70%+ в середині – 30%-. Але якщо ви залишите тільки тверду частину без “губчастої” вона працювати не буде. Те ж саме швелер чи двотавр

щільність в червоних зонах 100%. щільність в синій… дай Бог щоб 10%. Але без цих 10% в синій зоні.. двотавр буде працювати зовсім по іншому.

Тому, геометрію отриману в результаті такої оптимізації треба перевіряти на відповідність тим же умовам, для яких воно “проектувалося”.

Так от. З цих фактів, і особливо з того, що люди неправильно розуміють результат оптимізації форми вилазить велика кількість приколів з абсолютно непрацездатними конструкціями.

коли в конструкції є місця які або з’єднані “на тоненького”, або взагалі суцільно “висять у повітрі”. Вони не висять. Їх оточує матеріал меншої щільності. Без нього вони є дурницею.

Так от. те які саме задачі може вирішувати “Топологічна оптимізація”, якими методами, наскільки точно, як вона грається з щільністю, як вона інтерпретує сама, та які інструменти для контролю та впливу дає людині – це і говорить про крутість інструменту. І як би не малювали маркетологи потужність “великою червоної кнопки”…. Через те що різноманіття задач, а значить і випадків поведінки а значить і варіантів прийняття рішень, та способів обробки результатів, є дуже різним та майже нескінченним… Висновок тут один – жоден автомат не може цього опрацювати нормально. Тільки досвідчена людина, і то з обмеженнями та купою контролю. А значить чим менше варіантів для “гри” залишають на відкуп “оператору оптимізації” тим гірший інструмент. І тут треба розуміти, що маркетологи давно навчилися демонструвати кількість параметрів. Але якщо один автосалон надасть вам вибір з 10 “лад” від “автовазу” які пофарбовані в 10 різних кольорів… А інший вам запропонує 5 машин чорного кольору і це будуть мерседеси різних версій (або класів)… то це не означає, що перший автосалон кращий і дає Вам більше вибору. То ж для того щоб оцінити, треба дивитися не на маркетингові матеріали… а в корінь проблеми.

І ще раз. Топологічна оптимізація, як би вона не виглядала, не дає 100% гарантовано працездатної конструкції, що оптимальна Вашим вимогам, як тим, що ви намалювали програмі, так і особливо тим що ви навіть не знали, що треба малювати (або програма не вміє їх враховувати.

І перш ніж лізти в оптимізацію треба навчитися працювати з розрахунками методом скінченних елементів (саме тому я і казав, що про це треба говорити після них). І треба дуже добре розуміти як працює конструкція яку Ви хочете розробити. Бо результат оптимізації залежить від умов які Ви задасте. Не знаєте як вона повинна працювати – означає що Ви задали хрінь (як мінімум). А це означає що в результаті оптимізації х..ні (хрінотіні) ви можете отримати тільки х..ню. Вона може бути навіть красивою… і навіть працездатною (іноді) але то не ваша заслуга і не програми оптимізації. А просто випадковості та “вдачі”.

і от тепер можна перейти до

Generative Desig

тут в мене теж були і відео і публікації. Знов скажу, що якщо хочете побачити переклад – мотивуйте 😉

переклав:
Що не так с Generative Design у Autodesk?

• Ч. 1. “Всьо хорошо прекраснайа Маркіза!”
• Ч. 2. “А скажуть, скажуть, що нас було четверо!”

але якщо коротко. Цей термі не належить Autodesk. Але саме вони привнесли його в маси. Саме вони йому створили ареол хайповості і стали законодавцями моди, що називати генеративним дизайном а що ні.

І по суті все просто: у всіх якщо, шось є то це максимум топологічна оптимізація, і якою би крутою вона не була, це “відстій” бо вона лише інструмент НАД ЗВИЧАЙНИМИ РОЗРАХУНКАМИ. а ще ж генеративний дизайн, який є інструментом НАД ТОПОЛОГІЧНОЮ ОПТИМІЗАЦІЄЮ. На стільки ж, наскільк ТО крутіша за “звичайні” розрахунки, настільки ж ГД крутіша за ТО, бо… І далі йде купа пояснень з яких зрозуміло, що тільки в Автодеска є ГД, а у всіх інших так… ТО…

На справді все ще простіше. Автодеск ніколи не займалася розрахунками. навіть самими звичайними. І навіть коли купила компанії які розробляли інструменти розрахунків, оптимізації, тощо… Це були не “топ оф зе топ”. А гравці другого… третього дивізіону. Переважно. Але і це нічого не дало, бо розрахунки – надто складна тема і тому не дуже цікава масовому користувачу. А це означає відсутність інтересу і у Автодеску (це суто моє бачення ситуації, яке може не відповідати реальності і написано трохи гротескно та гіперболізоване для кращого розуміння). І у всіх основних гравців є купа інструментів значно кращих…..

А це означає просто: Так слона не продаш!

І Автодеск пішла класичним для себе шляхом. Якщо ми не можемо сперечатися на вже існуючих ринках…. давайте створимо свій. А якщо не можемо створити, давайте зробимо так, щоб тим хто не в темі так здавалося. Бо тих хто не в темі значно більше тих хто в темі. І вони “винайшли” та розкрутили ГД.

По суті їх ГД це просто ТО з додатковими плюшками. Причому такими, про які більшість хто розробляв ці інструменти не кричали на кожному куту, бо в цілому воно і так зрозуміло. Щось з цього було в комплекті, щось з різним ступенем автоматизації, щось не робили взагалі, бо чкщо це потрібно їх користувачами вони це і самі зроблять бо є досить досвідченими.

А по суті ГД Автодеска це звичайний та банальний інструмент ТО. З усіма особливостями цього інструменту. З усіма його плюсами… та З УСІМА НЕДОЛІКАМИ!!!

Публікації де я це розглядав більш детально є. Пошуком їх можна знайти. За потреби перекладу.

Моя особиста точка зору, що все що додали Автодеск до ТО, щоб назвати його ГД це прикольно і навіть круто, але не змінює суть.

Що ж таке Generative Design насправді?

Української версії в Вікіпедії немає, тому дві цитати:

Генеративный дизайн (англ.Generative Design), или порождающий дизайн, — подход к проектированию и дизайнуцифрового или физического продукта (сайт, изображение, мелодия, архитектурная модель, деталь, анимация и так далее), при котором человек делегирует часть процессов компьютерным технологиям и платформам^[1].

Generative design is an iterative design process that involves a program that will generate a certain number of outputs that meet certain constraints, and a designer that will fine tune the feasible region by selecting specific output or changing input values, ranges and distribution. The designer doesn’t need to be a human, it can be a test program in a testing environment or an artificial intelligence, for example a generative adversarial network. The designer learns to refine the program (usually involving algorithms) with each iteration as their design goals become better defined over time.^[1]

https://en.wikipedia.org/wiki/Generative_design

І от тут треба зупинитися. Якщо відкотити історію публікацій вікі на досить велику давнину, то можна побачити що там ніхто не каже, що “генератив” це обов’язково на комп’ютері. Так – “ЗА АЛГОРИТМОМ”, так – “Ітераційно”, так “можна на комп’ютері”. Але жодних обов’язків щодо використання обчислювальної техніки. Були навіть приклади генеративного дизайну без участі ЕОМ. І це дуже важливо.

Але навіть якщо скористатися поточним визначенням, стає зрозумілим, що це все стосується не тільки CAD та геометрії. Але навіть якщо перекласти це на CAD, та проектування то “звичайна” “параметрична оптимізація” як і “топологічна оптимізація” як і безліч інших алгоритмів які не мають відношення до оптимізації взагалі мають відношення до “ген.дизу” і мають право мати таку назву. Тому коли Автодеск, чи адепти їх софта кажуть, що тільки в них “правовірний гендиз” – це фігня. Коли вони ж крутять носом мовляв “то не гендиз” – це така сама маячня. Коли будь хто називає свій інструмент оптимізації – “гендизом” він абсолютно правий.

То ж чому дехто (не тільки автодеск) переходить в поле ГД. Бо слова ТО і все таке – менш відомі широким масам. Термін ГД – дуже роскручений. ТЕрміни щодо ТО та їх функціналу – досить непогано описані та класифіковані. А терміни щодо ГД – ні. Воно звучить (і його так подають) нібито тут є який “штучний інтелект”. Бо так простіше продати, і менше треба нести відповідальності та порівнянь. Але будь який інструмент ГД може бути класифікований за тими інструментами, тими методами, що він використовує. Що в цілому ми далі і зробимо 😉

Fusion 360

Всі інструменти – Automated Modeling (як писав вище, вважаємо що це CD), Shape (Topology) Optimization, Generative Design – працюють тільки через хмару. Всі три недоступні тим хто на “персональній ліцензій”. AM як і GD – потребують покупки додаткових Extension (Product Design Extension та Generative Design відповідно). ShO нічого не потребує, але було б непогано купити Simulation Extension бо розрахунків Вам буде потрібно робити багато… а без нього воно може вилітати в копійчину.

ShO – тільки задачі лінійної статики (жодних нелінійностей, температур, динаміки чи власних частот/форм, стійкості) . Початкову геометрію ви малюєте. Всі місця контактів (склеювання), всі місця навантажень та закріплень – він зберігає. Ви можете гратися розміром сітки на основі якої робите оптимізацію (і це важливо, і круто). Ви задаєте критерій наскільки хочете зменшити масу. Ви можете задати декілька варіантів навантажень/закріплень для задачі (але коефіцієнтами ваги для них ви грати не можете).

В результаті ви отримаєте один результат оптимізації, який можете експортувати з проекту у вигляді полігональної сітки (з якою потім можна робити що завгодно, в тому числі перетворити на Nurbs)

GD. Два варіанти:

• Structural Component – для задач механіки (та сама лінійна статика як і в ШО) чи
• Fluid Path – задача газо/гідродинамики для внутрішнього потоку.

GD FP – розглядати не буду – там трохи інші алгоритми, і, як на мене, його зря випустили в реліз, бо працює воно дуже подебільному (як на мене) і тільки на найпростіших варіантах. Вже краще ніж в перших релізах, і вже можна використовувати в окремих випадках….. але. Давайте чесно: перевіряти Ви це потім чим будете, якщо інструментів газодинаміки у фьюжа немає як класу?

то ж. GD StC – може використовуватись для проектування лише одного компонента, бо все, що Ви будете там розраховувати буде виготовлено з одного матеріалу (це не дуже круто). На перший погляд генерує купу варіантів, що дійсно нагадує ГД, але якщо розібратися то по суті він вирішує купу задач ТО у кожної з яких своя комбінація тих параметрів якими Ви дозволили гратися. По суті це матеріал та метод виготовлення.

Можна задавати купу варіантів навантажень (і знов без ваги). Можна задавати до 10 варіантів матеріалів для яких ви хочете отримати результати. Можна задавати варіанти методів виготовлення конструкції. В цільових функціях окрім статики є ще власні частоти (що є досить непогано). Є певні обмеження форми, які можна задати (що також круто). Цільова маса конструкції не задається (бо це нонсенс з урахуванням змінного матеріалу та “відсутньої” початкової форми. Можна задавати запас, що є непоганим.

Розрахунковою сіткою гратися неможна. Офіційна “причина” – вона “достатня”.

Той факт, що Ви не задаєте обмеження початковою геометрією, це не факт а лише умовна, не більш ніж рекламна фраза. Те що Ви його не намалювали, не означає що немає алгоритму який це робить за вас. А через те що можливих варіацій забагато, нормально працювати будуть тільки найпростіші алгоритми створення такої початкової геометрії. То ж якщо ви хоч щось розумієте – краще малювати вручну і зону обмежень і початкову.

Результати можна дивитися в процесі генерації. І є досить круті інструменти для аналізу варіантів. З купою різних графіків, сортувань і все таке. Цей інструментарій постійно вдосконалюється бо є тією візитною карткою яку бачить більшість (які є непрофесіоналами). Нещодавно покращили алгоритми топологічної оптимізації на яких це працює в середині (принаймні за офіційними заявами. Майже в кожному “великому релізі” оновлень рапортують про ті чи інші покращенні ГД.

Заявлено, що ГД відрізняється від ТО тим що результати завжди у вигляді геометрії. Але яка різниця якщо цю геометрію що так ,що так можна отримати, хоч не автоматом, так в напівручному режимі. І крім того, той самий ГД геометрію в сітковому форматі може видати завжди… а от у нурбсах автоматом – не завжди.

Також важливим є те що, в геометрії яка буде експортована з ГД, будуть створені задачі для перевірки їх звичайною статикою з тими ж умовами що і в ГД. Це дуже корисно, хоча про це здебільшого мовчать щоб не лякати юзерів: бо що ж це за магічний інструмент, якщо його перевіряти треба… користувачі ж не за це гроші хочуть сплачувати. От коли сплатили – тоді можна і пояснити. Хоча про те що їх можна закинути в Ансис – кажуть… Дивні люди (але про це трохи згодом)

Таким чином, хоча в середині ГД лежить ТО (ШО), Автодеск принципово розносило ці інструменти (мету вони не казали, вони взагалі кажуть, що це різні інструменти та технології, але дехто вважає, що це питання суто як вибити більше грошей… не знаю, свічку не тримав). У кожного з цих інструментів є свої переваги та недоліки. Жоден з них не закриває всі задачі один одного. Теоретично якщо ви досвідчений користувач ви можете обійтися без ГД лише одним ШО. Але все що робить ГД автоматом – Вам доведеться робити ручками. І Дещо з цього не повторити, бо в ШО немає інструментів для цього.

Окей, останнє AM. Якщо дуже грубо, то це дуже схоже на ГД, але він ще більш ідеальний для користувача. Ви там не задаєте ані навантаження, ані матеріали, ані способи виробництва, і отримуєте декілька варіантів геометрії яка поєднує ті шматки геометрії які ви сказали поєднати. По суті десь в середині виконується знов задача ГД/ТО, але якою ви взагалі контролювати не можете. Проте це досить цікавий інструмент. Бо іноді він видає “більш розумні” результати, ніж більш складний результат 🙂 Але ви ж розумієте, що це питання не стільки до інструменту, скільки до операторів 😉

Наприкінці порівняння скажу, що геометрію в полігонах чи Sub-D Nurbs, що була отримана після цих трьох інструментах, – можна редагувати звичайними засобами Freeform Modeling, що дає купу можливостей.

SolidWorks

То ж. Функціонал в SW на перший погляд виглядає значно біднішим, з точки зору того, що я міг би віднести до Генеративного Дизайну та оптимізації:

По суті там є лише два пункти: Topology Study та Design Study (принаймні серед тих інструментів, що йдуть в базовій поставці і не використовують хмарні ресурси).

Design Study це параметричний аналіз та оптимізація, в яких можна дослідити поведінку конструкції в залежності від конкретних окремих параметрів. І цього у фьюжі немає, а річ не менш корисна ніж їх варіант ГД.

Так, це не інструмент для тих хто не знає чого хоче. Але давайте будемо чесними, якщо людина не знає чого вона хоче від конструкції, як і того яким чином працює конструкція, то що можна сказати про якість того, що она отримає в результаті ГД. А якщо знає, то “Дезігн Студі” є досить корисним і не складним.

Що стосується топологічної оптимізації. Все це базується на продукті TOSCA Structure яка зараз належить Dassault Systemes. Принаймні наскільки пам’ятаю. І це дуже важливо, бо це один з найстаріших інструментів топологічної оптимізації. Проте слід сказати, що у порівняння з оригінальною “Тоска” інструмент топологічної оптимізації у СВ дуже сильно обрізаний.

Є можливість працювати одночасно з питаннями міцності та власних частот, але можливі варіанти виробництва дуже обмежені (у порівнянні з ГД Автодеска). Можна сказати що їх майже немає (не зовсім немає як в ШО Фьюжа) але порівняно з ГД – по суті немає.

Якщо є потреба проаналізувати різні навантаження одночасно – це зробити можна. І знов, як і у фьюжа без коефіцієнтів. А от проварьювати матеріали (як це робиться в ГД автоматизовано) можна тільки вручну.

Також слід зазначити, що в СВ відсутня топологічна оптимізація для газодинаміки (в будь якому вигляді, навіть не дуже робочому), проте є нормальний інструмент розрахунку задач газодинаміки (досить нормальний, конструкторський пакет аналізу) в якому є інструмент параметричного дослідженні/синтезу. Але “ГД” – немає. Аналогу AM – також немає (бо ТО СВ працює на основі значно більшої кількості початкових даних). Я завжди за те щоб інструменти були, а користувачі самі визначалися чи потрібні вони їм, тому і відзначаю, що такого інструменту немає. Але не бачу великої проблеми, за причинами що вже описував вище, і тим що це можна замінити.

Результати топологічної оптимізації можна експортувати лише у вигляді згладженої полігональної сітки (всі варіанти так чи інакше роблять одну й ту ж сітку, але в різних форматах) Потім за бажанням її можна перетворити і на сплайнові поверхні інструментами з Mesh Modeling про які писали. Але “автоматичного” створення геометрії (як це заявляє Автодеск) – немає. Навіть в такій же якості.

Не слід забувати, що інструменти оптимізації (обидва) за замовчанням використовують ресурси локального ПК (або налаштованого вирішувача). Що можна вважати як плюсом так і мінусом. В залежності від ваших переконань. Сам розрахунок може бути досить довгим, особливо якщо викрутити налаштування сітки на максимум.

З урахуванням того, що Fusion 360 використовує для GD/AM/ShO хмарні ресурси і це зазвичай додаткові платні опції, що коштують не менше самого Фьюжа, можна сказати, що користувачі DS SolidWorks мають доступ до хмарних продуктів Simulia. Де є більше функціоналу в тому числі в поточному напрямку. Але я їх не тестував, тому покищо залишимо це в якості теми “для подальших досліджень”, якщо це комусь буде цікавим.

В кінці я не буду підводити висновок чи є щось чи немає взагалі, бо це вже розписав. Але нагадаю, що з моєї точки зору лізти в “вищі матерії” можна лише розібравшись з підґрунтям – тобто хоча б зі звичайними розрахунками.

Саме про них і будемо говорити в наступній серії.

Проте якщо в Вас виникла своя думка, чи Ви точно знаєте хто переміг в цьому тесті – пишіть в коментарях

Попередні:

1. Порівняння CAD/CAM/CAE
2. 2D Sketching
3. Solid Modeling
4. Історичний екскурс
5. Surface Modeling
6. Sheetmetal
7. Weldment
8. Mesh Modeling
9. Render
10. AR+VR
11. Technical Drawing
12. CNC Machining/Laser Cutting
13. 3D Printing

P.S. В окремих джерелах інформації можна знайти думки про те, що TO та ShO – це не одне й те саме. І Зазвичай кажуть що TO це тільки лінійні задачі, а ShO – можуть бути нелінійності. Проте не всі згодні з такою класифікацією, і в нашому випадку всі перелічені інструменти, по суті працюють тільки в лінійні постановці.