Velmi mnoho uživatelů CAD systému se ve své každodenní činnosti zabývá problematikou tvorby a následnou prací s velkými sestavami. Cílem konstruktérů je sestavit návrh funkčního celku, který přesně a věrně odpovídá jejich záměru a který bude zároveň sloužit pro ověřování pomocí simulací, pro tvorbu výrobní výkresové dokumentace, průvodní dokumentace, výstupy pro marketing a podobně. Výsledkem jejich práce je sestava, která obsahuje řádově stovky, tisíce nebo i desítky tisíc komponent. Tyto sestavy mohou být natolik rozsáhlé a komplexní, že vyčerpají veškeré systémové prostředky a citelně snižují produktivitu. Snížení výkonu se projeví zejména u operací otevírání a ukládání dokumentu, při vytváření výkresů, při regeneraci dokumentu, při vazbení komponent v sestavě a při otáčení a zoomování pohledu. V tomto případě již hovoříme o práci s velkou sestavou.

Určitě je zajímavé vědět, jak úspěšně zvládnout náročnou práci s velkými sestavami a plně při tom využívat dostupné funkce CAD systému. CAD systém SolidWorks se díky rozsáhlé nabídce nástrojů řadí mezi nejvýkonnější CAD systémy pro práci s velkými sestavami.

Hardware a operační systém

Věčně diskutovanou problematikou bude vhodný hardware pro práci s velkými sestavami. Obecně se dá říci, že je výhodné zvolit optimální konfiguraci hardwaru vzhledem k poměru cena–výkon. Ani nadstandardně vybavená pracovní stanice totiž nemusí přinést požadovaný výkon ve velkých sestavách. První volbou při výběru je volba operačního systému, což je v současné době OS Microsoft Windows 7 Professional (64bit). SolidWorks podporuje využití vícejádrových procesorů (např. řada Intel i7) zejména při otevírání a ukládání souborů, při importu a exportu souborů, u procesů simulace, při výpočtu skrytých hran, u generování pohledů výkresů, u vykreslování pohledů ve fotorealistickém zobrazení (Photoview 360) a podobně. Při volbě grafické karty se důrazně doporučuje vyhnout se herním grafickým kartám. Vhodné jsou certifikované grafické karty pro SolidWorks (NVIDIA Quadro...) se softwarovým ovladačem optimalizovaným pro systém SolidWorks. Pro vysoký výkon pracovní stanice je také velmi důležitá velikost a rychlost paměti RAM. Pokud systém vyhodnotí nedostatek paměti RAM, začne využívat virtuální paměť na pevném disku, což se negativně projeví na rychlosti požadovaných operací.

Nastavení OS

Pro bezproblémovou práci s velkými sestavami je žádoucí také optimální nastavení operačního systému. Samozřejmostí by měl být systém, který je pravidelně aktualizován a se správnými ovladači. Je vhodné zvolit antivirovou ochranu, která nebude výrazně zpomalovat chod, a u antivirové kontroly nastavit výjimku na dokumenty SolidWorks. Při práci s velkými sestavami se také doporučuje minimalizovat počet běžících procesů systému na nezbytně nutné minimum.

Statistiky prováděné na rozsáhlých sestavách prokázaly, že správný uživatelský přístup k problematice ovlivňuje výkon dokonce až ze 70 %. Při kompletaci velké sestavy by měl mít uživatel rozhodnuto, co od výsledku očekává a jaké bude potřebovat výstupy. Je jasné, že pokud má být například výstupem sestavní výkres se základními stavebními rozměry, bude možno k sestavě přistupovat jinak, než pokud bude potřeba vytvořit marketingový materiál ve fotorealistické kvalitě se všemi detaily.

Jak tedy přistupovat k velkým sestavám?

V první řadě nakonfigurovat systém SolidWorks. V možnostech systému lze nastavit, kdy se má systém přepínat do „Režimu velkých sestav". Tato funkce zjednodušuje uživateli opakované nastavování jednotlivých vlastností systému pro vyšší výkon a při otvírání dokumentu načte sestavu zjednodušeně (Lightweight). Výhodné je i nastavení šablony dokumentu, v jejíchž vlastnostech budou zohledněna nastavení pro vyšší výkon, jako je například kvalita zobrazení apod.

Dalším důležitým krokem je rozvaha o struktuře sestavy. K analýze již existujících sestav a ke kontrole nových sestav slouží nástroj AssemblyXpert. AssemblyXpert podrobně a přehledně zobrazí stav sestavy, počet podsestav, dílů a jejich strukturu, počet vazeb a mnoho jiného. Zároveň vygeneruje doporučení, jak sestavu změnit. Na základě informací je možné správně přeorganizovat strukturu sestavy. Platí pravidlo, že nejrychlejší je sestava bez vazeb (všechny součásti jsou pevné), polí a časově závislých prvků. Toto pravidlo však není možné vždy aplikovat. Optimální je používat logické podsestavy a vazbit je k pevné součásti. Čím menší je počet vazeb na vrcholové úrovni, tím je sestava rychlejší. Také typ použitých vazeb ovlivňuje rychlost. Nejméně náročné jsou vazby relační (sjednocení, soustřednost...), následují vazby logické (vystředění, převod...), dále vazby vzdálenosti a nejnáročnější jsou vazby limitní. Sestava by měla být vždy bez chyb. Pro diagnostiku chybných vazeb slouží nástroj MateXpert.

Zjednodušení geometrie

Nejvýrazněji lze navýšit výkon ve velkých sestavách zjednodušováním geometrie. Většinou se zjednodušení týká nepotřebných detailů komponent, které při vykreslování výrazně zpomalují práci. Pro zjednodušování geometrie využívá SolidWorks různé funkce. První z nich je možnost vytvoření různých konfigurací modelů. Pro přesný výrobní výkres dílů a podsestav konfiguraci včetně detailů a zjednodušenou konfiguraci pro práci s vrcholovou sestavou. Konfigurace je následně možné libovolně přepínat pro tvorbu různých výstupů, jak již bylo zmíněno výše. Pro analýzu míry náročnosti jednotlivých komponent slouží analytický nástroj „Statistické údaje". Takto je možné odhalit, že největší úsek z celkového času potřebného pro regeneraci modelu zabírá prvek zkosení ostrých hran zubů ozubeného kola, což je naprosto zbytečný detail ve finální sestavě.

Obdobným a často opomíjeným případem jsou importované součásti. Každý výrobce, který nabízí ke stažení komponenty pro použití v CAD systémech, má jednotlivé modely propracovány do nejmenších detailů. Elektromotor s žebrováním pro chlazení a mřížkou ventilátoru může být výrazně zpomalující prvek. Čas pro vykreslení pohledů s obrovským množstvím hran (většinou nepotřebných) na výkresu sestavy je poté několikanásobně delší.

Specializované nástroje

Zajímavým nástrojem systému SolidWorks je „Vizualizace sestavy". Jednou z jeho funkcí je možnost seřadit a graficky odlišit komponenty podle potřebného času pro jejich obnovu. Jednoduše tak lze získat informaci o nejnáročnějších dílech sestavy.

Pro zjednodušení dílů a podsestav slouží také nástroj Defeature. U podsestav lze tímto nástrojem zachovat funkčnost zařízení (např. převodový poměr) při výrazném zjednodušení geometrie. Nástroj Defeature je výhodný i pro uživatele, kteří chtějí nabídnout své výrobky a přitom s poskytnutými modely nepřicházet o detaily svého konstrukčního řešení. I když následující informace až tak úzce nesouvisí se sestavami, určitě stojí za zmínění v souvislosti s výkonem systému při práci s díly. Jedná se o možnost zmrazení prvků ve stromu FeatureManageru. Zmrazení může být užitečné při práci s komplexními modely s velkým počtem prvků.

Silným nástrojem pro vytvoření jednoduchých konfigurací je SpeedPak. Podsestavy v konfiguraci SpeedPak jsou reprezentovány pouze geometrií s předem uživatelsky nadefinovanými prvky, které jsou nutné pro začlenění do vrcholové sestavy (vazbení, kótování...). Při správném nadefinování je následně možné finální sestavu otevírat v konfiguraci SpeedPak.

Způsob otevření sestavy

Jak již bylo zmíněno výše, je jedním z faktorů zpomalujících práci s velkými sestavami i jejich otevírání. Pro otevírání sestav existuje v systému SolidWorks několik variant. První z nich je načtení vyřešené sestavy. Je to nejnáročnější varianta a pro práci s velkými sestavami se nedoporučuje. Druhou variantou je otevření zjednodušené (Lightweight). Tuto variantu spíše charakterizuje pojem odlehčená. Nedochází k žádnému zjednodušení geometrie nebo k potlačování prvků. Načítá se vizuální prezentace dílů a podsestav. Díky tomu lze např. vazbit a vytvářet řezy. Nenačítá se však strom prvků a parametry jednotlivých komponent. Nenačtené informace však systém v případě potřeby automaticky načte v průběhu práce. Třetí variantou je načtení sestavy v Režimu velkých sestav, pokud nemá uživatel nastaven Režim velkých sestav v možnostech systému.

Čtvrtou variantou je „Přezkoumání velkého návrhu". Ve verzi SolidWorks 2012 došlo ke sloučení dvou dříve dostupných nástrojů – zběžné zobrazení a selektivní otevření. Po otevření sestavy v tomto režimu je umožněno procházení stromem FeatureManageru, měření vzdálenosti, vytváření pohledových řezů, skrývání a zobrazování součástí. Zajímavou možností je vytváření snímků míst, ke kterým je potřeba se vrátit při práci s plně načtenými komponenty. Díky funkci „Selektivní otevření" je umožněna rychlá práce jen na vybraném konstrukčním uzlu velké sestavy.

Nechcete mít problémy? Tak je nedělejte!

Problematiku velkých sestav je potřeba chápat jako široký soubor nejrůznějších aspektů. Nestačí jen výkonná pracovní stanice a výkonný CAD systém. Je potřeba patřičně přistupovat i k řešení a maximálně využívat dostupné prostředky pro efektivní práci s velkými sestavami. SolidWorks takových prostředků nabízí celou škálu a je jen na uživateli, jak je využije. Určitě se vyplatí prohloubení dovedností na specializovaných školeních.

Přesto, že vývoj CAD systémů a hardware jde rychle vpřed, práce s velkými sestavami bude vždy vyžadovat zvláštní přístup. Pokud se tomu bude chtít uživatel vyhnout, nezbývá než citovat dlouholetého uživatele různých CAD systémů na přednášce celosvětové konference: „Nechcete mít problémy s velkými sestavami??? – Tak je nedělejte!" Uživatelé systému SolidWorks však takové závěry určitě dělat nemusí.

Autor pracuje ve společnosti SolidWision.
www.solidvision.cz