Что не так с Generative Design у Autodesk? Часть 2. А скажут, скажут, что нас было четверо!

В первой части своего повествования я сделал следующие выводы: 

Generative Design (GD,ГД) for Autodesk Fusion 360– инструмент рабочий, мощный, но требующий толкового оператора, который понимает, что делает и что хочет. И если его рассматривать чисто как инструмент – с ним все так. Хороший инструмент со своими плюсами и ограничениями. Я разделяю общий термин генеративный дизайн (ГД, GD) и конкретный инструмент с названием Generative Design от компании Autodesk, и если что я это уточняю иногда пишу полностью иногда сокращенно (GDA, ГДА)

Но если рассматривать GDA как совокупность маркетинговых заявлений, которые нам навязчиво льют со всех сторон в уши – есть большая разница между тем, как это позиционируется, и тем, что есть на самом деле. И вот этому будет посвящена вторая часть публикации. В принципе тут не будет особо новых идей и фраз, просто обещания будут рассмотрены более детально. И еще раз напомню, что все что написано – исключительно личная точка зрения.

Предупреждаю. статья вышла еще более объемной и сумбурной чем первая часть. Читать на свой страх и риск. 

Давайте с этого и начнем. Но начнем, как и в прошлый раз с отступления

В нашей жизни регулярно возникают модные тенденции и веяния, которые обязуются в течение вот буквально ближайших дней, ну максимум недель решить все человеческие проблемы, которые мы копили веками. Тут Вам и… (оформим списком для простоты):

•  Искусственный интеллект
•  Нейронные сети
•  3Д печать
•  Инстрия 4.5.6….Х.0
•  Электрификация всей страны
•  Мирный атом
•  Социализм
•  Демократия
•  Толерантность (так что-то меня начало не туда заносить, возвращаемся к ИТ)
•  Облака (Cloud Computing)
•  Порождающее проектирование (Generative Design)

И многое-многое другое, почти каждый день герои у нас немного отличаются.

Согласен список кажется несколько странным, но это лишь от того что он далеко не самый полный. Все эти термины вызывали в момент возникновения достаточно много резонанса. Иногда не сразу по рождению, но как только о них узнавали достаточно широкие массы, данные термины начинали становиться модными и каких только чаяний на них не возлагали.

Собственно пока термин модный, и до тех пор, пока он не «устаканится» происходит куча хайпа вокруг него и все кому не лень его используют, причем преимущественно в своих целях. Нередко термин перекручивается и трактуется так, что становится дико. В период моды слова «CLOUD», облаком называли всё, включая обычные сайты и форумы. Главное попасть в тренды.

К чему это? К тому, что с подачи Autodesk (а тут ее заслуга действительно большая, ибо что, что, а маркетинг у автодеска очень агрессивный) с недавних пор слова Generative Design, Shape optimization, topology optimization, bionic design и иже с ними стали очень популярными. Самим терминам уже не первый десяток лет (плотно термин начал развиваться в 70х годах прошлого века). Во многих CAE программах инструменты топологической оптимизации (формы) присутствуют не первый год. Есть CAD’ы с таким функционалом. Причем я говорю не про текущий момент, когда все добавили данную фичу в лист возможностей, а мало кому известные программы типа SolidThinking (https://solidthinking.com/ ) у которых это в базе уже лет 15.

Так в чем же дело? Почему при наличии готовых инструментов, «хайп» начался только недавно. Я не готов в данной заметке рассматривать все причины, но некоторые давайте рассмотрим, ибо они нужны для дальнейшего повествования. Пока пусть они будут заявлены в априорно-аксиоматическом формате, доказывать буду чуть позже. Итак:

1. Алгоритмы топологической оптимизации (они же оптимизации формы) – чрезвычайно сложны, даже в сравнении с многими другими алгоритмами «вычислительной механики» Что это значит? Это значит что количество компаний, которые могут нормально это реализовать – на самом деле не очень большое. И тот факт, что реализации есть у многих, не значит, что реализации нормальные и жизнеспособные в инженерном быту.  А еще это стоимость ПО. 
2. За время существования этих алгоритмов было разработано множество его вариаций реализации. Но универсальным и применимым в общеинженерном быту, без привязки к сфере и задачам оказался один – на базе изменения плотности и соответственно жесткости материала в разных точках конструкции. Отсюда идет ряд проблемы:            

• а) Для того чтобы задача давала гарантированно устойчивый результат, изменения плотности за один за шаг надо делать очень маленькие (меньше процента, а то и долей).  Как итог, количество шагов – огромное. Даже если 1% изменений шагов отнюдь не 100, а 3-5-10 тысяч, ибо конструкция меняется на 1% от текущего состояния.И хоть за счет небольших изменений в расчетной модели от шага к шагу, каждый шаг решается быстрее, чем аналогичная задача статики… Общее число расчетов превращает расчет в очень длительный и требовательный к ресурсам
• b) Чтобы нормально сошлась задача – расчетная сетка должна быть максимально маленькая.Потому что решить задачу на 10 тыс. элементов -> получить форму, побить ее на 10 тыс. элементов и получить новую, это будет не то же самое что решить задачу на 20…100 тыс. элементов.А это снова ресурсы и время
• c) Геометрия, которая получается, по итогу получается чрезвычайно сложной формы (та самая бионика), которую крайне сложно произвести даже на модных станках с ЧПУТ.е. по итогам пользователю любо переделывать это все под имеющуюся технологию, либо просто забить на и радоваться красивой детали, которую нельзя сделатьКстати и с дальнейшим расчетом сгенерированной формы тоже есть большие проблемы

3. С идеей топологической оптимизации совместимы только самые простые расчеты. Т.е. весь спектр проверок туда не засунешь, как ни хотелось бы

4. Геометрия, которая получается, по итогам такой оптимизации является рабочей внутри технологии топологической оптимизации, а если эту же геометрию проверить за ее пределами на той же постановке в обычной статике, то она будет рабочей не всегда

Итак, профессиональные расчетчики вполне в курсе всех этих проблем, которые коротко можно обобщить так: это делается в дорогом ПО, для этого нужны мощные компы, итог получается невнятным который потом еще и кучу раз проверять на все, на что только можно. И как ее потом изготовлять – большие вопросы

Более того, если вдруг в процессе эксплуатации вылезет еще какие-то неучтенные нагрузки – обычная деталь с запасами – скорее всего, выдержит, а «вся из себя» оптимизированная «бионическая» – нет.

Ладно, тема сложная, предположим, но почему сейчас она получила распространение?

1. Мощность компов. Задача, которая раньше с хреновой точностью решалась сутки, теперь с нормальной точностью может решаться от получаса до «пары» часов.
2. Облака. Широкое распространение облачных вычислений позволило переложить множество расчетов на облака, тем самым решаясь достаточно быстро и вне зависимости от мощности компа.рис .1 Развитие вычислителей.
3. Распространение САПР. Трехмерное моделирование, которое 20 лет назад было скорее исключением из правил, стало нормой жизни. Расчеты, которые даже 10 лет назад были уделом малого количества заносчивых профессионалов. Стоимость программ даже для выполнения самых простых расчетов - 10-15 лет назад была очень высокой - десятки и сотни тысяч долларов. Ранее интерфейс программ был рассчитан на очень упорного (или упоротого) пользователя. Также практически не было в открытом доступе информации, видеотуториалов и пр.Сейчас же многие программы стали более доступными – появилась масса более дешевых продуктов, с упрощенным интерфейсом (рассчитанным не на специалистов) и кучей текстовых и видеоматериалов.А раз так – то пользователи хотят больше, они уже активно используют то, что раньше мало кто использовал, и потихоньку им становится интересно то, что ранее не использовал почти никторис 2. Развитие CAD/CAM/CAE
4. Станки с ЧПУ, Установки быстрого прототипирования (3д печать). За последние 10 лет станки и 3д принтеры стали настолько распространенными, и появилось столько дешевых (как по цене за аппарат так и по цене за использование) решений, что вопросы производства детали «произвольной формы» перестали становиться таким острым ребром. Все стало решабельно.
5. Уровень пользователя. Уровень среднетатистического пользователя падает ежегодно (если не ежедневно) это идет как от снижения качества образования (по всему миру, не надо думать что мы тут уникальные, этот тренд замечают везде), так и от того что люди не имеющие профильного образования начинают лезть своими стартаперскими рученками при поддержке кикстартеров в отрасли, которые очень далеки от их образования и понимания. А соответственно между разработчиками идет активная борьба за упрощение интерфейса чтобы не только нормальный человек (пусть и с другим образованием) смог совладать с данным ПО, но и …. Блин как же это теперь правильно называть: человек с особыми мысленными возможностями? Альтернативно одаренный? Имбецилоамериканец?.... В общем, я не толерантный человек и плохо знаком с правильными определениями. Может вы подскажете?

Рис. 3. Эволюция пользователя

Вот и наступил тот переломный момент, который приближает революционную действительность, когда низы не могут (работать по старому), а верхи не хотят (лишиться из-за этого своих заработков)

Следует отметить, что 90% разработки практически любого устройства в достаточной мере формализовано. А в некоторых случаях есть настолько подробные стандарты, что по сути человек там выполняет роль компьютера – следует выверенному алгоритму, ни на шаг от него не отклоняясь. Казалось бы, вот способ снизить нагрузку на пользователя – автоматизировать такие стандарты и методики. И таки подходы имеются. Но о ужас это не помогает делать деньги быстро, ибо: все эти решения очень нишевые и чтобы покрыть 80% рынка нужно написать пару сотен приложений состоящих из нескольких тысяч модулей. Но западная мдель бизнеса говорит, что взять одного специалиста (к примеру продажника) и делать работу идеально – это плохая бизнес модель, ибо она не масштабируема. Масштабируема это когда одного специалиста мы заменяем на сотню никаких (как по стоимости, так и по уровню), но зато они смогут обслужить в 100 раз больше клиентов – вот это масштабируемая модель. Так и надо работать.

К чему это привело, нишевые продукты, которые покрывают своими 1-3% процентов 40 из 80 уже есть. Но за счет отсутствия масштабируемости они стоят как паровоз, и их не применишь с других сферах (программу для судостроения, не применишь в атомке, или прокладке газопровода, или даже в авиации). Кроме того хоть стандарты и есть большая часть таких автоматизаторов еще и завязана на «ноухау», т.е. просто так кто другой этот продукт даже с реверсом не повторит.

Но и это не самое проблемное. Самое проблемное в том, что такие продукты практически невозможно сделать с простым интерфейсом (ибо там будет дофига опций которые надо выбрать). А следовательно «тупого» пользователя, простите не профессионала туда особо не посадишь. Разве что для решения одной конкретной задачи.

В общем, куча геморроя, а выхлоп – 0 (с точки зрения больших САПР вендоров) Хотя потихоньку они таких товарищей скупают, но это не дает «вау эффекта».

А вот щтукенция на стыке, которая еще недавно была уделом только сверхпрофессионалов, а теперь доступная каждому (особенно если спрятать настройки, промолчать про ограниченность применения и назвать это по другому) – вот это ВЕЩЬ! Наверное именно так решила Autodesk после покупки нескольких носителей интеллектуального кода. «Щас мы все по-быстрому слепим и будет круто!». По крайней мере, именно такие выводы можно сделать из ранних маркетинговых материалов по проекту Dreamcatcher (да и название говорящее – ловец мечтаний, мечтов… мечтей…. ЛОВЕЦ МЕЧТ, в общем )

Рис. 4. Я почему такой злой? Потому что мне велосипед не оптимизировали Dreamcatcher

По-быстрому слепить не получилось и до сих пор ветки развиваются параллельно, но процесс идет! По крайней мере, процесс охмурения масс. Тем более что запущен он был очень активно. Посмотрев на то, как развернулся автодеск, все подключились к гонке. К сожалению, не столько к гонке технологий, сколько к гонке маркетинга. И по сему, основные результаты, которые мы видим они не в технической плоскости, а в эмоциональной:

•  Куча новых терминов. Если точнее - условно новых, потому что некоторым «новым» уже лет по 40, просто их уже лет 35 не пользовали. Их используют, чтобы скрыть суть, чтобы не вляпаться в патент или торговую марку, чтобы показать отличие от других. И даже если отличие не в твою пользу – сделать подмену понятий и выкрутить все.
•  куча обещаний
•  куча передергиваний и подмен понятий
•  куча взаимных подколов и обвинений

и все это в красивой маркетинговой обертке с тоннами ванили, корицы, глазури и шоколада.

Это сейчас касается не только Autodesk, но вообще всех. И даже те компании, которые успешно 40 лет предоставляют подобные инструменты своим пользователям (причем нередко более продвинутые чем у конкурентов)… и которые поначалу отнеслись к этому с этаким царским спокойствием (ну типа «нам то что - им то до нас далеко!»)… через какое то время начали обеспокоено участвовать в этом параде «тщеславия» и аттракционах невиданной…. (эпитеты подставьте сами) ибо начали проигрывать гонку мыльных пузырей.

Потому что пока они играли в шахматы… оказалось, что их клиентов обувают на одноруких бандитах.

По большому счету, со стороны вся ситуация выглядит сценкой ровно по Ильфу и Петрову, где Васюки превращаются…

Рис.5 Тут была и квазиунофантазия и межгалактические… Ну в общем Вы поняли.

Все мы помним 12 стульев, по сему у некоторых может сложиться впечатление, что в какой-то момент все исправится.

Ну частично так оно и будет, но есть проблема, что судьями на сем турнире являются люди еще меньше разбирающиеся в шахматах, чем Великий Комбинатор (ВК). Поэтому вместо «маэстро Вам мат», игроков могут снять с поля за неспортивное поведение. Или, например, в какой-то момент профессиональный шахматный игрок может получить очень заманчивое предложение от ВК и уже он будет доказывать, что дебют состоялся. И даже если уму будет противно слушать про все эти переименования…. Кормильцу не возражают.

Рис.6 Популярная нынче версия про кормильца.

Еще раз. Вышеописанные абзацы касаются не одной компании, чье имя вынесено в заголовок. Это касается почти всех презентаций, реклам и вебинаров последнего времени от большинства компаний.

Заслуга Autodesk (и это не сарказм, это я реально считаю важной заслугой) в том, что она, как это часто бывает, благодаря агрессивному (и это не оскорбление это техническое определение, которое нередко воспринимается даже как комплимент) маркетингу смогло вдохнуть жизнь в достаточно важное направление вычислительной механики. Причем так вдохнуть, что засуетились все. И да, хоть основная борьба идет на ковре маркетинга, технологиям все же тоже перепадают ресурсы для развития.

Можно взять маркетинговые заявления любой компании сравнить ее с действительностью и перепадет всем. Мой “наезд” на Autodesk, ни связан, ни с обидой, ни с попыткой поддеть. А именно с тем, что в области генеративного дизайна (и прочих связанных терминов) она одержала уверенную (с моей точки зрения) победу по очкам в маркетинговом забеге. Как минимум за счет того что раньше других сориентировалась назвать это красиво и без четко очерченных (временем) границ и определений. Так что берем лидера, берем заявления и даем ЛИЧНЫЕ комментарии.

Рис. 7 Не буду говорить «экспертное мнение» скажу «диванная аналитика»

Не всегда такое удается у Autodesk (речь про продавливание терминов и открытие новых рынков), в свое время она не любила термин PLM, который очень любили ее конкуренты. Не любила, потому что она не могла полноценно отвечать на их поле. По сему она придумывала кучу своих, но выжать победу из них не получалось: уж больно красиво и едино выступали конкуренты, уж больно много им было чего ответить. В итоге компания Autodesk сделала ряд ключевых покупок, которые позволили формально закрыть бреши, и тут же полюбила термин PLM. Но теперь уже начала свое давление на конкурентов за счет существенно более широкого списка ПО.

Впрочем, тут все устоялось, и война пока прекратилась, во многом за счет Autodesk Fusion 360 и Generative Design. Ибо перешла на другие фронты.

Если Вы еще читаете – знайте, вот мы и добрались до пункта: что не так с Generative Design от Autodesk…

Некоторые цитаты из вебинаров/реклам и пр.. С дальнейшими комментариями:

Универсальный ответ на недостаточное количество времени и недостаточный уровень квалификации – автоматизация. Все на что нам не хватает времени чтобы делать вручную или не хватает знаний или опыта – все это нужно делать автоматически, т.е. это единственное решение!

Итак Genreative Design – это тот способ, механизм, который позволяет Вам испытывая острый недостаток времени и острый недостаток квалификации инженера произвести оптимальной формы деталь, не придумывая ее самостоятельно и эта деталь, при этом будет инновационной.

Она, например, будет обладать инновационно низким весом при жестко заданной Вами прочности.

Прежде всего он прост, он не требует той самой высокой квалификации пользователя для того чтобы с ним работать. Он легко осваивается легко работает. О не требует какой-то высокой изначальной квалификации от Вашего инженера

Рис.8 Цитируем Поинт

- Где обучаться ГД, нужно ли ему обучаться? - Нет, смотрите. Мой очень любимый преподаватель Скорняков Сергей Николаевич, всегда говорил так: «компьютеры становятся все умнее, а пользователи все тупее, с каждым годом». Поэтому поверьте обучаться ничему не надо, просто скачиваете Фьюжн 360, регистрируетесь и у вас 30 дней на то чтобы поработать.

Рис. 9 Цитируем Импринту

Я взял только два вебинара, но это лишь потому что мне «тупо лень». При необходимости аналогичные фразы я вытяну из остальных.

В виду того, что выше приведены маркетинговые фразы, которые все же должны быть относительно толерантными и красивыми, я их перефразирую, чтобы они больше соответствовали тому смыслу, который пытаются вбить в головы пользвателя:

ГДА – инструмент, с которым даже дебил, который ни в чем не понимает и не собирается, сможет подняться и срубить бабала на хайпе инновационности.

Звучит более грубо, резко и обидно чем оригиналы, но если внимательно прочитать – то по смыслу не сильно, то фразы и отличаются.

Кстати, справедливости ради, после таких фраз гораздо позже, все таки начинают втихаря объяснять, что дебилу просто неоткуда будет взять нагрузки (а это надо для ГД), поведение конструкции может быть разным – что тоже надо учитывать, и прочая прочая.

Т.е. все-таки человек должен быть не дебилом, а специалистом. Причем если задуматься о всем, что на самом деле оказывается надо знать и учесть (правда нередко это приходится уже извлекать из междустрочья) то специалистом надо быть очень серьезным, а неспециалисту к этому инструменту лучше не подходить.

И вот тут мы наконец можем сформулировать первую проблему GD от Autodesk:

Везде со всех роликов, со всех реклам, со всех публикаций, со всех докладов, вещают о том, что ГД это большая кнопка, которая решает все проблемы для всех без исключений и без отношений к умственным способностям, знаниям, умениям, навыкам и понимания сути задачи, обычно сообщают в первые минуты. А если ролик короткий, то больше ничего и не сообщают.

И это откровенная…. Ну пусть не ложь, но гипербола. Все объяснения, которые это утверждение (про большую красную кнопку) опровергают, запихивают подальше, и подают в таком соусе, что даже неплохой специалист не всегда поймет, что это было опровержение и чуда нет. Почему все таки в вебинарах и пр. остается эта инфа? Ее бы с радостью выкинули, ибо она мешает продажам, но тогда после продаж пользователь придет с гневными отповедями…. а тут ему скажут, что «внимательнее надо было быть, но вы не волнуйтесь, как только вы решите эту МААААленькую проблему все сразу станет супер», «в остальном то все работает, как обещали»? И человек уходит… и вроде на….обманули, а вроде и сам дурак, да и щас начнешь писать гневные посты, где нить в инете, а тебе столько умники навалят, про то, что ты не в свое полез…. В общем, ладно пойдем искать….

Ладно, давайте формулировать вторую.

Надо спроектировать деталь. Зеленым выделены области, которые имеют жестко заданную форму, которую нельзя менять, красное – зоны препятствий, куда нельзя заходить, задаем нагрузки, закрепления, материал, технологию изготовления и получаем огромное количество различных вариантов

Рис 10. Как Выглядит работа с ГДА

Тут вырисовывается сразу несколько проблем.

1. Оказывается, мы не можем сгенерировать сразу все изделие. Мы можем только одну деталь, при этом надо четко знать все, что ее окружает, посадочные места и пр. А если надо все изделие то придется долго и муторно дерибианить это все на куски определять те самые нагрузки (вопрос как оставим) и прочая прочая.
2. А что если как это и будет в обычной проектной жизни все это 33 раза изменится? И посадочные места, и габариты, и что мешает и нагрузки… Это что весь процесс ГД по новой? А ведь в ходе этого нам надо выбрать из кучи вариантов нужные и пр.
3. Про необходимость дополнительной длительной проверки я уже говорил в прошлом тексте, так что тут просто напомню, что все это не быстро, и надо опять же понимать, кто это будет делать и как.

Еще одной проблемой является то, что нередко детали являются взаимовлияющими, и по хорошему, ГД надо делать в контексте расчета сборки с учетом тех материалов которые есть в сборке и их механических характеристик. А тут мы можем промоделировать кусок конструкции, но он будет всегда из того же материала из которого мы генерируем и нашу деталь… что не всегда комильфо.

Про контакты и мультифизику я умочу (пока) и перейду к еще одному утверждению: «огромное множество вариантов»

В разных материалах (презентациях, рекламах, вебинарах) цифра вариантов конструкции которые мы получим в результате озвучивается по разному. В парочке (не автодесковских и только в одной автодесковой) я нашел описание количества вариантов, которое мы получим и зависимость этой цифры от настроек. Во всех остальных говорится что-то типа: «огромное число», «бесконечное число», множество и пр. При этом обычно эти фразы сопровождаются картинкой, на которой показывают насколько огромным будет число вариантов. Чтобы у нас в мозгу сложилось впечатление бесконечности этих вариантов. Это крайне важный момент для понимания, но мы к нему вернемся позже.

Однако это (бесконечность вариантов) не так. Есть четкая прямая зависимость. По сути, программа генерирует ОДИН вариант на каждую комбинацию настроек. Но так как настроек у нас несколько, то общее количество модельного шлака получается достаточно большим (N x M x O ….) Но, по сути, еще раз для каждого варианта настроек – вариант «генерации» один. И это важно.

И вот теперь можно перейти к определению ГД (от Autodesk) 

Три типа: • Оптимизация внутренней структуры. Мы не меняем форму нашей детали мы меняем ее наполнение, т.е. монолитные участки заменяем какой-то облегченной оптимизированной структурой • Оптимизация топологии, на иллюстрации хорошо видно, что изначально деталь была избыточного размера, затем мы указываем какие зоны менять нельзя, задаем нагрузки и получаем автоматическое отсечение тех зон нашей детали, которые не участвуют в поддержании ее прочности, т.е. оптимизация существующей начальной исходной топологии и компьютер предлагает один единственный вариант. Это наиболее распространенное на рынке предложение, даже некоторые производители ПО выдают это (топологическую оптимизацию) за Genreative Design, хотя по факту это вовсе не он, а оптимизация топологии  • И третий это тот самый – генерация топологии Genreative Design, генеративный дизайн, порождающее проектирование, порождающее моделирование… его называют по разному – но суть одна. Он отличается от оптимизации топологии тем, что исходная форма – не нужна. Ее (форму) можно задать исходную желаемую вами, но она не обязательна. И второе главное отличие, что форма Вашей детали, во первых придумывается с нуля компьютером, во вторых вариантов этой формы вы получаете огромное количество и в третьих эти варианты могут автоматически учитывать ту технологию, по которой вы собираетесь производить данную деталь (для аддитивки – одна форма, для трехосевого фрезерования - форма будет другой, если 2.5 фрезерование – форма будет третьей)

Рис.11 Все возможные варианты оптимизаций по версии Autodesk (их на самом деле несколько больше, если если что - смотрите доклад на 3DToday Conf). А также можно посмотреть на рис.8 в предыдущей публикации.

Абсолютно везде (среди тех материалов от Autodesk что видел я, а я их видел немало), особенно сравнивая с «конкурентными» решениями Autodesk настойчиво говорит, что ГД (генеративный дизайн) это не ТО (топологическая оптимизация). Это совсем разные вещи! При этом приводится куча разных аргументов, от очень странных до вполне логичных.

Так вот со всей доступной мне твердостью и аксиоматичностью (как и Autodesk) заявляю, что основным алгоритмом ГД является топологическая оптимизация. Да там есть некоторые добавки «для вкуса». НО ГД это ТО. И это ключевая проблема GD Autodesk.

Визуально все вроде правильно - в плане того что ГДА это не ТО. Все похоже на деле.

Возможно, так оно и было поначалу и возможно так оно и будет потом (в том плане что изначально в основе ГДА лежало не ТО, и потом когда ни будь к этому вернутся)....

Но сейчас инструментарий под названием Generative Design от Autodesk это просто набор топологических оптимизаций. Да в целом если посмотреть на все существующие определения ГД и ТО, то можно найти статьи и варианты определений, которыми можно доказать что ГДА это не ТО. Но я не зря вначале говорил про подтасовки и прочие варианты грязной игры.

Например, термин CAD, некоторые производители 2Д чертилок расшифровывают как Computer aided Drafting ("компьютеризация" черчения) и такой термин существует. И они могут его использовать, но ровно до того момента когда не начинают упоминать себя в ряду не аналогичных чертилок а полноценных CAD (типа Autodesk Inventor, Autodesk Fusion 360, Ascon Kompas 3d, Dassault Systemes Catia, DS SolidWorks, PTC Creo, Siemens NX, Siemens Solid Edge, TOP systems T-Flex и многие другие).

Если Вы не совсем поняли аналогию, то даже не знаю, что сказать. Ну это как аккумуляторную отвертку сравнивать с перфоратором. Знаю, что отвертка от Bosh или Makita может стоить дороже иного ноунейм перфоратора. Но все же это разные продукты. И если сравнение какой-то крутой ударной дрели или даже шуруповерта с ноунейм перфораторам – может быть более чем оправдана и дрель даже может одержать победу по всем параметрам. Но все же по классификатору это разные продукты. А уж дешевая ноунейм шуруповерта с фирмовым перфоратором – совсем несравнимые вещи.

Так вот Автодеск говорит у всех шуруповерты и дрели, лишь у меня ПЕРФОРАТОР. А на деле оказывается, что у неё такой же шуруповерт, как и у остальных, просто он не один и в руках сразу десятка «таджиков».

Замечу, что все сказанное это мое личное мнение, и может не совпадать ни с чьим другим. Тем более с мнением компании Autodesk или ее партнеров. Более того, подозреваю, что им оно очень не понравится и мне придется аргументированно доказывать данное утверждение, дабы не нарваться. Хотя кто захочет обидеться – обидится, так что…

Но, чтобы не быть совсем голословным, я дам ссылку на свой доклад на 3DToday Conf, в котором более подробно рассматриваю данный вопрос. Компания Autodesk, вместе со своими адептами утверждает, что итогом получаются оптимальные варианты. Некоторые даже использую фразы «самые оптимальные» или «наиболее оптимальные», но в виду того, что это эквивалент масла-маслянного, мы остановимся на просто «оптимальном». Оптимальный, в соответствии с определением, - значит лучший из всех, он единственный. Как может быть два десятка оптимальных (т.е. самых лучших из всех) вариантов – мне понять сложно. Следует сказать, что результаты работы ГДА точно являются результатами оптимизации. Что касается термина оптимальный, то каждый отдельный результат можно было бы назвать оптимальным решением конкретной задачи (если бы он был оптимальным). В виду того что у нас решаются разные задачи мы по итогу получаем несколько таковых решений. Но в глобальном плане они оптимальными не являются, это локальные оптимумы. Казалось бы, какая разница? Ну, представьте, что Вы заказываете у авиакомпании полет в Париж, столицу Франции, а Вас доставляют в один из сотни городков и сел с таким же названием, но в других странах. А ведь населенных пунктов хватает и в одной стране.

Рис. 12 Москва (Тверская область)

Ну ладно, фиг с ними, с деревнями. Итак, у нас есть результат решения оптимизации. Т.е. с точки зрения ГД Автодеска, для заданных условий это вариант – лучший. И таки знаете, что нам нередко предлагают? Внести изменения в полученную геометрию. Как человек, который серьезно занимается математикой, механикой и их сплавом – вычислительной механикой, я скажу, что результаты нормально проведенной оптимизации – крайне чувствительны к любым изменениям. И малейшие изменения в большинстве случаев приводят к тому, что результаты резко ухудшаются вплоть до полной потери работоспособности (об этом позже).

 А мы тут вносим изменения, убираем куски конструкции и все продолжает работать. Скажу больше - надо конструкцией, которая была описана в предыдущей серии, я тоже издевался, и меняя ее в широких пределах получал работоспособную конструкцию. Причем менял в гораздо более широких пределах, чем показано в вебинаре Поинта.

Рис. 13 Машина конечно умнее, и ее вариант ИДЕАЛЬНЫЙ, но это не помешает нам взять и улучшить его

С одной стороны это замечательно. Но с другой, это идет в разрез с тем, что утверждает сама компания. Ведь по ее словам мы получили варианты:

•  которые уже облегчать некуда,
• которые менять нельзя…

А оказывается можно!

Более того, на базе этой конструкции с «минимальным весом», путем варьирования заполнения (а до того мы считали конструкцию цельнозаполненной) можно получить еще более облегченный вариант…. Т.е. вариант который будет весить значительно меньше.

Рис.14 Впихнуть невпихуемое – облегчаем конструкцию с минимальной массой «без ущерба»

Мне одному кажется, что тут есть некоторое отсутствие логики? Приблизительно как в тезисе про всемогущего Бога, и стандартный вопрос про то «сможет ли такой Бог создать камень, который сам не сможет поднять». Если мы сделали конструкцию, которая является максимально легкой, то мы не можем ее облегчить еще раза в три без снижения характеристик. А если можем, то кто сказал, и как поверить в то, что она была максимально легкой…. Ну и так далее.

Как уже писал, если судить по своему опыту «игр» с геометрией из прошлой статьи, то у меня получалось вносить достаточно серьезные изменения в модель после ГД, которые с одной стороны приводили к дополнительному уменьшению массы, а с другой не приводили к проблемам с прочностью/жесткостью.

 Какие из этого можно сделать выводы?

1. 1. Ну во первых, в целом можно (как по мне) утверждать что ГД позволяет уменьшить массу разрабатываемой конструкции. Но:
2. a. Тут есть нюансы связанные с необходимостью сравнения с чем-то. Т.е. эталоном – т.е. уже спроектированной до этого конструкцией (но к примеру классическим способом).
3. b. Это можно утверждать только при использовании того же материала, что и в эталонной конструкции. Потому что иначе сравнение некорректно (если, данный тезис не понятен – пишите, я дам развернутые пояснения)
4. 2. Во вторых, в русскоязычных описаниях можно (в целом) говорить про возможность уменьшения массы, но нельзя говорить, что итог обладает минимальной массой, что у нас процесс минимизация массы и пр. Это красивая калька с английского, но в данном случае она не уместна, ибо эти слова можно использовать только тогда, когда вес конструкции уменьшить нельзя последующими исправлениями, без ухудшения конструкции (увы, это четкие математические термины, посему только так).
5. 3. Также, увы, нельзя говорить, что конструкция оптимальна, оптимизирована и пр. Почему? Потому что, хоть в быту фраза «оптимизирована» является аналогом слова «улучшена» (иногда даже «ну чет поменяли, будем говорить, что стало лучше»)

Почему так сложно с этой оптимизацией? Отвечу двумя картинками:

Рис. 15 «Как выглядит» поверхность отклика где мы ищем максимум

В идеале оптимизация это про поиск глобального максимума. Но в жизни эта задача усложняется тем, что у нас просто дофигища различных локальных максимумов (см рис.15). Это раз. Путь к вершине лучше всего описывает следующая картинка:

Рис 16. Почем нельзя найти максимум быстро?

Многим кажется, что в ходе оптимизации мы решаем картинку согласно правой картинке. На деле же действительность больше похожа на левую. Но не полностью, потому что в реальности карты у нас нет и бредем мы в тумане.

Ну и еще одна проблема, которая нередко получается в результате оптимизации:

1.  результат оптимизации заточен под те условия, для которых он формировался и для всех других он не просто хуже, он может быть никаким (рис. 17)
2.  любое изменение, даже небольшое, входных параметров и мы получаем резкое падение эффективности (налажали с качеством производства совсем чуть-чуть, в пределах классических допусков – а получили неработоспособную конструкцию). (рис.18)

Рис 17. Как выглядит обычная (синяя) для всех вариантов использования и оптимальная (красная) конструкция заточенная только на один

Рис 18. Глобальный максимум обозначен как 2, локальный -3, рациональный вариант – 1. По оси 0Х – сводное изменение входных параметров, по 0У – эффективность

Несмотря на то, что оптимальные (или оптимизированные решения) являются достаточно узкоспециализированными, всякие исследователи и научные люди стремятся именно к ним, потому что результаты таких оптимизаций в разы превосходят прочие. Но те кто имеет отношение не к чистой науке оторванной от быта, производства, эксплуатации и реальности, нередко кроме оптимизации проводят оценку чувствительности полученных решений на изменение входных параметров (которые идут от эксплуатации, производства и пр.) и часто выбирают не самые лучшие решения (типа вершины №2) а решения которые может и не дают превосходства в разы, но:

1.  лучше чем прописано в ТЗ
2. устойчивы, к любым изменениям

Т.е. что-то типа вершины №1 (хотя в данном случае больше подходит слово «плато»). Да итоговая конструкция не оптимальна (хотя и лучше многих других), но она – рациональна. Потому что если даже кто-то где-то что-то налажает – проблем не будет.

И в связи с этим могу сказать, что в целом полученные с помощью GD от Autodesk, являются не столько оптимальными, сколько рациональными. Потому что они обычно допускают и «прощают» не только мелкие изменения в конструкции, но иногда и достаточно существенные (см.выше). В то же время напомню, что не все варианты, которые выдает GD Autodesk я могу считать рабочими (см. предыдущую публикацию). Так что результат «порождающего проектирования» от Автодеск выглядит как-то так (условно):

Рис.19 результат «порождающего проектирования» от Автодеск выглядит как-то так (по оси 0Х – работоспособность варианта, по оси 0У – количество вариантов с такой работоспособностью)

Где 1 – конструкции, которые в том виде, в котором их создал ГДА, не являются адекватными и требуют серьезной доработки

2 – рациональные конструкции, которые в целом можно использовать, и они не сильно боятся изменений, и они в среднем даже несколько лучше (может легче, может жестче, может прочнее, может даже одновременно) тех, которые среднестатистический грамотный инженер/конструктор/проектировщик выдаст классическим путем

3 – конструкции которые гораздо лучше классических, часть из них можно менять, часть нежелательно ибо начнутся проблемы (чем правее по оси – тем лучше конструкция сама по себе, но тем чувствительнее она к изменениям)

Положение горба (т.е. максимальное количество конструкции схожего уровня работоспособности которых больше всего выдаст GDA) как раз и зависит от адекватности пользователя). И чем менее понимающий или адекватный пользователь, тем ближе к красной зоне будет горб. И если человек ничего не понимает вообще, то вся эта диаграмма может полностью влезть в красную зону. В каких случаях это возможно?

1. 1. Все нагрузки взяты «с фонаря», и как говорил ведущий «Поле чудес»: «Играл, но не угадал ни одной буквы!»
2. 2. Нашел откуда взять нагрузки (кто-то подсказал, нагуглил в инете похожий случай, сам прикинул), но учел лишь малую часть вариантов. Как итог получил конструкцию, которая вроде работает но «почему-то иногда ломается». С его точки зрения она работает (ну ломается иногда, но работает же), с точки зрения «ТЗ», условий эксплуатации, опытного расчетчика, опытного конструктора – конструкция не рабочая, потому что обеспечивает работоспособность не во всем диапазоне эксплуатации. В лучшем случае это можно назвать ограничено годной.
3. 3. Все нашел (в плане нагрузок), но не правильно оценил требуемый к-т запаса, потому что не учел, как работает конструкция и из-за чего именно конструкция «ломается»
4. 4. Попытался впихнуть конструкцию, для которой данный инструмент неприменим вообще
5. 5. Не учел, что детали взаимодействуют друг с другом и это механизм, который надо рассматривать совместно, а не делать «детальки» по отдельности
6. 6. Взял геометрию, которая была разработана для одного материала, и «немножко поменял» материал. Причем выбор более прочного материала тоже может уложиться в данную схему (например, при замене алюминия на сталь, меняется не только прочность, но и жесткость и плотность, что в сумме может привести к не тем итогам)
7. 7. Не учел искажения которые вносит технология производства (например 3д печать),

• a. к примеру, вместо однородного и достаточно прочного абс пластика, для которого оно было спроектировано получил неоднородный материал, который даже если бы был абсолютно прочным, будет «играть» (т.е. вести себя под нагрузками) совсем не так, как исходный абс… А с учетом разной прочности вдоль слоев и поперек – так и подавно.
• b. Или, сделал все правильно (вроде). Распечатал форму полученную для стали, сделал мастермодель для литья, отлил сталь… Но в процессе отливки детали по форме получил дефекты в ответственных местах (потому что не проверил как деталь будет отливаться), и как итог – поломку.

В общем, как видите, вариантов, из-за которых можно получить полный брак – достаточно много. Причем на самом деле список не полный и каждый пункт можно развернуть еще на кучу подпунктов.

Сейчас будет фраза, очень похожая на те на которые я ругался, но думаю, с учетом ранее написанного, ее контекст будет понятен. Итак:

Чем более оптимизирована модель (чем ее сделали легче в настройках, или добавили дополнительное облегчение за счет того, что деталь делается полой с заполнением (хоть постоянным, хоть переменным)), тем сложнее обеспечить гарантированную работоспособность итоговой детали. В общем, чем больше хотите – тем больше надо понимать, чтобы горб находился в зеленой зоне, а не в красной. Впрочем, не только горб, но и все результаты. Слово «Горб» же тут идет в связи с тем, что по итогам работы GD от Autodesk мы получаем не один вариант – а комплект (ну или как заявляет сам Autodesk – огромное количество), а их совокупность описываем кривой, как показано на рисунке.

В общем тут я снова скатился к тому, что грамотность пользователя – краеугольный камень влияющий на работоспособность GDA. Но несколько с другой стороны. И чтобы полностью закрыть данный вопрос, я задам еще один: а какая должна быть итоговая квалификация у пользователя, который потом итог работы GDA будет производить, в металле, пластике, дереве, с помощью 3Д печати, литья, ЧПУ….. Ему тоже можно быть [дебилом-зачеркнуто] не специалистом и хватит одной кнопки? Или это те проблемы, которые шерифа (т.е. [дебила-зачеркнуто]  не специалиста, который “спроектировал” одной кнопкой с использованием GDA) не должны волновать?

Публикация вышла очень объемной, с кучей повторений (хотя это не совсем моя вина, ибо это идет от расшифровки маркетинговых фраз), и по сему, ограничимся еще буквально «парой» маленьких проблем.

Очень важным, если не сказать больше плюсом является то что на выходе мы получаем поверхностную модель, которая пригодна для обработки в любых последующих программных продуктах … Мы получаем точнейшую поверхностную модель, в отличии от фасетной дающую нам огромную свободу в дальнейшей обработке.

Конкретно в данном вебинаре не было развития данной фразы. Но во многих видео, говорится, что в итоге работы ТО (в любых других программах или в модуле ТО в фьюже) мы получаем только фасетную модель, с которой ничего нельзя сделать, а тут всегда получаем поверхностную модель в Т-сплайнах которую можно редактировать.

Что тут можно сказать? Во первых, у многих конкурентов есть функционал, который фасетную модель после ТО автоматом или полуавтоматом преобразует в нормальную геометрическую модель.

Во вторых в самом вебинаре приводится вот такая картинка:

Рис. 20. Я знаю это намек, я все ловлю на лету… но не понятно что конкретно ты имела в виду.

И у меня огромное количество вопросов к тому, что и как тут получено, ибо правый «стартрек» местами так отличается от левой модели, что лично я дико сомневаюсь, что он мог быть получен с помощью GDA напрямую из левой. Но для более точных утверждений нужно иметь обе модели для анализа. Но вот правая модель она как-то слишком странно выглядит. Такое впечатление что ее слепили из двух – тсплайновой (после ГДА) и фасетной. Причем лепили настолько на скорую руку, что даже элементарные косяки не поправили, которые можно было бы в «5 минут» убрать.

А в третьих, я достаточно много издевался над ГДА, и не менее 80% сгенерированных моделей, которые я пытался получить в твердотеле меня посылали лесом, и открывались ТОЛЬКО в фасетированном варианте.

Ну а в четвертых, фасетная модель уже давно не является такой уж большой проблемой. Её можно и многим кадам подсунуть (в том числе и фьюжу) и в некоторые САЕ загрузить для расчета, и отредактировать (в том числе свободные формы) и превратить сторонними инструментами в поверхности. Да даже фьюж в целом это может (не всегда, но скорее всего как раз, чтобы не отбирать хлеб у компании)

Так что утверждения про то, что тут всегда нормальная геометрия, а не фасеты, в то время как у других только фасеты и без вариантов – это тоже резкое заявление, которое не полностью соответствует истине. Причем «не полностью» - это мягко сказано. И это проблема.

Следующая «проблема» это ценовая политика и запуск только в облаке. С одной стороны облако – это классно, потому что задача не кушает собственные ресурсы пользователя, а их обычно не очень много (особенно у пользователей Fusion 360). Но я достаточно долго экспериментировал и запускал даже одни и те же задачи повторно и могу сказать, что время генерации очень сильно зависит (вот только не понятно от чего) от 40 минут до более чем 2х суток.

На самом деле понятно, что это зависит от загрузки облака… но? Вполне возможно, что это связано с моим типом аккаунта (подтвержденный образовательный). Для меня такие расчеты бесплатны (за что огромная благодарность компании Autodesk), а для других – платны, и вполне возможно, что мои задачи просто ставят в конец очереди от заплативших клиентов, что в зависимости от длины очереди и приводит к такому разбросу длительности. Именно поэтому я не говорю что разброс времени – проблема. А вот то, что за запуск задачи, перезапуск и экспорт модели приходится платить – многих не устраивает.

Цены вполне демократичны (25 за запуск, 100 за экспорт), но только в том варианте, когда ты запускаешь такой процесс один раз и экспортируешь одну-две модели для дальнейшего использования. Но что делать, когда мы пытаемся встроить GDA в процесс проектирования? И нам надо постоянно обновлять и геометрию «посадочных» мест, и «запрещенную», и нагрузки. И экспортировать хочется не один вариант, а несколько, чтобы подробно рассмотреть, чем они отличаются, детально их проверить (потому что, как мы уже писали, не факт что сгенерированная модель пройдет все дополнительные проверки). И вот тут стоимость использования начинает расти в геометрической прогрессии, даже если делать ГД не каждую итерацию, и стараться тщательно выбирать модели (что опять же требует общеинженерной квалификации и понимания принципов работы ГД).

А если учесть, что копирование своего же проекта в другой, любые изменения в исходной модели, которые даже не затрагивают нашу «генерацию», создание дополнительных комплектов усилий, или даже просто добавление еще одного типа производства и пр.

Все это и многое другое сбрасывает наши «успехи» и предлагает запустить генерацию по новой.

Соответственно использование такого инструмента, по сути получается, возможным, только если у Вас либо не очень сложная деталь (но зачем тогда ГД?), либо если хватает финансов на работу ГДА.

Активное использование возможно только при неограниченном финансировании, либо если количество проектов не зависят от цены. Последнее возможно только если иметь возможность запуска ГДА на своем железе (о чем, кстати, многие просят компанию, но безуспешно).

Вот и получается что кроме плюсов от цен и облаков - есть и проблемы. И вот тут получается, что инструменты конкурентов, которые запускаются на Вашем железе - могут выйти дешевле. Даже не смотря на стоимость ПО и стоимость железа. В крайнем случае можно самостоятельно запустить некоторые решения в облаке того же Амазона…. И это опять же может выйти существенно дешевле.

Есть проблема в том, что GDA никак не учитывает множество расчетных факторов и это надо проверять отдельно, причем с привлечением внешних для Fusion 360 и даже Autodesk инструментов (но об этом уже писалось и говорилось).

Есть проблема в том, что ГДА привязывается к глобальной системе координат, но то, в каком положении модель находится в сборке не всегда связана с производственным процессом и иногда надо «изобретать велосипед» чтобы запустить в «правильной ориентации». Тут же можно сказать, что иногда было бы неплохо поиграться положением детали (для его последующего производства) в пространстве при генерации – и это более логично, чем выбирать 10 материалов от пластика до стали.

Есть проблема в том, что для тех же вариантов фрезерной обработки, далеко не всегда мы получаем геометрию, которую потом действительно можно изготовить указанным способом (даже с переустановками заготовки). А для вариантов 3д печати или литья никак не учитывается влияние технологии, которое может перечеркнуть вообще все, что тут наваяли.

Но это все мелочи по сравнению с тем, что в ГДА нет никаких возможностей для продвинутых пользователей, которые вполне понимают что хотят и которые не боятся того чтобы кнопок было больше 1. Нет возможности нормального контроля процесса, нет возможности влиять на процесс (кроме как в самом его начале). И как по мне это одна из главных проблем. Проблема в том, что затачивая инструмент под неопытного пользователя, которого главное – не испугать сложностью, компания не смогла сделать продукт который могут использовать те самые неопытные пользователи (без ущерба для процесса) но при этом приравняла к ним и опытных пользователей. Да термины «неопытный» -«опытный» это очень широкое поле для софистики и демагогии, и в разных видео даются разные определения которые затрагивают очень широкий спектр возможных вариантов. Но судя по тому, что от пользователя скрыли абсолютно все, что реально влияет на результат и оставили только возможность наглядного выбора результата. И тут в выборе накрутили хорошо - куча «инструментов», куча «графиков», куча сортировок, куча дополнительных данных типа той же цены на производство (которые хоть и имеют «референс», но больше походят на то, что прописаны великим рандомом). Но это скорее гомеопатия, чем лекарства и призвано скорее для того чтобы создать эффект плацебо у неопытного пользователя убедив его в том что все под контролем, чем действительно держать под контролем (напомню что все сказанное – личное мнение, но если надо я мнение разверну и обосную). Достаточно вспомнить, сколько настроек у профессиональных инструментов топологической оптимизации, которые создают всего один вариант, в сравнении с ГДА, который создает «легион», чтобы понять, почему я смею так утверждать.

Это приводит к множеству интересных вариантов, когда рядом с адекватными моделями с небольшой массой и запасом близким к требуемому, идут другие, в которых алгоритм не может дальше уменьшать массу (хотя вроде есть куда), а запас в десятки раз превышает требуемый. Это приводит к тому, что есть несколько классов конструкций, в которых данный инструмент вообще не применишь (не подход, а инструмент) и многому другому.

Кроме этого есть еще проблема с постоянной подгрузкой кучи сгенерированных данных из облака при открытии модели, но по сравнению со всем остальным это можно не считать проблемой.

Как итог.

Возможно, итог будет странным после написанного, но…

Я не против инструмента Generative Design for Fusion 360 от Autodesk. Даже не смотря на все ограничения и минусы, которые я написал – это очень мощный инструмент. Но его мощь и польза зависит в первую очередь от того кто им пользуется.

И надо четко понимать что «маркетинговые заявления» компании (любой) строятся практически по одному принципу с «наше моющее средство (зубная паста, стиральный порошок и пр.) эффективнее в 5 раз чем продукты конкурентов», «зачем платить больше если нет разницы», «только наше подсолнечное масло содержит витамин Е». Но пользоваться Вы будете не заявлениями маркетологов, а продуктом! А по сему, неплохо бы понимать, как он работает в действительности, какие есть преимущества, но и какие ограничения.

P.S.

Пара картинок нагло стырена у данного товарища (по ссылке очень интересные обзоры кто (из софтописателей) кого, когда покупал).

Картинки про оптимизацию стырены тут статья вроде не про то, но на деле смысл тот же

Скрины и цитаты взяты с вебинаров Поинта  и Импринты. Просмотрел я их гораздо больше, просто если я буду со всех вебинаров тырить «одинаковые» фразы, то одних цитат будет больше чем вся эта публикация. По сему, я ограничился двумя указанными.

Часть картинок (типа демотиватора про горы) стырены из инета, часть свои.

P.P.S.

Я не использую GDA в коммерческих целях. Я его кручу исключительно в исследовательских.

P.P.P.S.

Как уже говорилось, вместо бесконечного множества вариантов (которое рисуется в нашем мозгу благодаря маркетологам) мы имеем ограниченное множество вариантов, в котором на каждую комбинацию материала и типа производства мы имеем один вариант конструкции. Из-за чего, как писалось выше большая часть – просто мусор. А лично мне было бы гораздо интереснее увидеть вместо такой мусорной кучи, кучу вариантов для одной конкретной постановки (один материал, один способ производства). Особенно если бы была возможность влиять на ветки развития. Вот тогда бы претензий у меня было гораздо меньше ;)

P.P.P.P.S.

Следующие публикации если будут, то могут быть:

1. про то как работает топологическая оптимизация (то же что в видео, но с более подробным описанием)
2. про то почему все таки ГДА = ТО (куча примеров) и примеры прочих перечисленных ранее "ошибок"
3. Про то, какие задачи ПОКА нельзя решать с использованием ГДА
4. Направление статьи - по запросу сообщества.
5. "Афтар" харе писать - у тебя это выходит ужасно

На Ваш выбор