Um exercício para criar e alterar modelos CAD

Actualmente os sistemas de CAD – “Desenho Assistido por Computado” são uma ferramenta omnipresente na vida académica que permite ser utilizada para inúmeros fins no âmbito da engenharia, assim aproveitando ao máximo os recursos disponíveis dos sistemas de CAD contemporâneos exige que os modelos sejam criados de uma forma que permita as outros pessoas facilmente te entender como os desenhos estão organizados e consegui-los alterá-los de uma forma eficiente e robusta. Os resultados de um exercício baseado das aulas práticas é apresentado para examinar o papel dos atributos do modelo de criação do modelo, alteração, e da percepção como aluno estudante. Dois sistemas CAD são utilizados para o exercício o SolidWorks e Autodesk Inventor. Os resultados gerais de ambos os programas são relatados com algumas correlações na optimização do tempo de modelação, isto através sem a alteração dos recursos pelo que as formas complexas são mais difíceis de fazer correlações com novas funcionalidades. Como estudante a percepções da qualidade do modelo e intuição são correlacionados positivamente com a quantidade de reutilização de recursos mais simples e a nomeação desses recursos e o uso de nomeação dos recursos e das geometrias de referência, mas não se consegue fazer uma aproximação genérica do recurso complexo e a fixação do recurso do modelo em causa. Em geral, a intenção do desenho é transmitir adequadamente demonstrando estar positivamente correlacionada com a retenção do desenho e negativamente correlacionados com o tempo de alteração.
1. Introdução
Como aluno de engenharia quando ingressar no mercado de trabalho aonde encontrara um ambiente profissional onde as ferramentas como os sistemas de CAD estão omnipresentes, neste ambiente digital global as bases de dados de CAD são utilizados em todo o processo de comercialização do produto, além de seu propósito inicial de criação de desenho detalhado para uso na manufactura de produto, estes dados são usados ​​para ferramentas de fabricação e maquinação, a simulação de elementos finitos, e de outras inúmeras actividades do desenvolvimento do processo do produto. Os sistemas de CAD podem ser usado por engenheiros localizados em qualquer parte do mundo para promoverem projectos de desenvolvimento global. A PLM – “gestão do ciclo de vida do produto” permite aos engenheiros aceder de uma forma compreensível às abrangentes bibliotecas de modelos CAD e fazer alterações para sobre um determinado modelos e com o acompanhamento do histórico desses modelos, estas ferramentas PLM também facilitam globalmente a engenharia e melhoram o desenvolvimento dos processos. As ferramentas de CAD e PLM tem o potencial de aumentar o desenvolvimento da eficiência no entanto para aproveitar o potencial destas ferramentas deve ser utilizado por desenhadores qualificados, isto pode ser aplicado logo na fase inicial para aumentar a habilidade impulsionada por estas ferramentas.
Para alavancar o potencial dos sistemas de CAD contemporâneos e criar modelos que sejam facilmente compreendidos e alteráveis, deve de ser instruir a expressar correctamente a intenção da projecção de um determinado modelo. A maioria das educações em sistemas de CAD actualmente é focado no ensino de conhecimentos declarativos, sendo apenas essencial o traço e a forma de pressionar em determinado ícone numa determinada altura para realizar determinadas tarefas em determinados sistemas de CAD específico, então assim a intenção do projecto de desenho que se enquadra na categoria de conhecimento estratégico, esta falta de habilidade de modelação é evidente em ambientes industriais, isto acontece com engenheiros e os respectivos formadores, os seus resultados ilustram a importância de transmitir correctamente a intenção do desenho. A maioria dos engenheiros acham que é difícil encontrar parâmetros no desenho ou de determinar as relações paramétricas assim como ainda mais pessoas afirmam que é difícil alterar parametricamente modelos CAD que tenha sido desenhado por terceiros, assim determinados especialistas CAD concluem que os desenhos dos modelos e dos desenhos conjuntos não estavam bem estruturados e eram difíceis de alterar, pelo que não usaram a aplicação de CAD adequada necessária para o projecto.
Este conhecimento estratégico de modelação paramétrica é também o tipo de conhecimento que é transmissível entre os sistemas CAD.
Enquanto algumas aplicações de modelação CAD tem protesto numerosas melhorarias nas comunicações e nas intenções do projecto que associam a utilizadores especialistas em CAD, mas são por vezes contraditórias ou limitadas e geralmente não suportada por evidências empíricas, uma abordagem genérica pode ser utilizar a criação de “features”, através de desenhos iniciais complexos, podendo estes desenhos simples com a experiencia do utilizador de CAD, que pode apontar a uma abordagem a necessidade de uma abordagem mais genérica para criar modelos bem estruturados que permitam a plena capacidade de usabilidade dos sistemas de sistemas CAD mais actuais a ser utilizados. Conforme aumenta o uso de sistemas de gestão dos programas de CAD, a importância de uma abordagem genérica para a modelação e a capacidade dos estudantes de compreender os aumentos procedimentos do desenho de modelação. Para aumentar a capacidade dos pensamentos destaca-se a necessidade de exercícios que se concentram em pensamentos de alto nível, podendo-se observar nessa necessidade dos exercícios que ensinam a criação do modelo CAD, bem como a sua alteração, e ainda pode-se observa que os desenhadores peritos são mais propensos a escolher uma estratégia de modelação CAD que é mais fácil de alterar. De uma forma a tentar reflectir sobre um exercício sobre a forma de proporcionar a estudantes de forma pedagógica de criar e alterar um modelo que não tenha sido criado por si ou alguém conhecido, podendo haver falta de resultados mas sendo estes talvez empíricos para como é abordado o desenho de modelação geométrico e a facilidade de alteração e percepção modelo CAD, podendo talvez melhorar o ensino da modelação CAD.
2. Antecedentes e motivação
Transformando conceitos e ideias em produtos comercializáveis ​​é o núcleo do desenvolvimento de processos, no ambiente da actual engenharia, tendo os sistemas de CAD desempenho um papel fundamental neste processo, pelo que que os sistemas CAD têm contribuído para a redução do tempo de ciclo de desenvolvimento de produto para a produção física do produto para quase metade do tempo do ciclo de desenvolvimento o que proporcionou bastantes benefícios, e através dessas ferramentas dos sistemas de CAD pode-se com facilidade e rapidamente e eficiente alterações dos desenhos técnicos assim ter-se a capacidade de modificar os projectos que provem de um cliente diferente. Quando combinado os sistemas de CAD com aplicações de gestão do ciclo de vida de produtos (PLM), sistemas que armazenam e fornecem acesso à informação, CAD e PLM pode levar a benefícios ainda maiores e facilitar os projectos num desenvolvimento global, no entanto todos esses benefícios são baseadas em ferramentas de CAD e PLM sendo usado por pessoas com formação adequada que produzem os modelos que podem ser facilmente entendidos e alterados. Sendo que as empresas aonde se implemente sistemas de CAD terão a habilidade e com uma aprendizagem.
Numa maioria dos sistemas de CAD as evidências quantitativas da maioria dos modelos CAD são difíceis de entender e mal estruturados, essa falta de estrutura e capacidade de comunicação deve à intenção de projecto com pouca informação, sendo que a apropriada a intenção do projecto permite que um modelo seja facilmente alterado e ainda realizar sua função pretendida. A intenção do projecto abrange todas as decisões importantes relacionadas com a modelação geométrica CAD e a selecção de recursos, de ordem e organização, podendo ser amplamente definido como o objectivo ou o raciocínio por trás da escolha do desenho de um determinado objecto que invoca a intensão do comportamento da estrutura e análise abrangente das definições do modelo CAD específicos e da intensão do projecto. Para definir a intensão de um projecto contida no legado dos sistemas de CAD, é necessário visualizar as variáveis do desenho técnico, como seja o desenho de objectos, restrições, estratégias alternativas, evolução construtiva, orientações, as instruções de fabricação e normas do desenho, que estão implícitos nas relações estruturais, semânticas e pragmáticas entre o material, a geométrica, as entidades dimensionais e as entidades textuais presentes na representação do modelo CAD.
Tal como definido aqui a intenção do projecto de desenho é a lógica racional por trás de cada “feature” contido num modelo de CAD incluindo as restrições impostas sobre eles, como os parâmetros que definirem-nos e sua organização, sendo então a captando da intenção do desenho um aspecto essencial da modelação CAD, mas as as questões da intenção do desenho são os mais frequentes na análise do desenho que é desconhecido e que a intenção do desenho é necessária para a compreensão dos desenhadores para aceder e reutilizar esses desenhos e a importância de ser capaz de distinguir a intenção do desenho, a fim de reutilizar um desenho, o que requer determinar quais recursos e esquema organizacionais são consistente com uma comunicação adequada e para a facilidade de alteração necessária para estabelecer num sistema de CAD através de uma abordagem independente para a modelação.
A compreensão da modelação CAD e intenção do desenho requer um entendimento de como as ferramentas CAD actuais, estão organizados e como funcionam, sendo que a maioria das ferramentas de alto nível dos sistemas de CAD são modeladores paramétricos, sendo os “feutures” CAD elementares como blocos, furos ou manipulações dos esboços para formar geometrias complexa, estas características são dependentes de cada determinado pacote de CAD, sendo um “feuture” definido como: sendo que as formas genéricas ou as características de um produto com o qual os engenheiros podem associar determinados atributos e conhecimentos úteis para o raciocínio desse o produto.
Esta definição de um “feuture” está relacionado para a intenção do desenho, o “feuture” proporciona conhecimento sobre o produto, os “feuture” são controlados por parâmetros e limitações, quando adequadamente aplicadas estas permitem um modelo ser facilmente alterado, no entanto existe pouco trabalho empírico global na área de relacionada com os atributos da intenção de desenho do modelo, podendo haver inúmeros atributos promovendo a intenção do desenho adequado, que incluem o local apropriado e orientação base do “feauture”, uso da simetria simples e a definição dos esboços, terminar e duplicar os “feutures” de forma correcta, podendo haver a preocupação com o tempo de construção inicial, e não haver a devida preocupação com a sua avaliação à intenção do desenho adequado. Poderá talvez haver falta de resultados empíricos abrangentes e receitas associadas são ma lacuna significativa e prejudiciais ao ensino da modelação CAD, sendo que não existe concordância sobre o processo de modelação propriamente dita o foco torna-se produzir a geometria final e pouca atenção é dada ao processo.
Por vezes pode-se observar que é dada muita ênfase em que icon carregar e ou apertar, este conhecimento declarativo é focado em como executar comandos num dado sistema de CAD, mas educação CAD deve ser mais do que isso, deve de ser focado no conhecimento processual ou estratégico que implica planeamento e desconstruir um modelo complexo em formas (“feutures”). Este tipo de conhecimento pode transcender a um sistema de CAD ou a uma versão particular e o mais importante para os alunos é que aprendem o conhecimento é facilmente transferível, dado o número de sistemas de CAD disponíveis e a taxa em que eles se actualizam. Tentara se apresenta alguns procedimentos de modelação e “feutures” que facilitem compreensão do modelo e a sua alteração e o que poderão pensar sobre os atributos da modelação e dos atributos que são associados com melhor compreensão do modelo e alteração.
3. Metodologia
Para o estudo da compreensão e modificação de modelos CAD, um exercício foi realizado através de metodologias dum projecto mecânico usando Autodesk Inventor, havendo também outros caso em que se utilizou o SolidWorks. O exercido em causa pode ser o desenho que pode ver na IMAGEM01, que foi do livro de “Desenho técnico moderno” dos Doutores “Arlindo Silva, João Santos e Luís Sousa”.
IMAGEM01
O exercício pode ser realizado em duas fases, através de dois grupos, um grupo para o nível inicial e outro para o nível avançado, ambos com a mesma metodologia de avaliação e o objectivo é ter uma distribuição de grupos com o nível de perícia semelhante. Sendo o primeiro grupo do nível inicial divido em dois subgrupos, com base no seu desempenho num exercício como de um modelo CAD similar. O segundo grupo de nível avançado também foi divido em dois subgrupos aleatoriamente.
Na primeira fase o grupo do nível inicial foi informado de que seu objectivo era o modelo de componente na IMAGEM01 e deveriam de o desenhar o mais rapidamente possível, sendo atribuído uma pontuação de 0 a 10 pela conclusão do desenho, e diferenciar em três grupos (os que tiveram as notas alta, médias e baixas). Ao segundo grupo, o de nível avançado o objectivo era projectar a o componente da IMAMAGEM01, sendo este grupo informado que deviam de modelar o objecto de forma a ser posteriormente ser se facilmente alterado por outros colegas, sendo também dada importância em finalizar o mais rapidamente possível a peça, e sendo atribuídas postulações de 0 a 10 com a noção que podem pontuar mais na fase seguinte se os desenhos forem facilmente alterais e diferenciar em três grupos (os que tiveram as notas alta, médias e baixas).
Os alunos não tendo conhecimento do projecto alterado, quando estes estivessem a desenhar os novos modelos, porque isto é consistente com os cenários industriais onde a revisão dos desenhos não são conhecidos nas fases iniciais do projecto. Os alunos podem ter 60 minutos para concluir a modelação do componente, quando os estudantes pensavam ter completado o exercício notificavam um dos formadores, que em seguida inspecciona o seu modelo de precisão, uma vez que o modelo fosse considerado correcto, o tempo de conclusão era anotado.
Na segunda fase os alunos são novamente divididos em dois grupos da mesma forma como na primeira fase do exercício. Os modelos CAD dos alunos que terminaram no terço grupo com notas altas de cada grupo em uma fase são distribuídas para outros grupo a serem alterados, três estudantes tentam depois alterar cada um dos modelos. Os modelos são distribuídos para os alunos com base nos seus tempos de conclusão da primeira fase do exercício - os grupos foram divididos em três com base no tempo de conclusão. Cada aluno em cada grupo (que contém um terço dos estudantes de grupo particular) recebeu um dos modelos a serem alterados. Os alunos têm 60 minutos para concluir a alteração do modelo da IMAGEM01 ao mostrado na IMAGEM02. Os alunos não podem estar cientes dos grupos que alteraram o modelo, desde que o modelo que alterado por ele. Quando os alunos concluíram a alteração do projecto (ou os 60 minutos prazo tinha expirado) são solicitados a avaliar o projecto usando três métricas acima referidas.
IMAGEM02
Podendo depois ser solicitados a classificar a intuição de organização e ordem dos “feauture” do modelo. Isso pode ser se feito usando uma escala de sete pontos (1-definido como nada intuitiva; 7 - definida como muito intuitivo), podendo ainda ser convidados a dar uma nota geral para ao modelo, novamente podendo usar uma escala de sete pontos (1 - significando que o aluno teria receio em modelar com um modelo como este; 7 - significando que o aluno teria o prazer de trabalhar modelar um modelo como este). Poder-se também pedir para classificar como determinados atributos de modelação em seriam úteis para a sua alteração do modelo original, podendo mais uma vez ser se em uma escala de sete pontos (1 - faria o modelo muito pior, 7 - seria muito útil), sendo os atributos de avaliação: 1) atribuir nomes aos “feautures”, 2) o uso de “feautures” mais complexos e 3) a utilização de “feautures” mais simples, 4) o uso de “pattern’s” e relações matemáticas; 5) o uso de cópia e características de espelho; e o 6) uso da geometria de referência para os “feautures” de referência. Estas avaliações devem de adquiridas de forma anónima podendo ainda classificar a raiz do modelo original de cada grupo o que incluiu três classificações para cada modelo.
4. Resultados
A análise estatística dos resultados dos exercícios de modelação e as suas alterações podem ser através dos sistemas de CAD SolidWorks e Autodesk Inventor. Atributos para os modelos originais podem ser comparados para cada grupo, e as correlações entre os atributos podem ser avaliadas, assim como os atributos dos modelos modificados podem se ser comparados para cada grupo original; e as correlações entre os atributos dos modelos alterados também podem ser avaliados estatisticamente. Seguindo se a comparação entre o modelo original e dos modelos que foram alteradas a partir do original. E finalmente os dados dos alunos que responderam ao inquérito que sendo estes apresentado por grupos e pelos sistemas de CAD.
5. Limitações
As limitações do primeiro e mais importante deste trabalho referem-se a amostra de desenhadores que criam e alteram os modelos. Como mencionado anteriormente, o tamanho da amostra pode ser limitado como por exemplo a nível sénior, podendo também não haver grupos que preencham a distribuição aleatoriamente de perícia, se houvesse um número maior de amostras poderia haver conclusões mais definitivas e estratégias a serem tomadas, e o risco dos grupos serem apenas composto por alunos, o que pode facilmente distorcer a maneira pela qual eles modelão, ou até pode haver casos em que os alunos podem não ter conhecido qualquer maneira alternativa em que eles poderiam ter alterado o modelo ou a geometria. Podendo ser mais tarde comparar os procedimentos de modelação dos alunos com os dos utilizadores mais experientes de sistemas de CAD, pelo que aqui apenas se tenta estabelecer a independência dos resultados dos sistemas de CAD sendo limitada a duas a dois sistemas de CAD - SolidWorks e Autodesk Inventor. Podendo ainda ser usados outros sólidos mais complexo e para se ser amplamente aplicável, o exercício deve ser estendido para os componentes adicionais.
6. Conclusões
Este post apresentou um exercício educativo que aborda algumas lacunas identificadas na educação de sistemas de CAD tradicionais ou seja o foco na criação do modelo em oposição a alteração e baixo nível de pensamento declarativa que é um primeiro passo para usar a evidência empírica para criar uma “abordagem genérica” na intenção de um projecto de modelação CAD. Na modelação os “feuatures” mais complexos, mostram-se útil para reduzir o tempo de alterações, mas pesquisas adicionais poderão ser se necessárias para delinear o resultado da perícia de modelação geral e estabelecer a causalidade como isso pode haver contradições nas conclusões a partir dos dados que se possam a vir a analisar na criação de sólidos e a sua alteração através de utilizadores experientes de CAD.
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