XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

В современном мире инженерная графика выступает в качестве одного из прогрессивных направлений, востребованных практически во всех сегментах промышленной экономики и строительства. Инженерная графика позволяет формировать макеты различных типов оборудования и технологических процессов, зданий и сооружений, коммуникаций и других объектов, визуализировать их для дальнейшей реализации проекта в производстве. Инженерная графика подразумевает составление не только чертежей и спецификаций, но также и технической документации с обоснованием методов сборки, монтажа и т. д.

Основная задача предприятий для эффективного построения работы в сфере инженерной графики – подбор программного обеспечения. Каждая автоматизированная система имеет свои особенности в зависимости от отраслевой специализации. То есть, такое ПО для моделирования, как PTC Creo больше ориентировано на тяжелое машиностроение, оборонную промышленность, космические комплексы, так как позволяет конструировать приспособления и прессформы, твердотельные модели деталей и построение моделей различной сложности.

Наиболее популярными и востребованными программами являются AutoCAD и SolidWorks. В первую очередь, их преимущество заключается в том, что они имеют продуманный удобный интерфейс, широкую библиотеку инструментов, адаптивные параметры, но на сегодняшний день лицензированный доступ коммерческих компаний к данному ПО невозможен, так как находится под санкциями.

Российской системой для построения чертежей с учетом нормативных требований ГОСТ, ЕСКД, СПДС является КОМПАС-3D. На нем создается большое количество разнообразных конфигураций, полезных для любой сферы деятельности: приборостроение, проектирование жилых и промышленных комплексов, составление генеральных планов, трехмерных моделей производственных объектов (машины, деталей). Со временем система всё больше расширяется и имеет такие версии, как «Компас-График» для конструкторских работ, «Компас-Строитель», «Компас-3D Home» и учебную версию ПО. Компания внедрила собственное математическое ядро и уникальные информационно-инженерные технологии. С точки зрения российского рынка, Компас может использоваться как в коммерческих, так и в некоммерческих индивидуальных целях с упрощенным функционалом.

Чертежи с уклоном в дизайн создаются на таком ПО, как NX и T-FLEX CAD. Они включают в себя динамический рендеринг с генерацией изображений, алгоритмы поверхностей, 3D-документацию. T-FLEX позволяет осуществлять параметрическую сборку, а также применять алгебраические выражения для формирования конструкций. Более того, данные программы дают возможность проводить инженерный анализ, например, для расчета статических нагрузок.

На сегодняшний день инженерная графика не может существовать без программного обеспечения, которое с годами всё больше совершенствуется через внедрение искусственного интеллекта. Нейросети сейчас работают преимущественно в области глубокого моделирования космических объектов с возможностями управления изменениями, это в целом улучшает показатели точности и сокращает время на разработку проектов. Искусственный интеллект подбирает различные параметры деталей, размеры, массу, объемы, конструирует свой дизайн (форму) на фоне сгенерированного машинного обучения. ИИ быстро выстраивает технологические маршруты создания того или иного производственного объекта, тем самым расширяя технические возможности компаний.

Рис. 1. Структура искусственного интеллекта в система САПР

Специалисты рассчитывают, что в области проектного строительства и моделирования ИИ сможет формировать BIM-модели строительного комплекса и площадки, предлагать различные управленческие решения и генеральные планы, но для этого многие современные САПР не располагают специальными инструментами для создания высокого уровня абстракции. До сих пор нет ответа, смогут ли разработчики модернизировать уже имеющееся программное обеспечение для инженерной графики или же это будут совершенно новые программные продукты. Сложность заключается в том, что инженерные системы на базе нейросетей должны будут генерировать значительно больше данных, чем существующие САПР. Пока искусственный интеллект эффективно использовался только в нескольких случаях: автоматизация повторяющихся процессов при моделировании, исправление ошибок при оценке надёжности и качества деталей или объектов.

Одним из интересных направлений реализации ИИ в инженерной графике – это интеллектуальный анализ результатов проекта. На основании заложенных алгоритмов ПО сможет предлагать оптимизацию расположения элементов модели, а также ее геометрию. ИИ определяет нужное количество связующих элементов, приблизительную стоимость конструкции и потенциал снижения расходов на ее изготовление, режимы обработки деталей и их долговечность. Но всё это является лишь обзором на будущие тенденции рынка автоматизированных систем проектирования, так как подразумевает разработку сложных архитектурных версий.

В машиностроении при моделировании искусственный интеллект относится непосредственно к маршрутизации изготовления деталей или приспособлений. ИИ извлекает операционные данные в разрезе всех цеховых процессов, номенклатуру работ, а далее формирует план-график (сетевой график) выполнения работ с целью дальнейшей оптимизации трудоемкости и временных затрат. Производственные решения на базе искусственного интеллекта включают в себя набор примеров, образов, которые должны получаться на каждом этапе изготовления детали с учетом всех имеющихся факторов, как численность персонала, количество станков, объем исходного сырья и его качественные характеристики.

Таким образом, вышеуказанный алгоритм даст возможность повысить проектную и вычислительную производительность, чтобы увеличить объемы изготовления деталей и улучшить финансовые показатели компании. Важно отметить, что программное обеспечение инженерной графики на базе ИИ должно функционировать с внедренными облачными технологиями из-за масштабности количества данных, это в целом делает его более уязвимым к кибер-атакам и стороннему вмешательству.

Больше всего в продвижении искусственного интеллекта в моделировании заинтересованы строительные холдинги. Это относится и к генерации дизайна, планировки этажности на определенной местности. В целом задача заключается первоначально в сборе данных с помощью дронов или камер, далее система обрабатывает полученную информацию и выдвигает решения относительно возможных рисков и их снижения. Также система способная производить планирование пространства: вводятся исходные данные, по результатам которых ИИ строит различные варианты 3D-чертежей.

Мы предлагаем применить генеративное проектирование, то есть использовать искусственный интеллект для автоматического проектирования изделий. При этом инженеру достаточно указать размеры детали, места креплений, а также требуемые нагрузки от векторов до усилий и машинный алгоритм сам рассчитает оптимальную форму детали, и произведет отбор модели с соблюдением, например, минимально допустимого веса.

Рис. 2. Пример изделия созданного при помощи ИИ

Лучшим вариантом будет сочетание генеративное планирования и 3D-печати. Тогда уникальную деталь можно спроектировать и изготовить в течение короткого промежутка времени, что бывает порой недостижимо при обычном процессе изготовление деталей.

В заключении можно сказать, что инженерная графика играет важную роль в современном мире, поскольку она является неотъемлемой частью проектирования и изготовления самых разнообразных объектов: от автомобилей и самолетов до зданий и мостов. С развитием технологий и новых методов проектирования, инженерам становится доступно создание более сложных и точных моделей, что в свою очередь позволяет улучшать качество и безопасность конечного продукта. Кроме того, современные технологии, такие как виртуальная и дополненная реальность, а также искусственный интеллект и машинное обучение, открывают новые возможности для инженеров, позволяя им визуализировать модели и объекты в пространстве, улучшать точность расчетов и сокращать время, необходимое для создания моделей. В целом, современные технологии и методы в инженерной графике открывают широкие перспективы для создания новых и инновационных решений в различных отраслях промышленности и строительства.

Список литературы

1. Григорьев В. П., Камышная Э. Н., Нестеров Ю. И., С. А. Никитин Применение методов искусственного интеллекта в САПР технологических процессов производства электронной аппаратуры: Учебное пособие. — М.: Изд-во МГТУ, 1998. — 48 с., ил.

2. В. П. Григорьев, Ю. И. Нестеров, Д. В. Черепанов Информационные технологии в конструировании и технологии микроэлектроники. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. -39 с.

3. Дембицкий Н. Л., Назаров А. В. Применение методов искусственного интеллекта в проектировании и производстве радиотехнических устройств — Москва. Изд-во МАИ. 2009. Сер. Научная библиотека. 228 с.

4. Назаров А. В. Многокомпонентное 3D-проектирование наносистем: Учебное пособие; под ред. В. А. Шахнова. — Москва, 2011. Изд-во МГТУ им.Н. Э.Баумана. Библиотека «Наноинженерия». Кн. 4. 391 с.

5. Маклаков С. В. BPwin и Erwin: CASE-средства для разработки информационных систем. — М.: Диалог-МИФИ, 2000г. — 304с.