CIRCLE Studio: Jak usprawnili projektowanie przemysłowe dzięki SOLIDWORKS

Dr Bartosz Piotrowski jest głównym projektantem wzornictwa w Dziale Badań i Rozwoju PESA Bydgoszcz. Prowadzi również zajęcia z zakresu projektowania oraz zarządzania designem na uczelniach takich jak Politechnika Warszawska i Akademia Sztuk Pięknych w Warszawie.

Jest właścicielem studia projektowego CIRCLE oraz autorem wielu wdrożeń przemysłowych. W swojej karierze zdobył liczne wyróżnienia, m.in. iF Design Award 2016, tytuł Projektanta Roku (2006 i 2014). Dostał również Perłę Honorową Biznesu 2015, a także nagrody Wzór Roku i Dobry Wzór przyznawane za osiągnięcia w obszarze wzornictwa przemysłowego.

W swojej praktyce zawodowej, działalności akademickiej oraz podczas konferencji bardzo często spotykam się z pytaniami dotyczącymi technicznych aspektów projektowania. Zarówno studenci, jak i doświadczeni projektanci żywo interesują się metodami oraz narzędziami, dzięki którym możliwe jest osiąganie efektów, które później podziwiamy jako gotowe realizacje. Styl pracy projektanta, a także sposób prowadzenia całego procesu projektowego. W dużej mierze definiują wykorzystywane technologie i narzędzia, które często mają indywidualny charakter.

Jeżeli jednak mówimy o projektowaniu produktów przeznaczonych do seryjnej produkcji przemysłowej, łatwiej wskazać konkretne standardy. Co więcej, dobre praktyki oraz doświadczenia, którymi warto się dzielić. Właśnie dlatego modelowanie 3D stanowi główny temat niniejszego artykułu i nie tylko ze względu na charakter samej publikacji. Przede wszystkim z uwagi na jego kluczową rolę w skutecznym przełożeniu wizji produktu na realia procesu wdrożeniowego i produkcyjnego.

Doświadczenie zawodowe CIRCLE Studio i kontekst działania w środowisku przemysłowym

Jako kierownik zespołu projektantów, wspólnie z zespołem, funkcjonuję w strukturze dużego działu rozwoju liczącego kilkaset osób. W jego skład wchodzą zarówno menadżerowie i planiści, jak i przede wszystkim inżynierowie oraz technolodzy. W praktyce realizuję projekty, które następnie wdrażane są przez duże koncerny oraz mniejsze firmy produkcyjne. Odpowiadam również za nadzór nad ich wykonaniem i doprowadzeniem do finalnej postaci produktu.

Równolegle z tymi działaniami zamawiam projekty w renomowanych firmach projektowych na rynku międzynarodowym. Co więcej współpracuję z podmiotami krajowymi oraz angażuję studentów w procesy projektowe. W związku z tym zakładam, że doświadczenia i wnioski, którymi się dzielę, mogą być wartościowe dla szerokiego grona odbiorców. Oczywiście w tym menadżerów, projektantów oraz inżynierów.

Współczesne realia pracy projektanta przemysłowego w CIRCLE Studio

Projektant, który obecnie chce skutecznie funkcjonować w obszarze przemysłu, musi mierzyć się z dynamicznymi uwarunkowaniami rynkowymi. Co więcej z rosnącą presją na szybkie generowanie rozwiązań oraz ciągłą ich optymalizację pod kątem kosztów, masy, czasu realizacji czy aktualnych trendów. Jednocześnie konieczne jest dostosowanie się do błyskawicznie ewoluujących metod produkcji, technologii oraz narzędzi projektowych.

W praktyce wiele niewielkich biur projektowych oraz niezależnych projektantów nadal tworzy modele 3D w oparciu o proste narzędzia do swobodnego modelowania. Wynika to często z wysokich kosztów oprogramowania CAD, jak SOLIDWORKS klasy średniej i wyższej, które stanowi istotną barierę wejścia. Pojawia się jednak pytanie, czy takie pozorne oszczędności rzeczywiście są korzystne w dłuższej perspektywie. Warto również zauważyć, że projektanci realizujący niewielką liczbę projektów w skali roku. Najczęściej preferowaliby elastyczne modele licencjonowania, umożliwiające krótkoterminowy dostęp do zaawansowanych narzędzi na czas realizacji zadania.

„Jeśli wejdziesz między wrony…” – o konieczności pracy w wspólnym środowisku inżynierskim

W realiach przemysłowych nawet najbardziej innowacyjna idea nie obroni się bez jej skutecznego przełożenia na fizyczny produkt. Ten etap realizacji musi zostać zapewniony przez konstruktora lub technologa, który przejmuje od projektanta model 3D i rozwija go do formy umożliwiającej produkcję. Świadomie unikam tu pojęcia „dokumentacji wzorniczej”, ponieważ mogłoby ono sugerować pełnię informacji. Szczególnie, gdy w praktyce prezentacje, wizualizacje czy szkice pełnią jedynie funkcję komentarza i uzupełnienia danych, a nie ich podstawowego źródła.

Kluczowym zagadnieniem pozostaje więc pytanie. Ile czasu oraz jakiego poziomu wiedzy wymaga przekształcenie modelu stworzonego przez projektanta w technicznie poprawną, produkcyjnie gotową dokumentację konstrukcyjną. Z doświadczenia wynika, że inżynier podobnie jak „Francuz” w swoim języku naturalnie preferuje własne środowisko pracy i sposób komunikacji. Co więcej, wraz z nabieraniem doświadczenia coraz lepiej rozumiem tę perspektywę. Niejednokrotnie zdarzało mi się samodzielnie przerysowywać projekty, które wcześniej zamówiłem, po to, aby dostosować je do obowiązujących standardów technicznych.

Obecnie jednym z warunków sprawnej realizacji projektów wdrożeniowych jest praca w jednym „układzie odniesienia” oraz w ramach wspólnej platformy programowej. W przypadku prostych, jednostkowych elementów nie zawsze jest to krytyczne. Jednak w projektach interdyscyplinarnych, angażujących wiele branż i zespołów staje się to absolutną koniecznością.

„Jak zwykle, coś za coś…” – kompromis między komunikacją, narzędziami a rolą projektanta w procesie

Oczywistym faktem jest, że posługiwanie się wspólnym językiem narzędziowym oraz środowiskiem pracy ułatwia komunikację z inżynierami i konstruktorami. Dzięki temu możliwe jest ograniczenie nieporozumień i usprawnienie wymiany informacji. Jednocześnie jednak kluczowe jest, aby to uproszczenie komunikacyjne nie prowadziło do utraty możliwości pełnego przedstawienia specyfiki pracy projektanta. Co więcej, argumentowania rozwiązań istotnych z punktu widzenia designu. Nawet jeśli nie zawsze są one oczywiste dla pozostałych uczestników procesu.

W praktyce inżynierowie poszczególnych obszarów projektu zazwyczaj operują w ramach własnych fragmentów tzw. designspace. Koncentrując się przede wszystkim na wycinkowych aspektach całości i definiując przede wszystkim niezbędne zależności funkcjonalne. Projektant natomiast, na etapie koncepcji oraz jej realizacji, musi przyjąć perspektywę odwrotną. Integrując wszystkie te elementy w spójną całość i „opakowując” je w formę produktu.

CIRCLE Studio – rozbieżność oczekiwań między klientem, inżynierią a designem

Na wczesnych etapach projektu klient często oczekuje jednocześnie wiarygodnych deklaracji dotyczących funkcjonalności i wyglądu. W takiej sytuacji projektant powinien otrzymać od zespołu inżynierskiego przynajmniej wstępnie zdefiniowany designspace. Tak aby uniknąć problemów na etapie wdrożenia. W praktyce jednak inżynierowie, przywiązani do precyzji modelowania CAD, często unikają jednoznacznych deklaracji gabarytowych na wczesnym etapie prac. Szczególnie dlatego, że koncentrują się raczej na parametrach technicznych czy kosztowych. Tymczasem projektanta interesują przede wszystkim podstawowe wymiary i ograniczenia przestrzenne. Natomiast mniej napięcia czy szczegółowe parametry wewnętrzne.

Jeszcze mniej korzystnym scenariuszem jest przekazywanie projektantowi gotowych modeli 3D z wcześniejszych, jedynie zbliżonych realizacji. Sami inżynierowie mają trudność nawet poprawnie otworzyć i zinterpretować. Zamiast tego znacznie bardziej użyteczne byłoby przekazanie prostych, gabarytowych założeń wraz z niezbędnym komentarzem. W takich warunkach praca projektanta bez odpowiedniego, kompatybilnego oprogramowania staje się wyjątkowo trudna, a często wręcz nieefektywna.

Szybka koncepcja SOLIDWORKS jako narzędzie pracy

W swojej praktyce korzystam zasadniczo z jednego głównego środowiska pracy, które łączy modelowanie bryłowe i powierzchniowe, edycję DWG oraz podstawowe renderowanie. W większych zespołach używamy różnych narzędzi, jednak w szybkich realizacjach lub mniejszych firmach taki zestaw w pełni wystarcza. Powszechnie uważa się, że etap koncepcyjny najlepiej zaczynać od ręcznych szkiców i prostych modeli, ponieważ ułatwia to swobodne poszukiwanie formy. W teorii trudno się z tym nie zgodzić, jednak w praktyce rzadko stosuję takie podejście w klasycznej formie.

Pierwsze koncepcje tworzę bezpośrednio w 3D, ponieważ tempo współczesnych procesów projektowych jest bardzo wysokie. O wyborze kierunku coraz częściej decyduje wykonalność, czyli koszty, czas i dostępne technologie. Dlatego szybka weryfikacja techniczna jest konieczna od samego początku.

Na tym etapie kluczowa jest współpraca z inżynierami i praca na obiektach możliwych do jednoznacznej analizy, a nie na samych szkicach. Konstruktorzy preferują środowisko CAD, ponieważ pozwala im ono szybko ocenić rozwiązania. Szkice wykorzystuję jedynie pomocniczo i głównie dla własnych potrzeb podczas modelowania. Na zewnątrz komunikacja odbywa się poprzez modele 3D w zespole oraz wizualizacje dla zarządu lub klienta.

Proces zaczynam od znalezienia prostej bryły, która definiuje charakter produktu i mieści się w założonym designspace. Model rozwijam iteracyjnie, zwykle w oparciu o kilkanaście lub kilkadziesiąt operacji, co pozwala na szybkie zmiany i testowanie wariantów. Gotowy model mogę od razu udostępnić konstruktorowi, który integruje go z zespołowym złożeniem i szybko go weryfikuje. Dzięki temu praca prowadzona bezpośrednio w CAD od samego początku realnie przyspiesza cały proces projektowy.

Projekt wstępny – w stronę design freeze w środowisku jednej platformy

Szybka wymiana danych na jednej platformie programowej jest szczególnie istotna na etapie doprecyzowania projektu. Wtedy coraz więcej elementów ma już określoną formę, a prace skupiają się na usuwaniu kolizji i domykaniu uzgodnień między obszarami designspace.

Równolegle finalizowane są ustalenia z klientem i rynkiem, co wymusza bieżącą weryfikację projektu w miarę jego uszczegóławiania. Pracuję wówczas na wspólnym modelu, do którego trafiają zmiany z mojego obszaru oraz elementy od zespołów konstrukcyjnych, a kolejne wizualizacje powstają niemal automatycznie.

Dzięki temu możliwa jest stała kontrola efektu końcowego i jego konsultacja z klientem już na wczesnym etapie. Jednocześnie powstają realistyczne wizualizacje marketingowe, oparte na coraz większej liczbie rzeczywistych komponentów. Na tym etapie zaczyna się też projektowanie detali wykonawczych – podziałów konstrukcyjnych, zasad montażu, serwisu oraz technologii produkcji. W efekcie projekt stopniowo dojrzewa do fazy design freeze.

Projekt finalny – geometria produkcyjna i rola projektanta w dokumentacji

Po zamrożeniu projektu oraz wprowadzeniu ostatnich korekt przekazuję geometrię do zespołu inżynierskiego. W przypadku bardziej złożonych realizacji nadal jednak uczestniczę w procesie, nadzorując przygotowanie dokumentacji, a często również korygując modele o skomplikowanej geometrii, zwłaszcza w przypadku elementów z tworzyw.

Kiedy patrzę na zaprojektowany przeze mnie tramwaj, znam każdy jego detal, ponieważ świadomie decydowałem o takich wartościach jak promień zaokrąglenia na froncie czy różnice rzędu kilku milimetrów. Zmiany wprowadzam bezpośrednio w istniejących plikach części w modelu 3D, dlatego konieczne jest korzystanie z tego samego środowiska CAD. W przeciwnym razie pojawiają się nieporozumienia, które w praktyce generują dodatkowe błędy i opóźnienia.

Nie każdy uczestnik procesu projektowego jest w stanie równie swobodnie operować złożonym modelowaniem. Dlatego przekonanie, że wszystkie korekty można zostawić wyłącznie inżynierom, często okazuje się złudne.

Wdrożenie – projektant w procesie prototypowania i produkcji seryjnej

Podobne sytuacje, choć najlepiej jak najrzadsze, pojawiają się również na etapie budowy prototypu, a czasem nawet w trakcie produkcji seryjnej oraz eksploatacji produktu na rynku. W takich przypadkach udział projektanta nadal jest istotny, szczególnie wtedy, gdy zmiany wpływają na wygląd lub funkcjonalność wyrobu.

Na tych etapach kluczowe staje się korzystanie z jednego, spójnego środowiska CAD, które umożliwia szybkie wprowadzanie korekt i jednoznaczną komunikację między wszystkimi uczestnikami procesu.

CIRCLE Studio i spojrzenie na proces projektowy z perspektywy praktyki przemysłowej

Moim celem w tym krótkim artykule było z jednej strony zachęcenie projektantów do ujednolicenia środowiska pracy oraz do bezpośredniego projektowania w systemach CAD. Starałem się to uzasadnić, odwołując się do praktycznych metod stosowanych w realiach przemysłu.

Z drugiej strony zależało mi również na tym, aby menadżerowie oraz inżynierowie spojrzeli na proces projektowy z nieco innej perspektywy. Chodziło o lepsze zrozumienie specyfiki pracy projektanta, jego oczekiwań, ale także o dostrzeżenie szerszych możliwości. Przekonanie się co daje efektywna współpraca z designerami przemysłowymi, wyposażonymi w odpowiednie narzędzia.