Когда машина врет

Бездумное использование инструмента всегда приводит к печальным последствиям. И чем сложнее инструмент, тем они печальнее. Это не всегда заметно сразу, и не всегда Вы ошибетесь, но рано или поздно излишняя доверчивость Вас может и погубить.

На данный момент, когда большую часть проектных, производственных и испытательных работ успешно переносят из мира реального в мир виртуальный для уменьшения затрат все больше и больше возможность лажануться. Да системы становятся все «умнее», вернее туда закладывается гораздо больше проверок от дурака. Но на всякую хитрую гайку есть болт с левой резьбой. Мы настолько привыкаем верить САПРу, и верить осознано и справедливо. Что в один «прекрасный» момент можем неосознанно переложить веру но новую отрасль в которой еще так делать нельзя. Не зря же инженеров расчетчиков с младых ногтей учат не верить ни себе, ни расчетам, ни экспериментам. Правда, мало кто из них следует таки заветам.

И сегодня я хотел бы поговорить, почему мы можем проиграть в войне машин, даже не начиная эту войну. Примеры, которые я буду приводить, многим покажутся мелкими. Но вспомним мудрые слова: кто однажды обманул в малом, может обмануть и в великом.

Для начала возьмем классическую фразу, набившую оскомину, которую многие используют, но не всегда понимают, о чем речь. Итак. «Конструктор всегда работает в середине поля допуска». В чем сакральный смысл этой фразы? В том что кроме тех четких цифр которые пишет конструктор, есть обычно поле допуска, в котором может варьироваться данная цифра. Как говорится: два пишем, три в уме. Т.е. написал конструктор, что диаметр вала 200 мм, а на деле мы понимаем, что он может быть и 199,99 и 200,01 к примеру. Отчего зависит этот разброс? Ну это всем известно – от квалитетов, от допусков и пр. Все ясно, все привычно все хорошо. А в чем проблемы? А давайте представим. Вал то у нас не сам по себе, под него же наверное есть какое-то отверстие? И ведь отверстие не смотря на то, что тоже 200 мм, также может быть и 199,99 и 200,01. А это значит, что у нас может быть посадка и тютелька в тютельку, и зазор и натяг. Некоторые сейчас спросят зачем я тут привожу цитаты из классических предметов типа детали машин, обработка металлов резанием, технология машиностроения и прочих страшилок студентов.. А к тому, что пока речь об этом идет в лекции и на словах – мы об этом обычно помним, а как доходит до трехмерных моделей – часто забываем. Проверили автоматом, что интерференции нет и спим спокойно, а что эту интерференцию нужно проверять в рамках поля допусков - часто и не задумываемся. А если учесть что размеры между элементами могут быть от базы, а могут быть и друг от друга, и итоговое поле допуска может вырасти в существенные проблемы? Если учесть, то компьютеру станет плохо пока он все это проверит, даже если для своей CAD вы купили программу, которая умеет это проверять. Ладно, это все лирика, а в чем же проблема этой фразы, а в том, что конструктор-то не всегда работает внутри поля допусков. Он работает с номинальными размерами, которые зачастую лежат внутри поля допусков. Зачастую. Можно даже сказать практически всегда. Но все же не всегда. И вот это самое не всегда часто дает большую проблему, для тех, кто о ней не помнит. Т.е. данная полезная фраза призванная напомнить о существовании разбросов иногда заставляет забыть о том, что реальные цифры размеров могут не иметь отношения к номинальному. Где ж тут обман со стороны CADа? Нету его. Это самообман. Самообман с помощью CADа. И по сути CAD тут как бы и не причем. Как бы.

Ладно идем дальше. CAD позволяет прорисовать конструкцию до последнего винтика, именно этот синдром последнего винтика иногда играет важную роль. То за прорисовыванием винтиков забыли о каких-то важных деталях, то именно из-за винтиков необходимо перестроить всю модель, то просто создали нечто настолько подробное, что душе приятно, а работать не возможно. Как говорится «Шоб було!». Неоднократно наблюдал как народ маньячит массивы, а потом говорит, что с полной сборкой работать не возможно. В том плане, что редактировать детали в контексте сборки. Как итог – требование купить новый комп. Когда то мне пришлось поработать с такими модельками, осчусчения не описуемые. Я ж даже не спорю, что иногда эти болты нужны, но иногда, а не всегда. Вообще вопрос создания моделей так, чтобы они не занимались обжорством, это отдельная тема и тут мы ее затрагивать не будем.

Продолжим сагу о болтах. Есть тут знакомые со станком быстрого прототипирования по принципу трехмерной печати. Они усиленно доказывали, что модель надо делать как можно детальнее и «вырасчивать» ее целиком. Вырастили они так одну модельку и дико удивились – она распадается. Задумались бедняги. До выводов додумались сами – в модели использовались болты из библиотеки, и на них резьбы не было. Болты ничего не держали. Перерисовали они значится болты, наманьячили резьбу и на болтах и на деталях, а машина их послала – интерференция. Недели две народ боролся с коварными происками врагов и таки совместил все резьбы так, чтобы они совпадали. Вырастили. Долго радовались. Вплоть до вопроса – «зачем Володька сбрил усы», в смысле, зачем было делать такие дорогие болты, когда обычных хватает. Вот Вам второй вариант, когда CAD нас вводит в заблуждение. И опять же это самообман. И опять CAD не при чем.

Следующий пример, в котором снова виновными являются все те же резьбовые элементы. Делал народ какую-то мелкую серийную детальку работающую в динамических условиях. И я уж точно не помню из-за чего, но деталька должна была быть непременно как можно более легкой, а по сему ее клепали из «люминия» как самого легкого метала. А прикручивалась деталька кучей стандартных болтиков с конструкционной стали. Долго с моделькой игрались и уравновешивали и вот все готово. Производят, отдают на тесты – механизм разносит в пыль. И так бы народ долго думал, если бы не додумались взвесить конструкцию и увидеть несоответсвия. Оказалось что проблема аналогична приведенной выше – в люминевой детальке отверстия под крепеж в модели были по внутреннему радиусу. Крепеж был сделан так, чтобы не давал лишней интерференции. Из-за этого и у люминьки и у группы болтов произошло изменение масс-инерционных характеристик, как следствие произошло смещение центра масс готовой сборки. Ненамного. Но той детальке этого хватало.

Я сам когда-то хорошо проштрафился, правда на другой проблеме. Как я уже говорил мне приходилось в свое время делать стационарные системы с трубопроводами. Немного, но какой-то опыт я поимел. И вот как-то раз ко мне обращаются с проблемами в аналогичной мобильной установке. Все проверил и перепроверил в CAD - результаты сходятся с теми, что и у заказчика. Но у него то проблемы. Полез считать на прочность, просто на всяк случай, и тут до меня дошло. Когда рисовали трубопровод никто не учел массу жидкости передаваемой внутрях. Итоговая нагрузка на мобильную платформу действительно серьезно отличалась от того, что намоделировали изначально. Самое смешное, что пока ребята проектировали подобные конструкции руками – у них проблем не было, обо всем помнили. А тут как разводным ключом кто по голове постучал.

Проблем хватает и в других вариантах. И пусть большинство подобных проблем являются стандартными для определенных отраслей и задач, лучше помнить, о том, что даже самые «умные» программы не избавляют от глупости, чем быть первопроходцем минного поля стандартных ошибок в Стране Дураков.