Wyzwania stojące przed dzisiejszymi konstruktorami i projektantami są zupełnie inne niż w na przełomie lat siedemdziesiątych i osiemdziesiątych XX wieku kiedy powstawało oprogramowanie CAD 3D. Dzisiaj przedsięwzięcia inżynierskie realizowane są w zespołach interdyscyplinarnych, gdzie dostęp do dokumentacji geometrycznej muszą posiadać zarówno konstruktorzy jak i pozostali członkowie zespołu projektowego, a nawet dział marketingu. Dostęp ten powinien być łatwy i intuicyjny, a jednocześnie zapewniać odpowiednio rozbudowane narzędzia dla każdego typu użytkownika.Dodatkowo w toku projektowania wyrobu zapewniony powinien być dostęp zawsze do najnowszej wersji projektu co w systemach lokalnych bądź bazujących na PDM jest niemożliwe bądź trudne w realizacji. Poza potrzebą zapewnienia dostępu do dokumentacji całemu zespołowi występuje jeszcze problem pracy w środowisku rozproszonym. Rzadko kiedy zdarza się, że projekt nigdy nie wychodzi poza biuro konstrukcyjne lub firmę, prawie zawsze występuje potrzeba pracy zdalnej nad projektem lub zapewnienia wglądu do dokumentacji firmom lub specjalistom zewnętrznym. Obecne systemy komputerowe wspomagające projektowanie CAD 3D nie do końca dobrze radzą sobie z takimi problemami, oczywiście istnieją takie rozwiązania jak wspomniane wcześniej PDM, czy też sprzęgi neutralne pomiędzy oprogramowaniem CAD pozwalające na wymianę modeli 3D pomiędzy nimi w formatach standardowych takich jak STEP czy IGES. Ciekawym rozwiązaniem tych problemów jest oprogramowanie w chmurze, które w ostatnich czasach bardzo intensywnie się rozwija w innych dziadzinach i powoli zaczyna wchodzić do w domenę oprogramowania inżynierskiego do projektowania 3D.
Działanie chmury polega na tym że całość usługi, począwszy od przechowywania danych poprzez oprogramowanie aż po moc obliczeniową, jest przeniesiona na serwer zdalny i udostępniania komputerom klienckim. Daje to korzyść w postaci przeniesienia odpowiedzialności za bezpieczeństwo i niezawodność na dostawce usługi, ale jednocześnie uzależnia szybkość działania od mocy obliczeniowej serwera i szybkości połączenia z serwerem, co może zarówno być korzystne jak i niekorzystne. Powyższy model działania nazywany jest oprogramowaniem jako usługa (z ang. Software as a Service akronim SaaS). Model ten eliminuje to potrzebę instalacji i uruchamiania programu na komputerze klienta, a jednocześnie przerzuca obowiązki zarządzania, aktualizacji, pomocy technicznej z konsumenta na dostawcę usługi.
Onshape jest pakietem CAD 3D w pełni pracującym w chmurze (opisany wcześniej model SaaS). Twórcami aplikacji jest duża część zespołu odpowiedzialnego za stworzenie znanego pakietu SolidWorks co da się niejednokrotnie zauważyć. Sama aplikacja działa bezpośrednio w oknie przeglądarki bez potrzeby instalowania jakichkolwiek dodatków. Całość obliczeń związanych z tworzeniem modelu bryłowego wykonywana jest przez serwer, a komputer kliencki odpowiada jedynie za wyświetlanie użytkownikowi modelu oraz interfejsu aplikacji. Powoduje to, że możemy korzystać z aplikacji na platformie o znacznie niższych parametrach wydajności sprzętowej niż normalnie. Dzięki temu całą aplikację możemy uruchomić na dowolnym urządzeniu mobilnym gdzie interfejs użytkownika jest dostosowany do obsługi dotykowej. Wystarczy mieć dobre połączenie z Internetem oraz w wypadku wersji mobilnej zainstalowaną aplikację Onshape. Obecnie Onshape posiada trzy moduły:
- Drafting 3D – moduł modelowania 3D nazwany Part Studio
- Digital Mock-up – moduł złożeń 3D nazwany Assemblies
- Drafting 2D – moduł rysunków technicznych 2D nazwany Drawings
Każdy dokument utworzony w Onshape może zawierać nieograniczoną ilość pod dokumentów z dowolnego z powyższych modułów. Jest to bardzo wygodne rozwiązanie ponieważ wszystkie części z danego projektu przechowywane są razem w jednym miejscu. Oprogramowanie nie bazuje również na żadnych plikach lokalnych, a tylko i wyłącznie na plikach w chmurze, czyli przestrzeni dyskowej na serwerze przypisanej do naszego konta. Co ciekawe w ramach dokumentu można przechowywać dodatkowe pliki zaimportowane z zewnątrz, takie jak grafiki czy dokumentacje PDF.
Interfejs użytkownika i workflow
Interfejs użytkownika jest minimalistyczny, a zarazem bardzo przejrzysty. Większą część ekranu zajmuje obszar roboczy z widokiem modelu, a w prawej jego części znajduje się sześcian widoków standardowych o działaniu zbliżonym do tego znanego z oprogramowania Autodesk np. Inventor lub 3DS Max. Prezentacja modelu jest bardzo czytelna i pozbawiona zbędnych Z lewej strony standardowo umieszczono okno drzewa operacji zawierające informacje o strukturze części, złożenia lub rysunku. Wyświetlana jest cała historia tworzenia modelu. Porównujące jednak ten element do innych programów brakuje tu ikon operacji, a w toku pracy operacja nadrzędna nie pochłania podrzędnej co zmniejsza znacząco czytelność. W górnej części umieszczono kontekstowy pasek narzędzi aktualizowany dynamicznie w oparciu aktywny typ dokumentu, jest to również rozwiązanie nie odbiegające od standardu. Każda operacja w pasku po jej wybraniu wyświetla kontekstową pomoc, która informuje o sposobie jej użycia. Z tą informacją warto się zapoznać ponieważ aplikacji nie wyposażono w typowy pasek dolny gdzie podczas pracy z daną operacją typowe oprogramowanie CAD wyświetla kolejne kroki jakie należy wykonać aby wprowadzić dane potrzebne dla dodania danej operacji. Powyżej paska narzędzi znajduje się standardowy nagłówek okna zapewniający dostęp do historii pliku, możliwości udostępnienia dokumentu, zmiany jego nazwy, itp.
Jednym z najistotniejszych aspektów pracy z oprogramowaniem CAD jest workflow czyli przebieg pracy. Chodzi tu przede wszystkim o sposób interakcji użytkownika z systemem, kolejność i ilość wprowadzanych danych oraz sposób w jaki te dane są przez użytkownika wprowadzane. Intuicyjne działanie interfejsu ma bardzo duże znaczenie przy pracy zawodowej i dużej ilości czasu spędzanego w aplikacji. Pod tym względem Onshape jest bardzo przystępny i widać tu wyraźny wpływ zaangażowania twórców SolidWorks.
Kontrola wersji modelu 3D
Najpotężniejszym narzędziem wbudowanym w Onshape jest kontrola wersji i możliwość wspólnej pracy nad jednym modelem 3D. System kontroli wersji polega na ciągłym rejestrowaniu przez aplikację wprowadzanych zmian i zapisywaniu ich na dysku. Dzięki temu rozwiązaniu możemy w dowolnym monecie wrócić do wcześniejszego stanu modelu, prześledzić wprowadzane zmiany konstrukcyjne. Jednakże najciekawszą możliwością tego rozwiązania jest wprowadzenie drzewa wersji. Jest to rozwiązanie znane z systemów dedykowanych programistom takich jak chociażby GitHub, gdzie każdy plik może posiadać wiele dziedziczących po sobie wariantów. Daje nam to bardzo szerokie możliwości od chociażby tworzenia modeli 3D rodziny produktów w jednym pliku, lub utworzenia modelu koncepcyjnego, a na jego podstawie opracowanie modelu technologicznego np. pod kątem technologii wtrysku z uwzględnieniem pochyleń prasowniczych. Jest to również niezwykle przydatne przy pracy w zespole gdzie poszczególne, współpracujące ze sobą komponenty projektowane są przez inne osoby. System kontroli wersji daje możliwość projektowania 3D etapami, gdzie każdy zatwierdzony element może zostać oznaczony jako wersja główna i zabezpieczony przez niepożądanym modyfikacjami.
Projektowanie CAD 3D części, czyli Modelowanie 3D Onshape Part Studios
Part Studio to moduł oprogramowania służący do modelowania 3D części. Posiada on wszystkie dobrze znane operacje dodawania i odejmowania materiału według wyciągnięć płaskich konturów bazowych. Dostępne są również operacje obrotu profilu oraz wyciągnięcia po ścieżkach lub profilach. Z operacji parametrycznych mamy do dyspozycji standardowo zaokrąglenia i fazowania, a także utworzenie modelu skorupowego, czy też pochylanie ścian. Przydatną operacją jest możliwość wstawiania otworów, choć funkcji tej brak jeszcze wbudowanych tablic znormalizowanych wymiarów otworów, które w współczesnym oprogramowaniu CAD 3D są już standardem. Z bardziej zaawansowanych narzędzi dostajemy do dyspozycji operacje Boole’a oraz możliwość pracy na elementach powierzchniowych, które możemy tworzyć w taki sam sposób jak elementy bryłowe, przy czym mamy parę dodatkowych narzędzi dedykowanych do edycji powierzchni.
Projektowanie zespołów i mechanizmów czyli złożenia Onshape Assemblies
Moduł złożeń działa w podobny sposób do każdego oprogramowania CAD. System dodawania wiązań elementów geometrycznych bazuje na punkach wiążących, które możemy dodawać osobno bądź podczas tworzenia samego wiązania. Do dyspozycji mamy typowe rodzaje wiązań, a także wiązania mechaniczne jak śruba-nakrętka czy przekładnie zębate. W ramach złożenia, dzięki dostępności różnorodnych typów wiązań, można utworzyć model demonstrujący pracę gotowego wyrobu wraz z jego wszystkimi mechanizmami. Z typowych narzędzi dostępnych dla złożeń w programach CAD Onshapowi brakuje narzędzi do weryfikacji poprawności konstrukcji takich jak weryfikacja przenikania się części lub prześwitu między częściami.
Przygotowywanie rysunków technicznych w module Drawings
Możliwość opracowywania płaskiej dokumentacji 2D została dodana stosunkowo niedawno, mimo to funkcjonalność jest wystarczająca, żeby utworzyć kompletny rysunek techniczny maszynowy. Widoki generujemy na podstawie modelu 3D tworząc rysunki wykonawcze lub złożeniowe. Na podstawie wygenerowanych rysunków możemy tworzyć przekroje, dodatkowe rzuty i widoki pomocnicze. Każdy element rysunku możemy opatrywać stosownymi adnotacjami. Dodawanie wymiarów jest równie łatwe jak w każdym system, choć ustępuje funkcji „Inteligentny wymiar” znanej użytkownikom pakietu SolidWorks. Rysunki w Onshape posiadają wbudowaną bazę standardowych formatów arkuszy zawierającą ramki i tabliczki rysunkowe. Brakuje jednak możliwości określania bazy, rodzaju odchyłek kształtów i położenia. Nie ma również możliwości dodania oznaczenia chropowatości powierzchni.
Co dostajemy za darmo, a za co trzeba zapłacić?
Całość aplikacji Onshape jest dostępna dla użytkowników w wersji darmowej lub subskrypcji płatnej. Rozwiązanie darmowe nie jest ograniczone czasowo i nie zawiera znaków wodnych na eksportowanych dokumentach, ograniczenia dotyczą jednak przestrzeni dyskowej i ilości projektów. W rozwiązaniu darmowym mamy możliwość utworzenia 10 dokumentów z których każdy może zawierać dowolną ilość części Part Studio, złożeń i rysunków oraz dokumentów importowanych z zewnątrz. Warto zauważyć że limit 10 dokumentów dotyczy dokumentów prywatnych, ponadto możemy tworzyć dokumenty publiczne, które są dostępne dla innych użytkowników aplikacji. Dodatkowym ograniczeniem jest maksymalna łączna wielkość dokumentów prywatnych wynosząca 100 MB, i całkowita przestrzeń dyskowa na nasze wszystkie dokumenty wynosząca 5GB. Subskrypcja, której cena wynosi 100 dolarów miesięcznie, jest pozbawiona tych ograniczeń.
Praca zespołowa
Zaraz obok faktu że oprogramowanie działa w oknie przeglądarki i wbudowanego systemu kontroli wersji najciekawszą cechą Onshape jest możliwość pracy zespołowej nad jednym plikiem w czasie rzeczywistym. Ponieważ każdy plik przechowywany jest tylko i wyłącznie na serwerze istnieje możliwość udostępnienia go współpracownikom i jednoczesne wprowadzenie zmian w projekcie. Każda zmiana wprowadzona przez dowolnego użytkownika jest od razu wyświetlana wszystkim pozostałym. Funkcja ta działa bardzo płynnie, a dla zwiększenia przejrzystości działań użytkowników system informuje który z użytkowników pracuje nad daną operacją. Dodatkowo każdy element modelu może zostać skomentowany przez dowolną osobę, dzięki czemu istnieje możliwość wymiany informacji między użytkownikami. System komentarzy jest bardzo skuteczny ale w aplikacji brakuje standardowego okna czatu, który pozwalałby na przedyskutowanie zmian lub podział zadań pomiędzy użytkowników. Wspólne pracować można we wszystkich modułach aplikacji, a poziom uprawnień dla zaproszonych do współpracy użytkowników może być dostosowywany od możliwości edycji i udostępniania po jedynie przeglądanie.
Import i eksport plików
Onshape daje możliwość eksportowania każdego modelu czy rysunku. Modele 3D można zapisać w standardowych formatach STEP i IGES (sprzęgi neutralne), a dodatkowo mamy do dyspozycji PARASOLID, ACIS i formaty SolidWorks. Na potrzeby druku 3D możemy dokonać teselacji każdego modelu bryłowego i zapisać go w formacie STL (Standard Tessalation Language). W wypadku tego formatu użytkownik może wybrać zarówno format binarny zapisu jak i ASCI, dodatkowo można zdefiniować mnożnik jednostki miary. W zakresie parametrów siatki trójkątów mamy możliwość wybrać z pośród trzech predefiniowanych ustawień od siatki zgrubnej do dokładnej. Bardziej zaawansowani użytkownicy mogą sterować takimi parametrami jak dopuszczalna odchyłka kąta, dopuszczalna odchyłka wymiaru i wielkość trójkąta. Rysunek płaski możemy wyeksportować do standardowych formatów wymiany takich jak DWG, DXF i PDF. Dzięki temu możemy swobodnie przesyłać lub drukować dokumentację, a także przygotowywać pliki do cięcia arkuszy blach laserem lub strumieniem wody.
Podsumowanie
Onshape jest pierwszym, ogólnodostępnym, oprogramowaniem CAD 3D działającym w chmurze. Pomimo tego że aplikacja, na dzień dzisiejszy, dostępna jest w wersji BETA to stanowi kompletną i w pełni funkcjonalną alternatywę dla typowych programów do inżynierskiego modelowania 3D. W prawdzie dużej ilości funkcji wciąż brakuje jednakże nie są to funkcje niezbędne do realizacji typowych zadań. Aplikacji brakuje również zintegrowanej bazy wiedzy w postaci choćby najprostszych tabel wymiarów elementów znormalizowanych takich jak otwory pod śruby itp. Na szczególną uwagę zasługuję jednak fakt, iż aplikacja pracuje w całości za pośrednictwem, tylko i wyłącznie, przeglądarki internetowej, a co za tym idzie nie musimy się martwić o aktualizację oprogramowania czy przenoszenie go na inny komputer. Onshape daje również możliwość pracy na urządzeniach mobilnych takich jak smartfony czy tablety dzięki dedykowanej aplikacji. Darmowy pakiet jest w zupełności wystarczający dla mikro-przedsiębiorstw i start-upów. Najważniejszy jednak w aplikacji Onshape jest system kontroli wersji plików z pełnym drzewem wariantów i pełną historią zmian. Drugim równie ważnym elementem są rozbudowane możliwości jednoczesnej pracy nad plikami przez wielu użytkowników z różnych lokalizacji. Te funkcje wyróżniają aplikację na tle znanych programów CAD 3D zwłaszcza ze całość aplikacji jest dostępna za darmo.
Jeśli jesteś zainteresowany innymi darmowymi programami do modelowania przestrzennego zapraszamy do krótkiego zestawienia przedstawionego w ramach jednego z wpisów na blogu.