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機械設計歴20年以上のT.surfと言います。
今回は以下に関する記事です。
【機械設計の3DCAD】
ヒストリーCAD
(ソリッドワークスなど)の
問題点まとめ その１
⇩本記事を読むと以下が わかります⇩
ヒストリーCADの
何が問題だったのか
を話したいと思います。
- ①結論
- ②パラメトリック自体がまともに機能しない
- ③CADメーカー側から設計手法を限定してしまっている
- ④トップダウン設計における2Dレイアウトが難しい
- ⑤部品の自由な移動ができない
- ⑥設計の本質を見失っている
- ⑦最後に
①結論
ヒストリーCADの問題は
- パラメトリック自体が、大変更であればあるほど
大規模アセンブリであればあるほど
まともに機能してくれない - CADメーカー側から設計手法を限定してしまっている
- 設計の本質を見失っている
2Dレイアウトが困難でトップダウン設計
の難易度を上げている - 通常の2D図面機能にしても
2DCADのような図面作図機能がない - 求めてもいないパラメトリックのために
フリーズやバグが多く、
動作が重いことは言うまでもない。 - 設計の話よりも不毛なCADの運用の話が多い
- 拘束の多様さから人によって人間関係にも
影響が出てくる
管理人は最終的に上記の点に集約されると思います。
今回は太字の紫の項目について解説します。
ヒストリーCADは、設計者を助けるものではなく、
フリーズやバグに時間を奪われ動作の重さに耐えつつ、
複雑化する設計の中で
実際には役に立たないパラメトリックのために
拘束を成り立たすことだけが目的のCAD
ということが言えます。
なお次章より、ヒストリーCADの問題点を
一つ一つ詳細解説していきますが、
管理人が推奨するCADは、
ノンヒストリーCADの最高峰であるICADです。
3DCAD導入を御検討の個人事業主様や企業様は
ぜひ御参照お願いします。
また、3DCADの導入に関するCAD選定など
相談と言う形で無料で承ります。
②パラメトリック自体がまともに機能しない
大規模アセンブリであるほど
大規模アセンブリであればあるほど
苦労して掛けた拘束も、設計変更時に役に立ちません。
大規模アセンブリでまともに拘束を組むと、
履歴と拘束の複雑さから
- どこを修正すればいいのかわからなくなる
- 思いもよらなかった拘束エラーが出る
という本末転倒の結果となるからです。
この拘束エラー地獄が厄介で、短時間で解決すれば
よいですが、
どこが問題を起している拘束なのか？
の解析から始まるので、場合によっては
この修正だけで２，３時間作業となります。
また当然のことながら
他の設計者が設計した機構の場合、
どこをいじれば希望の変更になるのかわかりません。
大変更であるほど
設計の大変更であればあるほど
苦労して掛けた拘束も、役に立ちません。
なぜなら、
拘束にしたって全ての変更に対応
できる拘束なんてありえないからです。
決して、
それは、
拘束を理論的に
組んでいないからだ
とか、そういう理由ではありません。
そもそもヒストリーCADの拘束は
設計を論理的に現すためのものではなく
パラメトリックのためです。
しかも、そのパラメトリックにしたって
全ての変更に対応できる拘束なんて
ありえるはずないでしょう。
従って、変更内容によっては
せっかく組んだ位置拘束を削除して
新たに組み直さなくてはいけない
ということもあり、
パラメトリック自体にあまり意味がありません。
拘束についての補足
ヒストリーCADの大規模アセンブリで
設計変更の際にエラー地獄にならない
ようにする工夫として、
平面を作成し、それと拘束を組むやり方
が推奨されているのが、ネットで散見されます。
いや、実際に管理人もそのような手法を取る
場合もあるし、(正確には取らざるを得ない場合も）
管理人の周りでもそういう設計者はいます。
しかし、
これを本末転倒と言います。
設計者を責めているのではなく、
設計者にこのようなことをさせてしまっている
CADに対してです。
大規模アセンブリ時の設計変更のエラー回避のため
平面と拘束を組んだら
なんのためのパラメトリックでしょうか？
だったら、拘束や履歴がないほうが
やりやすいのではないでしょか？
③CADメーカー側から設計手法を限定してしまっている
ボトムアップ設計
通常3DCADで行う設計は
トップダウン設計でなくてはいけません。
トップダウン設計では
2Dレイアウトのメリットを利用して
部品の絶対形状や絶対位置
を2Dレイアウトで決めておきます。
そこから3D化をしていきます。
逆に部品を設計してからアセンブリにする
設計手法をボトムアップ設計と言いますが
ボトムアップ設計は非推奨です。
なぜなら全体がわからないのに
部品の形状や位置など設定のしようがないからです。
しかし、
ヒストリーCADを操作しているとわかるのですが
ヒストリーCADメーカーが想定している設計手法は
ボトムアップ設計です。
なぜなら 以下の理由からです。
以下の点は後で深堀をしていきます。
- 後述する自由な3D上での自由度の高い2D機能が
なく、トップダウン設計に必須の2Dレイアウト
の難易度が高い - 部品の自由な移動機能がない
（ほぼ拘束でのみの部品移動）
ボトムアップ設計自体は既存2D図面の3D化など
局所的な場面では必要です。
しかし、あくまで
かなり局所的であると言い添えておきます。
追加補足
あらかじめ追加補足しておきますが
設計者からの様々な批判があった（と思われる）のか
各ヒストリーCADメーカーがトップダウン設計機能として
後述する2Dレイアウト機能を実装しています。
しかし、このメーカーが実装した2Dレイアウト機能が
はっきり言って使い物になりません。
設計者が欲しい2Dレイアウト機能を
まるで理解していないようです。
④トップダウン設計における2Dレイアウトが難しい
2D機能に自由度がない
基本的に役に立たないパラメトリックを
成り立たすためにボトムアップ設計が前提となり
自由度を極限まで狭めた結果
3D上の2D機能に自由度がありません。
以下はヒストリーCADの2D機能です。
そもそもヒストリーCADの持つスケッチは
ソリッドの作成の際に
履歴付きでソリッドを作成させることに特化した
2D機能であり、
０からの構想に必要な自由度の高い2D機能
ではありません。
そもそもの、さらにそもそも論となりますが
１億歩譲って自由度のない2D機能で2Dレイアウトを
受け入れようとするとしても、
全体構想のための自由度の高いスケッチを
作成すること自体が
特殊な手法を用いない限り不可能です。
以下の記事は管理人が自由度がまったくない
ソリッドワークスでなんとかシステムの穴を
ついて血の滲むような努力で編み出した
2Dレイアウトをなんとか可能にした手法です。
信じられませんが、それほど自由度がないのです。
ヒストリーCADメーカーは
勘違いしている？
基本的にヒストリーCADメーカーは
自由度の高い2D機能が必要ないと思っているふしがある
としか思えないのですが、
なぜ CADメーカーが勝手にそう思っているのか
が不思議でしょうがありません。
そもそもの問題点として
CADメーカー
これからは3Dですよ
2Dは時代遅れで
必要ありませんよ
というのが間違いです。
2Dは時代遅れの機能ではなく
使い分けの問題です。
- 2Dは、０からの構想レイアウト時には
質の高い検討を短時間で可能 - 3Dは構想レイアウト後の段階における
詳細設計では立体的な設計ができて、しかも早い
各種上記の特性があります。
今までの設計に問題があったとすれば
それは、全て2Dで設計をおこなってきたことであり、
2Dそのものが問題なのではないのです。
つまりは全ては使い分けです。
⑤部品の自由な移動ができない
原則としてヒストリーCADに
部品の自由な移動機能はありません。
ヒストリーCADのシステムの根底思想にあるのは
拘束 拘束 拘束 リンク リンク リンク
というガチガチの思想なので
CADメーカー
部品は拘束によって
位置が決めるものですよ
という、設計の現実が無視されているとしか
思えない思想だからです。
自由な移動機能がく、拘束で位置を決める
―ということはー
フレームやベースプレートがないと
その上に乗っかる主要機構は位置取りはおろか
設計すら難しい
ということになります。
しかし、現実の設計ではフレームなんて後回しです。
というかフレームに乗せるベースプレートでさえも
後回しです。
工程を行う機構が先に
検討設計されることになります。
ということはこれら機構は
どの部品に対しても拘束もなく宙に浮いている
ことになりますが移動手段がありません。
（自由度の高い2D機能がないので
機構の位置や形状をどうやってレイアウトするかは
別問題として）
どうすればいいんでしょうか？
答えは
- ベースプレートの代わりの平面
- 中心軸となる各種平面や軸
上記を作成して上記に拘束させることです。
この時点で本末転倒であって
部品と拘束を持たないのでパラメトリックが
全く機能しなくなります。
いや覚えてさえいれば
しかたない
ベースプレートと平面を
拘束させよう
だとか
しかたない
後で平面との拘束を
解除して後で作成した
部品と拘束を組もう
となりますが、
あくまで覚えていたらの話です。
かくして冒頭で
設計変更の面で、パラメトリック自体が役に立たない
と記載しましたが、
平面と拘束を持つことによって、パラメトリック自体の
拘束が複雑怪奇となっていき、場合によっては
全く機能しないことになります。
⑥設計の本質を見失っている
設計とは
難しい3DCADの操作にしても
役に立たない3Dパラメトリックにしても
これらは、所詮CAD操作です。
ヒストリーCADの問題点は
機械設計の本質は、質の高い検討であり
それは、自由度の高い2Dレイアウトでなされる
という設計の本質を見失っていて
大して役に立たないパラメトリックのための
履歴や拘束組みがメインとなっている
という点です。
かくして設計者は
短時間で質の高い０からの検討ができる
自由度の高い2Dレイアウトがほぼほぼ不可能
であることに加え
履歴や拘束組み（拘束エラー修正）に
莫大な時間を取られる
という現実に直面することになります。
本末転倒
先述しましたが、ヒストリーCADには
- 自由な2Dレイアウト機能がありません。
- しかも、メーカー側で実装した
2Dレイアウト＆トップダウン設計機能は
残念ながら使い物になりません。
管理人は特殊な手法を使い
ガチガチのシステムの中、針の穴を潜るように
ガチガチのシステムの穴を見つけ
なんとか 2Dレイアウトからの
トップダウン設計をしています。
しかし、設計者の中にはあきらめて
- 紙と鉛筆でレイアウトをしてから部品のモデルをして
ボトムアップ設計をしている方もいるし、 - 別に2DCADを持って、その2DCADでレイアウトをして
ヒストリーCADでボトムアップ設計を
している方もいる
という始末
これを本末転倒と言わざるをえません。
設計者を責めているのではなく
設計者にこのようなことをさせてしまっている
CADに対してです。
設計者にこのようなことをさせて情けない
と思わないどころか2Dの特性とメリットを
理解しようとせず
CADメーカー
まだまだ2Dで設計を
行っていらっしゃる方
もいますので。
程度に思っているCADメーカーの神経を
疑ってしまいます。
⑦最後に
今回はヒストリーCADの問題点について
- パラメトリックそのものの問題点
- 設計の本質的な部分が何も考慮されていない
- 自由度がなく、やりたことができない
という基本的な点についてのまとめを解説しました。
次回はヒストリーCADを実際に運用しようとした際の
問題点を指摘します。
本記事は以上です。
最後までお読みいただきありがとうございます。
