コンピュータ支援設計（CAD）の歴史における重要なマイルストーンは、CAD業界を歴史ベースのパラメトリックモデリングに導入したPro/ENGINEER、現在のPTC Creoの1987年のリ それ以来、パラメトリックパラダイムは、SOLIDWORKS、Autodesk Inventor、Creo Parametric、CATIA、NX、Onshapeなど、ほぼすべての主流のCADプログラムで採用されています。 過去二十年のCADモデリングを行ったことがある場合は、履歴ベースのパラメトリック設計に精通している可能性があります。
一言で言えば、パラメトリックデザインは、エンジニアが3Dジオメトリを一枚ずつ構築することを含みます。 2Dスケッチは3Dフィーチャに変わり、デザイナーの意図に合うように制約と関係が正式に適用されます。 ただし、各ステップは前のステップに従うため、パラメトリック設計では慎重な計画が必要になる場合があります。
パラメトリックモデリングのパワーと人気にもかかわらず、別のCADパラダイムは、支持者の独自のシェアを持っています：直接モデリング。 ダイレクトモデリングでは、幾何学は王です。 ユーザーは部品の履歴を心配する必要がなくなり、代わりに3Dジオメトリにそのまま直接作用することができます。 現代のCADシステムの中には、履歴ベースのパラメトリックモデリングの代わりにダイレクトモデリングを使用するものもあれば、パラメトリックツールとダイレクトツールのブレンドを提供するものもあります。
パラメトリックモデリングとダイレクトモデリングの違い、それらがどのようなユースケースに最適であり、どのように進化し続けるかをよりよく理解するために、経験豊富なCADユーザーと業界関係者に話を聞きました。
パラメトリックモデリング
まず、使用している用語を明確にしましょう。 Pro/ENGINEERによって開拓された設計パラダイムは、おそらく最も適切に”歴史ベース”と呼ばれています。”
“履歴ベースのCADソフトウェアは、一連の機能を備えた個々の部品を構築するためにユーザーに依存しています”と、SiemensのCADソフトウェアSolid Edgeについてのebookで、ベテランCADユーザーのMatt Lombard氏は書いています。 “ソフトウェアは機能を順番に記憶しており、モデルは前進するためにすべてのステップでこれらの機能を完全に解決する必要があります。 このモデル構築の方法は、コンピュータプログラムのように考えることができます。 すべてのステップにコンピュータの指示を与え、モデルを再構築する必要があるたびにそれらのステップを実行します。”
それにもかかわらず、歴史ベースのモデリングはしばしば”パラメトリック”と呼ばれるので、2つの用語を同様のものとして扱います。 “人々はしばしば、歴史ベースのソフトウェアだけがパラメトリックであるという誤った考えを持っています。 パラメトリックとは、モデルが寸法、パターンインスタンス、壁の厚さ、穴の直径と深さなどを含むパラメータによって駆動されることを意味します。”
ロンバードのコンピュータプログラムの類推は、パラメトリックモデリングに適したものです。 プログラムを書くときと同じように、エンジニアが何を達成しようとしているのかを先に考えるほど、最終結果は良くなります。 プログラムのようなモデルは、その場でまとめることができますが、他のエンジニアが編集するのはずさんで難しいかもしれません。
もう一人の経験豊富なCADユーザーであるRoland Schwarz氏は、パラメトリックモデリングのこの事実は両刃の剣である可能性があると指摘しました。
“パラメトリクスが本当に得意な人と仕事をし、彼らのプロジェクトを良い、考え抜かれた、厳密な方法で構造化するなら、それは素晴らしいことです”とSchwarz “しかし、あなたはちょうどそこに取得し、チョップと変更し、間違った場所にコピーされたものを持っている誰かを持つことができ、それに論理的なシステ それはそれが乱雑になるときです、そして私はちょうど輸出と輸入でゼロから始めたいと思っています。”（モデルをエクスポートしてインポートすると、そのフィーチャ履歴が削除され、”ダムジオメトリ”と呼ばれるものに変わります。
最高のパラメトリックCAD設計者は、彼らが歴史ツリー上のデジタル指紋を残したかのように、彼らは時々、彼らのモデルのいずれかを見てだけで識別す エンドモデルはまったく同じですが、そこに到達するには多くの方法があります—そしていくつかは間違いなく他のものよりも優れています。
“そして、私の道は最高です”とシュワルツは冗談を言った。 “それはすべての良いCADモデラーが言うことです。”
パラメトリックモデリングは、寸法によって駆動される製品に非常に便利です—机や棚やサイズが変化する可能性のあるツールのような標準的なオフィ パラメトリックアプローチを使用すると、エンジニアは設計の異なる構成を迅速かつ簡単に作成できます。
しかし、それほど厳密ではないモデラーが住んでいる場所から、パラメトリックモデリングパラダイムに亀裂が現れ始めました。
“時にはあなたが歴史の中で行き詰まることができると思う”と、別のCADのベテランであるBruce Bartlett氏は述べています。 “歴史があなたに物事をすばやく変える能力を与えるのと同じくらい、欠点は、それがどのように構築されているかを理解していない場合、または少し”
パラメトリックモデリングのもう一つの弱点は、特徴量の数が増えるにつれて、モデルを更新するために必要な計算も増加することです。
“履歴ツリーに1,000個のフィーチャを持つパーツがある場合、そのツリーの最後のフィーチャを編集すると、非常に迅速に処理されます”と、siemens PLMのメインストリーム “しかし、そのツリーの最初のフィーチャを編集すると、1,001番目のフィーチャに到達する前に、その間に1,000個すべてを計算する必要があるため、非常に長い時”
その長所と短所のバランスで、パラメトリックモデリングはCAD設計のための最良の選択肢ですか？ ステープルズはそうは思わない
“デザイナーの意図を尊重する非常に予測可能な結果を達成するために次元を編集するという概念は、本質的に価値があります”と彼は言いました。 “歴史ベースのデザインとして知られている実装は、1987年にPro/ENGINEERによって行われ、過去25年間、他のほとんどの人によってコピーされましたが、その次元を編集”
ステープルズは、当然のことながら、シーメンスの同期技術、我々は後で議論するパラダイムを提唱しています。
ダイレクトモデリング
その名前が示すように、ダイレクトモデリングは、設計者にモデルの構築と編集に対するwhat-you-see-is-what-you-getアプローチを提供します。
“細かい微妙な定義やこの用語のバリエーションについて議論する専門家の終わりはないようですが、一般的に、直接編集は、フィーチャ定義やスケッチを間接的に編集するのではなく、モデルのフェースを直接操作するCAD方法です…ジオメトリが実際にどのように作られるかは問題ではなく、率直に言って、ジオメトリがどのように変更されるかほど興味深いものではありません”とLombardは書いています。
ダイレクトモデリングでは、設計者はモデルを押したり引いたりして変更することができます。 この機能の利点の1つは、設計を簡単に変更できることで、迅速な反復とプロトタイピングが可能になることです。 そのため、ダイレクトモデリングは、流体曲線と大胆な美学が大きな役割を果たす工業デザインの世界でニッチを発見しました。
“非常に有機的なデザイン、スカルプティング、コンセプトデザイン、生成的なデザイン、分析のためのデフィーティングなどのユースケースがあり、完全にノンパラメトリックツールセットが優れており、時には最良の選択になることがあります”とonshapeの共同創設者であり、研究開発担当副社長であるDave Corcoranは述べています。
さらに、パラメトリックモデリングの依存性と履歴がなければ、直接モデリングはパラメトリックデザインの貧弱な問題のいくつかを排除するこ
“CADモデラーの本当のテストは、彼らが作ることができるものではなく、彼らが変えることができるものだと思います。 直接モデリングは、完全な混乱を引き起こすことなく、彼らが何を変えることができるかについて非常に分野を開きます”とSchwarz氏は述べています。
それを壊すことを心配することなく、モデルを変更する機能は、特に彼らのCADモデルの有用性を拡張しようとしている企業にとって、多くのことを意 シュワルツは、CADモデルを資産として説明し、他の資産と同様に、それらを確保するための投資が必要です。
“CADモデルを作るには多くの時間とお金がかかります。 直接モデリングはその投資を保護します”とSchwarz氏は説明します。
しかし、直接モデリングには欠点があります。
“ほとんどの歴史のないシステムは、寸法の編集と予測可能な結果を得ることにうまく対処していません”とStaples氏は述べています。 “時には、人々がプッシュ-ミー-プル-ユーのようなシステムについて話すのを聞くでしょう、そして、彼らは非常にセクシーに見えますが、プッシュが一日の終わりに”
ダイレクトモデリングのもう一つの問題は、ほとんどのCADモデラーにとって、それは単に彼らが慣れているものではないということです。 パラメトリック設計の長年の経験とその欠点に慣れるの年後に—ちょうど代替を検討する動機の欠如があるかもしれません。
“パラメトリックモデリングがすぐになくなるとは思わない”とシュワルツ氏は語った。 “そこには非常に多くのユーザーがいて、それに夢中になって好きな人がいるか、少なくとも彼らはそれに慣れていて、どこにも行かない人がいます。 ダイレクトモデリングは大きな前進だと思います。 同時に、私はそれの周りに進化しなければならない文化があると思います—それはそれを使用するための最良の方法についてより受け入れられ、より理”
デザインパラダイム間の線をぼかす
ほとんどの主流のCADシステムは、パラメトリックとダイレクトの両方のツールのいくつかの混合物を提供しますが、これらのツールの機能は異な
“Onshapeはパラメトリックモデラーですが、その上に構築された直接モデリングのビットを持っています”とOnshapeユーザーのBruce Bartlett氏は説明します。 “それは直接モデリングですが、それはまだパラメトリックです。 時々私はそれがちょうど純粋な直接モデラーであることができたい、と我々はちょうど任意の歴史なしで周りの顔を移動することができます。”
Bartlettが言及しているのは、これらのツールが直接編集ツールのように機能しても、履歴ツリーにフィーチャを作成するということです。 真の直接モデリングは歴史がないので、このアプローチは準直接のみです。 ONSHAPEと同様に、SOLIDWORKSは、特定のタスクのためにユーザーに便利な直接編集ツールも提供していますが、最終的には機能を履歴ツリーに残して、パラメトリック設計の潜在的な問題を維持します。
他のCADプログラムは、さまざまな方法でハイブリッドツールを実装します。 たとえば、AutodeskのFusion360では、パラメトリックまたはダイレクトモデリングモードで操作できます。 ダイレクトモードでは、デザイン履歴はまったく記録されません。 また、パラメトリック履歴ツリーの残りの部分をそのまま残しながら、任意のフィーチャをダイレクトモデリングフィーチャに変換することもできます。
シーメンスは、NXとSolid Edge CADソフトウェアで、同期技術と呼ばれる別のアプローチを採用しています。 同期技術は、単一の環境で最高のパラメトリックおよびダイレクトモデリング機能と一意に結婚すると主張しています。
“同期技術を使用すると、手で顔を移動するか、寸法を編集して顔を移動することができます”とStaples氏は説明します。 “そして、私たちは、このすべてを把握し、そうしながら、すべてのその設計意図を維持するためのユニークな技術を持っていますが、歴史ツリーや再計算の荷物”
Staples氏は、同期技術は他のCADプログラムのツールのハイブリッドブレンドよりも一歩進んでいると考えており、直接モデリングを履歴ツリーの機能とし
“単純なケース、それに穴のあるブロックについて考えてみてください。 穴は直径の半インチである。 あなたはこれを5年間モデル化してきました1,000の機能を持っています最後にあなたの上司はその半インチの直径を0.4インチに変更したいと そして、あなたは1,001stの機能を追加する”大丈夫、私はちょうどこれを直接編集するつもりです”と思います。 これは0.4インチであるために穴を変える手数料である。
「問題を解決したようだな。 しかし、あなたが本当にやったことは、履歴ツリーに複雑さを加え、設計意図を無効にすることです。 誰かが一年後にその部分に戻ったとき、彼らはツリー内のその最初の機能を編集し、それが再計算され、後でツリー内で上書きされます。 だから、ツリーに多くの機能を追加することはいくつかの問題を解決しているというこの概念…それは非常に短期的な問題を解決していますが、さらに”
一部のCADユーザーは同期技術の主張について予約を持っているかもしれませんが、それを使用する人は実際にその賞賛を歌います。 これは、パラメトリック対ダイレクトモデリングの問題が議論の余地があり、同期技術が前進していることを意味しますか？ それはあなたが誰に尋ねるかに依存します。
“すべての状況に最適なモデリング製品のアプローチはありません。 過度に一般化され、あるツールセットであまりにも多くのユースケースを解決しようとするツールは、使いにくく、複雑すぎる傾向があります”とOnshapeのDave Corcoran氏は述
Solid Edgeユーザーの中には、複雑なサーフェスモデリングのような特定のシナリオで同期技術を使用することが困難であると報告している人もいます。 “多くの表面ベースの設計を必要とする非常に審美的に満足のいく部品を行っている場合、synchronousは現在の状態には適していません”と彼は言いました。
同期技術がその支持者が主張するほど有益であれば、それはより広範なパラダイムではない理由も疑問に思うかもしれません。 Staples氏は、SiemensがParasolidカーネルとD-Cubed制約解決SDKを所有しているため、技術的な曲線よりもはるかに先んじていると考えています。 しかし、おそらく彼がうまく要約した簡単な理由があります: “エンジニアは多くを変えるのが好きな人ではありません。”歴史ベースのパラメトリックモデリングは、CADの世界では依然として支配的なパラダイムであり、その欠点にもかかわらず、それはうまく動作します。
“歴史の中でこの時点でSOLIDWORKSは誰もがそこでやっていることの98パーセント以上のために動作します”とSchwarz氏は述べています。
しかし、新しい世代のエンジニアがCADモデリングの世界に入るにつれて、おそらく古い歴史ベースの方法は同期技術のようなものに道を譲り、パラメトリックモデリングとダイレクトモデリングの区別はもはや関連しないかもしれない。
「時間が経つにつれて線がぼやけてしまい、ツールボックスの側面が異なるだけだと思います」とSchwarz氏は述べています。
その間に、ここでは最も著名なCADプログラムのいくつかの非網羅的なリストと、彼らが遵守する設計パラダイムのリストです:
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パラメトリックモデリング* |
ダイレクトモデリング |
同期技術 |
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*これらのプラットフォームのすべてには、直接モデリングのいくつかの側面も含まれています。