Etapový top-down návrh ve Fusion 360 - Základní princip

Při návrhu složitějšího modelu letadla (a může to být třeba i lodička) ve Fusion 360 není nutné řešit celý model v jediném návrhu a v jediné Timeline. Naopak může být výhodné rozdělit postup práce do několika samostatných návrhů, z nichž každý řeší určitou oblast nebo etapu návrhu.

Takový způsob práce lze označit jako "etapový top-down parametrický návrh" - staged top-down parametric design. Základní myšlenkou je postupovat od obecného návrhu ke stále konkrétnějšímu: aerodynamická geometrie > konstrukce > vnitřní prostory > vybavení > integrace > výrobní detaily

Každá etapa má vlastní Fusion 360 Design a vlastní Timeline. Výsledek jedné etapy se předává do následující etapy pomocí Derive. Tím vzniká řízený tok návrhu mezi jednotlivými Designy.

Významnou výhodou je především přehlednost. Timeline jednotlivých návrhů zůstávají relativně krátké a obsahují především operace, které se týkají dané oblasti návrhu. Není tedy nutné mít jednu dlouhou Timeline, ve které se střídají operace související například s aerodynamikou, konstrukcí, servy, elektronikou a výrobními detaily.

Rozdělení do samostatných návrhů zároveň vytváří přirozené hranice odpovědnosti:

Tento princip je zvláště vhodný pro složitější parametrické modely, například při konstrukci RC letadla.

Struktura návrhu a předávání geometrie

Jednotlivé Designy tvoří strom nebo obecně orientovaný graf návrhového procesu. Návrh nemusí postupovat pouze jednou lineární cestou. V některé etapě se může rozdělit do několika paralelních větví a později se opět spojit. Například:

Číslování návrhů proto neslouží pouze jako pořadové číslo. Má usnadnit orientaci v Browseru / Data Panelu a současně vyjadřuje postavení návrhu v procesu. Číslování může zachytit i paralelní větvení procesu, například `03.1` a `03.2`.

Derive jako předání výsledku

Mezi návrhy hlavního procesu se používá Derive. Do dalšího návrhu se předává stav předchozího návrhu, který je na konci jeho Timeline považován za výsledek dané etapy.

Princip lze zjednodušit takto:

Návrh N
   │
   │  výsledek etapy
   │
   ▼
Derive
   │
   ▼
Návrh N+1

Další návrh tedy nezačíná zcela od nuly. Dostává geometrický základ, na kterém pokračuje další etapa.

Důležité je, že odpovědnost za určitou část modelu zůstává v návrhu, ve kterém byla vytvořena. Pokud je například aerodynamický tvar definován v návrhu `01 Aerodynamika`, neměl by být později nahodile upravován v návrhu konstrukce. Pokud je nutné změnit aerodynamický tvar, změna se provede v jeho zdrojovém návrhu a následně se aktualizují navazující etapy.

Vzniká tak jednoznačný směr závislostí:

01 → 02 → 03 → 04 → 05

Při větvení:

          ┌→ 03.1 ─┐
02 ───────┤         ├→ 04
          └→ 03.2 ─┘

Výsledek:

01 → 02 → 03 → 04 → 05

Takový systém výrazně omezuje vznik nepřehledných vzájemných vazeb mezi různými částmi modelu.

Návrh není nutně jedna Timeline

Místo jedné Timeline:

aerodynamika
konstrukce
serva
baterie
kamera
spojování
výroba
...

může existovat několik kratších Timeline:

01 Aerodynamika:
geometrie křídla
geometrie trupu
profilování

02 Konstrukce
potřebné vnitřní prostory
výztuhy
tloušťky

03.1 Řízení – trup
serva
táhla
uchycení serv

03.2 Řízení – křídlo
serva
táhla
uchycení serv
vedení kabeláže
propojovací konektory

04 Integrace
spojení jednotlivých dílů
montážní otvory
...

Výsledkem je lepší čitelnost návrhové historie a snazší hledání místa, kde vznikla konkrétní konstrukční vlastnost.

Iterace, historické stavy a práce s podklady

Top-down tok návrhu nemusí znamenat, že všechny úvahy musí být parametricky propojené. Při vývoji modelu je často potřeba porovnávat různé varianty, vracet se ke staršímu stavu nebo použít část staršího návrhu jako prostorový podklad. Pro tento účel je vhodné odlišit parametrické předání od iterace.

Iterace není Derive

V tomto systému má `Derive` přesně definovaný význam: Derive = předání výsledku jedné etapy do další etapy parametricky řízeným způsobem.

Naproti tomu při iteraci může být starší nebo jiný návrh vložen pomocí Insert into Current Design [ICD], ale bez vytvoření dalších parametrických vazeb.

Vložený návrh slouží pouze jako 3D referenční podklad – podobně jako by ve 2D návrhu byl použit obrázek vložený do Canvasu. Rozdíl je v tom, že zde je podkladem skutečná 3D geometrie.

Například:

03.1 Řízení – trup
       │
       ├── Iterace A
       │     └── vložen starší návrh jako 3D podklad
       │
       ├── Iterace B
       │     └── vložen jiný návrh jako 3D podklad
       │
       └── Iterace C
             └── další experiment

Na takto vložený podklad se nevytvářejí parametrické reference. Sketch v aktuálním návrhu tedy například nesmí být závislý na hraně nebo ploše vloženého staršího návrhu.

Tím vzniká zásadní rozdíl:

Iterace proto nerozšiřuje parametrický graf návrhu. Je pouze pomocným prostředkem pro rozhodování.

To umožňuje například otevřít starší aerodynamický návrh, vložit jej do pozdějšího návrhu a podle něj vyzkoušet nové konstrukční řešení, aniž by vznikla zpětná parametrická závislost:

              ┌─────────────────────┐
              │ 01 Aerodynamika v5  │
              └───────┬─────────────┘
                      │
                      │ Derive
                      ▼
              ┌───────────────┐
              │ 02 Konstrukce │
              └───────┬───────┘
                      │
                      ▼
              ┌───────────────┐
              │ 03 Vybavení   │
              └───────────────┘
                      ▲
                      │ Insert
                      │
              ┌───────┼─────────────┐
              │ 01 Aerodynamika v3  │
              │ pouze podklad       │
              └─────────────────────┘

Změna `01 Aerodynamika v3` tedy nemá žádný vliv na návrh `03 Vybavení`. Je to pouze historická nebo alternativní geometrie použitá pro porovnání a další rozhodování.

Výhoda při změnách návrhu

Tento způsob práce umožňuje relativně snadno měnit dřívější etapy návrhu.

Pokud například později vznikne požadavek na změnu aerodynamického tvaru, není nutné hledat všechny operace týkající se aerodynamiky v jedné obrovské Timeline.

Změna se provede v:

01 Aerodynamika

a její výsledek se následně promítne prostřednictvím `Derive` do dalších etap:

01 Aerodynamika
       ▼
02 Konstrukce
       ▼
03.1 Řízení – trup
       ▼
03.2 Řízení – křídlo
       ▼
04 Integrace
       ▼
05 Výroba

Pokud se přitom ukáže, že některá pozdější etapa už není kompatibilní s novým stavem, je možné ji samostatně upravit. Historické nebo alternativní stavy mohou být přitom v jednotlivých etapách použity jako nepřipojené 3D podklady pro další iterace.

Nejde tedy o klasický systém správy verzí typu Git. Jde spíše o strukturovanou parametrickou historii návrhu, ve které jsou jednotlivé etapy odděleny do samostatných Designů a jejich vzájemné závislosti jsou záměrně omezeny a organizovány.

Shrnutí metodiky

Celý princip lze shrnout do několika pravidel:

1. Rozdělit návrh na etapy podle oblastí konstrukčního rozhodování.
2. Každou významnou etapu řešit v samostatném Designu.
3. Výsledek etapy předávat do další etapy pomocí Derive.
4. Udržovat hlavní parametrické závislosti jednosměrné.
5. Při potřebě paralelního vývoje větvit návrhový proces do samostatných návrhů.
6. Po dokončení paralelních větví je možné jejich výsledky znovu integrovat do další etapy.
7. Návrhy číslovat tak, aby číslo vyjadřovalo jejich místo ve stromu návrhového procesu a usnadňovalo orientaci v Browseru.
8. Starší nebo alternativní návrhy lze do aktuálního Designu vložit jako nepřipojený 3D podklad pomocí Insert into Current Design.
9. Na tyto iterativní podklady nevytvářet parametrické reference.
10. Rozlišovat mezi parametrickým předáním výsledku (`Derive`) a experimentální či historickou referencí (`Insert`).

Výsledkem je etapový top-down parametrický návrh, ve kterém je nejen geometrie, ale i samotný postup konstrukčního rozhodování strukturován do přehledného stromu návrhů.

Je to těžké vyložit začátečníkovi v práci s Fusionem, předpokládá se praktická zkušenost - větší praktická zkušenost. Uvedu zde příklady praktického použití metody.

* ICD - Insert into Current Design