Inżynierskie programy graficzne – współczesna myśl techniczna nie rozwijałaby się tak intensywnie, gdyby nie szereg programów graficznych, dedykowanych dla inżynierów. Programy te stosują szereg rozwiązań z pogranicza informatyki, fizyki i modelowania przestrzennego po to, aby w trakcie projektowania popełniać jak najmniej błędów.
Programy graficzne — geneza
Programy graficzne zaistniały na rynku już dość dawno temu, ale w ich początkach raczej mało kto widział narzędzia, jakie znajdą się w powszechnym użyciu przez inżynierów i naukowców. Pierwsze programy graficzne przede wszystkim były dość proste, nie wykorzystywały trójwymiaru, a całość sprowadzała się w wielu wypadkach do ciekawostki. Jak to jest jednak ze wszystkim, szybko programy te ewoluowały, a przełomem była możliwość generowania i obróbki elementów 3D oraz ruchu.
Pierwsze zastosowania w grafice inżynierskiej
Jednym z pierwszych programów graficznych dla inżynierów był sławny Autocad. W nim to można było najpierw tworzyć rysunki techniczne budynków, a w kolejnych wersjach prowadzić ich modelowanie w trójwymiarze. Narzędzie to (w swoich pierwszych wersjach) miało namiastkę obecnych możliwości, ale i tak zrewolucjonizowało proces projektowania budynków. W Autocad, wszystkie plany budowli można mieć w jednym pliku na różnych siatkach, można je szybko zmieniać i drukować. Słowem program graficzny Autocad sprawił, że inżynierowie budowlani oraz architekci przenieśli się niemal z epoki średniowiecza do współczesności.
Programy graficzne — rozwój zastosowań
Sukces pierwszych wersji Autocad sprawił, że zarówno osoby chcące projektować, jak i firmy dostarczające oprogramowanie, zaczęły pragnąć stworzenia programu graficznego, który wyjdzie poza ramy dziedziny budownictwa. Warto wspomnieć, że Auto CAD w tamtych czasach pozwalał już na prowadzenie pierwszych symulacji i analiz, czy rysunek został wykonany prawidłowo. Sprawa taka nastręczała jednak zdecydowanie większe problemy. Na pierwszy ogień wzięto mechanikę.
W mechanice jest jednak zdecydowanie więcej części ruchomych, siły rozkładają się na o wiele większej ilości płaszczyzn, czynniki takie jak temperatura i ciśnienie odgrywają dużo większą rolę. Sama ilość możliwych do wykorzystania materiałów jest przeogromna. Bez wchodzenia w szczegóły, należy tylko powiedzieć, że dzięki wspólnemu wysiłkowi mechaników, fizyków oraz informatyków udało się tę tytaniczną pracę wykonać. Dało to oczywiste podwaliny pod całe multum programów, jakie potem powstały.
Jakie możliwości mają współczesne inżynierskie programy graficzne?
Współczesne programy graficzne mają olbrzymie możliwości. Przede wszystkim ich główną rolą jest obecnie tworzenie modeli oraz symulowanie, jak w danych warunkach będzie się on zachowywał. Mowa tutaj o możliwości wirtualnego testowania pojedynczych elementów oraz całych układów lub maszyn. Możemy dowolnie zmieniać parametry pracy, materiału oraz czynniki zewnętrzne. Zakres możliwości jest naprawdę olbrzymi i trzeba w danej dziedzinie być ekspertem, aby móc całkowicie wyczerpać potencjał.
Warto wspomnieć, że również, że oprócz dziedzin nauki i techniki takich jak wspomniana architektura oraz mechanika, graficzne programy wspierają dziedziny jeszcze bardziej zaawansowane, takie jak badania nad cząstkami elementarnymi.
Czy program inżynierski jest nieomylny?
Symulacje prowadzone w inżynierskich programach graficznych, są oczywiście obarczone pewnym błędem. Błąd ten jest tak duży, jak bardzo mysi się współczesne matematyczne opisanie pewnych zjawisk fizycznych. Musimy bowiem mieć świadomość, że każda fizyczna teoria i równanie, jest próbą ujęcia w matematyczne ramy faktycznego fizycznego zjawiska. Często jest to jednak możliwe tylko z pewnym przybliżeniem. Symulatory wirtualne pomagają nam w pracy, ale nie wolno im bezgranicznie w 100% ufać.
Czy zatem inżynierskim programom można ufać?
Niezależnie od tego, czy budujemy nowy silnik, testujemy nową konstrukcję dachu czy sprawdzamy ilość energii zawartej w ziarnku piasku, zawsze po symulacji musimy wykonać badania, na modelach rzeczywistych. Jest to wymóg niezbędny. Wirtualne symulacje — nawet jeśli nie są idealne, pomagają nam w tym, aby błędy, jakie popełnimy, były możliwie jak najmniejsze. Dzięki temu możemy zdecydowanie szybciej przeprowadzać wiele badań.
Na co główny wpływ mają takie programy graficzne?
Wspomniane programy graficzne mają główny wpływ na koszty związane z prowadzeniem badań oraz na szybkość tych prac. Zwróćmy uwagę, że powstanie każdego projektu jest długotrwałe. Następnie na jego bazie budowany jest prototyp (najczęściej w małej skali, a potem coraz większej). Wszelkie błędy popełnione w fazie projektu i niewykryte odpowiednio wcześniej, będą opóźniały ostateczne ukończenie dzieła.
Programy inżynierskie testowane i udoskonalane na przestrzeni lat skróciły nawet o 70% czas wykonywania projektów od „deski kreślarskiej” po produkcję masową. Jednocześnie w finalnym produkcie zdecydowanie rzadziej zdarza się wykryć podczas użytkowania wady projektowe lub wady fabryczne wynikające z błędnego zaprojektowania procesu produkcyjnego.
