Luola- ja kalliomaalauksista suunnitteluautomaatioon

07.08.2018

Ihminen on evoluution myötä kehittynyt suunnittelemaan asioita varsinaisen toteutuksen edellä. Suunnittelutoiminnan perimmäinen tarkoitus on tuotoksen kautta kertoa formaalisessa muodossa esimerkiksi, kuinka jokin tuote valmistetaan.

Työkalut ja tavat realisoida suunnittelua ovat kehittyneet huimasti etenkin viimeisen 40 vuoden aikana. Ennen sitä luola- ja kalliomaalauksista aina hiekkaan piirrettyihin esityksiin, kynäpiirroksiin ja lopulta tekniseen piirtämiseen asti suunnittelun työkaluina ovat olleet lähinnä kynä ja jokin piirrosalusta. 

Mielenkiintoista on huomata, että suunnittelutoiminta pohjimmiltaan rakentuu kahteen eri osa-alueeseen ihmisen toiminnassa: ihminen inhimillisenä tekijänä toteuttaa varsinaisen suunnittelun mielessään ja menetelmä tai tapa, jolla ihminen ilmaisee mielessään syntyneen tuotoksen on työkalu.

Digitalisoituminen avasi oven suunnitteluprosessin automatisointiin

Tietotekniikka on tuonut suuren muutokseen moneen ihmisen toimintaan, myös suunnitteluun. Aiemmin satoja vuosia työkaluina vallinneet kynä, piirustuspöytä ja paperi siirtyivät 1950-luvun loppupuolella digitaaliseen muotoon: CAD (Computer-Aided Design) oli syntynyt. Alkuperäinen CAD-sovellus edusti käytännössä perinteisen 2D-suunnittelutoiminnan siirtoa digitaaliseen muotoon. Merkittävää tapahtumassa oli se, että digitalisoituminen avasi oven ensimmäisen kerran suunnitteluprosessin tehokkaaseen automatisointiin. Siirtyminen piirustuslaudalta CAD:iin oli ensimmäinen suuri askel kohti modernia suunnittelutoimintaa.

3D-mallinnus toi mukanaan parametriikan

Kun tarkastellaan suunnittelutoiminnan kehittymistä teknologisessa näkökannassa, on se kehittynyt ajanjaksolla eksponentiaalisesti karkeasti Mooren lakia myötäillen. Laskentatehon kasvaessa ja tietotekniikan yleisen läpimurron aikana CAD-sovellukset siirtyivät 1980-luvulla 3D-maailmaan. 

Suunnittelutoiminnan seuraava suuri askel kohti modernia suunnittelutoimintaa ja sen automatisointia syntyi 1980-luvun loppupuolella, kun 3D-mallinnus toi myöhemmin mukanaan parametriikan; enää ei määritetty origopohjaisesti staattisia lukuarvoja, vaan kaikki data nojasi muuttujiin. Parametriikka toi mukanaan myös relaatiot ja parametrien ohjauksen: teknologisessa näkökannassa kyse on erittäin merkittävästä kehitysaskeleesta; avautui tie mm. nykyaikaisille simulaatioille ja suunnitteluautomaatiolle.

Varioituvat älykkäät mallit ja tuotekonfiguraattorit

Vuoden 1990 jälkeen tietotekniikka kasvoi vahvasti osaksi ihmisen elämää, ja samalla suunnittelutoiminnan työkalut kehittyivät voimakkaasti. Uusien työkalujen myötä myös suunnittelutyö ja sen luonne oli kehittyivät. 

Ensimmäinen suuri teknologinen haara syntyi, kun CAD-sovellukset veivät parametriikkaa hyvin pitkälle tuotteen suunnittelussa ja geometrian muodostuksessa; käytännössä suunnittelutoiminta oli kehittynyt teknisestä piirtämisestä 3D-mallinnuksen kautta ohjelmointia muistuttavaan toimintaan. 

Toinen teknologiaa ilmentävä haara syntyi tietojärjestelmien ympärille rakentuvien tuotekonfiguraattoreidenkautta. Konfiguraattorit rakentuivat järjestelmien varaan ohjaamaan esisuunniteltuja tuotoksia vanhojen valintataulujen ja tuotekatalogien optiomäärityksien mukaisesti. Tietyssä näkökulmassa konfiguraattorit ovat digitaalinen versio tuotekatalogeista siinä, missä 2D CAD-suunnittelu oli digitaalinen versio teknisestä piirtämisestä. 

Konfiguraattorit ovat muodostuneet 2000-luvun jälkeen enemmän läpimurroksi internetissä kuluttajaratkaisuina ja -palveluina kuin yleistynyt varsinaisena suunnittelun työkaluna. Nykypäivänä internet on täynnä eritasoisia konfiguraattoreita.

Harppaus kohti keinoälyä

Vuosi 2020 lähestyy ja ihminen elää päiväpäivältä enemmän digitaalisen maailman keskellä. Digitaalisuus tuo mukanaan kehityspolun, jossa ihmistä ympäröivä teknologia kehittyy alati monimuotoisemmaksi ja älykkäämmäksi. Suunnittelutoiminta kokee seuraavan suuren muutoksen seuraavan 10 vuoden sisällä, ja tuo muutos tulee olemaan suurempi kuin teknisen piirtämisen muutos CAD-maailmaan 1960-luvun jälkeen. 

Muutosta ajaa sama päämäärä kuin ihmistä ympäröivän digitaalisen teknologian kehityksen; automatisoinnin asteen suuri harppaus kohti keinoälyä. Siinä missä autonomiset ajoneuvot ja järjestelmät kehittyvät älykkäiksi, kehittyvät myös suunnittelutyökalut. Todellisuudessa suunnittelutyökalujen rakennuspalikat huomisen teknologiaan on kehitetty jo kymmeniä vuosia sitten. On nähtävää, että suunnittelutoiminta tulee siirtymään CAD:in ulkopuolelle sovelluksiin, joihin rakennetaan tuotteen älymalli; tietokokonaisuus, joka määrittää kaikki tuotteen olemassa olemiseen olevan datan. Vertauksena tämä tuotteen älymalli voidaan rinnastaa orgaanisista eliöistä tuttuun DNA-rakenteeseen. Muutos tulee muuttamaan käytännön tekemisessä neljä asiaa:

  1. Suunnittelutoiminta nojaa aiempaa vahvemmin ohjelmointiin.
  2. Kun tuote on enemmän itsenäinen järjestelmä tai ohjelma osana suurempaa infrastruktuuria, suunnittelijoiden lisäksi suunnittelutoimintaa toteuttaa moni muukin sidosryhmä aina kuluttajasta myyntiin ja valmistukseen asti.
  3. Eri CAD- ja järjestelmäedustajien rooli ja liiketoiminta muuttuu järjestelmä- ja merkkisitouttamisesta geneerisempään suuntaan. Enää ei opetella tai hallita esim. vain yhtä tiettyä CAD-sovellusta
  4. Tuotteen suunnittelu kytkeytyy digitaalisen kaksosen kautta takaisin fyysiseen tuotteeseen, sen käyttöön ja elinkaareen muodostaen tuotteen älymallin automaattisen geneerisen kehittymisen.

RD Velho: huomisen teknologia on tätä päivää

RD Velho on hyödyntänyt älymallin muodostukseen liittyvää teknologiaa suunnittelu- ja tuotekehitystoimissa jo vuodesta 2012 lähtien. Toimilla on saavutettu asiakasprojekteissa tuloksia, joita perinteisillä suunnittelumenetelmillä ei voida saavuttaa. Kyse on sääntöpohjaisesta suunnitteluautomaatiosta, jossa rakennetaan tuotteesta itseään optimoiva älymalli. 

Hyödyt yli 98 prosenttia nopeammasta suunnitteluajasta ja rakenneoptimoinneista (joilla valmistuskustannukset voidaan saada laskemaan 10-50%) eivät kohdistu vain suunnittelutoiminnan tehostamiseen, vaan koko yrityksen toiminnan parantamiseen. Samalla voidaan poistaa myös virheet ja tarpeettomat iteroinnit. Todellinen yrityksen liiketaloudellinen hyöty syntyy, kun sama sääntöpohjainen suunnitteluautomaatti on työkaluna käytössä yrityksen kaikissa prosesseissa.

Teksti: Harri Kelho

Tule kuuntelemaan lisää suunnitteluautomaatiosta 31.8.2018 RD Forumiin (Vaasa)

Aika: 31.8.2018, klo 8.30-12.00 
Paikka: Wärtsilä-Sali, VYY, Yliopistonranta 5,Vaasa

Ilmoittaudu mukaan maksuttomaan seminaariin

Like (1) 

Lisää uusi kommentti

Latauslinkki lähetetään sähköpostiin

Yhteystiedot

Käytössäsi lähes 300 asiantuntijan osaaminen

Lue meistä