Surmonter les défis des MCAD et ECAD traditionnels

MCAD et ECAD se sont insérés dans le travail quotidien de la plupart des ingénieurs de conception. Bien que familiers, les deux programmes ont parcouru un long chemin et continuent d'évoluer. Dans cet article, découvrez le passé et l'avenir de ces outils de conception.

La conception mécanique assistée par ordinateur (MCAD) et la conception électronique assistée par ordinateur (ECAD) sont de plus en plus courantes dans le monde de la conception moderne d'aujourd'hui. Les deux disciplines de CAO de conception remontent à 1957, avec l'avènement du système PRONTO du Dr Patrick Hanratty. Le célèbre « père de la CAO » a jeté les bases des applications d'aujourd'hui. Ivan Sutherland a porté le flambeau à peine trois ans plus tard avec Sketchpad, inaugurant officiellement l'ère de l'interface utilisateur graphique (GUI). Les programmeurs ont rapidement développé des fonctionnalités plus riches une fois que ces bases visuelles ont été posées.

Figure 1. Les programmes MCAD et ECAD peuvent aider à rationaliser les flux de travail de conception et à accélérer le processus de conception.

MCAD et ECAD ont depuis évolué en parallèle avec leurs conduites informatisées. Les applications sont devenues plus complexes et ont finalement été mises à jour pour fonctionner avec des ordinateurs 16 et 32 ​​bits. Les premiers programmes de CAO étaient des produits commerciaux et portaient des étiquettes de prix massives pour correspondre. Ils ont également été conçus sur mesure pour les ordinateurs centraux. Les applications sont arrivées sur PC au fur et à mesure qu'elles trouvaient de l'intérêt, sont rapidement arrivées sur Mac et ont ensuite pris de l'ampleur sur le marché grand public. SynthaVision, ADAM et AutoCAD ont retravaillé l'industrie MCAD/ECAD, inaugurant l'ère de la CAO moderne qui est devenue si familière. Alors, comment ont évolué MCAD et ECAD depuis leur création ?

Pourquoi les ingénieurs ont-ils besoin de programmes MCAD et ECAD ?

La modernisation des processus de conception et de fabrication a mis en évidence une chose :les méthodes de conception de longue date n'allaient pas suffire, car les pipelines de produits devenaient plus ambitieux. Les ingénieurs ont commencé à exploiter des matériaux (et des composés) innovants qui étaient auparavant inconnus ou relativement inexplorés. Ils pourraient ainsi conceptualiser une gamme élargie de résultats, y compris une électronique améliorée ou des systèmes mécanisés.

Figure 2. MCAD et ECAD ont radicalement changé depuis leur introduction. Les programmes informatisés font partie du monde MCAD/ECAD moderne.

L'essor de la MCAD et de l'ECAD s'est produit parallèlement aux progrès de la science des matériaux. Bien que les semi-conducteurs aient été découverts une décennie avant les contributions de Hanratty, la technologie n'avait cessé d'évoluer. Ils devenaient de plus en plus puissants, denses en transistors et compacts pour démarrer. À partir des années 1960, de nouveaux matériaux ont été mis au premier plan. Les céramiques, les polymères, les supraconducteurs, les matériaux magnétiques et les alliages métalliques ont joué un rôle déterminant dans la conception – et continuent de l'être.

Du papier au PC

Si les ingénieurs voulaient réfléchir efficacement, les schémas manuels devaient céder la place à des applications informatisées. Les conceptions dessinées à la main étaient particulièrement fastidieuses à créer et à reproduire plusieurs fois. Les concepteurs de circuits imprimés vivaient pour le ruban et le mylar, qui sont rapidement devenus obsolètes à mesure que la technologie des circuits a fait un bond en avant. Les documents peuvent également être capricieux :ils sont facilement égarés, endommagés et pratiquement impossibles à partager entre les travailleurs distribués.

De plus, le processus de conception est devenu de plus en plus expérimental et itératif à tous les niveaux, et un nombre accru de parties prenantes ont mis la main sur le pot à cookies de développement. Les organisations ont progressivement abandonné leurs approches de travail cloisonnées, car davantage de changements étaient nécessaires pour satisfaire une myriade d'exigences. Les équipes avaient besoin d'un système qui apporte de l'adaptabilité à la table.

Les conceptions complexes nécessitent également beaucoup de raffinement avant la production finale - l'optimisation immédiate de la conception est extrêmement rare, même selon les normes d'aujourd'hui. Des prototypes sont créés, des défauts sont découverts et des améliorations sont apportées. L'application de tels changements aux diagrammes physiques peut être assez difficile. Il faut soit modifier une conception existante - en effaçant l'intégrité d'une version précédente - soit créer un document entièrement nouveau. Les améliorations apportées par la CAO à l'efficacité et à la documentation des processus ont été attrayantes (voire essentielles) très tôt.

Une fois que MCAD et ECAD ont émergé, leur potentiel est devenu immédiatement apparent. Cependant, même ces approches contemporaines ont dû évoluer.

L'évolution de MCAD et ECAD

L'histoire de la CAO est celle de la démocratisation, où les développements dans le domaine ont rendu les applications plus abordables, conviviales et accessibles aux propriétaires de différentes machines. Bien que MCAD et ECAD aient résolu de nombreux problèmes, leur développement a créé quelques remplaçants.

Figure 3. Une capture d'écran illustrant le programme Fusion 360 MCAD et ECAD d'Autodesk.

Coût

Les premiers programmes étaient prohibitifs, comme Itek's Digigraphics, qui se vendait 500 000 $ par système. Les développeurs n'étaient pas vraiment soucieux d'abaisser les barrières à l'entrée ; au lieu de cela, beaucoup ont cherché à attirer un public quelque peu captif d'adopteurs précoces. Au fur et à mesure que le temps passait et que le marché du CAD s'étendait, la concurrence a réglementé les prix. Les masses d'ingénieurs ont pris le train en marche et le nombre croissant d'utilisateurs a joué un rôle déterminant dans le succès de la CAO.

UI et UX

À leurs débuts, les programmes MCAD et ECAD ont été conçus presque exclusivement pour les utilisateurs techniques. Les équipes externes ne pouvaient pas maîtriser le logiciel de manière sécurisée et une formation spécialisée était nécessaire pour réussir la conception. Les actions étaient souvent enfouies dans une vaste mer de configurations cachées, les opérations étaient impliquées et les commandes ne semblaient pas intuitives. Ces lacunes gênantes ont contribué à la popularité immédiate de Sketchpad; il offrait l'expérience visuelle interactive qui manquait à ses prédécesseurs.

Les programmes de CAO étaient exclusivement en 2D jusqu'en 1987, avec la sortie de Pro/ENGINEER. Des contributeurs précédents comme Autodesk ont ​​présenté AutoCAD, qui a été acclamé pendant une décennie après son lancement en 1982, mais l'écriture était sur le mur pour cette première itération. Les designs étaient de plus en plus élégants et de nouveaux matériaux ont donné naissance à la fabrication additive (AKA impression 3D) dans les années 80, entre autres procédés. Bien que les produits plus anciens soient linéaires et présentent des lignes rigides, les produits plus récents présentent des courbes et des découpes uniques sont abondantes. L'ajustement entre les composants avait évolué.

Les ingénieurs avaient besoin de capacités 3D pour mieux visualiser ces produits pendant la phase de conception. La manipulation est cruciale pour le processus d'inspection et fait partie intégrante de la réduction des déchets. La conception numérique permet aux ingénieurs de rédiger des prototypes virtuels. Il est beaucoup plus facile (et moins cher) de détecter les incohérences de conception dans le programme, plutôt que de cracher des modèles physiques avec des défauts non découverts. Les outils tridimensionnels aident les produits à prendre vie à l'écran, un effet pratiquement impossible à atteindre avec la modélisation 2D. Cette prise de conscience a poussé des entreprises comme Autodesk à réorganiser leur logiciel en 1994, et d'autres fournisseurs ont rapidement emboîté le pas.

Intégration et flexibilité

Bien qu'elles ne soient pas particulièrement propres à MCAD et ECAD, les premières applications étaient généralement fermées. Les écosystèmes logiciels intégrés n'étaient pas monnaie courante. Cela signifiait que les conceptions créées dans un programme de CAO devaient être traduites manuellement dans d'autres applications - il n'y avait pas de passerelle API ou de lien numérique vers des applications complémentaires. Cela était particulièrement gênant pour la collaboration, car la fragmentation peut nuire à la productivité et perturber l'harmonie dans l'ensemble de l'organisation.

Malheureusement, les entreprises ont limité les programmes de CAO à une utilisation sur site jusqu'à récemment. Avant cette année, les employés devaient généralement être présents au bureau pour être productifs. Les lieux de travail ont maintenant commencé à se moderniser et à évoluer d'un point de vue culturel, permettant aux gens de travailler à distance. Cette nouvelle norme exigeait une solution basée sur un navigateur. La fabrication a toujours été connue comme une industrie traditionnelle, dans laquelle les ressources physiques dominent. Les produits ECAD et MCAD modernes ont contribué à renverser ce récit.

Utiliser le cloud avec Fusion 360

Les logiciels d'aujourd'hui doivent être accessibles de n'importe où, et les équipes connectées ont tendance à être les plus productives. Le transfert de MCAD et ECAD vers le cloud était la prochaine étape logique.

Figure 4. Une capture d'écran du programme Fusion 360 MCAD et ECAD d'Autodesk.

Dans le cadre de cet effort, MCAD et ECAD ont été unifiés au sein de Fusion 360. Ce programme a rendu possible ce qui suit :

• Concevoir annoter et commenter dans un emplacement centralisé, accessible à toutes les équipes
• Gestion de fichiers centralisée et standardisation des formats de fichiers
• Collaboration avec les parties prenantes externes
• Manipulation et itération de tous les aspects de la conception du produit, y compris la simulation et les tests
• Conception électronique et conception de fabrication
• Documentation simple

Cette approche a ouvert la voie à la MCAD et à l'ECAD dans leur ensemble. Après une programmation centrée sur l'utilisateur, l'éthique est une autre nécessité. Ces programmes deviennent de plus en plus contextuels, fonctionnels et simples à utiliser. Des applications telles que Fusion 360 s'intègrent également aux autres produits logiciels d'Autodesk, ce qui signifie moins de sauts entre les fenêtres.

L'ECAD et le MCAD modernes sont transformateurs

Les ingénieurs seront probablement heureux de savoir que MCAD et ECAD deviennent de plus en plus convergents. Ces deux disciplines de conception sont devenues interdépendantes, car les nouveaux produits ont mélangé des commandes électroniques avec des fonctions mécaniques.

Figure 5. La collaboration dans le cloud peut aider à augmenter la productivité alors que de plus en plus d'ingénieurs continuent de concevoir et de travailler à domicile.

Les applications modernes permettent aux professionnels de collaborer efficacement, sans les maux de tête des anciens programmes. Le monde de la CAO est beaucoup plus inclusif qu'il ne l'était autrefois, et des fonctionnalités étendues ont ouvert la porte à de nouveaux produits avancés à l'avenir.

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