지멘스 PLM 소프트웨어

< 목 차 >

1. 기술 혁신
   - 모델링 혁신의 비약적인 발전
2. 비즈니스 효과
3. 기술 입증
   - 특징형상 트리가 특징형상 모음으로 변화
   - 구속조건이 없는 모델에서 편집이 가능
   - 파라메터로 구속된 모델에서의 편집
   - 부모/자식
   - 치수 방향 제어
   - 절차적 특징형상(Procedural Features)
   - 모델 생성
   - 신속한 WHAT-IF 변경
4. 기술 도입
5. 요약 및 의견

1. 기술 혁신

2008년은 3D CAD 설계 역사에서 기념비적인 해로 기록될 것이다.

지멘스 PLM 소프트웨어는 대화형 3D 솔리드 모델링의 혁신적인 도약으로 일컬어지는 동기식 기술(Synchronous Technology)을 발표했다. 이 새로운 기술은 파라메트릭 히스토리기반 모델링을 뛰어 넘어선 고급 기능을 제공하지만, 기존 기술과 공존하며 시너지 효과를 발휘한다. 동기식 기술은, 제품 모델에 내재된 현재의 지오메트리 구속조건을 실시간으로 검색하고, 이러한 구속조건을 사용자가 추가한 지오메트리 구속조건과 결합하여, 전체 히스토리를 재생할 필요 없이 새로운 지오메트리를 생성하거나 모델을 편집할 수 있다.

< 그림 1 > 동기식 기술은 현재의 지오메트릭 구속조건과 사용자가 정의한 구속조건을 실시간으로 결합한다

동기식 기술이 실시간으로 특징형상(feature) 간의 종속 관계를 찾고 분석하여, 전체모델을 다시 생성할 필요 없이 편집을 수행할 때,성능에 미치는 영향과 설계 유연성을 상상해 보라. 설계자가 모델 편집에 접근하는 방법을 이해하기 위해, 더 이상 복잡한 구속조건 관계를 연구하고 규명할 필요가 없고, 편집이 미치는 영향에 대해 염려할 필요가 없을 때, 복잡한 제품 개발 과정에 어떤 긍정적인 효과가 있을지 상상해 보라. 설계자들은 “왜 우리가, 두 개의 면이 동일 평면(Co-planar) 또는 접함(Tangent)이 되도록 구속조건을 부여해야합니까? 모델링 프로그램이, 두 개의 면이 동일평면에 있거나 서로 접한다는 지오메트리 상태를 즉시 인식하고, 편집하는 동안 이 상태를 유지하면 되지 않나요?”라고 질문하기 시작한다.

히스토리 기반 설계 시스템은 특징형상(feature) 간의 종속성을 완전히 파악할 수 없기 때문에 순차적으로 모델링 히스토리 전체를 재실행해야 하는 아키텍처 문제를, 동기식기술이 해결한다. 위의 <그림 2>는 관련된 질문을 제기한다. 오늘날의 히스토리 기반시스템에서는, 히스토리 목록상에 있는 특징형상을 변경할 때마다, 해당 특징형상으로 모델을 롤백하고, 모든 후속 지오메트리를 삭제하고, 변경을 수행한 다음, 후속 특징형상 만들기 명령을 재실행하여 모델을 다시 만들어야 한다. 복잡한 대규모 모델에서는 변경하려는 특징형상이 히스토리에서 얼마나 떨어져 있느냐에 따라 엄청난 시간이 걸릴 수 있다. 동기식 기술은 이러한 문제가 없다. 시스템은 이러한 구속 상태가 어디에 존재하는지를 실시간으로 인식하고, 모델의 지오메트리 상태를 올바르게 유지하면서, 모델을 부분적으로 다시 생성한다.

< 그림 2 > 히스토리 기반 시스템에서 공통적인 모델 편집법

모델링 혁신의 비약적인 발전

45년간의 CAD 역사에서, CAD(Computer Aided Design)의 진화는 많은 진보를 거듭하였다.

CAD는 1963년 Ivan Sutherland가 MIT에서 SKETCHP AD를 구현하여 탄생되었다.

초기의 CAD는 2D 디지털 도면 작성 도구로 사용되었다.

1970년대에 3D 와이어프레임 기술과 3D 곡면 모델링으로 이어지는 3D CAD가 탄생되었다. CAD 기술은, 직선과 곡선으로 구성되는 3D 모델의 외부 경계를 수정하여 지오메트리형상을 직접 수정했기 때문에 명시적 모델링(Explicit Modeling)으로 분류되었다.

1980년대 초 솔리드 모델링이 상용 솔루션으로 출시되었을 때, 결합, 빼기, 교차와 같은 부울 연산(Boolean Operation)으로 형상을 직접 수정했기 때문에, 여전히 명시적 모델링으로 분류되었다.

1980년대 중반, CAD 설계는 순차적인 히스토리 기반 아키텍처에 내장된 특징형상(Feature)의 개념과 파라메트릭 모델링의 출현으로 두번째 혁신을 이룩했다.

1990년대에서 최근까지, 대다수의 상용 CAD 프로그램은, 명시적인 모델링 기술에 기반을 둔 몇 가지 주목할 만한 예외가 있음에도 불구하고, 파라메트릭 및 특징형상, 히스토리기반 방법을 채택했다.

두 가지 접근법은 모두 장단점이 있다. 명시적인 모델링에서 설계자들은 편집이 미치는 영향을 염려하지 않고 모델 지오메트리를 직접 편집할 수 있다. 설계자는 변경되는 것만 제어한다. 그러나 이것은 약점으로 생각될 수 있다. 최근까지도, 명시적인 모델러는 여러 개의 면(Face) 집합이 구멍(Hole) 또는 슬롯(Slot)과 같은 특징형상을 나타낼 수 있다는 것을 인식할 수 없었기 때문에, 편집을 할 때 설계자는 솔리드 상에서 적절한 면을 조심스럽게 선택해야 했다. 더욱이, 명시적인 모델러는 대부분 사용자가 정의한 지오메트리 구속조건 및 파라메트릭 치수식을 기록하고 기억할 수 없다.

이러한 명시적 모델링의 반대편에 있는, 히스토리 기반, 파라메트릭, 특징형상 구동 프로그램은 지능적인 속성과 사용자가 정의한 구속조건을 포착하는 데 탁월한 이점을 발휘한다. CAD 모델을 변경하면, 지오메트리 형상에서 모든 종속적인 부분을 자동으로 업데이트한다. 그러나, 많은 설계자들의 증언에 따르면 이러한 이점은 악몽이 될 수도 있다. 변경의 영향을 파악하기 위해 대규모 모델에 포함된 관계의 복잡성을 이해하는것은 매우 힘들 수 있다. 모델을 만든 사람만이 모델을 생성하는 데 사용된 설계 전략을 기억할 수 있으며, 그나마도 최근에 설계된 경우에만 가능하다. 마지막으로, 설계자들은 순차적으로 구성된 히스토리 상의 편집 지점에서 전체 모델을 재생성하려면 엄청난 시간이 걸릴 수 있다.

최근, 주요 솔리드 모델러들은 지능적으로 실시간 ‘마이닝(Mining)’을 수행하여 지오메트리를 인식하는 기술을 확장함으로써, 히스토리 기반, 파라메트릭 시스템에서도 ‘다이렉트 지오메트리(Direct Geometry)’ 편집을 할 수 있게 되었다. 이러한 기능 향상은 동기식기술과 같은 차세대의 혁신적인 기술 도약을 위한 토대를 마련하였다. 동기식 기술은 모델의 현재 지오메트리 상태에 대해 심층적으로 검토하여, 이런 정보를 사용자가 정의한 구속조건 및 파라메터 구동 치수와 연결한 다음, 실시간으로 종속성을 부분화함으로써 두 접근법의 최고 장점만을 제공한다.

동기식 기술은 다이렉트 모델링의 유연성과 함께, 완벽한 제어 및 반복성을 위한 치수/구속조건 구동 기법과 결합된 히스토리-프리(History-free), 특징형상 기반 모델링 시스템이다.

< 그림 3 > CAD의 진화

2. 비즈니스 효과

히스토리 기반과 비-히스토리 기반 모델에서의 편집에 대해, 동기식 기술로 실현된 성능 향상은 개발 프로세스에 획기적인 이익을 준다. 또한, 사용자들이 동기식 기술에 익숙해지면 모델에 포함된 지오메트리 구속조건에 대한 의존성이 감소할 것이다. 설계자는, 지오메트리 상태가 동기식 기술을 통해 인식되고 지능적으로 관리될 것이라는 것을 알게 되면, 구속조건 없이 모델을 만들게 될 것이다. 이러한 진화의 영향은 제품 개발 프로세스에서 근본적인 변화를 일으킬 것이다.

제품 제조업체는 다음과 같은 이점을 경험한다

·개발 사이클 단축에 따른 시장 출시 기간 단축

·예상하거나 예상하지 못한 제품 변경에 더욱 손쉽게 대처

·원래 의도하지 않은 제품 모델에 관한 작업 가능

·STEP이나 지멘스 PLM 소프트웨어의 JT 형식 같은 업계 표준 형식을 사용해 서로 다른 CAD 시스템 간에 전달되는 CAD 모델과의 지능적인 상호 호환으로 협력업체와 작업이 획기적으로 개선

·다양한 설계 대안을 신속하게 살펴볼 수 있는 기능 향상

·사용자들이 개발 방법과 별개로 편집을 수행할 수 있으므로(예: 원통형을 돌출된 원 혹은 회전된 직사각형으로 편집) 리모델링 없이 설계 재사용 가능성 증가

·개발 사이클의 후반에, 시장 요구사항 변경에 보다 신속하게 대응하는 동시에 제품모델의 변경이 미치는 영향 감소 및 제어

기존 제품의 수정이 더욱 신속하게 이루어질수록 제품 비용이 절감되고 시장 출시 기간이 단축된다는 점에서 이러한 변화는 큰 영향을 미친다. CAE 엔지니어들은 해석할 모델을 더욱 쉽게 만들고, 신속하게 ‘What-if’ 시나리오를 수행할 수 있다. 기업들은 제조프로세스 계획을 만드는 업무를 능률화하고, 제조 툴링 및 프로세스 상에 문제점이 발생하면 변경을 신속하게 제안할 수 있다.