Dnes se konečně dostávám k dlouho slibovanému článku - metodice skeletonu. Tuto metodiku se pokusím názorně vysvětlit na modelu, resp. sestavě železničního cisternového vagónu. Model je jednoduchý, nemá za cíl ukázat modelovací techniky, ale pochopit strukturu skeletonové sestavy a hlavní principy metodiky.

Co je to vlastně skeleton?

Skeleton neboli kostra je soubor (v sestavě model, design table) specifikací, který nese funkční charakterisktiky celého modelu (sestavy). Hlavní účel skeletonu je soustřeďovat všechny klíčové informace (specifikace) na jednom místě. Pokud se začnou tyto informace rozmělňovat do více míst, začíná skeleton pozbývat hlavní výhodu.

Specifikace modelu, které může skeleton obsahovat, jsou zejména:

• Parametry
• Drátová geometrie
• Plošná geometrie (designové plochy)
• jiné distribuovatelná specifikace

Pokud pracujeme pouze s modelem, můžeme specifikace uložit např. do samostatného geometrického setu - jedná se o jakýsi pseudo skeleton, protože máme pořád jen jeden model.
U sestavy je skeleton představován samostatým partem, který je často skrytý a ani není zahrnutý v kusovníku. Skeleton nemusí být v sestavě jediný. Jeden obsahuje například parametry, další drátovou geometrii, plochy atd.

Hlavní výhody konstrukce se skeletonem

Pokud se rozhodneme používat při kostrukci skeleton, získáme tím celou řadu přínosů. Jsou to zejmény tyto:

• Vytvořené sestavy a celky mohou být použity zcela nezavisle na ostatních produktech. Při změnách si často ušetříme načítání zcela nepotřebných dat
• Nevytváří se nežádoucí vazby mezi modely. Všechny modely jsou navázány pouze na skeleton.
• Všechny informace se přenáší prostřednictvím produktové struktury
• Rychlejší změny na modelech a sestavách a jejich update

Další a možná jednou z největších výhod skeletonové konstrukce je možnost současné práce více uživatelů na jednom produktu. Uživatelé pracují zcela nezávisle na jednotlivých modelech, které si nesou informace obsažené ve skeletonu. Současně je možné provádět změny ve skeletonu bez porušení konzistence celé sestavy. Po otevření sestavy si modely "natáhnou" změněné specifikace a celá sestava se přispůsobí změněnému skeletonu.

Co byste měli znát, než se do skeletonu pustíte

Abyste dokázali efektivně pracovat se skeletony, měli byste znát a ovládat vytváření publikací a dále princip a funkci externích a kontextuálních linků. Vřele dopuručuji přečíst si předchozí články, které se touto problematikou zabývají (Linky I.-III.).

Příklad: Sestava železničního vagónu

Pro názorný příklad jsem namodeloval železniční vagón se dvěma podvozky a cisternovou nástavbou, který můžete vidět na obrázku. Příklad by měl jasně ukázat, jak jednoduše a rychle lze tuto sestavu zmodifikovat nebo v ní dokonce měnit jednotlivé komponenty (například cisternovou nástavbu vyměníme za známé "bábovky" na přepravu cementu). Jak jsem psal na začátku, příklad rozhodně nemá za úkol představit hi-tech způsob modelování, ale i tak jsem se snažil jít příkladem a modelovat čistě.

Produktová struktura celé sestavy je poměrně jednoduchá. V top sestavě je hlavní skeleton, model rámu, cisterny a dvě podsestavy podvozku. V podsestavě podvozku je skeleton podvozku, který nese specifické informace o podvozku, a dále model rámu podvozku a modely náprav.
Na dalším obrázku jsou vazby (constraints) hlavní sestavy. Zde si všimněte zejména vazby Fix, kterou je hlavní skeleton "znehybněn" v hlavní sestavě. Tohle je velmi důležité - zajistíme, že se skeleton v sestavě nepohne. Další vazby určují pozici jednotlivých modelů v hlavní sestavě nebo pozice skeletonů v podsestavách.

Hlavní skeleton

Nyní se zaměříme na strukturu hlavního skeletonu. Jeho model obsahuje pouze referenční (body, roviny) a drátovou geometrii. Tato geometrie definuje základní rozměry vagónu (délku, šířku), připojovací body pro podvozky a nástavbu. Pro vetší přehlednost je rozdělena do tři geometrických setů pojmenovaných Rám, Podvozek 1 a 2.

Pozn:
Pro správnou definici modelu bychom si ještě měli určit orientaci souřadného systému a tuto konvenci dodržovat u všech modelů. Směry jednotlivých os zvolíme následovně:

• osa X: vodorovně podélně
• oss Y: vodorovně napříč
• osa Z: svisle směrem vzhůru

Počátek modelu skeletonu zvolíme v poloze geometrického středu vagónu (mezi osami), ve výšce osy nad pomyslným bodem styku kola s kolejnicí.

Referenční elementy pro vytváření vazeb
Pro vzájemné přesné napolohování dvou dílů potřebujeme mít u každého z nich např. tři navzájem kolmé roviny nebo bod a dvě roviny. V tomto příkladu jsem se rozhodl pro možnost bodu a dvou rovin; bod se s výhodou použije jako počátek souřadného systému v pozicovaných skicách. Protože se z těchto elementů budou vytvářet publikace, je třeba je pojmenovat podle nějakého pravidla. Pojmenovaní musí být jednoduché a hlavně jednoznačné. V každém modelu jsou tedy minimálně 3(4) elementy pro určení polohy v sestavě:

• RB "název dílu" - referenční bod, určený třemi souřadnicemi od počátku
• HR XY "název dílu" - referenční rovina, paralelní s XY a procházející RB
• HR YZ "název dílu" - viz XY
• HR XZ "název dílu" - viz XY
• DR "název" - definiční rovina (např. celková délka, šířka, atd.)

Struktura skeletonu
V hlavním skeletonu si tedy vytvoříme reference pro připojení jednotlivých modelů. Bude to skupina pro připojení rámu (a zároveň i pro připojení nástaveb) včetně příslušných rovin (modře), dále skupina pro připojení obou podvozků (zeleně) a roviny určující celkové rozměry rámu (pojmenovány jako DR ram rozmer, žlutě).

Samostatný skeleton a jeho integrace v sestavě jsou na obrázcích.

Skeleton podvozku

Ještě než se dostaneme k jednotlivým částem vagónu, vytvoříme si skeleton pro podvozek. Ten postavíme stejným způsobem jako hlavní skeleton. Bude obsahovat připojovací body pro napolohování do hlavní sestavy, referenční body os, vlastní osy a roviny pro definici rozchodu. Všechny tyto elementy budou opět publikované.

Oba podvozky jsou vložené do sestavy a navázány na hlavní skeleton. Vazby jsou vždy mezi odpovídajícími elementy, tj. hlavni skeleton/RB podvozek + skeleton_podvozek/RB podvozek atd.


Skeleton podvozku a jeho integrace v sestavě jsou na obrázcích.

Konstrukce v kontextu

Ještě než přistoupíme k vlastním modelům (rám, podvozek, nápravy,...), vysvětlíme si princip konstruování v kontextu. Pokud se podíváme na obrázek se strukturou sestavy, vidíme u instancí rámu a cisterny ikonku s modrým řetízkem a zeleným "kolečkem" (oproti normálnímu béžovému). To znamená, že oba modely mají externí linky (reference ze skeletonu) v rámci této hlavní sestavy, tj. jsou vytvoření v jejím kontextu. Oproti tomu instance rámu podvozku v podsestavě podvozku má ikonku s malou zelenou šipkou a bílým "kolečkem". Tato reprezentace značí, že model je vytvořen v kontextu jiné než kořenové sestavy. Pokud ale otevřeme podsestavu podvozku do nového okna, ikonka se změní na tu s řetízkem, protože podsestava podvozku je v tomto případě kořenová.
Kontexty lze libovolně měnit a tím určovat, v jaké úrovni sestavy si bude model bude hledat své externí reference.
Tento princip má pak jednu obrovskou výhodu. V každé úrovni sestavy můžeme mít skeleton, který ponese nějaké specifikace a ty budou publikovány pokaždé se stejným názvem. Při vkládání komponentu do libovolné sestavy (podsestavy) si tak můžeme zvolit, v jakém kontextu resp. na jaký skeleton má být model navázaný a vytvářet tak libovolné modifikace. Ještě jednou ale zdůrazňuji, že je třeba externí linky dobře ovládat - pokud tomu konstruktér dostatečně nerozumí, může při práci zažít pár horkých chvilek.

Rám

Konstrukci modelu rámu začneme opět definicí referenčního bodu. Tímto bodem bude rám připojen k hlavnímu skeletonu. Bod vytvoříme v počátku modelu, tedy v souřadnicích 0,0,0 a k němu vytvoříme tři hlavní roviny.
Dále se pustíme do kopírování potřebných specifikací ze skeletonu. Vkládat budeme pomocí As result with link (Paste special), čímž se vytvoří externí reference s vazbou na hlavní skeleton. Samotnou konstrukci modelu nebudu popisovat. Pouze zdůrazním, že všechny feature, jejichž rozměry se budou měnit při změně specifikací, jsou samozřejmě vhodným způsobem navázány na externí reference.

Rám podvozku

Model je postaven analogicky k rámu vagónu. Referenční bod je zvolen v místě připojení podvozku k rámu, k němu opět přísluší hlavní roviny. Tyto elementy jsou vypublikovány a jejich pomocí je rám podvozku navázán na skeleton. Vše ostatní se přebírá ze skeletonu podvozku jako externí reference. Opět neopomenu zmínit, že vše, co souvisí se specifikací ve skeletonu, by mělo být na tyto reference navázáno.

Cisterna a další varianty nástaveb

Ke stavbě obou nástaveb snad není třeba žádný komentář. Můžeme si vytvořit celou řadu různých variant, které můžeme velmi jednoduše a rychle měnit se současným zachováním parametrizace. Pro názornost jsem vytvořil další nástavbu, měla by představovat již zmiňované "bábovky" pro přepravu cementu (železniční modeláři přimhouří oko).
Aby bylo možné zaměňovat jednotlivé varianty, je bezpodmínečně nutné, aby odpovídající publikace měly stejný název. V opačném případě dojde k přerušení vazeb a sestava se rozpadne.

Záměnu nástaveb si můžete sami vyzkoušet. Aktivujte hlavní sestavu a nad instancí cisterny kliknětě pravým tlačítkem a dále Replace component. Vyberte model druhé nástavby (cisterna_cement.CATPart) a potvrďte. Dále si můžete vyzkoušet měnit jednotlivé specifikace ve skeletonech, např. vzdálenost podvozků, délku a šířku vagónu, a sledovat, jak se podle toho mění celá sestava.

Model sestavy je uložený v sekci Ke stažení (je třeba registrace).

Závěr

Metodika skeletonu nám v kombinaci s předem připravenými šablonami (templates) a utilitami (makra, knowledgeware) přispívá k obrovské redukci času potřebného pro návrh typově shodných produktů (nástrojů apod) a jejich modifikacích.

Všechny případné dotazy k článku rád zodpovím v diskusi.