Czas zmian CAD - 1980 r. - 1990 r.

Lata 80. to okres nowych wyzwań technologii CAD. W siódmej dekadzie XX w. CAD rozwijał się głównie na uczelniach – stanowił temat prac doktorskich i przedmiot badań. W kolejnym dziesięcioleciu natomiast wszedł na rynek komercyjny i napotkał nieznane do tej pory problemy. Szybki rozwój sprzętu, przestrzeganie harmonogramów prac, ostra konkurencja na rynku to tylko nieliczne z wyzwań,  z którymi mierzyć musieli się twórcy oprogramowania CAD.

W latach 80. Najlepiej działające programy CAD sprzedawano w pakiecie sprzęt/oprogramowanie. Wzajemna optymalizacja składowych umożliwiała płynne działanie, zestawy nie wymagały dodatkowego zasilania lub chłodzenia.

W 1981 roku IBM zawarło z Avions Marcel Dassault umowę umożliwiającą firmie IBM sprzedaż programu CATIA, w 1982 roku zaprezentowana została CATIA Version 1, która zawierała opcje modelowania 3D. Rozpoczęta w tamtym czasie współpraca trwa do dziś.

Najpopularniejsze (najtańsze) minikomputery DEC VAX współpracowały z wypuszczonym w 1983 r. oprogramowaniem InterAct i InterPro 3D firmy Intergraph (wcześniej M&S Computing).

Dominację komputerów DEC na początku lat 80. zakończyło wprowadzenie UNIXa charakteryzującego się otwartą architekturą, niskim kosztem oraz wysoką wydajnością. W pierwszych latach dekady pojawiły się również PC. IBM stworzyło pierwszego PC w 1981 roku. W 1982 roku zaprezentowany został pierwszy system CAD dla PC – Autodesk. W 1983 roku Adra System zaprezentowała CADRA 2D CAD, a w 1984 roku Bentley System – MicroStation. W 1984 roku zaprezentowano pierwszego Macintosha, a już w 1985 roku Diehl Graphsoft zaprezentował MiniCAD, który stał się najlepiej sprzedającym się oprogramowaniem CAD dla komputerów Apple. Ze względu na brak mocy obliczeniowej oraz słabą grafikę dopiero po intensywnym rozwoju w latach 90. PC i Apple zaczęły mieć rewolucyjny wpływ na rozwój CAD.

W 1987 roku Parametric Technology Corp. wypuściło pierwszy program 3D dla komputerów UNIX – Pro/Engineer. Pierwotnie program został zlekceważony przez innych graczy rynku CAD, uważali oni Pro/Engineer za niedojrzały i niestabilny. KU ich zaskoczeniu po 18 miesiącach od wprowadzenia program bił rekordy sprzedaży. Pro/Engineer charakteryzował się zdaniem użytkowników łatwością użytkowania oraz szybkością modelowania. Nowoczesny na tamte czasy interfejs programu pozostawił konkurencję w tyle.

W początkowej fazie rozwoju CAD firmy z branży motoryzacji i lotnictwa posiadały własne zespoły, które miały na celu stworzenie personalizowanych rozwiązań CAD. Trend ten uległ zmianie po 1985 roku, potentaci zaczęli korzystać z komercyjnych rozwiązań proponowanych przez wyspecjalizowane firmy CAD. Boeing porzucił autorski projekt TIGER 3D CAD (rozpoczęty w 1980 r.) w 1988 roku i zaczął korzystać z programu CATIA. Rezygnacja z systemów wewnętrznych na rzecz komercyjnych rozwiązań oznaczało dla sprzedawców oprogramowania CAD dwukrotne zwiększenie wielkości rynku.

Branża CAD pokładała wielkie nadzieje w rozwoju technologii w latach 80., miał to być złoty okres sprzedawców. Jednak panująca pod koniec dekady w Europie i Stanach Zjednoczonych recesja zmusiła sprzedawców do obniżenia cen (analogicznie zmalały uzyskiwane marże). Niektóre z firm znalazły się na skraju bankructwa. Wszyscy z niecierpliwością wyczekiwali zmian jakie przyniosą lata 90. .

Rozwój CAD - 1970r. - 1980r.

Dalszy rozwój systemów CAD szedł w parze z prężnym rozwojem technologii w latach 70. Kołem zamachowym stał się rozwój języków programowania, systemów operacyjnych oraz stworzenie komputerów o nieznanej do tej pory mocy obliczeniowej. Przykład może tu stanowić minikomputer VAX.

W dalszym ciągu prekursorami rozwoju technologii CAD były firmy z branży motoryzacyjnej oraz lotniczej. Wyżej wymienione korporacje posiadały specjalne, międzynarodowe działy mające za zadanie tworzenie autorskich programów CAD.

W tamtym okresie programy CAD stanowiły zamiennik 2D dla klasycznych ręcznych rysunków. Wdrożenie CAD minimalizowało liczbę ludzkich błędów powstających podczas kreślenia kopii projektów oraz zwiększało możliwość ponownego wykorzystania rysunków. Jednym z najbardziej znanych programów CAD, który powstał w latach 70. Jest CADAM. Aplikacja przetrwała pod tą samą nazwą do dziś, oczywiście interfejs i kody źródłowe są już skrajnie różne od pierwowzoru. W 1975 roku francuska firma lotnicza zakupiła licencje CADAM i rozpoczęła pracę nad doskonaleniem programu czego efektem finalnym było stworzenie znanego do dziś programu 3D CATIA.

Pierwszy program 3D – SynthaVision firmy MAGI został stworzony został w 1972 roku dla przemysłu nuklearnego. Pierwszy raz posłużono się tu modelami przestrzennymi brył.

Lata 70. Rozpoczęły złoty okres 2D CAD, jednak zainteresowanie klientów szybko przeniosło się na możliwość 3D programów. Praca doktorska K. Vesprille’a z 1975 roku czerpiąca z badań de Casteljau i Bezier’a stała się podstawą dla opracowań na temat krzywych 3D i zasad modelowania powierzchniowego.

W 1978 roku wypuszczony został program BUILD autorstwa Iana Braid bazujący na B-rep – reprezentacji granic. Podejście to polega na reprezentowaniu geometrii poprzez krawędzie, ściany i wierzchołki uznane za tytułowe „granice” obiektu.

Komputeryzacja i spadek cen sprzętu umożliwiły wejście CAD w świat inżynierii. Pod koniec dekady użycie CAD  w biurach projektowych stało się wysoce opłacalne. Wzrost popularności programów zmusił gigantów rynku do stworzenia wspólnych norm. W ten sposób w 1979 roku powstało IGES (Initial Graphic Exchange Standard) będące do dziś wiodącym standardem w branży.

Wartość rynku oprogramowania i sprzętu CAD wzrosła z 25 milionów dolarów na początku lat 70. do prawie miliarda dolarów u schyłku dekady. Zainteresowanie inwestorów oprogramowanie CAD właściwie odzwierciedlało ten trend. W 1979 roku firma Auto-trol na skutek publicznego przetargu została wybrana pierwszych dostawcą oprogramowania CAD.

Sukces rozwoju technologii CAD w latach 70. został oparty na udoskonaleniu fundamentalnych algorytmów oraz obniżce cen i zwiększeniu dostępności sprzętu komputerowego. Na początku lat 80. wiele firm nie wyobrażało sobie już powrotu do dawnych praktyk i rysowania przy użyciu ołówka i kalka. Rozpoczęła się era komputeryzacji inżynierii.

Historia CAD – do 1970 roku

Nie można pisać o BIM-ie i nie wspomnieć o CAD – w ostatecznym rozrachunku bez oprogramowania CAD metodologia BIM nie istnieje.

CAD to akronim od angielskich słów  Computer Aided Design oznaczających Projektowanie Wspomagane Komputerowo. Dziś nie potrafimy już wyobrazić sobie, że niegdyś praca projektanta nie opierała się wcale na rysowaniu przy użyciu komputera lecz wszystko robione było ręcznie. Drobna zmiana nie polegała na usunięciu elementu poprzez kliknięcie jednego przycisku. Potrzebne były gumki, nożyki, a niekiedy cały rysunek musiał zostać stworzony od nowa.

Wydawać nam się może, że początki CAD sięgają mniej niż wieku wstecz. O ile patrząc na to przez datę powstania komputera (1945r.) uznać można takie założenie za właściwe to podwaliny programów powstały już ponad 2 300 lat temu!

Za twórcę fundamentów programów CAD uznać należy Euklidesa z Aleksandrii, który w dziele „Elementy” z końca IV w. p.n.e. zawarł wiele twierdzeń i formuł, na których do dziś bazują programy wspomagające projektowanie komputerowe. Potwierdzenie aktualności twierdzeń starożytnego matematyka stanowiło dzieło Leon Battista Alberti „Dziesięć ksiąg o sprawach budownictwa” z 1435 roku, gdzie zalecone zostało stosowanie geometrii euklidesowej.

Kolejnym krokiem milowym dla osób opracowujących projekt było wynalezienie kalki w XIX wieku.

Dalsze punkty odnoszą się już bezpośrednio do czasów po wynalezieniu komputera – po 1945 roku. W 1957 roku dr Patric J.Hanratty opracował pierwszy komercyjny program CAM (Computer Aided Manufacturing – pl. Komputerowe Wspomaganie Wytwarzania) do cyfrowego programowania maszyn obróbczych o nazwie PRONTO.

Pierwszy program wspomagający projektowanie komputerowe - CAD powstał zaledwie 15 lat po wynalezieniu komputera. W 1960 roku Ivan Sutherland w swojej rozprawie doktorskiej na MIT przedstawił program „Sketchpad” (pl. „szkicownik”).  Praca w aplikacji była możliwa poprzez użycie świetlnego pióra do rysowania po ekranie komputera.

Ze względu na znaczne koszty technologii programy CAD stosowany były początkowo głównie w branży lotniczej i motoryzacyjnej. Pierwotnie programy tworzone były w celu automatyzacji powtarzalnych prac kreślarskich. Wspomniany wcześniej dr Hanratty był współtwórcą programu CAD o nazwie DAC stworzonego dla General Motors w połowie lat 60. XX wieku. Podobne programy powstały dla McDonnell-Douglas - CADD – 1966r., Ford – PDGS – 1967r., Lockheed – CADAM – 1967r. i wiele podobnych.

Nie tylko amerykańskie uczelnie mają swój wkład w rozwój programów CAD. W 1965 roku na Uniwersytecie Cambridge zespół Charlesa Lange rozpoczął poważne badania nad modelowaniem 3D w CAD.

W połowie lat 60. francuski badacz Paul de Faget de Casteljau pracując dla Citroen rozpoczął pionierskie badania nad krzywymi i powierzchniami w 3D CAD. Zbieżne badania prowadził zatrudniony w Renault Pierre Bezier, wynikiem których było stworzenie krzywej Beziera. Kontynuowane badania Casteljau i Beziera stały się podwaliną 3D CAD.

Koniec lat 60. to okres prężnego rozwoju CAD. Inwestorzy zauważyli potencjał drzemiący w automatyzacji powtarzalnych czynności. CAD nie przebił się jeszcze do budownictwa, jego główną siłę napędową stanowiła branża motoryzacyjna zaliczana w drugiej połowie XX wieku to najbardziej innowacyjnych gałęzi przemysłu. Optymalizacja kosztów i pracy oraz rozwój miast zmuszały firmy do zwiększonej produkcji środków transportu. Racjonalizacja już na etapie opracowywania koncepcji przynosiła firmą największe zyski.

Programowanie wizualne

Za najprostszą formę programowania i wykonywania zadań zapisanych w formie algorytmu w życiu codziennym uznać można wypełnianie instrukcji. Perfekcjonistą w tworzeniu czytelnych instrukcji jest IKEA. Wykonując krok po kroku kolejne polecenia otrzymujemy rezultat w postaci idealnie spasowanego mebla. Ulotki IKEA mają jeszcze jeden niezaprzeczalny atut – graficzny sposób ich przedstawienia jest banalny do zrozumienia.

 

Analogicznie podejść można do PROGRAMOWANIA WIZUALNEGO – po zdefiniowaniu przez użytkownika danych wejściowych dochodzi do przetworzenia ich przez program i otrzymania rezultatu (danych wyjściowych).

PROGRAMOWANIE GRAFICZNE to programowanie o najniższym progu wejścia. Do jego największych zalet należy brak konieczności „pisania” kodu, nie musimy znać Pythona lub JAVY by zacząć tworzyć zrozumiałe dla programu skrypty.

Programowanie polega na łączeniu węzłów, daje to użytkownikowi możliwość śledzenia kolejnych czynności i pozwala ograniczyć błędy. Programy już w czasie tworzenia kodu sygnalizują brak możliwości wykonania operacji (np. kafelki stają się czerwone). Użytkownik posiada znaczną swobodę manipulowania zadaniami w sposób graficzny – przeciąganie i upuszczanie funkcji, graficzne łączenie ich ze sobą.

W związku z rosnącą popularnością automatyzacji zadań w branży budowlanej twórcy oprogramowania starają się sprostać wymaganiom konsumentów i tworzą wbudowane rozszerzenia umożliwiające generatywne projektowanie. Przykładem jest tu grupa Nemetschek i jej węgierska filia GRAPHISOFT -twórca programu ARCHICAD, który od 2020 roku wzbogacony został o PARAM-O. Dodatek umożliwia tworzenie spersonalizowanych obiektów i bibliotek wewnątrz Archicada bez konieczności zakupu dodatkowego oprogramowania.

BIM - rozwinięcie skrótu

„BIM to innowacyjne pojęcie”, „BIM dopiero zrewolucjonizuje budownictwo, szkoda teraz na niego czasu, poczekajmy aż pojawią się krajowe standardy” – hasła i okrzyki nadal dające się usłyszeć w polskich biurach nie są dostosowane do panującej na świecie dynamicznej sytuacji.

BIM dzieje się teraz i to wcale nie od wczoraj, pierwsze programy CAD zaczęły funkcjonować już przeszło 60 lat temu.

Akronim BIM powstał od angielskich słów BUILDING INFORMATION MODELING. Najbardziej rozpowszechniony polski odpowiedni stanowi MODELOWANIE INFORMACJI O BUDYNKU. Aktualnie, zgodnie z rozwojem technologii BIM oczywisty do tej pory sposób rozwinięcia skrótowca uległ przemianą.

Pierwsze dwa człony B – BUILDING (metodologia odnosi się do szerokiej grupy budynków, obiektów oraz infrastruktury) oraz I – INFORMATION (dostęp do spójnych informacji to potęga) pozostają niezmienne.

Enigmatyczne staje się jednak M:

• M – MODELING – „modelowanie informacji o budynku” angielski amerykański, preferowane jest pojedyncze L, najbardziej rozpowszechnione rozwinięcie,
• M – MODELLING –„modelowanie informacji o budynku” angielski brytyjski, podwójne L,
• M – MODEL – „model informacji o budynku”, dochodzi tu do spłycenia metodologii. BIM to nie tylko model.
• M – MANAGMENT – „zarządzanie informacją o budynku”, rozwinięcie ostatnimi laty znacznie zyskuje na popularności. Dzięki możliwości zarządzania informacją kontrolowany jest pełny cykl życia obiektu.

Zdecydowanie najczęściej spotykamy się z rozwinięciem Building Information Modeling jednak kto wie czy za kilka lat Modeling nie zostanie zastąpione przez Management lub jeszcze inne słowo.