По мнению ведущих аналитиков, специализирующихся на системах CAD/CAM/CAE, одной из главных тенденций современного рынка САПР является активное развитие доли средних систем автоматизации, ориентированных на младшие, недорогие модели рабочих станций Unix и платформы Windows 95/NT. Следствием этой тенденции стало осознание большинством пользователей того факта, что системы младшего класса (AutoCAD, VersaCAD, CADKEY и другие) хороши только для решения определенного круга проблем и малоэффективны с точки зрения средних и крупных компаний, деятельность которых далеко выходит за рамки черчения, пусть даже и с расширенными возможностями трехмерного моделирования. Более развитые системы типа EDS Unigraphics, ProEngineer, CATIA или CADDS требуют мощного оборудования и сами по себе достаточно дорогие. Однако хотя большие функциональные возможности этих систем привлекли самый широкий круг пользователей, с каждым днем растет число компаний, желающих получить почти такой же "джентльменский" набор, но за более низкую цену. Воистину серьезный САПР пошел сегодня в народ. Темой данной статьи будет система проектирования нового поколения SolidEdge, позиционируемая компанией Intergraph как раз в наиболее активно развивающемся сегодня сегменте средних систем, которые работают в конфигурации Wintel - программной средой Windows или NT, установленной на компьютерах с чипами Intel или младшими моделями RISC-процессоров.
Весной 1996 года компания Intergraph, хорошо известная как производитель мощных графических рабочих станций и семейства продуктов для машиностроения EMS, выпустила на рынок систему SolidEdge - инструмент, предназначенный для проведения всего комплекса работ по твердотельному моделированию при выполнении в среде Windows на компьютерах класса ПК. Казалось бы, сегодня трудно удивить искушенного пользователя выходом нового продукта, однако отличительной особенностью SolidEdge является низкая цена - около 6 тыс. долл.; потребителям предоставляется полная функциональность по выполнению основного объема работ, связанных с проектированием изделий машиностроения.
Зачем нужна еще одна САПР?
Следует заметить, что данная система - это отнюдь не очередная версия чертежного автомата, заменяющего кульман разработчика, а попытка полного переосмысления самого процесса проектирования в машиностроении. На заре автоматизации в большинстве программных систем процесс конструирования был реализован таким образом, как его представлял себе программист, разрабатывающий эту систему, а не пользователь (конструктор, проектировщик или инженер по расчетам). Потребовалось почти два десятилетия с момента появления первых САПР, чтобы сначала тяжелые, а потом и средние системы автоматизации стали позволять конструктору работать в традиционной, привычной для него манере. Система параметрического твердотельного моделирования SolidEdge - пример одной из реализаций именно такого подхода, в корне меняющего представление о реальных прикладных возможностях машинной графики.
По мнению аналитиков [1], система SolidEdge появилась как ответ на следующие запросы современного рынка САПР:
- желание работать на полнофункциональных или "тяжелых" САПР, но установленных на недорогих компьютерных конфигурациях класса ПК;
- потребность в легкой для освоения САПР с системой команд, ориентированной на конкретный процесс решения прикладной задачи;
- открытость новых систем автоматизации и в первую очередь возможность свободного обмена информацией между различными CAD/CAM/CAE-системами;
- стремление пользователей, на рабочих местах которых установлен двумерный САПР (а таких рабочих мест в мире 600 тыс.), иметь возможность работать с твердотельными моделями.
В системе SolidEdge предусмотрены следующие функциональные возможности, которые обеспечивают ей достойное место в ряду тяжелых САПР.
- Моделирование деталей. Набор средств создания сложных твердотельных параметрических моделей в трехмерном пространстве. Основная задача пользователя при работе с модулем моделирования - представить конечный результат, а система уже сама позволит воплотить его в требуемой форме.
- Создание сборочных узлов. Разработка новых узлов и деталей с привязкой их к уже существующим элементам конструкции. Здесь решается задача ориентирования в большом количестве отдельных деталей путем использования многоуровнего дерева, отражающего структуру сборочного узла. На любом этапе проектирования можно выявить и исправить ошибки размещения деталей.
- Оформление чертежей. В полуавтоматическом режиме создаются чертежи отдельных деталей и сборочных узлов, а также сборники чертежей. Чертеж вместе с изометрическими проекциями, выносными видами, разрезами и т. п. всегда соответствует текущей версии модели. Предусмотрена автоматическая простановка размеров и формирование спецификаций.
- Поддержка рабочих групп. Средства организации работы коллектива проектировщиков, позволяющие распределить общий проект между рабочими местами, объединенными в сеть, и обеспечить контроль за ходом процесса создания нового изделия.
- Архивация. Кроме хранения в многоуровневом архиве собственных чертежей и моделей, предусмотрена работа по использованию в новых проектах разработок, выполненных или выполняемых с помощью других систем автоматизации (AutoCAD, Microstation, EMS).
- Интеграция в электронный офис. Поддержка стандарта OLE позволяет рассматривать Edge как расширение привычного набора функций электронного офиса. Возможна интеграция с Word, Excel, Access, а также доступ к ресурсам SolidEdge из собственных прикладных программ пользователя.
Единый пользовательский интерфейс позволяет управлять всеми перечисленными функциональными возможностями SolidEdge, используя понятный каждому конструктору язык, настраиваемый на специфику конкретного применения. Сегодня SolidEdge - первая из CAD-систем, имеющая сертификат совместимости с продуктами Microsoft - Microsoft Office Compatible.
Твердотельное моделирование
Многие из существующих САПР реализуют возможности твердотельного моделирования, однако изначальная ориентация SolidEdge на среду Windows позволяет минимизировать количество операций, необходимых для ввода данных. Это не только ускоряет, но и упрощает моделирование. Если же учесть, что система предназначена специально для пользователей, занятых в машиностроительной сфере, то, по мнению аналитиков, работа с системой становится более естественной и соответствует привычному ходу мыслей конструктора-проектировщика.
В качестве одной из рабочих схем при формировании модели детали в системе используется парадигма добавление-удаление материала. При этом пользователь выбирает рабочую область, рисует в ней контур будущей детали, а затем, как скульптор, указывает пределы и направление перемещения резца, удаляющего "все лишнее".
Для геометрического представления тел SolidEdge использует ACIS - программный продукт компании Spatial Technology. При этом принцип проектирования на основе конструкторско-технологических элементов позволяет избежать использования традиционных булевых операций, приводящих к тому, что поведение модели становится непредсказуемо. При управлении процессом создания элемента в SolidEdge его границы задаются командами типа: "до следующей поверхности", "насквозь", "до пересечения с цилиндром" и т. п. Само собой разумеется, что поддерживается автоматическое вычисление линий и поверхностей при пересечении различных элементарных объемов, составляющих конструируемую деталь.
Система хранит всю историю работы по моделированию объекта - пользователь в любой момент может "откатиться" назад для исправления геометрии или изменения каких-либо параметров. Кроме того, можно задать режим автоматической проверки на корректность сделанных изменений, например контроль за пересечением поверхностей или предупреждение об изменении целостности контура детали при коррекции каких-либо параметров.
Для оформления построенной модели в соответствии, например, с требованиями ЕСКД в системе имеется полный набор средств, позволяющих придать модели нужный антураж. Создание ассоциативных чертежей, связанных с моделью и отражающих все вносимые в нее изменения, раньше было прерогативой только серьезных САПР, имеющих не менее серьезную стоимость. Теперь в системе SolidEdge можно формировать динамическую связь модель-чертеж, позволяющую всегда иметь актуальное состояние чертежа детали или сборочного узла. Для оформления собственно чертежа в системе имеется полный набор соответствующих автоматически выполняемых функций: композиция видов, построение проекций и сечений, нанесение размеров, размещение спецификаций. Размеры на чертеже можно импортировать непосредственно из модели детали, а затем нанести дополнительные поясняющие надписи в соответствии с принятыми национальными и международными стандартами.
Для создания текстовых пояснений можно использовать встроенный редактор или любой текстовый процессор: Word, Notepad, Write и т. п.
Сборки
Средства создания отдельных, пусть даже твердотельных деталей сегодня уже имеют многие системы класса среднего и легкого САПР, однако работа со сборками - это обязанность главным образом тяжелых систем. Система SolidEdge изначально создавалась для параметрического твердотельного моделирования сборочных узлов. Каждая отдельная деталь сборки разрабатывается не сама по себе, а в связи с ее местом в сборочном узле, частью которого она является. Ясно, что это позволяет исключить многие ошибки еще на ранних этапах проектирования. Новые детали можно создавать, используя элементы соседних; позиционирование деталей в сборке и автоматическая установка взаимосвязи между ними, управление текущим состоянием работ по созданию сборочного узла - все это возможно в системе SolidEdge.
Остановимся чуть подробнее на сборке сверху вниз, которая позволяет проектировать сборочные узлы и создавать новые детали непосредственно в среде сборки, используя части уже созданных деталей и узлов, разработанных, в том числе, и средствами других САПР. Интересной особенностью SolidEdge является возможность задания мест соединения деталей и условия выравнивания, которые система должна соблюдать в течение всего сеанса работы над проектом. Определенным интеллектом обладают также средства ориентации деталей в сборочном узле, которые помогают достаточно просто разобраться в сложных конструкциях, содержащих сотни, а при размещении проекта в сети и тысячи элементов. В качестве дополнительной возможности, предполагаемой при работе в режиме сверху вниз, стоит упомянуть отслеживание версий для оценки сразу нескольких вариантов решения, а также автоматический учет взаимосвязей между деталями для выявления ошибок размещения и нестыковок.
Однако все эти возможности ничего не дадут, если не будет соответствующих средств для управления работой в большом объеме данных, связанных с проектом сборочного узла. Для этой цели в составе SolidEdge предусмотрен навигатор PathFinder, который отображает древовидную структуру сборки и помогает ориентироваться в сложных узлах, выбирать и использовать для работы необходимые детали, а также управлять процессом визуализации сборки на экране.
Очевидно, что потенциал SolidEdge превышает возможность его использования при работе над проектом только на одном компьютере. Кроме того, реалии сегодняшнего дня подразумевают при работе над проектом активное участие группы специалистов. Система SolidEdge предлагает необходимые средства для управления данными, позволяющие обеспечить согласование работы проектировщиков над сборочным узлом. Кроме файлов с геометрической информацией, в системе предусмотрено хранение блока атрибутивных данных, содержащих описание проекта: аннотацию, текущее состояние, версию, данные о конструкторах, уровень доступности и т.п. Каждый из этих атрибутов может служить критерием поиска, перемещения и использования определенной модели. Для более эффективной организации работы групп файлы модели могут передаваться по электронной почте между членами коллектива разработчиков.
Полезные "мелочи"
Разработки компании Intergraph традиционно отличались оригинальными и весьма интеллектуальными решениями - другое дело, что с ними мог работать сравнительно ограниченный контингент пользователей в силу узкой направленности компании на ВПК, ориентации на собственную аппаратуру и относительно высокой стоимости. С появлением системы SolidEdge, предназначенной для широкого круга пользователей, ситуация в корне изменилась.
В системе SolidEdge можно отметить две полезные "мелочи", существенно облегчающие работу конструкторов и проектировщиков: набор интеллектуальных средств и стандарт OLE for D&M.
Заложенный в систему интеллект позволяет SolidEdge не только распознавать и воплощать замыслы пользователя, но и предвосхищать его действия в процессе работы над проектом. Это дает возможность сократить число шагов и операций, а в конечном счете и время разработки изделия в целом.
QuickPick - автоматический выбор примитива. Облегчение процесса выбора (указания) геометрических примитивов, необходимых для построения. При перемещении курсора ребра, поверхности, фаски, скругления и другие элементы выбираются и выделяются автоматически. При работе с затененным изображением QickPick позволяет выбрать невидимые примитивы, закрытые другими поверхностями, что избавляет от необходимости постоянно вращать модель. Особенно полезны функции QuckPick при неоднозначном выборе, когда в области курсора оказывается сразу несколько примитивов - достаточно одного щелчка клавиши мыши, чтобы правильно выбрать нужный элемент. Все это исключает применение весьма часто используемой в традиционных CAD-системах функции отмена/подтверждение.
SmartSketch - интеллектуальный эскиз. При создании профиля автоматически выделяются ключевые точки эскиза: конец или середина отрезка, точка сопряжения, касания и т. п. Также автоматически определяется и соответствующим образом обозначается взаимное расположение примитивов: вертикальность, перпендикулярность, параллельность и т. п.
FreeSketch - точная геометрия при рисовании "от руки". Преобразование наброска, сделанного от руки, в строгие геометрические примитивы: дуги, окружности, прямые и т. п.
SmartStep - история внесения изменений. Данный инструмент позволяет воспроизвести многошаговый процесс построения элементов модели с помощью линейки из пиктограмм. Выбрав нужную пиктограмму, пользователь получает доступ к соответствующему шагу истории своей работы и может непосредственно в нем внести требуемые изменения.
Одной из интересных особенностей SolidEdge является использование разработанного для Windows стандарта на связь трехмерных объектов - OLE для дизайна и моделирования (OLE for D&M). Стандарт позволяет в среде Windows обеспечить различным приложениям обмен геометрической информацией о трехмерных моделях. С помощью обычных команд копирования и вставки, использующих буфер обмена оболочки Windows, можно "перетаскивать" трехмерные модели из одной программы в другую. Эта возможность полезна, например, при работе с текстовым процессором - созданный тест можно поместить непосредственно в поле спецификации или чертежа, либо наоборот, вставить геометрическую модель, созданную средствами SolidEdge, в тело документа, подготовленного с помощью Word. Такой способ интеграции возможен для всех приложений, поддерживающих стандарт OLE, что позволяет объединять в единое целое необходимые для решения задачи приложения.
В системе предусмотрены серверы данных OLE, которые дают возможность не только просматривать геометрические модели, созданные в других CAD-системах, но и использовать их в сборочных узлах. Одним из "побочных" следствий такой возможности является сохранение инвестиций, вложенных в предыдущие реализации САПР на предприятии заказчика - все накопленные на момент перехода к SolidEdge модели, чертежи, спецификации и сборочные узлы можно безболезненно интегрировать в новую рабочую среду.
Напутствие пользователям
С точки зрения традиционных, "тяжелых" САПР перечисленные особенности SolidEdge, может быть, и не являются "откровением". Но если учесть, что функциональность этой системы доступна при существенно более низкой стоимости и при работе с компьютерной конфигурацией, принадлежащей совсем другой категории аппаратных средств, то видно, что SolidEdge заслуживает самого пристального внимания. В результате широкие слои отечественных пользователей, воспитанных на AutoCAD и часто не имеющих под рукой ничего лучше ПК с Windows или NT, получили доступ к реальным полноценным возможностям современного САПР. Для успешного функционирования SolidEdge достаточно следующей минимальной конфигурации: 80486, память 32 Мбайт, диск 100 Мбайт, монитор 1024*768, ОС Windows 95 или NT.
Открытая архитектура SolidEdge позволяет достаточно быстро интегрировать эту систему в уже функционирующие программно-аппаратные конфигурации, что особенно важно сегодня, когда актуальным является переход к современным САПР не столько от дедовских способов проектирования за кульманом, а скорее уже от чертежно-графических систем класса ПК, для которых уже накоплены к сегодняшнему дню достаточно объемные архивы электронной конструкторско-проектной документации.
МУНЦ "Космос", Москва (095) 158-41-24
