Открытый SolidWorks: единство и борьба противоположностей

Михаил Михайлов, Михаил Холин,Владимир Новоселов, Елена Мурованная

В последнее время появилась тенденция к сближению современных САПР друг с другом. Это подтверждается расширением функций интеграции систем с различными ядрами на уровне форматов рабочих файлов. Всего несколько лет назад многие системы обладали возможностями обмена моделями лишь в минимальном объеме, да и сейчас такие средства присутствуют далеко не во всех системах.

Сравнительный анализ предложенных на российском рынке систем автоматизированного проектирования показывает, что наибольшим количеством встроенных модулей, отвечающих за трансляцию данных (импорт-экспорт), а также качественно поддерживаемых форматов обмена обладает относительно молодая система SolidWorks.

SolidWorks, появившаяся в 1995 году, сразу завоевала и до сих пор удерживает одно из первых мест в «табели о рангах» среди систем 3D моделирования.

К настоящему времени путем эволюционного развития SolidWorks развилась в привлекательную для российских конструкторов и технологов САПР. В основе SolidWorks лежит проверенное ядро Parasolid. Основная ставка делается на удобство работы и привычный для пользователя интерфейс, полностью соответствующий стандартам Windows (рис. 1), а также на локализацию системы. Русифицированная версия SolidWorks 99 представляет собой программный комплекс САПР, позволяющий проектировать изделия любой сложности без ограничения количества элементов сборки и выпускать чертежи, спецификации и другие документы в соответствии с ГОСТ (рис. 2), который уже «зашит» в саму систему наряду с другими, международными стандартами. Кроме того, в стандартную версию SolidWorks включены опциональные модули по разводке трубопроводов, созданию фотореалистичных изображений. Для организации комплекса конструкторско-технологической подготовки производства предлагается целый ряд партнерских программ, решающих самый широкий спектр инженерных задач.

Мы уделяем столь пристальное внимание вопросу передачи данных между системами с различным форматом представления данных потому, что считаем эту проблему не менее важной, чем «ее противоположность» — реализацию единой интегрированной системы в рамках конструкторско-технологических подразделений предприятия. И если последнее — скорее идеальная утопия, то первое — объективная реальность сегодняшнего дня на большинстве отечественных предприятий. Иными словами, сегодня на предприятии конструкторы и технологи фактически работают либо в разных системах (например, в конструкторских подразделениях — CADDS, у технологов — Сimatron или свои собственные программы, давно существующие, и т.д.), либо в одной и той же системе, но состоящей из различных модулей (например, Pro/Engineer — «Foundation Package — у конструкторов, он же плюс NC и Tool Design Option — у технологов). При этом в обоих случаях внутренняя структура организации производства и отсутствие необходимых средств не позволяют реализовать единую сквозную идеологию обмена информацией. И по-прежнему перемещаются между подразделениями «листы изменений и листы согласований, карты маршрутные и карты операционные…», и вся эта гора бумаг грозит придавить своим грузом пробивающиеся ростки сквозной автоматизации предприятия. Именно поэтому последнее время мы наблюдаем стремительный рост интереса к так называемым ЕDM-системам, таким как Windchil, Baan, R3 и другим, которые, собственно, и призваны глобально решить эти задачи. Наверное, настанет день, когда мы станем «богатыми и счастливыми» и действительно воочию увидим такие решения на вооружении наших промышленных предприятий. Но это будет «тогда», а сейчас можно и должно решать проблемы сегодняшнего дня, в котором, к сожалению, почти не находится места для подобных инвестиций.

Есть и другая проблема, с которой мы сталкиваемся все чаще и чаще в общении с конструкторами, которые поняли все преимущества твердотельного моделирования и стремятся внедрить у себя технологии такого рода. Догадайтесь, какой вопрос возникает у них в первую очередь. Догадались? Ну, конечно: «У нас огромное количество наработок (библиотек, проектов), выполненных в AutoCAD (в «Компасе», на кульмане и т.д.). Существуют ли способы полностью или частично, автоматически или интерактивно перевести эти наработки в новую передовую 3D-систему? Ну не пропадать же овеществленному труду многих и многих специалистов, чей опыт зачастую уникален?» Совершенно очевидно, что, с одной стороны, существует необходимость внедрения технологий 3D-моделирования, а с другой стороны, при этом важно обеспечить преемственность старых и новых проектов, использовать существующие базы данных одновременно с максимально возможной интеграцией различных систем САПР. Одними из главных критериев при решении этих задач являются открытость системы, количество, качество и стоимость поддерживаемых ею специальных трансляторов и интерфейсов.

Посмотрим, как отвечает этим критериям названная нами в начале статьи система SolidWorks. Итак, SolidWorks уже в базовом варианте поддерживает большой набор форматов для импортирования трехмерных объектов и 2D-чертежей. Кроме стандартных средств импортирования файлов через форматы dxf, step, iges, sat, корпорация SolidWorks предоставляет своим пользователям бесплатные программы — трансляторы моделей деталей и сборок из популярных систем. К таким программам относятся Pro/Engineer to SolidWorks Translator, позволяющий импортировать в SolidWorks модели, созданные в Pro/Engineer, без потери данных, то есть с сохранением операций по дереву модели, Translator for UG (для работы с данными Unigraphics) и XchangeWorks (приложение для пользователей AutoCAD).

Зарегистрированные пользователи SolidWorks могут бесплатно копировать эти программы с официального сайта в Internet корпорации SolidWorks Сorp. (http://www.solidworks.com), а подробное описание — с сайта компании SolidWorks Russia (http://www.solidworks.ru). Все эти приложения работают только под управлением SolidWorks.

Рассматривая открытость популярных САПР по отношению к SolidWorks, стоит обратить особое внимание на упомянутый выше модуль Pro/Engineer to SolidWorks Translator. Этот программный продукт позволяет, минуя промежуточные форматы, импортировать модели Pro/Engineer. Модуль развивается параллельно с SolidWorks, то есть новые версии SolidWorks и транслятора выходят одновременно.

После установки программы в SolidWorks появляется возможность загрузки файлов деталей в формате Pro/Engineer (рис. 3). В специальном окне указывается режим открытия файлов (рис. 4). Модель может интерпретироваться как тело или как последовательность конструкторских операций (так называемых фичерсов), которые отображаются в дереве модели.

В первом случае распознавание операций не производится, модель импортируется как целое тело. Данная функция удобна при использовании в сборке детали, полностью разработанной во внешней системе. Кроме того, меньше используются вычислительные ресурсы.

Во втором режиме конструктор получает «живую» модель SolidWorks и, не прибегая к дополнительным действиям, может модифицировать ее так же, как созданную непосредственно в SolidWorks, что позволяет вести разработку параллельно в SolidWorks и Pro/Engineer.

Как сказано выше, SolidWorks разработана на основе ядра Parasolid. Поэтому не удивительно, что имеется возможность работать совместно с Unigraphics. Кроме передачи данных через промежуточные форматы Parasolid, SolidWorks позволяет непосредственно загружать модели, созданные в Unigraphics.

Таким образом, в одном конструкторском бюро возможно непротиворечивое использование SolidWorks, Pro/Engineer, Unigraphics. Осталось дополнить эту компанию повсеместно используемым AutoCAD.

Для совместного использования систем SolidWorks и AutoCAD корпорация SolidWorks предоставляет своим пользователям приложение XchangeWorks, поставляемое бесплатно. Программа установки SolidWorks автоматически определяет, установлен ли на вашем компьютере AutoCAD, и предлагает установить систему интеграции SolidWorks и AutoCAD.

Эта интеграция заключается в следующем. Если при работе в SolidWorks пользователю не надо прилагать каких-либо дополнительных усилий для открытия файлов AutoCAD, то при работе в AutoCAD без модуля XchangeWorks ему придется воспользоваться промежуточным форматом iges. После установки программы интеграции достаточно воспользоваться функцией «Открыть» в меню AutoCAD — XchangeWorks и выбрать файл модели SolidWorks. Трехмерная модель из SolidWorks будет автоматически импортирована (рис. 5). Для двухмерных примитивов передача в AutoCAD производится путем простого сохранения чертежа SolidWorks в формате DWG. В дополнение к сказанному отметим, что система SolidWorks, оснащенная модулем XchangeWorks, позволяет импортировать в AutoCAD не только собственные файлы моделей SolidWorks, но и модели Pro/Engineer, Unigraphics.

Модуль XchangeWorks содержит также функцию Part Modeler, позволяющую создавать внутри AutoCAD трехмерные модели, используя стандартные средства SolidWorks. При вызове этой функции в AutoCAD открывается диалоговое окно SolidWorks, в котором можно осуществлять любые операции по созданию моделей, доступные в SolidWorks. При закрытии диалогового окна эту модель можно импортировать в AutoCAD. Таким образом, осуществляется полная двунаправленная связь между системами.

К вышесказанному добавим, что SolidWorks открывает чертежи, созданные в AutoCAD версий 12-2000, как свои «родные», разнося примитивы аналогично AutoCAD на соответствующие слои. Точно так же верно и обратное: чертежи, созданные в SolidWorks, можно сохранять в формате DWG AutoCAD версий 12-2000 без потери данных, с разнесением по соответствующим слоям. Ряд настроек процесса сохранения в формате AutoCAD (рис. 6) весьма широк. Обеспечена полная совместимость шрифтов в обе стороны. При импортировании в SolidWorks внешних моделей сборок через промежуточные форматы сохраняются структура сборки, количество элементов с одинаковыми именами и их взаимное расположение относительно оригинальной сборки, то есть происходит полная передача данных внешней структуры. На долю ручной обработки остается определение взаимосвязей между компонентами в терминах SolidWorks.

Можно представить, какой эффективности позволяет добиться SolidWorks на предприятии, где наибольшее значение придается бумажной документации и где существует большое количество наработок в AutoCAD.

До этого мы говорили только об обмене данными традиционными способами: через стандартные форматы и с помощью прямых трансляторов. Но, кроме того, SolidWorks впервые на рынке САПР предлагает новую технологию работы с 3D-моделями, реализованную в модуле FeatureWorks.

При импортировании моделей через форматы STEP, IGES и т.д. тело получается единым целым и такая, казалось бы, простая вещь, как модифицирование существующего в нем отверстия, становится невозможной для выполнения стандартными средствами. Приходится прибегать к технологии модифицирования тела. Например, чтобы просто изменить диаметр отверстия, потребуется наращивание или удаление материала у его поверхности. Улучшить положение, «оживить» полученную извне модель позволяет встроенный в SolidWorks модуль распознавания элементов — FeatureWorks.

Модуль работает следующим образом. При импортировании в SolidWorks через нейтральный формат модель, созданная в другой системе, как описывалось выше, остается фиксированной и изменения ее геометрии невозможны. Модуль FeatureWorks по желанию запускается вручную или автоматически и предлагает определить параметры распознавания элементов. Из предлагаемых условий можно последовательно выбирать конкретные типы операций или использовать автоматический режим. В результате импортирования с участием FeatureWorks модель разбивается на ряд стандартных операций, которые уже можно модифицировать . Используя данную технологию, можно добиться полной параметризации импортированной модели, после чего структура модели принимает вид изначально созданной в SolidWorks. Потеря геометрических данных здесь исключена. На этапе анализа импортирования исправляются все возникшие ошибки. Этот анализ осуществляется в случае, если импортированный твердотельный элемент содержит ошибки перестроения или если существует импортированная поверхность, которую не удалось соединить в твердотельный элемент.

Описанная выше технология распознания твердотельной модели впервые применяется в САПР. Удобство ее применения очевидно, и пользователи SolidWorks получают неоспоримое преимущество по сравнению с пользователями других систем.

Такие широкие возможности SolidWorks по импортированию файлов позволяют этой системе работать совместно со всеми САПР, которые могут сохранять модели в нейтральном формате. Несомненно, это большое преимущество.

Сама SolidWorks, как источник данных для других систем, даже в своем стандартном варианте, то есть без описанных выше модулей, обладает богатым набором форматов для записи файлов (рис. 8).

Пользователи SolidWorks имеют в своем распоряжении набор стандартных форматов для передачи 2D- и 3D-данных, прямые трансляторы известных систем и технологию распознавания конструкторских операций импортированных моделей. Это позволяет совершить «бархатную революцию», компромиссным и эффективным способом решая вопрос о переходе (или непереходе) всего конструкторского бюро на одну систему. Благодаря SolidWorks можно без каких-либо ограничений работать в существующих системах, используя и задел в виде готовых разработок, и накопленный опыт конструкторов и технологов; при этом сохраняются средства, вложенные в автоматизацию ранее, и без потерь времени внедряются новейшие технологии проектирования.

«САПР и графика» 3'2000