7 - 2010

Система автоматизированного проектирования NX 7.5 от компании Siemens PLM Software

Эл Дин

Эл Дин (Al Dean) изучил новейший релиз лидирующего ПО для разработки изделий от компании Siemens PLM Software и убедился, что продукт NX 7.5 тщательно проработан и доведен до совершенства во всех областях проектирования, производства, моделирования и за их пределами.

Интересна судьба NX от компании Siemens PLM Software после слияния фирм Unigraphics и I­deas несколько лет назад. Система взяла на себя роль ведущей 3D­системы моделирования изделия, унаследовав наработки компании Unigraphics, одного из основных в мире производителей механической обработки, а с внедрением NX Nastran представила действительно «пуленепробиваемые» инструменты моделирования и анализа.

Новые инструменты Freeform (Свободная форма) с  синхронной технологией дают пользователям возможность не только управлять призматической геометрией, но и свободно работать со сложной геометрией свободных форм

Новые инструменты Freeform (Свободная форма) с синхронной технологией дают пользователям возможность не только управлять призматической геометрией, но и свободно работать со сложной геометрией свободных форм

В последнее время система NX подверглась серьезным модификациям в своей основообразующей архитектуре и способах взаимодействия с пользователем. Конечный результат — абсолютно современная система, применимая  в различных отраслях промышленности и позволяющая использовать разнообразные платформы — она является одной из немногих систем трехмерного моделирования, совместимых с операционными системами Mac OS X и Linux. В этом месяце вышла новая версия системы NX — 7.5, следующая за версией 7.0, выпущенной в октябре 2009 года. Итак, давайте рассмотрим ее особенности.

Облегченное представление и производительность

Прежде чем мы изучим новые возможности моделирования и разработки изделия, стоит бегло взглянуть на то, что «под капотом». Компания Siemens разрабатывает и развивает формат JT, получивший широкое применение в автомобильной промышленности в качестве формата обмена данными. Он также используется в системе NX для отображения моделей в упрощенном формате, позволяя без труда загружать большие сборки на стандартном автоматизированном рабочем месте.

Новая концепция «сначала компонент», примененная при размещении фиксаторов, выявляет расфокусировку от отверстия, затем детализирует размещение, в котором пользователь определяет стек фиксатора, и система генерирует корректные характеристики установки

Новая концепция «сначала компонент», примененная при размещении фиксаторов, выявляет расфокусировку от отверстия, затем детализирует размещение, в котором пользователь определяет стек фиксатора, и система генерирует корректные характеристики установки

В предыдущих версиях в каждой модели создавался специальный ссылочный набор, содержащий облегченное представление, который сохранялся в саму модель в формате JT. В новой версии система в явном виде не создает такой ссылочный набор, но при этом для каждого ссылочного набора, содержащего твердотельную геометрию, создается облегченное представление. По умолчанию загрузка модели происходит в облегченном виде при  любом текущем ссылочном наборе, содержащем геометрию.

Как и в случаях со всеми подобными технологиями, всегда возникает необходимость загрузить точное описание геометрии, но с каждой версией потребность в этом снижается. При использовании системы NX 7.5 пользователи могут загружать, рассматривать, создавать сечения, измерять и выполнять параметрические обновления — и всё это без необходимости загружать точное представление модели. И если это не окажет существенного влияния на тех, кто работает с небольшими сборками, то тем, кто имеет дело с десятками тысяч деталей, это значительно облегчит работу.

Эффективность эскизов

Пользовательский интерфейс прорисовки эскизов был упрощен для облегчения перехода от начальной идеи к геометрическим элементам и модели. Например, теперь пользователь не должен выходить из эскиза прежде, чем построит геометрическую фигуру, — он просто рисует эскизы, активирует режим 3D — и  готово! Процесс работы с эскизами стал проще, чем в предыдущих версиях, размеры определяются автоматически. Это дает пользователю возможность работать непосредственно с ключевыми данными и при необходимости формализовать геометрию. Интересно отметить, что эти размеры не являются ограничениями. Для преобразования их в управляющие размеры нужно добавить данные вручную. Это означает, что точные геометрические характеристики можно записать на «бумагу» намного быстрее.

Система NX теперь может работать с областями в пределах эскизов, благодаря чему исключается потребность в создании полностью определенных контуров, что намного ускоряет работу. Еще один фактор увеличения скорости — это новая функция библиотеки повторного использования данных (NX Reuse Library), которая предоставляет пользователям возможность сохранять профили и эскизные геометрические характеристики, а затем быстро получать их из библиотеки и применять там, где это необходимо.

Синхронная технология

Для тех, кто еще не знаком с синхронной технологией, сообщаю, что два года  назад о ней заявила компания Siemens, что дало импульс к  распространению инструментов проектирования без использования истории построения. В то время как моделирование с применением конструктивных элементов оставалось основной частью процесса, добавление возможности работы с ними без использования истории построения модели стало началом нового движения.

Несмотря на то что большие усилия были предприняты для вндерения синхронной технологии в  Solid Edge  от Siemens PLM Software, система NX также получила большой набор инструментов. Многие эксперты промышленности не заметили обновления системы NX, так как эти новшества уже нашли свое применение в Solid Edge. Система NX в течение некоторого времени поддерживала свободную модификацию геометрии, и изменения были едва различимы. В дальнейшем синхронная технология в NX предоставила больше свободы в использовании новых инструментов моделирования с возможностью применения метода как с историей построения модели, так и без нее. Она была интегрирована в существующий технологический процесс моделирования и в процесс взаимодействия с пользователем.

В нескольких первых версиях синхронная технология применялась для создания и модификации призматической геометрии, позволяя использовать комбинацию динамически примененных геометрических фильтров и прямых инструментов редактирования. Для системы NX 7.5 функции были расширены до создания и модификации моделей произвольных форм.

Синхронная технология и моделирование поверхностей

В течение многих лет система NX позволяла с высокой степенью точности работать непосредственно с поверхностной геометрией. Вместо использования только традиционной сетки кривых при создании геометрии поверхностей система позволяет управлять их формой, нажимая и перетягивая векторы, линии и т.д. Это тот тип работы с поверхностями, который традиционно разделяет системы твердотельного/объемного моделирования и настоящие системы работы с поверхностями.

Для данной версии системы NX  эти инструменты были модифицированы под использование синхронной технологии и позволяют пользователям применять их, сохраняя историю построения модели и каждое изменение в качестве отдельных характеристик, или работать в свободном формате. Эти инструменты встроены в две ключевые операции.

Инструмент Replace Face (Заменить грань) предоставляет пользователям возможность использовать существующую геометрию в других местах модели, не заботясь об истории построения

Инструмент Replace Face (Заменить грань) предоставляет пользователям возможность использовать существующую геометрию в других местах модели, не заботясь об истории построения

Инструмент xForm (Трансформация) в течение некоторого времени уже существует в системе NX (а до этого — в системе Unigraphics) и использует каркасную «клетку» вокруг поверхности для придания ей (с помощью алгоритма drag­and­drop) необходимой формы. Инструмент iForm — новый вариант, который использует контрольные точки и изолинии непосредственно самой поверхности. Оба метода подходят для решения различных задач и являются взаимозаменяемыми. Что действительно впечатляет, так это то, как эти инструменты теперь можно использовать в комбинации с широким диапазоном интеллектуальных инструментов моделирования, таких как симметрия или управляемые синхронной технологией инструменты Face Finder (Поиск грани) и Replace Face (Заменить грань), чтобы производить модификации, интеллектуально связанные с окружающей геометрией. Благодаря работе методом «свободы от ограничений использования истории построения модели», согласно которому работают все инструменты на основе синхронной технологии, любые последующие геометрические элементы (такие как скругления, слои и т.д.) остаются активными и предварительный просмотр во время редактирования демонстрирует эффект, распространяемый на целую деталь, а не одно изменение на определенной поверхности.

Инструмент Replace Face (Замена грани) — совершенный инструмент синхронной технологии

Я редко  заостряю внимание на отдельной функции системы моделирования, но сейчас хочу сделать исключение. В процессе прямого редактирования впечатляют интеллектуальные инструменты алгоритма drag­and­drop с cинхронной технологией, а, возможно, самый полезный инструмент для проектировщика — это команда Replace Face (Замена грани). Данный инструмент позволяет пользователям применять уже существующую геометрию и быстро адаптировать ее под новые требования и области применения. Сделайте захват геометрической конструкции, сопоставьте поверхности, перенесите на новую позицию — и  всё готово.

Новая версия включает опцию With Offset (Со смещением). Она расширяет потенциал самого инструмента и позволяет работать со сложными геометрическими конструкциями и использовать инструмент Replace Face (Замена грани) в комбинации с фильтрами инструмента Face Finder (Поиск  грани), чтобы адаптировать их для новой комплексной формы. Целесообразно комбинировать всё это с новой, более легкой в эксплуатации Библиотекой повторного использования данных.

Библиотека повторного использования и крепеж

Повторное использование данных — это ключевое направление новой версии. Начиная с более эффективной 2D­библиотеки профилей и метода позиционирования система не только стимулирует пользователей к повторному применению данных, но и облегчает создание таких активов. Система уже имеет стандартные профили и сечения, что облегчает создание собственного набора профилей, обычно используемых как для размещения геометрических элементов, так и для построения общих элементов.

Для создания объекта в Библиотеке повторного использования пользователь просто производит захват геометрических фигур (2D или 3D), копирует их в буфер обмена (клавиши CTRL+C), вставляет в новое диалоговое окно, добавляет необходимые детали (такие как изображение предварительного просмотра, указатели координат для позиционирования) — и  всё готово.

Наряду с этим была изменена семантика работы пользователей с крепежом. Вместо того чтобы создавать отверстие в сборке и затем добавлять к нему крепеж, пользователь создает крепеж в нужном месте  и этот пакет (болты, гайки, шайбы и т.д.) делает соответствующее отверстие под себя. К примеру, это может быть ряд сквозных отверстий или отверстий с резьбой.

Технология HD3D

Технология High Definition 3D была представлена в прошлом году вместе с релизом системы NX 7.0. Она объединила опыт компании Siemens в визуализации легких и упрощенных данных (формата JT) и в управлении данными (с помощью системы Teamcenter) и создала среду, в которой пользователи могут графически исследовать разрабатываемый продукт и анализировать все виды данных. Это могут быть сведения о статусе выполнения проекта, материалы о поставщиках или информация о расположении различных под­узлов с точки зрения графика реализации проекта.

Проектирование дверной ручки с применением PTS Visual Rules-2 (Визуальные правила «Студии шаблонов изделий»): Библиотека повторного использования предоставляет пользователям возможность быстрого повторного применения широкого спектра данных

Проектирование дверной ручки с применением PTS Visual Rules-2 (Визуальные правила «Студии шаблонов изделий»): Библиотека повторного использования предоставляет пользователям возможность быстрого повторного применения широкого спектра данных

Эти визуальные отчеты позволили пользователям графически отображать данные. Наряду с визуальными отчетами, данная система применялась для отчетов приложения Check Mate для выявления того, отвечают ли детали и подузлы всем видам стандартных геометрических и топологических проверок (таких как требования к качеству геометрии) или внутренним требованиям, а также дополнительным специальным или пользовательским проверкам, например «эта деталь прошла испытания методом имитационного моделирования с помощью средств CAE?».

В NX 7.5 компания Siemens расширила применение технологии HD3D в двух ключевых областях. Во­первых, она объединена с системой Teamcenter, благодаря чему пользователь может применять весь объем управляемых метаданных в качестве основания для запросов и узнавать, где, когда и каким образом произведены изменения в процессе разработки изделия. Например, данные (такие как требования по массе или объему) теперь можно загрузить из раздела Teamcenter Requirements и система будет осуществлять проверки автоматически по каждой версии модели. Во­вторых, инструменты на основе технологии HD3D теперь намного более адаптивны в среде системы NX. Раньше визуальные отчеты могли использоваться только с соответствующим диалоговым окном, а теперь они реализуются с помощью навигатора сборки.

Моделирование и анализ

Рассмотреть все обновления в системе NX 7.5, касающиеся моделирования, в одной статье просто невозможно, но не могу не обратить внимание читателей на набор инструментов, решающий огромный спектр задач моделирования и промышленной специализации.

Отметим несколько основных новшеств. Первое — усиленная поддержка системы Multi­body Dynamics (Динамика мультител). Теперь пользователи могут включить адаптивную динамику тела в моделирование сборки, позволяя и твердым и пластичным телам быть скомбинированными в одной­единственной модели движения в инструменте NX Motion. Кроме того, для тех, кто работает над моделированием системных уровней, может быть создана динамическая связь между инструментами NX Motion и MATLAB/Simulink, предоставляющая возможность передачи данных между ними для более точного моделирования.

Второе важное улучшение — Durability (Ресурс прочности). Анализ усталости (конструкций, материала) становится всё более распространенным во многих инструментах моделирования, но процесс интеграции циклической нагрузки в модельный прогон является трудоемкой задачей. Приложение Durability Wizard (Мастер анализа усталостной прочности) проводит пользователей через процессы установки и получения отчетов и позволяет удостовериться в правильном формате информации там, где это необходимо.

Благодаря тому что в основе системы NX лежат 
облегченные методы визуального изображения формата JT, 
она обеспечивает пользователям быструю и эффективную работу
с огромным количеством данных

Благодаря тому что в основе системы NX лежат облегченные методы визуального изображения формата JT, она обеспечивает пользователям быструю и эффективную работу с огромным количеством данных

И последняя область, которую хотелось бы отметить, — это введение улучшенных инструментов для комбинирования цифрового моделирования с результатами физических испытаний. При использовании этих новых инструментов цифровая среда может применяться для планирования процессов испытаний (контрольные точки, параметры настройки датчиков и т.д.), а результаты физических испытаний в формате обратной связи могут быть помещены в среду моделирования и скомпонованы с цифровой моделью. Это дает пользователю возможность коррелировать результаты цифровых и физических испытаний, производя более значимые эксперименты, а тем, кто желает сократить количество физических испытаний, обеспечивает более высокую достоверность и возможность тонкой настройки процесса моделирования.

Наконец, стоит отметить тот факт, что обновления, касающиеся среды моделирования, также чрезвычайно важны для самого процесса моделирования и синхронная технология может принести сконцентрированному на моделировании пользователю большую пользу. Вместо того чтобы полагаться на традиционные методы моделирования для абстракции моделей, искажения и изменения параметров, пользователи могут внести необходимые правки без детального знания истории построения модели детали и сборочного узла. Это делает весь процесс более эффективным.

Выводы

Каждый раз, работая в NX, я не перестаю удивляться и понимаю, что в то время, как многие разработчики утверждают, что их системы поддерживают весь промышленный техпроцесс, NX фактически реализует эту концепцию, причем внутри одной системы.

Компания Siemens продолжает расширять функциональные возможности NX, ведет постоянную работу по улучшению взаимодействия с пользователем — с точки зрения как рационализации функциональных возможностей, так и добавления новых инструментов для простого решения сложных задач. Отличный пример — развитие синхронной технологии, помогающей в создании и модификации сложных поверхностей. Независимость от истории построения модели с помощью инструментов прямого редактирования облегчает работу над сложными задачами.

В заключение отмечу, что улучшения в технологии HD3D упрощают  работу с большим объемом данных. Эта технология не только совершенствует  процесс проектирования, но и позволяет каждому вовлеченному в разработку изделия специалисту быть по­настоящему заинтересованным в своей работе. В общем это  еще одна выдающаяся версия данной системы.

Источник: Develop 3D, UK, http://develop3d.com/

САПР и графика 7`2010