8 - 2014

Анализ тенденций развития CAD-системы среднего уровня Autodesk Inventor при работе с изделиями, состоящими из большого количества компонентов

Владимир Банкрутенко
К.т.н., начальник отдела разработки и внедрения информационных технологий, ОАО «ОКБМ Африкантов»
Сергей Душев
К.т.н., заместитель главного конструктора оборудования обращения с топливом, ОАО «ОКБМ Африкантов»
Илья Малиновский
Заместитель начальника отдела разработки и внедрения информационных технологий, ОАО «ОКБМ Африкантов»
Кирилл Комиссаров
Начальник бюро поддержки прикладных систем CAD/CAM/CAPP, ОАО «ОКБМ Африкантов»
Николай Киселев
Инженер по информационным технологиям бюро поддержки прикладных систем CAD/CAM/CAPP, ОАО «ОКБМ Африкантов»

При переходе на более современное и отвечающее требованиям пользователей программное обес­печение возникает довольно большое количество вопросов и проблем, решить которые необходимо до перехода на промышленную эксплуатацию программных продуктов. Многие предприятия, имеющие сотни пользователей одного продукта, решают общие проблемы, связанные как с трудоемкостью перехода, более высокими системными требованиями, так и с необходимостью этого шага с точки зрения обучения пользователей и адаптации программного обеспечения под нужды предприятия. Поэтому переход часто осуществляется через одну, две или более версий.

В этом случае необходимо еще и определить, какие преимущества получит предприятие в целом от перехода на новые версии, какие участки автоматизации конструкторско­технологических работ обретут дополнительные улучшения. В CAD­системах среднего уровня основными преимуществами новой версии могут стать работа с более сложными изделиями и скорость работы с такими 3D­моделями и чертежами. Очевидно, что для каждой системы есть свой «потолок» использования в данном контексте, и если новая версия позволит комфортно работать со сборочными единицами с количеством уникальных компонентов от 5 до 30 тыс. и получать с таких моделей виды для чертежей, то смысл перехода будет очевиден (при критичности описанных критериев, конечно).

В ОАО «ОКБМ Африкантов» используется CAD­система среднего уровня — Autodesk Inventor, при этом планируется переход с 2009­й на 2012­ю версию.

В целях изучения производительности, скорости работы, корректности и оптимизации работ с большими сборочными единицами был проведен ряд работ по тестированию программного продукта Autodesk Inventor версий 2012, 2013 и 2014. Базовой версией для сравнения характеристик послужил ныне применяемый на предприятии Autodesk Inventor 2009.

В качестве тестовой машины была использована рабочая станция со следующими техническими характеристиками:

  • процессор Intel Xeon E5­1650 3.20GHz;
  • 4 Гбайт оперативной памяти;
  • 64­разрядная Windows 7.

Применение 64­разрядной операционной системы Windows 7 позволило протестировать функционал 64­разрядной версии Autodesk Inventor, в частности — возможность использования всего имеющегося объема оперативной памяти.

В качестве тестируемого изделия была взята сборочная единица проектируемого оборудования, состоящая из 5 тыс. неуникальных компонентов. Сборочная единица была создана в Autodesk Inventor 2009. При работе со сборочными изделиями, содержащими большое количество компонентов, возникает необходимость в использовании мощных системных и программных ресурсов, а также наличие функционала, направленного на упрощение структуры сборок. В нашем тестировании мы постараемся задействовать максимум возможностей при работе с большими сборками. Процесс тестирования состоял из четырех последовательных этапов.

Тест № 1. Запуск программы

Прежде чем приступить к проведению ряду тестов непосредственно со сборкой, был произведен замер времени открытия каждой версии программного продукта, с целью выявления тенденции изменения быстродействия в каждой из версий продукта (рис. 1).

Рис. 1. График замеров времени открытия ПО Inventor различных версий

Рис. 1. График замеров времени открытия ПО Inventor различных версий

Как видно на графике, время открытия различается для каждой версии Inventor. Наилучшие показатели по этому параметру имеет Inventor 2014. Впрочем, стоит отметить, что замеры времени производились при первичном открытии программного обеспечения.
В дальнейшем при каждом последующем запуске время открытия существенно сокращается за счет того, что загрузка основных модулей уже произведена и в их повторной загрузке нет необходимости.

Показатель скорости открытия программы напрямую зависит от аппаратной и программной составляющих используемой рабочей станции. Следовательно, тестирование запуска программ на рабочей станции с конфигурацией, отличной от той, что используется в нашем случае, возможно, покажет совершенно иные результаты.

Тест № 2. Первое открытие сборки

На данном этапе тестирования был установлен временной интервал, в течение которого происходило открытие сборочной единицы в каждой из версий Autodesk Inventor (рис. 2). Использование команды Перенос файлов планировщика заданий на этом этапе целенаправленно не производилось, чтобы оценить скорость открытия сборочной единицы в версиях программы, отличающихся от версии Inventor, в которой была создана сборка.

Каждый раз, когда приходится иметь дело с новой версией Inventor, первое, что хочется проверить, — насколько он быстрее справляется со своими задачами по сравнению с предыдущими версиями. В данном случае тенденция к улучшению быстродействия в каждой последующей версии очевидна, что наглядно продемонстрировано на графике. Наилучшие результаты открытия сборочной единицы — у Inventor 2014.

Рис. 2. График замеров открытия тестируемой сборочной единицы в ПО Inventor различных версий

Рис. 2. График замеров открытия тестируемой сборочной единицы в ПО Inventor различных версий

Тест № 3. Открытие оптимизированной сборки

Теперь пришло время для ряда операций, направленных на оптимизацию нашей тестовой сборки. На начальном этапе файлы сборочной единицы хранились в папке со сложной структурой, включающей большое количество уровней вложенности подпапок. Вероятно, такая организация хранения файлов является удобной с точки зрения поиска данных, но на время открытия эта структура влияет не лучшим образом. Поэтому первым делом средствами стандартного функционала Inventor был сформирован комплект файлов для тестируемой сборочной единицы. Это позволило добиться удобной структуры размещения файлов, отсечь лишние документы, не вошедшие в конечную версию сборки, и в целом потенциально повысить скорость открытия сборочной единицы. Структура комплекта файлов представляет собой папку, в корне которой находятся файлы всех компонентов нашей сборки.

Рис. 3. Планировщик заданий в меню Пуск

Рис. 3. Планировщик заданий в меню Пуск

Поскольку тестируемая сборочная единица была создана в Inventor 2009 и все файлы, входящие в ее состав, естественно, имели версию Inventor 2009, то по рекомендациям от компании Autodesk был произведен перенос всех файлов сборочной единицы в форматы тестируемых версий Inventor 2012, Inventor 2013 и Inventor 2014 при помощи планировщика заданий (рис. 3). Планировщик заданий — это инструмент пакетной обработки данных по расписанию. Он входит в базовый набор инструментов Autodesk Inventor. Одним из стандартных заданий планировщика является перенос файлов между различными версиями Inventor. Перенос файлов при переходе на новую версию Inventor является важным шагом оптимизации проекта, а в случае, когда работа над проектом ведется одновременно в нескольких версиях Inventor, — эта процедура просто необходима. В нашей ситуации использование планировщика заданий позволило структурировать все файлы сборки в соответствии с используемой версией Inventor. Конвертация файлов происходила в автоматическом режиме и заняла примерно два часа во всех случаях.

Подведем итог всех операций по оптимизации на третьем этапе: его конечным результатом стало получение трех комплектов файлов нашей сборочной единицы. В одном комплекте файлы компонентов преобразованы в формат Inventor 2012, в другом — в Inventor 2013, а в третьем — в Inventor 2014. Теперь можно приступить к открытию. Каждый из комплектов файлов мы будем открывать в той версии Inventor, в которую он был преобразован. В этом тестировании не использовался Inventor 2009, поскольку в переносе файлов для этой версии не было необходимости. Из результатов тестирования видно, что оптимизация повлияла на время открытия (рис. 4).

Временные показатели для Inventor 2012 и Inventor 2013 говорят о стабильности в работе функционала оптимизации в обеих версиях, а также об эффективности предпринятых мероприятий по оптимизации. Использование Inventor 2014 позволило существенно уменьшить время открытия сборки.

Рис. 4. График замеров времени открытия сборочной единицы после процесса оптимизации в ПО Inventor различных версий

Рис. 4. График замеров времени открытия сборочной единицы после процесса оптимизации в ПО Inventor различных версий

Тест № 4. Открытие упрощенной сборки

В этом тесте был использован функционал Inventor для упрощения больших сборочных единиц путем замены подсборок, входящих в основную сборку компонентами, сформированными на их основе. С помощью команды Подстановки в автоматическом режиме было осуществлено преобразование каждой подсборки в единичный компонент (рис. 5).

Рис. 5. Результат упрощения сборочной единицы

Рис. 5. Результат упрощения сборочной единицы
с помощью команды Подстановки

Таким образом, мы упростили дерево сборки, заменив все подсборки сформированными на их основе деталями. Чтобы в дальнейшем не возникало трудностей при поиске, для каждого создаваемого производного компонента мы назначили суффикс «_SUB».

После того как упрощение завершено, открываем каждую тестовую сборку в своей версии Inventor. Операция упрощения, безусловно, сыграла свою роль — общее время открытия сборки уменьшилось для всех версий Inventor (рис. 6). Наилучших показателей удалось достичь при открытии сборки в Inventor 2014.

Рис. 6. График замеров времени открытия упрощенной сборочной единицы в ПО Inventor различных версий

Рис. 6. График замеров времени открытия упрощенной сборочной единицы в ПО Inventor различных версий

Выводы

По результатам тестирования можно сказать, что использование функционала Autodesk Inventor версий 2012, 2013 и 2014 при работе с изделиями с большим количеством компонентов ведет как к существенному сокращению времени открытия сборочной единицы (рис. 7), так и к увеличению производительности в ходе работы.

Кроме того, в ходе тестирования было установлено, что за счет поддержки многопроцессорности общая скорость работы с тестируемой сборочной единицей увеличилась в среднем на 40­50% относительно Inventor 2009 на каждом из этапов тестирования.

Рис. 7. Результирующий график замеров времени на каждом из этапов тестирования

Рис. 7. Результирующий график замеров времени на каждом из этапов тестирования

При общем ходе работы с большой сборочной единицей в течение недели, учитывая перенос файлов в версии Inventor 2012, Inventor 2013 и Inventor 2014, производительность может увеличиться на 40% относительно работы с этой же сборочной единицей в Inventor 2009. Оценка произведена эксперт­но, с учетом опыта работы над многими аналогичными изделиями в Inventor 2009.

Стоит отметить, что на всех этапах тестирования были использованы основные рекомендации Autodesk, направленные на увеличение производительности при работе с изделиями, содержащими большое количество компонентов. В данной статье весь перечень рекомендаций не приведен, однако представители Autodesk могут предоставить его любому пользователю. Кроме того, соответствующую информацию можно найти на профильных сайтах и форумах.

В ходе тестирования был выявлен целый ряд особенностей, которые необходимо учитывать при переходе на новую версию:

  • для эффективного использования функционала новых версий Inventor с уже наработанной базой сборочных единиц и деталей, созданных в Inventor 2009, возникнет необходимость переноса файлов в формат новой версии. После такого переноса открытие сборочных единиц в предыдущей версии станет невозможным, поскольку перенос файлов из поздней версии в более ранние не предусмотрен;
  • рабочие станции должны отвечать рекомендуемым требованиям Autodesk на аппаратном уровне. В основном это касается оперативной памяти. Если для Inventor 2009 допускается использование оперативной памяти объемом 2 Гбайт и менее, то для Inventor 2012, 2013 и 2014 критичным является следующее условие:

- для 32­разрядных систем — не менее 3 Гбайт,

- для 64­разрядных систем — не менее 8 Гбайт;

  • использование оперативной памяти объемом 2 Гбайт и менее возможно, однако комфортность ухудшится и скорость работы упадет, а во многих случаях результат выполнения отдельной операции с достаточно сложными сборочными единицами может стать непредсказуемым либо отрицательным с возможной потерей данных;
  • ­начиная с Inventor 2010 во всех последующих его версиях используется новое ленточное меню. Таким образом, интерфейс новых версий Inventor кардинально отличается от интерфейса Inventor 2009. При переходе на новую версию возникает необходимость адаптации пользователей к новому меню, измененным пиктограммам и расположению элементов в целом;
  • при открытии в новой версии Inventor компонента, созданного в Inventor 2009, и последующем его сохранении версия файла не изменится, но в Inventor 2009 он уже не откроется. Следовательно, при редактировании и последующем сохранении в новой версии Inventor компонента более ранней версии нельзя будет открыть его в Inventor ранних версий;
  • базы стандартных компонентов, созданных в Autodesk Inventor, могут использоваться лишь в тех версиях программных продуктов, в которых они были созданы, либо в более поздних. В результате при работе со сборочной единицей в нескольких версиях Autodesk Inventor необходимо использование нескольких независимых хранилищ для стандартных компонентов. Сохранение файлов библиотеки компонентов с замещением версий может привести к невозможности их дальнейшего открытия более ранней версией программного обеспечения.

Итак, стоит ли переходить с Inventor 2009 на Inventor новой версии, учитывая описанные в начале статьи аргументы? Да, переход необходим, и плюсы перекрывают затраты по обновлению и адаптации программного продукта. 

САПР и графика 8`2014