КОМПАС-3D нового поколения: от революции в интерфейсе до Linux-версии

Татьяна Сандалова, маркетинг-менеджер КОМПАС-3D, АСКОН

Четыре года назад КОМПАС-3D вышел к своим пользователям в совершенно новом облике. Интерфейс 17-й версии преобразился настолько, что у многих наступила классическая реакция отрицания. За ней, как и полагается, последовало негодование: в техподдержку сотнями приходили гневные отзывы, на которые мы отвечали, разъясняя, почему были необходимы столь радикальные изменения. Следом наступил этап торга: «А может, вернете старый интерфейс?» Такие запросы мы получаем и сейчас, но постепенно их поток уменьшается. Возможно, кто-то и продолжает печалиться о старом интерфейсе (и мы понимаем всю силу привычки), но всё больше пользователей переходят на стадию принятия, осознав, что внешние изменения заложили основу для прорыва в скорости и функциональности.

Версия за версией КОМПАС наращивал мощь, необходимую для проектирования самых сложных изделий. Поверхностное и листовое моделирование, новые приложения для расчетов и топологической оптимизации, работа с файлами, созданными в других CAD-системах, — каждый шаг был важен и обоснован. В этой статье мы расскажем, как вырос КОМПАС за несколько предыдущих версий, на что обратить внимание в новой версии и к чему готовиться в будущем.

КОМПАС-3D v17 все-таки был про красоту?

Главный герой 17-й версии — интерфейс. Кому-то покажется, что это было надуманное изменение или стремление приблизиться во внешнем облике к зарубежным САПР, однако причины радикальной трансформации были гораздо более серьезными.

Перед обновленным интерфейсом стояло несколько задач:

• адаптироваться к диагонали современных мониторов и сохранить «картинку» в хорошем качестве;
• улучшить юзабилити: в новом интерфейсе должно быть всё интуитивно понятно и удобно для работы;
• повысить производительность труда инженера;
• решать задачи пользователей не только сейчас, но и в ближайшие несколько лет;
• сохранить преемственность старого и нового интерфейсов;
• бесшовно интегрировать в интерфейс библиотеки и приложения.

Еще одна задача — унифицировать КОМПАС-3D с популярными иностранными системами проектирования. Поэтому, когда говорят «слизали интерфейс у одной популярной CAD-системы», это означает «обеспечили бесшовный переход пользователей других систем на КОМПАС-3D, не потеряв собственного «лица».

До выхода 17-й версии КОМПАС тотально обновлялся в 2003 году, когда произошел переход с версии 5.11 со статичным интерфейсом на V6. На протяжении 14 лет система работала с одним и тем же «лицом», при этом обрастая новой функциональностью. Настал момент, когда коренные изменения стали жизненно необходимы для дальнейшего развития — расширения рабочего пространства, унифицирования элементов интерфейса, удаления лишних и неактивных элементов.

В итоге в 17-й версии получился буквально новый продукт, который мы начали наполнять функциональностью и быстродействием.

Что увидели пользователи:

• интерфейс, который привлекает к себе меньше внимания: концентрация на моделировании, а не на интерфейсе;
• исчезли лишние линии, градиенты в оформлении, неактивные элементы;
• некоторые команды сгруппированы, часто используемые операции собраны в одном месте, нужные инструменты теперь всегда под рукой;
• элементы интерфейса унифицированы;
• снижение нагрузки на зрение за счет появления темного фона и изменения контрастности (рис. 1). Контрастность нового интерфейса соответствует рекомендациям WCAG и составляет 11,2:1 в светлом фоне и 5,69:1 — в темном. Такой запас позволяет работать при разном освещении, не напрягая зрение;
• сокращено количество действий во многих командах и процессах. Команда Автолиния запускает процесс создания эскиза; для перемещения модели в пространстве без вращения теперь достаточно зажать колесико мыши, а не пользоваться инструментом Сдвинуть; для вращения модели достаточно держать зажатой правую кнопку мыши.

Рис. 1. Темная тема интерфейса КОМПАС-3D v17

При этом 17-ю версию не нужно рассматривать только с позиции интерфейса, потому что в ней появилось еще несколько значимых новинок.

Например, строка Поиск, которая не только найдет нужную команду, но и запустит ее. В операции По сечениям можно управлять соединением сечений с помощью цепочек и направляющих кривых. При образмеривании или установке обозначений вид автоматически переключается на текущий. Появилось чтение файлов формата STL.

Еще одно интересное нововведение — принцип «умное создание». Он избавляет от лишних действий для подтверждения операции. Если результат текущей операции, который можно оценить по фантому, устраивает пользователя, то при вызове следующей команды КОМПАС автоматически завершит ранее создаваемую операцию и добавит нужный объект.

Разработано новое «чудо-приложение» КОМПАС-Эксперт, которое проверяет документы за конструктора и помогает находить ошибки. На восьмиядерном процессоре приложение проверит 200 документов за три-пять минут. Теперь можно проверять модели и чертежи в КОМПАС-3D и исправлять их до того, как документация попадет в производство.

За фразой «мы изменили интерфейс» стоит гораздо больше, чем просто изменение картинки. У инженера появилось больше рабочего пространства для творчества, исчезли лишние кнопки и отвлекающие элементы. Добавились новые команды и принципы работы, что однозначно ускорило процесс проектирования. Темный фон снижает нагрузку на глаза (здесь мы рекомендуем обязательно делать гимнастику для глаз, так как одной настройкой интерфейса не обойтись).

Правда, что КОМПАС-3D v18 — самая быстрая версия?

Потребности пользователей росли пропорционально возможностям КОМПАС-3D.
Если 12 лет назад было достаточно работы со сборками в несколько тысяч компонентов, то сейчас пользователи хотят делать сложные проекты по 300 тыс. компонентов в сборке, а некоторым и миллиона будет мало. Поэтому после революционного изменения интерфейса мы перешли к быстродействию. Прирост скорости был ощутим уже на стадии альфа-тестирования (это первое публичное тестирование продукта, но в ограниченном кругу пользователей). Мы предлагали открыть одну и ту же сборку в разных версиях КОМПАС. Победила сборка, открытая в v18 (рис. 2).

Рис. 2. Парогазовая установка ПГУ-410 МВт, ЗАО «Трест Севзапэнергомонтаж», И.Ф. Насибуллин, С.А. Скробов. Количество компонентов: 100 774

Скачок в быстродействии КОМПАС-3D v18 произошел благодаря реализации ключевой концепции — ускорение работы с моделями любой сложности. Быстрая и комфортная работа с большими сборками стала возможна благодаря нескольким ключевым моментам.

Первое — внутренняя переработка системы и ускорение работы самых основных команд и процессов: открытие, перестроение и сохранение сборки, сдвиг, вращение и масштабирование модели, размещение компонентов в сборке, работа с исполнениями и свойствами модели, создание и перестроение чертежа по модели, формирование спецификации по сборке, закрытие документов и др.

Второе — эффективное использование ресурсов аппаратной части компьютера: видеокарт, многоядерных процессоров (некоторые процессы поддерживают «многопоточность»), твердотельных накопителей (SSD).

Третье — разработка новой функциональности специально для работы с большими моделями: макеты, черновое проецирование, перестроение выборочных проекций.

Макет — это более простая модель-заменитель большой сборки, предназначенная для геометрического представления какого-либо компонента в сборке. Он содержит минимальное количество геометрических объектов, достаточное для формирования внешнего вида сборки, позиционирования ее компонентов и создания ассоциативных видов (рис. 3). При замене компонента макетом в сборку из файла макета передается только геометрия (геометрические объекты, элементы оформления, компоненты). Свойства (массоцентровочные характеристики, наименование, обозначение и др.) берутся из файла компонента.

Рис. 3. Пример применения функциональности «Макет»

Опция Черновое проецирование за счет снижения точности отрисовки проекций ускорила создание чертежей по тяжелой модели. В результате на проекциях могут отсутствовать пренебрежимо малые, по сравнению с габаритами модели, объекты, которые не будут заметны при печати.

Перестроение выборочных проекций применяется в тех случаях, когда перестроение всего чертежа занимает продолжительное время. На практике при работе с большим чертежом, содержащим несколько видов, пользователи используют только один-два вида. А значит, нет необходимости видеть актуальными все остальные проекции. Поэтому пользователь сам выбирает, какие проекции необходимо перестроить, и тем самым сокращает время на перестроение всего чертежа.

Скорость выполнения различных операций

Помимо работы с тяжелыми моделями ускорилось выполнение и базовых операций с моделью: открытие, перестроение, закрытие, вращение, сдвиг, масштабирование, размещение компонентов в сборке, работа с исполнениями и свойствами модели. А кроме того, повысилась скорость формирования спецификации (см. таблицу).

Наращивание функциональности КОМПАС-3D v18 произошло еще и за счет специализированных приложений.

Одна из прорывных новинок — топологическая оптимизация, в результате которой исключается до 70% объема модели с сохранением требуемой прочности изделия (рис. 4). Она выполняется во встроенном в КОМПАС-3D приложении «APM FEM. Топологическая оптимизация» (совместный продукт компаний АСКОН и НТЦ «АПМ»).

Рис. 4. Топологическая оптимизация

Еще одна важная новинка — гидрогазодинамические расчеты. Моделирование течения жидкостей и газов в объеме либо обтекания/обдувания геометрии непосредственно в окне КОМПАС теперь производится в приложении KompasFlow (совместный продукт компаний АСКОН и ТЕСИС).

В рост производительности внесли свой вклад и разработчики геометрического ядра C3D, которое лежит в основе КОМПАС-3D.

В C3D Modeler было реализовано покомпонентное проецирование 3D-модели в чертеж. Раньше, после изменения или перемещения одного из компонентов, все проекции необходимо было пересчитывать заново. Задача ядра состояла в том, чтобы заново спроецировать только указанные измененные компоненты и те компоненты, которые могли быть затронуты при проецировании. Это ускорило построение проекций сборки при различных модификациях ее частей. Очевидно, что чем меньшее количество компонентов сборки затронуто изменениями, тем больше и заметнее эффект повышения скорости построения проекций.

Параметрический 2D-решатель C3D Solver ускорился в среднем на 30-40% за счет оптимизации вычислительных алгоритмов. Ярким примером служит симметрия большого количества разных объектов относительно прямой. Такие случаи ускорились в 50-70 раз. В модели, которая послужила первопричиной работ, расчет наложения симметрии выполнялся за 40 секунд. Сейчас операция рассчитывается не дольше чем за 300 миллисекунд.

Достигнуто пятикратное увеличение производительности C3D Solver при работе с интерполяционными сплайнами, которые проходят через набор заданных точек. Чем больше сплайн (количество задающих его точек), тем значительней ускорение. Для сплайна, проходящего через 100-200 точек, зафиксировано десятикратное ускорение.

Не обошлось и без доработок по используемым параметрам для триангуляции. Был выполнен ряд оптимизаций по расчету триангуляции с применением углового отклонения и по оптимальной разбивке некоторых типов поверхностей.

Итак, с обновленным интерфейсом и принципами работы и увеличенным быстродействием мы переходим к шлифовке и плотной работе над функциональностью, то есть к 19-й версии.

А у 19-й версии была какая-то фишка?

В предыдущих главах мы выяснили, что v17 — это современный дизайн, кардинально обновленные интерфейс и приемы работы, v18 — скорость. А какая главная новинка была у версии v19, и была ли она?

В 19-й версии мы сосредоточились на эффективности. Именно с этой версии интенсивными темпами стала наращиваться функциональность уже красивого и быстрого КОМПАС.

Во-первых, появились новые и усовершенствованные инструменты для решения задач авиастроения, судостроения и двигателестроения: проверка коллизий, анализ кривых и поверхностей, разнотолщинная оболочка, массив элементов листового тела, выделение рамкой в 3D, автоматические осевые в чертеже (рис. 5 и 6). Обновился сценарий работы с импортированными моделями. «Судостроительные» возможности КОМПАС-3D расширились за счет приложений. Для проектирования корпусных конструкций и фундаментов было доработано приложение «Оборудование: Металлоконструкции», для проектирования судовых систем — «Оборудование: Трубопроводы».

Рис. 5. Проверка коллизий: пересечения

Рис. 6. Плотное примыкание

Во-вторых, мы продолжили улучшать интерфейс и расширили возможности его гибкой адаптации. Начиная с 19-й версии, можно создавать пользовательские инструментальные панели и размещать на них любые команды, а также настраивать формат имени в Дереве документа.

В-третьих, еще больше повысилась производительность. Помимо Макетов из 18-й версии работу с большими сборками облегчили Текстуры. Обычно их используют для реалистичного представления модели, но мало кто знает, что они могут упростить тяжелые модели. Некоторые компоненты модели не нуждаются в полной детализации, поэтому с помощью текстур можно имитировать различные рифления, гофры, оплетки, накатки, перфорацию, сетку Рабица и многое другое. А если тяжелая подсборка в головном изделии должна быть в полной детализации, то на время проектирования ее можно заменить макетом с текстурами.

Удалось ускорить еще несколько процессов, например:

• построение массивов — в 40 раз;
• формирование динамического сечения — в 30 раз;
• вставку компонента в сборку — почти в 10 раз и вставку макета — в 80 раз;
• в 10 раз быстрее скрываются компоненты.

Итак, КОМПАС-3D v19 перенял эстафету и стал самой быстрой из всех версий продукта, но при этом приобрел новую востребованную функциональность.

От ретроспективы КОМПАС-3D v20 к перспективе

В основу современного КОМПАС-3D v20 легли три версионных цикла: v17 подарила современный дизайн и обновленный интерфейс, v18 — скорость и производительность, v19 — функциональность, позволяющую решить задачи практически любой сложности и отраслевой принадлежности. С такой базой мы смогли сделать 20-ю версию современной, производительной и еще более функциональной.

Кроме того, на особенности версии в большой степени повлияло импортозамещение. Функциональность КОМПАС-3D v20 должна была соответствовать запросам предприятий, использующих зарубежный софт, а также содержать хорошую поддержку мультикад-проектирования. Так, появилась долгожданная новинка «Прямое чтение форматов других CAD-систем». Начиная с 20-й версии, причем в ее базовой функциональности, КОМПАС-3D напрямую открывает модели практически всех популярных CAD-систем: CATIA, NX, Creo, Autodesk Inventor, SOLIDWORKS, Solid Edge. Чтение моделей выполняется с сохранением наименований компонентов и структуры сборки (рис. 7). При чтении можно выбрать вариант исполнения сборки.

Рис. 7. Прямая вставка компонента из другой CAD-системы в КОМПАС-3D

Рис. 8. Поверхность конического сечения

Особенности 20-й версии базируются на ключевых новинках предыдущих версий. Мы продолжили шлифовать интерфейс, быстродействие и наращивать функциональность. В результате получилось следующее:

•  Интерфейс. Появилась возможность управлять наборами инструментальных панелей: создавать свой набор, наполнять его необходимыми командами, перемещать, скрывать и удалять. Контекстные панели тоже можно настроить под себя. Их состав зависит от документа, с которым работает пользователь, а также от выбранного объекта: грани, ребра или отрезка на чертеже.
•  Быстродействие. Ускорено групповое открытие документов, переключение между вкладками документов. В 3D-режиме в разы быстрее выполняется построение массива и операция Отверстие c автоматическим определением области применения. Ускорился ряд процессов и при работе с чертежами: очистка области, разрушение макроэлементов, выбор объектов в Дереве ассоциативного чертежа, перерисовка чертежа на экране.
•  Функциональность. Всего в КОМПАС-3D v20 реализовано более 100 функциональных изменений. Сделан большой скачок в поверхностном моделировании: появилась поверхность конического сечения (рис. 8), переработаны команды Поверхность по сети кривых и Разбиение поверхности, для диагностики гладкости поверхностей создана новая команда Сетка графиков кривизны. Листовое моделирование пополнилось командами Преобразовать в листовое тело, Отбортовка, Штамповка телом. Появилась новая панель управления свойствами изделия и его составных частей — Состав изделия. Разработано новое приложение Оборудование: Кабельные каналы для быстрого построения кабельных каналов без предварительно созданной траектории. В режиме 2D появилась дуговая осевая линия, управляющий размер длины дуги окружности. В 3D-моделировании добавлена команда Разрезать для разделения тела на части, доработаны команды массивов, реализована возможность изолирования компонентов (не путать с изоляцией!).

А что дальше?

А дальше мы продолжим совершенствовать и наращивать функциональность КОМПАС-3D для еще большего удовлетворения потребностей наших текущих и перспективных заказчиков, следуя принятой стратегии и опубликованной дорожной карте.

Кроме того, сейчас ведутся работы по переводу КОМПАС-3D на ОС Linux. В 2023 году возможен запуск пилотных проектов на предприятиях, причем не только по КОМПАС-3D, но и другим продуктам АСКОН. А сейчас мы совместно с компанией «Этерсофт» работаем над взаимодействием КОМПАС-3D с продуктом WINE@Etersoft, который обеспечивает полную поддержку работы приложений Windows в ОС семейства GNU/Linux. Это альтернативное решение будет готово к концу 2021 года.