1 - 2003

SolidWorks — стандарт трехмерного проектирования

Артем Аведьян

История SolidWorks

SolidWorks — это система комплексной автоматизации проектирования и подготовки производства

Проектирование деталей, сборок и оформление чертежей

Экспресс-анализ

Трансляция данных

Оформление чертежей

Интерфейс прикладного программирования

Техническое сопровождение

Заключение

Вот уже восемь лет на мировом рынке САПР присутствует система SolidWorks. Тогда, в далеком 1995 году, никто и предположить не мог, какой отклик найдет SolidWorks в сердцах конструкторов и дизайнеров, сколько успешных проектов будет выполнено с ее помощью и реализовано в производстве. Оглядываясь на прошедшие годы, можно смело утверждать, что концептуальные идеи, положенные разработчиками в основу SolidWorks 95 (так называлась первая версия системы), были настолько гармонично развиты в последующих десяти релизах, что в настоящий момент SolidWorks действительно стала стандартом трехмерного проектирования — как в России, так и во всем мире.

Возможно, у вас возник резонный вопрос: если система SolidWorks столь популярна, о ней наверняка все давно уже рассказано и написано — стоит ли вообще читать эту статью? Решайте сами: в ней мы постараемся пролить свет как на некоторые интересные исторические факты становления SolidWorks, так и на современное положение, которое эта система занимает на мировом рынке САПР. Не обойдется и без описания наиболее интересных и поэтому значимых для нас технических новаций, на которых, собственно, и построена SolidWorks.

История SolidWorks

Несомненно, исторические корни, да и, собственно, динамика развития любой САПР во многом определяют ее место среди себе подобных, что, в свою очередь, отражается на дальнейшем успехе (или неуспехе) этой системы на рынке. Зная историю развития SolidWorks, можно смело утверждать, что эта система с самых первых дней заняла прочное место на рынке САПР среди так называемых систем среднего уровня, а впоследствии, набрав должную функциональность, внесла смятение в ряды своих более тяжелых «собратьев».

SolidWorks — разработка корпорации SolidWorks Corp (США), в настоящее время являющейся независимым подразделением транснациональной корпорации Dassault Systemes (Франция). История корпорации SolidWorks такова. Она была основана в 1993 году в США в штате Массачусетс, где и поныне располагается ее штаб-квартира. Основу коллектива SolidWorks Corp составили специалисты в области трехмерного параметрического моделирования, имевшие на тот момент уже большой практический опыт работы в других компаниях этого профиля, а также в машиностроении.

При составлении технического задания на разработку программы авторы SolidWorks постарались заложить в ее концепцию все передовые на тот момент идеи, большинство из которых еще не было реализовано ни в одной из существовавших тогда САПР. Собственно, бурное развитие персональных компьютеров в начале 90-х годов стало необходимым и достаточным условием для появления нового поколения САПР для ПК, что во многом определило перспективы дальнейшего развития этих систем. Если до середины 90-х годов системы 3D-моделирования были дорогим удовольствием, поскольку функционировали исключительно на рабочих станциях в среде UNIX, то с появлением сравнительно недорогих и в то же время высокопроизводительных процессоров Intel Pentium и AMD данная проблема была снята. Это обусловило массовый спрос на САПР нового поколения, в частности — на SolidWorks.

Весной 1993 года под поручительство ведущих промышленных предприятий и влиятельных лиц США был взят банковский кредит и начата разработка первой версии SolidWorks. Риск неудачи был велик, но полтора года кропотливой работы увенчались тем, что 25 декабря 1995 года, когда в Европе и США отмечали Рождество, увидела свет первая версия системы SolidWorks, которая была названа по номеру текущего года — SolidWorks 95. Отличительные особенности SolidWorks 95 — адаптивная связь между деталями, сборками и чертежами, а также 100-процентная параметризация. Эта версия сразу же получила несколько престижных наград за новаторство в области САПР-технологий (рис. 1). К слову сказать, именно в этой версии впервые появилось дерево конструирования FeatureManager, отображающее иерархию модели и дающее возможность редактировать как отдельные геометрические примитивы, так и перемещение во времени по структуре модели. Это сейчас подобное графическое представление модели стало своеобразным стандартом и используется во всех без исключения системах 3D-моделирования — тогда же это был прорыв в будущее, и сделали его скромные авторы SolidWorks 95.

Но это было только начало. Двухполюсный мир так называемых систем нижнего и верхнего уровней замер в ожидании принципиально нового класса САПР. Через полгода после появления SolidWorks 95, а именно 23 июня 1996 года, вышла ее очередная версия — SolidWorks 96, которая была признана лучшей САПР 1996 года на выставке AUTOFACT’96. Эта версия сразу же возглавила список Windows-подобных систем 3D-моделирования, которые одна за другой, как грибы после дождя, стали появляться в то время на еще не сформировавшемся окончательно рынке САПР среднего уровня.

1 января 1997 года вышла в свет SolidWorks 97 — новый шедевр SolidWorks Corp. Эта версия SolidWorks впервые нашла применение в отечественной промышленности. Начиная с 1997 года уже можно говорить о появлении принципиально нового класса программных продуктов — САПР среднего уровня (рис. 2). SolidWorks переняла у легких систем открытость интерфейса и доступную цену, а у тяжелых — великолепные возможности 3D-моделирования (к слову сказать, SolidWorks построена на геометрическом ядре Parasolid, то есть на том же ядре, что и Unigraphics).

3 августа 1997 года появилась SolidWorks 97 Plus. В это же время длившиеся с начала года переговоры между руководством SolidWorks Corp и Dassault Systemes завершились подписанием соглашения о переходе права собственности на SolidWorks к Dassault Systemes. Несмотря на пессимистичные прогнозы скептиков о том, что CATIA удушит SolidWorks, этого не произошло, напротив — SolidWorks вышла на новый уровень развития: разработчики повернулись лицом к европейскому рынку и, что особенно приятно, — к России. 24 марта 1998 года вышла SolidWorks 98 на русском языке! Русифицирован был не только пользовательский интерфейс (меню, окна, справка), но и техническая документация. Таким образом, SolidWorks является первой и до сих пор единственной зарубежной САПР, переведенной на русский язык собственными силами разработчика.

Тенденции роста интереса к SolidWorks в России привели к тому, что, несмотря на тяжелый августовский кризис, в начале октября 1998 года открылся офис компании SolidWorks-Russia. 20 октября того же года вышла в свет SolidWorks 98 Plus — очередная версия уже полюбившейся пользователям системы. Эта версия SolidWorks, наряду с импортными стандартами, поддерживает ЕСКД как самостоятельный чертежный стандарт! Подобная функциональность до сих пор не реализована ни в одной другой импортной CAD-системе.

В течение последующих четырех лет вышли версии SolidWorks 99, 2000, 2001, 2001 Plus и, наконец, в конце прошлого года — SolidWorks 2003. Характерной особенностью каждой новой версии SolidWorks по-прежнему остается одновременный выпуск программы по всему миру сразу на более чем десяти языках (в том числе и на русском). Функциональные возможности SolidWorks крепнут с каждой новой версией: твердотельное и поверхностное моделирование, возможность обмена геометрическими моделями с любыми существующими на рынке системами, работа с большими сборками и многое другое.

Такова история развития SolidWorks. Но до конца она еще не дописана: в этом году нас ожидает очередная версия, с которой, надеемся, будет еще проще и интереснее работать по ряду нижеизложенных причин.

В начало В начало

SolidWorks — это система комплексной автоматизации проектирования и подготовки производства

Анализируя мировые тенденции развития САПР и проводя аналогии с серединой 90-х годов (см. предыдущую главу), когда CAD-системы среднего уровня одержали уверенную победу над 2D-системами, можно сделать вывод, что сейчас наблюдается очередной качественный переход в развитии 3D-моделирования — в сторону единых интегрированных решений. Появилась новая градация в позиционировании САПР на рынке — комплексные системы. Безусловно, ярчайшим представителем этого направления является SolidWorks 2003, степень интеграции и функциональные возможности которой уже давно ни у кого не вызывают сомнений. В настоящий момент структуру пакета SolidWorks можно представить следующим образом:

  • базовое решение, куда входят возможности 3D-моделирования деталей и сборок, экспресс-анализ прочности и кинематики, оформление чертежей, импорт/экспорт геометрии из других систем, API-интерфейс;
  • помимо базового решения разработано более 300 специализированных модулей, решающих различные прикладные задачи, такие как управление данными, технологическая подготовка производства и т.д. (рис. 3 и 4).

Базовое решение SolidWorks — это система гибридного параметрического моделирования, которая предназначена для проектирования деталей и сборок в трехмерном пространстве с возможностью проведения различных видов экспресс-анализа, а также оформления конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД. Отличительными особенностями SolidWorks являются:

  • твердотельное и поверхностное параметрическое моделирование;
  • полная ассоциативность между деталями, сборками и чертежами (рис. 5);
  • богатый интерфейс импорта/экспорта геометрии;
  • экспресс-анализ прочности деталей и кинематики механизмов;
  • специальные средства по работе с большими сборками;
  • простота в освоении и высокая функциональность;
  • гибкость и масштабируемость;
  • 100-процентное соблюдение требований ЕСКД при оформлении чертежей;
  • русскоязычный интерфейс и документация.
В начало В начало

Проектирование деталей, сборок и оформление чертежей

В SolidWorks можно одинаково удачно работать как с твердыми телами, так и с поверхностями. Как правило, деталь представляет собой твердое тело, поверхность либо сочетание твердого тела и набора поверхностей. Процесс построения 3D-модели основывается на создании элементарных геометрических примитивов и выполнении различных операций между ними. Подобно конструктору LEGO модель набирается из стандартных элементов (блоков) и может быть отредактирована путем либо добавления (удаления) этих элементов, либо изменения характерных параметров блоков.

3D-модель содержит наиболее полное описание физических свойств объекта (объем, масса, моменты инерции) и дает проектанту возможность работы в виртуальном 3D-пространстве, что позволяет на самом высоком уровне приблизить компьютерную модель к облику будущего изделия, исключая этап макетирования.

В течение последних нескольких лет разработчики SolidWorks уделяют пристальное внимание работе с большими сборками, количество компонентов которых может составлять десятки и сотни тысяч единиц. Безусловно, для работы с такими комплексными моделями требуется использовать специальные методики управления отдельными деталями и узлами сборки, рационально распоряжаться ресурсами процессора и оперативной памяти.

Для этого в SolidWorks существует специальный режим, который так и называется «Режим работы с большими сборками». Он позволяет оптимально распределить программные и аппаратные ресурсы, экономя, таким образом, время загрузки и перестроения сборки. Лучшим доказательством работоспособности «Режима работы с большими сборками» являются работы наших заказчиков, которые в течение последних двух лет создают крупные проекты, состоящие из 10-60 тыс. компонентов (рис. 6). С этими работами можно ознакомиться на сайте компании SolidWorks-Russia www.solidworks.ru.

В начало В начало

Экспресс-анализ

В базовую конфигурацию SolidWorks входит модуль экспресс-анализа прочности — COSMOSXpress, являющийся «облегченной» версией пакета COSMOS/Works и предназначенный в первую очередь для инженеров-проектировщиков, не обладающих глубокими познаниями в теории конечно-элементного анализа. Тем не менее COSMOSXpress позволяет проектировщику определить, где расположены концентраторы напряжений, оценить «перетяжеленные» элементы конструкции, из которых может быть удален избыточный материал с целью снижения веса и соответственно стоимости будущего изделия (рис. 7).

COSMOSXpress выполнен в виде программы-помощника, подсказывающей пользователю последовательность действий, необходимых для подготовки расчетной модели и проведения анализа. Пользовательский интерфейс COSMOSXpress, как и SolidWorks, выполнен на русском языке, что по-своему уникально, поскольку этого нет ни в одной импортной системе конечно-элементного анализа.

В начало В начало

Трансляция данных

На современном этапе экономические потери при обмене CAD-моделями очень существенны, именно поэтому в базовое решение SolidWorks включены все необходимые трансляторы, обеспечивающие корректную передачу данных как в нейтральных, так и в «родных» форматах большинства имеющихся сейчас на рынке САПР (рис. 8 и 9).

В 2000 году пакет SolidWorks был сертифицирован по стандарту STEP AP 203 (ISO/IEC 10303 Standard for the Exchange of Product Model Data) компанией U.S. Product Data Association (US PRO, США). Полноценно поддерживая стандарт STEP, SolidWorks гарантирует надежный обмен данными с различными конструкторско-технологическими системами. Используя сертифицированное программное обеспечение, предприятие получает дополнительные гарантии качества выпускаемой продукции, а также перспективы в получении зарубежных заказов.

В начало В начало

Оформление чертежей

Процесс конструирования в SolidWorks не заканчивается на разработке объемных деталей и сборок. Программа позволяет автоматически создавать чертежи по заданной 3D-модели, исключая ошибки проектанта, неизбежно возникающие при начертании проекций изделия вручную. SolidWorks поддерживает чертежные стандарты GOST, ANSI, ISO, DIN, JIS, GB и BSI. Чертежи SolidWorks обладают двунаправленной ассоциативностью с 3D-моделями, благодаря чему размеры модели всегда соответствуют размерам на чертеже.

В SolidWorks имеется бесплатный модуль — eDrawings, с помощью которого можно создавать, просматривать и выводить на печать электронные чертежи SolidWorks и AutoCAD. Благодаря встроенной программе просмотра чертежи eDrawings можно сразу же открыть для просмотра без использования каких-либо заранее установленных на компьютере CAD-систем или других средств просмотра. Очень удобным и наглядным средством, позволяющим понять конструкцию изделия, изображенного на чертеже, является возможность анимировать чертеж и посмотреть, как соотносятся между собой чертежные виды.

В начало В начало

Интерфейс прикладного программирования

В состав базового решения SolidWorks входит специальный интерфейс для разработки пользовательских подпрограмм — SolidWorks API (Application Programming Interface). API-интерфейс содержит сотни функций, которые можно вызывать из программ Microsoft Visual C++, Visual Basic, VBA (Excel, Word и т.д.) или файлов-макросов SolidWorks. Эти функции предоставляют программисту прямой доступ к функциональным возможностям САПР SolidWorks и позволяют автоматизировать и таким образом идеально настроить систему на решение специфичных задач конкретного предприятия. В отличие от ряда конкурирующих систем, API-интерфейс входит в базовую функциональность SolidWorks и поставляется бесплатно.

В начало В начало

Техническое сопровождение

Очень важным моментом в приобретении программных решений SolidWorks является подписка на техническое сопровождение (Subscription Service). Приобретая систему SolidWorks, далеко не все заказчики задумываются о том, что функциональность программы не ограничивается набором команд или кнопок, входящих в базовую поставку. Любая САПР имеет собственный жизненный цикл, постоянно развивается и предоставляет своим пользователям все новые и новые функциональные возможности. Каждый год корпорация SolidWorks выпускает одну-две новые версии своей программы, а также не менее десяти обновлений, добавляющих в SolidWorks принципиально новую функциональность.

Оплачивая техническое сопровождение программы, вы получаете не только возможность поддерживать вашу лицензию SolidWorks в «боевой» форме, но и неограниченный доступ к базе знаний SolidWorks, накопленной мировым сообществом пользователей за годы существования данного продукта. А это не менее 50% дополнительной функциональности системы, описанной в полезных и зачастую нетривиальных ответах на, казалось бы, неразрешимые вопросы. Поэтому вывод очевиден: сопровождение необходимо как начинающим, так и опытным пользователям.

В начало В начало

Заключение

В этой статье мы постарались осветить наиболее интересные и важные вопросы, связанные с историей развития SolidWorks, ее местом на мировом рынке САПР и техническими особенностями системы. К сожалению, невозможно объять необъятное, точно так же, как нельзя в рамках одной статьи рассказать обо всех достоинствах SolidWorks.

Подводя итоги, следует отметить, что за прошедшие семь лет SolidWorks стала настолько популярной в мировом инженерном сообществе, что ее по праву можно назвать народной системой. С 1995-го по 2003 год она была внедрена более чем на 30 тыс. промышленных предприятий; свыше 4 тыс. высших учебных заведений по всему миру используют SolidWorks для подготовки студентов. Начиная с декабря 1995 года, когда увидела свет первая версия, системой SolidWorks оснащено уже более 200 тыс. инженерных рабочих мест, что говорит само за себя.

SolidWorks является на данный момент бесспорным лидером среди пакетов 3D-моделирования как в России, так и за рубежом. Такие качества, как интуитивно понятный интерфейс, русификация и поддержка ЕСКД, предопределяют успех внедрения SolidWorks на предприятиях отечественной промышленности. Именно поэтому, выбирая SolidWorks в качестве базовой САПР, предприятие не только получает хороший, качественный и функциональный набор программ, но и ориентируется на самые передовые технологии, ставшие стандартом де-факто для автоматизированного проектирования во всем мире. Присоединяйтесь к сообществу пользователей SolidWorks!

«САПР и графика» 1'2003