2 - 2001

«Топ Системы»: вопросы и ответы

Сергей Кураксин

Методы комплексной автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства предприятий

Параметризация в T-FLEX CAD

3D-моделирование

CALS-технологии

В прошедшем 2000 году состоялось много встреч и переговоров с руководителями различных предприятий. В результате таких переговоров накопились некоторые вопросы, на которые фирма «Топ Системы» хотела бы ответить, что называется «из первых уст», чтобы у руководителей и специалистов была более точная информация о продукции марки T-FLEX и о политике нашей фирмы на российском рынке программ САПР. Ведь не секрет, что иногда конкурирующие российские разработчики и фирмы, распространяющие зарубежные программные продукты, вводят российские предприятия в заблуждение (зачастую из-за отсутствия достоверной информации) по ряду ключевых моментов.

Методы комплексной автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства предприятий

Сегодня многие предприятия все чаще предпочитают комплексную автоматизацию всего жизненного цикла изделия, выигрышную во многих отношениях, автоматизации отдельных элементов процесса подготовки производства, которая дает достаточно ограниченный эффект. Для этого существуют различные подходы и методы, эффективность которых может существенно различаться.

Фирма «Топ Системы» предлагает комплексное решение задач конструкторско-технологической подготовки производства на базе программных продуктов T-FLEX. В цепочке программных продуктов T-FLEX все части взаимосвязаны между собой: T-FLEX CAD 2D, T-FLEX CAD 3D, T-FLEX ЧПУ 2D, T-FLEX ЧПУ 3D — одно целое, T-FLEX/ТехноПро интегрировано с T-FLEX CAD на уровне разработчиков. Назовем это предложение — путь фирмы «Топ Системы».

Рассмотрим некоторые предложения других российских фирм-разработчиков и фирм-продавцов, работающих в этом направлении. Упрощенно схема сводится к следующему: в области 3D предлагается известная зарубежная система трехмерного моделирования, в области 2D — известная российская система, в области ЧПУ — известная зарубежная или российская система. Между собой эти системы обмениваются информацией: 3D-2D-ЧПУ. Для удобства последующего повествования назовем это предложение «другой» путь.

Теперь попробуем сравнить оба предложения на конкретном примере проектирования отдельной детали. Путь фирмы «Топ Системы» — все создается в единой интегрированной системе T-FLEX CAD 2D/3D/CAM: создание 3D-модели — создание по 3D-модели чертежной документации — создание управляющей программы для станка с ЧПУ. При этом возможен альтернативный вариант проектирования: чертежи детали — 3D-модель — и т.д. Результат — единый документ T-FLEX CAD, в котором хранится вся информация о детали и ее изготовлении. В любой момент можно изменить какие-либо параметры детали с автоматическим обновлением всех необходимых данных остальных подсистем. И разумеется, все модули построены на едином пользовательском интерфейсе в единой программной среде — среде системы T-FLEX CAD. Кроме того, хранение и управление данными и проектами может быть организовано с помощью системы T-FLEX DOCs, которая непосредственно взаимодействует с программами серии T-FLEX.

«Другой» путь — создание 3D-модели в известной зарубежной системе 3D-моделирования. Для получения чертежей создаются 2D-проекции, которые экспортируются из системы моделирования в стандартном формате передачи геометрической информации, например DXF. Затем эти данные импортируются в несвязанную с системой моделирования 2D-систему, в которой на основе этих проекций оформляется чертежная документация. Для системы ЧПУ данные также экспортируются в промежуточный формат (например, IGES), а затем импортируются в систему ЧПУ, в которой необходимо затем ввести дополнительную информацию, связанную с обработкой, и после этого создается управляющая программа. Альтернативных вариантов при этом пути нет, а если есть — они значительно все усложняют. Результат: 3D-модель в одной системе, чертежи — в другой, программа для станка — в третьей. Помимо того что данные оторваны друг от друга и их общая модификация приводит к большим сложностям, все программы построены на различных пользовательских интерфейсах, что значительно усложняет освоение и работу. Следует также отметить, что в ряде случаев могут возникнуть проблемы при передаче данных, поскольку экспорт и импорт промежуточных форматов данных нестабилен и не всегда может быть гарантирован.

Сделаем фантастическое предположение, что системы, предлагаемые при «другом» пути, настолько хороши, что обеспечивают значительный выигрыш по времени проектирования по сравнению с путем фирмы «Топ Системы». Но, как известно, процесс проектирования итерационный, то есть требует внесения изменений. Посмотрим, что получается при изменении модели детали.

Путь фирмы «Топ Системы»: необходимо только изменить параметры детали, а все остальное (проекции, чертежи, УП-программу), с небольшими доработками оформления, система T-FLEX CAD сделает автоматически.

«Другой» путь: 3D-модель изменяется так же легко, как и в T-FLEX CAD, а вот дальше наблюдается существенная разница. Придется пройти весь последующий путь, как если бы вы проектировали новую деталь, то есть с теми же затратами времени. Снова нужно получить проекции, передать их через промежуточный формат в чертежную систему и в ней заново построить все недостающие элементы. Точно так же нужно заново передавать данные и в систему ЧПУ, с повторным вводом параметров обработки.

Из этого можно сделать вывод, что даже если предположить, что «другой» путь дает выигрыш во времени (10, 50, 100%), время, затраченное на проведение изменений, будет неизмеримо больше, и оно будет расти по мере увеличения количества изменений модели. В данном примере мы рассмотрели только цепочку 3D-2D-ЧПУ. Если же к этой цепочке добавить еще и подготовку технологической документации или взять сборочную конструкцию, то разница в подходах будет еще более очевидной.

Хотелось бы также отметить, что рассматриваемый «другой» путь имеет огромное множество вариантов и пользователи могут создавать любые комбинации, ничуть не уступающие тем, что предлагаются конкретным продавцом. Главное, чтобы системы имели возможность принимать и передавать стандартные форматы передачи геометрической информации. Однако еще раз заметим, что этот путь является далеко не самым эффективным способом автоматизации.

Тенденции развития САПР в мире направлены именно на интеграцию программных продуктов в единую программную платформу, а не на комбинацию различных систем. Именно поэтому все системы, функционирующие на рабочих станциях и занимающие ведущие позиции в мире (Unigraphics, Pro/Engineer, CATIA и др.), предлагают интегрированные решения в рамках единой программной платформы.

Исходя из вышесказанного, мы считаем, что пропагандирование «другого» пути для автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства российских предприятий как «новой технологии», мягко говоря, не соответствует действительности и вводит в заблуждение как руководителей, так и специалистов предприятий.

В заключение хотелось бы подчеркнуть, что все вышеизложенное не является принижением достоинств тех или иных российских разработок, а служит ответом на часто задаваемые вопросы по поводу получаемых российскими предприятиями предложений по комплексной автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства.

В начало В начало

Параметризация в T-FLEX CAD

Сегодня на рынке программ трехмерного твердотельного моделирования практически нет систем, которые не обладали бы параметрическими возможностями. Параметризация существенно облегчает модификацию проектируемого изделия и повторное использование уже существующих моделей, но с новыми параметрами. При этом, как правило, происходит параметризация на уровне эскиза (профиля) для трехмерной операции и значений атрибутов операций (например, величина выталкивания). Такая параметризация дает возможность изменять форму эскиза или величину параметров операций, что позволяет удобно модифицировать трехмерную модель.

В системах подготовки чертежей использование параметризации существенно ограничено. Кроме T-FLEX CAD, ни одна система, в том числе лучшие зарубежные, не позволяет получать параметрические чертежи любой сложности, включая сборочные чертежи. В лучшем случае системы оснащаются параметрическими библиотеками стандартных элементов. Но использовать тысячи, десятки и сотни тысяч параметрически связанных между собой элементов позволяет только T-FLEX CAD. Это легко объяснимо. Практически во всех системах, кроме T-FLEX CAD, включая такие, например, как SolidWorks, Solid Edge, Autodesk Mechanical Desktop, Inventor, используется параметрическая подсистема фирмы D-CUBED, построенная на так называемой размерной параметризации. Эта подсистема ориентирована прежде всего на построение эскизов для трехмерных операций и имеет определенные количественные ограничения. Кроме того, размерная параметризация часто приводит к ситуациям с неоднозначными решениями параметрического пересчета. В T-FLEX CAD используется геометрическая параметризация, которая всегда приводит к предсказуемому результату.

Однако при рекламе своих программ многие разработчики по вполне понятным причинам не торопятся раскрывать качественную сторону дела. Заявляя, что та или иная программа является параметрической, они пытаются как бы закрыть некоторый пункт в списке функциональных возможностей. Однако, как показывает анализ, параметризация параметризации рознь. В T-FLEX CAD параметрическим является все — от положения линий и элементов сборочного чертежа до содержимого текста и любых атрибутов элементов. При этом параметры могут находиться между собой в любых взаимоотношениях. Такого уровня параметризации нет ни в одной системе черчения. Конкурирующие фирмы часто пытаются критиковать систему T-FLEX CAD как слишком сложную для создания чертежей. Якобы из-за параметризации чертежи неудобно создавать и сложно изменять. Однако в подавляющем большинстве случаев, подробно изучив систему T-FLEX CAD, специалисты убеждаются в том, что она достаточно проста в работе и полностью соответствует стилю работы проектировщиков. Если же кто-то не желает использовать параметризацию, то может и не делать этого, работая в том же ключе, что и в любых других современных системах черчения, таких как AutoCAD.

Что касается трехмерного моделирования, то и в этом случае параметризация T-FLEX по своим возможностям превосходит другие программы. Во-первых, для построения эскизов используются мощные механизмы параметризации, применяемой в двухмерной версии. Точно так же любые атрибуты трехмерных операций могут быть параметрически изменены. Однако T-FLEX CAD идет еще дальше. Многие пользователи систем моделирования, наверное, не раз сталкивались с проблемами при модификации моделей. При пересчете параметров измененных моделей часто появляются проблемы с восстановлением цепочки операций, следующих одна за другой, в связи с возникающими трудностями восстановления идентификации исходных элементов. Это касается и отдельных деталей, и сборочных конструкций, имеющих склонность «рассыпаться», и чертежей, полученных на основе трехмерных моделей. Проведенный анализ показал, что параметрические механизмы

T-FLEX CAD значительно более устойчивы к такого рода проблемам и часто уверенно справляются в тех случаях, когда другие программы просто «слетают».

В начало В начало

3D-моделирование

Еще одним аргументом в арсенале конкурентов фирмы «Топ Системы» является то, что в T-FLEX CAD трехмерную модель якобы можно построить только на основе двухмерного чертежа, а работа непосредственно в трехмерном пространстве невозможна. Во-первых, действительно, в отличие от большинства известных систем T-FLEX CAD дает возможность создавать трехмерные модели, непосредственно используя существующие чертежи, причем без ограничения их сложности. Во-вторых, T-FLEX CAD позволяет работать по той же схеме, что реализована в других известных системах моделирования и представляет собой задание операций посредством использования профилей на рабочих плоскостях с полным набором моделирующих операций — от выталкивания и сглаживания до оболочек и массивов. Все эти действия, как и в других системах, можно осуществлять прямо в 3D-пространстве без использования чертежа, поэтому нет никаких оснований утверждать, что система T-FLEX CAD этого не поддерживает. Возможно, подобное мнение сложилось после широкого распространения пиратских копий версии T-FLEX CAD 5.3, в которой действительно функциональность в этом направлении была ограничена, однако к

T-FLEX CAD 7.0 на ядре Parasolid это не относится.

Если сравнивать схему организации трехмерной модели в T-FLEX CAD с другими программами, то можно отметить, что T-FLEX CAD имеет важное преимущество. Наша система позволяет работать с единой структурой данных — как при моделировании отдельных деталей, так и при моделировании сборочных конструкций. Это обеспечивается тем, что для T-FLEX CAD не существует ограничений по количеству тел, образующихся в результате различных операций.

Главным достоинством T-FLEX CAD является возможность удобного моделирования сборочных конструкций по схеме «сверху — вниз» — от сборки к детали. После создания сборочной модели конструктор может выгрузить любую деталь в отдельный файл для дальнейшей доработки или использования в других сборочных моделях. При этом сохраняются все параметрические связи, позволяющие реализовывать быструю и точную модификацию проектов.

Подчеркнем также, что T-FLEX CAD, обладая высоким уровнем функциональных возможностей, по стоимости значительно ниже аналогичных зарубежных систем.

В начало В начало

CALS-технологии

В последнее время все большему количеству предприятий предлагается разработать стратегию внедрения CALS-технологий. Термин «CALS-технологии» в течение прошедшего года стал настолько модным, что практически каждое предприятие задает вопрос: как программные продукты T-FLEX сочетаются с CALS-технологиями? На что приходится отвечать, а порой и доказывать, что программы T-FLEX не только не противоречат CALS-технологиям, но и органично вливаются в данную концепцию. Одним из положений CALS-технологий является «поддержка жизненного цикла» изделия, который включает в себя его создание и изготовление, эксплуатацию и утилизацию. Программные продукты T-FLEX осуществляют поддержку жизненного цикла изделия на этапе его создания и изготовления. При этом программные продукты T-FLEX обеспечивают «повышение конкурентоспособности за счет сокращения затрат, сокращения сроков вывода новых образцов на рынок, повышения качества продукции за счет сквозной поддержки ее жизненного цикла» (цитата из списка целей, на которые ориентированы CALS-технологии). Именно для этого предназначены системы автоматизированного проектирования во всем мире. К вышесказанному необходимо добавить, что согласно государственной программе в авиационной и оборонной промышленности внедрение CALS-технологий идет полным ходом. Данное внедрение можно проводить разными средствами и с разным уровнем затрат. Первый путь: можно, не считая денежных ресурсов, закупить много западного программного обеспечения. Второй путь: в полном соответствии с концепцией CALS-технологий приобрести аналогичное российское программное обеспечение, сэкономив средства и получив при этом порой даже больший эффект. Именно по второму пути идут предприятия, эффективно расходующие свои деньги, — они приобретают в качестве системы среднего уровня T-FLEX CAD/CAM и другие программные продукты T-FLEX.

Важным элементом CALS-технологии являются программы PDM — системы ведения проектов и документооборота. Если проследить тенденцию развития САПР, то станет очевидным, что в последнее время все крупнейшие производители программного обеспечения уделяют этим системам серьезное внимание: Windchill (PTC), iMAN (UGS) и т.д. В России также на протяжении многих лет разрабатываются подобные системы, в частности T-FLEX DOCs нашей фирмы. Эти системы вполне логично укладываются в концепцию CALS-технологий, но главное, они решают реальные задачи, стоящие перед предприятиями. Однако в последнее время, встречаясь с руководителями в основном оборонных предприятий, мы выясняем, что в рамках концепции внедрения CALS-технологий им предлагается некая новая PDM-система — разработка государственной организации, в обязанности которой входит «создание нормативной базы применения CALS-технологий (стандартов, руководящих документов, методических рекомендаций)». Безусловно, никто не возражает против новых коммерческих разработок в данной области, но подводить под использование данной системы «стандарты» и «руководящие документы», создаваемые самой организацией, а по сути — коммерческой фирмой-разработчиком, нам кажется некорректным. Стоит отметить также, что это — чисто российское изобретение, по-видимому, связанное с переходным периодом, переживаемым нашей страной. Помимо этого существует еще ряд моментов, на которых хотелось бы заострить внимание руководителей предприятий. Речь идет о том, что в качестве базовой схемы организации данных в этой системе взят формат ISO 10303 STEP, а в качестве системы хранения данных — СУБД Oracle.

  1. Стандарт STEP известен во всем мире и применяется в основном для передачи геометрической информации между системами моделирования. Известно, что в рамках этого стандарта существуют протоколы для другой информации, но они, как правило, не задействованы при передаче данных. Например, есть протокол о структуре изделия, однако реально этот протокол в подавляющем большинстве систем моделирования не реализован. Поэтому на практике ввод информации о структуре изделия придется решать каким-либо иным способом — как правило, вручную.
  2. Ни одна из широко распространенных в мире систем PDM не использует STEP для хранения информации об изделии, применяя для этих целей специально разработанные средства. Естественно, общие принципы, как правило, аналогичны, однако часто реальные требования рынка и предприятий выходят за рамки данного стандарта. Никто не делает из этого никакой проблемы, поскольку достигаются все основные цели. И никто не обвиняет эти системы в том, что они не соответствуют идеологии CALS-технологий.
  3. Все указанные системы хранят спроектированное изделие в «родном» формате системы моделирования. Если вы проектируете изделие в Unigraphics, то документ хранится Unigraphics, если проектируете в T-FLEX CAD, то хранится документ T-FLEX CAD и т.д. Только так при необходимости можно изменить модель или провести какие-либо другие операции. Если же согласно рекомендациям заставлять все системы переводить свой формат в формат STEP (при всех его преимуществах перед другими форматами передачи данных), то реальная работа с моделями будет существенно ограничена, поскольку все исходные данные, формирующие модель, будут утрачены. Поэтому никто этого и не делает. Кроме того, нет никакой гарантии, что функции экспорта/импорта будут отработаны корректно. С другой стороны, при необходимости обмена данными между различными системами, например при передаче информации из T-FLEX CAD в SolidWorks или из SolidWorks в Unigraphics лучше делать это через формат ядра Parasolid. При этом геометрия будет гарантированно передана со 100-процентным результатом.
  4. Все системы управления проектами должны обеспечивать защиту информации от несанкционированного копирования и изменения. Для этого во всех системах существуют хорошо развитые специализированные средства разграничения прав доступа для пользователей и несколько уровней защиты информации. Кроме того, необходимо обеспечить высокую степень интеграции системы документооборота и системы моделирования, например T-FLEX CAD и T-FLEX DOCs. Эти задачи не могут быть решены в рамках жестких стандартов.

И наконец, по поводу базовых механизмов хранения данных. Американская СУБД Oracle, которая фактически рекомендуется как стандарт, — не единственное решение поддержки SQL-технологии, лежащей в основе системы документооборота, и уж точно не самое дешевое. В связи с этим опять-таки весьма спорным выглядит маркетинг одной из зарубежных СУБД со стороны государственной организации, устанавливающей стандарты.

«САПР и графика» 2'2001