Мания прямого моделирования

«Прямое моделирование» раньше было относительно непопулярной трехмерной технологией. Сейчас же, похоже, вендоры лезут из кожи вон, стараясь предложить своим пользователям прямые манипуляции с геометрией.

Недавно я посетил семинар SpaceClaim, системы проектирования на основе прямого моделирования, выпущенной в 2007 г.

SpaceClaim имел за своей спиной поддержку известных в отрасли инвесторов, а руководил компанией Майк Пэйн – человек, ответственный за разработку Pro/Engineer и SolidWorks. И поскольку создание новой CAD-системы – событие редкое и всегда является большой новостью, а за этим к тому же стояла выдающаяся команда, то индустрия обратила внимание на него.

CAD-системы, основанные на истории построения, доминировали на рынке машиностроительных САПР с 1985 г., когда компанией PTC был выпущен пакет Pro/Engineer. Почти все остальные серийные САПР стали вариациями на эту тему, будь то SolidWorks, Inventor или Solid Edge.

Вся шумиха вокруг них касалась преимуществ параметрического моделирования, потенциала для автоматизации и доброго старого движения из 2D в 3D, но лишь немногие обращали внимание на проблемы, присущие моделированию на основе истории, на огромные сложности при создании и, что возможно более важно, при редактировании полностью параметрических сборок.

Моделирование на основе истории является продуктом компьютеров того времени. Медленное аппаратное обеспечение означало, что конструирование детали полезно разбить на отдельные шаги или конструктивные элементы.

Редактирование одного шага требовало перестройки детали с обновлением каждого последующего шага до получения финальной формы.

Будучи мощной технологией, она порождала необходимость иметь дело со сложными взаимоотношениями. Стоит радикально отредактировать конструктивный элемент, и дальнейшие изменения быстро выйдут из-под контроля.

Но всегда были альтернативы, такие как CoCreate Modeling и IronCAD, которые предлагали «прямое» моделирование.

Свободные от накладных расходов систем на основе истории построения, они позволяли непосредственно манипулировать геометрией модели. Они также выделялись возможность работы с импортированными данными. Проблемы с этими системами появлялись при работе с непризматическими формами, такими как поверхности.

Средства прямого моделирования тех времен были безнадежными, тогда как системы на основе истории имели преимущество в том, что благодаря разбиению конструкции геометрии на индивидуальные шаги, вы могли создавать сложные модели и работать с ними. Налицо огромное несоответствие между этими двумя подходами.

Системы на основе истории первыми появились на свет, быстро достигли преобладания на рынке и до сих пор остаются широко распространенными.

Такие системы как Pro/E, SolidWorks, Solid Edge, Inventor были на вершине, а средства прямого редактирования никогда не получали поддержки за пределами немногих ключевых отраслей – такая ситуация сохранялась до недавнего времени.

Майк Пэйн

Итак, SpaceClaim не является новой идеей, это новая интерпретация старой идеи.

Хотя эта система не решает проблему одновременного сосуществования прямой модели и истории построения, она предлагает существенную легкость в использовании (нацеленную на пользователей, использующих САПР непрофессионально и нерегулярно), встроенную возможность редактировать унаследованные данные и имеет потенциал для того, чтобы стать соперником существующим игрокам.

По моему мнению, инвесторы надеялись продать компанию на ранней стадии за кругленькую сумму, как это случилось с Revit – их предыдущим проектом, но в этот раз такого не произошло. Вместо этого вся индустрия обезумела прямым моделированием, и сейчас на эту тему производится много шума, с которым приходится разбираться.

Компания PTC, которую первой позвали посмотреть на SpaceClaim, закончила дело покупкой CoCreate за $250 млн. Концерн Siemens разработал синхронную технологию для Solid Edge и NX, а Autodesk работает над Fusion.

Даже компания SolidWorks, утверждая, что никто спрашивал о прямом моделировании в 2009 г., реализовала некоторые возможности в своем инструменте Instant3D.

На протяжении последних трех лет прямое моделирование прошло путь от тихой заводи CAD к ключевой функции, стимулирующей продажи для всех игроков. Я указал на это Майку Пэйну во время семинара, на что он едко заметил: «Подражание – самая искренняя форма похвалы».

Интеллектуальность

Ясно, что отбросив все это безумие, несмотря на годы разработки, проблема с геометрией до сих пор не решена.

Моделирование на основе истории не может сделать все на свете – необходимы новые инструменты. Самые последние разработки пытаются «поженить» возможности моделирования на основе истории и прямого моделирования, чтобы предложить рабочую систему – в противоположность ситуации, когда интеллектуальность проекта может изменяться только в одну сторону, т.е. теряться после редактирования.

Autodesk, Siemens и PTC разрабатывают интеллектуальные средства, которые позволяют двум этим методам функционировать совместно.

Дерево истории – это рецепт, описывающий, как модель строится, и откуда извлекается ее геометрия.

Система прямого моделирования играет с геометрией без помощи параметров и, следовательно, разрушает связь. Новые решения пытаются рационализировать изменения, происходящие с геометрией и топологией, и обновить конструктивные элементы в дереве построения.

Однако, все еще остается возможность редактировать модель способом, который разрушает геометрию.

Во всех демонстрациях, которые мы видели, используются впечатляющие, но несложные условия. Прямое редактирование сложного скругления переменного радиуса может вывести все эти системы из равновесия.

Поэтому, пока параметрическое моделирование на основе истории пытается выучить новые трюки, разработчики также пытаются сделать «немую» геометрию более разговорчивой.

На прошедшем в этого году в Москве форуме isicad/COFES-Russia Дмитрий Ушаков, директор по управлению продуктами компании ЛЕДАС, продемонстрировал систему Вариационного Прямого Моделирования (VDM), которая, будучи включенной в решение для прямого моделирования, распознает конструктивную концепцию и может создавать ограничения между граничными элементами в модели без истории построения.

Похожая технология распознавания конструктивных элементов также разрабатывается компаниями типа Geomagic, которая берет отсканированные данные и автоматически строит по ним твердотельную модель с конструктивными элементами для интеллектуального редактирования.

Я считаю, что технологии будут комбинироваться, чтобы породить новое поколение еще более интеллектуальных систем проектирования.

Заключение

Итак, хотя Майк Пэйн был в самом сердце разработок параметрических CAD-систем на основе истории построения, его последний проект, SpaceClaim, может подтолкнуть индустрию к серьезному переосмыслению того, насколько гибкими могут и должны быть эти системы проектирования.

Оригинал публикации на английском языке