BricsCAD: реализация САПР по-другому

Разнесение сборки в BricsCAD Mechanical

В 1988 году корпорация Parametric Technology Corp (PTC) с выпуском Pro/Engineer стандартизировала подход к 3D-моделированию, который доминирует и по сей день. Два ее основателя, российские математики, придумали способ рисовать двумерные эскизы, которые при этом были параметрическими, а затем выдавливать/вращать их, превращая в связанные трехмерные твердотельные модели, которые также были параметрическими.

«Параметрический» означает, что программное обеспечение для механического проектирования использует формулы для управления размерами и положением эскизов и деталей в моделях. Это выражается в том, что изменение эскиза меняет модель, — отсюда и слово «параметрический» в названии компании PTC.

Каждый шаг работы пользователя записывается в историю действий; редактирование элемента в дереве истории также изменяет соответствующие эскизы и детали, позволяя быстро воплощать конструкторские идеи, такие, например, как перемещение отверстия или изменение размера фаски, без перерисовки модели с нуля.

Почти каждая MCAD-программа впоследствии копировала Pro/Engineer: Solidworks (первая параметрическая CAD-система для Windows), Solid Edge, Inventor, что угодно! Параметрическое моделирование мигрировало в другие дисциплины, такие как архитектура и трубопроводы.

Я должен добавить, что параметрическое проектирование не было изобретением PTC; CAD-система, которая связывала 3D-модели, была впервые разработана для архитектурного проектирования в конце 1970-х годов в Англии под названием 2.5D RUCAPS (Really Universal Computer-Aided Production System). RUCAPS была заменена в середине 80-х на Sonata, которая через несколько лет воскресла как Reflex и в конце концов была куплена PTC. Хотя Pro/Reflex не стала популярной среди архитекторов, PTC добилась большого успеха со своей первой на рынке параметрической механической САПР, несмотря на то что она работала в операционной системе Unix.

Отметим, что подход, основанный на триаде эскиз/параметры/история, имеет свои недостатки. Запись изменений в историю могла длиться «вечность» для сложных моделей, а в некоторых случаях генерация новых версий модели приводила к аварийному завершению работы системы.

Существует другой подход. Он полностью исключает 2D-эскизы и деревья истории: конструкторы рисуют непосредственно 3D примитивы, такие как блоки и конусы, а затем используют логические и другие операции для придания деталям желаемой окончательной формы. Именно таким способом с самого первого дня выполнялось 3D-моделирование в HP Co/Create (купленной, конечно же, PTC) и AutoCAD от Autodesk.

Сегодня мы называем второй подход «прямым моделированием», и, несмотря на его уже долгую историю, он был использован при создании новых MCAD программ, таких как SpaceClaim (ANSYS), Creo (PTC) и Fusion (Autodesk). Дерево истории рискует стать историей.

Но возможен ли некий третий подход к 3D MCAD? Я могу предположить, что однажды мы сможем использовать среду моделирования, похожую на глину, формируя ее пальцами в дополненной реальности с помощью уточняющих инструментов.

BricsCAD Mechanical от Hexagon

Пользовательский интерфейс BricsCAD Mechanical 2022

Но в ожидании того, что моделирование на основе дополненной реальности станет обычным явлением, если вообще когда-либо станет, давайте рассмотрим другой подход к MCAD, используемый BricsCAD. Он сочетает параметрическое моделирование с прямым моделированием, обходится без дерева истории и допускает необязательность эскизов.

История BricsCAD началась даже раньше истории Pro/Engineer, — в 1986 году, когда компания Bricsworks занималась разработкой Architecturals, программы 3D-проектирования, которая в конечном итоге была продана Bentley Systems как MicroStation TriForma. В 2002 году компания, ныне известная как Bricsys, выпустила аналог AutoCAD, основанный на IntelliCAD, но через несколько лет переписала весь код, разработав собственный продукт BricsCAD.

В то время ходили слухи, что Bricsys адаптирует старый код Architecturals к BricsCAD. Компания отказалась от этого, создав вместо этого собственную систему 3D-моделирования на основе геометрического ядра ACIS от Dassault Systѐmes Spatial и средств 3D-проектирования, разработанных в России программистами компании ЛЕДАС.

Технология ЛЕДАСа сочетает параметризацию с распознаванием конструктивных элементов и прямым моделированием/редактированием, к которым Bricsys недавно добавила некоторые элементы искусственного интеллекта. Функциональность была настолько привлекательной, что Bricsys купила интеллектуальную собственность у ЛЕДАСа, а также пригласила на работу в компанию часть его сотрудников. Но то, что в BricsCAD использовались параметрические 2D- и 3D-инструменты ЛЕДАСа, а не Spatial, делало ее несовместимой в этой области с другими системами проектирования.

Рабочий процесс выглядит следующим образом:

1. Вы импортируете 3D-модель в BricsCAD Mechanical из другой программы MCAD с помощью дополнительной платной опции под названием «Communicator», которая представляет собой транслятор InterOp, лицензированный у компании Spatial.
2. Импортированная модель содержит недостаточно информации, поэтому вы применяете распознавание конструктивных элементов BricsCAD, чтобы добавить модели интеллекта.
3. Вы изменяете модель с помощью функций прямого редактирования BricsCAD.

Если это не кажется вам новым, то только потому, что некоторые конкуренты в области MCAD имитировали такой рабочий процесс; другие пытаются наверстать упущенное в области автоматического распознавания конструктивных элементов.

Полуавтоматическое создание чертежей

Одновременное добавление 42 болтов с помощью интеллектуальной функции поиска и замены BricsCAD

Впоследствии в BricsCAD добавили полуавтоматический поиск и замену, в котором вы указываете элемент (скажем, отверстие) и блок, которым его заменяете (например, метчик), и BricsCAD находит все вхождения.

В BricsCAD есть ряд методов автоматизации, которые в системе относятся к искусственному интеллекту. Один из них — «распространение» (propagation). Он ищет на чертежах элементы, которые с большой вероятностью являются соединениями, а затем добавляет соединения. Другой метод — «создание блоков» (blockification), который ищет идентичные экземпляры групп сущностей, а затем преобразует их в блоки. Третий — «оптимизация» для поиска линий с небольшими отклонениями от прямой и разрывами и их исправления.

Есть пара преимуществ применения этих методов к чертежам. Замена повторяющихся деталей (например, угловых соединений) блоками значительно уменьшает размер файла. Другим, более важным преимуществом является сверхбыстрая детализация: например, когда нужно специфицировать детали соединений (обычно состоящих из нескольких болтов, вырезов и элементов жесткости) между десятками колонн и балок в конструкциях.

BricsCAD BIM использует ту же систему импорта/распознавания/редактирования, чтобы превратить немые файлы IFC в интеллектуальные файлы BIM. Например, функция «Bimify» автоматически определяет вертикальные и горизонтальные плиты как стены и полы.

Опора на DWG

BricsCAD Shapes изначально работает с 3D-телами

Еще одним отличием BricsCAD от основных MCAD-систем является то, что она хранит проектные данные в файлах DWG, в том же формате, что и AutoCAD. Формат DWG достаточно гибок для хранения всех видов данных, не определенных Autodesk. Это делает чертежи, сделанные в BricsCAD Mechanical, совместимыми с BricsCAD BIM, чего Autodesk не может предложить своим заказчикам в области машиностроения и архитектуры, как это ни парадоксально.

Тем не менее Bricsys пришлось придумать и некоторые обходные пути. Например, DWG не поддерживает сборки, поэтому BricsCAD сохраняет детали в файлах внешних ссылок (xrefs), а затем соединяет их с помощью 3D-ограничений. Другие данные хранятся в других форматах с целью оптимизации — например, облака точек в файлах BPT (Bricsys Point Tree). В зависимости от вертикальной версии BricsCAD имеет встроенные системы проектирования листового металла, проектирования ландшафта и дорог, MEP (механические, инженерные, водопроводные сети), BIM (информационное моделирование зданий) и кинематического анализа — все они хранят данные в файлах DWG.

Несколько лет назад компания выпустила бесплатную программу 3D-моделирования Shape, позиционируя ее как программу для предварительного проектирования, наподобие SketchUp. В отличие от SketchUp, он работает с 3D-телами.

Мнение автора

Шведская компания Hexagon несколько лет назад купила бельгийскую Bricsys, будучи впечатленной тем, насколько хорошо BricsCAD заменил AutoCAD в их программном обеспечении для проектирования предприятий CADWorx. Хорошей новостью является то, что пока Hexagon, похоже, не вмешивается в разработку BricsCAD, а это означает, что обновления продолжают выпускаться в обычном бешеном темпе. Как часто случается с поглощениями, некоторые руководители Bricsys в конце концов ушли из Hexagon, чтобы создать новую компанию, пообещав создать новый способ работы с очень большими IFC и BIM файлами.

Несмотря на то что Bricsys много вложил в разработку идеи о том, как должна работать САПР, она по-прежнему остается небольшой компанией, имеющей всего 300 000 пользователей, и это число, похоже, с годами не меняется. Она никогда не сможет заменить Pro/Engineer или Solidworks, поэтому делает акцент на том, чтобы быть другой: прямой редактор за треть стоимости для систем MCAD, не позволяющих делать прямое редактирование, вкрапления искусственного интеллекта и хранение всего в файлах DWG.

[Статья перепечатана с разрешения журнала Design Engineering.]