30 лет геометрическому ядру C3D: от инструмента для собственных нужд к независимому продукту

В статье рассказывается о том, как формируется стратегия развития продуктов компании.

В этом году исполняется 30 лет с момента начала разработки геометрического ядра, ставшего основой платформы C3D. За эти годы был пройден большой путь от внутреннего проекта компании АСКОН до самостоятельного продукта, представленного на международном рынке. Подход к развитию платформы включает как технологические, так и кадровые решения и охватывает весь спектр компонентов — от геометрического моделирования до веб-визуализации.

Рис. 1. Ключевые события в истории ядра до появления C3D Labs

История платформы делится на два этапа (рис. 1). Первый связан с развитием C3D как математического ядра КОМПАС-3D. В 1995 году в АСКОН приняли решение о старте разработки собственной трехмерной САПР. К 2000 году вышла первая версия КОМПАС-3D, целиком основанная на собственной математике. С этого момента геометрическое ядро стало активно развиваться, учитывая потребности пользователей.

В 2001 году к ядру добавились два новых компонента — параметрический решатель (позже получивший название C3D Solver) и модуль конвертации C3D Converter. Таким образом, уже к началу 2000-х годов платформа включала три самостоятельных компонента, положивших начало ее архитектурному единству.

Важным моментом в развитии стало решение, принятое в 2010 году. Именно тогда внутри компании был инициирован глубокий стратегический анализ: насколько оправданна ставка на собственную математическую базу и геометрическое ядро. Были протестированы ведущие зарубежные решения, проведено их всестороннее сравнение с собственной разработкой. Результаты подтвердили конкурентоспособность платформы: по основным задачам она не уступала мировым аналогам, а вектор дальнейшего развития был ясен. АСКОН решил сохранить ставку на собственные ресурсы и продолжить развитие ядра.

Спустя два года, в 2012 году, в компании АСКОН стартовала разработка новой архитектурно-строительной САПР, которая позже получила название Renga. Проекту требовалось геометрическое ядро, не связанное напрямую с КОМПАС-3D. Возникла необходимость выделить C3D как самостоятельный компонент, снабдить его документацией, интерфейсами и полноценной поддержкой. В результате всех этих процессов было принято решение о создании C3D Labs как отдельной компании — шаг, который объединил технологические и организационные стратегии воедино.

Теперь давайте разберем несколько отдельных веток нашего развития. Начнем с фундамента — методов представления геометрии.

История про то, что B-Rep — это навсегда

Рис. 2. Представления геометрической формы объектов

Говоря о технологических основах, особое место занимает вопрос представления геометрии (рис. 2). Для инженерного ПО выбор был сделан в пользу граничного представления (B-Rep) как наиболее точного и гибкого метода описания геометрии. Многократный анализ и обсуждения — в том числе с ведущими специалистами зарубежных компаний, таких как Siemens, — подтверждают, что на сегодняшний день B-Rep остается единственно правильным решением в инженерных приложениях. Ни одна из альтернативных технологий пока не способна сместить его с позиции основного представления в профессиональных САПР.

Но наряду с развитием B-Rep в C3D уже давно развивалось и полигональное направление. Изначально оно решало вспомогательные задачи — например, построение триангуляции для визуализации и некоторых расчетов, выполняемых именно по сетке. Со временем появились функции записи в полигональные форматы. Возрастающий интерес к 3D-печати стал одним из факторов, способствовавших внедрению экспорта в формат STL и разработке новой сущности ядра — полигонального объекта. В ядре появились булевы операции над полигональными объектами, а также новый модуль, обеспечивающий преобразование полигональных форм в граничное представление (C3D B-Shaper). Таким образом, шаг за шагом, началось поступательное развитие функциональности в области полигонального моделирования.

Рост объема полигональных данных в инженерных процессах стал очевидным рыночным трендом. Все больше информации поступает в виде полигональных моделей (например, результаты 3D-сканирования), что предъявляет новые требования к инструментам обработки. В ответ на этот запрос было принято решение выделить отдельную команду, сосредоточенную исключительно на развитии полигонального функционала. Это позволило ускорить разработку и подготовить к выпуску новый компонент платформы — C3D PolyShaper, представленный в прошлом году.

C3D PolyShaper уже используется как внешними заказчиками, так и внутри материнской компании АСКОН. В частности, он применяется в КОМПАС-3D для задач реверс-инжиниринга, а также в новом модуле КОМПАС-Композиты. Появление первых пользователей и активное внедрение подтвердили востребованность нового направления. У компонента сформирован долгосрочный план развития, и у него есть потенциал выхода на смежные рынки, например в медицинские САПР.

Сегодня компонент C3D PolyShaper интегрирован в состав C3D Toolkit, расширяя его возможности. В центре платформы по-прежнему находится C3D Modeler — геометрическое ядро с поддержкой B-Rep. Вокруг него выстроены ключевые модули: C3D Converter, C3D Solver, система визуализации C3D Vision, веб-визуализатор C3D Web Vision и теперь также C3D PolyShaper, который стал неотъемлемой частью общего решения.

Большинство пользователей используют C3D PolyShaper как вспомогательный инструмент, сохраняя C3D Modeler в качестве основного средства работы с геометрией. Однако ситуация постепенно меняется. Некоторые новые компании, приходящие на тестирование, все чаще рассматривают полигональное моделирование как основную парадигму. Это позволяет предположить, что в будущем C3D PolyShaper может стать ядром новой экосистемы — отдельного набора инструментов для пользователей, которым не требуется B-Rep и которые строят свои продукты исключительно на полигональных представлениях.

Рис. 3. Два возможных эпицентра в структуре C3D Toolkit

Такой подход предполагает, что в центре находится C3D PolyShaper (рис. 3). Остальные модули при этом используются по мере необходимости — например, C3D Converter в части работы с полигональными форматами, C3D Collision Detection, который эффективно работает с сеточной геометрией, и средства визуализации, изначально ориентированные на полигональные данные. Таким образом, постепенно формируется новая структура, востребованная в ряде сегментов — от реверс-инжиниринга до медицинских САПР.

Возникновение этого направления нельзя назвать результатом заранее заданной стратегии. Ни 30 лет назад, ни даже 10 лет назад не было ясного плана по формированию полноценной полигональной экосистемы. Однако поступательное развитие, реакция на запросы рынка и анализ индустриальных трендов привели к новому сценарию, в котором формируется альтернативный центр тяжести C3D Toolkit.

К чему приводит идея сделать свою веб-визуализацию

Вторая тема, которую хотелось бы обсудить, — это развитие собственной системы визуализации. В составе КОМПАС-3D визуализатор исторически разрабатывался отдельно и тесно интегрировался с продуктом. В отличие от геометрического ядра, которое благодаря архитектурному решению было выделено в отдельный компонент, визуализация оставалась частью КОМПАС-3D и не могла быть просто перенесена в C3D Toolkit. В результате, когда компания C3D Labs начала работу на внешнем рынке, платформа не имела собственного средства визуализации, что стало ощутимым ограничением.

Хотя на рынке существуют и коммерческие и open-source-решения, в том числе высокого качества, возникла необходимость в собственном визуализаторе. Запрос со стороны заказчиков, как российских, так и зарубежных, стал очевиден. В 2016 году было принято решение о создании собственного десктопного графического движка как ответ на рыночные вызовы.

Одним из первых пользователей графического движка C3D Vision стала турецкая компания Mubitek, разрабатывающая собственную импортонезависимую САПР. Получив заказчика, продукт начал активно развиваться. C3D Vision проектировался как универсальный движок САПР-приложений — как для создания и редактирования геометрии, так и для ее просмотра. С самого начала он ориентировался на высокие требования индустрии автоматизированного проектирования.

Позже на рынке наметился новый тренд — переход к браузерным интерфейсам. Примерно в 2020 году стало очевидно: все больше систем управления инженерными данными (PLM, BIM) переходит на веб-платформы. Хотя в целом отрасль САПР остается консервативной и большая часть профессиональных решений по-прежнему работает на локальных ПК, спрос на веб-визуализацию начал быстро расти. Основными драйверами стали стремление к платформонезависимости, удобство развертывания и доступ из любого места. Современные браузерные технологии, в том числе WebGL, достигли уровня, позволяющего обрабатывать сложные инженерные модели.

Рис. 4. Веб-визуализация как эпицентр новой экосистемы

Рост интереса со стороны разработчиков PLM- и BIM-систем привел к решению развивать отдельное направление — веб-визуализацию (рис. 4). Так появилась команда C3D Web Vision, работающая независимо от десктоп-движка. Это стало логичным шагом: и технологический стек, и сценарии использования у этих продуктов принципиально различаются. В результате в экосистеме C3D сегодня существуют два отдельных компонента визуализации: C3D Vision для ПК и C3D Web Vision для браузерных решений.

Базовый состав C3D Toolkit остается ориентированным на разработку десктоп-приложений. Основные компоненты платформы по-прежнему соответствуют требованиям инструментальных САПР и позволяют разрабатывать мощные решения для ПК, включая моделирование, расчет, конвертацию и визуализацию.

В последнее время со стороны разработчиков, использующих веб-компоненты C3D, все чаще поступают запросы на формирование единого набора — Web Toolkit. Это должен быть универсальный комплект модулей, который можно было бы легко интегрировать в браузерные приложения. Основой такого решения уже стал C3D Web Vision, и вокруг него возможно формирование новой экосистемы — набора сервисов и библиотек, ориентированных на разработчиков веб-продуктов.

Перспективное развитие включает создание микросервисов: сервисов конвертации, проверки коллизий, а также интерфейсных компонентов и инструментальных панелей. В дальнейшем, возможно, и отдельные функции моделирования будут адаптированы для использования в браузерной среде. Таким образом, тема веб-визуализации эволюционировала до стратегически важного направления, в рамках которого формируется полноценная веб-платформа.

Как мы не хотели заниматься нативными конвертерами

Последнее ключевое продуктовое направление, о котором мы поговорим в этой статье, — это конвертеры (рис. 5). Они изначально были частью КОМПАС-3D и обеспечивали поддержку популярных форматов обмена данными, востребованных в машиностроении. С течением времени были добавлены форматы геометрических ядер ACIS и Parasolid, а также полигональные форматы, используемые, в частности, в 3D-печати. Вопрос качества конвертации остается одним из самых значимых: корректный обмен данными между различными САПР традиционно вызывает сложности, и это направление требует постоянного внимания.

Долгое время стратегия C3D Labs не предполагала поддержку нативных форматов зарубежных САПР. Однако рыночная ситуация изменилась. Во-первых, начался рост числа пользователей из строительной отрасли (BIM), ранее не являвшейся целевой для C3D. Несмотря на машиностроительные корни, ядро изначально создавалось как универсальный математический инструмент, способный работать в любом сегменте — от машиностроения до архитектуры и строительства.

Кардинальные изменения на рынке в 2022 году, связанные с уходом зарубежных вендоров, создали серьезный запрос на инструменты миграции с иностранных САПР на отечественные платформы. Заказчики, включая материнскую компанию, нуждались в нативных конвертерах, способных обеспечить полноценную миграцию с западных решений. Это привело к началу разработки собственных модулей для чтения нативных форматов.

Рис. 5. Система конвертеров в структуре C3D

Сегодня развитие системы конвертации идет по нескольким направлениям. Основной компонент — C3D Converter — по-прежнему поддерживает универсальные и широко используемые форматы. Одновременно появилась основанная на плагинах архитектура, позволяющая подключать специализированные модули, ориентированные на машиностроительные форматы. Эти компоненты разрабатываются внутри компании и обеспечивают все более глубокую совместимость с распространенными нативными форматами.

Параллельно началось активное расширение в сторону BIM-сегмента. Уже реализована поддержка формата IFC, а в сотрудничестве с партнерами — и форматов RVT и NWD. Несмотря на то что значительного расширения списка поддерживаемых форматов не планируется, развитие в рамках текущей стратегии будет продолжено. В этом контексте можно говорить о формировании двух параллельных решений: для машиностроения и BIM-набора компонентов, в зависимости от сферы применения. Базовые модули — Modeler, Solver, Collision Detection — при этом используются в обоих случаях, обеспечивая универсальность платформы.

Таким образом, стратегия развития C3D Labs строится на сочетании внимательного анализа рыночных трендов и гибкого отклика на меняющиеся потребности пользователей. Продуктовая линейка формируется не абстрактно, а в ответ на реальные запросы заказчиков, что позволяет сохранять актуальность решений и обеспечивать технологическую независимость.

Уже после создания C3D Labs на хронологической шкале компании появилось множество ключевых событий, определивших траекторию ее развития (рис. 7). Эти вехи — от появления новых продуктов до выхода на новые рынки — стали результатом как системной работы, так и способности адаптироваться к новым условиям.

Рис. 6. Ключевые события после создания C3D Labs

Появление таких продуктов, как C3D Vision, C3D Web Vision, C3D PolyShaper и C3D B-Shaper (рис. 6), а также начало разработки собственных нативных конвертеров стали важными вехами в истории C3D Labs. Каждое из этих направлений не только расширяло технические возможности платформы, но и обозначало новые сферы деятельности компании. За каждым из этих решений стоит команда, и развитие команды стало не менее значимым элементом стратегии, чем развитие самих технологий.

Рис. 7. Структура C3D Toolkit 2025

Стажеры, премьер-министр и инвестиции в будущее

Сегодня в C3D Labs работают около 90 человек, и к концу года численность, по всей вероятности, возрастет. Всего пять лет назад коллектив насчитывал лишь 27 сотрудников. Трехкратный рост за столь короткий период — результат системной работы по привлечению и обучению специалистов высокого уровня. Развиваются офисы в Коломне, Москве и особенно активно — в Нижнем Новгороде, который стал одним из центров технической экспертизы компании. Около трети сотрудников работает удаленно из более чем 20 городов по всей России, что стало возможным благодаря развитию удаленки в период пандемии.

Фундаментом команды стало сообщество, сформированное в Коломне под руководством Николая Николаевича Голованова, автора книги Геометрическое моделирование, ставшей важным учебным и методическим пособием как для сотрудников компании, так и для студентов профильных вузов. Книга неоднократно переиздавалась в России и была издана в США.

Логичным развитием кадрового потенциала стало взаимодействие с образовательными учреждениями. Одним из ключевых проектов является сотрудничество с Коломенским филиалом Московского политехнического университета, где преподают сотрудники компании. Это сотрудничество привело к появлению программы стажировок, и первые студенты, успешно прошедшие ее, сегодня уже работают в продуктовых командах.

Отдельного внимания заслуживает еще одна важная инициатива, связанная с подготовкой кадров для индустрии инженерного программного обеспечения. Вопрос о формировании устойчивого потока молодых специалистов, ориентированных на работу в этой высокотехнологичной сфере, был поднят на встрече генерального директора группы компаний АСКОН Максима Богданова с председателем правительства Михаилом Мишустиным. Тогда в числе ключевых тем обсуждалась необходимость того, чтобы выпускники вузов, получившие техническое образование, осознанно выбирали карьеру в разработке инженерного ПО.

В результате анализа текущей ситуации и перспектив отрасли в компании было принято решение о создании отдела образовательных проектов — специализированной структуры, которая будет курировать весь спектр взаимодействия с образовательной средой. Новый отдел занялся организацией стажировок, хакатонов, практик, подготовкой обучающих материалов, а также поддержкой карьерных треков для студентов и молодых специалистов. Цель инициативы — предоставить учащимся возможность получить реальные навыки промышленного программирования, понять специфику разработки инженерного ПО и сформировать устойчивую профессиональную ориентацию.

Возглавил отдел образовательных проектов Александр Спиваков — один из преподавателей Коломенского филиала Московского политехнического университета и руководитель направления разработки конвертеров в C3D Labs. Совместно с ним в проекте участвует координатор образовательных программ Татьяна Сазанова, а также технические специалисты, задействованные в преподавании и наставничестве. Важно, что компания рассматривает этот проект как открытый: он ориентирован не только на внутренние потребности C3D Labs или группы компаний АСКОН, но и на более широкое отраслевое сотрудничество.

Компания приглашает к партнерству всех заинтересованных разработчиков, для которых актуален вопрос подготовки новых кадров. В рамках программы будет формироваться сообщество студентов, осваивающих C3D Toolkit и получающих опыт участия в реальных проектах. Это создает возможности как для последующего трудоустройства в C3D Labs или АСКОН, так и для передачи компетенций другим партнерам, работающим с платформой C3D.

Таким образом, развитие образовательного направления становится важной частью общей стратегии C3D Labs — стратегией, ориентированной не только на продукт, но и на людей, способных обеспечить его будущее.

Поддержка пользователей, обратная связь и прямой диалог с разработчиками остаются важнейшими элементами философии компании. Именно в таком формате формируется сообщество вокруг платформы — профессиональное, технологически ориентированное и открытое к сотрудничеству.

Команда C3D Labs