CAD新技術:輕量級數據格式

2013-05-09 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

對于Nick Butkovich而言,輕量級數據格式的應用帶來了更迅速的產品開發以及更完善的知識產權保護措施。

Butovich是Bradrock Industries的一名IT項目經理,該公司是美國一家塑料成型設備和車床制造商。他認為3D數據的輕量級瀏覽與先前受到書面文件交換流程的限制相比,大大加快了設計方案審核速度,并為跨部門共享設計方案鋪平了道路。

對此,Butkovich解釋說:“事實很簡單,每個人看到一種設計方案、對其進行審核,并加入自己的意見——不論他使用的是什么系統,而且不需要IT技術人員幫助他做集成——這加快了流程速度。如今,任何參與到其中的人員都能夠對設計方案進行審核并發表意見,設計時間也減少了。同時,還降低了返工的幾率,因為現在可以提前注意到潛在的問題。”

利好消息

包含在PDF文件中、利用輕量級格式的共享設計數據使得Bradrock的設計審核周期縮短了50%,而新產品入市的時間也加快了20%。 Butkovich指出,更重要的是技術增加了一道安全層,因為它既對敏感信息的移動加入權限管理,也允許潛在合作伙伴對完整CAD文件的訪問。 Butovich說:“如今,我們有能力隱藏那些不希望其他人掌握的信息。”

盡管對輕量級設計方案瀏覽格式的贊揚之聲不絕于耳,但在技術層面上依然存在諸多挑戰。最重要的是它所能支持的文檔格式的數量,因為目前用戶使用的三維軟件工具的品種實在太多了。

CIMdata高級咨詢師John MacKrell指出:“存在很多種格式,并且其中多數都具有雷同的性能。這是我們在CAD行業中所面對的一種很有代表性的局面。每個人(供應商)都認為自己的專有格式是值得用戶擁有的。”CIMdata是一家美國的分析公司,致力于產品生命周期管理、CAD及其他領域的市場調研。

盡管如此,Mackrell認為這些格式被廣泛應用的原因在于其向非工程師人員開放設計思路的能力。他說:“這種概念很簡單,它可以為非CAD用戶提供充足的3D信息,使他們能夠在工作中利用這些數據。”

最基本的標準之一就是某種格式是否支持對企業所用的特定CAD工具的數據集成。Mackrell認為,無縫集成應包括瀏覽基于文本的產品制造信息(PMI)的能力,尤其是對特定領域諸如公差和維度而言。

隨著近年來3維CAD應用的迅猛增加,工程師已轉向“基于建模”的設計方案,在這些設計方案中,更多的數據被保存在3D模塊內。在一些協作情形下,這種 PMI并不是必須的;而在另一些情況下卻正相反,PMI可能是必不可少的。還有一些因素決定了用戶最后選擇哪種CAD數據格式:比如預置用途(是將被用于工程密集型協作還是用于營銷目的等);可實現的數據壓縮比;以及垂直行業偏好。

Mackrell說:“大多數公司正竭力試圖獲得一種他們能夠使用的簡單格式,這樣做也是出于簡化的目的。他們希望避免無休止的不同文件版本的繁衍。”

吸引人的套裝組合

Bradrock在2005年下半年開始利用Adobe Systems的設計協作Acrobat 3D 產品。Adobe由于其開發的針對PDF文件的瀏覽軟件Adobe Reader而聞名與世。利用Acrobat 3D,能夠從多種工具中導入CAD文件,并轉換成Universal 3D(U3D)格式。由此所帶來的輕量級可視化文件在PDF格式中得到共享,并能通過Adobe Reader進行瀏覽。3D可視化是可交互性的,圖片帶有大量產品數據,并能夠進行旋轉、縮放或斷面等相對復雜的處理。

Butkovich認為Acrobat 3D以及U3D最吸引人之處就在于,Bradrock不必要求合作伙伴下載特殊瀏覽軟件。

與輕量級格式相聯系的3D可視化是可交互性的,并且能夠進行旋轉、縮放或斷面處理。

他說:“最終結果就是所有人都能夠打開更小的文件進行瀏覽或發表評論,并且利用已有的軟件對其進行處理。而另一方面,一些IT部門恰恰不希望在它們的計算機上安裝特殊的瀏覽軟件。
”

對于其他公司而言,輕量級可視化工具是一種銷售工具。例如,造紙及金屬初加工行業設備制造商Advanced Dynamics Corp.,正在利用來自其CAD供應商的輕量級格式和可視化工具以幫助其銷售進行現場服務。

總部設在魁北克的這家公司的IT經理Partrik Chartrand聲稱:該公司開始利用Autodesk的Design Web Format(DWF),起初僅僅是因為青睞于Autodesk的數據管理解決方案,但不久,公司意識到該格式也可以幫助銷售。他說,利用DWF的交互式 3D可視化模型,該公司可以讓潛在客戶直觀地看到公司的設備如何適合客戶工廠。

他說:“對我們而言,以3D的形式粗略地展示出安裝后的情況是非常容易的。”

大型供應商諸如Autodesk 的觸角之所以如此廣泛要歸功于其CAD軟件已有客戶群的龐大,而Adobe所取得的成功則在于其Reader產品的暢銷。

利用Autodesk的免費DWF瀏覽器軟件可以使DWF文件具備可視化效果,但Chartrand指出一旦競價成功,Advanced Dynamics公司的工程師還可以利用Autodesk的Design Review做內部審核,并在下單以后與客戶進行交互。Design Review中已加入重點標記、維度測量以及注釋功能。該軟件也具備工作流以及意見薄功能,并且能夠將注釋返回到Autodesk的CAD系統或分發到每一個成員然后返回系統,作為反饋以備案。

Chartrand解釋說:在公司的某些競標項目中,Advanced Dynamics將3D可視化格式軟件與瀏覽器功能壓縮在CD ROM里,并加入競標產品——設備布局的DWF文件。

他說:“當我們的競爭對手只能提供2D圖紙進行銷售的情況下,這種3D性能可以為公司帶來的收益是很明顯的。好比你在面臨同一型號汽車的兩家不同銷售商。如果其中一家銷售商僅能向你展示出汽車的靜止圖片;而另一家銷售商可以向你展示出真車,并且能夠進行現場展示,你一定會選擇后者。因為這是人的天性。”

格式標準

利用CAD供應商的輕量級格式和瀏覽技術的一個優勢在于:它可以與原CAD軟件集成,并調出豐富的產品信息,增強圖像功能。所以,對于那些別無選擇需要在設計環節中與各式CAD軟件協作的用戶群而言,CAD供應商的格式所帶來的工作效果是最佳的。另一方面,在營銷或銷售目的的協作方面,通過利用具備廣泛接收功能的格式,公司可以提供最佳服務。

Mackrell說:“如果你剛好正在利用瀏覽工具查看數據,你可以實現一種簡化的瀏覽,盡管你仍然希望能夠旋轉模塊并在3D中查看。但當你需要從瀏覽器中提取大量工程數據,諸如精確的產品描述數據時,你就需要一個功能更強大使用更廣泛的瀏覽工具。”

他指出:如今,大多數格式和瀏覽器都集旋轉、縮放,甚至斷面功能為一身,所以潛在用戶在選擇3D格式時,需要仔細留意一些高級功能,比如它對PMI數據的訪問等級。在某些情景下,還需要考慮的重要因素就是特定格式如何很好地與文件標準或與業務軟件結合在一起。最后,供應商的整體解決方案也需要被考慮在內,這些方案可能包括工作流應用程序或信息安全保障。

IT分析公司IDC研究主管Gisela Wilson指出,CAD軟件供應商是否能夠力克對手而增加市場份額,在很大程度上與其輕量級CAD格式是否受歡迎有關。她認為大型設計系統供應商,諸如 Autodesk的業務范圍之所以如此廣泛,主要歸功于其CAD軟件的用戶基礎雄厚,而Adobe所取得的成功則在于其Reader產品的暢銷。盡管如此,Wilson說終端用戶公司通常需要支持多重格式,這是因為每家CAD供應商的輕量級瀏覽軟件可能只適合特定的CAD產品,而且用戶很有可能需要大范圍地設計協同,跨地域甚至跨國進行工程協同。那時單一的瀏覽軟件不能滿足所有人的需求。

最佳實踐

Mackrell認為如果必須使用多重格式,一項重要的最佳實踐就是保證所有輕量級文件與主CAD模型完全同步。公司經常通過一種產品數據管理系統實現上述目標。

供應商正在將新功能加入到他們的格式中,消除以往產品所表現出的弱點。例如,Adobe于07年四月收購CAD協同軟件供應商Trade and Technologies France(TTF),并在其Acrobat版本8中加入TTF技術,到08年4月,最新版本中將強化多種CAD格式的轉換以及壓縮功能。

如果必須使用多重格式,一項重要的最佳實踐就是保證所有輕量級文件與主CAD模型完全同步。

根據Adobe Knowledge Worker業務部門制造營銷經理Rak Bhalla的說法,TTF的技術至少有以下優勢可以幫助用戶解決實際問題。首先,它向用戶提供利用TTF的PRC格式的選擇,在Acrobat 3D下實現的壓縮比將會更大,進而導致更小文件的出現。其次,TTF的CAD傳輸技術將使得Acrobat 3D的下一版本具備更智能化的PMI數據分層,這樣用戶能夠實現對數據顯示的開關自如。

與此同時,CAD供應商格式變得更加開放。Mackrell指出來自PLM供應商UGS的JT格式被廣泛應用在企業中。UGS甚至宣布了JT Open的提法,這樣可以獲得其他CAD供應商對JT更加全面的支持。

在Autodesk這面,Autodesk Collaboration Solutions市場開發全球主管Jonathan Knowles指出DWF支持非Autodesk工具的數據轉換。在某些領域,Autodesk提供的軟件能夠從任何采用OpenGL標準的CAD軟件中生成DWF文件,很多CAD套裝軟件都是基于這種標準的。此外,Autodesk還可以提供能夠獲取額外數據的特定CAD套裝的插件程序。

盡管如此,用戶不應該因為技術方面的枝節問題而否定輕量級可視化產品的優勢。除了能加快研發以及能打動客戶外,一些專家指出輕量級CAD數據可視化還可以通過更多人員的參與,減少在車間的機械工程師的錯誤——這是一種在流程中更早體驗設計細節的方法。

Knowles說:“降低錯誤對于大多數我們的客戶而言可謂意義重大。從基于文本的工作流程轉入一種完整的數字工作流程,可以減少大量錯誤。”

Caterpillar是全球最大的建筑、采礦設備、發動機及工業用氣輪的制造商。根據公司負責集成產品信息的經理Craig Riediger的說法,JT格式在零件的結合方式上是非常有用的,能夠避免相互干擾。他說:“我們能夠在設計階段就發現零件干擾問題,而在以前,只能到原型機或實際生產線上才能發現類似問題。對比太鮮明了。”

在一個實際案例中,基于JT的可視化使Caterpillar免于構建一臺專做干擾檢查的原型機。Riediger說:“在產品開發期間省去原型機對我們意味著巨大成本的節約。”

Microsoft操作系統作為產品生命周期(PLM)的慣用平臺已經毫無秘密可言,但很少有人知道Microsoft的3D和設計瀏覽格式支持與Microsoft .NET Framework的具體整合程度。

Microsoft全球制造業團隊PLM行業技術策劃師Simon Floyd指出,與PLM供應商Autodesk的新近協作,以及在.NET內對eXtensible Application Markup Language(XAML)的支持,是Microsoft在平臺方面對PLM與日俱增的支持的兩個示例。

07年11月,Autodesk宣布意欲將其用于瀏覽設計數據的輕量級格式—Design Web Format(DWF)與利用XML Paper Specification(XPS)的Windows Vista進行集成。這將會使Vista用戶具備在不需插件額外下載或特殊瀏覽軟件的情況下,瀏覽及處理2D DWF信息的能力。上述格式被命名為DWFx。

根據XPS規格公布的DWF內容可以被自動打開,并且利用XPS Viewer在Vista中進行直接瀏覽。Floyd說:“在平臺方面,新文件瀏覽功能以及工作流功能將恰當地嵌入系統中。”

他還補充說:新功能起初將僅局限于2D瀏覽。并且由于該提議是在Microsoft的.NET 3.0 Framework下,通過Windows Update該功能可以自動升級到Windows XP或Windows 2000系統中。

XAML是一種在.NET的Windows Presentation Foundation中,用于用戶界面開發的代碼類型,目前XAML在PLM的舞臺上依然保持潛力。據Floyd的說法,Microsoft的獨立軟件供應商(ISV)合作伙伴在不需額外安裝軟件的情況下,能夠利用XAML開發新型3D用戶界面以更適合Vista環境。CAD供應商,諸如 SolidWorkers已開始利用基于XAML的3D演示進行實驗。

Floyd說,盡管如此,XAML依然是新鮮事物,并且很難替代已得到證明的3D可視化格式和來自PLM供應商的軟件工具。

他說:“我們給合作伙伴提供的建議是如果你打算開發一種3D用戶界面,那么XAML正是你需要的技術。但是如果你試圖解決某個PLM的協作問題,這對于我們來說就是一個新的技術,需要ISV專家們去體現他們的價值了。”

輕量級CAD 數據格式概覽

什么是數據格式技術?數據格式技術是指壓縮大型3D CAD文件成為更小的文件,并且可以通過通用的瀏覽器軟件對其進行瀏覽。

如何使用—某些PLM供應商在基于Web的協作設計會議應用程序中嵌入瀏覽器,以方便參加會議的所有人共同瀏覽。這些瀏覽器能支持多種3D格式,并可以獨立使用。另一些供應商推出輕量級可視化產品的主要目的是拓寬協作設計范圍,這些產品增加了工作流和瀏覽權限等信息安全特征;某些供應商如 Cimmetry,提供支持多種CAD的瀏覽器,而其自身不提供專有的CAD軟件;還有一些供應商,如CoCreate,提供協作設計軟件,利用數據適配器以及數據轉換技術支持多種CAD軟件。

主要產品—包括Autodesk的DWF格式,UGS的JT格式,Adobe Systems所用的U3D格式,SolidWorks的eDrawings格式,Dassault所用的3DXML格式,PTC的 ProductView,以及Actify的.3D格式。

開放分享：優質有限元技術文章,助你自學成才