CAD新技术:轻量级数据格式

2013-05-09 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

对于Nick Butkovich而言,轻量级数据格式的应用带来了更迅速的产品开发以及更完善的知识产权保护措施。

Butovich是Bradrock Industries的一名IT项目经理,该公司是美国一家塑料成型设备和车床制造商。他认为3D数据的轻量级浏览与先前受到书面文件交换流程的限制相比,大大加快了设计方案审核速度,并为跨部门共享设计方案铺平了道路。

对此,Butkovich解释说:“事实很简单,每个人看到一种设计方案、对其进行审核,并加入自己的意见——不论他使用的是什么系统,而且不需要IT技术人员帮助他做集成——这加快了流程速度。如今,任何参与到其中的人员都能够对设计方案进行审核并发表意见,设计时间也减少了。同时,还降低了返工的几率,因为现在可以提前注意到潜在的问题。”

利好消息

包含在PDF文件中、利用轻量级格式的共享设计数据使得Bradrock的设计审核周期缩短了50%,而新产品入市的时间也加快了20%。 Butkovich指出,更重要的是技术增加了一道安全层,因为它既对敏感信息的移动加入权限管理,也允许潜在合作伙伴对完整CAD文件的访问。 Butovich说:“如今,我们有能力隐藏那些不希望其他人掌握的信息。”

尽管对轻量级设计方案浏览格式的赞扬之声不绝于耳,但在技术层面上依然存在诸多挑战。最重要的是它所能支持的文档格式的数量,因为目前用户使用的三维软件工具的品种实在太多了。

CIMdata高级咨询师John MacKrell指出:“存在很多种格式,并且其中多数都具有雷同的性能。这是我们在CAD行业中所面对的一种很有代表性的局面。每个人(供应商)都认为自己的专有格式是值得用户拥有的。”CIMdata是一家美国的分析公司,致力于产品生命周期管理、CAD及其他领域的市场调研。

尽管如此,Mackrell认为这些格式被广泛应用的原因在于其向非工程师人员开放设计思路的能力。他说:“这种概念很简单,它可以为非CAD用户提供充足的3D信息,使他们能够在工作中利用这些数据。”

最基本的标准之一就是某种格式是否支持对企业所用的特定CAD工具的数据集成。Mackrell认为,无缝集成应包括浏览基于文本的产品制造信息(PMI)的能力,尤其是对特定领域诸如公差和维度而言。

随着近年来3维CAD应用的迅猛增加,工程师已转向“基于建模”的设计方案,在这些设计方案中,更多的数据被保存在3D模块内。在一些协作情形下,这种 PMI并不是必须的;而在另一些情况下却正相反,PMI可能是必不可少的。还有一些因素决定了用户最后选择哪种CAD数据格式:比如预置用途(是将被用于工程密集型协作还是用于营销目的等);可实现的数据压缩比;以及垂直行业偏好。

Mackrell说:“大多数公司正竭力试图获得一种他们能够使用的简单格式,这样做也是出于简化的目的。他们希望避免无休止的不同文件版本的繁衍。”

吸引人的套装组合

Bradrock在2005年下半年开始利用Adobe Systems的设计协作Acrobat 3D 产品。Adobe由于其开发的针对PDF文件的浏览软件Adobe Reader而闻名与世。利用Acrobat 3D,能够从多种工具中导入CAD文件,并转换成Universal 3D(U3D)格式。由此所带来的轻量级可视化文件在PDF格式中得到共享,并能通过Adobe Reader进行浏览。3D可视化是可交互性的,图片带有大量产品数据,并能够进行旋转、缩放或断面等相对复杂的处理。

Butkovich认为Acrobat 3D以及U3D最吸引人之处就在于,Bradrock不必要求合作伙伴下载特殊浏览软件。

与轻量级格式相联系的3D可视化是可交互性的,并且能够进行旋转、缩放或断面处理。

他说:“最终结果就是所有人都能够打开更小的文件进行浏览或发表评论,并且利用已有的软件对其进行处理。而另一方面,一些IT部门恰恰不希望在它们的计算机上安装特殊的浏览软件。
”

对于其他公司而言,轻量级可视化工具是一种销售工具。例如,造纸及金属初加工行业设备制造商Advanced Dynamics Corp.,正在利用来自其CAD供应商的轻量级格式和可视化工具以帮助其销售进行现场服务。

总部设在魁北克的这家公司的IT经理Partrik Chartrand声称:该公司开始利用Autodesk的Design Web Format(DWF),起初仅仅是因为青睐于Autodesk的数据管理解决方案,但不久,公司意识到该格式也可以帮助销售。他说,利用DWF的交互式 3D可视化模型,该公司可以让潜在客户直观地看到公司的设备如何适合客户工厂。

他说:“对我们而言,以3D的形式粗略地展示出安装后的情况是非常容易的。”

大型供应商诸如Autodesk 的触角之所以如此广泛要归功于其CAD软件已有客户群的庞大,而Adobe所取得的成功则在于其Reader产品的畅销。

利用Autodesk的免费DWF浏览器软件可以使DWF文件具备可视化效果,但Chartrand指出一旦竞价成功,Advanced Dynamics公司的工程师还可以利用Autodesk的Design Review做内部审核,并在下单以后与客户进行交互。Design Review中已加入重点标记、维度测量以及注释功能。该软件也具备工作流以及意见薄功能,并且能够将注释返回到Autodesk的CAD系统或分发到每一个成员然后返回系统,作为反馈以备案。

Chartrand解释说:在公司的某些竞标项目中,Advanced Dynamics将3D可视化格式软件与浏览器功能压缩在CD ROM里,并加入竞标产品——设备布局的DWF文件。

他说:“当我们的竞争对手只能提供2D图纸进行销售的情况下,这种3D性能可以为公司带来的收益是很明显的。好比你在面临同一型号汽车的两家不同销售商。如果其中一家销售商仅能向你展示出汽车的静止图片;而另一家销售商可以向你展示出真车,并且能够进行现场展示,你一定会选择后者。因为这是人的天性。”

格式标准

利用CAD供应商的轻量级格式和浏览技术的一个优势在于:它可以与原CAD软件集成,并调出丰富的产品信息,增强图像功能。所以,对于那些别无选择需要在设计环节中与各式CAD软件协作的用户群而言,CAD供应商的格式所带来的工作效果是最佳的。另一方面,在营销或销售目的的协作方面,通过利用具备广泛接收功能的格式,公司可以提供最佳服务。

Mackrell说:“如果你刚好正在利用浏览工具查看数据,你可以实现一种简化的浏览,尽管你仍然希望能够旋转模块并在3D中查看。但当你需要从浏览器中提取大量工程数据,诸如精确的产品描述数据时,你就需要一个功能更强大使用更广泛的浏览工具。”

他指出:如今,大多数格式和浏览器都集旋转、缩放,甚至断面功能为一身,所以潜在用户在选择3D格式时,需要仔细留意一些高级功能,比如它对PMI数据的访问等级。在某些情景下,还需要考虑的重要因素就是特定格式如何很好地与文件标准或与业务软件结合在一起。最后,供应商的整体解决方案也需要被考虑在内,这些方案可能包括工作流应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软件供应商是否能够力克对手而增加市场份额,在很大程度上与其轻量级CAD格式是否受欢迎有关。她认为大型设计系统供应商,诸如 Autodesk的业务范围之所以如此广泛,主要归功于其CAD软件的用户基础雄厚,而Adobe所取得的成功则在于其Reader产品的畅销。尽管如此,Wilson说终端用户公司通常需要支持多重格式,这是因为每家CAD供应商的轻量级浏览软件可能只适合特定的CAD产品,而且用户很有可能需要大范围地设计协同,跨地域甚至跨国进行工程协同。那时单一的浏览软件不能满足所有人的需求。

最佳实践

Mackrell认为如果必须使用多重格式,一项重要的最佳实践就是保证所有轻量级文件与主CAD模型完全同步。公司经常通过一种产品数据管理系统实现上述目标。

供应商正在将新功能加入到他们的格式中,消除以往产品所表现出的弱点。例如,Adobe于07年四月收购CAD协同软件供应商Trade and Technologies France(TTF),并在其Acrobat版本8中加入TTF技术,到08年4月,最新版本中将强化多种CAD格式的转换以及压缩功能。

如果必须使用多重格式,一项重要的最佳实践就是保证所有轻量级文件与主CAD模型完全同步。

根据Adobe Knowledge Worker业务部门制造营销经理Rak Bhalla的说法,TTF的技术至少有以下优势可以帮助用户解决实际问题。首先,它向用户提供利用TTF的PRC格式的选择,在Acrobat 3D下实现的压缩比将会更大,进而导致更小文件的出现。其次,TTF的CAD传输技术将使得Acrobat 3D的下一版本具备更智能化的PMI数据分层,这样用户能够实现对数据显示的开关自如。

与此同时,CAD供应商格式变得更加开放。Mackrell指出来自PLM供应商UGS的JT格式被广泛应用在企业中。UGS甚至宣布了JT Open的提法,这样可以获得其他CAD供应商对JT更加全面的支持。

在Autodesk这面,Autodesk Collaboration Solutions市场开发全球主管Jonathan Knowles指出DWF支持非Autodesk工具的数据转换。在某些领域,Autodesk提供的软件能够从任何采用OpenGL标准的CAD软件中生成DWF文件,很多CAD套装软件都是基于这种标准的。此外,Autodesk还可以提供能够获取额外数据的特定CAD套装的插件程序。

尽管如此,用户不应该因为技术方面的枝节问题而否定轻量级可视化产品的优势。除了能加快研发以及能打动客户外,一些专家指出轻量级CAD数据可视化还可以通过更多人员的参与,减少在车间的机械工程师的错误——这是一种在流程中更早体验设计细节的方法。

Knowles说:“降低错误对于大多数我们的客户而言可谓意义重大。从基于文本的工作流程转入一种完整的数字工作流程,可以减少大量错误。”

Caterpillar是全球最大的建筑、采矿设备、发动机及工业用气轮的制造商。根据公司负责集成产品信息的经理Craig Riediger的说法,JT格式在零件的结合方式上是非常有用的,能够避免相互干扰。他说:“我们能够在设计阶段就发现零件干扰问题,而在以前,只能到原型机或实际生产线上才能发现类似问题。对比太鲜明了。”

在一个实际案例中,基于JT的可视化使Caterpillar免于构建一台专做干扰检查的原型机。Riediger说:“在产品开发期间省去原型机对我们意味着巨大成本的节约。”

Microsoft操作系统作为产品生命周期(PLM)的惯用平台已经毫无秘密可言,但很少有人知道Microsoft的3D和设计浏览格式支持与Microsoft .NET Framework的具体整合程度。

Microsoft全球制造业团队PLM行业技术策划师Simon Floyd指出,与PLM供应商Autodesk的新近协作,以及在.NET内对eXtensible Application Markup Language(XAML)的支持,是Microsoft在平台方面对PLM与日俱增的支持的两个示例。

07年11月,Autodesk宣布意欲将其用于浏览设计数据的轻量级格式—Design Web Format(DWF)与利用XML Paper Specification(XPS)的Windows Vista进行集成。这将会使Vista用户具备在不需插件额外下载或特殊浏览软件的情况下,浏览及处理2D DWF信息的能力。上述格式被命名为DWFx。

根据XPS规格公布的DWF内容可以被自动打开,并且利用XPS Viewer在Vista中进行直接浏览。Floyd说:“在平台方面,新文件浏览功能以及工作流功能将恰当地嵌入系统中。”

他还补充说:新功能起初将仅局限于2D浏览。并且由于该提议是在Microsoft的.NET 3.0 Framework下,通过Windows Update该功能可以自动升级到Windows XP或Windows 2000系统中。

XAML是一种在.NET的Windows Presentation Foundation中,用于用户界面开发的代码类型,目前XAML在PLM的舞台上依然保持潜力。据Floyd的说法,Microsoft的独立软件供应商(ISV)合作伙伴在不需额外安装软件的情况下,能够利用XAML开发新型3D用户界面以更适合Vista环境。CAD供应商,诸如 SolidWorkers已开始利用基于XAML的3D演示进行实验。

Floyd说,尽管如此,XAML依然是新鲜事物,并且很难替代已得到证明的3D可视化格式和来自PLM供应商的软件工具。

他说:“我们给合作伙伴提供的建议是如果你打算开发一种3D用户界面,那么XAML正是你需要的技术。但是如果你试图解决某个PLM的协作问题,这对于我们来说就是一个新的技术,需要ISV专家们去体现他们的价值了。”

轻量级CAD 数据格式概览

什么是数据格式技术?数据格式技术是指压缩大型3D CAD文件成为更小的文件,并且可以通过通用的浏览器软件对其进行浏览。

如何使用—某些PLM供应商在基于Web的协作设计会议应用程序中嵌入浏览器,以方便参加会议的所有人共同浏览。这些浏览器能支持多种3D格式,并可以独立使用。另一些供应商推出轻量级可视化产品的主要目的是拓宽协作设计范围,这些产品增加了工作流和浏览权限等信息安全特征;某些供应商如 Cimmetry,提供支持多种CAD的浏览器,而其自身不提供专有的CAD软件;还有一些供应商,如CoCreate,提供协作设计软件,利用数据适配器以及数据转换技术支持多种CAD软件。

主要产品—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。

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