ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
(Госстандарт СССР)
Всесоюзный научно-исследовательский
институт
по нормализации в машиностроении
(ВНИИНМАШ)
Утверждены
Приказом ВНИИНМАШ
№ 395 от 16.12.1987
г.
Р 50-54-38-88
Настоящие Р устанавливают общие требования к архитектуре ядра САПР в целом и составляющих его частей. Применение Р позволяет решать задачи конструкторско-технологического проектирования в САПР, возникающие при разработке интегрированных производственных систем.
Программно-методический комплекс ядра САПР может использоваться как разработчиками САПР при создании типовых проектных процедур, так и конечными пользователями САПР при решении конкретных проектных задач.
Терминология по ГОСТ 22487-77.
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Ядро САПР представляет собой программно-методический комплекс (ПМК «Ядро САПР»), предназначенный для построения объектно-ориентированных автоматизированных проектных процедур конструкторско-технологического проектирования.
1.2. Автоматизированная проектная процедура, создаваемая с помощью средств ПМК «Ядро САПР», включает операции, выполняемые конечным пользователем.
1.3. Средства ПМК «Ядро САПР» служат для создания процедуры трех типов.
1.3.1. Определение объекта. В этом случае при выполнении процедуры в памяти системы последовательно строится информационная структура, отображающая конструкцию проектируемого объекта (детали, сборочной единицы). Конструкция создается из набора конструктивных элементов, ориентированного на данную предметную область.
1.3.2. Преобразование объекта. Процедуры данного типа оказывают такие воздействия на объект, в результате которых происходят изменения его формы, конструкции и (или) масштаба. Операторы преобразования входят в состав ПМК «Ядро САПР».
1.3.3. Установление отношений данного объекта с другими. Эта процедура позволяет создавать сложные композиции из элементарных объектов путем задания между ними различных типов отношений. Наборы таких отношений, ориентированные на данную предметную область, выполняют средствами ПМК «Ядро САПР». Таким образом, ПМК «Ядро САПР» объединяет совокупность инструментальных и технологических средств построения проектных процедур.
С помощью инструментальных средств создаются по определенной методике объектно-ориентированные компоненты САПР. Технологические средства представляют собой готовые компоненты САПР, актуализируемые конечным пользователем.
1.4. ПМК «Ядро САПР» должно включать следующие функционально-связанные компоненты: ПМК управления процессом проектирования, управления информационной моделью проекта и ПМК «Базовые процессоры».
1.5. Совместимость компонентов между собой, а также программных средств, составляющих в целом ПМК «Ядро САПР», осуществляется на двух уровнях: на уровне компонент - путем использования единой информационной модели проектируемого объекта и на уровне программных средств - на основе международных стандартов на представление графических и геометрических данных, а также сетевых стандартов на протоколы и интерфейсы между ними.
2. ТРЕБОВАНИЯ К ПМК УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
2.1. ПМК управления процессом проектирования предназначен для обеспечения качественной сборки вычислительных процессов в одно целое и управления их функционированием автоматически по исходному заданию либо на базе диалогового взаимодействия с пользователем.
2.2. Рассматриваемый ПМК должен осуществлять:
подключение проектирующих и обслуживающих средств к комплексу средств автоматизированного проектирования.
3. ТРЕБОВАНИЯ К ПМК УПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛЬЮ ПРОЕКТА
3.1. ПМК управления информационной моделью проекта предназначен для организации, хранения и манипулирования проектными данными в процессе автоматизированного проектирования.
3.2. Настоящий ПМК создается по принципам построения систем управления базами данных (СУБД).
3.3. ПМК призван обеспечивать:
выполнение операций по формированию структуры проектных данных по требованиям пользователя;
манипулирование проектными данными и связями между ними;
выдачу справочной информации о состоянии структуры проектных данных;
физическую организацию проектных данных;
мультидоступ к проектным данным;
восстановление целостности проектных данных при сбоях системы;
обмен проектными данными с внешними базами данных;
ввод информации об объекте проектирования (ОП) на формальном языке, ее контроль и редактирование;
независимость средств СУБД от прикладных ПМК.
4. ТРЕБОВАНИЯ К ПМК «БАЗОВЫЕ ПРОЦЕССОРЫ»
4.1. ПМК «Базовые процессоры» предназначен для выполнения процедур обслуживания проектирования.
4.2. Начальный состав ПМК «Базовые процессоры» ядра САПР включает следующие базовые процессоры: геометрического моделирования, визуализации результатов проектирования; документирования проектных решений.
4.2.1. Базовый процессор геометрического моделирования призван обеспечивать:
формирование геометрической модели ОП;
преобразование геометрической информации в другие структуры проектных данных;
выполнение геометрических расчетов по вычислению инерционно-массовых, объемных и проекционных характеристик ОП;
подготовку данных для выполнения прочностных, теплофизических и других общетехнических расчетов;
связь с графической базой данных.
4.2.2. Базовый процессор визуализации результатов проектирования обеспечивает:
отображение затребованной информации об ОП на устройствах графического вывода;
ввод и редактирование графической информации с одновременным внесением изменений в геометрическую модель ОП;
оперативное отслеживание изменений в геометрической модели ОП при визуализации результатов проектирования.
4.2.3. Базовый процессор документирования проектных решений обеспечивает:
формирование информационных моделей рабочих чертежей проектируемых объектов;
создание информационных моделей спецификаций проектируемых объектов;
выдачу документации о проектных решениях в соответствии с требованиями ЕСКД.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
РАЗРАБОТАНЫ И ВНЕСЕНЫ Институтом технической кибернетики Академии Наук БССР.
ИСПОЛНИТЕЛИ: В.П. Васильев (руководитель темы), В.И. Богданович, А.К. Куличенко, О.И. Семенков, Л.Г. Милькаян.
Обзор ядер геометрического моделирования
Как известно, в центре Земли находится ядро. Именно в нем сосредоточена значительная часть энергии нашей планеты. Аналогичная ситуация наблюдается и в мире САПР. Основой и движущей силой каждой системы служит ядро.
Двигатель САПР
Ядро - это набор математических функций, который предназначен для точного математического представления трехмерной формы изделия и управления этой моделью. Полученные с его помощью геометрические данные используются системами автоматизированного проектирования (CAD), технологической подготовки производства (CAM) и инженерного анализа (САЕ) для разработки конструктивных элементов, сборок и изделий. Проектировщик получает доступ к функциям ядра из соответствующей САПР через графический пользовательский интерфейс. Таким образом, ядро имеет очень важное значение. Не зря его иногда называют "двигателем" системы проектирования. Именно оно определяет ее функциональные возможности и производительность.
Кроме того, от "начинки" зависит совместимость системы с другими САПР. Ведь ядро задает формат хранения моделей. Поэтому продукты, основанные на одном и том же ядре, могут читать проекты из других "братских" САПР как свои собственные. Это позволяет точно передавать геометрические и топологические параметры модели. И напротив экспорт данных из "неродных" систем сопряжен с трудностями. Для этого применяются конверторы и трансляторы, которые выполняют преобразование форматов либо напрямую (из одной системы в другую), либо через стандарты геометрического моделирования (например, IGES или STEP). Но в любом случае полной точности добиться не удается.
Сегодня в мире существует несколько десятков известных математических ядер. Исторически сложилось так, что они разделились на три типа: частные, лицензируемые и с открытым кодом. Рассмотрим особенности каждого из них.
Свое ядро ближе к САПР
Наиболее "старыми" являются частные ядра, которые создаются и развиваются только для использования с конкретной системой проектирования. Именно на них были основаны первые САПР, появившиеся еще на заре компьютерной эры. И сейчас многие компании придерживаются такого же подхода. В их числе поставщик тяжелой САПР - Dassault Systemes, разработчики систем среднего класса - think3 и VX Corporation, отечественные фирмы - АСКОН, "ГеММа", "Кредо" и др.
У своего ядра есть немало преимуществ. Во-первых, тесная интеграция с интерфейсом приложения расширяет проектировщику доступ к функциям ядра и тем самым упрощает его работу. Например, он может сколько угодно раз выполнять операции отката или повторного выполнения задания. Во-вторых, разработчик САПР может делать ядро под собственные нужды, создавая только ту функциональность, которая требуется для конкретной системы. В-третьих, у него есть возможность быстро устранять ошибки и оптимизировать свой продукт по скорости работы и по объему данных. "Собственное ядро - гибко и управляемо, изменения вносятся в него настолько оперативно, насколько это требуется самому создателю САПР", - объяснил Евгений Бахин, директор по стратегическому развитию компании АСКОН.
Кроме того, нельзя забывать финансовый фактор. При использовании покупного ядра его стоимость закладывается в цену продукта. Более того, даже за написание модулей импорта-экспорта в форматы готовых ядер нужно платить. От этого избавлены владельцы своего механизма. "Если применяется собственное ядро, то его доля в цене САПР, как правило, оптимальна и не зависит от изменений лицензионной политики стороннего разработчика", - утверждает г-н Бахин.
Но, как известно, ничего не дается даром. "Создание геометрического ядра - действительно дело сложное, - сказал Прокопий Николаев, начальник отдела разработки компании "ГеММа". - У нас такое решение сложилось исторически. В начале 90-х, когда мы начали создавать ГеММу-3D, в нашей стране не было принято использовать готовые решения для обеспечения базовой функциональности системы. Тогда практически все разработчики САПР строили продукты с нуля в меру своих сил и умения". Но для этого требовались квалифицированные специалисты в области вычислительной геометрии и компьютерной графики. Без них построить геометрическое ядро невозможно. "Найти специалиста, свободно разбирающегося в каверзных вопросах вычислительной геометрии, да еще и имеющего практический опыт, - задача очень непростая", - подчеркнул г-н Николаев.
Помимо опытных кадров нужны еще и деньги. "Разработка ядра - чрезвычайно наукоемкое и дорогостоящее дело, - сказал генеральный директор АСКОНа Александр Голиков. - На первом этапе фактически вся наша прибыль от продажи редактора конструкторской документации "КОМПАС-График" инвестировалась в написание нового математического ядра, не обеспечивавшего, естественно, в тот момент сиюминутной экономической отдачи". При этом инвестировать нужно в течение довольно длительного времени. Ведь быстро хороший продукт не получишь. "Для создания ядра с нуля до достижения уровня функциональности и надежности, необходимого для выполнения большинства задач машиностроительного проектирования, потребуются приблизительно 20 человек и около пяти лет работы", - сообщил Владимир Панченко, руководитель аналитического отдела подразделения АСКОН-Коломна (именно здесь осуществляется разработка математического ядра КОМПАС-3D и самого CAD-продукта).
Конечно, 100 человеко-лет - это немало. Неужели задачи геометрического моделирования так сложны? Оказывается, что главную трудность представляет не столько реализация стандартных функций ядра, сколько его "шлифовка" - отработка функционала и обеспечение высокой надежности. "Этого невозможно добиться одним только тестированием, - объяснил г-н Панченко. - Совершенно необходимо успешное практическое применение ядра вместе с САПР на реальных рабочих местах. Никто не будет покупать ядро и базирующуюся на нем систему, если оно ненадежно, а его функционал непригоден для использования".
Мало создать хорошее ядро, его нужно постоянно совершенствовать. Ведь требования к ядру меняются со временем. "Они зависят от очень многих факторов: круга решаемых задач, мощности вычислительной техники, да и просто от текущей моды на внешнее представление геометрических данных, - рассказал Прокопий Николаев. - Поэтому процесс улучшения ядра никогда не прекращается. При этом не только создаются новые функции, но и зачастую переделываются отлаженные части. Таким образом, идет его постоянная подстройка под текущие нужды разработчиков САПР".
Ядро напрокат
Трудоемкость создания собственного ядра заставляет некоторых игроков идти другим путем и брать готовый продукт. "Первоначально мы разрабатывали собственное ядро, часть его функций и сейчас используется в нашей системе, - рассказал Виталий Талдыкин, директор по маркетингу компании "Топ Системы". - Однако вскоре выяснилось, что это задача огромной сложности. Можно довольно быстро сделать прототип ядра, который будет выполнять основной набор требуемых функций на тестовых примерах, но потом выясняется, что для решения реальных задач нужно постоянно совершенствовать алгоритмы, учитывать частные случаи и т. д. При этом объем и сложность программного кода вырастают нелинейно, и объективно говоря, трудоемкость получения собственного промышленного ядра составляет сотни человеко-лет". По мнению Талдыкина, небольшая группа, пусть даже и одаренных людей, не может создать ядро, решающее все основные задачи геометрического моделирования на всем множестве практических примеров. "Одного таланта здесь недостаточно, - уверен г-н Талдыкин. - Это гигантский, кропотливый труд". Поэтому компания "Топ Системы" решила строить САПР на базе готового механизма.
Лицензируемое ядро разрабатывается и поддерживается одной компанией, которая продает на него лицензии другим создателям САПР. Пионером в "ядерном" бизнесе стала компания UGS, которая в 1988 г. выпустила в продажу ядро Parasolid, составляющее основу ее системы Unigraphics. В 1990 г. ее примеру последовала фирма Spatial Technologies, представившая ядро ACIS. Сейчас эти два продукта используются во многих известных системах твердотельного моделирования. Так, ACIS применяется в AutoCAD и Mechanical Desktop (Autodesk), TurboCAD (IMSI), CADKEY (Kubotek), а Parasolid - в SolidWorks (Dassault Systemes), Solid Edge (UGS), MicroStation (Bently), T-Flex ("Топ Системы"). В 2001 г. в лагерь сторонников лицензируемого ядра перешла компания PTC и начала распространять лицензии на Granite One - основу своей САПР Pro/ ENGINEER.
В общей сложности лицензируемые ядра составляют основу более сотни САПР, а число пользователей насчитывается миллионами. Таким образом, "ядерный" бизнес оказался весьма выгодным, причем с точки зрения как финансов, так и влияния на отрасль. Ведь от владельца ядра зависят многие другие игроки. Недаром в 2000 г. фирму Spatial купила Dassault Systemes, которая сейчас занимается развитием ядра ACIS. Активно совершенствует ядро и UGS. В частности, в октябре прошлого года она приобрела фирму D-Cube, чтобы встроить в Parasolid ее функции геометрического моделирования.
Разработчик получает доступ к документированным функциям ядра через интерфейс прикладного программирования (API). "Но это не значит, что мы используем только функциональность ядра и больше ничего, - подчеркнул Виталий Талдыкин. - Наши программисты самостоятельно пишут команды трехмерного моделирования с помощью мощных средств параметрического ядра системы T-FLEX. Это позволяет нам иметь ряд конкурентных преимуществ перед другими САПР, реализованными на Parasolid". Аналогично поступают и другие поставщики САПР, поэтому системы, построенные на базе одного и того же ядра, различаются по производительности и функционалу.
Компания Vero International Software использует Parasolid для создания систем проектирования пресс-форм, совместимых с различными САПР
Главное преимущество готового ядра заключается в том, что оно избавляет разработчиков САПР от решения трудоемких задач создания собственного механизма твердотельного моделирования и дает возможность сконцентрироваться на конкретной задаче, освобождая их от знания тонкостей внутреннего представления геометрических объектов. "Использование лицензируемого ядра позволяет резко сократить сроки разработки системы, повысить качество и функциональность решения и в результате быстро вывести систему в разряд пригодных к серьезному промышленному внедрению", - сказал г-н Талдыкин.
Именно так в середине 90-х поступили создатели первых систем среднего класса - SolidWorks и Solid Edge. И оказались правы: эти продукты совершили революционный переворот в мире САПР и успешно развиваются до сих пор.
У владельца ядра может быть свой интерес. Ведь открывая к нему доступ, он расширяет число приложений, совместимых со своей САПР и между собой. "Выпуская Granite One в качестве самостоятельного продукта, компания PTC не только сделала доступной базовую функциональность системы Pro/ENGINEER, но и обеспечила разработчиков инструментом для улучшения взаимодействия с этой САПР", - сказал Дмитрий Мотовилов, специалист из фирмы PTS, реселлера компании PTC.
Однако использование чуждого ядра имеет и оборотную сторону. Ведь даже имея лицензию, разработчик не может "залезть" внутрь ядра и подправить какой-либо базовый алгоритм для его улучшения. Но Виталий Талдыкин считает это положительным качеством: "Для творческих людей экспериментаторского склада это - весьма существенный недостаток, но если мы говорим о системе, которая сама является качественным промышленным изделием, то это скорее преимущество".
Кроме того, проблему может создать зависимость разработчиков от поставщика ядра. Ведь не известно, как сложится судьба этого поставщика. А вдруг он уйдет с рынка, перестанет развивать ядро или изменит правила лицензирования? Эти опасения не лишены основания. Например, с непростой ситуацией в свое время столкнулась компания "Топ Системы". "До Parasolid мы на протяжении нескольких лет использовали ACIS, но начавшаяся неразбериха с этим ядром, которая приводила к выпуску откровенно "сырых" версий, вынудила нас искать альтернативные решения, - рассказал г-н Талдыкин. - Немаловажную роль сыграла и странная политика лицензирования важных функций, которой придерживалась Spatial. Из-за этого разные разработчики оказывались в неравном положении в плане доступа к функциональности ядра. Были и другие проблемы. В результате мы перешли на Parasolid и ни разу не пожалели о своем выборе". Но, несмотря на такой опыт, он считает проблему зависимости преувеличенной: "Степень такой зависимости не превышает обычные житейские риски; например, где гарантия того, что главные разработчики "собственного" ядра не уволятся"?
К счастью, сейчас опасаться за судьбу ACIS и Parasolid не приходится. Это - зрелые продукты, существующие более десятка лет. В прошлом году у ACIS вышла 14-я версия, а у Parasolid - 16-я. Они принадлежат двум лидерам рынка САПР - компаниям UGS и Dassault, прочное положение которых сейчас не подвергается сомнению. О стабильности ситуации свидетельствует также сложившаяся вокруг ядер парадоксальная ситуация. Так, Parasolid составляет основу системы SolidWorks, которую выпускает компания Dassault - главный соперник UGS, а Autodesk использует в системе AutoCAD ядро ACIS, принадлежащее Dassault. Вроде бы все эти компании жестко конкурируют между собой, но в то же время - предоставляют друг другу лицензии на ядра. Видимо, совместно развивать рынок выгоднее.
На базе ядра ACIS компания Digital ArtForms
построила систему трехмерной графики
Впрочем, еще недавно обстановка в области механизмов моделирования была далеко не такой спокойной: между поставщиками Parasolid и ACIS бушевала война ядер: они беспрерывно снижали цены и выпускали новые версии так часто, что пользователи не успевали на них переходить. Но в 2001 г. воюющие стороны устали от "боевых" действий и предпочли заключить перемирие. Договорившись о взаимном лицензировании, они с помощью трансляторов обеспечили возможность обмена моделями между САПР с разными ядрами.
Ядро с открытым кодом
Механизмы моделирования этого типа появились позднее вышеописанных предшественников и представляют собой некоторое промежуточное звено. С одной стороны, они похожи на лицензируемые ядра, поскольку разработчик САПР получает на них лицензию у сторонней компании, а с другой - на собственные, поскольку открывают пользователю доступ к исходному коду и позволяют вносить в него изменения по своему усмотрению.
Наиболее известны два ядра с открытым кодом: Open CASCADE и комплект компании Solid Modeling Solutions (SMS), включающий программы геометрического моделирования SMLib, NLib, GSLib, TSNLib и SDLib. Оба представляют собой библиотеки функций геометрического моделирования и распространяются с открытым исходным текстом, но с одним существенным отличием: Open CASCADE можно использовать бесплатно, а за SMS нужно платить.
Open CASCADE имеет глубокие исторические корни. Его основу составляет CAS.CADE - платформа известной САПР Euclid компании Matra Datavision. Когда в 1998 г. ее купила Dassault, проект Euclid был закрыт, а ядро - опубликовано в Интернете под названием Open CASCADE. Сейчас оно принадлежит французской компании Principia Research & Development, развивающей это ядро и предоставляющей платные услуги по созданию специализированных приложений на его базе. В мае 2003 г. вышла пятая версия Open CASCADE, а сам код загрузили уже более 10 тыс. пользователей. Большой вклад в рост его популярности вносит образовавшееся вокруг него сообщество разработчиков. Они не только его используют, но и активно совершенствуют. Ведь в соответствии с принципами Open Source они должны открывать доступ к своим разработкам всем желающим.
Компания SMS пошла другим путем. Она продает лицензии на свои продукты, но утверждает, что они обойдутся гораздо дешевле, чем создание и поддержка собственного ядра. Тем более что через два года заказчик получает на них полное право и может больше не платить за лицензию. Правда, тогда он лишится новых версий и поддержки. Важное значение для стратегии SMS имеет ее независимость от крупных поставщиков САПР. Это - частная компания, принадлежащая сотрудникам и не имеющая партнеров. Штат ее невелик, но опыт в области геометрического моделирования довольно большой. В 1998 г. она выпустила библиотеку SMLib (сейчас поставляется версия 6.5), в 2002-м - дополнительные продукты TSNLib, GSNLib и NLib, а в 2004-м - SDLib.
Ядра с открытым кодом открывают возможность выбора перед компаниями, которые не хотят использовать лицензируемый механизм моделирования, но не имеют средств для разработки собственной платформы. Но такие ядра пока не особенно популярны. Одна из причин этого - недоверие к качеству данного ПО. "Проектов на базе ядра с открытым кодом очень мало, - сказал Прокопий Николаев. - Ведь непонятно, что проще - написать свой код или разобраться с чужим". С ним согласен Виталий Талдыкин: "Это некоторая диковинка на рынке. Насколько мы знаем, в промышленном масштабе они применяются еще очень редко. Исправлять чужие ошибки в огромном программном комплексе - сомнительное удовольствие".
Выбор за пользователем
"Вопрос о том, что лучше - использовать чужое или сделать самому, останется вечным, - подвел итог Прокопий Николаев. - В каждом конкретном случае решение будет приниматься индивидуально, с учетом текущих объективных и субъективных факторов. Готового рецепта нет, так как у каждого варианта есть как преимущества, так и недостатки".
Более 20 лет руководил проектами и исследовательскими группами в НИИ ядерной физики МГУ. Затем - развитием новых проектов в Intel Technologies. С 2011 года - директор по науке и технологиям в ИТ-кластере «Сколково». Автор более двухсот научных публикаций и патентов, доктор физико-математических наук, эксперт в «Роснано» и РВК. Совмещает глубокую научную компетенцию с бизнес-экспертизой.
Алексей Ершов, гендиректор компании «Ледас»
В 1999 году пришел в «Ледас» на должность разработчика ПО. Впоследствии стал главным технологом, руководил ключевыми проектами компании в области геометрических решателей. В 2007 году защитил кандидатскую диссертацию в области геометрических ограничений. В 2011 году стал гендиректором группы. Автор 20 научных работ.
Кто разработал
С 1995 года разработкой ядра C3D руководит кандидат технических наук Николай Голованов. Юрий Козулин отвечает за разработку алгоритмов моделирования, Александр Максименко - за разработку решателя геометрических ограничений, Эдуард Максименко - за разработку прикладного ПО. Под их началом трудятся восемь математиков-программистов.
Разобраться со спецификой зарубежных рынков САПР команде C3D Labs помогают иностранные консультанты, специализирующиеся на компьютерном инжиниринге, - Кен Версприлл, Джоел Орр, Ральф Грабовски и другие.
Клиенты и партнеры
Помимо материнской компании «Аскон», в портфеле C3D Labs 16 заказчиков.
Ядро покупают компании различного профиля. Например, Solar Tech использует его в разработке программы для станков ЧПУ, а Elecosoft Consultec - в создании системы моделирования деревянных лестниц.
Коммерческие продукты на базе ядра C3D разрабатывают технологические партнеры C3D Labs - новосибирская компания «Ледас», томская компания Rubius , индийская компания ProtoTech Solutions и южнокорейская Solar Tech. Кроме того, «Ледас» выступает международным реселлером C3D, а Solar Tech - официальным дистрибьютором ядра на рынках Южной Кореи, Китая и Японии.
Аркадий Камнев
К нам постоянно поступают запросы на тестирование C3D. Это и учебные заведения, и разработчики-стартаперы, и крупные коммерческие организации. Период от первого обращения к нам до принятия решения о лицензировании ПО довольно длительный (от полугода и больше), поэтому сообщать о новых пользователях пока рано. Но мы уверены, что южнокорейской и шведской компаниями список наших иностранных клиентов не ограничится, и скоро мы расскажем о новом зарубежном ПО, созданном на базе российского ядра C3D.
Как зарабатывают
Условия использования ядра обсуждаются индивидуально с каждым заказчиком. Сначала C3D Labs предоставляет бесплатную тестовую лицензию на 3 месяца, которая предполагает полноценную техподдержку от разработчиков. Дальше клиент выбирает лицензию на внутреннее использование, коммерческое использование или дистрибьюцию. Стартапам и вузам C3D Labs предоставляет ядро на льготных условиях.
Аркадий Камнев
менеджер по продукту C3D Labs
Для стартапов у нас действует специальная программа лицензирования ядра. Мы сами являемся стартапом, поэтому отлично понимаем запросы небольших компаний и легко находим с ними общий язык.
Клиенты оплачивают лицензию раз в год. Опционально они могут подключить платную расширенную техподдержку. При выпуске коммерческих продуктов на базе ядра заказчик ежеквартально перечисляет компании фиксированный роялти.
Конкуренты
На несколько сотен разработчиков САПР в мире приходится два десятка разработчиков геометрических ядер. Большинство ядер предназначено исключительно для внутреннего использования либо для слишком узкого спектра задач. «Геометрических движков немного из-за колоссальной трудности их создания и относительной молодости базовой для сферы автоматизированного проектирования науки - компьютерной геометрии», - объясняют в C3D Labs.
Полноценные САПР сторонние разработчики могут создать на базе всего пяти коммерческих ядер (Parasolid, ACIS, C3D, CGM и Open CASCADE). Лидеры глобального рынка - ACIS от французской Spatial (дочка Dassault Systemes) и Parasolid от немецкой Siemens PLM Software. На их основе разработано большинство мировых систем 3D-проектирования.
Николай Суетин
Геометрическое ядро – наиболее трудоемкий компонент систем трехмерного моделирования. Затраты на его разработку крайне высоки, поэтому на мировом рынке представлено так мало коммерческих ядер. А наиболее функциональные из них принадлежат крупным западным разработчикам САПР. Уже более 10 лет на рынке 3D-компонентов не появлялись новые игроки. Сейчас на этом сегменте лидируют Parasolid (Siemens PLM Software, Германия) и ACIS (Dassault Systemes, Франция).
Кстати, в 2011 году на базе МГТУ «Станкин» началась разработка еще одного российского геометрического ядра - RGK (Russian Geometric Kernel). В 2013 году проект был сдан заказчику - Минпромторгу, но на рынок пока не вышел.
Как говорят в C3D Labs, напрямую их продукт не конкурирует с остальными популярными коммерческими ядрами, заняв промежуточную ценовую нишу.
Аркадий Камнев
менеджер по продукту C3D Labs
ACIS, CGM и Parasolid слишком дороги для многих разработчиков. Да и большие компании не так отзывчивы к нуждам маленьких по их меркам клиентов - что естественно. А для разработчиков инженерного ПО скорость обработки их запросов часто довольно критична. Мы так же функциональны, как лидеры рынка, плюс очень быстро реагируем на запросы наших клиентов. Если говорить об OpenCASCADE, у него другая схема лицензирования. Само ядро предоставляется бесплатно, оплачиваются только сервисные функции. Им обычно пользуются небольшие ИТ-компании и предприятия, которые имеют ограниченные бюджеты на разработку и пытаются обойтись малой кровью.
Рынок ядер
Открытых данных об объеме рынка геометрических ядер нет. Традиционно этот сегмент еще более закрытый, чем сфера САПР. Разработчики ядер получают роялти от каждой проданной системы автоматизированного проектирования, поэтому о состоянии их бизнеса можно судить по развитию рынка САПР.
Выводы
Алексей Ершов
гендиректор компании «Ледас»
Одно из важных преимуществ команды C3D - открытость, способность и желание учитывать специфические потребности и возможности партнеров. «Ледас» лицензировал C3D для встраивания в свою программную компоненту LGC контроля изменений в 3Д-моделях в том числе потому, что другие производители геометрических ядер не хотели с нами сотрудничать. Они привыкли работать только с производителями конечно-пользовательских продуктов, их типовые договора не учитывают других возможностей, и они не готовы адаптировать свои бизнес-процессы под конкретного клиента. А команда C3D легко пошла нам навстречу. По-моему, C3D Labs удалось найти свою нишу на рынке, а это залог успеха. Речь о компаниях, нуждающихся в качественном геометрическом ядре, которым недостаточно возможностей и производительности бесплатных аналогов, но не готовых платить столько, сколько требуют владельцы Parasolid и ACIS с их многомиллионными оборотами. Причем это достаточно широкий спектр компаний, в который попадают и разработчики САПР, и промышленные центры, которым C3D нужен для внутренного использования, и производители программных компонент, как моя компания «Ледас».
Николай Суетин
директор по науке ИТ-кластера «Сколково»
Создатели компании C3D Labs работали над алгоритмами C3D более 17 лет. Это позволило им преодолеть высокий порог входа на рынок, недоступный командам без опыта. C3D - единый компонент для решения всех трех задач геометрического моделирования: создание геометрической модели, наложение взаимных связей на элементы модели, конвертация данных. Другого такого универсального компонента на мировом рынке не существует. Инновационность геометрического ядра C3D состоит в использовании уникальных математических алгоритмов, заложенных в основу вычислений. Моделируемые объекты в геометрическом ядре C3D описываются точными математическими поверхностями, что позволяет «бесшовно» соединить их по краям. При этом форма поверхностей может быть сколь угодно сложной. Обрезка и стыковка поверхностей выполняется одновременно с построением модели. Это возможно благодаря оригинальным методам построения геометрической модели и организации данных.
На сегодняшний день уровень редактора трехмерной графики определяется не только набором команд для создания и редактирования трехмерных моделей или чертежей.
Важнейшей характеристикой современной САПР-системы, наряду с инструментальными средствами моделирования, является возможность использования типовых элементов и быстрый корректный обмен геометрическими моделями и чертежами между различными CAD-системами.
На мой взгляд, существуют два основных момента, которые влияют на актуальность данной проблемы.
Первый состоит в том, что разработчики ПО не всегда имеют возможность учесть особенности и охватить все существующие направления в машиностроении, строительстве, энергетике, а также удовлетворить запросы всех пользователей. Поэтому в настоящее время архитектуру САПР формируют таким образом, чтобы любой пользователь мог без труда максимально приблизить ее к своим требованиям..
Второй заключается в том, что интернет буквально напичкан предложениями «пиратских» копий программного обеспечения. А это приводит к тому, что пользователь сам выбирает ту проектную программу, которой будет пользоваться. Кроме того, зачастую предприятие не может обойтись одной системой в связи с особенностями производства. В результате, даже на одном предприятии появляется несколько совершенно равноправных систем проектирования, которые должны взаимодействовать.
Поэтому, конечно, было бы удобно и разумно использовать для обмена данными универсальные компоненты с общим форматом. Общий формат поможет обеспечить единство данных между внутренними приложениями.
Формат определяется геометрическим ядром. Ядро — это библиотека основных математических функций CAD-системы, которая определяет и хранит 3D-формы, ожидая команды пользователя. Пакет геометрического моделирования - набор библиотек с программным интерфейсом (API), с помощью которого можно пользоваться функциями геометрического моделирования. Ядра реализуют примерно одинаковый набор функций, используют похожие модели данных и алгоритмы. Однако перенос данных между разноядерными САПР представляет собой достаточно трудоемкую задачу и занимает продолжительное время.
В литературе такие форматы часто называются «промежуточными». Выбор формата имеет большое значение т.к. определяет какие опции доступны при использовании данных.
Итак, рассмотрим основные универсальные форматы.
Parasolid
Parasolid основан на профессиональном расширении STEP – PROSTEP. Это коммерческие форматы (www.parasolid.com, www.spatial.com) – на них базируются большинство современных CAD/CAM/CAE систем. К примеру, их используют NX, Solid Edge, SolidWorks, ANSYS, T-FLEX, и др.
Объектно-ориентированная библиотека программ Parasolid разработана таким образом, чтобы легко быть интегрированной в CAD/CAM/CAE системы различных уровней.
Из википедии: «Общий формат обеспечивает единство данных между внутренними предложениями и коммерческими системами. Концепция обмена данными известна как «Parasolid Pepeline» и означает обмен твердотельными моделями, сохраненными в открытом файловом формате.x_t , другой формат.x_b-двоичный формат, менее зависимый от аппаратных средств и не дающий ошибок при преобразовании…Импорт данных из других CAD-систем поддерживается благодаря технологии Tolerant Modeling (моделирование с заданной точностью)»
Поддерживает огромные сборки в сотни тысяч компонентов.
(ISO/IEC 10303 Standard for the Exchange of Product Model Data) — серия форматов изначально разработанная компанией Dassault (Catia) для хранения информации о сборке и структуре изделия. В соответствии с названием стандарта STEP определяет “нейтральный” формат представления данных об изделии в виде информационной модели. Это очень зрелый формат, стандартизированный достаточно давно. Данные об изделии включают в себя: состав и конфигурацию изделия; геометрические модели разных типов; административные данные; специальные данные. Геометрия отдельной детали описана прикладным> протоколами AP203, AP214. На сегодня STEP ISO(www.steptools.com) признан международным стандартом.
Чаще всего STEP используется для обмена данными между CAD-, CAM-, CAE- и PDM-системами
На официальном сайте разработчиков формата STEP
IGES (International Graphics Exchange Standard)– разрабатываемый Национальным институтом стандартов и технологий США(NIST) . Двумерный/трехмерный векторный формат графики; используется многими CAD-программами. Наиболее распространённый формат для хранения геометрии сложных поверхностей,достаточно громоздок. Многие системы не поддерживают все возможности этого формата, что создает сложности при обмене данными. IGES ISO – признан международным стандартом. Поддерживает традиционные инженерные чертежи и трехмерные модели.
общее наименование для данных, с которыми работает лицензируемое (то есть доступное сторонним разработчикам) ядро системы геометрического моделирования ACIS. Ядро ACIS для своих программ в частности использует корпорация Autodesk (Inventor, Mechanical Desktop). Для выводимых данных применяются форматы SAT и SAB.
ACIS- это объектно-ориентированная C++ геометрическая библиотека, которая состоит из более чем 35 DLL-файлов и включает каркасные структуры, поверхности и твердотельное моделирование. Оно дает разработчикам программ богатый выбор геометрических операций для конструирования и манипулирования сложными моделями, а так же полный набор булевых операций. Ядро ACIS осуществляет вывод в формат файлов SAT, который любая поддерживающая ACIS программа может читать напрямую.
(HOOPS Stream Format www.openhsf.org)) — новый открытый, базирующийся на XML и компактный формат обмена визуальной 3D–информацией между различными инженерными приложениями. Широко принят разработчиками для визуализации 3D моделей (более 200 современных систем:SolidWorks, Catia, Unigraphics и т.д.).
(Virtual Reality Modelling Language)
язык моделирования виртуальной реальности.
Как графический формат базируется на подмножестве Open Inventor File Format фирмы Silicon Graphics. Позволяет описывать трехмерные интерактивные объекты (миры), с которыми средствами WWW могут взаимодействовать пользователи. Для просмотра VRML — файлов необходимо иметь специальный VRML — браузер, либо дополнительный модуль к стандартному браузеру.
Каждый нейтральный 3D-формат имеет свои достоинства, которые обеспечивают его преимущество в одной или нескольких из рассмотренных областей применения.
Основные характеристиками любого нейтрального 3D-формата – это многофункциональность и возможность использовать 3D-данные не только инженером, но и за пределами конструкторских отделов, и возможность расширения формата для охвата будущих потребностей.
Печатных плат присутствуют три ключевых компонента C3D Toolkit: геометрическое ядро C3D Modeler, параметрический решатель C3D Solver и модуль обмена C3D Converter. Компоненты от C3D Labs также задействованы в разработке Altium Nexus, решения для совместного проектирования печатных плат. Подробнее .
2018
Интеграция с APM Studio
- Программное обеспечение для инженерных расчетов РФЯЦ-ВНИИТФ
2015
Ядерный центр создаст собственное ПО на базе 3D-ядра «Аскон»
В июне компания «Аскон» сообщила, что в Сарове (РФЯЦ-ВНИИЭФ) лицензировал геометрическое ядро C3D, разработчиком является ее дочерняя компания C3D Labs . Его организация планирует использовать в программных продуктах собственной разработки, предназначенных для решения задач расчетного моделирования физических процессов.
Одним из таких продуктов является пакет программ «Логос» для имитационного моделирования на высокопроизводительных компьютерах. Его областями применения является авиационная промышленность, атомная энергетика, ракетно-космическая отрасль, автомобильная промышленность и др.
В «Аскон» поясняют, что геометрическое ядро C3D будет применяться как в процессе построения расчетных сеток 3D-моделей, так и для выполнения операций по упрощению, корректировке и доработке расчетной геометрии. Кроме того, «Логос» планируется интегрировать с САПР «Компас-3D» разработки «Аскон».
Представители компании рассказали TAdviser, что по условиям лицензионного соглашения с C3D Labs, РФЯЦ-ВНИИЭФ получил права на ведение разработки ПО на основе ядра C3D для использования внутри организации. В случае выпуска коммерческого продукта, C3D Labs будет получать отчисления с каждой проданной лицензии данного продукта. Финансовые детали соглашения при этом не разглашаются. Сделать «Логос» полноценным коммерческим продуктом и продавать его самостоятельно и через партнеров входит в планы РФЯЦ-ВНИИЭФ.
Представитель «Аскон» добавил в разговоре с TAdviser, что до подписания соглашения с РФЯЦ-ВНИИЭФ внешними пользователями ее ядра были только частные компании и университеты, в том числе зарубежные разработчики САПР (Швеция и Южная Корея). РФЯЦ-ВНИИЭФ стал первой организацией, принадлежащей государству, которая лицензировала разработку C3D Labs.
Стоит отметить, что на разработках «Аскон» основана сквозная технология 3D-проектирования, которая входит в состав ядерного оружейного комплекса (ТИС ЯОК), внедряющейся на предприятиях данной отрасли
Elecosoft Consultec купила геометрическое ядро
12 мая 2015 года стало известно о приобретении компанией Elecosoft Consultec ядра «Компас-3D» для использования в собственном продукте, предназначенном для проектирования деревянных лестниц .
Компания «Аскон» продала лицензию на геометрическое ядро, служащее основой для ее продуктов, шведской ИТ-компании Elecosoft Consultec .
2014
Лицензирование C3D корейским разработчиком
В июле 2014 года «Аскон» сообщила о том, что ядро C3D было лицензировано первой зарубежной компанией - южнокорейским разработчиком Solar Tech. На базе C3D будет работать флагманский продукт компании - САМ-система Quick CADCAM, у которой насчитывается более 3 тыс. пользователей в Южной Корее.
В Solar Tech отмечают, что в новом поколении Quick CADCAM перед компанией стоит «амбициозная задача перехода от 2D к 3D, для реализации которой было выбрано российское ядро C3D». По результатам опытной эксплуатации, оно показало себя функциональным и быстрым компонентом, полностью устраивающим команду разработки Solar Tech, добавляют в компании.
На момент сообщения о лицензировании уже был готов уже готов и активно демонстрировался заказчикам первый прототип обновленной системы. Коммерческая версия Quick CADCAM на ядре C3D ожидается к выходу на рынок в 2014 году и должна стать доступна на английском, корейском, китайском и японском языках. После старта продаж версии QuickCADCAM на ядре C3D, Solar Tech будет платить разработчикам отчисления с продаж.
Помимо лицензирования ядра, Solar Tech также приобрела статус реселлера C3D на рынках Кореи, Китая и Японии . Корейские специалисты будут осуществлять продажи, маркетинг и первичную техподдержку заказчиков геометрического ядра.
По словам гендиректора C3D Labs Олега Зыкова , азиатский рынок является одним из ключевых для компании, поэтому она поддержала инициативу Solar Tech представлять интересы C3D Labs в своем регионе.
«Уже подготовлены необходимые маркетинговые материалы, согласованы совместные мероприятия. Специалисты компании обладают всеми необходимыми компетенциями и отличным знаниям рынка для успешной работы с заказчиками», - добавляет он..
В начале июля делегация C3D Labs провела тренинг для разработчиков и менеджеров по продажам Solar Tech в Сеуле, а также встретилась с несколькими потенциальными клиентами - местными разработчиками САПР и представителями университетов.
2012
Открытие ядра для сторонних разработчиков
Как поясняли TAdviser в «Аскон», для компании предоставление своего ядра сторонним разработчикам означает выход на новый рынок. «Раньше мы работали на рынке «готового» инженерного ПО, а теперь вышли на рынок компонентов, для создания этого ПО (рынок PLM-компонентов)», - пояснили TAdviser представители компании.
По словам гендиректора «Аскон» Максима Богданова , решение открыть доступ к технологии стало логичным развитием собственного геометрического ядра: «на рынке появляются новые игроки, которым нужны компоненты для разработки своих САПР. Стандартные 2D-пакеты ожидает неизбежный переход в 3D, что требует внесения принципиальных изменений в ядро системы или его замену».