Чем заменить SolidWorks?

12 Октября 2017

Для всех инженеров, так или иначе связанных с машиностроением, хорошо известны две программных среды автоматического проектирования КОМПАС-3D и SolidWorks. Это наиболее популярные программы среди специалистов. Однако, на просторах интернета не утихают дискуссии о том, какая же из указанных систем наиболее оптимальна, функциональней и практичней. Можно услышать множество доводов как с одной, так и с другой стороны. Кроме всего прочего: можно встретить мнение, будто Компас является лишь неким повторением SolidWorks, но при этом даже почитатели программного обеспечения от французской компании Dassault Systemes, признают, что отечественный разработчик смог создать иной набор команд, который в полной мере позволяет добиться нужного результата. Если же проанализировать алгоритмы и логику решения задач, становится очевидным - КОМПАС-3D это вполне самостоятельная система и самодостаточная система.

Попробуем разобраться во всех тонкостях работы указанных САПР и провести беспристрастное сравнение. Это будет полезно с различных точек зрения: как для лучшего понимания способов решения поставленных задач, так и для раскрытия всего заложенного потенциала разработчиками в каждой из рассматриваемых систем. В данном обзоре не будет рассматриваться классика программного моделирования – AutoCAD. Моделирование в двухмерной плоскости уходит в прошлое и не имеет перспектив на сегодняшний день.

1. Основные инструменты. Твердотельное моделирование, фундаментальные основы формообразования.

Начинать сравнивать рассматриваемые системы автоматического проектирования (САПР) будет правильно с разбора инструментов предназначенных для моделирования твердых тел, посредством которых производится разработка деталей обрабатываемых на токарном и фрезерном производствах. Отметим, как в КОМПАС-3D, так и в САПР компании Dassault Systemes, их набор отличается большим разнообразием, но при всем том, остается примерно одинаковым. Основные различия можно отметить не в самих инструментах, а в их параметрах. В качестве примера различия в параметрах операций одного вида, рассмотрим инструмент выдавливания материала и его добавление. Система SolidWorks имеет возможность выполнить данную операцию от любой поверхности, а также непосредственно от плоскости эскиза, а при необходимости – от вершины.

 

Отечественный продукт располагает аналогичным средством, однако, это возможно исключительно в конечном направлении, при чем, операция выполняется до поверхности; до определенной вершины, до определенной поверхности или на расстояние. Большим плюсом данного инструмента в КОМПАС-3D является возможность создать тонкостенный элемент на любом этапе проектирования, для чего необходимо только поменять параметры. Для SolidWorks необходимо изначально указать то, что элемент является тонкостенным, а для последующего изменения необходимо удалить операцию и выполнить ее изначально, задав необходимый параметр, что иногда в значительной степени может усложнить весь процесс проектирования.

Следующий момент, на который необходимо обратить внимание, это работа по созданию форм, так называемое – формообразование, в процессе проектирования. Данные инструменты отечественных разработчиков имеет кинематическую логику работы, а французские программисты предусмотрели отработку «по траектории». Принципиальная разница заключается только в том, что в случае выхода траектории за пределы плоскости, КОМПАС-3D предоставляет инструментарий пространственных кривых, в САПР компании Dassault Systemes предлагает воспользоваться трехмерным эскизом. Заметим - обе представленные САПР в этом случае позволяют добиться одинакового результата, а их возможности формообразования примерно одинаковы.

2. Разработка деталей с применением технологии гибки.

Листовое моделирование, а именно – формообразование деталей с применением технологии гибки листа, в значительной степени отличается от основных методов формообразования. Однако, технология гибки получила достаточно широкое распространение в промышленности, что объясняется не требовательностью к квалификации рабочих, а так же, технологичностью процесса и не высокими затратами. Именно потому разработчики систем автоматического проектирования предусмотрели специальный инструментарий для данного вида проектирования.

В листовом моделировании программисты из Франции пошли дальше отечественных разработчиков и предусмотрели в САПР команду, позволяющую сделать преобразование готовой формы в листовой метал. Актуальность данного инструмента становится очевидной в том случае, если конструктор не задумывается на начальном этапе разработки о технологии производства. Это позволяет поработать над внешними контурами детали, определить ее форму, функциональность, и в последующем, преобразовать в листовую модель. Уже после этого, становится возможным получить готовые развертки и чертежи для работы с листовым металлом.

Для проектирования листовой модели в системе КОМПАС-3D необходимо изначально подумать в необходимом контексте. Сторонники отечественного продукта в данном факте видят своеобразный плюс: эта особенность среды разработки заставляет конструктора уже на начальном этапе задумываться о процессе производства, что положительно сказывается на образе мышления, заставляет учитывать аспекты связанные не только с разработкой, но и с технологией изготовлении готовых деталей.

В целом, набор инструментов и логика работы для проектирования листового формообразования для КОМПАС-3D и SolidWorks различен, но в конечном итоге позволяют получить одинаковый результат. Ниже представлены некоторые аналогичные по конечному результату команд для представленных САПР:

• Команда «Сгиб» в КОМПАС-3D сопоставима команде «Ребро-Кромка», а также – «Каемка» в программе SolidWorks;
• Команда «Обечайка», а также «Линейчатая обечайка» у отечественного продукта сопоставима с командой «По сечениям» у SolidWorks;
• Для того, что бы в листовой плоскости добавить новый элемент, в системе автоматического моделирования SolidWorks используют инструмент «Базовую кромку», а кроме того, возможно добавление материала посредством выдавливания. В КОМПАС-3D имеется аналог - команда «Выступ»;
• Проектирование модели в системе отечественных разработчиков с инструментами «Буртики» или(и) «Жалюзи» аналогично проектированию по пользовательским эскизам с применением инструментариев «Элементы формы» во французской системе;

Необходимо выделить один важный момент: если в КОМПАС-3D при формообразовании листового элемента произвести добавление материала без использования средств листового моделирования, будет утрачена возможность последующего получения разверток. Это связанно с тем, что листовое тело в этом случае будет утеряно. В свою очередь, именно указанная особенность заставляет конструктора внимательно следить и не допускать смешивания основного формообразования и листового моделирования.

3. Проектирование деталей отличающихся конструктивным исполнением.

Следуя предусмотренным правилам ГОСТ 2.113-75, при создании документации для деталей, обладающих одинаковыми конструктивными особенностями, но имеющие незначительные различия в исполнении, можно описать эти отличия и создать единый пакет документов. Для практической реализации этого, в системе SolidWorks имеется возможность отразить эти незначительные отличия деталей либо сборочных единиц, для чего существует параметр «Конфигурация». 

В системе автоматического проектирования КОМПАС-3D данная возможность реализована посредством специализированной команды, доступной через контекстное меню в менеджере документа. Кроме всего прочего, отечественные разработчики, следуя требованиям стандарта, предусмотрели автоматическое отражение конкретных особенностей элементов во всей документации проекта, с учетом правил описанных в ГОСТ 2.113-75.

Заметим - данная возможность была введена разработчиками с 15 версии КОМПАС-3D. В более ранних версиях конструктор мог создать подобие конфигурации конкретного изделия, однако для этого необходимо было использовать внешние переменные, создавая аналитические цепочки связей для переменных нескольких деталей либо сборочных единиц. Вся информация об особенностях в конструктивном исполнении была сведена в таблицу переменных, через которую и происходила практическая реализация.

Многие сторонники SolidWorks отмечают, что начиная с самых ранних версий, данная среда позволяла создавать зеркальные исполнения, с возможностью автоматической сборки детали, для чего имелась команда «Зеркальное отражение». В ранних версий версии КОМПАС-3D эта возможность была недоступна, а само зеркальную модель можно было создать посредством специальной вставки через инструмент «Деталь-Заготовка». Сборку требовалось осуществить только вручную. Но с 16 версии, отечественные разработчики ввели специализированный инструмент. Причем данная команда в среде КОМПАС-3D реализует более широкие возможности для инженера. Если SolidWorks позволяет реализовать один из четырех вероятных вариантов размещения элемента в зеркальном исполнении, то в отечественной среде имеется возможность выбора вариантов зеркального отображения внутри самой сборочной единице. Таким образом, работая в КОМПАС-3D, инженер вполне может выполнить часть компонентов зеркально, а часть – просто разместить симметрично, одновременно выбирая варианты симметричного размещения, причем, как для отдельного элемента, так и для группы.

4. Методики восходящего - нисходящего проектирования.

На сегодняшний день, в проектировании и разработки принято две основные концепции, а именно:

• Проектирование по восходящему алгоритму;
• Проектирование по нисходящему алгоритму.

В основе данных концепций положены методики поиска решений в соответствие с математическими методами дедукции и индукции, которые подразумевают под собой движение от частного к общему либо от общего к частному. В некоторых случаях можно комбинировать обе методики в решении конкретной задачи.

Для рассматриваемых нами систем автоматического проектирования возможны оба логических пути в достижении поставленных перед конструктором целей.

Иными словами, при проектировании с использованием восходящего алгоритма мы создаем отдельные элементы с последующим соединением их в единую конструкцию. При нисходящей логике все диаметрально противоположно – отталкиваясь от общей конструкции, проектируем отдельные составляющие ее элементы.

Сравнивая представленные системы разработки, отметим, что для проектирования по алгоритму сверху – вниз, функциональные возможности обеих систем сопоставимы. Представим отдельные команды проектирования по нисходящего алгоритму, свойственные для каждой САПР, поскольку в этом случае имеется ряд особенностей.

Для отечественной системы существуют следующие операционные возможности, реализующие решение задачи проектирования с использованием нисходящего алгоритма:

• Геометрия компоновки;
• Геометрические коллекции;
• Копирование конкретных геометрических форм моделей;
• Редактирование элементов в общем виде всей сборочной модели;
• Специальный инструмент позволяющий проецировать конкретный объект;
• Операции Булевой алгебры;
• Возможность создания локального элемента.

Для системы SolidWorks, при разработке с применением нисходящей методики целесообразны следующие операции:

• Инструмент изоляции компонентов;
• Создание компоновочного эскиза;
• Работа с отдельными элементами, их редактирование для всей конструкции;
• Преобразование отдельных объектов
• Создание виртуальных элементов;
• Создание элементов с учетом всех общих особенностей конструкции.

В целом, геометрия компоновки, используемая в КОМПАС-3D, и создание соответствующих эскизов в SolidWorks, имеют примерно одинаковые возможности и предусмотрены для управления отдельными элементами в контексте всей конструкции, с возможностью последующего проектирования всех составных элементов.

Для САПР КОМПАС-3D характерна возможность формирования отдельных элементов в группы. Создание групп позволяет конструктору не копировать отдельно каждый элемент, а указав созданный набор – группу, скопировать все ее элементы. Эта возможность недоступна для продукта компании Dassault Systemes.

У системы SolidWorks имеется чрезвычайно удобная функция, позволяющая произвести изоляцию элементов, за счет чего при редактировании можно работать с конкретной деталью и элементами, размещенными в непосредственной близости, не влияя на всю конструкцию.

Для операций на основе Булевой алгебры предусмотренных в КОМПАС-3D, в SolidWorks имеется аналог – инструмент «Полость».

Рассматриваемые системы имеют не только примерно одинаковые функциональные возможности при проектировании с использованием логики сверху – вниз, но позволяют в полной мере реализовать эту возможность в полном объеме.

5. Поверхностное моделирование.

При создании различных конструкций с заданными аэродинамическими качествами, а также сложных форм, применяют поверхностное моделирование. К таким конструкциям можно отнести винты вентиляторов, крыльчатки турбин, насосы и т.д. Для реализации указанных возможностей в рассматриваемых САПР имеется ряд уникальных инструментальных средств. Весь этот перечень отличается оригинальностью и разной логикой решения поставленной задачи, но при этом позволяет осуществить эффективное проектирование в полном объеме.

6. Двухмерное проектирование.

Моделирование 3D является перспективным направлением, однако двухмерная плоскость, а именно чертёж, пока остается фундаментальным документом конструкторских разработок. Каждый разработчик хорошо знаком с проблемами, возникающими на этапе сдачи готовых чертежей в архив при непосредственном участии сотрудников отдела стандартизации. Отметим, в настоящее время наметилась тенденция, когда ГОСТ теряет свою актуальность, он уже не является незаменимым стандартом во всех отраслях народного хозяйства, а готовая документация должна быть, в первую очередь, понятна заказчику.

Средства и инструменты, предоставляемые КОМПАС-3D для генерирования готовых чертежей, субъективно, кажутся более практичными и удобными. Некоторые разработчики практикуют способ, когда моделирование происходит в SolidWorks, затем модель переносится в КОМПАС-3D и уже через него выкатываются готовые чертежи. Это приводит к потере ассоциативности, а также иным трудностям и проблемам, а потому не может считаться правильным подходом в разработке и моделировании.

Можно отметить, что для системы от отечественного разработчика, а также для SolidWorks, свойственны свои собственные недостатки в моделировании двухмерных конструкций. Так, для КОМПАС-3D характерны проблемы с линией размера и линейным размером, а в SolidWorks ломается размерная линия при создании размерной подписи. Кроме указанного, многие инженеры на практике сталкиваются с проблемой недостаточности количества значащих знаков после запятой для задания размера. Для сохранения ассоциативности становится невозможным изменять размеры вручную, что приводит к неадекватным результатам. Например: размер габаритов, не являясь целочисленной величиной, теряет смысл излишней точностью, а потому, все знаки следующие за запятой не имеют значения, но рассчитываются и указываются системой.  

7. Нормативно-правовые документы. Справочные данные.

Нормативная и справочная информация является непременным атрибутом любой системы автоматического проектирования. Отечественный разработчик постоянно обновляет свои данные в соответствии со всеми современными мировыми стандартами, а SolidWorks поддерживает интеграцию с ЕСКД. В данном случае обе системы обладают достаточным набором всех необходимых данных.

8. Моделирование для серийного производства.

Серийное производство предопределяет необходимость в подготовке модифицированных размеров деталей, отталкиваясь от существующих. Для облегчения модификации в поточном производстве, в проектирование применяют параметрическое моделирование. Для рассматриваемых систем автоматического проектирования можно выделить две логические системы параметризации, а именно:

• Геометрическая. Осуществляется созданием связей во взаимном расположении отдельных элементов изделия, а также описанием их взаимного расположения в пространстве;
• Числовая. Реализуется посредством задания внешних переменных, на создание соответствующих ссылок на отдельные переменные, определение уравнений зависимостей и иные математические функции.

Функциональные возможности обеих систем примерно на одном уровне. Необходимо только отметить особенности каждого из указанных типов параметризации.

Параметризация геометрическая возможна исключительно на простых изделиях, а числовая может описать зависимости сложных конструкций. В некоторых случаях наиболее приемлемый вариант - некий симбиоз, сочетания обоих типов параметризации.

9. Расширение функциональных возможностей САПР.

Как и для большинства компьютерных программ, функционал САПР может быть расширен посредством подключения дополнительных программных модулей. Это могут быть расширения от разработчиков, а также от сторонних производителей. Подключая расширения к системе автоматического проектирования, становится возможным работать не только с геометрически примитивными формами, но и с готовыми объектами, что в непосредственно позволяет экономить время конструктора, а также дает возможность в полной мере использовать опыт и наработки других инженеров.

Самым распространенным расширением для САПР отечественных разработчиков является приложение позволяющее произвести моделирование валов, различных механических передач, втулок, соединений и др. При моделировании можно проводить разнообразные расчеты, создавать готовые чертежи, а также генерировать твердотельные модели высокой точности.

Аналогом приложения «Валы и механические передачи» отечественных программистов для системы SolidWorks является расширение GearTrax, которое также позволяет проектировать различные виды передач и валов, однако уступает по списку доступных для моделирования объектов. Например, в GearTrax разработчиками не предусмотрена возможность моделирования шкивов и звездочек для роликовых цепных передач. Кроме всего прочего, указанное расширение в полной мере позволяет производить оптимизацию зубчатых передач, тем самым подобрать оптимальное и продуманное решение для конкретного случая.

10. Моделирование металлоконструкций.

Для моделирования металлических конструкций в SolidWorks предусмотрено специальное приложение «Сварная деталь», а для отечественной САПР – «Оборудование. Металлоконструкции». Основное отличие только в том, что разработчики компании Dassault Systemes предусмотрели расширение в базовой версии, а для отечественной системы его необходимо приобретать и устанавливать отдельно. Важно отметить, что расширение для КОМПАС-3D имеет более широкий набор возможностей, среди них: копирование, моделирование отверстий, добавление пазов, пластин и др.

11. Возможности импортирования и экспортирования в САПР.

Для эффективного моделирования разработчик должен иметь широкие возможности по обмену данными между САПР, а также доступ к каталогам сторонних разработчиков с набором моделей выложенных в общее пользование. Важно - обмен данными должен осуществляться вне зависимости от версии системы проектирования.

Отечественная система позволяет преобразовывать весь проект для систем выпущенных ранее, с сохранением возможности не только чтения, но и редактирования. Для случая, когда модель была построена с применением инструментариев не предусмотренного в ранних версиях, в дереве проекта она реализована посредством иных доступных инструментальных средств.

В системе SolidWorks можно произвести чтение и полноценное отображение файлов с расширением «.stl».

12. Проблемы в работе систем автоматического проектирования.

Каждый пользователь ПК сталкивался с такими проблемами, как зависание программы или ее «вылет».

Пользователи SolidWorks, иногда отмечают некорректное отображение некоторых элементов, не четкая прорисовка контуров или пропадание каких-либо видов.

Для отечественного продукта свойственно неожиданное закрытие приложения при добавлении в проект второго компонента.

Данные проблемы возникают по причине некорректного взаимодействия самой САПР и операционной системы ПК, а также, из-за проблем совместимости с некоторыми видами оборудования. Иногда становится возможным решить их путем отключения функции аппаратного ускорения.

13. Расширения САПР для внешнего доступа к файлам проекта.

Для доступа к документации проекта, инженеры и технологи на местах должны иметь возможность доступа к ней с внешнего ПК, планшета или смартфона.

Разработчики SolidWorks предусмотрели мобильную версию eDrawing, а отечественные программисты – программу КОМПАС:24, которая является версией для ОС «Андроид».

Плюсом системы компании Dassault Systemes является версия мобильного справочника конструктора.

14. Какая САПР лучше?

Итак, в данном обзоре мы постарались провести бесстрастное сравнение систем от отечественного производителя и компании Dassault Systemes. Естественно, каждый конструктор делает свой выбор, руководствуясь многими факторами, в том числе и субъективными предпочтениями. Еще не так давно, провести такое сравнение вообще было бы невозможно - КОМПАС-3D проиграл-бы с самого начала, но сейчас ситуация изменилась, что несомненно приятно для российских пользователей. Более того, с каждой новой версией отечественные разработчики вкладывают все больший функционал в свой продукт и уже сегодня КОМПАС-3D в некоторых моментах опережает SolidWorks, не уступая в базовых возможностях.

Как бы оно не было, вне зависимости от того каким инструментом пользуется конструктор, качество его работы зависит в первую очередь от него самого и от уровня его подготовки.