輕量化軟件對(duì)比分析

1、三維可視化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用1三維可視化概述 所謂三維可視化主要是指通過(guò)讀取三維CAD格式文件來(lái)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型進(jìn)行查看。這里的三維CAD格式文件分為兩種，一種是原始CAD軟件生成的數(shù)據(jù)格式，另一種就是輕量化文件格式，是通過(guò)壓縮原始CAD格式文件，變?yōu)橹挥性袷?/10大小的文件格式。兩種類型的數(shù)據(jù)文件都可以通過(guò)使用瀏覽器軟件或其他方式對(duì)原始產(chǎn)品三維造型圖形進(jìn)行查看、批注等便利性交互操作。其使用富于說(shuō)服力的圖像，克服了語(yǔ)言障礙。強(qiáng)大的三維可視化解決方案使協(xié)同變得更加容易，企業(yè)各環(huán)節(jié)之間的溝通變得更加直觀，對(duì)產(chǎn)品開發(fā)周期的縮短起到了一定的輔助作用。1.1縮短產(chǎn)品開發(fā)周期國(guó)內(nèi)一家某設(shè)備制造商IT部門的

2、項(xiàng)目經(jīng)理認(rèn)為：3D數(shù)據(jù)的輕量級(jí)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(shè)計(jì)方案審核速度，并為跨部門共享設(shè)計(jì)方案鋪平了道路。 對(duì)此，他解釋說(shuō)：事實(shí)很簡(jiǎn)單，每個(gè)人看到一種設(shè)計(jì)方案、對(duì)其進(jìn)行審核，并加入自己的意見(jiàn)-不論他使用的是什么系統(tǒng)，而且不需要IT技術(shù)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?qū)υO(shè)計(jì)方案進(jìn)行審核并發(fā)表意見(jiàn)，設(shè)計(jì)時(shí)間也減少了。企業(yè)可視化應(yīng)用在這里是非常重要的變更管理和批準(zhǔn)流程工具。其他人員通過(guò)可視化工具將自己的評(píng)論或建議以文本或圖形的方式放在設(shè)計(jì)文檔中，讓設(shè)計(jì)人員在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，另外還能更早更直接的將他們的客戶引入到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)定義階

3、段，同時(shí)也將供應(yīng)鏈的合作伙伴和其它價(jià)值鏈上的成員引入開發(fā)流程中。最終它們希望在第一時(shí)間做出正確的設(shè)計(jì)，壓縮整個(gè)時(shí)間線，縮短業(yè)務(wù)流程，加快產(chǎn)品投入市場(chǎng)的時(shí)間。顯然，目前三維可視化技術(shù)為我們帶來(lái)了許多的利好。但在過(guò)去，三維可視化采用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式，其不準(zhǔn)確和文件格式過(guò)大都影響了如IGES、STEP等曾經(jīng)比較流行的中間數(shù)據(jù)格式的發(fā)展，下面我們就來(lái)對(duì)這些逐漸走下三維可視化歷史舞臺(tái)的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行一下簡(jiǎn)單的回顧。1.2早期三維可視化方式及存在問(wèn)題早期的三維可視化主要是將原始設(shè)計(jì)文件通過(guò)CAD/CAM軟件來(lái)進(jìn)行讀取，但是企業(yè)中所使用的軟件又各不相同，各CAD/CAM軟件基于歷史原因及不同的開發(fā)目的，內(nèi)部數(shù)據(jù)

4、記錄方式和處理方式不盡相同，開發(fā)軟件的語(yǔ)言也不完全一致，導(dǎo)致原始設(shè)計(jì)文件在不同的CAD/CAM軟件中不能被交換與共享。 圖一為了改善此問(wèn)題，國(guó)際上出現(xiàn)了一批具有代表性的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)格式，如的美國(guó)的IGES，ISO的STEP，德國(guó)的VDAIS、VDAFS，法國(guó)的SET等等。產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖檔能夠在不同CAD/CAM軟件中進(jìn)行瀏覽（見(jiàn)圖一）。針對(duì)IGES和STEP格式，德國(guó)Pro STEP做了一個(gè)關(guān)于曲面模型轉(zhuǎn)換的對(duì)比測(cè)試可以很直觀的反應(yīng)目前兩種格式所存在的問(wèn)題。其中有六個(gè)CAD軟件系統(tǒng)參加了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下： 99.8%的曲面模型可以成功地采用STEP進(jìn)行轉(zhuǎn)換 92.6%可以成功地采用IGES進(jìn)行轉(zhuǎn)

5、換 圖二此項(xiàng)對(duì)比測(cè)試可以更明顯的看到，兩種格式雖然對(duì)于三維可視化起到一定的輔助作用，但無(wú)論STEP和IGES格式中任意一個(gè)都無(wú)法準(zhǔn)確的完成曲面模型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。另外兩種格式的文件大小顯得較為臃腫，并且需要大型的CAD/CAM軟件系統(tǒng)的讀取支持等，不利于進(jìn)行傳播交流。這些不利因素使得我們對(duì)改變傳統(tǒng)的三維可視化方案需求迫切。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，信息化廠商紛紛推出各種新的三維數(shù)據(jù)交流及可視化方案，目的是在保留基本三維模型信息的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)文件輕量化以及與三維軟件無(wú)關(guān)聯(lián)性,來(lái)滿足企業(yè)需求。2 眾廠商積極推出輕量級(jí)三維可視化解決方案 2.1主流推行輕量化格式軟件廠商一覽各廠商都推出了能夠進(jìn)行三維可視化的輕

6、量級(jí)CAD數(shù)據(jù)格式，具有典型代表性的見(jiàn)表一。目前幾乎所有的基于產(chǎn)品生命周期管理的軟件廠商都有自己的三維可視化解決方案，可見(jiàn)其重要性，這些廠商是根據(jù)自身的輕量化格式推出一系列解決方案。 表一：主流廠商推出的三維可視化工具2.2主流三維可視化解決方案特征功能對(duì)比各三維可視化的解決方案很多，所具備的功能與特點(diǎn)也各不相同（見(jiàn)表二）。有的廠商只是針對(duì)自身推出的格式來(lái)進(jìn)行解決方案的展開，另外還有個(gè)別廠家推出了支持海量格式讀取的瀏覽器，并且為其配備了其他瀏覽器所不具備的強(qiáng)大功能。 表二2.3主流廠商主要優(yōu)勢(shì)分析利用CAD供應(yīng)商的輕量級(jí)格式和瀏覽技術(shù)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于：它可以與原CAD軟件集成，并調(diào)出豐富的產(chǎn)品信

7、息，增強(qiáng)圖像功能。所以，對(duì)于那些別無(wú)選擇需要在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中與各式CAD軟件協(xié)作的用戶群而言，CAD供應(yīng)商的格式所帶來(lái)的工作效果是最佳的。另一方面，在營(yíng)銷或銷售目的的協(xié)作方面，通過(guò)利用具備廣泛接收功能的格式，公司可以提供最佳服務(wù)。 表三目前，輕量化三維可視化解決方案種類很多，軟件廠商通過(guò)不同的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)也不經(jīng)相同，有基于功能強(qiáng)大的直接瀏覽器，有通過(guò)格式轉(zhuǎn)換后進(jìn)行三維可視化，有通過(guò)為系統(tǒng)安裝插件來(lái)解決可視化需求等，下面就針對(duì)這些解決方案進(jìn)行逐一介紹。3三維可視化 CAD圖檔的輕量化格式引路 隨著產(chǎn)品復(fù)雜程度的日益提升，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的原始圖檔也變得較為龐大，動(dòng)輒上百兆，很不利于文件的傳閱。這就需要我們對(duì)

8、原始設(shè)計(jì)CAD文檔進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將其變?yōu)檩p量化文件格式。轉(zhuǎn)換生成CAD圖檔的輕量化格式，其方法主要分為兩種，一種是通過(guò)安裝特定插件通過(guò)大型CAD軟件系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，另一種則是通過(guò)廠商推出的第三方轉(zhuǎn)換軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 圖三有了這些經(jīng)過(guò)處理后的輕量化格式后，我們就可以對(duì)其進(jìn)行便捷的傳閱，針對(duì)格式轉(zhuǎn)換后文件的瀏覽方式同樣也分為兩種：第一種是通過(guò)三維可視化瀏覽器，第二種是通過(guò)安裝系統(tǒng)插件來(lái)實(shí)現(xiàn)，下面就對(duì)這兩種不同的方式進(jìn)行介紹。基于輕量化格式轉(zhuǎn)換的三維可視化瀏覽器是指將轉(zhuǎn)換后的格式文件以特定的瀏覽器為載體進(jìn)行讀取。例如下圖中的U3D與JT格式，從其瀏覽方式可以看到類似這些格式的文件是依托特定的瀏覽器進(jìn)行讀取。

9、下面就主要介紹下Adobe和Siemens PLM兩家公司的三維可視化方案。 圖四3.1Adobe PDF 瀏覽功能持續(xù)拓展Adobe 公司推出的Acrobat 3D提供了一個(gè)主動(dòng)性的應(yīng)用環(huán)境以及很多通用的數(shù)據(jù)格式支持，利用它能夠從多種工具中導(dǎo)入CAD文件，并轉(zhuǎn)換成Universal 3D（U3D）格式，這樣就能將各式各樣主流 CAD 格式的 3D圖像轉(zhuǎn)換匯入Adobe PDF檔案中，大家可以通過(guò)Adobe Reader（PDF瀏覽器）來(lái)打開和使用這些文件，且對(duì)產(chǎn)品能夠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放或斷面等相對(duì)復(fù)雜的處理（見(jiàn)圖五）。 圖五：使用Adobe Reader瀏覽三維圖形雖然U3D格式需要配合瀏覽器使

10、用，但這對(duì)其并不造成影響，Acrobat 3D以及U3D最大的優(yōu)勢(shì)就在于，使用者不用下載特殊瀏覽軟件，因?yàn)锳dobe Reader（PDF瀏覽器）的擁有十分龐大的客戶群，人們可以直接通過(guò)該軟件直接進(jìn)行查看。 隨著Adobe公司三維可視化領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，使得旗下軟件Adobe Reader的瀏覽功能又得到了進(jìn)一步的拓展加強(qiáng)。3.2 Siemens PLM JT2GO瀏覽器傳播JT格式由JT驅(qū)動(dòng)的一組產(chǎn)品和過(guò)程范圍較廣泛，涵蓋三維數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)據(jù)的整個(gè)生命周期，從產(chǎn)品概念、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造一直到生命周期結(jié)束。經(jīng)優(yōu)化后的JT可以執(zhí)行所有可視化任務(wù)。Siemens PLM還提供了JT2GO三維可視化

11、器為JT提供支持（如圖六），為JT格式的傳播起到了很大的輔助作用。 圖六：使用JT2GO瀏覽三維圖形當(dāng)然，幾乎每個(gè)廠商都會(huì)提供相應(yīng)格式的瀏覽器，并不僅限于上述的兩個(gè)廠商，這些瀏覽器只能讀取單一的或者極少量的文件格式，具有很大的局限性。但不能否認(rèn)，為輕量化格式量身打造的可視化瀏覽器對(duì)格式的推廣起到的很大的輔助作用。目前，普遍軟件廠商推出的格式都能夠使用微軟的WEB瀏覽器進(jìn)行瀏覽，顯然其傳播性又得到了極大的提升，從而撬開了三維可視化的一個(gè)新的便捷領(lǐng)域。通過(guò)為系統(tǒng)安裝特定插件后，使這些輕量級(jí)格式轉(zhuǎn)換文件能夠通過(guò)Web瀏覽器直接打開進(jìn)行瀏覽。為了更好的進(jìn)行企業(yè)間的交流，還可以把格式文件嵌入到OFFIC

12、E等辦公軟件中去，充分利用了WORD、EXCEL和郵件的可編輯性和傳閱性。另外軟件廠商為配合不同人群使用，也推出了配套三維可視化瀏覽器進(jìn)行讀取查看(如圖七)。如達(dá)索系統(tǒng)、Autodesk等軟件廠商。 圖七3.3達(dá)索系統(tǒng) 擺脫CATIA系統(tǒng)來(lái)查閱三維模型3D XML是一種通用的、輕量的、基于XML的格式。該格式可以與Web緊密集成，使其具備了廣泛的傳播性。3D XML 高度壓縮復(fù)雜數(shù)據(jù)，提供快速的文件傳輸和縮短加載時(shí)間，同時(shí)保持交換文件的精確幾何圖形。企業(yè)可以通過(guò)這個(gè)技術(shù)在網(wǎng)上建立三維的零部件庫(kù)，以便企業(yè)宣傳，用來(lái)和供應(yīng)商交流。提高了信息交流以及協(xié)同工作的能力，人們不需要再安裝龐大的CATIA系

13、統(tǒng)來(lái)瀏覽數(shù)據(jù)文件，WORD、EXCEL、WEB都成了它便捷的瀏覽載體。3.4 Autodesk 龐大軟件擁有群支撐DWF文件推廣為了能夠在Internet上顯示AutoCAD圖形，Autodesk采用了一種稱為DWF（Drawing Web Format）的新文件格式。DWF文件格式支持圖層、超級(jí)鏈接、背景顏色、距離測(cè)量、線寬、比例等圖形特性。用戶可以在不損失原始圖形文件數(shù)據(jù)特性的前提下通過(guò)DWF文件格式共享其數(shù)據(jù)和文件。其廣泛推廣需依托Autodesk所擁有的龐大的客戶群體。當(dāng)然，并不只是達(dá)索系統(tǒng)的3DXML和Autodesk的DWF格式能夠基于WEB瀏覽器進(jìn)行查看，很多軟件廠商都涉足此地。

14、廠商的競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)生了各式種類的3D圖形文件格式與相應(yīng)的瀏覽器插件的混亂局面。結(jié)束這些最好辦法是微軟在它的WEB瀏覽器中預(yù)裝一個(gè)或幾個(gè)實(shí)時(shí)渲染插件，以至于互聯(lián)網(wǎng)3D圖形的觀看者不必花費(fèi)時(shí)間去下載插件。然而，微軟并未選中任何一家公司作為其合作伙伴，也許在某一天微軟會(huì)推出它自己的一整套解決方案，從而保持它在互聯(lián)網(wǎng)3D圖形領(lǐng)域中的霸權(quán)地位。基于輕量化格式的三維可視化具有很多優(yōu)點(diǎn)，但大多都是針對(duì)各自的輕量化格式展開解決方案，這樣就造成了使用者的一些局限性。眾多的軟件廠商意味著擺在人們面前的格式不會(huì)是單一的，為了解決此問(wèn)題，出現(xiàn)了一些支持海量格式讀取的可視化瀏覽器。4三維可視化 支持多種文件格式的直接瀏覽器

15、 這類瀏覽器普遍具有的特點(diǎn)是能夠讀取多種數(shù)據(jù)格式，并且具備一些普通瀏覽器所不具備的功能（見(jiàn)表二）。按照使用特點(diǎn)它們可以分為兩種：第一種就是直接可以對(duì)各類文件格式進(jìn)行直接讀取瀏覽，第二種就是先經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換然后再進(jìn)行讀取，同時(shí)支持多種文件格式的轉(zhuǎn)換（見(jiàn)圖八）。下面就對(duì)這類瀏覽方式的主要幾個(gè)供應(yīng)廠商進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。 圖八4.1 ORECL 任何格式文件都可以來(lái)AutoVue體驗(yàn)在企業(yè)可視化方案這一新興市場(chǎng)中，ORECL公司推出了企業(yè)可視化解決方案AutoVue，它的最大特點(diǎn)就是能夠讀取廣泛的三維格式的文件，而無(wú)需通過(guò)專業(yè)軟件。它所提供的統(tǒng)一的獨(dú)立界面以及應(yīng)用工具包，可以瀏覽、標(biāo)注、打印和轉(zhuǎn)換各種電子文檔

16、，并完全保留原始文檔的完整性和安全性。還提供了基于網(wǎng)頁(yè)的瀏覽功能。除此以外，AutoVue產(chǎn)品也可與文檔管理 (PDM)、產(chǎn)品生命周期管理(PLM)、企業(yè)資源計(jì)劃 (ERP) 等系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)企業(yè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)的可視化，目前很多PLM/PDM的廠商都通過(guò)集成了AutoVue來(lái)實(shí)現(xiàn)其三維可視化解決方案（見(jiàn)表一），另外AutoVue的可視化解決方案的應(yīng)用領(lǐng)域也很廣泛，如鋼鐵,石化,電力,基礎(chǔ)設(shè)施等非PLM的領(lǐng)域都有用它來(lái)實(shí)現(xiàn)三維可視化。與ORECL的AutoVue不同的是，也就是我們提到的第二種三維可視化瀏覽解決方案，通過(guò)支持多格式轉(zhuǎn)換后進(jìn)行讀取的軟件產(chǎn)品，下面就介紹幾個(gè)比較有代表性的TransMa

17、gic、天喻的InteVue和的eDrawings，他們都是基于多格式轉(zhuǎn)換的直接瀏覽。4.2 TransMagic 支持多格式轉(zhuǎn)換與讀取TransMagic也是解決制造業(yè)互通操作之間所面臨問(wèn)題。提供多種格式轉(zhuǎn)換功能，使得模型能夠在3D CAD/CAM/CAE系統(tǒng)之間快速轉(zhuǎn)換。支持多種三維CAD模型文件格式的類型，并可以瀏覽、修復(fù)、交換3D CAD數(shù)據(jù)。4.3 InteVue三維輕量化遠(yuǎn)程瀏覽器由于當(dāng)前Internet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境帶寬的限制，基于三維數(shù)模的數(shù)據(jù)協(xié)同存在傳輸效率低下的問(wèn)題。為了提高共享協(xié)同效率，天喻公司提供了基于三維輕量化模型的可視化協(xié)同解決方案（如下圖），支持對(duì)Pro/E、UG、CA

18、TIA、SolidEdge、Inventor等三維模型的輕量化和可視化，并以通用接口支持與PDM的集成。InteVue首先將三維CAD模型轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一的、大小僅為原模型二十分之一的輕量化模型，基于輕量化模型可實(shí)現(xiàn)三維可視化瀏覽與批注、三維虛擬裝配、三維裝配動(dòng)畫、三維爆炸視圖生成等。 圖九4.4 直接打開文件eDrawings是一種極度壓縮的、可通過(guò)電子郵件發(fā)送的、自行解壓和瀏覽的特殊文件。通過(guò)安裝eDrawings Professional直接從, AutoCAD , CATIA , UG, Inventor, Pro/ENGINEER ,Solid Edge等發(fā)布eDrawings。它對(duì)于任何

19、需要與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的其他成員共享數(shù)據(jù)和協(xié)同工作的人來(lái)說(shuō)都是一款理想的工具。用審閱激活的 eDrawings 共享產(chǎn)品設(shè)計(jì)，可以讓無(wú)數(shù)的接收者對(duì)您的產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)提供反饋，進(jìn)行協(xié)作。 另外通過(guò)安裝免費(fèi)eDrawings 插件（eDrawings Viewer only），非CAD人員可以直接打開和查看的高度壓縮 2D 和 3D eDrawings文件（如圖十）。 圖十5 三維可視化發(fā)展從08年來(lái)看，達(dá)索系統(tǒng)收購(gòu)3DVIA，致力于3D虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，其中的3DVIA Composer模塊就完全可以取代當(dāng)前的3DXML，3DVIA Composer可讀取包括?、CATIA?、Pro/ ENGINEER? 和其他許多標(biāo)準(zhǔn)CAD 格式的 3D CAD 數(shù)據(jù)，還可創(chuàng)建高度壓縮的輕化文件格式。3DVIA Composer 可輸出許多標(biāo)準(zhǔn)文件格式，包括 Microsoft? Office、PDF、HTML、SVG、CGM 等，其功能也能融入到所有主流的PDM產(chǎn)品中。這又將是三維可視化領(lǐng)域的顛覆性技術(shù)。PTC在09年初推出了Windchill Productpoint可視化協(xié)同解決方案，在Productpoint中，瀏覽各種格式的三維模型成為其最基本的功能，因此也可猜想，PTC支持