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几大三维软件优缺点对比


lixianmin 2010-09-09 20:26
目前国内外的三维设计软件主要有来自美国PTC公司的高端Pro/E, 美国UGS公司的高端UG和中端Solidedge,法国Dassault公司的高端CATIA和中端Solidworks,以及Autodesk公司的Inventor。同时,这两年国内院校开发的北航海尔CAXA在低端市场也占有一定份额。下面是根据网上调

研,将这几个软件从公司背景到产品功能做个系统的比较。

公司、软件背景
PTC:美国公司,有三维设计软件Pro/E和产品数据管理软件Windchill,以一体化的产品解决方案而著称业界。从三维设计、分析、仿真/优化、数控加工、布线系统到产品数据管理等各方面都有相应模块,产品覆盖企业设计/管理全流程。它的销售方式是根据企业不同阶段、不同层次的需求,购买相应的模块,逐步扩充形成完整的产品研发系统,保证了企业在CAD/CAE/CAM/PLM方面有统一的数据平台。
PTC公司成立于1989年,是目前三大设计软件公司最年轻的,拥有最先进的技术,公司名称为参数技术公司,在美国Nasdaq上市,其Pro/E软件以参数化、全相关、实体特征设计文明,在通用机械设计行业占据领先地位。典型用户:卡特匹勒、John-Deer、小松、现代重工、北起、徐工、宣工、柳工、厦工等。
销售模式:直销/渠道,在中国有6家办事处,215名员工,800免费售后服务热线中心(中国热线中心22个技术支持)。

UGS:美国公司,有高端三维设计软件UG和产品数据管理软件TeamCenter,近年来先后收购了三维绘图软件Solidedge和高端设计软件I-DEAS。它的销售方式是根据客户的资金情况向客户推荐中低端的Solidedge和高端的UG(I-DEAS基本上已经不销售,逐步转变为UG NX)。因UG和Solidedge及I-DEAS属于不同公司开发的产品,所以数据并不兼容,往往出现客户重复投资的现象。UGS是被三个完全不懂IT的投资公司所收购,股东的不断变换使UGS这两年一直处于负债经营的状况。
UGII软件前身来源于美国麦道飞机公司,70年代初麦道飞机公司开发UGII软件的目的是为了解决其复杂的加工问题,后来UG脱离麦道公司独立出来,逐渐开发完善其软件的设计部分,因此UG软件在数控加工市场具有良好的口碑,占有大量的市场,尤其在高端多轴精密加工市场占有领先地位,但其设计软件市场占有率不高,UG本身没有良好的分析工具,因此其分析功能主要是借用第三方软件,目前以美国公司的Nastran为主。典型用户:东方汽轮机(高精尖发电机螺旋桨叶片加工)
销售模式:直销/渠道,在中国有5家办事处,200名员工,简单800免费售后服务热线中心(中国热线中心2个技术支持)。

Dassault:法国公司,有高端设计软件CATIA和产品数据管理软件SmartTeam,93年把中端软件Solidworks并入旗下。虽然CATIA和Solidworks同属一个公司,但他们之间没任何的关联,采用完全不同的销售模式,CATIA软件由Dassault公司及其各地办事处管理销售和售后服务,Solidworks完全由各地代理商经销和服务,Dassault公司本身不关心任何Solidworks的业务。来自Dassault公司2005年财政年报,其中Solidworks的销售收入只占公司整体收入的15%左右,这与Solidworks的本身历史背景有关,在Solidworks被Dassault公司收购以前,其在中端市场的定位和UG公司的高端UGII软件并不冲突,因此Solidworks的内核是租用UG的Parasolid,他们与UG签订了15年的租用合同期,到2008年到期,后续UG公司收购中端软件Solidedge,此产品直接和Solidworks竞争,租用合同到期后,UG公司是否会继续把内核租给Solidworks,没人清楚。为此,Dassault在CATIA的基础上,开发了P1,P2,P3三个平台软件,其中P1平台价格、功能与Solidworks完全相似,主要是为未来代替Solidworks来占有中小型市场做简单产品设计做准备。Solidworks软件没有有限元分析及数控加工解决方案,目前在国内以集成Cosmos公司的软件来补充。

高端设计软件CATIA,分为P1,P2,P3三个平台,其中P1平台功能、价格和Solidworks类似,P2,P3平台属于高端软件,具有非常优秀的曲面设计、航空钣金件功能,客户80%来源于航空系统和汽车主机厂,在航空机身设计和汽车车身设计占绝对主导地位,但由于软件不善长实体零件、参数化设计,在通用机械行业客户群不多。典型用户:沈飞、成飞、西飞等

销售模式(CATIA):直销/渠道,在中国有2家办事处,50名员工,无800免费售后服务热线中心。
销售模式(Solidworks):渠道,在中国有1家办事处,5名员工,无800免费售后服务热线中心。

Autodesk:因为二维设计软件Autocad在全球的巨大成功,Autodesk公司继而推出了三维软件Inventor,以便在日益竞争激烈的三维软件市场争得一席之地。

北航海尔:是北航和海尔的合资公司,产品是CAXA,定位在国内低端市场。


lixianmin 2010-09-09 20:27
PROE是第一个定位非工作站上运行的三维软件,当时DOS系统在家用电脑已经开始普及,PROE的开发就是瞄准这些非工作站的用户,也就是说PROE从诞生那天开始就是定位的不是高端,一个基于个人机和一个基于工作站的软件,谁更高端更全面可想而知。而且PROE是基于DOS系统而开发的,后来DOS被淘汰了,PROE做了一些界面修改,但是从现在界面你仍能感到DOS的影子,你在用PROE工具的时候其实是在调用一系列DOS操作。PROE刚出来的时候美国通用用的UG,欧洲用的CATIA,我说的是主流,当然还有其他的软件,在美国PROE觉得市场打不开,种种原因,PROE进入中国,在中国大行其道。这些情况仅仅限于05年前后,从06年至今,汽车产品设计一窝蜂上CATIA,模具行业UG直线上升。PROE和CATIA,UG相比有个明显区别。只有PROE是单实体建模,而其他2个都是多实体建模,只不过CATIA插入实体麻烦点而已。用过CATIA和UG的,都知道这句话什么意思。


在汽车行业中GM系用的是UG,ford系和nissan以前用的是IDEAS,现在转到CATIA5,其他的如VW,BMW,BENZ,HONDA,HYUNDAI等等以前用的都是CATIA V4,现在用的都是V5.因为V4用的是unix工作站价格太贵了,而且培训一个V4的工程师代价太大了。同时原先CATIA V4在国内只租不卖,因为在90年代这是高端技术欧美担心中国将这用在军工方面。当年最夸张的是一汽想买CATIA V4,结果人家不卖只同意带工作站租,一套十几万。后来随着PC的大力发展,CATIA发现UNIX工作站有被淘汰的趋势于是V5被开发出来了,在2000的时候市场上有了CATIA V5R4的D版。可和UG不一样,没人买,而且很多根本就不知道这是啥软件。后来IBM在国内开始推广CATIA,而且开发了一些代理商,再加上一些合资汽车厂也有相应的需求,CATIA也就逐渐的为人所知了。这几年国家大力发展航空业CAITA也就越来越来火了。UG在国内的发展就比CATIA主动多了。在98年左右UG就在国内一些高校中赠送UG14(Windows NT版).到了windows 2000问世UG16的D版就被大规模的铺开了。在国内我们可以看到UG用的人较多那和GM在中国的大力发展有很大关系,GM在97年建立合资公司,开始寻找供应商,供应商必须有UG否则接不到GM项目。而且GM的供应商同时也是其他的汽车厂商的供应商。而且众所周知的GM在国内的国产化很厉害,那么多的零件国产化就要求供应商必须重新建模和出图纸。共同作用下UG在国内的发展比CATIA就要好很多。但世事无常,随着其他的用CATIA的汽车厂商进入中国CATIA的市场也越来越大,甚至原先用UG的一些国内汽车厂商也改用CATIA了,如奇瑞,江淮等等。这是UG发现这样下去市场会越来越小,于是将注意力转向了家电,模具制造等等原先PROE的领域,并且开发了MD,PD等模块来抢占这一块市场,这也造成了现如今的局面。






有一件事是必须说的,那就是UG将IDEAS吞并后宣布IDEAS将会消失,UG将会推出NX,这造成了Ford和Nissan等IDEAS的恐慌和愤怒,因为这样一来就意味着他们必须变更设计软件并且重新培训设计人员。在当今这个降本已成为各家公司主要任务的年代此举意味着几百上千万的额外支出。于是他们做出了弃用NX投奔CATIA的决定。但是由于PLM系统Teamcenter的确很强大,并且UGS承诺会进一步加强和开发,并且兼容CATIA,Ford等也就决定继续使用Teamcenter来作为PLM。其实继续使用Teamcenter的原因和费用及产品数据管理开发有很大关系。如果说PLM软件是房子的话,那么设计软件就是内部装修的家居,我们可以想象重新装修和重新买房比起来那个代价更大?其实不管是CATIA还是UG,他们的建模思路其实是一样的,所不同的是一些细节和相关的命令。个人认为先学CATIA在学UG,比之先学UG在学CATIA会更方便


lixianmin 2010-09-09 20:28
CAD技术史上的几场革命
自从50年代CAD技术发展以来,到今天的广泛应用,此间经历了几次大的技术性革命,历述如下:
第一次CAD技术革命——曲面造型系统
60年代出现的三维CAD系统只是简单的线框式系统,它只能表达基本的几何信息,不能有效地表达几何数据间的拓扑关系。由于缺乏形体的表面信息,CAE及CAM均无法实现。
进入70年代,正值飞机和汽车工业蓬勃发展的时期。,此间飞机及汽车制造中遇到的大量的自由曲面问题,在当时只能用多截面视图和特征纬线的方式来进行表达。由于三视图方法表达的不完整性以及工业上的应用的需求的推动,此时法国人提出了贝赛尔算法使得用计算机处理曲线及曲面问题变的可行。同时,法国达索飞机制造公司也基于此算法,在二维绘图系统CADAM的基础上,开发出以表面模型为特点的三维造型系统CATIA。CATIA的出现,标志着计算机辅助设计技术从单纯模仿工程图纸的三视图模式中解放出来,首次实现以计算机完整描述产品零件的主要信息,同时也使得CAM技术的开发有了实现的基础。曲面造型系统CATIA为人类带来了第一次CAD技术革命,改变了以往只能借助油泥模型来近似表达曲面的工作方式。
在这个时期,CAD技术价格极其昂贵,软件商品化程度也很低。只有少数几家受到国家财政支持的军火商,在70年代冷战时期才有条件独立开发或依托某厂商发展CAD技术。例如:

CADAM由美国洛克希德(Lochheed)公司支持
CALMA——由美国通用电气(GE)公司支持
CV——由美国波音(Boeing)公司支持
IDEAS——由美国国家航空及宇航局(NASA)支持
UG——由美国麦道(MD)公司开发
CATIA——由法国达索(Dassault)公司支持
这时的CAD技术主要应用于军用工业。同时一些民用主干工业,如汽车巨人也开始开发一些曲面系统为自己服务,如:
SURP——大众汽车公司
PDGS——福特汽车公司
EUCLID——雷诺汽车公司
另外丰田和通用等汽车公司也开发了自己的CAD系统但由于无军方支持,开发经费及经验不足,其开发出来的软件商品化程度较军方支持的系统要低,功能覆盖面和软件水平亦相差较大。

第二次CAD技术革命——曲面造型技术
80年代初,CAD系统的价格依然令一般企业望而却步。这使得CAD技术无法拥有更广阔的市场。为使自己的产品更有特色,以CV、SDRC、UG为代表的系统开始朝各自的发展方向前进。70年代末到80年代初,由于计算机技术的大跨步前进,CAD、CAM技术也开始有了较大发展。SDRC公司在当时星球大战的背景下,由美国宇航局支持及合作,开发出了许多分析模块,用以降低巨大的太空实验费用,同时在CAD技术方面也进行了许多开拓;UG则着在曲面技术的基础上发展CAM技术,用以满足麦道飞机零部件的加工需求;CV
和CALMV则将主要精力都方在CAD 市场份额的争夺上。
尽管有了表面模型,CAM的问题可以基本解决。但由于表面模型只能表达形体的表面信息,难以准确表达零件的其它特性,如质量、重心、惯性矩等,对CAE十分不利,最大的问题在于分析的前处理特别困难。基于对于CAD/CAE一体化技术发展的探索,SDRC公司于1979年发布了世界上第一个完全基于实体造型技术的大型CAD/CAE软件——I-DEAS。由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性,在理论上有助于统一CAD、CAE、CAM的模型表达,给设计带来了惊人的方便性。它代表着未来CAD技术的发展方向。基于这样的共识,一时间实体造型技术呼声满天下。可以说,实体造型技术的扑几应普及应用标志着CAD发展史上的第二次技术革命。

实体造型技术带来了算发改进和未来发展的希望的同时,也带来了数据计算量的极度膨胀。因此,在当时的硬件条件下,实体造形的计算及显示速度很慢,在实际应用中作设计显的很勉强。由于以实体模型为基础的CAE本身就属于高层次技术,普及面窄;另外,在算法和系统效率的矛盾面前,许多赞成实体造型技术的公司并没有下大力气去开发它,而是转去开发相对容易的表面造型技术,各公司的技术因此再度分道扬镳,实体造型技术因此没能在整个行业迅速推广。推动此次技术革命的SDRC公司也与幸运之神擦肩而过,失去了一次大发展的机会。在此后的十年里,随着硬件性能的提高,实体造型技术又逐渐为众多CAD系统所采用。

在这段技术跌宕起伏的时期,CV公司最先在曲面算发上取得突破,计算速度提高很大。由于CV提出集成各种软件,为企业提供全方解决的思路,并采取了将软件的运行平台向价格较低的小型机转移等有利措施,一举成为CAD领域的领导者,市场份额上升到第一位,兼并了CALMA公司,实力迅速膨胀。
第三次CAD技术革命——参数化技术
正当CV公司业绩蒸蒸日上以及实体造型技术逐渐普及之时,CAD技术的研究又重大发展。如果说在此之前的造型技术都属于无约束自由造型的话,进入80年代中期,CV公司内部以高级副总裁为首的一批人提出了一种比无约束自由造型更新颖、更好的算法——参数化实体造型方法,这种算法主要有以下特点:基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。

当时的参数化技术还有很多技术难点有待攻克,CV公司内部也就是否投资参数化技术展开激烈争论。由于参数化技术核心算法与以往系统有本质差别,若采用参数化技术,势必要将全部软件重写,投资及工作量将非常惊人。另一点就是,当时技术主要用于航空和汽车工业,参数化技术还不能为这些工业中所需的大量自由曲面提供有效的工具,更何况当时CV软件在市场、上呈供不应求之势。因此,CV公司内部否决了参数化方案。

策划参数化技术的这些人在新是想无法实现的情况下集体离开了CV公司,令成立了一家参数化技术公司(Parametric Technology Corp.
PTC),开始研制名为Pro/ENGINEER的参数化软件。早期的Pro/ENGINEER软件性能很低,只能完成简单的工作,但由于第一次实现了尺寸驱动零件设计修改,使人们看到了它给设计者带来的方便性。

80年代末,计算机技术迅猛发展,硬件成本大幅度下降,CAD技术硬件凭台成本从二十几万元降到几万美元,很多中小企业也开始有能力使用CAD技术。由于它们的设计工作量并不大,零件形状也不复杂,更重要的是他们无钱投资大型高档软件,因此他们把目光投向了中低档的Pro/ENGINEER软件。PTC也正是因为瞄准了这一中档市场,才迎合了众多中小企业在CAD上的需求,一举取得成功。进入90年代,参数化技术变得比较成熟起来,充分体现出其在许多通用件、零部件设计上存在的、简便易行的优势。踌躇满志的PTC也因此先行挤占了低端AutoCAD市场,以致于在几乎所有、CAD公司的营业额都在呈上升趋势的情况下,Autodesk公司的营业额却增长缓慢,市场排名连续下挫。继而,PTC公司又试图进入高端CAD市场,与CATIA、SDRC、CV、UG等群雄在汽车及飞机制造业市场逐鹿。目前,PTC在CAD市场份额排名已名列前茅。可以说,参数化技术的应用主导了CAD发展史上的第三次技术革命。
第四次CAD技术革命——变量化技术
参数化技术的成功应用,使它几乎成为CAD业界的标准,许多软件厂商纷纷起步赶。但是技术理论上的认可并非意味、着实践上的可行性。由于CATIA、CV、UG、EDCLID都在原来的非参数化模型的基础上开发集成了许多其它应用软件,包括CAM、PIPING和CAE接口等,在CAD方面也做了许多应用模块开发;重新开发一套完全参数化的造型系统将花费很大的人力财力。因此他们采用的参数化系统基本上是在原有模型基础上进行局部、小块的修补。考虑到这种“参数化技术”的不完整性以及需要很长的过渡时期,CV、CATIA、UG在推出自己的参数技术以后,均宣称自己是采用复合建模技术,并强调复合建模技术的优越性。

这种复合建模技术,并非完全基于实体,难以全面应用参数化技术。由于参数化技术和非参数化技术内核有本质不同用参数化技术造型后进入非参数化系统后还要进行内部卷转换,才能被系统接受,而大量的转换极易导致数据丢失或其它不利条件。这养的系统由于在参数化和非参数化两方面都不占优势,系统整体竞争力不高,只能依靠某些实用性模块上的特殊能力来增强竞争力。

SDRC公司在1990前摸索了几年参数化技术后,也面临着同样的抉择:是同样采用逐步修补的方式,继续将其I-DEAS软件参数化下去,还是全部改写。SDRC的开发人员积数年的参数化研究经验,发现参数化技术有许多不足。首先,全尺寸约束的硬性规定干扰和制约着设计者创造力和想象力的发挥;其次,如在设计中关键的拓扑关系发生改变,失去了某些约束特征也会造成系统数据混乱。

基于以上的原因,SDRC的开发人员大胆地提出了一种更为先进的实体造型技术——变量化技术,作为今后的开发方向。SDRC的决策者们同意了该方案,并决定从根本上解决这一问题。从1990年到1993年,SDRC公司投资一亿美元,于1993年推出了全新体系结构的I-DEAS
Master Series软件。在早期的大型CAD软件中,这是唯一一家在90年代将软件彻底从写的厂家。
变量化技术既保持了参数化技术的原有优点,同时又克服了它的许多不足之处。它的成功应用,为CAD技术的发展提供了更大得空间和机遇。SDRC几年来业务的快速增长,证明了它走的这条充满风险的研发道路是正确的。截止到去年,SDRC的市场排名已由I-DEAS
MS1发布时的第九名,上升至第三位。无疑,变量化技术成就了SDRC,也驱动了CAD发展史上的第四次技术革命。
第五次CAD技术革命——同步建模技术
同步建模真正意义的问世是在2008年4月22日,Siemens PLM Software在汉诺威工业博览会上举办的全球媒体和分析师大会上正式发布了该项技术,引起业内的广泛关注。同步建模技术把约束驱动技术与直接建模完美地结合在一起,可谓是数字化开发领域的一项重大突破,一时被称之为CAD领域的又一次革命。
NX6同步建模技术的最大创新在于成就了对基于特征的参数建模和基于特征的非参数建模的完美兼容。实际上,每种建模方式都有各自的优缺点,传统的参数化建模按序列把规则应用于几何图形,虽然可以自动完成设计意图的变更,但却无法解决计划之外的工程变更,设计人员必须重新计算在构造历史记录模块的情况下创建一致的特征;无参数建模则以一种不受约束的方式集中处理几何图形,但由于技术的限制,往往牺牲了系统智能和设计意图。而同步建模技术则融合了基于特征的参数建模和基于特征的非参数建模,兼具八大建模优势:
?特征树型结构变为特征集
?在无约束模型上进行受控编辑
?在参数约束模型上进行编辑
?父/子结构
?尺寸方向控制
?程序特征
?模型创建
?快速进行“假设”变更

同步建模技术兼具的几大优点
同步建模技术突破了基于历史的建模系统所固有的系统架构所产生的障碍。该技术具有识别当前几何体状态的功能,实时分析确认定位依属关系,不必从编辑的角度对模型进行传统的完全重建,即可实现模型的变更。根据模型的不同复杂程度和编辑历史的长短,用户就能获得显著的性能提升。
结 束 语
纵观
CAD技术将近三四十年的发展历程,可见众多厂商的成败无不与其技术发展密切相关。CAD技术基础理论的每次重大进展,无一不带动了CAD/CAE/CAM整体技术的提高以及制造手段的更新。技术的发展,永无止境。没有一种技术是常青树,CAD技术将一直处于不断的发展和探索之中。正是这种此消彼长的互动与交替,造就了今天CAD技术兴旺与繁荣,促进了工业的高速发展。


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