Изучение информационной системы Solidworks

Министерство образования и науки РФ Брянский государственный технический университет Кафедра: «Системы информационной безопасности»

КУРСОВАЯ РАБОТА Дисциплина: «Открытые информационные системы»

на тему: «Изучение информационной системы Solidworks»

Выполнил студент гр. 11-БАС2:

Носенков А.В.

Проверил преподаватель:

Леонов Е.А.

БРЯНСК 2012 г.

SolidWorks — продукт компании SolidWorks Corporation, программа предназначенная для трехмерного проектирования САПР и работает под управлением Microsoft Windows. Разработана как альтернатива для двухмерных программ систем автоматизированного проектирования.

Приобрела популярность благодаря простому интерфейсу.

Программа появилась в 1993 году и составила конкуренцию таким продуктам как AutoCAD и Autodesk Mechanical Desktop, SDRC I-DEAS (сегодня Unigraphics NX) и Pro/ENGINEER.Главная задача программы — предоставить пользователю мощность трёхмерной САПР системы по цене системы двухмерного САПР. SolidWorks — система автоматизированного проектирования, инженерного анализа и подготовки производства изделий любой сложности и назначения. Она представляет собой инструментальную среду, предназначенную для автоматизации проектирования сложных изделий в машиностроении и в других областях промышленности.

SolidWorks является системой гибридного (твердотельного и поверхностного) параметрического моделирования, она предназначена для проектирования деталей и сборок в трёхмерном пространстве (3-D проектирования), а также для оформления конструкторской документации. Система относится к САПР «среднего класса» .

В отличие от «тяжелых» САПР (Unigraphics NX, Pro/Engineer, CATIA), разработанных для Unix-платформ, SolidWorks изначально создавалась для работы на персональных компьютерах в системе Microsoft Windows. SolidWorks имеет стандартный графический пользовательский интерфейс Windows, максимально использует все преимущества системы Microsoft Windows, такие как контекстные меню, режим copy-and-paste, режим drag-and-drop, быстрый просмотр, поиск и открытие файлов с помощью проводника, возможность «отката» и др.

Кроме того, SolidWorks эффективно взаимодействует с такими Windows-приложениями, как Excel, Word и др. Очевидными достоинствами системы являются ее полная русификация и поддержка ЕСКД, что выгодно отличает SolidWorks от других зарубежных САПР. В системе SolidWorks поддерживаются все основные стандарты представления и обмена данными. В состав базового пакета SolidWorks входит более 20 трансляторов для экспорта и импорта.

Программный комплекс SolidWorks предназначен для автоматизации работ промышленного предприятия на этапах конструкторской и технологической подготовки производства изделий любой степени сложности и назначения. Специализированные модули программного комплекса решают задачи на этапе производства и эксплуатации.

Система управления инженерными данными SolidWorks Enterprise PDM (SWE-PDM) в составе программного комплекса SolidWorks позволяет сформировать единое информационное пространство предприятия, обеспечивая коллективную (параллельную) разработку изделия и технологий изготовления, управление архивной документацией, повторное использование наработок, автоматизацию бизнес-процессов, подготовку данных для системы управления ресурсами предприятия и многое другое.

Решение масштабируется от небольших инновационных компаний до крупных корпораций и концернов.

Ядром системы являются базовые конфигурации: SolidWorks Standard, SolidWorks Professional и SolidWorks Premium, ставшие де-факто стандартом автоматизированного проектирования во всем мире. Выбирая SolidWorks, предприятие получает лицензии на использование уникальных технологий трехмерного проектирования, позволяющие спроектировать и вывести на рынок инновационную продукцию в кратчайшие сроки и значительно повысить конкурентоспособность предприятия, а также увеличить капитализацию компании.

1. ОТКРЫТОСТЬ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Оптимальным решением проблемы информационного взаимодействия САПР на предприятии является внедрение базовой САПР предприятия, которая будет выступать связующим звеном, объединяющим разнородные результаты инженерного труда в единую открытую информационную систему.

Рассмотрим Solidworks как открытую информационную систему, проанализировав некоторые свойства открытой системы:

· Расширяемость;

· Масштабируемость;

· Интероперабельность;

· Способность к интеграция.

1.1 Расширяемость

Принцип расширяемости заключается в следующем: информационная система должна быть создана таким образом, чтобы можно было легко внести дополнения и изменения и тем самым не нарушить целостность системы.

Немаловажным при выборе САПР является вопрос расширяемости системы, а именно SolidWorks предлагает пользователям самый широкий выбор дополнений для программного комплекса. Для решения различных прикладных инженерных задач разработчики SolidWorks использовали дополнения MSC. visualNastran, Sigmund1D и EmbassyWorks. Выбор данных изменений был обусловлен двумя факторами. Во-первых, они позволяют решить поставленные задачи с минимальными затратами времени и средств, а во-вторых, эти изменения являются важными для пользователя, использующего SolidWorks, что исключает трудности с передачей геометрии, полностью сохраняет параметризацию и упрощает работу с данными комплексами и увеличивает функционал всей системы.

Например, для расчета напряжений и деформаций конструкций была использовано дополнение MSC.visualNastran. Оно позволяет проводить прочностные расчеты в упруго-линейной зоне с учетом малых деформаций. Его также можно использовать для определения собственных частот и форм колебаний; критических сил и форм потери устойчивости; проведения теплового анализа. Дополнение также включает модуль, позволяющий оптимизировать параметры конструкции при заданных ограничениях.

1.2 Масштабируемость

Масштабимруемость (англ. scalability)-свойство информационной системы, в электронике и информатике означает способность системы, сети или процесса справляться с увеличением рабочей нагрузки (увеличивать свою производительность).

Разработчики SolidWorks большое внимание уделяют работе с комплексными сборками, количество компонентов которых может составлять десятки и сотни тысяч единиц. Безусловно, для работы с такими моделями требуется использовать специальные методики управления отдельными деталями и узлами сборки, рационально распоряжаться ресурсами процессора и оперативной памяти. Для этого в SolidWorks существует специальный режим, который так и называется «Режим работы с большими сборками». Этот режим позволяет оптимально распределить программные и аппаратные ресурсы, экономя, таким образом, время загрузки и перестроения сборки.

1.3 Способность к интеграции

Это свойство означает, что система имеет возможность совместной работы различных подсистем в одной системе, так, что отдельные функции подсистемы получают новые свойства как единой системы. Интеграция приложений является задачей более сложной по сравнению с традиционной интеграцией данных, часто используемой ИТ-компаниями при внедрении информационных систем. Однако интеграция на уровне приложений обладает и рядом неоспоримых преимуществ, к числу которых в первую очередь относятся: обеспечение сквозного цикла информационного взаимодействия приложений в рамках ИС; автоматизированное выполнение сервисных приложений по команде из базовых компонентов ИС; высокое быстродействие, обусловленное отсутствием необходимости в промежуточных форматах данных, минимизацией дисковых операций и т. п. Поэтому одним из основных требований, предъявляемых к компонентам информационной системы, будь то САПР, PDM или ERP, является возможность программного управления набором функциональных средств, реализованных в этих компонентах.

В SolidWorks интегрировано большое количество других приложений, к примеру SolidWorks Electrical. SolidWorks Electrical — отдельное приложение для вычерчивания 2D схем. Оно также автоматизирует разводку печатных плат, клемм, формирование отчетов и т. д. Работает внутри SolidWorks, обеспечивает создание 3D моделей по 2D схемам, размещение компонент, проводку каналов в электрошкафах, проверку зазоров, размещение кабелей и т. п. Все изменения, делаемые в Electrical 3D, ассоциативно связаны с 2D для документирования. Связь двунаправлена и работает в реальном масштабе времени, добавление элементов в 2D схему мгновенно становятся видимыми в 3D.

1.4 Интероперабельность

Интероперабельность (англ. interoperability — способность к взаимодействию) — это способность продукта или системы, интерфейсы которых полностью открыты, взаимодействовать и функционировать с другими продуктами или системами без каких-либо ограничений доступа и реализации.

Для совместного использования систем SolidWorks и AutoCAD корпорация SolidWorks предоставляет своим пользователям приложение XchangeWorks, поставляемое бесплатно. Программа установки SolidWorks автоматически определяет, установлен ли на вашем компьютере AutoCAD, и предлагает установить систему взаимодействия SolidWorks и AutoCAD.

Это взаимодействие заключается в следующем. Если при работе в SolidWorks пользователю не надо прилагать каких-либо дополнительных усилий для открытия файлов AutoCAD, то при работе в AutoCAD без модуля XchangeWorks ему придется воспользоваться промежуточным форматом iges. После установки программы достаточно воспользоваться функцией «Открыть» в меню AutoCAD — XchangeWorks и выбрать файл модели SolidWorks. Трехмерная модель из SolidWorks будет автоматически импортирована. Для двухмерных примитивов передача в AutoCAD производится путем простого сохранения чертежа SolidWorks в формате DWG. В дополнение к сказанному отметим, что система SolidWorks, оснащенная модулем XchangeWorks, позволяет импортировать в AutoCAD не только собственные файлы моделей SolidWorks, но и модели Pro/Engineer, Unigraphics.

Модуль XchangeWorks содержит также функцию Part Modeler, позволяющую создавать внутри AutoCAD трехмерные модели, используя стандартные средства SolidWorks. При вызове этой функции в AutoCAD открывается диалоговое окно SolidWorks, в котором можно осуществлять любые операции по созданию моделей, доступные в SolidWorks. При закрытии диалогового окна эту модель можно импортировать в AutoCAD. Таким образом, осуществляется полная двунаправленная связь между системами.

интерфейс solidworks наукоёмкий приложение

1.5 Архитектура

Программный комплекс SolidWorks предназначен для автоматизации работ промышленного предприятия на этапах конструкторской и технологической подготовки производства изделий любой степени сложности и назначения. Специализированные модули программного комплекса решают задачи на этапе производства и эксплуатации. Программный комплекс состоит из следующих компонентов:

· Библиотека проектирования: Единая библиотека физических свойств материалов, текстур и штриховок. Типовые конструктивные элементы, стандартные детали и узлы, элементы листовых деталей, профили прокатного сортамента, и т. п. Библиотека стандартных отверстий.

· Экспресс-анализ: динамики механизмов, прочности деталей — SimulationXpress, аэро/гидродинамики — FloXpress, технологичности изготовления детали — DFMXpress, литья пластмасс — e-SimpoeWorks. Расчет массово-инерционных и геометрических характеристик модели, моделирование работы кулачков.

· Экспертные системы: SketchXpert — анализ конфликтов в эскизах, поиск оптимального решения. FeatureXpert, FilletXpert, DraftXpert — автоматическое управление элементами скруглений и уклонов, оптимизация порядка построения модели. Instant3D — динамическое прямое редактирование 3D моделей деталей и сборок, стандартных компонентов. DimXpert — автоматизированная простановка размеров и допусков в 3D модели, а так же размеров в чертежах, возможность работы с импортированной геометрией. AssemblyXpert — анализ производительности больших сборок, подготовка вариантов решений по улучшению быстродействия.

· Оформление чертежей по ЕСКД: Анимация: Создание мультипликации (анимаций) на основе 3D моделей.

· API SDK Поддержка программирования на языках Visual Basic, Visual C++ и др., запись и редактирование макросов (VBA).

· SolidWorks Rx: Утилита автоматической диагностики компьютера на соответствие требованиям SolidWorks.

· SolidWorks Explorer: Проводник файлов SolidWorks.

· 3D Content Central: Доступ к единой библиотеке стандартных компонентов поставщиков-производителей в формате SolidWorks.

· SolidWorks eDrawings: Просмотр и вывод на печать документов SolidWorks, Pro/Engineer, DWG, DXF.

· DraftSight: Работа с чертежами в формате DWG без ограничения номера версии. Ассоциативные связи с моделью SolidWorks.

2. ИНТЕРФЕЙС ПРОГРАММИРОВАНИЯ ПРИЛОЖЕНИЯ

Отмечается всё возрастающий интерес к САПР SolidWorks не только с позиций 3D моделирования, но и в области разработки прикладного программного обеспечения, автоматизирующего различные этапы проектно-конструкторских работ. Всё чаще пользователи SolidWorks задают вопросы о том, как наилучшим образом могут они использовать API для решения своих задач; всё чаще используем API при разработке коммерческих программных продуктов и модулей интеграции САПР с PDM или ERP. Это обусловлено тем, что использование SolidWorks API — наиболее дешёвый и удобный способ гибко настроить информационную систему на решение задач конкретного предприятия. Благодаря этому, в настоящий момент SolidWorks является одной из самых популярных систем проектирования, как в России, так и во всём мире.

SolidWorks API — это интерфейс прикладного программирования, позволяющий разрабатывать пользовательские программы на платформе САПР SolidWorks. API содержит сотни функций, которые можно вызывать из программ Microsoft Visual Basic, VBA (Microsoft Excel, Word, Access и т. д.), Microsoft Visual C, C++, .NET или файлов-макросов SolidWorks. API-функции обеспечивают прямой программный доступ к функциональным возможностям пакета SolidWorks.

Наиболее частыми областями применения интерфейса прикладного программирования SolidWorks являются:

— Интеграция SolidWorks с различными Windows-приложениями (CAD/CAM/CAE/PDM/ERP, MS Office, Windows API и др.), подразумевающая создание интерфейсов передачи данных, вызова сервисных утилит, преобразования данных и т. п.

— Разработка прикладных модулей, добавляющих к базовым возможностям САПР SolidWorks дополнительный функционал в какой-либо специальной предметной области, например решение задач оптики, акустики и т. п.

Интерфейс прикладного программирования поставляется в составе базовой конфигурации САПР SolidWorks. Стоит отметить, что помимо базового конструкторского решения API имеется у всех основных модулей, входящих в пакет SolidWorks, к которым прежде всего относятся: Toolbox, FeatureWorks, Utilities, PhotoWorks, eDrawings, Routing, SWR-PDM, SWR-Электрика. Динамические библиотеки типов и констант, отвечающие за работу API автоматически инсталлируются на компьютер при установке программы. Таким образом, каждое рабочее место САПР SolidWorks по умолчанию оснащено интерфейсом прикладного программирования, что дает разработчикам широкое поле для деятельности.

Абсолютно все динамические библиотеки, отвечающие за работу API, по умолчанию включены в дистрибутив SolidWorks и автоматически инсталлируются на ваш компьютер при установке программы. Использование API — наиболее дешевый и удобный способ идеально настроить SolidWorks на решение задач именно вашего предприятия.

Все средства API, в том числе и документация, по умолчанию включены в дистрибутив SolidWorks. Они вполне позволяют самостоятельно освоить программный интерфейс SolidWorks.

В справочной системе SolidWorks API можно найти подробное описание структуры API, а также список всех новых функций, добавленных в API к моменту выхода последней версии SolidWorks. Справка вызывается посредством меню «Справка по SolidWorks API».

Примеры проектов (исходные коды), созданных с использованием SolidWorks API, также включены в дистрибутив SolidWorks.

В директории… SolidWorkssamples вы найдете проекты Visual Basic, Visual C++, а также всю необходимую информацию по этим проектам, включая их описание.

Кроме того, в директории… SolidWorkssamplesappComm находятся заглавные файлы, необходимые для компиляции проектов Visual C++, и полный список констант SolidWorks API для Visual Basic (файл swconst. bas) и Visual C++ (файл swconst. h).

В директории… SolidWorkssamplesappCommwin32 находится файл amapp. h, в котором описываются все интерфейсы, которые использует SolidWorks API. Дополнительные примеры проектов можно найти в справочной системе SolidWorks API (файл …SolidWorks langapihelp. chm) в разделе Examples.

2.1 Схема

Application Programming Interface (API) SolidWorks — это интерфейс, позволяющий программировать приложения для системы SolidWorks. API интерфейс содержит сотни функций, которые можно вызывать из программ Microsoft Visual Basic, VBA (Microsoft Excel, Word, Access и т. д.), Microsoft Visual C, C++ или файлов-макросов SolidWorks. Эти функции предоставляют программисту прямой.

Программный интерфейс SolidWorks использует объектно-ориентированную модель. Все функции SolidWorks API — это методы или свойства, которые применяются к объектам SolidWorks. Диаграмма объектов SolidWorks представляет собой иерархическую структуру, которая отображает связи между объектами SolidWorks и показывает, в каким образом можно получить доступ к тому или иному объекту SolidWorks API.

Диаграммы объектов SolidWorks приведена на рис. 1.

Главным или корневым элементом дерева объектов является SLDWorks. Этот объект может быть получен при помощи метода CreateObject.

Set SldWorks = CreateObject («SldWorks.Application»)

Метод CreateObject запускает программу SolidWorks, если она не была запущена, или создаёт объект SldWorks для последней активной сессии SolidWorks. Создав объект SldWorks, можно получить доступ ко всем объектам SolidWorks для данной сессии. Одним из ключевых объектов SolidWorks API является ModelDoc. Объект даёт программисту интерфейс к озданию и модификации 3D моделей и чертежей SolidWorks. Объект ModelDoc отвечает за функциональность деталей, сборок и чертежей.

Рис. 1. Схема API программного комплекса Solidworks.

Разновидностями ModelDoc являются объекты PartDoc, AssemblyDoc и DrawingDoc. Эти объекты обеспечивают доступ к документам деталей, сборок и чертежей соответственно. Все методы и свойства объекта ModelDoc применимы к объектам PartDoc,

Все функции SolidWorks API поддерживают COM интерфейс. В справке по API описывается синтаксис Dispatch и отличный от него синтаксис COM, которые могут быть использованы для вызова той или иной API функции. Синтаксис Dispatch описывается более подробно, чем синтаксис COM, в тех случаях, когда аргументы или возвращаемые значения идентичны для обоих стилей программирования. Следует также иметь в виду, что при программировании в стиле COM, в отличие от Dispatch, функции SolidWorks API будут возвращать HRESULT и целый ряд дополнительных значений аргументов.

2.2 Структура

API содержит сотни функций, которые можно вызвать с помощью VBA, VB.NET, Визуального C#, Визуальный C ++ 6.0 и Визуальный C ++/CLI. Эти функции обеспечивают прямой доступ к функциональности SolidWorks, такой как создание линии, вставка существующей части в документ части или подтверждения параметров поверхности.

Каждый интерфейс, доступный в SolidWorks API, включая его связанные свойства и методы, зарегистрирован; недокументированные интерфейсы SolidWorks API и функции не поддерживаются и не должны использоваться. SolidWorks рекомендует, чтобы Вы использовали актуальнейшую версию API.

Использование SolidWorks API предполагает, что Вы знакомы с VBA, VB.NET, Визуальным C#, Визуальный C ++ 6.0 или Визуальный C ++/CLI.

SolidWorks не документирует свой API с полной диаграмой иерархии классов, как известные MFC и.NET/WinFX диаграммы иерархии классов. Причина этого состоит в том, что MFC и.NET полагаются в большой степени на: классы, наследование внедрения, отбор между классами, используя статические броски (C ++).

Эти типы библиотек классов и API могут часто быть полезны из диаграммы иерархии. Однако, SolidWorks — основанный на COM API, который использует:

· Интерфейсы

· Интерфейсное наследование

· Стандартные методы, чтобы возвратить интерфейсы на существующих и новых объектах

· Взаимодействие между интерфейсами через: QueryInterface (C ++), который возвращает указатель на указанный интерфейс на объекте, на который клиент в настоящее время держит интерфейсный указатель. В то время как графическая диаграмма иерархии часто не передает столько же информации в этом стиле API, есть несколько мест, где это может быть полезно.

Взаимодействие с пользовательским интерфейсом осуществляется благодаря Feature Interfaces, User-interface и Drawing interface которые позволяет подстроить меню программы и расположение всех основных инструментов в удобном для пользователя расположении.

Управление с базами данных реализуется с помощью WorkgroupPDM, который позволяет осуществлять работу с документами и электронными архивами.

Коммуникация обеспечивается с помощью инструментария SolidWorks Toolbox который представляет собой библиотеку стандартных компонентов. Toolbox разработан специально чтобы позволить сторонним приложения взаимодействие с SolidWorks.

2.3 Интерфейсы

Эта тема перечисляет интерфейсы SolidWorks, категоризированные функциональностью.

· Прикладные интерфейсы

· Интерфейсы аннотации

· Интерфейсы рисования

· Интерфейсы конфигурации

· Интерфейсы DimXpert

· Интерфейсы перечисления

· Интерфейсы особенности

· Образцовые интерфейсы

· Интерфейсы исследований движения

· Интерфейсы эскиза

· Сервисные интерфейсы

· Контролируемые пользователем интерфейсы

· Пропускные интерфейсы

2.4 Приложения, создаваемые на платформе SolidWorks API

В настоящее время насчитывается свыше тысячи прикладных программ, использующих SolidWorks API и решающих ряд специальных задач. Такое обилие приложений является важной характерной особенностью пакета SolidWorks и положительным образом выделяет его из списка других систем, имеющихся сегодня на рынке. В рамках статьи не представляется возможным перечислить все партнёрские приложения SolidWorks.

Названия и описания функциональных возможностей наиболее востребованных на российском рынке прикладных модулей SolidWorks приведены на www.solidworks.ru в разделе Продукты.

Чем обусловлено такое обилие прикладных модулей? Дело в том, что ещё в далёком 1995 году корпорация SolidWorks основала проект «Партнёры SolidWorks», который предполагает осуществление совместной работы по созданию и дистрибьюции прикладных программ для системы SolidWorks. В зависимости от степени интеграции с SolidWorks существует несколько ступеней партнёрства и, соответственно, — несколько групп партнёров по степени полноты предлагаемых решений:

— Research Partner — партнёр-исследователь. Обеспечивает низшую степень интеграции своих приложений с SolidWorks. Приложения не требуют сертификации специалистами SolidWorks Corp. на предмет совместимости программ. Партнёры-исследователи стремятся получить в перспективе звание Solution Partner.

— Solution Partner — партнёр по решению. Обеспечивает высокую степень интеграции своих приложений с SolidWorks, но эти приложения не обязательно работают с ним в одном окне. Приложения проходят обязательную сертификацию на SolidWorks Corp. на предмет совместимости с SolidWorks. Партнёры по решению стремятся получить в перспективе звание Gold Partner.

— Gold Partner — золотой партнёр. Обеспечивает наивысшую степень интеграции своих приложений с SolidWorks, и обязательно работают с ним в одном окне. Приложения проходят обязательную сертификацию на SolidWorks Corp. на предмет совместимости с SolidWorks при выходе каждой новой версии SolidWorks.

— CAM Partner — партнер по разработке приложений SolidWorks для создания управляющих программ для станков с ЧПУ.

Список партнёров-разработчиков SolidWorks Corp. составляют компании-лидеры в области управления данными, прочностного анализа, производства и т. д., которые обеспечивают создание полноценного продукта от начальной стадии проектирования до его промышленного освоения. В каждой предметной области насчитывается от одной до нескольких десятков прикладных программ, каждая из которых разрабатывается и поддерживается высококвалифицированными специалистами, благодаря чему у пользователей SolidWorks есть возможность выбора наилучшего решения.

Вопросы разработки приложений с использованием SolidWorks API активно обсуждаются в Интернет на форуме SolidWorks Russia в разделе «Программирование (SW API.

Это обусловлено тем, что многие из пользователей системы SolidWorks разрабатывают свои собственные приложения с использованием API. Наиболее интересные из этих работ мы публикуем на своем сайте в разделе «Библиотека пользовательских подпрограмм и макросов для SolidWorks». В данном разделе собраны пользовательские подпрограммы и макросы, автоматизирующие выполнение различных операций в SolidWorks. Эти приложения являются некоммерческими программными продуктами и распространяются бесплатно. Некоторые из них опубликованы с исходными кодами, что обеспечивает возможность их доработки независимыми авторами. Техническая поддержка программ обеспечивается непосредственно их авторами. Компания SolidWorks Russia приглашает авторов программ и макросов разместить свои разработки в нашей библиотеке.

2.5 Особенности использования API в коммерческих программных продуктах

Рассмотрим, какие именно функции и механизмы SolidWorks API используются в коммерческих программных продуктах различного назначения. Начнем с системы управления инженерными данными SWR-PDM структура которой предполагает обязательное наличие блока интеграции с САПР — модуля SWR-PDM Add-In для SolidWorks. Данный модуль обеспечивает возможность коллективной работы со сборками в среде SolidWorks. По модели сборки осуществляется разбор состава изделия и создание соответствующей структуры в хранилище PDM. В основу функции разбора состава изделия положена рекурсивная процедура анализа иерархической структуры компонентов сборки, рассмотренная в справочном примере SolidWorks API «Traverse Assembly Example». Кстати, этот же механизм используется и при разборе состава изделия модулем автоматической генерации спецификаций SWR-Спецификация. Для учета конфигураций сборки при разборе состава изделия в SWR-PDM Add-In используются API-функции анализа объектов типа «Configuration», имеющихся в активной модели. В реализованном механизме двухуровневого версионного контроля используются функции SolidWorks API, обеспечивающие возможность открытия и сохранения файлов, входящих в сборки и подсборки, отслеживания связей между документами SolidWorks, контроль событий, происходящих в SolidWorks в результате действий пользователя. Кроме того, SWR-PDM Add-In обеспечивает двунаправленный обмен атрибутами между моделями SolidWorks и свойствами документов в хранилище PDM. Таким образом, широкое использование API-возможностей SolidWorks обеспечивает полноценное функционирование системы управления инженерными данными SWR-PDM. Кстати, в SWR-PDM есть свой собственный API-интерфейс, имеется вся необходимая документация, в которой описан инструментарий PDM API и приведены примеры создания дополнений к SWR-PDM. Служба технической поддержки SWR-PDM API Support отвечает на вопросы пользователей по электронной почтеpdmapisupport@spb.solidworks.ru.

Другим ярким примером использования интеграционных возможностей SolidWorks API является модуль проектирования электрической части изделия — SWR-Электрика .Этот модуль позволяет моделировать проводные соединения между контактами с использованием пополняемой библиотеки соединителей, проводов, многожильных кабелей, изоляционных трубок, экранирующих плетенок и т. д. При работе с SWR-Электрикой активно используется режим построения так называемых временных тел (Temporary Bodies), доступный только через SolidWorks API и используемый для ускорения работы программного комплекса в режиме предварительного просмотра создаваемых электрических соединений.

Этот прием позволяет избавиться от утомительного ожидания при моделировании геометрической информации и добиться по настоящему интерактивной работы с приложением, чего зачастую не хватает при работе в других CAD-системах. При работе с функцией раскладки жгутов на монтажном столе, конструктор не сталкивается с новой и непривычной программой, а работает в рамках хорошо знакомого чертежного редактора SolidWorks. Все функции и интерфейс программы внедрены непосредственно в интерфейс основной системы, добавляя к ним специфические автоматизированные операции SWR-Электрики Это позволяет значительно ускорить процесс создания монтажного чертежа. В модуле SWR-Электрика, так же как и в SWR-PDM, имеется свой собственный API-интерфейс, примеры работы которого приведены в документации. В частности, в дистрибутив SWR-Электрики включен макрос «elreport.swp», который демонстрирует пример извлечения информации из сборки SolidWorks посредством вызова функций API SolidWorks, SWR-Электрика и Microsoft Data Access Objects (DAO). Макрос использует функции модуля генерации отчетов swrelrep. dll, который в автоматическом режиме формирует файл базы данных с электротехнической информацией и текстовый отчет.

И, в заключение, приведем еще один пример использования SolidWorks API, на этот раз уже при разработке модуля инженерного анализа AcousticXpert который предназначен для выполнения акустических расчетов в среде 3D САПР. Используя процедуру анализа структуры Дерева модели, AcousticXpert автоматически формирует список объемных тел, имеющихся в модели, каждому из которых назначается материал с индивидуальными акустическими свойствами. Отслеживая действия пользователя через механизм событий (SolidWorks Notifications), AcousticXpert использует выбранные в графическом окне характерные точки 3D-модели (вершины, точки эскизов) для создания источников звука.

3. СТАНДАРТЫ И ТЕХНОЛОГИИ

Концептуальные идеи, положенные разработчиками в основу SolidWorks, и такие качества, как интуитивно понятный интерфейс, русификация и поддержка ЕСКД, предопределяют успех внедрения SolidWorks на предприятиях отечественной промышленности. Именно поэтому, выбирая SolidWorks в качестве базовой САПР, предприятие получает не только хороший, качественный и функциональный набор программ, но и ориентируется на самые передовые технологии, ставшие стандартом де-факто для автоматизированного проектирования во всём мире.

Программный комплекс Solidwokrs включает:

· Гибридное параметрическое моделирование: твердотельное моделирование, моделирование поверхностей, каркасное моделирование и их комбинация без ограничения степени сложности.

· Проектирование изделий с учётом специфики изготовления: детали из пластмасс, листовой материал, пресс-формы и штампы металлоконструкции и пр.

· Проектирование сборок: проектирование «снизу вверх» и «сверху вниз». Проектирование от концепции. Работа со сложными сборками: SpeedPak — управление производительностью системы, управление отображениями, управление конфигурациями, работа с мозаичными данными, режим сокращенных сборок и чертежей.

· Библиотеки проектирования: единая библиотека физических свойств материалов, текстур и штриховок. Типовые конструктивные элементы, стандартные детали и узлы, элементы листовых деталей, профили прокатного сортамента и т. п. Библиотека стандартных компонентов от поставщиков-производителей.

· Прямое редактирование геометрии: технологии Instant3D.

· Проектирование на основе баз знаний: технологии DriveWorksXpress.

· Экспертные системы:

· SketchXpert — анализ конфликтов в эскизах, поиск оптимального решения.

· FeatureXpert, FilletXpert, DraftXpert — автоматическое управление элементами скруглений и уклонов, оптимизация порядка построения модели.

· Instant3D — динамическое прямое редактирование 3D моделей деталей и сборок, стандартных компонентов.

· DimXpert — автоматизированная простановка размеров и допусков в 3D модели, а также размеров в чертежах, возможность работы с импортированной геометрией.

· AssemblyXpert — анализ производительности больших сборок, подготовка вариантов решений по улучшению быстродействия.

· MateXpert — анализ сопряжений сборок, поиск оптимального решения.

· Инженерный анализ: экспресс-расчеты массово-инерционных характеристик, кинематики и динамики механизмов, прочности и аэро/гидродинамики.

· Анализ технологичности модели: механообработка, обработка листа, литье, заполнение пресс-форм.

· Экологическая экспертиза проекта: технологии SustainabilityXpress.

· Оформление чертежей по ЕСКД: двунаправленная ассоциативность 3D модели, чертежа и спецификации. Использование библиотек оформления КД по ГОСТ: специальные символы, базы, допуски и посадки, шероховатости, клеймение и маркировка, технические требования, элементы гидравлических и электрических схем и т. д.

· Трансляция данных:

· Стандарты:

· STEP AP203/AP214,

· Parasolid,

· ACIS,

· IGES,

· VDAFS,

· STL,

· VRML.

· Прямые трансляторы

· Pro/ENGINEER,

· NX,

· Solid Edge,

· Inventor,

· AutoCAD,

· CATIA Graphics.

· Построение 3D модели печатной платы по импортированным данным из:

· P-CAD,

· Altium Designer,

· Mentor Graphics,

· CADENCE и др.

· Анимация: создание мультипликации (анимаций) на основе 3D моделей.

· API SDK: поддержка программирования на языках Visual Basic, Visual C++ и др., запись и редактирование макросов (VBA).

· SolidWorks Rx: утилита автоматической диагностики компьютера на соответствие требованиям SolidWorks.

3.1 Стандарты

STEP — (англ. STandard for Exchange of Product model data — стандарт обмена данными модели изделия) — набор стандартов ISO 10303(URL: http://www.iso.org/iso/home/store/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=42 340)используемая для контроля качества продукции различных в САПР.

Позволяет описать весь жизненный цикл изделия, включая технологию изготовления и контроль качества продукции. Является основным конкурентом стандарта IGES. В последнее время вытесняет его благодаря более широким возможностям хранения информации.

Примерно в конце 1970;х годов возникла идея о том, что необходима определенная стандартизация в области обмена данными, поскольку появилось много систем САПР, использующих разные принципы генерации моделей и обмена данными с другими системами. Все геометрические моделлеры были уникальными, построенные на разных принципах. Проблема обмена данными и сохранности этих данных стала очень острой. В этой связи, в конце семидесятых годов в кругах специалистов и ученых, занимающихся в основном машинной графикой и геометрическим моделированием, возникла соответствующая инициатива, которая была поддержана фирмами США и Западной Европы, занятыми разработками сложной, в основном, военной техники. В Комитете ТC 184 ISO была создана рабочая группа для разработки стандарта, который в итоге получил название STEP.

IGES — Цифровое Представление для Коммуникации Данных Определения Продукта — двумерный/трехмерный векторный формат графики; используется многими CAD-программами.

Впервые опубликован в январе 1980 Национальным институтом стандартов и технологий США с кодом NBSIR 80−1978 URL. Многие документы (например, ранние версии Стандартов Защиты MIL-PRF-28 000 и MIL-STD-1840 ссылаются на него как на ASME (Американское общество инженеров-механиков) Y14.26M, обозначение Американского национального института стандартов, одобрившего IGES версии 1.0. При помощи IGES, в CAD можно передавать модели круговых диаграмм, каркасов моделей, поверхностей любой формы или представления сплошных моделей.

Приложения, поддерживающие IGES, включают в себя инженерную графику и аналитические модели и прочие производственные функции. Являющийся ANSI-стандартом с 1980 г., IGES сгенерировал достаточно данных, чтобы заполнить ими хранилища с кассетами и CD-дисками цифровой Производственной Информации для автомобильной, аэрокосмической и судостроительной индустрий, а также для систем вооружения начиная с систем управления ракетами типа Трайдент и заканчивая целыми авианосцами. Эти части моделей должны были использоваться еще много лет, после того, как авторы изначального дизайна вышли из бизнеса, и IGES-файлы будут давать возможность доступа к этим данным еще десятилетия. Сегодня плагины для браузеров поддерживают просмотр IGES-файлов, созданных 20 лет назад, из любой точки мира.

VDA-FS является форматом обмена данными для передачи модели поверхности из одной CAD системы к другой. Его название является аббревиатурой от «Verband дер Automobilindustrie — Flachenschnittstelle «, что переводится как» автомобильная ассоциация промышленности — интерфейс данных о поверхности «. Стандарт был указан немецкой организацией VDA и был заменен на STEP, ISO 10 303.

STLформат файла, широко используемый для хранения трехмерных моделей объектов для использования в технологиях быстрого прототипирования, обычно, методом стереолитографии. Информация об объекте хранится как список треугольных граней, которые описывают его поверхность, и их нормалей. STL-файл может быть текстовым (ASCII) или двоичным (URL: http://www.ennex.com/~fabbers/StL.asp).

Недостатками являются невысокая точность геометрии и большой объем файла для сложных моделей. Разработан в 1987 году 3D Systems.

VRML (англ. Virtual Reality Modeling Language — язык моделирования виртуальной реальности) — стандартный формат файлов для демонстрации трёхмерной интерактивной векторной графики, чаще всего используется в WWW. VRML — это текстовый формат файлов, где, например, вершины и грани многогранников могутказываться вместе с цветом поверхности, текстурами, блеском, прозрачностью и так далее. URL могут быть связаны с графическими компонентами, таким образом, что веб-браузер может получать веб-страницу или новый VRML-файл из сети Интернет тогда, когда пользователь щёлкает по какому-либо графическому компоненту. Движение, звуки, освещение и другие аспекты виртуального мира могут появляться как реакция на действия пользователя или же на другие внешние события, например таймеры. Особый компонент Script Node позволяет добавлять программный код (например, Java илиJavaScript (ECMAScript)) к VRML-файлу.

Первая версия VRML была выпущена в ноябре 1994 года. Эта версия была основана на API и файловом формате программной компоненты Open Inventor, изначально разработанной в SGI. Текущая и функционально завершенная версия —это версия VRML97 (ISO/IEC 14 772−1:1997). Сейчас VRML вытесняется форматом X3D (ISO/IEC 19 775−1).Хотя VRML ещё продолжает использоваться в некоторых областях, особенно в образовательной и исследовательской сфере, где наиболее ценятся открытые спецификации, можно сказать, что он вытеснен форматом X3D. MPEG-4Interactive Profile (ISO/IEC 14 496) был основан на VRML (теперь на X3D) и X3D, по большей части, обратно-совместим с ним. VRML также продолжает использоваться в качестве файлового формата для обмена 3D-моделями, особенно в САПР.

XPS (англ. XML Paper Specification) — открытый графический формат фиксированной разметки на базе XML разработанный компанией Microsoft. Функционал направлен исключительно на документооборот — документ проще и легче PDF (если не используются свои пространства имён для расширения возможностей), используется векторная непоследовательная разметка, аналогичная XAML, взаимодействует с .NET Framework, поддерживает многопоточную работу и представления, безопасен (на данный момент не имеет официальной поддержки скриптов), поддерживает шифрование, цифровые сертификаты. Опубликован в виде стандарта ECMA-388(URL:http://msdn.microsoft.com/en-us/windows/hardware/gg463373.aspx).

XML (англ. eXtensible Markup Language — расширяемый язык разметки) — рекомендованный Консорциумом Всемирной паутины язык разметки, фактически представляющий собой свод общих синтаксических правил. XML — текстовый формат, предназначенный для хранения структурированных данных (взамен существующих файлов баз данных), для обмена информацией между программами, а также для создания на его основе более специализированных языков разметки (например, XHTML). XML (URL: http://www.w3.org/standards/39 562) является упрощённым подмножеством языка SGML. Годом рождения XML можно считать 1996 год, в конце которого появился черновой вариант спецификации языка, или 1998 год, когда эта спецификация была утверждена.

3.2 Технологии

Parasolidкоммерческое ядро геометрического моделирования, разрабатываемое и поддерживаемое компанией Siemens PLM Software. Parasolid является наследником ядра ROMULUS, разработанного компанией Shape Data в1978 г. Первая версия Parasolid появилась в 1988 г., вскоре после этого Shape Data была поглощена McDonnell Douglas, а ядро Parasolid легло в основу системы Unigraphics.

Ядро Parasolid предназначено для 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) при разработке конструктивных элементов, деталей и сборок. 2]

Parasolid поддерживает SMP (многопроцессорное аппаратное обеспечение) и включает множество объектно-ориентированных функций для приложений под управлением Windows NT, UNIX, и LINUX.

Общий формат обеспечивает единство данных между внутренними приложениями и коммерческими системами. Концепция обмена данными известна как «Parasolid Pipeline» и означает обмен твердотельными моделями Parasolid, сохраненными в открытом файловом формате XT. В третьем квартале 2000 года был выпущен основанный на XML формат eXT для расширения возможностей обмена данными.

Функциональные возможности Parasolid включают средства создания и редактирования моделей, такие как булевы операции, характеристическое моделирование, расширенные средства моделирования поверхностей, утолщений, пазов, смежных поверхностей, скруглений и деталей из листового железа. Parasolid также включает инструменты для прямого редактирования деталей: сжатия-расширения, создания смещений, замены геометрии и перемещения элементов детали с автоматическим обновлением соответствующих данных.

Parasolid также обеспечивает поддержку визуализации и графических средств, включая линии невидимого контура, структурные схемы страниц и чертежи, тесселяцию и запросы данных модели.

3D ACIS Modeler (ACIS) является 3D-моделированием ядра принадлежащим компании Spatial Corporation .ACIS используется многими разработчиками программного обеспечения в таких отраслях, как системы автоматизированного проектирования (CAD), системы автоматизированного производства (CAM), системы компьютерного моделирования (CAE), архитектуры, проектирования и строительства (AEC), координатно-измерительной машины (КИМ), 3D-анимация, и судостроение. ACIS предоставляет разработчикам и производителям основные функции 3D моделирования.

ACIS имеет открытую архитектуру, которая предоставляет надежные, возможности 3D моделирования. ACIS используется для построения приложений с гибридными функциями моделирования, так как она объединяет каркасные модели, поверхности и твердотельное моделирования функциональных, а также богатый набор геометрических операций.

CALS-технологии (англ. Continuous Acquisition and Life cycle Support непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла) современный подход к проектированию и производству высокотехнологичной и наукоёмкой продукции, заключающийся в использовании компьютерной техники и современных информационных технологий на всех стадиях жизненного цикла изделия. За счет непрерывной информационной поддержки обеспечиваются единообразные способы управления процессами и взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков продукции, поставщиков/производителей продукции, эксплуатационного и ремонтного персонала. Информационная поддержка реализуется в соответствии с требованиями системы международных стандартов, регламентирующих правила указанного взаимодействия преимущественно посредством электронного обмена данными.

Применение CALS-технологий позволяет существенно сократить объёмы проектных работ, так как описания многих составных частей оборудования, машин и систем, проектировавшихся ранее, хранятся в унифицированных форматах данных сетевых серверов, доступных любому пользователю технологий CALS. Существенно облегчается решение проблем ремонтопригодности, интеграции продукции в различного рода системы и среды, адаптации к меняющимся условиям эксплуатации, специализации проектных организаций и т. п. Предполагается, что успех на рынке сложной технической продукции будет немыслим вне технологий CALS.

ActiveX — фреймворк для определения программных компонентов, пригодных к использованию из программ, написанных на разных языках программирования. Программное обеспечение может собираться из одного или более таких компонентов, чтобы использовать их функционал.

Впервые эта технология была внедрена в 1996 году компанией Microsoft как развитие технологий Component Object Model (COM) и Object Linking and Embedding (OLE) и теперь она широко используется в операционных системах семейства Microsoft Windows, хотя сама технология и не привязана к операционной системе.

Множество приложений для Microsoft Windows, включая приложения самой компании Microsoft, такие, как Internet Explorer, Microsoft Office, Microsoft Visual Studio, Windows Media Player, используют управляющие элементы ActiveX, чтобы реализовать набор функциональных возможностей и в дополнение инкапсулировать их собственный функционал в управляющие элементы ActiveX, чтобы предоставить возможность встраивать их в другие приложения.

OpenGL (Open Graphics Library — открытая графическая библиотека, графическое API) — спецификация, определяющая независимый от языка программирования платформe независимый программный интерфейс для написания приложений, использующих двухмерную и трёхмерную компьютерную графику.

Включает более 250 функций для рисования сложных трёхмерных сцен из простых примитивов. Используется при создании компьютерных игр, САПР, виртуальной реальности, визуализации в научных исследованиях. На платформе Windows конкурирует с Direct3D.

4. РАЗРАБОТКА ПРИЛОЖЕНИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С SOLIDWORKS

В последнее время сильно возрос интерес к САПР SolidWorks не только в плане 3D-моделирования, но и в отношении разработки прикладного программного обеспечения, автоматизирующего различные этапы проектно-конструкторских работ. Всё чаще пользователи SolidWorks задаются вопросос, как наилучшим образом они могут использовать API для решения своих задач; всё чаще применяется API при разработке коммерческих программных продуктов и модулей интеграции САПР с PDM или ERP. Это обусловлено тем, что использование SolidWorks API —удобный способ гибко настроить информационную систему на решение задач конкретного предприятия. Благодаря этому в настоящий момент SolidWorks является одной из самых популярных систем проектирования как в России, так и во всем мире.

API содержит сотни функций, которые можно вызывать из программ Microsoft Visual Basic, VBA (Microsoft Excel, Word, Access и т. д.), Microsoft Visual C, C++, .NET или из файлов-макросов SolidWorks. API-функции обеспечивают прямой программный доступ к функциональным возможностям пакета SolidWorks. Это нужно для того, что если для проектирования изделий в среде CAD-системы возможностей обычного пользовательского интерфейса более чем достаточно, то для решения задач интеграции приложений на уровне единой ИС предприятия требуется увязать между собой разнородные программные продукты, наладив между ними полноценное информационное взаимодействие. Здесь без API уже не обойтись. Таким образом, наиболее распространенными сферами применения интерфейса прикладного программирования SolidWorks являются:

* интеграция SolidWorks с различными Windows-приложениями (CAD/CAM/CAE/PDM/ERP, MS Office, Windows API и др.), подразумевающая создание интерфейсов передачи данных, вызова сервисных утилит, преобразования данных и т. п.;

* разработка прикладных модулей, добавляющих к базовым возможностям САПР SolidWorks дополнительный функционал в какой-либо специальной предметной области, например решение задач оптики, акустики и т. п.

Интерфейс прикладного программирования поставляется в составе базовой конфигурации САПР SolidWorks. Помимо базового конструкторского решения API имеется у всех основных модулей, входящих в пакет SolidWorks, к которым прежде всего относятся Toolbox, FeatureWorks, Utilities, PhotoWorks, eDrawings, Routing, SWR-PDM, SWR-Электрика. Динамические библиотеки типов и констант, отвечающие за работу API, автоматически инсталлируются на компьютер при установке программы. Таким образом, каждое рабочее место САПР SolidWorks по умолчанию оснащено интерфейсом прикладного программирования, что открывает перед разработчиками широкие возможности.

В данной лабораторной работе будет описана разработка приложения Windows Form на языке С# в Visual Studio 2012.

Microsoft Visual Studio — линейка продуктов компании Майкрософт, включающих интегрированную среду разработки программного обеспечения и ряд других инструментальных средств. Данные продукты позволяют разрабатывать как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом, в том числе с поддержкой технологии Windows Forms, а также веб-сайты, веб-приложения, веб-службы как в родном, так и в управляемом кодах для всех платформ, поддерживаемых Microsoft Windows, Windows Mobile, Windows CE, .NET Framework, .NET Compact Framework и Microsoft Silverlight.

Для разработки ПО, обеспечивающего взаимодействие с Solidworks нужно установить API SDK от Solidworks. Затем требуется запустить Visual Studio и создать проект, для этого в Visual Studio выбираем «Файл» — «Создать проект». В появившемся окне выбираем «Приложение Windows Forms. Чтобы обеспечить взаимодействие с Solidworks нужно подключить библиотеки SolidWorks.Interop.sldworks.dll, SolidWorks.Interop.swconst.dll, SolidWorks.Interop.swcommands.dll.Библиотека Interop. swcommands обеспечивает поддержку клавиатуры и мыши, а библиотеки Interop.sldworks.dll SolidWorks.Interop.swconst.dll дают доступ к моделированию и проектированию. Для их подключения нужно нажать «Ссылки» — «Добавить ссылку» и выбрать нужные нам библиотеки.