I-Deas軟件介紹-前世今生及未來(lái)

概述

I-DEAS是美國(guó)SDRC(Structural Dynamics Research Corporation）公司于60年代為美國(guó)航空航天局（NASA）開(kāi)發(fā)的CAD/CAE/CAM一體化軟件，曾經(jīng)是NASA的御用CAE主導(dǎo)分析軟件之一，也是和UG NX并存的、不外掛專業(yè)CAE解算器但能和專業(yè)CAE軟件功能相媲美的大型CAD/CAE/CAM系統(tǒng)，是國(guó)際上著名的機(jī)械CAD/CAE/CAM一體化方案供應(yīng)商，早期和UG、CATIA齊名并在全球范圍享有盛譽(yù)。作為一款真正變量化的軟件，曾主導(dǎo)過(guò)CAD行業(yè)從參數(shù)化設(shè)計(jì)到變量化設(shè)計(jì)的革命。國(guó)外許多著名公司，如波音、洛克希德·馬丁、索尼、東芝、三星、現(xiàn)代、卡特比勒、福特、日產(chǎn)、雷諾、法雷奧等公司均是SDRC公司的大客戶和合作伙伴，但后來(lái)脫離NASA商業(yè)化后由于經(jīng)營(yíng)不善而被UGS所在母公司EDS收購(gòu)并整合成一套軟件，兩家約定重起用新的名字為NX（國(guó)內(nèi)仍習(xí)慣叫UG），07年底和UGS一起脫離EDS被Siemense 收購(gòu)稱為Siemense獨(dú)立的PLM軟件業(yè)務(wù)部門。

 

簡(jiǎn)介

該軟件是高度集成化的CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)。它幫助工程師以極高的效率，在單一數(shù)字模型中完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、仿真分析、測(cè)試直至數(shù)控加工的產(chǎn)品研發(fā)全過(guò)程，從而被全世界制造業(yè)用戶而廣泛應(yīng)用。

I-DEAS在CAD/CAE一體化技術(shù)方面一直雄居世界榜首，軟件內(nèi)含諸如結(jié)構(gòu)分析、熱力分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、耐久性分析等真正提高產(chǎn)品性能的高級(jí)分析功能。

SDRC也是全球最大的專業(yè)CAM軟件生產(chǎn)廠商。I-DEASCAMAND是CAM行業(yè)的頂級(jí)產(chǎn)品。I-DEASCAMAND可以方便地仿真刀具及機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，可以從簡(jiǎn)單的2軸、2.5軸加工到以7軸5聯(lián)動(dòng)方式來(lái)加工極為復(fù)雜的工件表面，并可以對(duì)數(shù)控加工過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制和優(yōu)化。著名的“東芝事件”背后五軸數(shù)控機(jī)床所用的數(shù)控軟件系統(tǒng)就是I-DEAS的產(chǎn)品。

I-deas提供一套基于因特網(wǎng)的協(xié)同產(chǎn)品開(kāi)發(fā)解決方案，包含全部的數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程。I-deas是可升級(jí)的、集成的、協(xié)同電子機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化（E-MDA）解決方案。I-deas使用數(shù)字化主模型技術(shù)，這種卓越能力將幫助您在設(shè)計(jì)早期階段就能從"可制造性"的角度更加全面地理解產(chǎn)品。縱向及橫向的產(chǎn)品信息都包含在數(shù)字化主模型中，這樣，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程中的每一個(gè)部門都將容易地進(jìn)行有關(guān)全部產(chǎn)品信息的交流，這些部門包括：制造與生產(chǎn)，市場(chǎng)，管理及供應(yīng)商等。

 

主要貢獻(xiàn)

（1）CAD/CAE/CAM一體化理念的最早倡導(dǎo)者和最佳實(shí)施者；

（2）推動(dòng)了第二次CAD革命（實(shí)體建模）；

（3）主導(dǎo)了第四次CAD革命（變量化設(shè)計(jì)）；

（4）服務(wù)于美國(guó)航空航天事業(yè)至今40余年（包含整合成NX后的時(shí)間）

 

CAE功能簡(jiǎn)介

1.Digital Simulation（數(shù)字化仿真）:

I-deas CAE工具通過(guò)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)早期階段仿真全部產(chǎn)品性能來(lái)引導(dǎo)設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，驗(yàn)證并優(yōu)化細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，最大程度地減少重復(fù)制作物理樣機(jī)的次數(shù)，同時(shí)降低后續(xù)加工的反復(fù)次數(shù)，識(shí)別造成現(xiàn)有產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題的原因，制定交易計(jì)劃，在產(chǎn)品價(jià)格和性能之間取得最佳平衡。

2.I-deas機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（I-deas Mechanism Design）:

I-deas機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)可集成地分析帶有復(fù)雜運(yùn)動(dòng)副的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。利用I-deas裝配產(chǎn)生的裝配體、運(yùn)動(dòng)約束副和接觸區(qū)域，根據(jù)初始運(yùn)動(dòng)條件，解算出運(yùn)動(dòng)結(jié)果。使用了內(nèi)嵌的ADAMS動(dòng)態(tài)解算器，它幫助您從最初的概念設(shè)計(jì)階段就了解機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，包括機(jī)構(gòu)的位置、速度和加速度。讓您作出更多的選擇，從而得到更好的，更精確的設(shè)計(jì)結(jié)果。

3.仿真模型構(gòu)造（Simulation Modeling Set）:

集成環(huán)境中的有限元模型構(gòu)造和結(jié)果可視化工具。直接利用I-deas零件主模型或裝配，或其它CAD系統(tǒng)輸入的模型，快速地建立數(shù)字化產(chǎn)品仿真模型。仿真模型和設(shè)計(jì)模型具有相關(guān)性。

4.仿真解算（Simulation Solution Set）:

有限元解算器，包括結(jié)構(gòu)的線性靜態(tài)分析和結(jié)構(gòu)模態(tài)分析、熱傳遞分析和流動(dòng)分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析。可以采用批處理的方式進(jìn)行解算。提供多種收斂準(zhǔn)則定義和解算選項(xiàng)控制，如模型解算占用的空間和時(shí)間預(yù)估，結(jié)構(gòu)剛度矩陣文件控制。用戶通過(guò)解算過(guò)程圖形監(jiān)控解算過(guò)程，允許終止解算。

仿真的廣泛應(yīng)用:

5.非線性求解器（Model Solution-Non-Linear）：

支持幾何非線性、材料非線性、彈塑性及綜合非線性分析，利用Newton-Raphson方法求解非線性方程組。

6.變量化分析（Variationl Analysis）：

變量化分析仿真在設(shè)計(jì)初期介入設(shè)計(jì)過(guò)程，利用單一模型進(jìn)行廣泛的設(shè)計(jì)研究，通過(guò)一次網(wǎng)格劃分和解算，生成手冊(cè)式結(jié)果，得到多種可對(duì)比的方案。

7.響應(yīng)分析（Response Analysis）：

響應(yīng)分析用來(lái)研究結(jié)構(gòu)在靜態(tài)、瞬態(tài)、諧波和隨機(jī)等激勵(lì)下的受迫響應(yīng)，模態(tài)可以來(lái)自結(jié)構(gòu)分析或測(cè)試。

8.復(fù)合鋪合分析（Laminnate Composites）：

以復(fù)合鋪層材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行高效的設(shè)計(jì)和評(píng)估.

9.注塑冷卻顧問(wèn)（Part Advisor）：

注塑過(guò)程顧問(wèn)系統(tǒng)。簡(jiǎn)單實(shí)用，直接對(duì)STL格式進(jìn)行計(jì)算，只用定義零件的材料和模具特性以及澆注口，就可以模擬澆注模具過(guò)程中塑料流動(dòng)。可優(yōu)化零件與模具的設(shè)計(jì)，以達(dá)到質(zhì)量、成本和時(shí)間的最優(yōu)平衡。

10.機(jī)械仿真（Mechanism Sim）：

分析機(jī)構(gòu)在外力作用下的運(yùn)動(dòng)和受力。包含機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)（Mechanism Design）的全部功能.

11.產(chǎn)品壽命預(yù)測(cè)（Durability）：

預(yù)測(cè)靜態(tài)載荷下產(chǎn)品的材料強(qiáng)度和疲勞安全的工具。

12.高級(jí)產(chǎn)品壽命預(yù)測(cè)（Advanced Durability）：

預(yù)測(cè)靜態(tài)或瞬態(tài)載荷下產(chǎn)品的產(chǎn)品壽命和疲勞破壞，包含產(chǎn)品壽命預(yù)測(cè)的全部功能。

13.電子系統(tǒng)冷卻仿真（ESC Electronic System Cooling）：

電子系統(tǒng)的三維熱/流動(dòng)分析。I-deas集成環(huán)境中的電子系統(tǒng)可靠性分析工具，可直接在CAD模型上分析單元件、多芯片組、散熱片、PCB、功率模組或完整系統(tǒng)的熱/流動(dòng)行為，含PCB Modeler和ECAD接口。用于優(yōu)化元器件的位置，預(yù)測(cè)風(fēng)扇運(yùn)作，評(píng)估風(fēng)扇和通風(fēng)口的位置與尺寸，優(yōu)化散熱片的形狀和尺寸等。

14.傳熱仿真（TMG）：

通用的復(fù)雜熱問(wèn)題的快速解決方案。與I-deas及Femap完全集成，可直接使用有限元模型。

其中ESC和TMG在電子行業(yè)和航空航天領(lǐng)域仍占據(jù)較大的份額和擁有極高的知名度。

 

CAD/CAM/CAT功能簡(jiǎn)介

一、工程設(shè)計(jì)（Engineering Design）模塊
　　工程設(shè)計(jì)模塊主要用于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行幾何設(shè)計(jì)，包括Master Modeler（建模）、Master Surfacing（曲面）、Master Assembly（裝）)、Mechanism（機(jī)構(gòu)）等幾個(gè)子模塊。
　　1．實(shí)體建模（Master Modeler）子模塊
　　以前，在零件未制造出時(shí)，是無(wú)法觀看零件形狀的，只能通過(guò)二維平面圖進(jìn)行想像。現(xiàn)在用3DS可以生成實(shí)體模型，但用3DS生成的模型在工程實(shí)際中是“中看不中用”。用I-DEAS生成的實(shí)體建模，不僅中看，而且相當(dāng)管用。事實(shí)上，I-DEAS后階段的各個(gè)工作數(shù)據(jù)的產(chǎn)生都要依賴于實(shí)體建模所生成的數(shù)據(jù)。
　　2．曲面（Master Surface）子模塊
　　由基本體素拼合成的實(shí)體，屬于比較規(guī)則的物體。但在實(shí)際中存在大量形狀不規(guī)則的物體表面，這些稱為自由曲面。隨著人們生活水平的提高，對(duì)曲面產(chǎn)品的需求將會(huì)大大增加。用 I-DEAS生成曲面僅需2～3步操作。Master Surface生成曲面的方法有：拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、掃掠、網(wǎng)格、點(diǎn)陣等。由于生成曲面的方法較多，因此Master Surface可以迅速建立任何復(fù)雜曲面。
　　3．裝配（Master Assembly）子模塊
　　Master Assembly可將零件在計(jì)算機(jī)上組裝起來(lái)。它可用于計(jì)算干涉、質(zhì)量特性等，并能進(jìn)行裝配體的仿真顯示。
　　二、工程制圖（Master Drafting）模塊
　　I-DEAS的繪圖模塊是一個(gè)高效的二維機(jī)械制圖工具，它可繪制任意復(fù)雜形狀的零件。它既能作為高性能系統(tǒng)獨(dú)立使用，又能與I-DEAS的實(shí)體建模模塊結(jié)合起來(lái)使用。Master Drafting子模塊可生成符合各種標(biāo)準(zhǔn)的工程圖。它支持GB、ANSI、BS308、DIN、ISO和JIS等制圖標(biāo)準(zhǔn)。
　　Master Drafting還提供了許多有用的工具，如動(dòng)態(tài)導(dǎo)航技術(shù)等，這使設(shè)計(jì)人員制圖變得非常方便。

    三、制造(Manufacturing)模塊
　　機(jī)械行業(yè)中需要用到 I-DEAS制造模塊中的NC Machining（數(shù)控加工）功能。
　　I-DEAS的數(shù)控模塊分三大部分：前置處理模塊、后置處理編寫器和后置處理模塊。在前置處理模塊中，I-DEAS提供了完整的機(jī)加工環(huán)境，可同時(shí)處理三維實(shí)體和曲面，NC刀具軌跡可根據(jù)仿真情況進(jìn)行修正。后置處理編寫器用于生成適合具體NC機(jī)床的后處理程序，該部分采用表格驅(qū)動(dòng)，很容易編寫出適應(yīng)FANUC、SIMENS、FAGOR等數(shù)控系統(tǒng)的后置處理程序。后處理模塊讀入生成的后處理程序后，再對(duì)前置處理模塊中生成的刀位文件.CL進(jìn)行處理，就可生成所需的數(shù)控程序。

    說(shuō)到I-DEAS的數(shù)控功能，就不能不提20世紀(jì)80年代著名的“東芝事件”。當(dāng)時(shí)，前蘇聯(lián)從日本東芝公司引進(jìn)了一套五座標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控軟件CAMMAX，加工出高精度、低噪聲的潛艇推進(jìn)器，從而使西方的反潛系統(tǒng)完全失效，損失慘重。東芝公司因違反“巴統(tǒng)”協(xié)議，擅自出口高技術(shù)，受到了嚴(yán)厲的制裁。在這一事件中出盡風(fēng)頭的CAMMAX軟件就是I-DEAS數(shù)控模塊的一部分。

四、測(cè)試數(shù)據(jù)分析（Test Data Analysis）模塊
　　I-DEAS的測(cè)試數(shù)據(jù)分析模塊就像一位保健醫(yī)生，它在計(jì)算機(jī)上對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行測(cè)試仿真，找出造成產(chǎn)品各種故障的原因，幫助你對(duì)癥下藥，排除產(chǎn)品故障，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
　　五、數(shù)據(jù)管理（Data Management）模塊
　　I-DEAS 的Data Management模塊簡(jiǎn)稱IDM，它就像I-DEAS家庭的一個(gè)大管家，將觸角伸到I-DEAS的每一個(gè)任務(wù)模塊，并自動(dòng)跟蹤你在I-DEAS中創(chuàng)建的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括你存貯在模型文件或庫(kù)中零件的數(shù)據(jù)。IDM也跟蹤數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。這個(gè)管家通過(guò)一定的機(jī)制，保證了所有數(shù)據(jù)的安全及存取方便。
　　六、幾何數(shù)據(jù)交換（Geometry Translator）模塊
　　在實(shí)際中還存在一些別的CAD系統(tǒng)，如UG NX、CATIA、PRO/ENGINEER、EUCLID等。由于它們門戶有別，所以各自的數(shù)據(jù)難以被對(duì)方所識(shí)別。但在實(shí)際工作中，往往需要接受別的CAD數(shù)據(jù)，這時(shí)幾何數(shù)據(jù)交換模塊就會(huì)發(fā)揮作用。I-DEAS中幾何數(shù)據(jù)交換模塊有好幾個(gè)，除了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，如IGES、STEP、DXF等，還有與UG、CATIA、PRO/ENGINEER、AUTOCAD等常用軟件的直接接口。其工作原理是先將別的CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成中性數(shù)據(jù)（不依賴于原CAD系統(tǒng)），然后將中性數(shù)據(jù)通過(guò)幾何數(shù)據(jù)交換模塊轉(zhuǎn)換成I-DEAS數(shù)據(jù)，這樣就可將外來(lái)數(shù)據(jù)全部“同化”。

 

用戶評(píng)價(jià)

正如諸多使用過(guò)I-DEAS和其他CAD/CAE系統(tǒng)的用戶評(píng)價(jià)一樣，I-DEAS仍然是CAD/CAE/CAM/CAT/MTS集成解決方案上的王者。雖然NX已經(jīng)取得常足進(jìn)步，但就易用性而言，無(wú)法與I-DEAS想媲美。至少明確一點(diǎn)，盡管三維市場(chǎng)泛濫，UG NX、CATIA 、PROE、Solidworks…，但身兼專業(yè)有限元軟件角色的唯有I-DEAS；盡管UGS公司收購(gòu)SDRC后想完全吸收I-DEAS有限元分析居多優(yōu)秀功能，但整合成理想的、強(qiáng)大的CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)NX還需一段時(shí)日，但了以欣慰的是，NX進(jìn)步很快，I-DEAS早期開(kāi)啟的CAD/CAE/CAM一體化理念也為日益準(zhǔn)求效率的制造業(yè)所逐漸重視并引發(fā)大型CAD系統(tǒng)、PLM供應(yīng)商的追捧。

 

市場(chǎng)現(xiàn)狀

I-DEAS被UGS收購(gòu)后，由于UGS收購(gòu)的初衷是看中它有較強(qiáng)的CAM和CAE功能，就想遷移I-DEAS的諸多功能和UG整合成強(qiáng)有力的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)NX，幾乎放棄了對(duì)I-DEAS的版本升級(jí)和技術(shù)更新甚至商業(yè)推廣而主推NX版本升級(jí)，致使國(guó)內(nèi)ABAQUS、MSC.NASTRAN、ANSYS等后起之秀名聲遠(yuǎn)超過(guò)I-DEAS，在UGS所屬EDS公司期間，尤其是對(duì)于中國(guó)市場(chǎng)，因I-DEAS長(zhǎng)期缺乏商業(yè)運(yùn)作和技術(shù)上的資本、人力投入，致使作為CAD軟件，界面相對(duì)現(xiàn)在的UG NX不太友好；作為CAE軟件，相對(duì)ABAQUS這些通用有限元系統(tǒng)某些求解功能沒(méi)有升級(jí)，從而引發(fā)眾多國(guó)內(nèi)外大型客戶抱怨而轉(zhuǎn)投使用NX或CATIA，以它作為主導(dǎo)CAE系統(tǒng)的就轉(zhuǎn)為采用其他大型通用有限元系統(tǒng)，致使大量客戶流失，而未成為國(guó)內(nèi)CAE行業(yè)的主導(dǎo)者。

 

同行對(duì)比

CATIA開(kāi)發(fā)了前處理的幾個(gè)CAE模塊，但由于求解器太差而并購(gòu)了ABAQUS，開(kāi)發(fā)了ABAQUS FORCATIA，但實(shí)際上只是外掛而已，本質(zhì)后臺(tái)代碼并不在同一平臺(tái)上，都要調(diào)用ABAQUS的求解器，且自動(dòng)劃分的四面體單元相對(duì)應(yīng)用面過(guò)窄，再有就是礙于ABAQUS的市場(chǎng)，達(dá)索也不可能把CATIA的有限元功能做強(qiáng)，但ABAQUS也引入了一些CATIA的界面風(fēng)格，前處理能力提升比較快；PRO/E 也開(kāi)始這方面的嘗試；Solidworks收購(gòu)了COSMOS，把COSMOS集成進(jìn)去了，稱為Solidworks Simulation，在中小型企業(yè)應(yīng)用大力推廣。

 

前景分析

行業(yè)還是比較看好NX的，有了I-deas和NX Nastran這兩大來(lái)源于NASA的大型CAE系統(tǒng)，以及收購(gòu)時(shí)的SDRC公司的完整性，收購(gòu)NASTRAN時(shí)的大量原班人力挖掘及源代碼獲取，收購(gòu)后的不懈開(kāi)發(fā)和功能提升，又不用像達(dá)索那樣怕影響市場(chǎng)（NX Nastran顯然沒(méi)有ABAQUS受認(rèn)可），如今加入Siemense后無(wú)財(cái)力憂患，在繼承北美CAD/CAE/CAM一體化40年歷程上，I-DEAS涅槃重生后的NX會(huì)繼續(xù)和來(lái)源于西歐的CATIA在PLM市場(chǎng)上競(jìng)相追逐主導(dǎo)地位。

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