同步建模技术白皮书

Siemens PLM Software 推出了同步建模技术 － 交互式三维实体建模中一个成 熟的、突破性的飞跃。新技术在参数化、基于历史记录建模的基础上前进了一大 步，同时与先前技术共存。同步建模技术实时检查产品模型当前的几何条件，并 且将它们与设计人员添加的参数和几何约束合并在一起，以便评估、构建新的几 何模型并且编辑模型，无需重复全部历史记录。
业务影响
利用同步建模技术在基于历史记录和无历史记录模型上进行编辑所实现的性能提高 将给开发过程带来极大的收益。另外 ，因为利用其智能模型互操作 ，同步建模技术 用户变得轻松自如，将降低他们对嵌入在模型中的永久几何约束的依赖 。设计人员 可以选择不用这类嵌入式约束来编辑初始模型，因为他们知道同步建模技术将识别 明显的几何约束并且对其进行智能管理。该演变的影响将带来产品开发过程的根本 变化。
图 3：CAD 演变
同步建模技术
CAD 演变
三维表面 建模
三维线框
基于历史记录的实体建模
二维 画板
19 世纪 60 年代 19 世纪 70 年代 19 世纪 80 年代 19 世纪 90 年代 200 年代
同步建模技术是无历史、基于特征的建模系统，合并了尺寸驱动和约束驱动技术的 精华，以实现全面控制和可重复性，以及直接建模的灵活性。
图 2：一个普遍模型 编辑及其在基于历 史记录系统里面的 应用。
同步建模技术突破了基于历史记录的设计系统固有的架构障碍。基于历史记录的
设计系统不能完全确定依赖相互的关系，从而必须依赖于全面重新执行顺序建模
历史记录。以上图 2 提出了相关问题。在目前基于有序历史记录的系统中，在需
要对历史记录清单中的特征进行 变更的任何时候，系统都需要删除 所有后续几何模型，回复模型到某
在目标编辑区域之后添加的模型几何模型 的这部分真正需要重建的可能性有多大 ？
个特征再进行变更，然后重新执行
后续特征命令来重新建立模型。在
大型、复杂的模型中，特征损失可
能非常巨大，这取决于目标特征在
历史记录里面靠后有多远。同步建
模技术没有这个问题 － 系统实
时识别这些条件在哪里，并且使模 型重建仅仅局限于使模型的几何 条件保持正确所必要的那部分。
业务影响… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .… … .. 3 技术证明… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .… .. 4
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Synchronous Technology April 2008
产品制造公司能够： · 在更短开发周期的基础上缩短实现收入的时间 · 更加易于处理预期内和未预期的产品变更 · 处理不是他们初始创建的产品模型 · 因为利用行业标准格式（比如，STEP、Siemens PLM Software 的 JT 格式），
同步建模技术
2008 年 4 月
协同产品开发合伙有限责任公司 Siemens PLM Software
制作的白皮书
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同步建模技术
Synchronous Technology April 2008
技术突破
2008 年将见证三维 CAD 设计历史中的一个里程碑。
图 1：同步建模技术 在运行时间把当前 的几何模型状况与 永久约束合并在一 起。
在建模领域另一方面，基于历史记录、参数化、特征驱动的应用程序擅长于捕捉 知识和用户施加的约束。对 CAD 模型进行的变更将自动更新几何造型的依赖部 分。但是，这些长处也可能是带来一场噩梦。对此，很多设计人员都可以证实 － 通过了解嵌入在大型模型中的关系复杂性来确定变更的影响可能令人畏惧 。通 常，只有初始创建者才能够记住用于创建模型的设计战略，而且还是在模型是最 近才设计的情况下。最后，设计人员必须接受从顺序构建历史记录中编辑点开始 重新生成整个模型所导致的性能损失。
编辑直径
图片由 Siemens PLM Software 提供
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建模技术发展的巨大突破
计算机辅助设计（CAD）的演变在其 45 年的历史中经历了巨大发展。CAD 诞生 于 1963 年－ Ivan Sutherland 博士的 SKETCHPAD（画板）在麻省理工学院（MIT） 的实施。它开始作为一个二维数字绘图媒介，然后在 19 世纪 70 年代利用三维线 框技术实现了首次革命性飞跃 － 进入三维世界，并且不久之后就用于三维表面 建模。由于其限制（需要用户编辑由直系和曲线组成的三维模型的外边界，以此 来直接修改几何模型造型），所以 CAD 技术仍然被列为显式建模。
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目录
Synchronous Technology April 200
技术突破… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ... 1 建模技术发展的巨大突破… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .… … … … … .… … . 2
19 世纪 80 年代早期在实体建模中引入商业解决方案，由于它们依赖于求并、求 差和求交的布尔运算，所以仍然保持显式性质。在 19 世纪 80 年代中期，随着参 数建模以及嵌入在基于顺序历史记录架构中的模型特征概念的出现，CAD 设计 经历了第二次革命。经过 19 世纪 90 年代以及近年的发展，尽管少数例外仍然基 于显式建模技术，大量商业 CAD 应用程序都采用了参数化、特征、基于历史记 录的方法。
两种方法都有其优缺点。利用显式建模，设计人员能够直接编辑几何模型，无需 担心编辑的任何影响。设计人员只控制变更内容。然而，这也可以视为一个缺陷。 因为直到最近，显式建模器都还不能识别可以代表形状特征的模型特征集合（比 如，孔或者槽），需要设计人员仔细选择所有适当的实体面作为任何编辑的一部 分。另外，显式建模器大部分都不能记录和记忆用户施加的几何约束和参数化尺 寸公式。
Hale Waihona Puke Baidu
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最近，CAD 系统能力的重大发展 － 实时“挖掘”在一般实体模型几何模型中找到 的信息 － 扩展了“直接几何模型”编辑功能，甚至在基于历史记录、参数化系统 中也可以。这些改进为技术的又一次革命性飞跃奠定了基础 － 同步建模技术。结 合对模型当前的几何模型条件进行深度、富有洞察力的检查，把这些信息与所有用 户定义的约束和参数驱动尺寸结合在一起，然后实时确定模型特征及定位相关等特 性依赖，同步建模技术集成了两种方法的精华。
特征树型结构变为特征集… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ... 4 在无约束模型上进行受控编辑… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ... 7 在参数约束模型上进行编辑… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .… .. 8 父/子结构… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .… . 10 尺寸方向控制… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ... 11 程序特征… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ..… . 13 模型创建… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ... 14 快速进行“假设”变更… … … … … … … … … … … … … … … … ..… … … … … … … … … … … … … … … . 15 技术推广… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .… … … .. 17 总结和评价… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .… … … .. 18
特征树型结构变为特征集
检查任何基于历史记录的 CAD 设计应用程序，您都会 图 4：基于历史记录 发现一个包含严格顺序结构的有序特征树型结构，它捕
的特征树型结构 捉设计人员用于构建模型的逐步操作。该有序树型结构 是模型构建的历史记录。树型结构中的每个项目都称为 模型特征（不要与形状特征混淆 － 比如孔和凸台 － 尽管它们也是形状特征），并且每个都表示一个特殊的 建模构建操作。例如，当设计人员进行平面草图的简单 拉伸的时候，它被添加到特征树型结构作为下一个顺序 模型特征项目。
能够与在不同 CAD 系统之间传递的 CAD 模型进行智能互操作，所以极大地 提高与供应链合作的能力。 · 获得更好的功能来迅速开发更多的设计 · 获得更大的潜力来重用设计而无需重新建模，因为用户能够独立于创建方法 进行编辑（例如可以通过拉伸一个圆或旋转一个矩形构建圆柱体） · 在开发周期的后期更加迅速地对市场需求变化做出反应，同时减少和控制变 更对产品模型的影响
在模型中找到的当前几何状况
由用户有选择地添加约束和参数
同步建模技术
您可以设想这样带来的性能影响和设计灵活性 － 进行编辑而无需重新生成整 个模型，因为同步建模技术实时发现、定位和解析依赖关系。当设计人员不必再 研究和揭示复杂的约束关系以便了解如何进行模型编辑时，当他们也不用担心编 辑的下游牵连时，您可以想象对产品开发复杂性带来的正面利益。设计人员可能 要问，“当建模应用程序能够立即识别那些几何相互关系并且保持的时候，我们 为什么还要多余地再强制加上诸如两个模型面是共平面，或者是相切等约束条 件？”
这些变化具有深远影响，能够更加迅速地对现有产品进行修改，从而实现更加便 宜的产品和更快的上市时间。CAE 分析师能够更加轻易地准备模型供分析，并 且快速制定“假设”场景。公司将简化生成制造过程计划的工作量，能够在制造 加工和过程问题的基础上迅速提出变更建议
技术证明
想要了解同步建模技术的力量并且全面评估它将对行业产生的影响，需要在逐个 示例的基础上进行更加深入的探讨。