I-Deas軟件介紹-前世今生及未來
概述
I-DEAS是美國SDRC(Structural Dynamics Research Corporation）公司于60年代為美國航空航天局（NASA）開發的CAD/CAE/CAM一體化軟件，曾經是NASA的御用CAE主導分析軟件之一，也是和UG NX并存的、不外掛專業CAE解算器但能和專業CAE軟件功能相媲美的大型CAD/CAE/CAM系統，是國際上著名的機械CAD/CAE/CAM一體化方案供應商，早期和UG、CATIA齊名并在全球范圍享有盛譽。作為一款真正變量化的軟件，曾主導過CAD行業從參數化設計到變量化設計的革命。國外許多著名公司，如波音、洛克希德·馬丁、索尼、東芝、三星、現代、卡特比勒、福特、日產、雷諾、法雷奧等公司均是SDRC公司的大客戶和合作伙伴，但后來脫離NASA商業化后由于經營不善而被UGS所在母公司EDS收購并整合成一套軟件，兩家約定重起用新的名字為NX（國內仍習慣叫UG），07年底和UGS一起脫離EDS被Siemense 收購稱為Siemense獨立的PLM軟件業務部門。
簡介
該軟件是高度集成化的CAD/CAE/CAM軟件系統。它幫助工程師以極高的效率，在單一數字模型中完成從產品設計、仿真分析、測試直至數控加工的產品研發全過程，從而被全世界制造業用戶而廣泛應用。
I-DEAS在CAD/CAE一體化技術方面一直雄居世界榜首，軟件內含諸如結構分析、熱力分析、優化設計、耐久性分析等真正提高產品性能的高級分析功能。
SDRC也是全球最大的專業CAM軟件生產廠商。I-DEASCAMAND是CAM行業的頂級產品。I-DEASCAMAND可以方便地仿真刀具及機床的運動，可以從簡單的2軸、2.5軸加工到以7軸5聯動方式來加工極為復雜的工件表面，并可以對數控加工過程進行自動控制和優化。著名的“東芝事件”背后五軸數控機床所用的數控軟件系統就是I-DEAS的產品。
I-deas提供一套基于因特網的協同產品開發解決方案，包含全部的數字化產品開發流程。I-deas是可升級的、集成的、協同電子機械設計自動化（E-MDA）解決方案。I-deas使用數字化主模型技術，這種卓越能力將幫助您在設計早期階段就能從"可制造性"的角度更加全面地理解產品。縱向及橫向的產品信息都包含在數字化主模型中，這樣，在產品開發流程中的每一個部門都將容易地進行有關全部產品信息的交流，這些部門包括：制造與生產，市場，管理及供應商等。
主要貢獻
（1）CAD/CAE/CAM一體化理念的最早倡導者和最佳實施者；
（2）推動了第二次CAD革命（實體建模）；
（3）主導了第四次CAD革命（變量化設計）；
（4）服務于美國航空航天事業至今40余年（包含整合成NX后的時間）
CAE功能簡介
1.Digital Simulation（數字化仿真）:
I-deas CAE工具通過在產品開發早期階段仿真全部產品性能來引導設計，提高產品質量，驗證并優化細節設計，最大程度地減少重復制作物理樣機的次數，同時降低后續加工的反復次數，識別造成現有產品質量問題的原因，制定交易計劃，在產品價格和性能之間取得最佳平衡。
2.I-deas機構設計（I-deas Mechanism Design）:
I-deas機構設計可集成地分析帶有復雜運動副的機構運動。利用I-deas裝配產生的裝配體、運動約束副和接觸區域，根據初始運動條件，解算出運動結果。使用了內嵌的ADAMS動態解算器，它幫助您從最初的概念設計階段就了解機構的運動情況，包括機構的位置、速度和加速度。讓您作出更多的選擇，從而得到更好的，更精確的設計結果。
3.仿真模型構造（Simulation Modeling Set）:
集成環境中的有限元模型構造和結果可視化工具。直接利用I-deas零件主模型或裝配，或其它CAD系統輸入的模型，快速地建立數字化產品仿真模型。仿真模型和設計模型具有相關性。
4.仿真解算（Simulation Solution Set）:
有限元解算器，包括結構的線性靜態分析和結構模態分析、熱傳遞分析和流動分析以及結構優化分析。可以采用批處理的方式進行解算。提供多種收斂準則定義和解算選項控制，如模型解算占用的空間和時間預估，結構剛度矩陣文件控制。用戶通過解算過程圖形監控解算過程，允許終止解算。
仿真的廣泛應用:
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計初期介入設計過程，利用單一模型進行廣泛的設計研究，通過一次網格劃分和解算，生成手冊式結果，得到多種可對比的方案。
7.響應分析（Response Analysis）：
響應分析用來研究結構在靜態、瞬態、諧波和隨機等激勵下的受迫響應，模態可以來自結構分析或測試。
8.復合鋪合分析（Laminnate Composites）：
以復合鋪層材料結構進行高效的設計和評估.
9.注塑冷卻顧問（Part Advisor）：
注塑過程顧問系統。簡單實用，直接對STL格式進行計算，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程中塑料流動。可優化零件與模具的設計，以達到質量、成本和時間的最優平衡。
10.機械仿真（Mechanism Sim）：
分析機構在外力作用下的運動和受力。包含機構運動（Mechanism Design）的全部功能.
11.產品壽命預測（Durability）：
預測靜態載荷下產品的材料強度和疲勞安全的工具。
12.高級產品壽命預測（Advanced Durability）：
預測靜態或瞬態載荷下產品的產品壽命和疲勞破壞，包含產品壽命預測的全部功能。
13.電子系統冷卻仿真（ESC Electronic System Cooling）：
電子系統的三維熱/流動分析。I-deas集成環境中的電子系統可靠性分析工具，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的熱/流動行為，含PCB Modeler和ECAD接口。用于優化元器件的位置，預測風扇運作，評估風扇和通風口的位置與尺寸，優化散熱片的形狀和尺寸等。
14.傳熱仿真（TMG）：
通用的復雜熱問題的快速解決方案。與I-deas及Femap完全集成，可直接使用有限元模型。
其中ESC和TMG在電子行業和航空航天領域仍占據較大的份額和擁有極高的知名度。
CAD/CAM/CAT功能簡介
一、工程設計（Engineering Design）模塊
工程設計模塊主要用于對產品進行幾何設計，包括Master Modeler（建模）、Master Surfacing（曲面）、Master Assembly（裝）)、Mechanism（機構）等幾個子模塊。
1．實體建模（Master Modeler）子模塊
以前，在零件未制造出時，是無法觀看零件形狀的，只能通過二維平面圖進行想像。現在用3DS可以生成實體模型，但用3DS生成的模型在工程實際中是“中看不中用”。用I-DEAS生成的實體建模，不僅中看，而且相當管用。事實上，I-DEAS后階段的各個工作數據的產生都要依賴于實體建模所生成的數據。
2．曲面（Master Surface）子模塊
由基本體素拼合成的實體，屬于比較規則的物體。但在實際中存在大量形狀不規則的物體表面，這些稱為自由曲面。隨著人們生活水平的提高，對曲面產品的需求將會大大增加。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、放樣、掃掠、網格、點陣等。由于生成曲面的方法較多，因此Master Surface可以迅速建立任何復雜曲面。
3．裝配（Master Assembly）子模塊
Master Assembly可將零件在計算機上組裝起來。它可用于計算干涉、質量特性等，并能進行裝配體的仿真顯示。
二、工程制圖（Master Drafting）模塊
I-DEAS的繪圖模塊是一個高效的二維機械制圖工具，它可繪制任意復雜形狀的零件。它既能作為高性能系統獨立使用，又能與I-DEAS的實體建模模塊結合起來使用。Master Drafting子模塊可生成符合各種標準的工程圖。它支持GB、ANSI、BS308、DIN、ISO和JIS等制圖標準。
Master Drafting還提供了許多有用的工具，如動態導航技術等，這使設計人員制圖變得非常方便。
三、制造(Manufacturing)模塊
機械行業中需要用到 I-DEAS制造模塊中的NC Machining（數控加工）功能。
I-DEAS的數控模塊分三大部分：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提供了完整的機加工環境，可同時處理三維實體和曲面，NC刀具軌跡可根據仿真情況進行修正。后置處理編寫器用于生成適合具體NC機床的后處理程序，該部分采用表格驅動，很容易編寫出適應FANUC、SIMENS、FAGOR等數控系統的后置處理程序。后處理模塊讀入生成的后處理程序后，再對前置處理模塊中生成的刀位文件.CL進行處理，就可生成所需的數控程序。
說到I-DEAS的數控功能，就不能不提20世紀80年代著名的“東芝事件”。當時，前蘇聯從日本東芝公司引進了一套五座標數控系統及數控軟件CAMMAX，加工出高精度、低噪聲的潛艇推進器，從而使西方的反潛系統完全失效，損失慘重。東芝公司因違反“巴統”協議，擅自出口高技術，受到了嚴厲的制裁。在這一事件中出盡風頭的CAMMAX軟件就是I-DEAS數控模塊的一部分。
四、測試數據分析（Test Data Analysis）模塊
I-DEAS的測試數據分析模塊就像一位保健醫生，它在計算機上對產品性能進行測試仿真，找出造成產品各種故障的原因，幫助你對癥下藥，排除產品故障，改進產品設計。
五、數據管理（Data Management）模塊
I-DEAS 的Data Management模塊簡稱IDM，它就像I-DEAS家庭的一個大管家，將觸角伸到I-DEAS的每一個任務模塊，并自動跟蹤你在I-DEAS中創建的數據，這些數據包括你存貯在模型文件或庫中零件的數據。IDM也跟蹤數據之間的關系。這個管家通過一定的機制，保證了所有數據的安全及存取方便。
六、幾何數據交換（Geometry Translator）模塊
在實際中還存在一些別的CAD系統，如UG NX、CATIA、PRO/ENGINEER、EUCLID等。由于它們門戶有別，所以各自的數據難以被對方所識別。但在實際工作中，往往需要接受別的CAD數據，這時幾何數據交換模塊就會發揮作用。I-DEAS中幾何數據交換模塊有好幾個，除了工業標準接口，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數據轉換成中性數據（不依賴于原CAD系統），然后將中性數據通過幾何數據交換模塊轉換成I-DEAS數據，這樣就可將外來數據全部“同化”。
用戶評價
正如諸多使用過I-DEAS和其他CAD/CAE系統的用戶評價一樣，I-DEAS仍然是CAD/CAE/CAM/CAT/MTS集成解決方案上的王者。雖然NX已經取得常足進步，但就易用性而言，無法與I-DEAS想媲美。至少明確一點，盡管三維市場泛濫，UG NX、CATIA 、PROE、Solidworks…，但身兼專業有限元軟件角色的唯有I-DEAS；盡管UGS公司收購SDRC后想完全吸收I-DEAS有限元分析居多優秀功能，但整合成理想的、強大的CAD/CAE/CAM一體化系統NX還需一段時日，但了以欣慰的是，NX進步很快，I-DEAS早期開啟的CAD/CAE/CAM一體化理念也為日益準求效率的制造業所逐漸重視并引發大型CAD系統、PLM供應商的追捧。
市場現狀
I-DEAS被UGS收購后，由于UGS收購的初衷是看中它有較強的CAM和CAE功能，就想遷移I-DEAS的諸多功能和UG整合成強有力的CAD/CAE/CAM系統NX，幾乎放棄了對I-DEAS的版本升級和技術更新甚至商業推廣而主推NX版本升級，致使國內ABAQUS、MSC.NASTRAN、ANSYS等后起之秀名聲遠超過I-DEAS，在UGS所屬EDS公司期間，尤其是對于中國市場，因I-DEAS長期缺乏商業運作和技術上的資本、人力投入，致使作為CAD軟件，界面相對現在的UG NX不太友好；作為CAE軟件，相對ABAQUS這些通用有限元系統某些求解功能沒有升級，從而引發眾多國內外大型客戶抱怨而轉投使用NX或CATIA，以它作為主導CAE系統的就轉為采用其他大型通用有限元系統，致使大量客戶流失，而未成為國內CAE行業的主導者。
同行對比
CATIA開發了前處理的幾個CAE模塊，但由于求解器太差而并購了ABAQUS，開發了ABAQUS FORCATIA，但實際上只是外掛而已，本質后臺代碼并不在同一平臺上，都要調用ABAQUS的求解器，且自動劃分的四面體單元相對應用面過窄，再有就是礙于ABAQUS的市場，達索也不可能把CATIA的有限元功能做強，但ABAQUS也引入了一些CATIA的界面風格，前處理能力提升比較快；PRO/E 也開始這方面的嘗試；Solidworks收購了COSMOS，把COSMOS集成進去了，稱為Solidworks Simulation，在中小型企業應用大力推廣。
前景分析
行業還是比較看好NX的，有了I-deas和NX Nastran這兩大來源于NASA的大型CAE系統，以及收購時的SDRC公司的完整性，收購NASTRAN時的大量原班人力挖掘及源代碼獲取，收購后的不懈開發和功能提升，又不用像達索那樣怕影響市場（NX Nastran顯然沒有ABAQUS受認可），如今加入Siemense后無財力憂患，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會繼續和來源于西歐的CATIA在PLM市場上競相追逐主導地位。
本文來源：互聯網
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