I-Deas软件介绍-前世今生及未来

概述

I-DEAS是美国SDRC(Structural Dynamics Research Corporation）公司于60年代为美国航空航天局（NASA）开发的CAD/CAE/CAM一体化软件，曾经是NASA 的御用CAE主导分析软件之一，也是和UG NX并存的、不外挂专业CAE解算器但能和专业CAE软件功能相媲美的大型CAD/CAE/CAM系统，是国际上著名的机械CAD/CAE/CAM一体化方案供应商，早期和UG、CATIA齐名并在全球范围享有盛誉。作为一款真正变量化的软件，曾主导过CAD行业从参数化设计到变量化设计的革命。国外许多著名公司，如波音、洛克希德·马丁、索尼、东芝、三星、现代、卡特比勒、福特、日产、雷诺、法雷奥等公司均是SDRC公司的大客户和合作伙伴，但后来脱离NASA商业化后由于经营不善而被UGS所在母公司EDS收购并整合成一套软件，两家约定重起用新的名字为NX（国内仍习惯叫UG），07年底和UGS一起脱离EDS被Siemense 收购称为Siemense独立的PLM软件业务部门。

简介

该软件是高度集成化的CAD/CAE/CAM软件系统。它帮助工程师以极高的效率，在单一数字模型中完成从产品设计、仿真分析、测试直至数控加工的产品研发全过程，从而被全世界制造业用户而广泛应用。

I-DEAS在CAD/CAE一体化技术方面一直雄居世界榜首，软件内含诸如结构分析、热力分析、优化设计、耐久性分析等真正提高产品性能的高级分析功能。

SDRC也是全球最大的专业CAM软件生产厂商。I-DEASCAMAND是CAM行业的顶级产品。I-DEASCAMAND可以方便地仿真刀具及机床的运动，可以从简单的2轴、2.5轴加工到以7轴5联动方式来加工极为复杂的工件表面，并可以对数控加工过程进行自动控制和优化。著名的“东芝事件”背后五轴数控机床所用的数控软件系统就是I-DEAS的产品。

I-deas提供一套基于因特网的协同产品开发解决方案，包含全部的数字化产品开发流程。I-deas是可升级的、集成的、协同电子机械设计自动化（E-MDA）解决方案。I-deas使用数字化主模型技术，这种卓越能力将帮助您在设计早期阶段就能从"可制造性"的角度更加全面地理解产品。纵向及横向的产品信息都包含在数字化主模型中，这样，在产品开发流程中的每一个部门都将容易地进行有关全部产品信息的交流，这些部门包括：制造与生产，市场，管理及供应商等。

主要贡献

（1）CAD/CAE/CAM一体化理念的最早倡导者和最佳实施者；

（2）推动了第二次CAD革命（实体建模）；

（3）主导了第四次CAD革命（变量化设计）；

（4）服务于美国航空航天事业至今40余年（包含整合成NX后的时间）

CAE功能简介

1.Digital Simulation（数字化仿真）:

I-deas CAE工具通过在产品开发早期阶段仿真全部产品性能来引导设计，

提高产品质量，验证并优化细节设计，最大程度地减少重复制作物理样机的次数，同时降低后续加工的反复次数，识别造成现有产品质量问题的原因，制定交易计划，在产品价格和性能之间取得最佳平衡。

2.I-deas机构设计（I-deas Mechanism Design）:

I-deas机构设计可集成地分析带有复杂运动副的机构运动。利用I-deas装配产生的装配体、运动约束副和接触区域，根据初始运动条件，解算出运动结果。使用了内嵌的ADAMS动态解算器，它帮助您从最初的概念设计阶段就了解机构的运动情况，包括机构的位置、速度和加速度。让您作出更多的选择，从而得到更好的，更精确的设计结果。

3.仿真模型构造（Simulation Modeling Set）:

集成环境中的有限元模型构造和结果可视化工具。直接利用I-deas零件主模型或装配，或其它CAD系统输入的模型，快速地建立数字化产品仿真模型。仿真模型和设计模型具有相关性。

4.仿真解算（Simulation Solution Set）:

有限元解算器，包括结构的线性静态分析和结构模态分析、热传递分析和流动分析以及结构优化分析。可以采用批处理的方式进行解算。提供多种收敛准则定义和解算选项控制，如模型解算占用的空间和时间预估，结构刚度矩阵文件控制。用户通过解算过程图形监控解算过程，允许终止解算。

仿真的广泛应用:

5.非线性求解器（Model Solution-Non-Linear）：

支持几何非线性、材料非线性、弹塑性及综合非线性分析，利用Newton-Raphson方法求解非线性方程组。

6.变量化分析（Variationl Analysis）：

变量化分析仿真在设计初期介入设计过程，利用单一模型进行广泛的设计研究，通过一次网格划分和解算，生成手册式结果，得到多种可对比的方案。

7.响应分析（Response Analysis）：

响应分析用来研究结构在静态、瞬态、谐波和随机等激励下的受迫响应，模态可以来自结构分析或测试。

8.复合铺合分析（Laminnate Composites）：

以复合铺层材料结构进行高效的设计和评估.

9.注塑冷却顾问（Part Advisor）：

注塑过程顾问系统。简单实用，直接对STL格式进行计算，只用定义零件的材料和模具特性以及浇注口，就可以模拟浇注模具过程中塑料流动。可优化零件与模具的设计，以达到质量、成本和时间的最优平衡。

10.机械仿真（Mechanism Sim）：

分析机构在外力作用下的运动和受力。包含机构运动（Mechanism Design）的全部功能.

11.产品寿命预测（Durability）：

预测静态载荷下产品的材料强度和疲劳安全的工具。

12.高级产品寿命预测（Advanced Durability）：

预测静态或瞬态载荷下产品的产品寿命和疲劳破坏，包含产品寿命预测的全部功能。

13.电子系统冷却仿真（ESC Electronic System Cooling）：

电子系统的三维热/流动分析。I-deas集成环境中的电子系统可靠性分析工

具，可直接在CAD模型上分析单元件、多芯片组、散热片、PCB、功率模组或完整系统的热/流动行为，含PCB Modeler和ECAD接口。用于优化元器件的位置，预测风扇运作，评估风扇和通风口的位置与尺寸，优化散热片的形状和尺寸等。

14.传热仿真（TMG）：

通用的复杂热问题的快速解决方案。与I-deas及Femap完全集成，可直接使用有限元模型。

其中ESC和TMG在电子行业和航空航天领域仍占据较大的份额和拥有极高的知名度。

CAD/CAM/CAT功能简介

一、工程设计（Engineering Design）模块

工程设计模块主要用于对产品进行几何设计，包括Master Modeler（建模）、Master Surfacing（曲面）、Master Assembly（装）)、Mechanism（机构）等几个子模块。

1．实体建模（Master Modeler）子模块

以前，在零件未制造出时，是无法观看零件形状的，只能通过二维平面图进行想像。现在用3DS可以生成实体模型，但用3DS生成的模型在工程实际中是“中看不中用”。用I-DEAS生成的实体建模，不仅中看，而且相当管用。事实上，I-DEAS后阶段的各个工作数据的产生都要依赖于实体建模所生成的数据。

2．曲面（Master Surface）子模块

由基本体素拼合成的实体，属于比较规则的物体。但在实际中存在大量形状不规则的物体表面，这些称为自由曲面。随着人们生活水平的提高，对曲面产品的需求将会大大增加。用 I-DEAS生成曲面仅需2～3步操作。Master Surface 生成曲面的方法有：拉伸、旋转、放样、扫掠、网格、点阵等。由于生成曲面的方法较多，因此Master Surface可以迅速建立任何复杂曲面。

3．装配（Master Assembly）子模块

Master Assembly可将零件在计算机上组装起来。它可用于计算干涉、质量特性等，并能进行装配体的仿真显示。

二、工程制图（Master Drafting）模块

I-DEAS的绘图模块是一个高效的二维机械制图工具，它可绘制任意复杂形状的零件。它既能作为高性能系统独立使用，又能与I-DEAS的实体建模模块结合起来使用。Master Drafting子模块可生成符合各种标准的工程图。它支持GB、ANSI、BS308、DIN、ISO和JIS等制图标准。

Master Drafting还提供了许多有用的工具，如动态导航技术等，这使设计人员制图变得非常方便。

三、制造(Manufacturing)模块

机械行业中需要用到 I-DEAS制造模块中的NC Machining（数控加工）功能。

I-DEAS的数控模块分三大部分：前置处理模块、后置处理编写器和后置处理模块。在前置处理模块中，I-DEAS提供了完整的机加工环境，可同时处理三维实体和曲面，NC刀具轨迹可根据仿真情况进行修正。后置处理编写器用于生成适合具体NC机床的后处理程序，该部分采用表格驱动，很容易编写出适应FANUC、SIMENS、FAGOR等数控系统的后置处理程序。后处理模块读入生成的后处理程序后，再对前置处理模块中生成的刀位文件.CL进行处理，就可生成所需

的数控程序。

说到I-DEAS的数控功能，就不能不提20世纪80年代著名的“东芝事件”。当时，前苏联从日本东芝公司引进了一套五座标数控系统及数控软件CAMMAX，加工出高精度、低噪声的潜艇推进器，从而使西方的反潜系统完全失效，损失惨重。东芝公司因违反“巴统”协议，擅自出口高技术，受到了严厉的制裁。在这一事件中出尽风头的CAMMAX软件就是I-DEAS数控模块的一部分。

四、测试数据分析（Test Data Analysis）模块

I-DEAS的测试数据分析模块就像一位保健医生，它在计算机上对产品性能进行测试仿真，找出造成产品各种故障的原因，帮助你对症下药，排除产品故障，改进产品设计。

五、数据管理（Data Management）模块

I-DEAS 的Data Management模块简称IDM，它就像I-DEAS家庭的一个大管家，将触角伸到I-DEAS的每一个任务模块，并自动跟踪你在I-DEAS中创建的数据，这些数据包括你存贮在模型文件或库中零件的数据。IDM也跟踪数据之间的关系。这个管家通过一定的机制，保证了所有数据的安全及存取方便。

六、几何数据交换（Geometry Translator）模块

在实际中还存在一些别的CAD系统，如UG NX、CATIA、PRO/ENGINEER、EUCLID 等。由于它们门户有别，所以各自的数据难以被对方所识别。但在实际工作中，往往需要接受别的CAD数据，这时几何数据交换模块就会发挥作用。I-DEAS中几何数据交换模块有好几个，除了工业标准接口，如IGES、STEP、DXF等，还有与UG、CATIA、PRO/ENGINEER、AUTOCAD等常用软件的直接接口。其工作原理是先将别的CAD数据转换成中性数据（不依赖于原CAD系统），然后将中性数据通过几何数据交换模块转换成I-DEAS数据，这样就可将外来数据全部“同化”。

用户评价

正如诸多使用过I-DEAS和其他CAD/CAE系统的用户评价一样，I-DEAS仍然是CAD/CAE/CAM/CAT/MTS集成解决方案上的王者。虽然NX已经取得常足进步，但就易用性而言，无法与I-DEAS想媲美。至少明确一点，尽管三维市场泛滥，UG NX、CATIA 、PROE、Solidworks…，但身兼专业有限元软件角色的唯有I-DEAS；尽管UGS公司收购SDRC后想完全吸收I-DEAS有限元分析居多优秀功能，但整合成理想的、强大的CAD/CAE/CAM一体化系统NX还需一段时日，但了以欣慰的是，NX进步很快，I-DEAS早期开启的CAD/CAE/CAM一体化理念也为日益准求效率的制造业所逐渐重视并引发大型CAD系统、PLM供应商的追捧。

市场现状

I-DEAS被UGS收购后，由于UGS收购的初衷是看中它有较强的CAM和CAE 功能，就想迁移I-DEAS的诸多功能和UG整合成强有力的CAD/CAE/CAM系统NX，几乎放弃了对I-DEAS的版本升级和技术更新甚至商业推广而主推NX版本升级，致使国内ABAQUS、MSC.NASTRAN、ANSYS等后起之秀名声远超过I-DEAS，在UGS 所属EDS公司期间，尤其是对于中国市场，因I-DEAS长期缺乏商业运作和技术上的资本、人力投入，致使作为CAD软件，界面相对现在的UG NX不太友好；作

为CAE软件，相对ABAQUS这些通用有限元系统某些求解功能没有升级，从而引发众多国内外大型客户抱怨而转投使用NX或CATIA，以它作为主导CAE系统的就转为采用其他大型通用有限元系统，致使大量客户流失，而未成为国内CAE 行业的主导者。

同行对比

CATIA开发了前处理的几个CAE模块，但由于求解器太差而并购了ABAQUS，开发了ABAQUS FORCATIA，但实际上只是外挂而已，本质后台代码并不在同一平台上，都要调用ABAQUS的求解器，且自动划分的四面体单元相对应用面过窄，再有就是碍于ABAQUS的市场，达索也不可能把CATIA的有限元功能做强，但ABAQUS也引入了一些CATIA的界面风格，前处理能力提升比较快；PRO/E 也开始这方面的尝试；Solidworks收购了COSMOS，把COSMOS集成进去了，称为Solidworks Simulation，在中小型企业应用大力推广。

前景分析

行业还是比较看好NX的，有了I-deas和NX Nastran这两大来源于NASA 的大型CAE系统，以及收购时的SDRC公司的完整性，收购NASTRAN时的大量原班人力挖掘及源代码获取，收购后的不懈开发和功能提升，又不用像达索那样怕影响市场（NX Nastran显然没有ABAQUS受认可），如今加入Siemense后无财力忧患，在继承北美CAD/CAE/CAM一体化40年历程上，I-DEAS涅槃重生后的NX 会继续和来源于西欧的CATIA在PLM市场上竞相追逐主导地位。