2011年6月15-16日，我在美国阿拉巴马州的亨茨维尔市参加了Solid Edge ST4的全球发布会。其间，我对Siemens PLM负责Velocity 系列产品的高级副总裁Karsten Newbury先生、Velocity 系列产品研发副总裁Bill McClure先生、Solid Edge 研发总监Dan Staples先生、Velocity 系列产品市场营销副总裁John Fox先生、Velocity 系列产品亚太区副总裁Say Tiam Go先生等高层领导进行了专访。此外，我还参加了Solid Edge ST4的现场体验培训。通过这次采访和亲身体验，我对同步技术有了更深的理解。
 

黄培博士与Karsten（中）和Bill的合影

    参加这次会议让我想起了自己的一段有趣经历。上世纪90年代，我在参与开目CAD开发的过程中，曾与导师一起对尺寸驱动技术（参数化设计）算法进行过深层次研究。当尺寸改变时，它可以实现对多视图的2D工程图的尺寸驱动，保持尺寸和拓扑约束不变。当时，我们还开发了一种伸展变形功能，不用修改尺寸的公称值，直接用鼠标选中图形进行移动，CAD系统可以保持拓扑约束不变。当然，在二维环境下，做尺寸驱动还有相当的局限性。因为工程图的变化很多，有各类剖视图，还有一些曲线、齿轮、螺纹等特征，难以驱动。

    同步技术（Synchronous Technology）的功能和用户界面给我留下了深刻印象。我认为同步技术的核心价值在于，在3D环境下它能实现参数化设计（尺寸驱动和伸展），并能直接编辑特征。这样，设计师可以实现快速修改设计方案，同时保持尺寸和拓扑约束的一致性。因此，工程师就可以专注于产品设计和创新，而不是思考如何应用CAD软件。因此，我认为同步技术是CAD技术发展史上的以此巨大突破。

    在传统的三维实体造型技术中，CSG表达的是造型过程，B-REP则体现的是造型结果的三维实体信息。而在参数化造型系统将设计特征信息添加到CSG上，成为特征树。

    参数化造型的优点是可以清晰地显示出零件建模的过程，通过自动修改模型，实现变异设计。然而，其缺点是当用户想改变形状或特征的位置时，CAD系统必须从头开始重新计算3D模型，以保证零件的拓扑结构一致。对于一个大型的机械零件，重新计算需要花费大量时间，而且，参数化造型系统并不能实现通过尺寸来驱动3D模型，除非该尺寸是特征建模过程中某个特征的原始尺寸，例如孔的直径，某个长方体的长、宽、高等。

    通常，设计人员会根据设计和制造的需求来标注零件的尺寸。零件的尺寸会定义特征相对于基准的距离和角度。因此，参数化设计的算法需要基于尺寸和拓扑约束进行尺寸链计算。大多数主流MCAD系统中的特征造型系统并不能真正实现尺寸驱动设计功能，因为特征造型系统需要维持特征树的造型顺序。而基于直接建模（Direct Modeling）的三维造型系统只保存了B-Rep信息，不需要保存特征树的信息，因此理论上可以实现尺寸驱动，修改了尺寸之后，可以对三维模型进行自动修改，保持拓扑约束。然而，直接建模系统在实现变异设计和和系列化产品设计方面，由于其没有存储造型的顺序，因此，实现起来，相对于特征建模系统要复杂很多。因此，这两种造型方法各有利弊。

    我认为，同步技术是一种混合的建模和约束求解算法，结合了特征建模和直接建模二者的优势。它既保留了特征树和B-Rep信息，同时也增添了许多约束信息，建立了一个全新类型的用户界面来提高用户体验，捕捉设计意图。正如Karsten所言，同步技术并不仅仅是提供很多工具，用正确的工具完成正确的工作，它是CAD历史上的一个重大创新。Bill告诉我，同步建模技术可以识别过约束，并可以冻结任意尺寸，以便正确地驱动特征。Bill强调Solid Edge将专注于提高机械设计的效率。

黄培博士与John和Say Tiam(左)合影

    Solid Edge的ST2、ST3和这次发布的ST4版是同步技术的拓展和升级，能够从外部导入的轻量化三维模型和中性的三维模型未见中识别和定义尺寸及拓扑约束，通过2D草图获取零件的形状和尺寸信息，驱动钣金和装配模型，实现二维工程图与三维模型的联动。ST3版本提供了一个混合环境，使得用户可以使用特征造型和同步技术。

    在Solid Edge ST4的版本中，西门子PLM特别关注改善2D工程制图功能和满足各国的制图标准的要求，特别是满足中国的国家际准（GB）。Say Tiam说到，作为西门子PLM的合作伙伴，艾克斯特公司提供了很多关于的中国工程标准信息，使得ST4可以更好地遵循中国国标。ST4也提升了Insight系统的功能，以便使设计团队更好地实现协作。Insight系统基于微软SharePoint平台。Dan指出，整个ST计划有一个革命性的路线图，而ST4是一个重要的里程碑。

    John告诉我，Solid Edge建立了一个很大的全球用户社区，而西门子PLM将加大在教育市场的开拓力度。他对主流三维CAD市场的增长非常乐观，特别是像中国这样的新兴市场。Say Tiam告诉我，在中国，Solid Edge网络社区（WWW.3DST.COM）的会员已经超过46000人，非常可观。

黄培博士与Solid Edge 研发总监Dan Staples先生的合影

    Siemens PLM软件的CEO Tony Affuso先生也参加了此次会议，彰显了Solid Edge业务对西门子PLM软件的重要性。他宣布Siemens PLM将把Solid Edge作为Velocity业务的旗舰品牌。我认为此举非常正确，因为推广一个知名品牌显然比推广新品牌效果更好。

 用Solid Edge设计的汽车，赢得五百万美元奖金的Edison 2汽车

    在此次会议上，我还采访了来自Edison 2公司的Ron Mathis 先生和Brad Jaeger先生。Edison 2是一个正在创业的汽车工程公司，该公司参加了著名的X-Prize汽车竞赛，并凭借他们采用Solid Edge设计的燃油经济型汽车赢得了500万美元的大奖。Brad 和 Ron告诉我，Solid Edge的三维装配模型编辑修改功能很强大。Dan应用Solid Edge已有十年经验。他认为，Solid Edge既可靠又稳定，所采用的同步技术与传统的特征造型相比，实现设计变更要快得多。

    2010年，Solid Edge的软件许可收入增长超过50%。2011年，Siemens PLM在中国启动了Solid Edge“创新孵化器”计划，旨在帮助创业阶段的制造企业使用同步技术来提高他们的设计效率。每家参与此计划的创业型企业可以活得免费获得两套Solid Edge软件。Say Tiam告诉我，已有数千家制造企业加入该计划。我相信，同步技术这一前沿技术将使Solid Edge软件如虎添翼，大大提高制造企业的设计效率。