Это рассказ о том, как мы встроили новый просмотрщик C3D Viewer в систему управления жизненным циклом изделия ЛОЦМАН:PLM, почему мы это сделали, и что у нас получилось.
Любое достойное упоминания PLM-решение включает в себя механизмы/подсистему PDM (управление данными об изделии).
В базе данных PDM-системы хранятся документы и файлы, созданные в различных САПР: 3D-модели, чертежи, спецификации и расчеты.
Для того, чтобы содержание этих документов было доступно тем пользователям, у которых на рабочем месте не установлены соответствующие приложения САПР (а они бывают о-о-очень дорогими), PDM-система формирует «вторичное представление документа» — копию документа в каком-то «нейтральном» общедоступном формате.
После того, как «вторичное представление» загружено в систему, на его основе можно построить предварительный просмотр содержимого документа непосредственно в интерфейсе клиента PDM-системы; использовать как носитель при обмене информацией с внешними пользователями, в процессах согласования и при обмене замечаниями с помощью заметок и аннотаций.
В разное время в качестве «вторичного представления» 3D-моделей в ЛОЦМАН:PLM поочередно выступали VRML, eDrawings, 3D PDF.
Про VRML я говорить не буду – ошибки молодости… с кем не бывает.
eDrawings был неплох, но за разработку адаптера к нему и услуги поддержки приходилось платить весьма нескромные деньги. К тому же начиная с 2014 года eDrawings стал доступен только в версии x64. Мы при всем желании не могли больше встраивать его в наш 32bit клиент ЛОЦМАН:PLM как ActiveX.
3D PDF поначалу казался подарком — бесплатный, уже установлен на каждом первом компьютере, стандарт de facto в нашем рукаве галактики, плюс готовая библиотека ActiveX, пригодная для встраивания, но, со временем, нам стала открываться его темная сторона:
И самое главное – неудовлетворительная производительность при работе с большими моделями (сборками):
Мы всегда с интересом следили за успехами и новинками C3D Labs (все-таки дочерняя компания АСКОН, коллеги). Появление нового просмотрщика C3D Viewer не прошло незамеченным. Получив доступ к ранним бета версиям продукта, мы провели сравнительное исследование функциональности и производительности.
По нашим запросам команда C3D Labs разработала функционал аннотирования 3D моделей, обеспечила локализацию на русский язык.
Ряд доработок API C3D Viewer был обусловлен спецификой применения компонента в нашем приложении. В результате в API появились новые методы и события, позволившие реализовать собственный механизм индикации прогресса загрузки модели и экстренного прерывания/отмены загрузки.
И раз уж я упоминал о дороговизне eDrawings, то справедливости ради надо сказать, что C3D Viewer тоже не бесплатен для нас, но условия его использования гораздо более демократичные.
В начале следует дать краткое техническое описание системы, в которую нам предстояло встроить C3D Viewer, – клиентского приложения ЛОЦМАН:PLM.
Это десктопное Win32 приложение с MDI интерфейсом, написанное на Delphi 2006.
Компоновка дочерних MDI окон — динамическая, строится на основе описания набора взаимосвязанных «панелей», каждая из которых представляет некоторый аспект информации об указанном объекте.
Программный компонент C3D Viewer – это ActiveX COM Library (C++, Qt).
API простой и компактный, ключевые операции — асинхронные, выполняются в отдельном потоке, поэтому взаимодействие с компонентом основано на вызове методов и обработке событий.
Прототип модуля просмотра вторичного представления удалось собрать и встроить в ЛОЦМАН:PLM всего за пару часов, а вот прочие «мелочи» потребовали значительно больше времени.
Мы реализовали собственные панели инструментов, контекстное меню, панель, отображающую структуру модели, и панель со списком аннотаций — в нужном нам объеме и виде, в соответствии с общей визуальной стилистикой интерфейса приложения.
Мы применяем компонент в нескольких режимах работы с вторичным преставлением: встроенный просмотр, полноэкранный просмотр и режим аннотирования.
Одной из первых проблем оказалось то, что Delphi 2006 некорректно импортирует описание библиотеки типов из ActiveX C3D Viewer, которая написана на C++ c Qt.
Выкрутились, применив утилиту импорта библиотеки типов Delphi 2010, которая, впрочем, также давала не 100% правильный результат — пришлось все-таки исправить десяток строк «вручную».
В нашем приложении пользователю доступен WYSIWYG редактор компоновки, который позволяет добавлять и перемещать «панели» с информацией. На одной их таких панелей располагается и ActiveX C3D Viewer.
Оказалось, что при перемещении панели с ActiveX C3D Viewer в другой «контейнер» происходит его частичное «разрушение».
Выяснили, что причина — в специфической реализации механизма смены родительского окна VCL Delphi. Если коротко, то в итоге происходит вызов winapi функции DestroyWindow ActiveX C3D Viewer, после чего тот начинает считать себя «убитым», а Delphi тем временем продолжает считать его «живым».
Эту проблему мы обошли, поместив ActiveX в специальный контейнер, который умеет определять, что происходит смена родительского окна, и в этот момент корректно освобождает ActiveX и создает его заново.
У нас 32х битное приложение, и «Out of memory» никто не отменял. Возможность появления огромных сборок в условиях ограниченного 2 ГБ объема оперативной памяти неизбежно привела к тому, что проблема стала острее.
Особую остроту придавало то, что если память заканчивалась в процессе загрузки модели в C3D Viewer, то это приводило к неожиданному аварийному завершению всего приложения.
Причину определить удалось не сразу. Пришлось разработать собственный PostMortem Debugger на основе sampling profiler-а, который восстанавливал стек c помощью отладочной информации JDBG.
Поняв причину, мы начали с того, что увеличили лимит доступной оперативной памяти до 3.5 ГБ, добавив флаг IMAGE_FILE_LARGE_ADDRESS_AWARE в заголовок EXE, несколько сократили потребление памяти в своем приложении, но результат не радовал.
Дело в том, что если у вас 32х битное MDI приложение (с многооконным интерфейсом), то пользователь, в принципе, может открыть неограниченное здравым смыслом количество окон. И он это обязательно сделает. Имеет право.
Чтобы снизить вероятность проявления проблем, связанных с нехваткой памяти, мы встроили в приложение механизм контроля и оптимизации использования памяти. При достижении определенного лимита неактивные в данный момент MDI окна погружаются в «спящий режим», высвобождая тем самым ресурсы.
C3D Viewer требует для отображения OGL версии не менее 2.1. Мы попробовали разные виртуальные машины, вот некоторая информация об этом:
Hyper-V — C3D Viewer не работает.
Virtual Box 4.1.44 + Window 7 — C3D Viewer работает.
VMWare Player v14 (Accelerate 3D Graphics + OGL v3 в настройках) — C3D Viewer работает.
В итоге активная фаза разработки и отладки нового просмотрщика заняла около двух месяцев. Еще две-три недели мы затратили на устранение ошибок.
В следующих версиях C3D Viewer мы надеемся увидеть функции динамического сечения, измерения моделей, новые возможности работы с PMI, конфигурациями моделей в связке с КОМПАС-3D и ЛОЦМАН:PLM.
Для знакомства с C3D Viewer есть бесплатная версия (скачать здесь). Она не включает API и некоторые другие функции. Версию для встраивания можно запросить на тестирование у разработчиков C3D Labs.
Сергей Ершов, руководитель группы прикладных АРМ, АСКОН.
.1 Что такое «вторичное представление»
Любое достойное упоминания PLM-решение включает в себя механизмы/подсистему PDM (управление данными об изделии).
В базе данных PDM-системы хранятся документы и файлы, созданные в различных САПР: 3D-модели, чертежи, спецификации и расчеты.
Для того, чтобы содержание этих документов было доступно тем пользователям, у которых на рабочем месте не установлены соответствующие приложения САПР (а они бывают о-о-очень дорогими), PDM-система формирует «вторичное представление документа» — копию документа в каком-то «нейтральном» общедоступном формате.
После того, как «вторичное представление» загружено в систему, на его основе можно построить предварительный просмотр содержимого документа непосредственно в интерфейсе клиента PDM-системы; использовать как носитель при обмене информацией с внешними пользователями, в процессах согласования и при обмене замечаниями с помощью заметок и аннотаций.
.2 Вторичное представление в ЛОЦМАН:PLM
В разное время в качестве «вторичного представления» 3D-моделей в ЛОЦМАН:PLM поочередно выступали VRML, eDrawings, 3D PDF.
Про VRML я говорить не буду – ошибки молодости… с кем не бывает.
eDrawings был неплох, но за разработку адаптера к нему и услуги поддержки приходилось платить весьма нескромные деньги. К тому же начиная с 2014 года eDrawings стал доступен только в версии x64. Мы при всем желании не могли больше встраивать его в наш 32bit клиент ЛОЦМАН:PLM как ActiveX.
3D PDF поначалу казался подарком — бесплатный, уже установлен на каждом первом компьютере, стандарт de facto в нашем рукаве галактики, плюс готовая библиотека ActiveX, пригодная для встраивания, но, со временем, нам стала открываться его темная сторона:
- Мы имеем право распространять Acrobat Reader в своем дистрибутиве. Оказалось, Acrobat Reader установлен далеко не на каждом первом компьютере. Иногда там установлен Acrobat Reader несовместимой версии, а иногда — вообще другое приложение для просмотра PDF, несовместимое с Acrobat Reader и, при этом, очень дорогое сердцу пользователя.
- Вектор развития Acrobat Reader непредсказуем. Каждый релиз полон сюрпризов и пополняет используемый нами арсенал средств, предназначенных для автоматического закрытия окон ненужных сообщений, сворачивания назойливых панелей и установки туманно документированных опций.
- Выход обновления Acrobat Reader внезапен и неотвратим. О нем мы узнаем из сообщений пользователей о том, что у нас перестало работать «вторичное представление».
- Обратная связь с разработчиком, вероятно, возможна, но, как показывает регулярное изучение печальных форумов, бесперспективна.
- Иногда использование ActiveX Acrobat Reader приводит к аварийному завершению вашего приложения. Мы пришли, в итоге, к использованию режима SafeMode в Acrobat Reader. В этом режиме периодически аварийно завершается только скрытый дочерний процесс Acrobat Reader, а наше приложение продолжает работать.
- ActiveX Acrobat Reader доступен только в версии 32bit без вариантов.
И самое главное – неудовлетворительная производительность при работе с большими моделями (сборками):
- Низкая скорость экспорта из КОМПАС-3D в 3D PDF.
Возможно, часть ответственности лежит на КОМПАС-3D, но что есть — то есть. - Большой размер файла 3D PDF, что увеличивает нагрузку на файловую систему и сеть и требует больше оперативной памяти.
Поиск оптимальных, с точки зрения соотношений точности вывода моделей к размеру файла, настроек не дал приемлемых результатов. - Низкая скорость загрузки больших моделей 3D PDF.
- Неудовлетворительные скорость / качество рендеринга больших файлов.
.3 Знакомство с C3D Viewer
Мы всегда с интересом следили за успехами и новинками C3D Labs (все-таки дочерняя компания АСКОН, коллеги). Появление нового просмотрщика C3D Viewer не прошло незамеченным. Получив доступ к ранним бета версиям продукта, мы провели сравнительное исследование функциональности и производительности.
Результаты исследования вдохновили нас на запуск проекта, итогом которого должно было стать встраивание компонента C3D Viewer в качестве средства просмотра и аннотирования вторичного представления 3D-моделей в ЛОЦМАН:PLM.Интерес к проекту был взаимным, что наилучшим образом сказалось на качестве взаимодействия с разработчиками и скорости решения различных проблем.
- Ускорение сохранения в формат C3D по сравнению с PDF – от 6 до 18 раз!
Корреляции с размером моделей и количеством компонентов не выявлено.- Размер файлов C3D меньше файлов PDF – от 2 до 39 раз!
- Скорость загрузки файлов C3D выше скорости загрузки PDF – от 6 до 264 раз.
Корреляции с размером моделей и количеством компонентов не выявлено.- Качество и плавность отображения при вращении у C3D Viewer значительно превосходит качество Adobe Reader.
По непонятным причинам замерить FPS в Adobe Reader не всегда получалось. В случаях, когда попытки замера были удачными, FPS не превышал значения «5». C3D Viewer «крутит» со скоростью 30-100++ FPS на разных моделях.
По нашим запросам команда C3D Labs разработала функционал аннотирования 3D моделей, обеспечила локализацию на русский язык.
Ряд доработок API C3D Viewer был обусловлен спецификой применения компонента в нашем приложении. В результате в API появились новые методы и события, позволившие реализовать собственный механизм индикации прогресса загрузки модели и экстренного прерывания/отмены загрузки.
И раз уж я упоминал о дороговизне eDrawings, то справедливости ради надо сказать, что C3D Viewer тоже не бесплатен для нас, но условия его использования гораздо более демократичные.
.4 Встраивание
В начале следует дать краткое техническое описание системы, в которую нам предстояло встроить C3D Viewer, – клиентского приложения ЛОЦМАН:PLM.
Это десктопное Win32 приложение с MDI интерфейсом, написанное на Delphi 2006.
Компоновка дочерних MDI окон — динамическая, строится на основе описания набора взаимосвязанных «панелей», каждая из которых представляет некоторый аспект информации об указанном объекте.
Программный компонент C3D Viewer – это ActiveX COM Library (C++, Qt).
API простой и компактный, ключевые операции — асинхронные, выполняются в отдельном потоке, поэтому взаимодействие с компонентом основано на вызове методов и обработке событий.
Прототип модуля просмотра вторичного представления удалось собрать и встроить в ЛОЦМАН:PLM всего за пару часов, а вот прочие «мелочи» потребовали значительно больше времени.
Мы реализовали собственные панели инструментов, контекстное меню, панель, отображающую структуру модели, и панель со списком аннотаций — в нужном нам объеме и виде, в соответствии с общей визуальной стилистикой интерфейса приложения.
Мы применяем компонент в нескольких режимах работы с вторичным преставлением: встроенный просмотр, полноэкранный просмотр и режим аннотирования.
Какие были сложности:
Импорт описания библиотеки типов
Одной из первых проблем оказалось то, что Delphi 2006 некорректно импортирует описание библиотеки типов из ActiveX C3D Viewer, которая написана на C++ c Qt.
Выкрутились, применив утилиту импорта библиотеки типов Delphi 2010, которая, впрочем, также давала не 100% правильный результат — пришлось все-таки исправить десяток строк «вручную».
Трудности «усыновления»
В нашем приложении пользователю доступен WYSIWYG редактор компоновки, который позволяет добавлять и перемещать «панели» с информацией. На одной их таких панелей располагается и ActiveX C3D Viewer.
Оказалось, что при перемещении панели с ActiveX C3D Viewer в другой «контейнер» происходит его частичное «разрушение».
Выяснили, что причина — в специфической реализации механизма смены родительского окна VCL Delphi. Если коротко, то в итоге происходит вызов winapi функции DestroyWindow ActiveX C3D Viewer, после чего тот начинает считать себя «убитым», а Delphi тем временем продолжает считать его «живым».
Эту проблему мы обошли, поместив ActiveX в специальный контейнер, который умеет определять, что происходит смена родительского окна, и в этот момент корректно освобождает ActiveX и создает его заново.
Проблемы с памятью
У нас 32х битное приложение, и «Out of memory» никто не отменял. Возможность появления огромных сборок в условиях ограниченного 2 ГБ объема оперативной памяти неизбежно привела к тому, что проблема стала острее.
Особую остроту придавало то, что если память заканчивалась в процессе загрузки модели в C3D Viewer, то это приводило к неожиданному аварийному завершению всего приложения.
Причину определить удалось не сразу. Пришлось разработать собственный PostMortem Debugger на основе sampling profiler-а, который восстанавливал стек c помощью отладочной информации JDBG.
Поняв причину, мы начали с того, что увеличили лимит доступной оперативной памяти до 3.5 ГБ, добавив флаг IMAGE_FILE_LARGE_ADDRESS_AWARE в заголовок EXE, несколько сократили потребление памяти в своем приложении, но результат не радовал.
Дело в том, что если у вас 32х битное MDI приложение (с многооконным интерфейсом), то пользователь, в принципе, может открыть неограниченное здравым смыслом количество окон. И он это обязательно сделает. Имеет право.
Чтобы снизить вероятность проявления проблем, связанных с нехваткой памяти, мы встроили в приложение механизм контроля и оптимизации использования памяти. При достижении определенного лимита неактивные в данный момент MDI окна погружаются в «спящий режим», высвобождая тем самым ресурсы.
Проблемы с виртуальными машинами
C3D Viewer требует для отображения OGL версии не менее 2.1. Мы попробовали разные виртуальные машины, вот некоторая информация об этом:
Hyper-V — C3D Viewer не работает.
Virtual Box 4.1.44 + Window 7 — C3D Viewer работает.
VMWare Player v14 (Accelerate 3D Graphics + OGL v3 в настройках) — C3D Viewer работает.
В итоге активная фаза разработки и отладки нового просмотрщика заняла около двух месяцев. Еще две-три недели мы затратили на устранение ошибок.
.5 Что впереди
В следующих версиях C3D Viewer мы надеемся увидеть функции динамического сечения, измерения моделей, новые возможности работы с PMI, конфигурациями моделей в связке с КОМПАС-3D и ЛОЦМАН:PLM.
P.S.
Для знакомства с C3D Viewer есть бесплатная версия (скачать здесь). Она не включает API и некоторые другие функции. Версию для встраивания можно запросить на тестирование у разработчиков C3D Labs.
Сергей Ершов, руководитель группы прикладных АРМ, АСКОН.