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Interopérabilité des systèmes d’IAO: Les services de prototypage rapide. Emmanuel Malet 24 Novembre 2003 LERI de Reims IFTS Charleville Mézières équipe CMCAO Projet Européen CASIPRO 3. Plan. Introduction L’échange de données La médiation Interopérabilité des systèmes d’IAO
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Interopérabilité des systèmes d’IAO:Les services de prototypage rapide Emmanuel Malet 24 Novembre 2003 • LERI de Reims • IFTS Charleville Mézières équipe CMCAO Projet Européen CASIPRO3 Lundi 24 Novembre 2003
Plan • Introduction • L’échange de données • La médiation • Interopérabilité des systèmes d’IAO • Les services de prototypage • Implémentation • Conclusion et perspectives Lundi 24 Novembre 2003
Introduction • Entreprise étendue et ingénierie collaborative • Collaboration des différents acteurs • Interopérabilité des systèmes d’ingénierie (IAO) • Solutions technologiques normalisées • Echange / partage de données (STEP) ? • L’interfaçage des systèmes (médiateurs) ? Lundi 24 Novembre 2003
L’échange de données • Historiquement via fichiers / formats d’échange • Natifs et propriétaires: • Systèmes homogènes (uniformisation, monopole) • Fiables mais très limités • Neutres et ouverts (IGES, SET, VDA, etc.): • Systèmes hétérogènes • N’ont pas suivi l’évolution des représentations • Fiabilité très souvent insatisfaisante • Projet STEP de normalisation des échanges Lundi 24 Novembre 2003
La norme STEPSTandard for Exchange of Product data model • Projet lancé en 1985 • Secteurs automobile, aéronautique • Définir un modèle du produit normalisé • Couvrant tout son cycle de vie • A travers les ≠ métiers • Permettre l’échange et le partage • Normalisé en 1994 par l’ISO (réf. ISO-10303) • Aujourd’hui superficiellement implanté … Lundi 24 Novembre 2003
Eléments de la norme STEP • Protocoles d’application • Solution d’échange / domaine • Ex: AP 201 (2D) AP 204 (BRep) • Méthodes de description • Méthodes de modélisation de données • Ressources communes • Bibliothèques de shémas de données réutilisables • Méthodes d’implémentation • Mise en oeuvre de STEP • Méthodologie de test de conformité • Scénarios de test des P.A Lundi 24 Novembre 2003
Contrôle SCHEMA geometrie; ENTITY point; x: REAL; y: REAL; z: REAL; END_ENTITY; Entité Entrée Sortie Fonction Attributs Contraintes Mécanisme Appel Méthodologie de développement d’un Protocole d’Application • Modélisation fonctionnelle à l’aide de sadt™, idefØ • Modéliser les fonctions du système (processus de l’entreprise) • Identifier les besoins informatifs • Modélisation conceptuelle à l’aide de idef1x, express_g • Exprimer la structure conceptuelle de l’information • Indépendance / architecture logicielle / matérielle • Expression formelle des données en langage express Lundi 24 Novembre 2003
Ressources communes • Capitalisation des schémas / bibliothèques • Génériques: indépendantes du domaine • D’application: dépendantes du domaine • R.A = spécialisation des R.G (Héritage) • Constructions interprétées • Interprétation des ressources communes à ≠ P.A • Modules d’application • Récent projet de modularisation de STEP • Améliorer le développement des P.A Lundi 24 Novembre 2003
SDAI BD partagée BD locale BD locale Méthodes d’implémentation • Mise en œuvre de STEP sur un système particulier • L’interface SDAI (Step Data Access Interface) • Le format d’échange STEP Lundi 24 Novembre 2003
L’interface SDAI • SDAI est une spécification • Fonctions d’accès/modification des données • Indépendamment / du langage et de la B.D • Accès à n’importe quel attribut/entité par son nom • Très faiblement typée, sémantique ? • Ne respecte pas d’encapsulation • Ne reflète pas le comportement des objets Lundi 24 Novembre 2003
Le format d’échange STEP • Syntaxe des fichiers d’échange STEP • Contient des instances d’entités / P.A + contraintes • Interprétable par tout système supportant STEP Iso-10303-21 header Données d’en-tête endsec data #01 = Point_3D(0,0,0); #01 = Point_3D(1,0,0); endsec end-iso-10303-21 Lundi 24 Novembre 2003
Synthèse sur STEP • Norme issue de l’industrie • Normalise et capitalise des modèles • Méthodologie relationnelle + héritage • Focalise sur l’aspect représentation • Ne prend pas en compte le comportement • STEP est faiblement implanté Lundi 24 Novembre 2003
La médiation • Issue du domaine des réseaux informatiques • Fondée sur les concepts objet • Réutilisation / évolution des systèmes • Intégrer ressources hétérogènes / distribuées • Répartir et connecter les applications • Normes: Microsoft (D)COM et OMG CORBA Lundi 24 Novembre 2003
Les concepts objet • Objet • Entité identifiable, possédant un état et un comportement • Architecture objet • Collection d’objets communicant par messages via interfaces • La spécialisation / généralisation • La réutilisation des définitions via le principe d’héritage • L’encapsulation • Abstraction des représentations (données) • Le polymorphisme • Dissocie interface et implémentation d’un objet (service du code) • Encapsulation + polymorphisme • Abstraction complète (données et code) Lundi 24 Novembre 2003
process 1 process 2 process 2 process 3 réseau système 1 système 2 Les médiateurs • Assurent une communication transparente • Entre composants hétérogènes et distribués • Au-delà des processus, systèmes et réseaux • Permettent de s’abstraire des communications • Développement se concentre sur l’architecture • En 1991, l’OMG spécifie CORBA • En 1995, Microsoft spécifie (D)COM Lundi 24 Novembre 2003
(D)COM et CORBA • (D)COM • Architecture propriétaire de Microsoft • Base des services OLE (doc. composites, copier / coller) • Gestion du cycle de vie et des versions des composants • CORBA • Spécification ouverte d’un bus logiciel (ORB) • Pas de gestion spécifique du cycle de vie / versions • Spécifie l’interopérabilité inter-ORB avec (D)COM et OSF DCE • Synthèse (D)COM / CORBA • Principales normes de médiateur • Rôles similaires, la collaboration d’objets hétérogènes • CORBA spécification ouverte, (D)COM architecture propriétaire Lundi 24 Novembre 2003
Synthèse STEP / Médiation • STEP • Normalise les représentations • Ne prend pas en compte le comportement • Norme spécifique à l’ingénierie • Médiation • Abstraction des représentations • Normalise les services (comportement) • Approche généraliste • Synthèse • Niveaux d’abstraction ≠ • Approches complémentaires Lundi 24 Novembre 2003
Interopérabilité des systèmes d’IAO • Collaboration de systèmes d’IAO hétérogènes • Groupe de travail de l’OMG (MDTF) • Boeing, Ford, NASA • IBM/DS, Unigraphics, Open Cascade • Normaliser les services d’IAO / interfaces CORBA • « OMG CAD Services » pour la CAO • « PDM Enablers » pour la GDT • « DSS » pour la simulation distribuée • Méthodologie UML retenue • Divergences avec la communauté ISO/STEP • Nécessite une harmonisation EXPRESS / UML Lundi 24 Novembre 2003
SGDT Procédé CAO Proto Les services de prototypage rapide • Revoir l’interopérabilité CAO / prototypage • Pas seulement comme un échange de données • Mais comme un échange de services • Spécifier les services des systèmes de prototypage • Afin de les intégrer à l’environnement collaboratif • Intégrer les documents de prototypage au SGDT Lundi 24 Novembre 2003
Scénarios d’échange CAO/Prototypage • Distribution des ≠ modules ≠ scénarios d’échange • Duplication des modèles de données entre les systèmes • Proposition: interfacer les ≠ composants via médiateur Lundi 24 Novembre 2003
Interopérabilité des composantsCAO-Prototypage • Dans la continuité des travaux de l’OMG • Interfaçage des composants CAO-Prototypage • Rationaliser l’architecture logicielle Lundi 24 Novembre 2003
Composants logiciels de prototypage • Le modèle STL standard • Réutilisation des fichiers STL existants • Le modèle STL topologique • Reconstruction de la topologie • Vérification de la fermeture des objets • Le modèle de tranches • Pilotage procédés de découpe (strato etc.) • Le modèle de remplissage • Pilotage procédés laser (stéréo, frittage etc.) • Le trancheur et le remplisseur • Génération des sections et trajectoires outil Lundi 24 Novembre 2003
Implémentation • Algorithmes de tranchage / remplissage • Affinités avec les opérations booléennes • Tranchage = ∩ (sol 3D, plan ) = Tranchage 3D • Remplissage= ∩ (sol 2D, droite) = Tranchage 2D • Ces opérateurs doivent être régularisés • Fiabilité et performance • Régularité des sections et trajectoires • Traitement efficace Lundi 24 Novembre 2003
Sommet singulier Arête singulière Classique Régularisé Tranchage classique et régularisé • Le tranchage classique ne garantit pas la régularité • Le tranchage doit donc être régularisé • Gestion des singularités aux sommets et arêtes Lundi 24 Novembre 2003
Espace 1D Espace 2D Solide 1D Solide 2D Singularités Notion de singularité • Solide: sous ensemble fini et non nul de l’espace • Singularité: sous ensemble de points de l’espace dont le voisinage a une dimension topologique ≠ Lundi 24 Novembre 2003
Ouvert Fermé Irréguliers Régulier Régularisation • Consiste à éliminer les singularités • Régularisation ouverte, intérieur de la clôture ik(S) • Régularisation fermée, clôture de l’intérieur ki(S) Lundi 24 Novembre 2003
Intersection des voisinagesN(p,plan) ∩ N(p,S) • Voisinage N(p,plan) : disque • Voisinage N(p Є E,S) : secteur de sphère • Voisinage N(p Є V,S) : portion de sphère =Ø Arête singularière ≠Ø Intersection franche p p plan ∩ =Ø Sommet singulier ≠Ø Intersection franche N(p,plan) N(p,S) Lundi 24 Novembre 2003
Originalité de notre approche • Spécificité du voisinage N(p,plan) (forme planaire) • Détecter les singularités N(p,plan) ∩ N(p,S) = Ø • Description qualitative de N(p Є E,S) et N(p Є V,S) • Par classification des faces incidentes • Arithmétisation de la méthode • Généralité pour les cas ouvert et fermé Lundi 24 Novembre 2003
Algorithme proposé • Classification V, E, F / au plan de tranchage P • C(V,P) = { On, Top, Bottom } • C(E,P) = { On, Top, Bottom, Cut } • C(F,P) = { On, Top, Bottom, Cut } • Création des sommets de la tranche • Issus de sommets dans le plan (V on P) (rejet des singularités) • Issus d’arètes coupant le plan (E cut P) • Création des arètes de la tranche • Issues d’arêtes dans le plan (E on P) (rejet des singularités) Issues de faces (F cut P) • Construction de la tranche • Méthode ascendante • Evite les redondances et le post-traitement de fusion Lundi 24 Novembre 2003
Maquette logicielle « e-prototyping » • Applet Java • Utilisation distante Intra / Inter net • Portabilité du code et possibilité d’utiliser CORBA • Acquisition de la géométrie • Actuellement par échange de données via STL • Devrait utiliser les services CAO (disponibilité ?) • Préparation des données • Tranchage, trajectoires outil • Pilotage du procédé • Imprimante de bureau • Services connexes • Placement et simulation de la rugosité du prototype • Estimation du temps et du coût de construction Lundi 24 Novembre 2003
Illustration Lundi 24 Novembre 2003
Conclusion • Cette thèse montre: • L’importance des normes dans la collaboration logicielle • Les ≠ fondamentales entre STEP / médiation • La lenteur du processus de normalisation • Les évolutions méthodologiques et technologiques • Cette thèse propose: • La normalisation des services de prototypage • Une implémentation originale de ces services • Questions en suspens: • STEP sera-il encapsulé derrière des services STEP ? • Les services CAO seront-ils implémentés par des modèles STEP ? • De nouvelles évolutions bouleverseront-ils ces normes ? • La collaboration intéresse elle les éditeurs de logiciels ? Lundi 24 Novembre 2003
Perspectives • Encapsulation des modèles STEP • Spécification de leurs interfaces • Vision fonctionnelle de la CFAO • Conception / Fabrication procédurale • Langages procéduraux de CFAO • Capitalisation des connaissances • Bibliothèques de procédures de Conception / Fabrication • Réutilisables et grandement portables • Automatisation • Patrons de Conception / Fabrication • Gammes automatiques • Relations logiques entre processus Conception / Fabrication ? • Traduction systématique de l’un en l’autre possible ? • La solution n’est elle pas la convergence des deux processus ? Lundi 24 Novembre 2003
FIN Lundi 24 Novembre 2003