Modellezés és tervezés c. tantárgy

1. Budapesti Műszaki Főiskola Neumann János Informatikai Kar Intelligens Mérnöki Rendszerek Intézet Mérnöki Informatikus MSc Modellezés és tervezés c. tantárgy 7. Előadás Termékadatok menedzselése és cseréje Dr. Horváth László egyetemi tanár http://nik.bmf.hu/lhorvath/

2. Tartalom Termékadatok menedzsmentje A mérnöki virtuális terekben kezelt adatok sajátosságai Mérnöki virtuális terekben sajátos adatbázis-funkciók Termékstruktúra Termékmodellek szabványosítása A STEP termékmodell Adatcsere modellező rendszerek között Adatcsere szabványok kifejlődése Az IGES adatcsere formátum Az IGES processzorok tesztelése STEP alkalmazási protokollok (AP) Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/

3. Termékadatok menedzsmentje (Product Data Management, PDM) (PDM) Modellezőkkel integrált, termék-centrikus adatbázis-kezelés. Termékstruktúra és annak az érintett tételekkel való kapcsolatának a menedzselése. Adatbázis-technológia sokrétű, nagy bonyolultságú nagy kiterjedésű és nagy tömegű adat kezelését igénylő feladathoz. A tervezési adatoknak és a mérnöki tevékenységek folyamatának együttes menedzselése. Más vállalati tevékenységekkel integráltan működik. A termék életciklusán keresztül rendelkezésre áll. A mérnöki információkkal kapcsolatos problémák feltárásának hatékony eszköze Funkciók Információkezelés. Módosításkezelés. Folyamatirányítás. Termékstruktúra-kezelés. Konfiguráció szempontjai A vállalat vezetésének a céljai. Termékek. Vállalati szervezet. Emberi tényező: motiváció, tapasztalatok, korábbi kudarcok. Minőség. Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/

4. A mérnöki virtuális terekben kezelt adatok sajátosságai • Konfigurálható termékek, nagyszámú változatban. • Egyedi termékek modellezése termékcsoportokban. • Generikus termékstruktúrák modellezése. • Nagy adat-tömeg. Sokféle elv, formátum. • Összefüggések bonyolult rendszere. • Különböző beosztású felhasználók. • Több változat és módosulat. • Változó státusz: • tervezés alatt, ellenőrzés alatt, kibocsátva, kész terv, • beépítve, installálás alatt, • karbantartás alatt és • üzemeltetés alatt. • Hosszú időtartamra (életciklusra, PLM). Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/

5. Mérnöki virtuális terekben sajátos adatbázis-funkciók Általános Nyitott rendszer Termékkel kapcsolatos Többszörös szimultán adathozzáférés Elérés felhasználói programokból Projektek Csoportok Jóváhagyási procedúrák Különféle szabványok Termékstruktúra Módosítások kezelése Elérés külső adatbázisokból Modellépítés története Adatbázis integritása Interfészek más rendszerekhez Objektumok összefüggései Státuszriportok Sokféle platform Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/

6. Termékstruktúra Kapcsolat a modellező eszközökkel. Módosulatok (revision), alternatívák, változatok és opciók kezelése. Többszintű darabjegyzékek (Bill of materials, BOM) kezelése. Csoportok számára, saját nézőpontjuknak megfelelő információ generálása. Grafikus megjelenítéssel támogatott navigáció többszintű rendszerekben. Attribútumok: kapcsolat alkatrészekkel és szerkezeti egységekkel, adatokkal, majd ennek átvitele az összes későbbi módosulatba. Összefüggések: alkatrész-alkatrész, alkatrész-adat, egy-több, több-több, attribútumok követése és öröklése, osztályozás (taxonómia). Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/

7. Termékmodellek szabványosítása STEP (Standard for Exchange of Product Model Data = Szabvány termékmodellek adatcseréjéhez). Nemzetközi adatkommunikációs szabvány termékmodellezéshez és adatcseréhez. Korábbi adatcsere-szabványosítási tevékenységekkel (pl. IGES) koordinálták. Számos korábbi adatcsere szabványt egyesít. Gépészeti, elektromos, elektronikai és szerkezeti tervezéshez. A modellezési alap: a PDES projekt termékmodellek fejlesztésére. Termékekkel kapcsolatos információk egységes modell-ábrázolása valósul meg. 1994: Európa és USA számos nagyvállalata: STEP nemzetközi termék-adatcsere szabványként való implementálásának és alkalmazásba vételének meggyorsítása. A STEP szabványt 1994 -ben az ISO 10303 szám alatt regisztrálták. Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/

8. A STEP termékmodell A STEP implementálása Alkalmazási protokollok (AP) Rajz (alap) Elektromos tervezés Asszociatív rajz Hajóépítés Gépészeti tervezés csőszerelés Integrált erőforrások (Integrated Resources): Generikus erőforrások (Generic Resources). Generikus adatstruktúrákat Termékdefinició Tűrés definiálnak a termékadatokhoz Termékstruktúra Anyagok STEP entitások Termékadatok EXPRESS nyelven Ábrázolás Folyamatok EXPRESS nyelven Geometria és topológia Prezentáció definiált entitások Alaksajátosságok alkalmazás-függetlenek Alkalmazás-specifikus Alkalmazási erőforrások (Application Resources). entitások Műszaki rajz Véges elem analízis A generikus erőforrások Elektromos Kinematika entitásaiból létrehozva és azokból hivatkozva. Implementációs metódusok Entitások kereszt-hivatkozhatók Fizikai fájl Standard data access interface Adatbázis Ismeretbázis Például: AP 203 - Configuration-Controlled 3D Design Geometria, termékstruktúra és konfiguráció-management. AP 214 - Core Data for Automative Mechanical Design Az autóipar fejlesztette ki. Autóipar-orientált geometria, termékstruktúra, alaksajátosságok, anyagok, tűrések. Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/

9. Adatcsere modellező rendszerek között 1 4 1 4 Semleges Közvetlen formátum A1 adatbázis A2 adatbázis konverzió Szabványos adatbázisok közötti átvitel A1 adatbázis A2 adatbázis (szabványos) (szabványos) Közvetlen adatcsere Közvetett adatcsere 2 3 2 3 Adatcsere konverzió nélkül A1 adatbázis A2 adatbázis Átalakítás semleges formátumba 5 5 Adatcsere asszociativitás fenntartásával A1 adatbázis A2 adatbázis Átalakítás A2 adatbázis formátumába Általános A1 adatbázis vagy semleges átalakító Termékpárra adaptált Adatcsere semleges formátumban Konverziók: entitás típusa entitás paramétere (pl. fokszám) A2 adatbázis entitások kapcsolata Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/

10. Adatcsere szabványok kifejlődése IGES 1.0 STEP ISO 10303 CAM-I ESPIRIT IGES 2.0 XBF-2 PDES projekt projekt IGES 3.0 ESP IGES 4.0 IGES 5.0 ANSI Y14.26 VDA/FS 1.0 DIN 66301 VDA/FS 2.0 Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/

11. Az IGES adatcsere formátumról IGES ( Initial Graphics Exchange Specification - grafikus adatcsere specifikáció). Az 1979-ben kezdett fejlesztés. A Boeing és a General Electric vállalatok korábbi semleges formátumú adatátviteli szabványai az IGES -re jelentős hatással voltak rá. Az ANSI (American National Standard Institute - Amerikai Nemzeti Szabványintézet) 1981 -ben ANSI Y14.26M szabványként elfogadta és adaptálta az IGES -t. A tervezőrendszerek fejlesztőinek széleskörű támogatását élvező IGES 1.0 és 2.0 változatai a kor igényének megfelelően rajzentitások átvitelére voltak alkalmasak. Az IGES 4.0 változat már B-rep testmodellek ábrázolását is lehetővé tette, amíg az 5.0 változat az entitás-választék és a megbízhatóság tekintetében jelentett fejlődést. IGES szabványt beépítették a STEP termékmodell szabványba. Az IGES szabvány entitások sorozatát írja le: entitások, az entitások leírásához szükséges paraméterek, az entitások között definiálható összefüggések. Az IGES fájl geometriai, topológiai és nem-geometriai adatokat tartalmaz. Az IGES entitás típusát 1 és 5000 közötti számkód azonosítja. A 600 és 699 között a felhasználó speciális igényeit kielégítő entitások. Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/

12. Jellemző példák az IGES entitások választékából 100 körív Görbék 102 összetett görbe 110 egyenes Felületek 112 paraméteres szplájn 126 racionális B-szplájn 141 határgörbe 142 görbe paraméteres felületen Egyéb 108 sík 114 paraméteres szplájn 124 transzformációs mátrix 118 vonalfelület 132 kapcsolódási pont 120 forgásfelület 136 véges elem 122 tabulált henger 128 racionális B-szplájn 140 offset felület 143 Kapcsolt felület 144 trimmelt paraméteres felület 302 asszociativítás definíció 150 téglatest 502 csomópont 310 szöveg font definíció 152 ék 504 él 202 szögméret 314 szín definíció 154 henger 508 élhurok 402 asszociativítás példány 206 átmérő 156 kúp 510 lap 404 rajz 216 hosszméret 158 gömb 514 héj 220 ponthoz tartozó méret 410 méret 160 tórusz 412 négyszögalakú csoport (array) 222 sugár (méret) 230 metszet-terület 161 tömör forgástest 414 köralakú csoport (array) (sraffozás) 418 csomópont terhelés/kötöttség 184 tömör szerelési egység IGES entitások Geometriai entitások Testek Annotációs entitások Struktúra entitások Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/

13. IGES MACRO definiálása • Az IGES fájlban 600-699 azonosítójú entitások definiálása, majd • tetszőleges számú alkalmazás (MACRO instance) ugyanebben a fájlban. • Szintaktika, szemantika (az első két változó rögzített): • 306 Macro, ID,par1, Par2,...,ParN • Példák: • Definíció • koncentrikus körök: • 306 MACRO,603, XC,YC,ZC,R,N • párhuzamos egyenesek: • 306 MACRO,609, X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2,D,N • Példányok • 603 1,1,1,3,6 • 603 5,2,8,9,4 • 609 1,1,1,2,2,1,1,5 • 609 2,6,8,12,15,6,2,8 Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/

14. Az IGES processzorok tesztelése Tükrözés teszt (reflection test) Forrásoldali Modell preprocesszálás IGES fájl Forrásoldali posztprocesszálás Átviteli teszt (transmission test). Forrásoldali Modell preprocesszálás IGES fájl Céloldali Átvitel a céloldalra posztprocesszálás Modell Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/

15. Az IGES processzorok tesztelése Visszahurkolási teszt (Loopback test). Forrásoldali Modell preprocesszálás IGES fájl Forrásoldali Átvitel a céloldalra posztprocesszálás Céloldali Átvitel a forrásoldalra posztprocesszálás IGES fájl Céloldali Modell preprocesszálás Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/

16. STEP alkalmazási protokollok (AP) A STEP különböző AP -okban alkalmazható általános definíciók készleteit határozza meg. Ezek az alkalmazási integrált elemek (Application Integrated Constructs). Az egy AP által leírt termékadatok különböző tervezőrendszerek között oszolhatnak meg. Ezért szükség lehet több rendszerhez interfészt kialakítani, majd eszközöket biztosítani a parciális adatok komplett csereadat-állománnyá egyesítésére. STEP part 21 EXPRESS forrású adatcsere fájlformátumot definiál. Minden implementációnak olvasni-írni kell ezeket a fájlokat. • A STEP AP formális dokumentum, amely leírja • a termék élettartama során érvényes tevékenységeket, • az alkalmazási tevékenységek modelljén (AAM - Application Activity Model) alapulva, • a tevékenységekhez szükséges termék-információkat, ARM - Application Reference Model), és • a formális EXPRESS információs modellt AIM (Application Interpreted Model) • Egy vagy több információs modell kombinációja, a rájuk vonatkozó kötöttségekkel. Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/

17. STEP AP: AIM - Application Interpreted Model Az adatcsere-implementáció alapjaként az AIM szolgál. EXPRESS információs modell Ugyanazt az alapinformációt tartalmazza mint az ARM Alap alkalmazási objektumokat (AO - Application Objects) ír le, meglévő definíciók (generikus és integrált erőforrások) könyvtárának felhasználásával. Struktúrákat és kötöttségeket tartalmaz. • Alap alkalmazási objektum (AO - Application Object) • Az AO -k funkcionalitási egységekre tagozódnak (UOF - Units of Functionality. • Az UOF logikailag komplett információ-alkészletet ad a termék valamely aspektusáról. • Pl. Design Activity Control UOF az AP 203 -ban a módosítások követését szolgálja a termék teljes élettartamában • Ebben az alkalmazási objektum pl. módosítás igény. • Az AP 203 protokol 36 alkalmazási objektumot tartalmaz az alábbi UOF -okban: • Authorization (jogosultság), • BOM, • Design Information (tervezési információ, • Effectivity (hatékonyság), • End Item Identification (eredmény tétel azonosítás), • Part Identification (alkatrész azonosítás), • Shape (alak) • Source Control (forrás szabályozás) Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/