Modellezés és tervezés c. tantárgy Budapesti Műszaki Főiskola Neumann János Informatikai Kar Intelligens Mérnöki Rendszerek Intézet Mérnöki Informatikus.

Az előadások a következő témára: "Modellezés és tervezés c. tantárgy Budapesti Műszaki Főiskola Neumann János Informatikai Kar Intelligens Mérnöki Rendszerek Intézet Mérnöki Informatikus."— Előadás másolata:

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

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

3 Termékadatok menedzsmentje (Product Data Management, PDM) Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/ (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.

4 A mérnöki virtuális terekben kezelt adatok sajátosságai Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/ 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).

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

6 Termékstruktúra Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/ 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).

7 Termékmodellek szabványosítása Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/ 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.

8 A STEP termékmodell Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/ EXPRESS nyelven definiált entitások alkalmazás-függetlenek Alkalmazás-specifikus entitások A generikus erőforrások entitásaiból létrehozva és azokból hivatkozva. Entitások kereszt-hivatkozhatók Generikus adatstruktúrákat definiálnak a termékadatokhoz STEP entitások Termékadatok EXPRESS nyelven A STEP implementálása Integrált erőforrások (Integrated Resources): Alkalmazási erőforrások (Application Resources). Műszaki rajz Elektromos Véges elem analízis Kinematika Generikus erőforrások (Generic Resources). Termékdefinició Geometria és topológia Ábrázolás Termékstruktúra Tűrés Anyagok Alaksajátosságok Prezentáció Folyamatok Alkalmazási protokollok (AP) Implementációs metódusok Fizikai fájlStandard data access interface AdatbázisIsmeretbázis Rajz (alap) Asszociatív rajz Gépészeti tervezés Hajóépítés csőszerelés Elektromos tervezés 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.

9 Adatcsere modellező rendszerek között Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/ 1 23 4 5 Közvetlen adatcsere 1 3 4 5 2 Semleges formátum Közvetett adatcsere A1 adatbázisA2 adatbázis Közvetlen konverzió A1 adatbázisA2 adatbázis Adatcsere konverzió nélkül A1 adatbázisA2 adatbázis Szabványos adatbázisok közötti átvitel (szabványos) A1 adatbázisA2 adatbázis Adatcsere asszociativitás fenntartásával A1 adatbázis A2 adatbázis Átalakítás semleges formátumba Átalakítás formátumába A2 adatbázis Adatcsere semleges formátumban Általános Termékpárra adaptált semleges átalakítóvagy Konverziók: entitás típusa entitás paramétere (pl. fokszám) entitások kapcsolata

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

11 Az IGES adatcsere formátumról Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/ 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.

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

13 IGES MACRO definiálása Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/ 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

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

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

16 STEP alkalmazási protokollok (AP) Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/ 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.

17 STEP AP: AIM - Application Interpreted Model Dr. Horváth László BMF-NIK-IMRI http://nik.bmf.hu/lhorvath/ 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)