Ueberlegungen zu ISO 10303 - Datenaustauschformat oder Modellierungsbasis?

Im vorliegenden Artikel werden Moeglichkeiten zum Einsatz von STEP als Basis einer systemneutralen und rein anwendungsbezogenen Produktdatenmodellierung vorgestellt. Dabei wird auf einen CA-systemneutralen Ansatz der Betriebsdatenhaltung reflektiert, fuer welchen als praedestinierte Systeme objektorientierte Datenbanken zum Einsatz kommen sollen. Auf dem Wege der produktstruktur- basierten Modellierung von Daten kann der Anwender produktspezifische Anforderungen beruecksichtigen. Ausserdem kann die Auswahl der einzusetzenden CA-Systeme nach rein funktional-wirtschaftlichen Kriterien erfolgen

Ein Produktmodell für den Komplettbau [online]

KURZFASSUNG Ein Produktmodell ermöglicht den Datenaustausch zwischen Anwendungsprogrammen. Herkömmlichen EDV­Schnittstellen ist es durch seinen ganzheitlichen Ansatz überlegen: Einerseits ist es nicht auf enge Anwendungsgebiete beschränkt, sondern kann den gesamten Lebenszyklus eines Produktes, beispielsweise eines Bauwerkes, abdecken. Andererseits beschreibt es nicht lediglich bestimmte Eigenschaften des Bauwerkes, wie zum Beispiel dessen Geometrie, sondern behandelt die Bestandteile des Bauwerkes als ganzheitliche Objekte. Für das Bauwesen existieren Produktmodellstandards im Bereich der Ingenieurplanung zur Konstruktion und statischen Berechnung von Tragwerken in Stahl­ und Holzbauweise sowie im Bereich der Architekturplanung. Die Entwicklungen in diesen beiden Bereichen wurden bislang unabhängig voneinander vorangetrieben. In dieser Arbeit wird ein moderner Produktmodellstandard zum Datenaustausch für die Komplettbauplanung im Stahlbau entwickelt. Dies beinhaltet die Konstruktion der das Stahltragwerk ergänzenden Gewerke für Dach­ und Außenwandbekleidung in Elementbauweise, für den Ausbau von deren Öffnungen, für den Glasbau sowie die Schalplanung von grundlegenden Elementen des Stahlbetonbaus. Das Anwendungsgebiet des Modells betrifft nicht nur die unmittelbar an diesen Gewerken arbeitenden Konstrukteure, sondern auch Architekten und Planer anderer Ingenieurdisziplinen, beispielsweise der Bauphysik. Deshalb wird durch diese Arbeit nicht nur erstmals die Möglichkeit geschaffen, Ingenieurprogramme des Komplettbaus miteinander zu koppeln, sondern auch mit Programmen der Architekturplanung. Die Anforderungen an das Produktmodell sind dementsprechend vielfältig. Als Voruntersuchung werden die neuesten Technologien und Standards für die Spezifikation von Produktmodellen sowie der Entwicklungsstand der Software im Bauwesen betrachtet. Um bestehende Anbindungen von kommerzieller Software an die oben erwähnten, für das Bauwesen relevanten Produktmodelle und gegebenenfalls darin erprobte Ansätze zu nutzen, werden diese Modelle daraufhin untersucht, ob und wie das in dieser Arbeit zu entwickelnde Produktmodell mit ihnen harmonisiert werden kann. Außerdem werden die Anforderungen an das Modell aus Sicht der beteiligten Planer festgelegt. Dies betrifft die zu realisierenden Datenaustauschwege und die zu modellierenden Dateninhalte. Als Kernstück des Produktmodells wird ein Datenmodell in der formalen Sprache EXPRESS spezifiziert. Es ist nicht auf bestimmte Austauschszenarien festgelegt. Die für konkrete Austauschszenarien notwendigen Randbedingungen werden separat davon definiert. Diese Konstellation hat im Hinblick auf das breite Anwendungsgebiet des Modells den Vorteil, daß Randbedingungen für weitere Austauschszenarien bei Bedarf nachträglich aufgestellt werden können. Das Modell wird als Erweiterung der Industry Foundation Classes (IFC) definiert, einem Produktmodell, dessen geplantes Anwendungsgebiet das gesamte Bauwesen umfaßt. ABSTRACT A product model facilitates data exchange between application software. It is superior to conventional interfaces because of its global approach: On the one hand is its scope not necessarily limited to specific fields of application, but can cover the whole life cycle of a product, for example a building. On the other hand, a product model does not only represent certain properties of the building, like for instance its geometry, but treats the building\u27s elements as entire objects. Regarding the building industry, there are product model standards in the field of engineering for construction and structural analysis of steel and timber structures as well as in the field of architectural planning. Up to now the developments within these two fields have been carried out indepently. In this thesis an up­to­date product model standard is developed for exchanging data of the supplementary constructions "around" a building\u27s load­bearing steel structure. This comprises constructional data for roofing and walling with prefabricated elements, for openings and glazing as well as data for the layout of forms of basic concrete elements. The application of the model does not only concern the immediate designers of these constructions, but also architects and engineers of other disci­ plines, for instance building physics. Thus, not only the possibility of coupling engineering software for these constructions with each other is created, but also with software for architectural planning. Correspondingly, the requirements of the product model are manifold. As a preliminary investigation, the latest technologies and standards for specifying product models as well as the state of software for the building industry are regarded. In order to make use of existing implementations of the above mentioned pro­ duct models in commercial software, these models are examined with regard to wether the product model developed in this thesis can be harmonised with them. Furthermore, the requirements from the point of view of the user are constituted. This concerns the ways of data exchange to be realised and the data contents to be modelled. A data model is specified in the formal language EXPRESS as the core piece of the product model. It is not fixedly orientated towards rigid exchange scenarios. Instead, boundary conditions for specific exchange scenarios are defined separately. This constellation is appropriate for the model\u27s wide field of application, since boundary conditions for additional exchange scenarios can be defined afterwards if required. The product model is specified as an extension of the Industry Foundation Classes (IFC). The IFC are a product model the planned scope of which is the entire building industry

Integriertes Werkstückinformationsmodell zur Ausprägung werkstückindividueller Fertigungszustände

Durch die Digitalisierung und die Vernetzung der Fertigung werden Werkstücke zu Informationsträgern. In der Vision der werkstückgetriebenen Fertigung steuern sie eigenständig ihre individuelle Herstellung. Das durchgängige Engineering dieser Werkstücke erfordert die Entwicklung leistungsfähiger Methoden und Werkzeuge. Insbesondere die durchgängige Informationsverarbeitung in den CAx-Prozessketten von der Produktentwicklung bis in die Fertigung wird derzeit nicht ausreichend sichergestellt. Ein durchgängig nutzbares, digitales Informationsmodell zur Ausprägung von werkstückindividuellen Fertigungszuständen in der Fertigung existiert bislang nicht. Das entwickelte Konzept stellt eine Vorgehensweise vor, um diese Lücke in der CAx-Prozesskette zu schließen. Es spezifiziert dazu die digitale Repräsentation des integrierten Werkstückinformationsmodells, welches die geplanten mit den realisierten Fertigungszuständen über webbasierte Ansätze verknüpft. Merkmale und Verhalten werden dazu in der digitalen Repräsentation des 3D-Produktmodells durch semantische Annotationen gekennzeichnet und im Ablaufarbeitsplan zu definierten Fertigungszuständen abgeleitet. Die daraus entstehende Werkstückschablone bildet die informationstechnischen Vorgaben für die Ausprägung werkstückindividueller Fertigungszustände. Während der Fertigung werden dann die Informationen zum realisierten, individuellen Fertigungszustand eines einzelnen Werkstücks in der Werkstückschablone erfasst und webbasiert mit den Produktdaten abgeglichen. Die Auswertung der Werkstückschablone stellt dem Werker in der Fertigung eine Entscheidungsgrundlage bereit, um die Herstellungsprozesse werkstückindividuell im Sinne der werkstückgetriebenen Fertigung zu steuern. Die Tragfähigkeit des Konzepts wurde anhand eines repräsentativen Anwendungsbeispiels erfolgreich nachgewiesen. Das dazu prototypisch implementierte Assistenzsystem APIZ vernetzt über REST-konforme Webdienste Werkstücke als Informationsträger mit dem 3D-CAD-Autorensystem NX

Abschlußbericht des Arbeitspaketes PROD

In dieser Studie wird eine Übersicht über konventionelle Produktmodelle im Bereich des Maschinenbaus gegeben. Es werden Datenstrukturierungs- und speicherungsaspekte diskutiert. Die Erkenntnisse sollen eine Grundlage für die Erstellung eines integrierten wissensbasierten Produktmodelles werden

Modell zur datenbankgestützten Planung automatisierter Montageanlagen

Die Entwicklung rechnergestützter Planungswerkzeuge für die Montage ist für die gegenwärtigen Automatisierungsbestrebungen in der Montage von grundlegender Bedeutung. Die vorliegende Arbeit verfolgte eine dreifache Zielsetzung. Eine systemtechnische Betrachtung der Montage sollte dazu dienen, das Wissen über an der Montage beteiligte Komponenten zu systematisieren und zu klassifizieren. Es sollte zusätzlich ein Beitrag geleistet werden, bestehende Lücken in der Planungssystematik für die Montage zu schließen. Ein besonderes Anliegen war es, zu zeigen, wie Datenbanken entworfen werden können, mit denen einzelne Planungswerkzeuge zu einem Gesamtsystem integriert und damit effektiver genutzt werden können. Zunächst wurden die entsprechenden Aufgabenstellungen in Kapitel 2 kurz vorgestellt und gezeigt, daß dem Einsatz von Datenbanken in einer Verfahrenskette zur Montageplanung eine zentrale Bedeutung zukommt. Bisher wurden Datenbanken im Bereich der Montageplanung jedoch kaum genutzt. Dies wird hauptsächlich darauf zurückgeführt, daß die vorwiegend für kommerzielle Anwendungen entwickelten Datenbankmanagementsysteme für technische Anwendungen nur unzureichend geeignet sind und der Datenbankentwurf sich als eine sehr komplexe Aufgabenstellung darstellt. Kapitel 3 enthält eine Einführung in die Begriffswelt der Datenbanktechnologie. Besonderer Wert wurde auf die Darstellung der Methoden zum Datenbankentwurf gelegt. Es wurde der Weg von der Bedarfsanalyse bis zum implementierfähigen konzeptionellen Schema aufgezeigt. Eine systemtechnische Betrachtung der Montage wurde in Kapitel 4 durchgeführt. Die Montage wurde dazu auf ein soziotechnologisches Modell abgebildet, welches eine klare Abgrenzung der einzelnen an der Montage beteiligten Komponenten ermöglicht. Die Ergebnisse dieser Systemanalyse dokumentieren, daß die Systemtechnik ein unerläßliches Hilfsmittel darstellt, um zu einer strukturierten Beschreibung eines so komplexen Problemkreises, wie ihn die Montage darstellt, zu gelangen. In Kapitel 5 wurde der Ablauf der systematischen Montageanlagenplanung analysiert. Um die Lücke in der systematischen Montageplanung zwischen der Beschreibung der Montageaufgabe und der Erstellung des Montagelayouts zu schließen, wurde ein neues Verfahren zur Montageablaufbeschreibung entwickelt. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß anhand einer operationalen Beschreibung des Montageablaufs direkt, geeignete Wirkorgane und Geräte zur Durchführung der Montage, aus einer Datenbasis ausgewählt werden können. Diese beiden Kapitel bildeten die Grundlage für die Entwicklung eines konzeptionellen Schemas, mit dem der gesamte Ablauf der Montageplanung, wie er in Kapitel 5 dargestellt wurde, unterstützt werden kann. Es wurden zunächst semantische Schemata für die einzelnen Planungsschritte entworfen und diese dann zu einem gemeinsamen konzeptionellen Schema integriert. Zum Abschluß der Arbeit wurden die Implementierung einer Datenbank nach diesem konzeptionellen Schema und exemplarische Realisierungen von Anwenderprogrammen, die mit dieser Datenbank arbeiten, vorgestellt. Die Arbeit hat gezeigt, daß schon durch die für die Vorbereitung eines Datenbankeinsatzes erforderliche systematische Betrachtung der Montage wesentliche Erkenntnisse zur Montageplanung gewonnen werden können. Zudem kann auch mit derzeit verfügbaren Datenbankmanagementsystemen, trotz der in Kapitel 3 angesprochenen Unzulänglichkeiten, eine wirkungsvolle Unterstützung der rechnergestützten Montageplanung erreicht werden, indem der Eingabeaufwand für einzelne Anwendungsprogramme erheblich reduziert und Fehler durch redundante Datenspeicherung weitgehend vermieden werden.The development of computer-aided planning tools for assembly is of fundamental importance for the current automation efforts in assembly. The present work pursued a threefold objective. A systematic view of the assembly should serve to systematize and classify the knowledge about components involved in the assembly. An additional contribution should be made to close existing gaps in the planning system for assembly. A particular concern was to show how databases can be designed, with which individual planning tools can be integrated into an overall system and thus used more effectively. First, the corresponding tasks were briefly presented in Chapter 2 and it was shown that the use of databases in a process chain for assembly planning is of central importance. So far, databases in the area of assembly planning have hardly been used. This is mainly attributed to the fact that the database management systems, which were developed primarily for commercial applications, are insufficiently suitable for technical applications and the database design presents itself as a very complex task. Chapter 3 introduces the conceptual world of database technology. Particular emphasis was placed on the presentation of the methods for database design. The path from the needs analysis to the implementable conceptual scheme was shown. A system-technical examination of the assembly was carried out in chapter 4. For this purpose, the assembly was mapped onto a socio-technological model, which enables a clear demarcation of the individual components involved in the assembly. The results of this system analysis document that the system technology is an indispensable aid in order to arrive at a structured description of such a complex problem as the assembly represents. In Chapter 5, the process of systematic assembly system planning was analyzed. In order to close the gap in the systematic assembly planning between the description of the assembly task and the creation of the assembly layout, a new procedure for the assembly process description was developed. This method is characterized in that, based on an operational description of the assembly process, suitable active elements and devices for carrying out the assembly can be selected directly from a database. These two chapters formed the basis for the development of a conceptual scheme that can be used to support the entire assembly planning process, as described in Chapter 5. First, semantic schemes for the individual planning steps were designed and then integrated into a common conceptual scheme. At the end of the work, the implementation of a database according to this conceptual scheme and exemplary implementations of user programs that work with this database were presented. The work has shown that the systematic consideration of assembly required for the preparation of a database deployment can provide essential insights into assembly planning. In addition, with the currently available database management systems, despite the shortcomings mentioned in Chapter 3, effective support for computer-aided assembly planning can be achieved by considerably reducing the input effort for individual application programs and largely avoiding errors due to redundant data storage