Kleinschrodt, Claudia

Rieg, Frank

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Lehrstuhl für  Konstruktionslehre und CAD Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg CoCoDeal  automatisierter 3D-Datenaustausch  für die Fertigung Dipl.-Ing. Claudia Kleinschrodt, Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg  17. Bayreuther 3D-Konstrukteurstag Bayreuth 16. September 2015 Lehrstuhl für  Konstruktionslehre und CAD Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg Dipl.-Ing. Claudia Kleinschrodt, Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg 17. Bayreuther 3D-Konstrukteurstag, 16. September 2015, Bayreuth Von der ersten zur vierten industriellen Revolution Industrie 4.0 2 Smart Factory Erste Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) 1969 4. Industrielle Revolution Auf Basis von cyberphysischen Systemen Erstes Fließband 1870 3. Industrielle Revolution Durch Einsatz von Elektronik und IT zur weiteren Automatisierung der Produktion Erster mechanischer Webstuhl 1784 2. Industrielle Revolution Durch Einführung arbeitsteilender Massenproduktion mit Hilfe von elektrischer Energie 1. Industrielle Revolution Durch Einführung mechanischer Produktionsanlagen mit Hilfe von Wasser- und Dampfkraft Ende 18. Jahrhundert Beginn 20. Jahrhundert Beginn der 1970er-Jahre 20.Jahrhundert heute Quelle: DFKI, 2011 Lehrstuhl für  Konstruktionslehre und CAD Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg Dipl.-Ing. Claudia Kleinschrodt, Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg 17. Bayreuther 3D-Konstrukteurstag, 16. September 2015, Bayreuth … die Vision Industrie 4.0 3 „Industrie 4.0 als Teil einer vernetzten, intelligenten Welt“  Erhoffte Potenziale: • Individualisierung der Kundenwünsche • Flexibilisierung • Optimierte Entscheidungsfindung • Ressourcenproduktivität und -effizienz • Wertschöpfungspotenziale          durch neue Dienstleistungen • Demografie-sensible Arbeitsgestaltung  • Work-Life-Balance • Wettbewerbsfähigkeit als Hochlohnstandort Quelle: Abschlussbericht des Arbeitskreises Industrie 4.0, 2013 Lehrstuhl für  Konstruktionslehre und CAD Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg Dipl.-Ing. Claudia Kleinschrodt, Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg 17. Bayreuther 3D-Konstrukteurstag, 16. September 2015, Bayreuth … die Realität Industrie 4.0 4 Quelle: Bitkom; VDMA; ZVEI, 2013 153 132 98 89 83 76 65 43 30 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180StandardisierungProzess-/ArbeitsorganisationVerfügbare ProdukteNeue GeschäftsmodelleSecurity/Know-how-SchutzVerfügbare FachkräfteForschungAus-/WeiterbildungRechtliche RahmenbedingungenAnzahl der Nennungen Welches sind die größten Herausforderungen auf dem Weg zur Umsetzung von Industrie 4.0? Lehrstuhl für  Konstruktionslehre und CAD Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg Dipl.-Ing. Claudia Kleinschrodt, Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg 17. Bayreuther 3D-Konstrukteurstag, 16. September 2015, Bayreuth …ein erster Schritt: CoCoDeal Industrie 4.0 5 CoCoDeal - Content Collection and Data Delivery Standards Harmonisierung von Standards zur Vereinfachung der Datenbereitstellung für die Digitale Fabrik und den elektronischen Einkauf  Produktdaten STEP        JT         DXF XML           CSV Katalogdaten eClass      BMEkat     DIN4000 Einkaufsdaten Produktionsdaten DIN 4000/4003    ISO 13399 Content Delivery Platform   Harmonisierte Standards Masterklassifikation Firmenspezifischer Exportfilter Produktmarketing Produktentstehung Digitale Fabrik E-Procurement Lehrstuhl für  Konstruktionslehre und CAD Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg Dipl.-Ing. Claudia Kleinschrodt, Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg 17. Bayreuther 3D-Konstrukteurstag, 16. September 2015, Bayreuth … Standardisierung als größte Herausforderung Industrie 4.0 6 Austausch mittels nativer Formate 0 5 10 15nur native Formatenur neutrale Formatenative und neutrale Formatekeinerlei DatenaustauschAnzahl der Nennungen Austausch mittels neutraler Formate Über welche Formate werden CAD-Daten in Firmen ausgetauscht? Lehrstuhl für  Konstruktionslehre und CAD Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg Dipl.-Ing. Claudia Kleinschrodt, Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg 17. Bayreuther 3D-Konstrukteurstag, 16. September 2015, Bayreuth STEP als hoffnungsvoller Standard Datenübertragung via STEP 7 • Existiert seit 1992 als ISO-Norm (ISO 10303) • Von Anfang an als umfangreicher Standard entwickelt • Verschiedene Anwendungsprotokolle zur Darstellung branchenspezifischer Informationen (AP214: Core data for automotive mechanical design processes) • 60% der Befragten tauschen CAD-Daten über STEP AP214 aus • In allen handelsüblichen CAD-Systemen implementiert  STEP - Standard for the exchange of product model data Lehrstuhl für  Konstruktionslehre und CAD Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg Dipl.-Ing. Claudia Kleinschrodt, Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg 17. Bayreuther 3D-Konstrukteurstag, 16. September 2015, Bayreuth STEP-Dateien in verschiedenen Programmen Datenübertragung via STEP 8 ISO-10303-21; HEADER; FILE_DESCRIPTION(('CATIA V5 STEP Exchange','CAx-IF Rec.Pracs.--- Model Styling and Organization---1.2---2011-12-15'),'2;1');  FILE_NAME('D:\\Uni_Projekte\\CoCoDeal\\BlockTest\\standard_KoSy_CatiaV5.stp','2015-06-24T07:02:38+00:00',('none'),('none'),'CATIA Version 5-6 Release 2014','CATIA V5 STEP AP214','none');  FILE_SCHEMA(('AUTOMOTIVE_DESIGN { 1 0 10303 214 1 1 1 1 }'));  ENDSEC; DATA; #5=PRODUCT('standard_KoSy_CatiaV5','','',(#2)) ; #2=PRODUCT_CONTEXT(' ',#1,'mechanical') ; #1=APPLICATION_CONTEXT('automotive design') ; #10=PRODUCT_DEFINITION('',' ',#6,#3) ; #3=PRODUCT_DEFINITION_CONTEXT('part definition',#1,' ') ; #11=PRODUCT_DEFINITION_SHAPE(' ',' ',#10) ; #19=SHAPE_REPRESENTATION(' ',(#18),#16) ; #18=AXIS2_PLACEMENT_3D(' ',#17,$,$) ; #17=CARTESIAN_POINT(' ',(0.,0.,0.)) ; #8=PRODUCT_RELATED_PRODUCT_CATEGORY('part',$,(#5)) ; #7=PRODUCT_CATEGORY('part','specification') ; #15=UNCERTAINTY_MEASURE_WITH_UNIT(LENGTH_MEASURE(0.005),#12,'distance_accuracy_value','CONFUSED CURVE UNCERTAINTY') ; #4=APPLICATION_PROTOCOL_DEFINITION('international standard','automotive_design',2001,#1) ; #9=PRODUCT_CATEGORY_RELATIONSHIP(' ',' ',#7,#8) ; #6=PRODUCT_DEFINITION_FORMATION_WITH_SPECIFIED_SOURCE('',' ',#5,.NOT_KNOWN.) ; #20=SHAPE_DEFINITION_REPRESENTATION(#11,#19) ; #12=(LENGTH_UNIT()NAMED_UNIT(*)SI_UNIT(.MILLI.,.METRE.)) ; #13=(NAMED_UNIT(*)PLANE_ANGLE_UNIT()SI_UNIT($,.RADIAN.)) ; #14=(NAMED_UNIT(*)SI_UNIT($,.STERADIAN.)SOLID_ANGLE_UNIT()) ; #16=(GEOMETRIC_REPRESENTATION_CONTEXT(3)GLOBAL_UNCERTAINTY_ASSIGNED_CONTEXT((#15))GLOBAL_UNIT_ASSIGNED_CONTEXT((#12,#13,#14))REPRESENTATION_CONTEXT(' ',' ')) ; ENDSEC; END-ISO-10303-21; ISO-10303-21; HEADER; FILE_DESCRIPTION((''),'2;1'); FILE_NAME('STANDARD_KOSY_CREO30','2015-06-24T',('claudiakleinschrodt'),(''), 'PRO/ENGINEER BY PARAMETRIC TECHNOLOGY CORPORATION, 2014090', 'PRO/ENGINEER BY PARAMETRIC TECHNOLOGY CORPORATION, 2014090',''); FILE_SCHEMA(('AUTOMOTIVE_DESIGN { 1 0 10303 214 1 1 1 1 }')); ENDSEC; DATA; #19=CARTESIAN_POINT('',(0.E0,0.E0,0.E0)); #20=DIRECTION('',(0.E0,0.E0,1.E0)); #21=DIRECTION('',(1.E0,0.E0,0.E0)); #22=AXIS2_PLACEMENT_3D('KSYS',#19,#20,#21); #23=DRAUGHTING_PRE_DEFINED_CURVE_FONT('continuous'); #24=CURVE_STYLE('',#23,POSITIVE_LENGTH_MEASURE(2.E-2),#7); #25=PRESENTATION_STYLE_ASSIGNMENT((#24)); #26=STYLED_ITEM('',(#25),#22); #27=CARTESIAN_POINT('',(0.E0,0.E0,0.E0)); #28=DIRECTION('',(1.E0,0.E0,0.E0)); #29=DIRECTION('',(0.E0,1.E0,0.E0)); #30=AXIS2_PLACEMENT_3D('',#27,#28,#29); #31=PLANE('RECHTS',#30); #32=CARTESIAN_POINT('',(0.E0,0.E0,0.E0)); #33=DIRECTION('',(0.E0,1.E0,0.E0)); #34=DIRECTION('',(0.E0,0.E0,1.E0)); #35=AXIS2_PLACEMENT_3D('',#32,#33,#34); #36=PLANE('OBEN',#35); #37=CARTESIAN_POINT('',(0.E0,0.E0,0.E0)); #38=DIRECTION('',(0.E0,0.E0,1.E0)); #39=DIRECTION('',(1.E0,0.E0,0.E0)); #40=AXIS2_PLACEMENT_3D('',#37,#38,#39); #41=PLANE('VORNE',#40); #42=PRESENTATION_LAYER_ASSIGNMENT('EBENEN','',(#31,#36,#41)); 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#68=PRODUCT_RELATED_PRODUCT_CATEGORY('part','',(#63)); #1=DRAUGHTING_PRE_DEFINED_COLOUR('blue'); #2=DRAUGHTING_PRE_DEFINED_COLOUR('green'); #3=COLOUR_RGB('',1.1E-2,1.2E-2,1.E0); #4=COLOUR_RGB('',3.92E-1,1.2E-2,1.2E-2); #5=COLOUR_RGB('',4.1E-1,0.E0,2.2E-1); #6=COLOUR_RGB('',5.019607843137E-1,5.019607843137E-1,5.019607843137E-1); #7=COLOUR_RGB('',6.E-1,4.E-1,2.E-1); #8=COLOUR_RGB('',6.E-1,4.E-1,4.E-1); #9=COLOUR_RGB('',6.952E-1,7.426E-1,7.9E-1); #10=COLOUR_RGB('',7.84314E-1,7.84314E-1,7.84314E-1); #11=COLOUR_RGB('',8.E-1,8.E-1,8.E-1); #12=COLOUR_RGB('',8.784E-1,9.49E-1,1.E0); #13=COLOUR_RGB('',9.6E-1,9.6E-1,9.6E-1); #14=COLOUR_RGB('',9.8E-1,6.27E-1,0.E0); #15=DRAUGHTING_PRE_DEFINED_COLOUR('red'); #16=DRAUGHTING_PRE_DEFINED_COLOUR('yellow'); #17=COLOUR_RGB('',1.E0,1.E0,9.49E-1); #18=DRAUGHTING_PRE_DEFINED_COLOUR('white'); #44=(LENGTH_UNIT()NAMED_UNIT(*)SI_UNIT(.MILLI.,.METRE.)); #45=(NAMED_UNIT(*)PLANE_ANGLE_UNIT()SI_UNIT($,.RADIAN.)); #48=(NAMED_UNIT(*)SI_UNIT($,.STERADIAN.)SOLID_ANGLE_UNIT()); #50=(GEOMETRIC_REPRESENTATION_CONTEXT(3)GLOBAL_UNCERTAINTY_ASSIGNED_CONTEXT( (#49))GLOBAL_UNIT_ASSIGNED_CONTEXT((#44,#47,#48))REPRESENTATION_CONTEXT('ID1', '3')); #51=CONSTRUCTIVE_GEOMETRY_REPRESENTATION('supplemental geometry',(#22,#31,#36, #41),#50); #55=AXIS2_PLACEMENT_3D('',#52,#53,#54); #56=SHAPE_REPRESENTATION('',(#55),#50); #65=PRODUCT_DEFINITION('part definition','',#64,#61); #66=PRODUCT_DEFINITION_SHAPE('','SHAPE FOR STANDARD_KOSY_CREO30.',#65); #67=SHAPE_DEFINITION_REPRESENTATION(#66,#56); ENDSEC; END-ISO-10303-21;  ISO-10303-21; HEADER; /* Generated by software containing ST-Developer  * from STEP Tools, Inc. (www.steptools.com)   */ /* OPTION: using custom schema-name function */  FILE_DESCRIPTION( /* description */ (''), /* implementation_level */ '2;1');  FILE_NAME( /* name */ 'standard_KoSy_nx10.stp', /* time_stamp */ '2015-06-24T09:03:40+02:00', /* author */ (''), /* organization */ (''), /* preprocessor_version */ 'ST-DEVELOPER v16', /* originating_system */ 'SIEMENS PLM Software NX 10.0', /* authorisation */ '');  FILE_SCHEMA (('AUTOMOTIVE_DESIGN { 1 0 10303 214 3 1 1 1 }')); ENDSEC;  DATA; #10=CONSTRUCTIVE_GEOMETRY_REPRESENTATION_RELATIONSHIP( 'supplemental geometry','',#22,#11); #11=CONSTRUCTIVE_GEOMETRY_REPRESENTATION('supplemental geometry',(#30),#38); #12=SHAPE_DEFINITION_REPRESENTATION(#13,#22); #13=PRODUCT_DEFINITION_SHAPE('','',#14); #14=PRODUCT_DEFINITION(' ','',#16,#15); #15=PRODUCT_DEFINITION_CONTEXT('part definition',#21,'design'); #16=PRODUCT_DEFINITION_FORMATION_WITH_SPECIFIED_SOURCE(' ',' ',#18,  .NOT_KNOWN.); #17=PRODUCT_RELATED_PRODUCT_CATEGORY('part','',(#18)); #18=PRODUCT('standard_KoSy_nx10','standard_KoSy_nx10',' ',(#19)); #19=PRODUCT_CONTEXT(' ',#21,'mechanical'); #20=APPLICATION_PROTOCOL_DEFINITION('international standard','automotive_design',2010,#21); #21=APPLICATION_CONTEXT('core data for automotive mechanical design processes'); #22=SHAPE_REPRESENTATION('standard_KoSy_nx10-None',(#29),#38); #23=PRESENTATION_LAYER_ASSIGNMENT('61','Layer 61',(#30)); #24=STYLED_ITEM('',(#25),#30); #25=PRESENTATION_STYLE_ASSIGNMENT((#26)); #26=CURVE_STYLE('',#28,POSITIVE_LENGTH_MEASURE(0.7),#27); #27=COLOUR_RGB('Medium Maroon',0.6,0.4,0.4); #28=DRAUGHTING_PRE_DEFINED_CURVE_FONT('continuous'); #29=AXIS2_PLACEMENT_3D('',#35,#31,#32); #30=AXIS2_PLACEMENT_3D('',#36,#33,#34); #31=DIRECTION('',(0.,0.,1.)); #32=DIRECTION('',(1.,0.,0.)); #33=DIRECTION('',(0.,0.,1.)); #34=DIRECTION('',(1.,0.,0.)); #35=CARTESIAN_POINT('',(0.,0.,0.)); #36=CARTESIAN_POINT('',(0.,0.,0.)); #37=MECHANICAL_DESIGN_GEOMETRIC_PRESENTATION_REPRESENTATION('',(#24),#38); #38=( GEOMETRIC_REPRESENTATION_CONTEXT(3) GLOBAL_UNCERTAINTY_ASSIGNED_CONTEXT((#39)) GLOBAL_UNIT_ASSIGNED_CONTEXT((#45,#41,#40)) REPRESENTATION_CONTEXT('standard_KoSy_nx10','TOP_LEVEL_ASSEMBLY_PART') ); #39=UNCERTAINTY_MEASURE_WITH_UNIT(LENGTH_MEASURE(2.E-5),#45, 'DISTANCE_ACCURACY_VALUE','Maximum Tolerance applied to model'); #40=( NAMED_UNIT(*) SI_UNIT($,.STERADIAN.) SOLID_ANGLE_UNIT() ); #41=( CONVERSION_BASED_UNIT('DEGREE',#43) NAMED_UNIT(#42) PLANE_ANGLE_UNIT() ); #42=DIMENSIONAL_EXPONENTS(0.,0.,0.,0.,0.,0.,0.); #43=PLANE_ANGLE_MEASURE_WITH_UNIT(PLANE_ANGLE_MEASURE(0.0174532925),#44); #44=( NAMED_UNIT(*) PLANE_ANGLE_UNIT() SI_UNIT($,.RADIAN.) ); #45=( LENGTH_UNIT() NAMED_UNIT(*) SI_UNIT(.MILLI.,.METRE.) ); ENDSEC; END-ISO-10303-21;  Catia V5-6R2014 Creo 3.0 M030 NX 10.0 Lehrstuhl für  Konstruktionslehre und CAD Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg Dipl.-Ing. Claudia Kleinschrodt, Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg 17. Bayreuther 3D-Konstrukteurstag, 16. September 2015, Bayreuth Merkmale eines Schaftfräsers Beispiel eines 3D-CAD-Modells eines Werkzeugs 9 9 Farbgebung des NOCUT-Bereichs Baugruppenstruktur Geometrie CUTTERLINE Koordinatensysteme Ebenen Punkte Farbgebung des CUT-Bereichs Farbgebung der CUTTERLINE Lehrstuhl für  Konstruktionslehre und CAD Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg Dipl.-Ing. Claudia Kleinschrodt, Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg 17. Bayreuther 3D-Konstrukteurstag, 16. September 2015, Bayreuth Aus Creo 3.0 exportierte STEP in NX 10.0 Beispiel eines 3D-CAD-Modells eines Werkzeugs 10 Creo 3.0 M030 NX10.0 Ergebnis der Übertragung abhängig von den gewählten Ex- und Importeinstellungen Lehrstuhl für  Konstruktionslehre und CAD Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg Dipl.-Ing. Claudia Kleinschrodt, Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg 17. Bayreuther 3D-Konstrukteurstag, 16. September 2015, Bayreuth Zusammenfassung der Untersuchungen am ausgewählten Werkzeug  Beispiel eines 3D-CAD-Modells eines Werkzeugs 11 Ergebnisse der Übertragung nach DIN 4003 EXPORT Import Pro/E Wildfire 5.0 Catia V5R21 NX 7.5 Pro/E Wildfire 5.0 + + + + + + + + + + + + ● ● + + - ● ● - Catia V5R21 + + + + + + + + + + + + + + + + - ● ● + NX 7.5 + ● ● + + + ● ● + + + - ● + + + ● ● + + Ergebnisse der Übertragung nach DIN 4003 EXPORT Import Creo 3.0 M030 Catia V5-6R2014 NX 10.0 Creo 3.0 M030 + + + + + + + + + + + + ● + + + ● ● + + Catia V5-6R2014 + + + + + + + ● + + + + + + + + ● ● + + NX 10.0 + - ● + + + - ● + + + - ● + + + - ● + + Geometrie Schneidkantenlinie +  übertragen Koordinatensysteme Baugruppenstruktur ● teilweise übertragen Farbe (Cut, Nocut, Schneidkantenlinie) - nicht übertragen 2012 2015 Lehrstuhl für  Konstruktionslehre und CAD Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg Dipl.-Ing. Claudia Kleinschrodt, Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg 17. Bayreuther 3D-Konstrukteurstag, 16. September 2015, Bayreuth Hilfen für die Industrie  Ergebnisse 12 • Breite Analyse des Datenaustauschs anhand diverser Werkzeuge und verschiedener CAD-Systeme • Konstruktionsempfehlungen • Handlungsempfehlungen für Ex- und Importeinstellungen • Programm „STEP-file Checker“ zur automatischen Überprüfung von STEP-Dateien • Berücksichtigung der Anforderungen aus der Industrie durch regelmäßige Umfragen Lehrstuhl für  Konstruktionslehre und CAD Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg Dipl.-Ing. Claudia Kleinschrodt, Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg 17. Bayreuther 3D-Konstrukteurstag, 16. September 2015, Bayreuth Die nächsten Schritte Ausblick 13 • Analyse der Austauschqualität weiterer CAD-Programme • Validierung der Ergebnisse anhand weiterer Beispiele • Optimierung des „STEP-file Checker“ • Eingabe der Ergebnisse in Normengremien 

CoCoDeal automatisierter 3D-Datenaustausch für die Fertigung

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