Herausforderung für die Produktentwicklung: Unterschiedliche CAD-Datenformate
Bei unternehmensübergreifenden Konstruktionsprozessen geht es babylonisch zu: Eine Vielzahl unterschiedlicher CAD-Systeme sorgt für ein Wirrwarr an Formaten.
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Produktionssysteme

Das Multi-CAD-Problem



Herausforderung für die Produktentwicklung: Unterschiedliche CAD-Datenformate
Bei unternehmensübergreifenden Konstruktionsprozessen geht es babylonisch zu: Eine Vielzahl unterschiedlicher CAD-Systeme sorgt für ein Wirrwarr an Formaten. Für dieses Phänomen hat sich der Begriff Multi-CAD eingebürgert. In einer Studie des Marktforschungsinstituts Aberdeen Group mit dem Titel „Working with Multi-CAD? Overcome the Engineering Bottleneck“ gaben 82 Prozent der Befragten an, während des Konstruktionsprozesses mit drei oder mehr CAD-Formaten zu arbeiten. Fast die Hälfte (42 Prozent) verwendet sogar fünf oder mehr.

Multi-CAD-Umgebungen entstehen aus verschiedenen Gründen und Situationen, zum Beispiel durch eine schlecht koordinierte Beschaffung im CAD-Bereich oder durch Übernahmen, bei der verschiedene Abteilungen mit unterschiedlichen CAD-Systemen unter ein Dach gebracht werden. Aber auch wenn Drittanbieter am Konstruktionsprozess beteiligt werden, kommen häufig neue Tools und Formate in die Umgebung. Eine globalisierte Zulieferkette fördert die Entwicklung hin zur Formatvielfalt zusätzlich.
Eine ähnliche Situation ergibt sich in Unternehmen, die ihre CAD-Anwendung wechseln: Sie benutzen eine Zeit lang die alte und die neue Lösung parallel, bevor das ursprüngliche System vollständig abgelöst wird. Dadurch müssen sie meist auch zwei unterschiedliche CAD-Dateiformate verwenden. Die Archivierung kann ebenfalls Teil des komplexen Problems sein: Gesetzliche Bestimmungen erfordern unter Umständen, Konstruktionsdaten in einem anbieterneutralen Format abzuspeichern.

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Die genannten Faktoren haben ein immer aufwändigeres Datenmanagement zur Folge. Konvertierungsprozesse werden unausweichlich und stellen, je nach Format und Anwendung, unterschiedliche Anforderungen an die Unternehmen. Diese gilt es zu meistern, ohne dass dabei Informationen verloren gehen.
In über sechzehn Jahren Tätigkeit in dieser Branche habe ich zahlreiche Konsolidierungen miterlebt, durch die sich die Menge an CAD-Systemen und Formaten verringert hat. Auch in der 3D-Konstruktion hat es wichtige Fortschritte gegeben. Es bestehen jedoch nach wie vor zahlreiche Herausforderungen: Konstrukteure müssen zum Beispiel Modelle anhand der Konstruktionshistorie neu berechnen, wenn sie persistente Features erstellen wollen. Diese Historie lässt sich in der Regel nicht in die verschiedenen CAD-Systeme übersetzen. Aus all diesen Gründen ist es dringend notwendig, die verschiedenen Multi-CAD-Umgebungen durch ein System zu vereinen, das sämtliche Konstruktionsdaten und -versionen verwaltet, auf prozessinterne Entwurfsinformationen verweist und nachgeschaltete Systeme und Prozesse effizient nutzt. Dazu benötigen Unternehmen ein leistungsfähiges Product Lifecycle Management-System (PLM). Ein solches stellt die nötige digitale Grundlage dar, um verschiedene Datentypen zu verwalten und zu verfolgen. Gleichzeitig fungiert es intern wie extern als Versionsverwaltung. Dazu ist es erforderlich, die richtigen Autorensysteme im Unternehmen zu haben. Damit lassen sich die digitalen Produktdaten, die in einer Vielzahl verschiedener CAD-Systeme erstellt wurden, effizient verwalten. Außerdem unterstützen sie Erreichbarkeit, Management und Verarbeitung solcher Daten über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg optimal. Alle Beteiligten müssen 3D-Produktmodelle und die entsprechenden Daten von verschiedenen Systemen aus verschieben, anzeigen, analysieren und – innerhalb einer geregelten Umgebung – modifizieren können.
Oft haben die Prozessbeteiligten nur einen eingeschränkten Zugriff auf bestimmte Bereiche eines Modells. Werden dann mehrere Änderungen aus unterschiedlichen Quellen zusammengeführt, können sich Probleme ergeben. Der zentrale Multi-CAD-Datenaustausch muss also nicht nur verschiedene CAD-Systeme verwalten können, sondern muss auch damit zurechtkommen, dass verschiedene Versionen des Mastermodells parallel erstellt werden. Vielen Unternehmen ist es inzwischen wichtig, die wichtigsten Konstruktions- und Produktionsdaten zwischen den Systemen zu synchronisieren, gleichzeitig aber die original Konstruktionshistorie im ursprünglichen Autorensystem zu belassen. Diese Vorgänge können Einfluss auf die Form, Passform oder Funktion der Konstruktion haben. Sie könnten zum Beispiel teilespezifische Spezifikationen wie Maßtoleranzen, Gewichtsgrenzen oder Mindestabstände zwischen Teilen einschließen. Anforderungen dieser Art werden oft in Dokumenten zur Produktspezifikation oder als Metadaten aufgeführt. Deshalb ist es außerordentlich wichtig, dass sie bei Konvertierungen nicht verloren gehen.

Ein Beispiel für den Umgang mit diesem Problem ist die Verwendung des JT-Datenformats durch zahlreiche Unternehmen. Siemens PLM Software war und ist an der Entwicklung und industrieweiten Verbreitung des JT-Datenformats beteiligt. Es handelt sich dabei um das weltweit meistgenutzte 3D-Datenformat für den genauen, sicheren und effizienten Austausch von Produktinformationen zwischen verschiedenen Organisationen und über alle Phasen der Zulieferkette hinweg.

Eine Alternative: JT-Format

Die Verbreitung und die Akzeptanz von JT sind so groß, dass die Beschreibung des JT-Dateiformats zur weltweit ersten ISO-Veröffentlichung zum Thema 3D-Visualisierung im PLM-Bereich wurde. Die nötigen Formalitäten, um das JT-Datenformat selbst zum ISO-Standard zu machen, sind bereits eingeleitet. Dieses Dateiformat kann beliebige Kombinationen aus Näherungswerten, genauen Oberflächen im Flächenbegrenzungsmodell, Produkt- und Fertigungsinformationen sowie Metadaten enthalten. Diese können entweder aus dem ursprünglichen CAD-System exportiert oder durch ein Produktdatenmanagementsystem eingefügt werden.

Wenn Unternehmen solchen immer strenger werdenden Anforderungen nicht gerecht werden, können die Auswirkungen äußerst kostspielig sein. Es entsteht nämlich nicht nur Zeitaufwand für die manuelle Konvertierung und Synchronisierung der verschiedenen Modelle. Es kann außerdem dazu kommen, dass Fehler aufgrund von Irrtümern oder Unkenntnis bestimmter Industriestandards vom CAD-Modell ausgehend von der Konstruktion bis in die Produktion weitergetragen werden. Das schadet der Produktqualität und gefährdet letztlich auch die Produkteinführung.

Ein weiteres Problem tritt zutage, wenn die konvertierten Daten sich anschließend als Modell nur schwer weiterbearbeiten lassen. Die Ingenieure müssen sich dann selbst für kleinere Änderungen ständig an den Ersteller wenden. Oft führt dies dazu, dass die Historie einfach neu aufgebaut wird. Zeiteinsparungen, die sich durch die Arbeit mit fertigen CAD-Daten aus Drittanwendungen erzielen ließen, gehen so wieder verloren.

Um dieses Problem elegant zu umgehen, hat Siemens PLM Software die Synchronous Technology entwickelt und diese in sein CAD/CAM/CAE-System NX integriert. Durch die Synchronous Technology müssen sich Anwender nicht mehr nur auf ein bestimmtes Modellierungsverfahren beschränken. Zudem sind sie durch importierte Geometriedaten nicht mehr so eingeschränkt. Mit der Synchronous Technology, die direkt mit der Import-Geometrie arbeitet, ist es möglich Daten von mehreren CAD-Systemen (Multi-CAD) zu bearbeiten. Das heißt, die Anwender müssen nicht länger zwischen sequentiell parametrischer oder historienfreier Modellierung wählen. Die NX-Software ermöglicht es Anwendern sowohl mit nativen als auch mit nicht-nativen CAD-Daten zu arbeiten. Darüber hinaus berücksichtigt die Software die Implementierung synchroner Modelliertechniken, um Entwürfe leichter ändern und mit Bauteilen einfacher arbeiten zu können. -sg-

Siemens Industry Software GmbH & Co. KG, Köln Tel. 0221/20802-0, http://www.siemens.com/plm

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