STEP. Standard for the Exchange of Product Model Data (ISO 10303) CIM-Konzepte. Schnittstellen. Datenbanken. Engineering Datenbanken

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1 STEP Standard for the Exchange of Product Model Data (ISO 10303) Lehrstuhl Industrielle Informationstechnik CAM CAP CAD CAQ Entwicklung Konstruktion Arbeitsplanung NC-Programmierung Teilefertigung Produktionslogistik Montage Instandhaltung Qualitätsmanagement CIM-Konzepte Schnittstellen Datenbanken Engineering Datenbanken Kommunikationssysteme Unternehmensmodellierung Wissensbasierte Systeme integrierende Systeme Vertrieb Kalkulation Materialwirtschaft/ Mengenplanung Terminplanung Kapazitätsplanung Auftragsveranlassung Fertigungssteuerung Betriebsdatenerfassung/ Auftragsüberwachung Kostenrechnung Versand Produktionsplanung Produktionssteuerung auftragsorientierte Prozeßkette Einordnung 1

2 Gliederung Problem, Motivation, Ziel Grundlagen, Begriffe, Architektur Beschreibungssprachen Basismodelle Anwendungsspezifische Modelle Implementierung Zusammenfassung Gliederung Problem Applikation A Applikation B Applikation C n*(n-1) Schnittstellenkonverter Applikation D Einleitung 2

3 Ziele Standardisierung des Produktdatenaustausches Unabhängigkeit von speziellen CA- Systemen Abbildung des gesamten Produktlebenszyklus Berücksichtigung von Verknüpfungen Reduzierung der Kosten Ziele Ziele II Systemunabhängigkeit, Datendurchgängigkeit über den gesamten Produktlebenszyklus, formale Beschreibung nach genormter Methodik redundanzfreie Produktdatenbeschreibung, qualitativ besserer Produktdatenaustausch Möglichkeiten der Langzeitarchivierung. Ziele 3

4 STEP Was ist das? Offizielle Bezeichnung: Industrial automation systems and integration - Product data representation and exchange An unambiguous representation of computer interpretable product information throughout the life of a product. [ISO ] Grundlagen Partialmodelle des Produktmodells Funktionsmodell Oberflächenangabenmodell Baugruppenmodell Prinzipmodell Materialmodell Toleranzmodell Gestaltsmodell Technologiemodell Planungsmodell Einzelteilmodell Geometrie - modell Fertigungs - planungsmodell Prüfplanungsmodell Montageplanungsmodell Grundlagen Quelle: Anderl

5 Primäre Anwendungsbereiches des Produktmodells Entwicklung Konstruktion Berechnungen Simulation Programme für Montageanlagen Arbeitsplanung Betriebsmittelkonstruktion NC-Programmerstellung Materialwirtschaft Qualitätssicherung Grundlagen Quelle: Wiendahl STEP: Architektur S pe Anwendungsprotokolle T es z if i k at Generische Informationsmodelle Anwendungsspezifische Modelle t - u n d i o n s m Basismodelle P r ü f m et e t h o d e n Implementierungsmethoden h o d e n 5

6 3-Ebenen-Architektur application layer Informationsstruktur anwendungsorientierte, grafische Beschreibung der Anwendungsmodelle (CSG-, B-Rep-, Flächen-, Drahtmodell) logical layer Datenstruktur Formale Spezifikation der Partialmodelle in EXPRESS physical layer Beschreibung der Syntax der physikalischen Datei, basierend auf der Wirth schen Syntax Notation (WSN) Dateiformat Beschreibungsmethoden EXPRESS: - ISO (Language Reference) - objektorientierte Sprache (Klassenkonzept) EXPRESS G: - grafische Symbole für Datentypen und Relationen - Generierung aus EXPRESS (Parser) Beschreibungsmethoden 6

7 EXPRESS TYPE family = ARRAY of [1: n] OF person; END_TYPE; TYPE hair_type = ENUMERATION OF END_TYPE; ENTITY person (blonde,brown,black,red,white, bald); SUPERTYPE OF (ONEOF (female, male)); last_name : STRING; nick_name : OPTIONAL STRING; children : SET [0:?] OF person; hair : hair_type ; INVERSE parents : SET [0: 2] OF person FOR children; END_ENTITY; Beschreibungsmethoden EXPRESS-G Beschreibungsmethoden 7

8 IDEF0, IDEF1x Beschreibungsmethoden Prüfen und Testen Part 31: Part 32: Part 33: Part 34: Part 35: General Concepts Requirements on Testing Laboratories and Clients Abstract Test Suites Abstract Test Methods for Part 21 Impl. Abstract Test Methods for Part 22 Impl. Test- und Prüfmethoden 8

9 Allgemeine Basismodelle I Darstellungsmodell Materialmodell Produktgestalt Formelementemodell Toleranzmodell Oberflächenmodell Mikrogeometrie Abstraktionsschale Gestaltdarstellungsmodell Topologiemodell Geometriemodell Makrogeometrie Allgemeine Basismodelle II Presentation model (a) Shape representation model (f) Material model (b) Deflection For example, wireframe Topology model (g) Pin Tolerance model (c) Pin head Pin shaft Surface model (d) Finish specification Finish specification Form feature (e) Holes Disk Cylinder Disk Disk Cylinder Disk Line Circle Ellipsoid Spline Sweep Geometry model (h) Plane Sphere Cylinder Spline 9

10 Drei Ressourcen bilden das Kernmodell: generic product description resources - Wo entstehen die Daten (Anwendungskontext)? - Wie sind die Daten strukturiert und wie verändern sie sich (Produktdatendefinition)? - Welche Produktdatenmerkmale definieren den Produktzusammenhang (Produktmerkmalsdefinition)? - Wie sind die Produktmerkmale darzustellen (Repräsentation: surface, CSG-solid, etc.) Objekte die in mehreren Teilmodellen genutzt werden: support resources - document_shema: (Referenz auf beschreibende Dokumente außerhalb des Produktmodells) - action_shema: (Referenz auf Aktivitäten die das Produkt verändern) - certification_shema: (Referenz auf Prüfnachweise) - contract_shema: (Referenz auf Vertragsunterlagen) - security_classification_shema: (Referenz auf Vertraulichkeitsinformationen) 10

11 Objekte die in mehreren Teilmodellen genutzt werden: support resources - person_organisation_shema: (Referenz auf Personaldaten) - data_time_shema: (Referenz auf Zeitinformationen) - global_unit_shema: (Referenz auf Maßeinheiten) - measure_shema: (Referenz auf physikalische Größen - external_reference_shema: (Referenz auf Daten in Datenbanken und Bibliotheken) Objekte zur Verwaltung: management resources : - Administrative Informationen zum Produktmodell - Referenzen auf die im support_shema niedergelegten Informationen 11

12 AP 203: Configuration Controlled Design (ISO ) Anwendung AP 203: Configuration Controlled Design (ISO ) Anwendung 12

13 AP212: Electrotechnical Design and Installation Beschreibung von Funktionen Verbindungen und Netze Signale Installation, Kabel- und Verdrahtungsplanung Dokumentation und grafische Darstellung Versions- und Konfigurationsverwaltung Freigabe, Arbeitsaufträge Anwendung AP 214: Core Data for Automotive Mechanical Design Processes Produktstruktur (organisatorische Daten, Baugruppenstruktur, Stücklistendaten), Part 203: Configuration Controled Design Geometrie und Topologie (Kanten-, Flächen-, Volumenmodelle), Part 42: Geometry and Topology Toleranzen, Part 47: Tolerances Oberflächeneigenschaften, Part 101 Anwendung 13

14 AP 214: Core Data for Automotive Mechanical Design Processes Bauteil- und Baugruppenbeschreibungen in Form von Zeichnungen, Part 101: Draugthing Kinematik, Part 105: Kinematics Darstellung von Geometrie Farbe, Linienstärke, schattierte Darstellungen Materialangaben, Part 45: Materials Anwendung Implementierung Clear-text Encoding ( ) C++ language binding ( ) C language binding ( ) Fortran language binding ( ) IDL language binding ( ) JAVA language binding ( ) Implementierung 14

15 S pe Anwendungsprotokolle T es z if i k at Generische Informationsmodelle Anwendungsspezifische Modelle t - u n d i o n s m e t h o d e n Basismodelle Implementierungsmethoden P r ü f m et h o d e n Zusammenfassung 15