Über die Nutzung komplexer 3D-CAD-Daten in der Fertigungsindustrie

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Fachartikel von Germar Nikol vom  

In der Fertigungsindustrie gibt es viele Teilprozesse, in denen mit CAD-Daten umgegangen werden muss. Die Daten, die die unumkehrbare Tendenz haben immer umfangreicher zu werden, entstehen teils in den eigenen Engineeringabteilungen, teils in denen von Zulieferern der verwendeten Teile oder Komponenten. Anwender in den Teilprozessen haben recht unterschiedliche Aufgaben und damit oft sehr unterschiedliche Anforderungen an ihre Softwarewerkzeuge der täglichen Arbeit. Alle Beteiligten müssen in der Lage, sein ihre Aufgaben zu erfüllen, auch dann, wenn gelegentlich ein CAD-System gewechselt wird. Als wichtige Werkzeuge in allen Teilprozessen der Fertigungsindustrie haben sich Visualisierungstools etabliert.

Eine hohe Performance ist die Basis: 5 GB oder 20.000 Teile in nur 1 Sekunde laden

Hauptanforderungen der Kunden sind dabei vor allem eine hohe Performance beim Lesen sowohl nativer als auch neutraler CAD-Daten, die Möglichkeit unterschiedliche CAD-Daten ohne vorige Konvertierung ad hoc in einem Kontext zusammen zu laden, heute üblicherweise mit MultiCAD-DMU bezeichnet, eine zeitgemäße, ansprechende Bedienoberfläche, die intuitiv und leicht an die eigenen Bedürfnisse bzw. eigene Rolle im Unternehmen anpassbar ist. Vor allem von mittleren und größeren Unternehmen kommen noch Wünsche zur Integrationsfähigkeit in die Oberfläche von führenden Anwendungen wie z.B. PLM-Systemen und die Nachfrage nach Automatisierungslösungen, vor allem für die Server-basierte Konvertierung in alternative Datenformate.

Mit die häufigsten Nutzer von Visualisierungslösungen sind die Kollegen in Vertrieb eines Zuliefererunternehmens. Sie bekommen CAD-Daten von unterschiedlichen Kunden und unterschiedlichen CAD-Systemen. Mit Desktopversion, heute üblicherweise als 64-Bit Applikationen, können sie, egal ob im Büro oder vor Ort beim Kunden, nahezu beliebig große, native, gerade eben aktualisierte Datensätze in kürzest möglicher Zeit laden. Es sind selbst auf Notebooks heute Zeiten erreichbar, die bei z.B. von 500 MB Inventor in 5 Sekunden, 600 MB ProE in 40 Sekunden, 850 SolidEdge mit 20.000 Teilen in 40 Sekunden  oder 5 GB Catia V5 in ca. 8 Minuten liegen. Geht man davon aus, dass die Daten sowieso in Ansichten mit Vorschaubildern organisiert, mit Annotationen und 3D-Markups versehen aufbereitet und später, z.B. nach der Auftragsvergabe zwecks Vergleich nochmal wiederverwendet werden, so ist es naheliegend sie in ein internes 3D-Format zu konvertieren. Die Datenmenge schrumpft dann drastisch: aus den 5 GB Catia werden z.B. 60 MB und die Ladezeiten reduzieren sich ebenso drastisch: anstelle der 8 Minuten nur noch 1 Sekunde, die 20.000 Teile SoldiEdge Datei wird auch in 1 Sekunde geladen, bei den kleineren genannten Baugruppen liegt man in einem kaum mehr messbaren Bereich. Wenn man für sein Unternehmen einmal hochrechnet, wie oft wie viele Mitarbeiter täglich auf Daten zugreifen ergibt sich alleine hier schon ein immenser ROI (Return on Invest), selbst im Vergleich mit Lizenzkosten-freien Lösungen, die oft aus einem reduziertem CAD-System bestehen und damit entsprechend träge sind und nur ein natives Datenformat unterstützen.

Häufige Anwendung von 3D-Viewern im Vertrieb

Gerade die Vertriebsmitarbeiter sind diejenigen, die mit die höchsten Anforderungen an unterschiedliche Selektionsmöglichkeiten haben: im Strukturbaum Teile und Baugruppen ein- und ausblenden, in der Grafikebene über Anklicken Teile wählen, mit der STRG-Taste Teile hinzu- oder abwählen, mit einem Fenster viele Teile auf einmal selektieren oder mit einer Filterfunktion Teile nach Name, CAD-Attribut oder Farbe selektieren und isolieren. Gerade die Selektion nach Farbe ist immens leistungsstark, da Farben unterschiedliche Bedeutungen haben können wie z.B. die tatsächliche Farbe des Endproduktes oder ein Code für ein Material. Im Kontext einer PLM- oder ERP-Integration bei lassen sich darüber hinaus aber auch Farben dazu verwenden um Teile zur Laufzeit neu einzufärben und zwar z.B. um anzuzeigen, welches Teil von welchem Lieferanten stammt, welche Teile nicht freigegeben sind oder wo der Lagerbestand kritisch ist. Hier erweist sich ein grafisches Abbild als ideale Ergänzung zu den üblichen textorientierten Masken. Ein gewünschter Nebeneffekt ist, dass Fehler durch Fehlübertragungen von Nummern in weitere Masken des PLM- oder ERP-Systems vermieden werden - ein Click genügt und die exakte Information ist verfügbar. Kisters hat diese Kundenanforderungen umgesetzt, so dass die Programmierschnittstelle der 3DViewStation ActiveX-Variante solche Steuerungen zulässt.
Zur Weitergabe an Geschäftspartner wird ein Einkäufer die Möglichkeit schätzen 3D-PDF oder STEP Daten zu erzeugen, um beispielsweise Angebotsanfragen zu versenden. Viele Kunden verwenden das 3D-PDF auch intern für solche Anwender, die nicht allzu komplexe Daten nur sichten müssen, also keine hohen Ansprüche an die Performance, Aufbereitung, Analyse oder Integration haben. Der Adobe Reader ist i.d.R. überall installiert, die Akzeptanz sehr gut.

Weitergabe als 3D-PDF ist am populärsten, Adobe Reader vorhanden und akzeptiert

Im Bereich Design Review, Änderungsdienst und Arbeitsvorbereitung werden Möglichkeiten benötigt, um Besprechungen vorzubereiten. CAD-Modelle werden dazu aufbereitet, in Ansichten organisiert, Teilbaugruppen isoliert, explodiert und Arbeitsschritte mit Bemaßungen, 3D-Annotationen und 3D-Markups versehen. In Besprechungen können Ansichten geändert, neue hinzugefügt oder die Reihenfolge mit drag & drop verändert werden. In der Fertigung werden die Ansichten i.d.R. einzeln oder automatisch abgespielt, damit eine Montage-Sequenz verdeutlicht wird. Änderungsanträge können mit Ansichten und Annotationen versehen oder auf Knopfdruck ein Bild via Clipboard z.B. in eine Mail oder Word / Powerpoint eingefügt werden, je nachdem, wie dieser Prozess im Unternehmen abläuft. Auch hier wird in kleineren und mittleren Unternehmen eher mit einer Desktop-Version und via kopieren & einfügen in Emails gearbeitet werden, während mittlere und größere Unternehmen eine integrierte Lösungen auf ActiveX-Komponentenbasis mit strikteren Prozessen bevorzugen. Doch Untersuchungen zeigen, dass es auch hier einen signifikant großen Anteil ad hoc Prozesse gibt, bei denen Standardkommunikationslösungen wie Email mit Screenshots zum Tragen kommen.
Für Absicherungsprozesse ist es wichtig selbst komplexeste Modelle und Varianten zu visualisieren. Hier spielt die Performance eine große Rolle, aber auch die Möglichkeit z.B. Catia mit Inventor, JT und STEP-Daten zu ohne vorige Konvertierung zu mischen. Auch Produktvarianten lassen sich heute sehr gut verarbeiten, da man via API (Programmierschnittstelle) gezielt einzelne Teile oder Baugruppen an ihrer aktuellen Position und Lage austauschen kann - ohne die gesamte Modell-Variante neu zu laden. Dies ist ein enormer Vorteil auch gegenüber allen Konzepten mit Maximalmodellen.

Integration in PLM Systeme typischerweise mit Komponenten-Technologie

In den Bereichen Marketing und technische Dokumentation wird die Bandbreite an Anforderungen immer breiter. Hier kommen in der Praxis manchmal sehr teure Speziallösungen zum Einsatz. Marketing Mitarbeiter laden gerne CAD-Modelle, organisieren sie in Ansichten, rendern CAD-Modelle z.B. mit Spiegeleffekt oder Schatten und erzeugen selbst hochauflösende Bilder in Druckqualität. Diese können in diversen Datenformaten gespeichert oder über die Clipboard-Funktion direkt in weiteren Applikationen genutzt werden. Kollegen der technischen Dokumentation rendern oft im Illustrationsmodus, so dass Strichzeichnungen entstehen. Außenkonturen können hier dicker dargestellt werden, 3D-Markups und 3D-Annotationen, die auch Positionsnummerngrafiken sein können,  bleiben erhalten. Eine Stückliste kann per Knopfdruck erzeugt und exportiert werden. Solche Ansichten, Vorschaubilder und alle anderen Zusatz-Informationen werden meist in einer separaten XML-Datei abgelegt und können auch von der passenden ActiveX-Variante in einer Integration weiterverwendet werden. Damit ist die Desktop-Version oft das Autorenwerkzeug für die Aufbereitung, auch wenn die ActiveX-Version über APIs die identischen Funktionalitäten zur Verfügung stellt.

Autor: Germar Nikol – Direktor  Visualisierungstechnologien bei der Kisters AG, einem Haus mit über 500 Mitarbeitern mit Stammsitz in Aachen. Kisters bietet eine Produktfamilie zur 3D-CAD-Visualisierung, bestehend aus einer Desktop-Version mit extrem hoher Performance, einer ActiveX-Version, einer Web-Version auf Basis WebGL und einer Batchkonvertierungslösung zur asynchronen Aufbereitung der 3D-Daten.
Kisters AG

http://viewer.kisters.de

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Thema des Eintrags (Marketing, eCommerce)
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