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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung,
ein computerlesbares Speichermedium und ein Programmelement zur
Performanceverbesserung bei der Bearbeitung eines prozessübergreifenden
digitalen Versuchsmodells.
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Hintergrund
der Erfindung
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In
der modernen Produktentwicklung wird heutzutage anhand eines digitalen
Versuchsmodells ein Produkt entwickelt und über den gesamten Produktlebenszyklus
verwaltet und modifiziert. Ein solches digitales Versuchsmodell,
welches auch als Digital Mockup (DMU) bezeichnet wird, weist dabei eine
Produktstruktur des Produkts bestehend aus Baugruppen, Einzelteilen
und deren lagerichtigen Geometrie auf. Die Ziele des digitalen Versuchsmodells
sind dabei die physischen Versuchsmodelle (Physical Mockup, PMU)
zu ersetzen und verschiedene Ansichten und Funktionen des Produkts
bereitzustellen. Anhand des digitalen Versuchsmodells können beispielsweise
Untersuchungen, wie Ein- und Ausbauuntersuchungen, Kollisionsprüfungen, Simulationen
und Baubarkeitsprüfungen,
ausgeführt werden.
Mit dem digitalen Versuchsmodell kann zudem der Zeit- und Kostendruck sowie
das Handling der Variantenvielfalt hinsichtlich der Abstimmung, Analyse
und Konkretisierung von Entwicklungsergebnissen verbessert werden.
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Ein
digitales Versuchsobjekt kann eine wirklichkeitsgetreue Beschreibung
eines Produkts darstellen. Es besteht aus Dokumentenattributen und Strukturen,
beispielsweise Baumstrukturen, die die Produktstruktur wiedergeben,
und ist damit eine auf ein bestimmtes Endprodukt (z. B. Fahrzeug
oder Flugzeug) bezogene abgegrenzte Datenmenge.
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Somit
kann ein digitales Versuchsmodell das Produkt in einer 3D-Darstellung,
beispielsweise auf einer Computerplattform, darstellen. Die an dem
Produktlebenszyklus beteiligten Abteilungen, wie beispielsweise
der Entwicklung oder der Wartung, können auf das digitale Versuchsmodell
zugreifen, um Informationen abzurufen oder Änderungen einzubauen.
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Bei
größeren Produktstrukturen,
wie beispielsweise in der Luftfahrtindustrie, ist es jedoch äußerst schwierig,
ein digitales Versuchsobjekt bereitzustellen, welches trotz der
großen
Anzahl an Bauteilen und Produktstrukturen dennoch eine hohe Performance
darstellt.
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Darstellung
der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Leistung bei der
Darstellung und Bearbeitung eines prozessübergreifenden digitalen Versuchsmodells
zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein computerlesbares Speichermedium
sowie ein Programmelement zur Performanceverbesserung bei der Bearbeitung
eines prozessübergreifenden
digitalen Versuchsmodells mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
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Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung ist ein Verfahren zur Performanceverbesserung bei
der Bearbeitung eines prozessübergreifenden
digitalen Versuchsmodells bereitgestellt. Demgemäß werden in dem Verfahren aus
einem digitalen Versuchsmodell (DMU) die Produktdatenelemente selektiert
und erstellt. Die Produktdatenelemente weisen dabei Geometriedatenelemente
und Metadatenelemente auf. Die Geometriedatenelemente werden im
Anschluss zu einer Geometriestruktur zugewiesen und adressiert und
die Metadatenelemente zu einer Metastruktur zugewiesen und adressiert.
Die Geometriestruktur und die Metastruktur wird mit einem Kommunikationsprotokoll
verbunden, so dass mittels des Kommunikationsprotokolls eine bidirektionale
Interaktion der Geometriestruktur und der Metastruktur bereitgestellt
wird.
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Gemäß einer
weiteren beispielhaften Ausführungsform
wird eine Vorrichtung zur Performanceverbesserung bei der Bearbeitung
eines prozessübergreifenden
digitalen Versuchsmodells bereitgestellt. Die Vorrichtung zur Performanceverbesserung bei
der Bearbeitung eines prozessübergreifenden
digitalen Versuchsmodells weist mindestens einen Prozessor auf,
der so eingerichtet ist, dass die oben beschriebenen Verfahrensschritte
durchgeführt
werden können.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein computerlesbares
Speichermedium bereitgestellt, in dem ein Programm zur Performanceverbesserung
bei der Bearbeitung eines prozessübergreifenden digitalen Versuchsmodells
gespeichert ist, welches Programm, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird,
die oben beschriebenen Verfahrensschritte aufweist.
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Gemäß einer
weiteren beispielhaften Ausführungsform
wird ein Programmelement zur Performanceverbesserung bei der Bearbeitung
eines prozessübergreifenden
digitalen Versuchsmodells bereitgestellt, wobei das Programmelement
die oben beschriebenen Verfahrensschritte aufweist, wenn es von
einem Prozessor ausgeführt
wird.
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Die
Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d. h. einer
Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen,
d. h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d. h. mittels
Softwarekomponenten und Hardwarekomponenten, realisiert werden.
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Der
Begriff Produktdatenelement beschreibt ein Datenelement, dass alle
Informationen eines Bauteils eines Produkts aufweist. In einem Produktdatenelement
sind somit alle Eigenschaften und Attribute eines Bauteils enthalten.
Die Eigenschaften eines Produktdatenelements können aufgeteilt sein in Geometriedatenelemente
und Metadatenelemente. Geometriedatenelemente umfassen alle zur
räumlichen
Definition des Bauteils benötigten
Daten sowie deren Position im Raum. Beispielsweise können dies Positionsdaten,
Formdaten, geometrische Daten, Lagedaten und sonstige zur Visualisierung
benötigte Daten
sein. Metadaten weisen die sonstigen Informationen eines Bauteils
eines Produkts auf. Metadaten können
beispielsweise Versionsdaten, Zeitdaten, Bauteilnummerdaten, Bearbeitungszustandsdaten, Fehlteildaten,
Lieferdaten, etc., sein.
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Unter
dem Begriff Datenstruktur bzw. Geometriestruktur oder Metastruktur
wird ein Datenverzeichnis verstanden, in denen eine übersichtliche, nach
bestimmten Strukturen gegliederte listenmäßige Anordnung von Informationen
bzw. Datenelementen. In einer solchen Struktur werden zudem ebenfalls
zu den Datenelementen zugehörige
Indizes, Attribute und symbolische Links bereitgestellt.
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Die
Datenstrukturen bzw. die Geometriestruktur sowie die Metastruktur
können
in einer bestimmten Anordnung strukturiert sein und an verschiedenen
Anordnungsplätzen
Adressen aufweisen, die mit jeweils einer Adresse des Datenelements bzw.
des Produktdatenelements übereinstimmt.
Mit anderen Worten werden die Datenelemente in der Datenstruktur
adressiert. Bei Umstrukturierung der Datenverzeichnisse bzw. der
Datenstruktur werden lediglich Adressen geändert, verschoben, gelöscht oder
hinzugefügt,
ohne den physischen Speicherplatz des Datenelements zu ändern. Gleichzeitig kann über die
Adressierung in der Datenstruktur auf das Datenelement zugegriffen
werden und physisch geändert
und modifiziert werden, so dass beispielsweise Positionsdaten, Abessungen
oder die Anzahl, mit anderen Worten die Metadaten oder die Geometriedaten,
geändert
werden.
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In
heutigen Industrieunternehmen übersteigen
die Produktstrukturen bzw. die Anzahl der Produktbauteile, beispielsweise
in der Luftfahrtindustrie, über
30.000 Teile und Produktstrukturen, die größer als 1,2 Gigabyte aufweisen.
In herkömmlichen
Systemen ist eine Bearbeitung bzw. Visualisierung eines solchen
digitalen Datenmodells nicht mehr möglich. Die Luftfahrtindustrie,
wie beispielsweise die Fa. Airbus, benötigt eine Leistungsfähigkeit,
in der mindestens 1,4 Mio. Instanzen in einer Tiefe von 50 Ebenen bearbeitet
werden können.
Die Anzahl an verlinkten und adressierten Teilen zu den Instanzen
besteht aus über
400.000 Links. Ein Lösungsansatz
besteht bisher darin, nicht relevante Informationen zu vernachlässigen und
zu löschen,
so dass beispielsweise in einem Visualisierungstool nur die Teile
und Strukturen angezeigt werden, die der Benutzer ausgewählt hat.
Informationen über
die nicht angezeigten oder darzustellenden Strukturen und Bauteile
können nachträglich nicht
aus dem Visualisierungstool aufgerufen werden. Zudem geht der Gesamtüberblick über das
gesamte Produktmodell verloren. Ein weiterer Ansatz das Kapazitätsproblem
zu lösen
besteht darin, die Visualisierungsdaten von den Produktdaten bzw.
Metadaten zu trennen, so dass dadurch ein geringerer Performancebedarf
notwendig ist. Dadurch gehen jedoch ebenfalls wichtige Informationen
verloren, da es beispielsweise notwendig ist, Versionsnummern, Bauteilnummern
oder sonstige Metainformationen gleichzeitig zum Bearbeiten der
Geometriedaten zu wissen.
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Mit
der vorliegenden Erfindung werden die Produktdatenelemente in Geometriedatenelemente und
Metadatenelemente gegliedert. Die Geometriedatenelemente werden
mit einer Adresse adressiert und in einer Geometriestruktur zugewiesen.
Ebenso werden die Metadatenelemente adressiert und einer Metastruktur
zugewiesen. Um nun dennoch den vollen Informationsgehalt in der
Geometriestruktur oder auch in der Metastruktur abrufen zu können, verbindet
ein Kommunikationsprotokoll die Geometriestruktur und die Metastruktur,
um so anhand der zugewiesenen Adressen eine bidirektionale Interaktion,
d. h. eine gegenseitige Informationsabrufung und Modifizierung,
bereitstellen. Somit kann die Geometriestruktur visualisiert und
bearbeitet werden, ohne dass die Metastruktur bzw. die Metadaten
mit einbezogen werden, so dass die Performance verbessert werden
kann. Gleichwohl interagiert die Geometriestruktur über das
Kommunikationsprotokoll mit der Metastruktur, so dass dennoch alle
Informationen abrufbar sind. Mit der vorliegenden Erfindung kann
man die Daten somit derart aufbereiten, dass eine bidirektionale
Kommunikation bereitstellbar ist und zudem eine parallele Datenverarbeitung
ermöglicht
wird. Eine Performanceverbesserung bei gleichzeitiger Abrufbarkeit
aller Informationen ist somit möglich.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Metastruktur
in einer Browsereinrichtung dargestellt und bearbeitet werden. Beispielsweise
kann somit eine bestimmte Bauteilstruktur bzw. Metastruktur dargestellt
werden und einem Benutzer alle Metadaten anzeigen. Gleichzeitig
kann der Benutzer die Bauteile in den jeweiligen Ebenen auswählen und
selektieren. Anschließend
können die
Geometriedaten der selektierten Bauteile oder Daten mittels des
Kommunikationsprotokolls angesteuert und bearbeitet oder visualisiert
werden. Somit wird trotz Strukturtrennung die Gesamtheit aller Informationen
gewahrt.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird die Geometriestruktur
in einer Bildbearbeitungseinrichtung dargestellt und bearbeitet.
Beispielsweise kann ein Flügelelement
eines Flugzeugs in der Geometriestruktur ausgewählt werden und in einer Bildbearbeitungseinrichtung
dargestellt und bearbeitet werden. Benötigt der Benutzer zusätzliche Informationen,
die nicht in der Geometriestrukturenthalten sind, so findet er mittels
des Kommunikationsprotokolls dennoch einen Link von der Geometriestruktur
auf die Metastruktur und kann somit Informationen, wie beispielsweise
die Anzahl der Teile im Lager etc.., abrufen. Somit bleiben trotz
Strukturtrennung die Gesamtheit aller Informationen gewahrt.
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Gemäß einer
weiteren beispielhaften Ausführungsform
des Verfahrens werden zusätzlich
die Geometriedatenelemente in der Metastruktur adressiert, so dass
in der Metastruktur die Produktdatenelemente adressiert und zugewiesen
sind. Die Metastruktur umfasst nun die Adressierung und die Verzeichnisstruktur
des gesamten digitalen Versuchsmodells, so dass dort alle bzw. beliebige
Strukturen selektiert werden können.
Diese Selektion kann beispielsweise über das Kommunikationsprotokoll
an die Geometriestruktur weitergegeben werden und in einer Bildbearbeitungseinrichtung
dargestellt und bearbeitet werden.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens weisen
die Metastruktur und die Geometriestruktur eine Baumstruktur auf. Damit
kann beispielsweise eine Produktstruktur bzw. eine Bauteilliste
strukturiert dargestellt werden und ein umfassender Überblick über die
eingesetzten Bauteile bzw. Produktdatenelemente verschafft werden.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform stellt die Baumstruktur
eine Produktstruktur des digitalen Versuchsmodells dar. Üblicherweise
werden Produktstrukturen in einer Baumstruktur abgebildet, wobei
die Strukturelemente hierarchisch gegliedert werden. Die Hierarchie
bezeichnet ein System von Elementen, die einander über- bzw.
untergeordnet sind. Im engeren Sinne (Monohierarchie oder Baumstruktur)
ist dabei jedem Element höchstens ein
anderes Element unmittelbar übergeordnet,
während
bei einer Polyhierarchie auch mehrere übergeordnete Elemente möglich sind.
Mathematisch betrachtet bedarf eine Hierarchie einer Ordnungsrelation,
die einen Baum (Monohierarchie) oder gerichteten azyklischen Graphen
(Polyhierarchie) definiert. Die Einteilung (Klassifizierung) oder
Einordnung (Klassierung) von Objekten in eine Hierarchie impliziert
häufig
eine Wertigkeit, die bereits in der Rangordnung, nach der die Objekte
geordnet werden, enthalten ist.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird jedem Produktdatenelement
eine eindeutige universelle Identifikationsnummer zugewiesen, so
dass die Geometriedatenelemente und die Metadatenelemente eines
Produktselements dieselbe Identifikationsnummer aufweisen, so dass
eine eindeutige Kommunikation stattfinden kann. Somit wird es dem
Kommunikationsprotokoll ermöglicht, die
Metadatenelemente und die Geometriedatenelemente in den jeweiligen
Strukturen zu identifizieren und eine bidirektionale Interaktion
bereitzustellen.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Identifikationsnummer
zusätzlich Adressierungsinformationen,
einen sog. Index, der Positionen der Produktdatenelemente in der
Metastruktur und der Geometriestruktur auf. Aufgrund der zusätzlichen
Adressierungsinformationen zur Position der Produktelemente besteht
die Möglichkeit,
die Adressierungsposition der Produktdatenelemente in einer Struktur,
beispielsweise einer Baumstruktur, genau zuzuweisen. So können Adressierungsinformationen
beispielsweise aus einer Information über die Nummer einer Ebene
oder einer Instanz einer Struktur sein. Zusätzlich besteht die Möglichkeit,
ein Bauteil, welches beispielsweise dieselben Geometriedaten aufweist,
mittels der zusätzlichen
Adressierungsinformationen mehrmals in der Metastruktur oder der
Geometriestruktur zu platzieren, wobei die Bauteildaten des Bauteil
nur einmalig physisch gespeichert sind. Besteht das Bauteil beispielsweise aus
einer Schraube, so kann die geometrische Form in einem Produktionsdatenelement
gespeichert sein und eine spezielle Bauteilnummer aufweisen. Diese Schraube
kann beispielsweise tausendmal verbaut werden, so dass zu Identifikationsnummer
zusätzlich eine
Adressierungsinformation angefügt
wird und eine universelle und einzigartige Identifikationsnummer
(sog. UUID) geschaffen wird. Arbeitet man beispielsweise in der
Geometriestruktur, wie in einem dreidimensionalen Konstruktionsprogramm,
so werden die Geometriedatenelemente dieser Schraube nur einmalig
als physische Daten geladen, obwohl in der Geometriestruktur die
Schraube mehrmals eingesetzt ist. Damit wird das benötigte Datenvolumen verringert.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird bei Hinzufügen eines
der Elemente der Metadatenelemente und der Geometriedatenelemente
eine weitere Identifikationsnummer geändert. Eine Modifizierung der
Metadatenelemente oder der Geometriedatenelemente, wie beispielsweise
die Änderung
eines Ausmaßes
einer Schraube, kann beispielsweise zu einer Änderung der Identifikationsnummer
führen,
so dass wieder eine einzigartige Identifikationsnummer geschaffen
wird, um so einen Versionskonflikt zu vermeiden. Aufgrund der Modifizierung
können
zusätzlich
auch Metadatenelemente geändert
werden. So kann bei Modifikation eines Bauteils mittels der Erfindung
ebenfalls die Versionsnummer oder sonstige Metainformationen geändert werden.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird bei Hinzufügen eines
der Elemente der Metastruktur und der Geometriestruktur die Adressinformation
der zugehörigen
Identifikationsnummer geändert.
Wird beispielsweise ein Element lediglich verschoben, eingebaut
oder ausgebaut ohne dass die Geometrie sich ändert, kann die Identifikationsnummer
gleich bleiben und lediglich die Adressinformationen geändert werden.
Eine physische Duplizierung der Datenelemente kann dadurch vermieden
werden.
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Die
Geometriedatenelemente können
beispielsweise aus Positionsdaten, geometrischen Daten, Catia-Daten,
geometrische Abmessungen, DMU-Dateien, Pro-Engineer-Daten und CAD-Daten ausgewählt sein.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform können die
Metadatenelemente aus der Gruppe bestehend aus Zeitdaten, Versionsdaten, Bearbeitungszustandsdaten,
Teilnummerdaten, Positionsdaten, geometrische Daten, geometrische
Abmessungen, DMU-Dateien,
Catia-Daten, Pro-Engineer-Daten und CAD-Daten ausgewählt sein.
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Gemäß einer
weiteren beispielhaften Ausführungsform
kann die Metastruktur und die Geometriestruktur auf eine Mehrzahl
von Prozessoren aufgeteilt werden. Wird die Metadatenstruktur und
Geometriedatenstruktur auf verschiedenen Systemen, wie beispielsweise
jeweils unterschiedlichen Prozessoren, ausgeführt, können Ressourcen besser genutzt
werden.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird die Mehrzahl
von Prozessoren im Wesentlichen gleichzeitig Prozesse ausführt. Damit können bei
Ausführung
der Strukturen auf beispielsweise unterschiedlichen Systemen die
Strukturen gleichzeitig bearbeitet oder dargestellt werden (Multitasking).
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Die
Ausgestaltungen des Verfahrens gelten auch für die Vorrichtung, das computerlesbare
Speichermedium und das Programmelement und umgekehrt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Im
Folgenden werden die vorliegenden Ausführungsbeispiele zur weiteren
Erläuterung
und zum besseren Verständnis
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
beispielhafte Darstellung einer Trennung von der Metastruktur und
der Geometriestruktur, gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 eine
Darstellung eines Arbeitsflusses gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
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Gleiche
oder ähnliche
Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern
versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und
nicht maßstäblich.
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Detaillierte Beschreibung
der exemplarischen Ausführungsformen.
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In 1 wird
schematisch das Verfahren anhand einer Metastruktur 1 und
einer Geometriestruktur 2 dargestellt. Gemäß dem Verfahren
zur Performanceverbesserung bei der Bearbeitung eines prozessübergreifenden
digitalen Versuchsmodells wird zunächst ein Produktdatenelement
in Geometriedatenelemente und Metadatenelemente getrennt. Die Geometriedatenelemente
werden der Geometriestruktur 2 die Metadatenelemente zu
der Metastruktur 1 zugewiesen und adressiert. Die beiden
Strukturen, d.h. die Geometriestruktur und die Metastruktur, werden
mit einem Kommunikationsprotokoll 3 verbunden, so dass
mittels des Kommunikationsprotokolls 3 eine bidirektionale
Interaktion der Geometriestruktur 2 und der Metastruktur 1 bereitgestellt
wird.
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Um
eine Verbesserung der Performance zu erreichen, trennt das Verfahren,
wie in 1 dargestellt, die Metadateninformation und die
Geometriedateninformation des Produktdatenelements auf. Durch Zufügen einer
einzigartigen Identifikationsnummer an jedem Knoten 4 der
Strukturen 2, 3 wird es ermöglicht, Änderungen und Modifikationen
der Produktstruktur, sowie Modifikation und Änderungen der mit verlinkten
Geometriedatenelement zu erfassen. Die Geometrie in der Geometriestruktur 2 ist
dabei zusammengefasst, so ist beispielsweise in der Baumstruktur
(Index-Tree) eine geringere Strukturtiefe, d. h. eine geringere
Abstufung der Baumstruktur geschaffen (siehe 1). Die
Identifikationsnummer der Produktdatenelemente bzw. der Knoten 4 erhält zusätzlich Adressierungsinformationen,
um jedes Bauteil bzw. Datenelement einer definierten Position in
der Metastruktur 1 oder der Geometriestruktur 2 zuzuordnen.
Zusätzlich
kann die Leistung erhöht werden,
indem die zusammengefasste Geometrie auch in beispielsweise drei
verschiedenen Ebenen zusammengefasst ist, die „on the fly" ausgetauscht werden
können.
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Das
Kommunikationsprotokoll 3 wird verwendet, um den Informationsaustausch
zwischen den Metadaten und den Geometriedaten bzw. zwischen der
Metastruktur 1 und der Geometriestruktur 2 zu
gewährleisten.
Innerhalb des Protokolls 3 wird der erzeugte Index-Key bzw. die erzeugt
Identifikationsnummer von dem Datensatz verwendet, um die Identifikation
jedes Teils innerhalb der Geometriestruktur und der Metastruktur
oder umgekehrt zu identifizieren.
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Zusätzlich erlaubt
die vorliegende Erfindung eine Mehrfachbearbeitung bzw. ein Multiprocessing. Durch
die Trennung der Metadaten und der Geometriedaten in dem Datensatz
und durch die bidirektionale Kommunikation mittels des Kommunikationsprotokolls
zwischen den zwei Informationsquellen bzw. zwischen der Metastruktur 1 und
der Geometriestruktur 2, können ein oder mehr Prozessoren
verwendet werden, um die einzelnen Aufgaben abzuarbeiten, wodurch
die Performance verbessert wird.
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2 zeigt
beispielhaft ein Ablaufdiagram zur Bereitstellung und Aufbereitung
der Metadatenelemente und der Geometriedatenelemente. Abhängig von
einem Produktdatenmanagementsystem (PDM, VPM (Virtual Product Management))
oder einem Geometrieservicesystem (GS) werden komplette oder teilweise
extrahierte Produktdatenelemente von Baugruppen eines Versuchsmodells
eingegeben bzw. importiert. In Schritt 10 wird eine Datenbankstruktur
der Produktdatenelemente eines Versuchsmodels inklusive seiner Metadatenelemente
bereitgestellt. Die Metadatenelemente umfassen beispielsweise Informationen über Attribute
eines Produktdatenelementes, wie Versionsnummer oder Lagerbestand.
Die Produktstruktur des Produktdatenelements ist dabei vorwiegend
hierarchisch in einer Baumstruktur aufgebaut. So befindet sich beispielsweise
in einer obere Ebene beispielsweise eine Baugruppe Rumpfsegment
eines Flugzeugs und in den abhängigen
Unterebenen die einzelnen Einbauteile, wie die Innenausstattung
bis hin zu den einzelnen Schrauben.
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In
Schritt 20 werden die Geometriedatenelemente der Produktstruktur
eines Versuchsmodels bereitgestellt und gemäß der Produktstruktur aus Schritt 10 bereitgestellt.
Hierzu werden alle Geometriedatenelemente, beispielsweise des Rumpfsegments,
importiert, die zur Darstellung und geometrischen Bearbeitung des
Produktdatenelementes, beispielsweise des Rumpfsegments, auf einem
Visualisierungstool notwendig sind. Diese Geometriedatenelemente
können
aus so genannten nativen Geometriedatenelementen bestehen. Native
Produktdaten umfassen alle geometrischen Attribute einschließlich aller
geometrischer und mathematischer Abhängigkeiten. Diese nativen Geometriedatenelemente
können
aus einem Datenbank Repository, dass heißt aus einer Datenbank eines
Konstruktionstools, wie beispielsweise Catia V4 der V5, stammen.
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In
Schritt 30 wird anfänglich
jedem Produktdatenelement, einschließlich der Produktdatenelemente
der Unterstrukturen, eine einheitliche und universelle Adressierung
(UUID) zugeteilt und berechnet. Um eine eindeutige Bestimmbarkeit
des Produktdatenelementes zu gewährleisten, ändert sich die
UUID des Produktdatenelementes nicht, selbst bei Modifikation der
Metadatenelemente oder der Geometriedatenelemente des Produktdatenelementes.
Nur wenn ein neues Produktdatenelement eingefügt wird, wird eine neue UUID
für dieses
Produktdatenelement vergeben. So besitzt das oben beispielhaft importierte
Rumpfsegment eine universelle und einheitliche Identifikationsnummer
(UUID). Ebenso besitzen die Unterbaugruppen, wie beispielsweise die
einzelnen Schrauben, eine eigene UUID.
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In
Schritt 40 werden die Geometriedatenelemente verarbeitet,
in dem alle nicht zur Visualisierung des Produktdatenelements dienenden
Informationen gefiltert werden. Dies ist vorteilhaft, da bei komplexen Produktstrukturen
mit vielen Unterebenen die geometrischen und mathematischen Abhängigkeiten
einen äußerst hohen
Verarbeitungsaufwand darstellen. Daher werden die nativen Geometriedatenelemente derart
gefiltert, dass beispielsweise alle nicht zur Visualisierung benötigten mathematischen
Daten herausgefiltert werden. Im Ergebnis erhält man ein Visualisierungsformat
der Geometriedatenelemente, in welchen die Geometriedatenelemente
des Produktdatenelements in einer 3 dimensionalen Dreiecksdarstellung
visualisiert werden können.
Dieses Visualisierungsformat wird DMU (digital Mock-Up, digitales
Versuchsmodel) genannt. In dem DMU Format wird ausschließlich die
Oberfläche
des unter Schritt 10 importierten Produktdatenelement in
einer 3 dimensionalen Dreiecksdarstellung dargestellt.
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In
Schritt 50 können
die Geometriedatenelemente im DMU Format weiter simplifiziert werden,
in dem beispielsweise die Auflösung
der Dreiecke der 3 dimensionalen Dreiecksdarstellung verändert wird.
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In
Schritt 60 wird zudem die Baumstruktur des importierten
Produktdatenelement vereinfacht. Beispielsweise können alle
nicht darzustellenden Unterebenen einer Produktstruktur gefiltert
werden. Anhand der Produktstruktur des Produktdatenelementes werden Identifikationsnummer
festgelegt. Die Identifikationsnummer, oder auch Kommunikations-Identifikationsnummer
genannt, besteht aus der UUID des Produktdatenelementes und einem
Index. Die UUID ist bereits in Schritt 30 dem importierten Produktdatenelement,
beispielsweise dem Rumpfsegment, zugewiesen worden. Die zugehörige Unterbaugruppen,
welche ebenfalls eine UUID aufweisen, erhalten einen so genannten
Index, der die Position dieser zum Produktelement gehörenden Unterbaugruppen
in der Produktstruktur des importierten Produktdatenelementes festlegt.
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In
Schritt 70 werden die somit strukturierten Produktdatenelemente
anschließend
in einem Datensatz abgelegt. In diesem Datensatz liegen alle Metadatenelemente
und Geometriedatenelemente des Produktelementes vor. Anhand der
eindeutigen Zuordnung der Produktdatenelemente, bzw. der Metadatenelemente
und Geometriedatenelemente, mittels der Identifikationsnummer, welche
aus einer universellen UUID und dem Index besteht, sind nun alle Bauteile
des Produktdatenelementes zugeordnet.
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Entsprechend
der Produktstruktur des Produktdatenelementes wird nun eine Metastruktur 1 und
eine Geometriestruktur 2 gebildet. In der Metastruktur 1 und
der Geometriestruktur 2 sind alle Identifikationsnummern
entsprechend der Produktstruktur hinterlegt. Mittels der eindeutig
zugeordneten Identifikationsnummern kann die Metadatenstruktur die
Metadatenelemente eines Produktdatenelementes und die Geometriestruktur
die Geometriedatenelemente eines Produktdatenelementes aus dem Datensatz
aufrufen. Das Kommunikationsprotokoll 3 kann somit mit
Hilfe der eindeutigen Identifikationsnummer zwischen der Metastruktur 1 und
der Geometriestruktur 2 eine bidirektionale Kommunikation bereitstellen.
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Wird
beispielsweise in dem Visualisierungstool ein Produktdatenelement
selektiert, so findet der Anwender lediglich die zur Visualisierung
benötigten Informationen
vor. Über
das Kommunikationsprotokoll wird jedoch in der Metastruktur das
Produktdatenelement mit derselben Identifikationsnummer selektiert,
so dass separat die zusätzlichen
Metainformationen anzeigbar sind. Aufgrund der getrennten Bereitstellung
der Metadateninformationen und der Geometriedatenelement werden
die jeweiligen Anwendungen, beispielsweise ein Browser zum Bearbeiten
der Metadaten und ein Visualisierungstool zum Bearbeiten der Geometriedatenelemente,
nicht gegenseitig beeinflusst, so dass ein schnelleres Arbeiten
mit weniger Kapazitäten
möglich
ist.
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Die
Lösung
verbessert somit signifikant die Arbeit um das digitale Versuchsmodell
bzw. die Arbeiten entlang des gesamten Produktlebenszyklus, da beispielsweise
Arbeitsprozesse verbessert, unterstützt und koordiniert werden
können.
So wird beispielsweise Design-in-Context
ermöglicht,
die Design-Review verbessert, Clash-Visualization, Design to Assemble,
Assemble Sequence Planning, Shop Floor Visualization, Supplier-Integration,
Technical Documentation und die Wartung.
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Ergänzend ist
darauf hinzuweisen, dass „umfassend" keine anderen Elemente
oder Schritte ausschließt
und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner
sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis
auf eines der obigen Ausführungsbeispiele
beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen
oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden
können.
Bezugszeichen in den Ansprüchen
sind nicht als Einschränkung
anzusehen.