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Ingenieursdatenbanken für indirekte Konstruktionsarbeiten


21.10.1988 - 

Relationale Datenbanken für CAD

Entwerfen, Detaillieren, Ändern und Variieren machen rund 55 Prozent der Tätigkeit im Konstruktionsbereich aus. Die verbleibenden, 45 Prozent verwendet der Konstrukteur zur Zeichnungsorganisation, für das Stücklisten-Management und für allgemeine Suchprozesse. Nicht CAD-Systeme, sondern angekoppelte Ingenieurdatenbanken berücksichtigen diese indirekten Konstruktionsarbeiten, so Johannes Linke*.

Der Einsatz von CAD-Systemen und Datenbanken ist heute auf PCs, Workstations und Großrechnern möglich. Die wenigsten CAD-Anwendungen gehen jedoch über eine reine Zeichnungserstellung (zum Beispiel Änderungs- oder Variantenkonstruktion) hinaus.

Unternehmen, die bereits seit mehreren Jahren mit CAD-Systemen arbeiten, erkennen zunehmend die Notwendigkeit einer auf ihre Belange zugeschnittenen Lösung für die Verwaltung von Konstruktions- und Entwicklungsdaten (Zeichnungsarchivierung, Normteil- und Stücklistennformationen).

Üblicherweise wird bei der Entscheidung für CAD-Systeme der Beschleunigungsfaktor des jeweiligen Systems anhand von repräsentativen Zeichnungen gegenüber der konventionellen Zeichnungserstellung errechnet. Liegt dieser Faktor bei zirka 3 bis 3,5 kann man von einem wirtschaftlichen Einsatz des CAD-Systems ausgehen. Diese Überlegung berücksichtigt aber die indirekten Konstruktionstätigkeiten nicht. Ingenieurdatenbanken, die an CAD-Systeme gekoppelt sind, unterstützen gerade diese indirekten Konstruktionstätigkeiten.

In der Einführungsphase von DV-Systemen in der Konstruktion wurden häufig Einzellösungen installiert. Im Verlauf wurde jedoch erkannt, daß Einzellösungen, die keine Möglichkeiten zu einem späteren Ausbau aufweisen, nicht sinnvoll sind.

Hoher Grad an Interaktivität verlangt

Für ein integriertes Konzept eignet sich ausschließlich eine relationale Datenbank. Einzellösungen basieren häufig auf File-Verwaltungssystemen zur Zeichnungsverwaltung oder Klassifizierung. Später hinzukommende Anwendungen wie zum Beispiel Stücklisten-generierung oder Normteilbibliotheken müssen dann an diese File-Verwaltungssysteme als weitere Stand-alone-Anwendungspakete gekoppelt werden.

Die auf dem Markt erfolgreichen CAD-Systeme zeichnen sich durch menüorientiertes, interaktives Arbeiten aus. Dieses Benutzer-Interface sollte sich in der Anwendung der CAD-Datenbank fortsetzen. Damit wird in der Ingenieurdatenbank eine hohe Interaktivität verlangt, die durch menüorientiertes Arbeiten und über Abfragesprachen unterstützt wird.

Wenig Erfolg versprechen Konzepte, die CAD-System und Ingenieurdatenbank als getrennte Anwendungs- und Softwaresysteme ansehen. Nur eine vollständige Integration der Ingenieurdatenbank in das CAD-System erlaubt eine Akzeptanz in der Konstruktion. Diese vollständige Integration wird zum Beispiel dadurch unterstützt, daß Datenbankfunktionen vom CAD-System aus angewählt werden können. Darüber hinaus ist die geringe Übergangszeit vom CAD-System zur Ingenieurdatenbank ein wesentlicher Aspekt bei der Beurteilung der Gesamtlösung.

Zentrale Platte als Kernstück

Gelinge Zugriffszeiten auf einzelne Datensätze (Zeichnungen, Stücklisten) unterstützen den täglichen Suchprozeß. Aus der Abbildung kann eine weitere Forderung abgeleitet werden: Zwischen CAD-System und Ingenieurdatenbank müssen Daten (zum Beispiel Zeichnungskopf- oder Stücklisteninformationen) ausgetauscht werden können (automatischer Prozeß). So werden Zugriffszeiten von drei bis vier Sekunden auf einen einzelnen Datensatz bei zirka 20 000 Datensätzen als gering angesehen.

Besonders im Maschinen- und Anlagenbau der mittelständischen Industrie werden heute in erster Linie CAD-Systeme auf Workstation-Basis eingesetzt. Die einzelnen Workstations sind über lokale Netzwerke (zum Beispiel LAN, DECnet) verbunden. Bei derartigen Systemkonfigurationen verfügen die einzelnen Workstations normalerweise über lokale Plattensysteme. Zusätzlich werden auf einer zentralen Platte der gesamte Zeichnungsvorrat, die CAD-relevanten Teilestamm- und Stücklisteninformationen sowie die zentral verfügbaren Werksnormteile beziehungsweise Normteilbibliotheken abgelegt. Diese zentrale Platte wird über einen Rechner (Fileserver) bedient.

Auf der zentralen Platte befinden sich alle von den einzelnen Konstruktionsarbeitsplätzen freigegebenen Daten (Zeichnungen, Stücklisten). Zusätzlich liegt dort die Datenbasis der Ingenieur-datenbank mit allen Suchschlüsseln und Zugriffsbäumen. Von dort werden alle Informationen, die für den PPS-Rechner (kommerzielle Datenverarbeitung) relevant sind, vom Fileserver gesteuert übertragen.

Klassifizierung unterstützt Suchvorgang

Einmal angelegte Zeichnungen müssen im Sinne der Wiederver-wendung beziehungsweise Ähnlichkeitssuche aufgefunden werden. Geht man davon aus, daß mit dem Einsatz des CAD-Systems auf eine zentrale Platte im Konstruktions- beziehungsweise Entwicklungs-bereich mehrere Benutzer zugreifen, wird das Abspeichern und Wiederfinden von Zeichnungen immer bedeutungsvoller. Von verschiedenen Benutzern werden unterschiedliche Begriffe bei der Benennung von Zeichnungen (Zeichnungskopf) verwendet. Abkürzungen und Klartextbezeichnungen sind nur in begrenztem Umfang standardisierbar.

Beim Wiederauffinden von Zeichnungen ist die Fragmentsuche unabdingbar. Zusätzlich muß über einen oder mehrere Schlüssel-merkmale des Zeichnungskopfes (etwa Ident-Nummer, Zeichnungs-nummer, Benennung der Zeichnung) gesucht werden. Die komfortable Suche wird zusätzlich über Klassifizierungsschlüssel unterstützt. Damit wird die Ähnlichkeitssuche und das Wiederauffinden bereits erstellter Einzelteil- oder Baugruppenzeichnungen erleichtert. Klassifizierungssysteme können sich sowohl aus hierarchisch aufgebauten Klassifizierungsschlüsseln als auch kombiniert mit Sachmerkmalsleistungssystemen zusammensetzen. Die Klassifizie-rungssystematik unterstützt die Zeichnungsarchivierung und die Suche nach Normteilen beziehungsweise Werksnormteilen.

Normteilbibliotheken sind gängiger Standard

Der Einsatz von Normteilbibliotheken (zum Beispiel DIN) ist beim Einsatz von CAD-Systemen heute als Standard anzusehen. Um jedoch einen hohen Nutzen erreichen zu können, sind geringe Zugriffszeiten auf die ausgewählten Normteile und eine komfortable Benutzeroberfläche notwendig. Beide Forderungen werden von Ingenieurdatenbanken erfüllt. Ingenieurdatenbanken erlauben den Zugriff auf Normteile über eine Abfragesprache oder über die direkt im Menü verankerten Merkmalsfelder.

Für viele Unternehmen des Maschinen-, Anlagen- und Formenbaus ist die Erstellung von einstufigen Konstruktions- beziehungsweise Baukastenstücklisten sehr eng an die Tätigkeit des Konstrukteurs gekoppelt. Von der Konstruktionsstückliste ausgehend kann vom PPS-System die Erstellung von Fertigungs- oder Strukturstücklisten erfolgen. Zusätzlich können Auswertungen (Teileverwendungs-nachweis, Mengenübersichtsstücklisten) entweder in Konstruktion und Entwicklung oder im kommerziellen Bereich erfolgen. Hauptforderung an leistungsfähige CAD-Systeme ist die Unterstützung der interaktiven Stücklistengenerierung.

Stücklisten als Integrationsfaktor

Logischer Ausgangspunkt der Stücklistengenerierung sind die Geometrieelemente, die mit dem CAD-System erstellt wurden. Von den Geometrieelementen ausgehend werden Zeichnungspositionsnummern vergeben, die mit dem Geometrieelement (Gruppen, Parts) verbunden sind. Die Zeichnungspositionen können interaktiv mit einer vorgewählten Schrittweite vergeben und auf ihre Konsistenz überprüft werden. Die Zeichnungspositionen erscheinen in der späteren Konstruktionsstückliste als Stücklistenpositionen. Somit besteht eine enge Verknüpfung von der Geometrie über die Zeichnungsposition bis zur Stücklistenposition. Wird dieses Konzept durchgängig verwendet, ist die Sicherheit gegeben, daß die CAD-seitig generierte Geometrie immer mit der jeweiligen Stück-liste korrespondiert. Selbstverständlich können bei Varianten-fertigern mehrere Stücklisten auf eine Zeichnung verweisen. Werden innerhalb der Konstruktion Normteile verwendet, wird die zu dem jeweiligen Geometrieelement gehörende Stücklistenposition automatisch vollständig übernommen.

Um eine komfortable Stücklistengenerierung zu ermöglichen, muß zusätzlich auf den Teilestamm zugegriffen werden. Dies geschieht im Normalfall über Fenster-Technik. Der Konstrukteur kann über die CAD-seitig verfügbaren Teilestamminformationen auf die einzelnen für ihn wichtigen Teilestämme in Ausschnitten oder als Ganzes zugreifen und somit die halbautomatisch generierten Stücklisten ergänzen oder mit neuen Positionen aus dem Teilestamm versehen. Ist die Stückliste freigegeben, kann der Datentransfer zum PPS-System erfolgen. Transferiert wird ausschließlich die Konstruktionsstückliste. Die weitere Bearbeitung der Stückliste (Fertigungsstückliste, Strukturstückliste) erfolgt im PPS-System. Hier ist auch die weitere verantwortliche Verwaltung der Teile-stamminformationen und Stücklisteninformationen sichergestellt.

Voraussetzung für dieses Konzept ist, daß Änderungen im Teilestamm und in der Stückliste mindestens einmal täglich abgeglichen werden. Dieser Datentransfer ist auf Basis eines Filetransfers oder einer Terminalemulation möglich.

Voraussetzung für das Vorgehen ist eine exakte Planung der Einführungsschritte. Als Zeitraum vom ersten Schritt (Installation des CAD-Systems) bis zur vollständigen Integration der Ingenieur-datenbank mit den oben dargestellten Anwendungen sind zirka zehn bis zwölf Monate erforderlich.