3D Visualisierungsformate im Kontext des Product Lifecycle Managements
Studienarbeit
Von: Johannes Lorenz Im Fachbereich Wirtschaftsingenieurswesen
University of Applied Science Betreuer: Prof. Martin Zimmermann Thong Sala, 12. Februar 2009
1 Einleitung
Zur Herstellung technologisch hoch entwickelter Produkte kommen in den meisten Unternehmen während dem kompletten PLM (Product Lifecycle Management) - Prozess 3D-Daten zum Einsatz. Die Systemwelt, in der diese Daten erzeugt, gesichert und verarbeitet werden wird als Digitale Fabrik bezeichnet. Mit Hilfe der Digitalen Fabrik sollen Prozesse aus der realen Fabrik abgebildet, analysiert und optimiert werden. Die Schwerpunkte liegen hierbei auf der Produktentwicklung und der Produktionsplanung. Der komplette PLM-Prozess soll systemseitig begleitet werden. Entwicklungsstände, Produktions-, Kunden- oder Lieferantendaten müssen kommuniziert werden. Dabei spielen der fehlerfreie Austausch der Daten und deren Konsistenz eine entscheidende Rolle. Sowohl die Kommunikation zwischen den Entwicklern innerhalb eines Unternehmens als auch der Datenfluss zwischen Lieferanten und Kunden muss zum einen den jeweiligen Sicherheitsansprüchen als auch den technischen Anforderungen genügen. Das Kostenverhältnis pro eingesetzter Rechnereinheit und den dafür durch Humankapital eingesetzten Arbeitsstunden hat sich dahingehend drastisch verändert, dass der Aufwand für nicht wertschöpfende Arbeiten minimal gehalten werden sollte; z. Bsp. zeitaufwendiges Aufbereiten, Exportieren oder Importieren von 3D-Daten. Die Bedürfnisse der Industrie an 3D-Daten-Formaten lassen sich daher wie folgt zusammenfassen:
- Standardisierung der 3D-Formate, -Methoden und -Software
- Übertragbarkeit und Übersetzbarkeit von 3D-Daten
Anstatt 3D-Daten in einer CAD-Datei „einzusperren“, sollte zum abspeichern der Daten ein von der erzeugenden Software unabhängiges Format verwendet werden. Nur so kann erreicht werden, dass die verschiedenen Kommunikationsteilnehmer (Applikationen/CAD-Systeme) alle eine „Sprache“ sprechen. Grundlegend ist zwischen dem nativen Format, dem neutralen Format und dem neutralen Austauschformat zu unterscheiden ( formate_allgemein.jpg). Das native Format wird von der proprietärer Software, also vom lokalen CAD-System, verwendet und kann nur in gleichen Systemen verarbeitet werden. Mit Hilfe eines Konverters können nativen Daten in ein neutrales Format umgewandelt werden. Diese Daten können wiederum mit der dafür vorgesehenen Software einfach visualisiert und analysiert werden. Während in der Vergangenheit VRML ein weit verbreitetes neutrales Format war dürften heutzutage wohl eher Formate wie JT, X3D, 3D PDF oder 3DXML zum Einsatz kommen. Für viele dieser 3D-Formate stehen spezielle, meist auch kostenlose Player oder Browser-Plugins zur Verfügung. Damit wird eine 3D-Visualisierung bei überschaubaren Lizenzkosten auch für große Benutzergruppen möglich gemacht. Der Aufwand zum erstellen der 3D-Dateien und deren Dateigröße sind hierbei die entscheidenden Kosten-Faktoren. Für den Datenaustausch zwischen verschiedenen CAD-Systemen (z. Bsp. CATIA und Pro E) wird ein neutrales Austauschformat benötigt. Hierfür sind verschiedene –mehr oder weniger– „offene Formate“ in der Wirtschaft verbreitet. Als neutrale Austauschformate sind JT, IGES, VDA-FS oder STEP zu nennen. Unabhängig vom Datenformat ist zu beachten, dass Aufgrund konzeptioneller Abweichungen zwischen den verschiedenen CAD-Systemen die Anzahl, der von System A nach System B übertragbaren Objekte, vom schwächeren System bestimmt wird. Andere Fehlerquellen sind Prozessorfehler, Genauigkeitsabweichungen und Fehler beim Anwenden der Software. Auf den folgenden Seiten sollen einige neutrale Formate untersucht werden. Falls Möglich, soll eine Beispieldatei erzeugt werden. Außerdem werden die jeweils zugehörigen Player oder Browser-Plugins betrachtet.
2 Untersuchung verschiedener 3D-Daten-Formate
2.1 Kriterien zur Bewertung der 3D-Formate
Datenaustausch/Visualisierung: Können durch einfache Visualisierungsmöglichkeiten (Player oder Browser-Plugins) Daten zwischen Anwendern (Konstrukteuren und Lieferanten) ausgetauscht werden? Zusatzfunktionen: Stehen im Falle einer einfachen Visualisierung zusätzliche Funktionen wie z. Bsp. Messen oder Schnitte setzen zur Verfügung? Dateigröße: Ist die Dateigröße entsprechend den Anforderungen verschiedener Anwendungen beeinflussbar? Wichtig: Ein Format kann kaum alle Kriterien gleichzeitig erfüllen! So ist ein Datenaustausch zwischen CAX-Programmen, wo ein hoher Detaillierungsgrad erforderlich ist, bei gleichzeitig geringer Dateigröße, logischerweise nicht möglich.
2.2 VRML
| Name |
|
Virtual Reality Modeling Language |
| Akronym |
|
VRML |
| Dateiendung |
|
*.wrl |
| Tabelle 1 |
VRML ist eine plattformunabhängige Modellierungssprache für 3D-Geometrien und interaktive, animierte 3D-Szenen. Die Version 1.0 wurde 1995 als weltweiter 3D-Standard für Web-Anwendungen eingeführt und ursprünglich als Virtual Reality Markup Language bezeichnet. Die VRML Version 2.0, jetzt Virtual Reality Modeling Language, wurde 1997 in der VRML97-ISO 14772 Standard spezifiziert. Die wesentlichen Erweiterungen sind ein überarbeitetes Knotenkonzept und zeitgesteuerte Animationsmöglichkeiten. Außerdem können Scripte (JavaScript, wird jedoch als VRMLScript bezeichnet), Audiodateien, Animated-Gif und MPEG-Movies eingebunden werden. Da viele 3D-Konstruktions- und Modellierungswerkzeuge den Im- und Export von VRML-Dateien ermöglichen hat sich das Dateiformat auch als Austauschformat zwischen Anwendern oder verschiedenen Programmen etabliert. Die Körper können hierarchisch zu Transform-Knoten zusammengefasst werden. Für Geometrien wie Quader, Zylinder, Kegel und Kugel stehen jeweils eigene Knotentypen zur Verfügung. Kompliziertere Graphiken werden mit Punkten und den daraus abgeleiteten Linien oder Flächen beschrieben. Den Knoten und damit auch den darunter angeordneten Objekten können Transformationsoperationen wie Skalierung, Rotation und Translation oder auch Materialeigenschaften zugewiesen werden. Die Darstellung der visualisierten 3D-Objekte wird dabei direkt auf dem PC des Anwenders in Echtzeit berechnet. Das bedeutet auch dass flüssige Bilder, z. Bsp. beim wechseln des Blickwinkels durch den Benutzer oder bei Kamerafahrten, von Prozessor und Grafikkarte der eingesetzten Hardware abhängen. Um die Performance zu optimieren können Graphiken mit Hilfe des LOD(Level of Detail) vereinfacht werden. Jedes Objekt kann, wie z. Bsp. bei einer Kollision, Ereignisse erzeugen. Dadurch wird es möglich, einfache physikalische Vorgänge zu simulieren. Im Web stehen eine Vielzahl an Browser-Plugins und VRML-Player für Windows und/oder Linux zur Verfügung wie z. Bsp. Cortona VRML Client (Web-Browser Plugin für Windows) oder Orbisnap VRML Player (VRML-Player für Windows und Linux).
2.2.1 Installation Cortona3D Viewer 6.0
| Player |
|
Cortona3D Viewer 6.0 |
| Download |
|
http://www.parallelgraphics.com/products/cortona/ |
| Dokumentation |
|
http://accad.osu.edu/˜pgerstma/class/vnv/resources/info/-AnnotatedVrmlRef/Book.html (engl.) |
| Beispielseite |
|
http://www.parallelgraphics.com/products/cortona/best/ |
| Softwaretyp |
|
Web-Browser-Plugin |
| Betriebssysteme |
|
Windows 2000, Service Pack 4 |
|
|
Windows XP, Service Pack 2 |
|
|
Windows Vista, Service Pack 1 |
| Web-Browser |
|
Internet Explorer 6.0 or a later version |
|
|
Netscape Navigator 8.0 or a later version |
|
|
Mozilla Firefox 1.5, Mozilla Firefox 2.0, Mozilla Firefox 3.0 |
|
|
Opera 8.5 or a later version |
| Applikationen |
|
Microsoft PowerPoint, Microsoft Word |
| Tabelle 2 |
Der Cortona3D Viewer 6.0 kann auf der Hersteller-Homepage kostenlos heruntergeladen werden. Die Installation läuft selbsterklährend mit Hilfe einer Installationsroutine ab. Es sollte ein Internet-Explorer aus Tabelle 2 installiert sein!
Inhaltsverzeichnis
2.2.2 VRML Code Beispiel
VRML ist ein Textformat und kann problemlos in einem beliebigen, herstellerunabhängigen Texteditor erstellt werden. Dadurch wird zum einen das Erstellen von VRML-Dateien, z. Bsp. über selbst erstellte Scripte erleichtert. Die Dateien können auf der anderen Seite aber auch sehr einfach von Unbefugten manipuliert werden. In Listing 1 wird die Darstellung einer Kugel mit Hlfe von VRML veranschaulicht. Das VRML-Dokument beginnt mit einer Kopfzeile, in der die VRML-Version und die Zeichencodierung dokumentiert sind. Danach wird die Position der unter dem Transform-Knoten zusammengefassten Objekten definiert. Der Knoten 'translation' gibt die Verschiebung in x-, y-, und z-Richtung an. Der Knoten 'children' stellt eine Liste der Untergeordneten Kindknoten dar. Zuletzt wird innerhalb des Gestaltungs-Knotens Shape die Größe (radius) und Form (Sphere) des Objektes durch den 'geometry'-Knoten festgelegt. Das Aussehen des Objektes, in diesem Fall die Farbe (diffuseColor), wird mit dem 'appearance'-Knoten definiert. Die notwendigen Parameter sind drei Zahlen zwischen 0 und 1 für den RGB-Wert.
#VRML V2.0 utf8 Transform {
translation 3 0 0
children [
Shape{
geometry Sphere {radius 2}
appearance Appearance {
material Material {diffuseColor 1 0 0}
}
}
]
}
Listing 1: VRML Kugel
Der Quellcode aus Listing 1 kann in einen Editor eingegeben und mit der Endung *.wrl abgespeichern werden. Diese Datei kann mit einem beliebigen Web-Browser mit Cortona3D Viewer-Plugin geöffnet werden ( BSP_FF_Browser.jpg ).
2.3 X3D
| Name |
|
Extensible 3D |
| Akronym |
|
X3D |
| Dateiendung |
|
*.x3d, *.x3dv, *.x3db |
| Tabelle 3 |
Extensible 3D, auch X3D genannt, ist eine 3D-Beschreibungssprache und wurde 2004 als offizieller Nachfolger von VRML entwickelt und spezifiziert. Entsprechend der Syntax in der die Datei verfasst wird gibt es verschiedene Dateiendungen. So werden Dateien mit der Endung *.x3d mit Hilfe von XML, Dateien mit der Endung *.x3dv mit Hilfe von VRML aufgebaut. Außerdem steht ein Dateityp mit der Endung *.x3db zum Speichern von Binärdateien zur Verfügung. Wie bei VRML benötigt man um X3D-Dateien anschauen zu können einen Player oder einen Browser-Plugin (z. Bsp. Xj3D, FreeWrl). Obwohl in X3D eine Vielzahl an erweiterten, standardisierten Möglichkeiten und Schnittstellen zur Verfügung stehen, hält sich die Verbreitung am Markt in Grenzen.
2.3.1 Installation X3DGlutViewer
| Player |
|
X3DGlutViewer |
| Download |
|
http://artis.imag.fr/Members/Yannick.Legoc/X3D/index.html |
| Dokumentation |
|
http://artis.imag.fr/Members/Yannick.Legoc/X3D/manual.html |
| Beispielseite |
|
http://artis.imag.fr/Members/Yannick.Legoc/X3D/examples.html |
| Softwaretyp |
|
Programm |
| Betriebssysteme |
|
Windows |
|
|
Unix, Linux |
|
|
Mac |
| Tabelle 4 |
Der X3DGlutViewer kann kostenlos auf der Hersteller-Homepage heruntergeladen werden. Die heruntergeladene ZIP-Datei muss entpackt werden. In ihr befindet sich die Datei 'x3dglutviewer.exe', welche ausgeführt werden muss. Beim Aufruf der Exe-Datei wird zuerst eine Datei über den File-Dialog ausgewählt, danach wird die Datei im X3DGlutViewer geöffnet. Eine Installation ist nicht notwendig.
2.3.2 X3D Code Beispiel
Die meisten in VRML verwendeten Knotentypen tauchen bei X3D wieder als Attribute auf! Zuerst wird die Position der unter dem Transform-Knoten zusammengefassten Objekten definiert. Das Attribut 'translation' gibt die Verschiebung in x-, y-, und z-Richtung an. Danach wird innerhalb des Gestaltungs-Knotens 'Shape' die Größe (radius) und Form (Sphere) des Objektes festgelegt. Das Aussehen des Objektes, in diesem Fall die Farbe (diffuseColor), wird mit dem 'appearance'-Knoten definiert.
Listing 2: X3D Kugel
Der Quellcode aus Listing 2 kann in einen Editor eingegeben und mit der Endung *.x3d abspeichern werden. Diese Datei kann mit dem X3DGlutViewer geöffnet werden ( bild_1.jpg )
2.4 3D PDF / U3D
| Name |
|
3D PDF |
| Akronym |
|
3D PDF |
| Dateiendung |
|
*.pdf |
| Tabelle 5 |
| Name |
|
Universal 3D |
| Akronym |
|
U3D |
| Dateiendung |
|
*.u3d |
| Tabelle 6 |
Universal 3D (U3D) wurde im August 2005 von der ECMA (European Computer Manufacturers Association) als 'universeller Standard für dreidimensionale Daten aller Art' spezifiziert. Es bassiert auf dem Format vom 3D Industry Forum, in welchem u.a. Firmen wie Adobe Systems Inc., Dassault Systemes, UGS PLM Solutions, Fraunhofer Institute, Microsoft vertreten sind. Das Herzstück stellt wohl die Software Adobe Acrobat 9 Pro Extended dar, mit dessen Hilfe 3D-Konstruktionen aus vielen gängigen CAD-Systemen in Adobe PDF konvertieren werden können. So werden zum Beispiel JT-Dateien in U3D-Dateien konvertiert, welche dann wiederum in PDF-Dateien eingebunden werden können. Ziel von Adobe ist es, U3D (Universal 3D) als Standard zum abspeichern von 3D-Daten zu machen, ähnlich wie JPEG für 2D-Graphiken. Da Adobe auch die Konvertierung vieler Dokumententypen in PDF unterstützt, eignet sich das PDF-Format hervorragend zum zusammenführen von Dokumente. Auch sämtliche Dokumente der Microsoft Office-Familie sowie darin eingebundene Objekte wie 3D-Dateien können konvertiert werden und so zu reichhaltigen Projektdokumentationen zusammengefasst werden. Außerdem können diese in PDF-Datein eingebundenen 3D-Graphiken mit Hilfe von JavaScript animiert werden. Mit Hilfe von in PDF eingebundenen U3D-Dateien soll Austausch, Anzeige und Nutzung von dreidimensionalen Inhalten außerhalb proprietärer Software standardisiert werden. Die zum Erstellen der PDF-Dokumenten notwendige Software Adobe Acrobat 9 Pro Extended schlägt teuer zu Buche. Auf der anderen Seite können die damit erstellten PDF-Dokumente im lizenzfreien Acrobat Reader geöffnet werden, welcher weltweit von über einer Milliarde Anwendern genutzt wird!
2.4.1 Installation Adobe Acrobat 9 Pro Extended (Testversion)
| Software |
|
Adobe Acrobat 9 Pro Extended |
| Download |
|
http://www.acrobat3d.de/ (30 Tage Testversion / Registrierung erforderlich) |
| Dokumentation |
|
http://www.acrobat3d.de/ |
| Beispielseite |
|
http://www.adobe.com/products/acrobat/pdfs/3d pdf demo.pdf |
| Softwaretyp |
|
Programm |
| Betriebssysteme |
|
ab Windows XP |
| Tabelle 7 |
Die Software Adobe Acrobat 9 Pro Extended kann auf der Hersteller-Homepage kostenlos heruntergeladen werden, wobei jedoch eine Benutzer-Registrierung erforderlich ist. Die Installation läuft selbsterklährend mit Hilfe einer Installationsroutine ab.
2.4.2 Erstellen einer 3D-Datei mit Adobe Acrobat 9 Pro Extended
-
Schritt 4 bis 5: 3D Erfassung Einstellungen konfigurieren | 1 | 2 |
-
Schritt 6 bis 9: Acrobat 3D-Konvertierung konfigurieren | 1 | 2 | 3 | 4 |
2.5 3DXML
| Name |
|
3D XML |
| Akronym |
|
3DXML |
| Dateiendung |
|
* |
| Tabelle 8 |
3DXML ist ein XML-basiertes Format zur Darstellung von dreidimensionalen Geometrien von Dassault Systems. Durch das abspeichern von Geometrien im 3DXML-Format kann eine Kompression der Daten bis zu 99\% erreicht werden. XML (Extensible Markup Language) ist ein Standard zur Erstellung maschinen- und menschenlesbarer Dokumente. 3DXML-Dateien sind genau wie XML-Dateien aufgebaut. Daher kann der 3DXML-Quelltext sowohl von allen Standardprogrammen als auch ein Stück weit von Menschen gelesen und analysiert werden. In älteren 3DXML-Player-Versionen konnten Dateien mit Verlinkungen auf externe Geometrien eingebunden werden. Dadurch kann zum einen der benötigte Speicherplatz nochmals minimiert werden, da ein großer Teil der Geometrien nicht direkt in der 3DXML-Datei enthalten ist. So wird vermieden, dass häufig verwendete Geometrien nicht mehrfach abgespeichert werden müssen, sondern auf einem zentralen Laufwerk abgelegt werden können. Für 3DXML-Dateien die sensiblen Daten beinhalten bedeutet dies zusätzlich mehr Sicherheit, da die extern verlinkten Geometrien nur visualisiert werden, wenn der Anwender auch die Rechte zum öffnen dieser externen Geometrien besitzt. Außerdem enthalten 3DXML-Dateien B-Rep-Informationen (Boundary Representation), wodurch z. Bsp. Abstandsmessungen möglich werden. Die Dateien können auch in die Microsoft-Office Programme Word und Power Point ,jedoch nicht in Excel eingebunden werden. Dabei wird ein 2D-Bild aus der Sicht des letzten aktiven Viewpoints abgespeichert. 3DXML ist ein Produkt von Dassault Systems und ist deshalb auch nur in Programmen der Dassault-Familie standardmäßig implementiert. Der Player um 3DXML-Dateien zu visualisieren und die Dokumentation zu 3DXML sind kostenlos erhältlich.
2.5.1 Installation 3DXML PLayer
| Player |
|
DS 3DXML PLayer |
| Download |
|
http://www.parallelgraphics.com/products/cortona/ (Registrierung erforderlich) |
| Dokumentation |
|
http://accad.osu.edu/˜pgerstma/class/vnv/resources/info/AnnotatedVrmlRef/Book.html (engl.) |
| Beispielseite |
|
http://www.parallelgraphics.com/products/cortona/best/ |
| Softwaretyp |
|
Web-Browser-Plugin |
| Betriebssysteme |
|
Windows 2000, Service Pack 4 |
|
|
Windows XP, Service Pack 2 |
|
|
Windows Vista, Service Pack 1 |
| Applikationen |
|
Microsoft PowerPoint, Microsoft Word |
| Tabelle 9 |
Der 3DXML PLayer kann auf der Hersteller-Homepage kostenlos heruntergeladen werden. Die Installation läuft selbsterklährend mit Hilfe einer Installationsroutine ab.
2.5.2 3DXML Dateiaufbau
3DXML-Dateien können aufgrund ihres Aufbaus nicht von Hand erzeugt werden, sondern nur von Applikationen aus dem Hause Dassault Systemes. Bei der Erzeugung von 3DXML-Dateien wird ein ZIP-File erstellt, dessen Endung von *.zip in *.3dxml umbenannt wird. In diesem Komprimierten Ordner sind sämtliche vom 3DXML-Player zur Visualisierung benötigten Dateien enthalten. Diese sind im einzelnen:
- Manifest (*.xml) = Verweist auf die 3DXML-Datei, welche die Produktstruktur enthält
- Produkt-Struktur (*.3dxml) = Enthält die Information, wo die jeweiligen Geometrien in der Produktstruktur aufgehängt sind und wie sie positioniert werden müssen
- Produkt-Geometrie (*.3dxml/*.3DRep) = Diese Dateien enthalten die einzelnen Produkt-Geometrien
- Sicherheitszertifikat (.IntegrityCertificat) = Diese Datei enthält das zum öffnen notwendige Sicherheitszertifikat. Sollte die 3DXML-Datei von Hand manipuliert worden sein, lässt sie sich nicht mehr öffnenSonstiges = Zur Darstellung von Oberflächen können Bilder in folgenden Formaten eingebunden werden: JPEG, BMP, PNG oder TIFF.
2.6 JT
| Name |
|
Jupiter Tesselation |
| Akronym |
|
JT |
| Dateiendung |
|
*.jt |
| Tabelle 10 |
Jupiter Tessellation, kurz JT genannt, ist ein plattformunabhängiges 3D-Format von UGS PLM Solutions, sowohl zur Visualisierung aber auch zum Austausch von 3D-Daten. Nicht zuletzt durch Vereinigungen wie JT Open (siehe Exkurs JT Open) ist das JT-Format stark standardisiert, universell einsetzbar und am Markt weit verbreitet. JT-Dateien können mit Hilfe des JT Open Toolkits über einen Translationsprozess von vielen CAD-Systemen gelesen oder erstellt werden. Das JT Open Toolkit ist eine C++ Bibiliothek, welche es CAD-Applikationen ermöglicht über die Toolkit-Klassen JT-Daten zu erzeugen und zu verarbeiten. Mitglieder der JT Open Initiative erhalten das JT Open Toolkit kostenlos. Durch Web-basierte Anwendungen mit Hilfe von Browser PlugIns können JT-Daten leicht visualisiert werden. Abhängig vom Level of Detail (LOD) können JT-Dateien den jeweiligen Anforderungen entsprechend detaillierte Informationen enthalten. Dies wiederum beeinflusst die Größe der Datei. Des weiteren können mit Hilfe des Formates Daten für eine Simulation zusammengeführt und Simulationen erstellt werden. Aufgrund dieser Funktionalitäten ist JT ein wichtiger Bestandteil der Digitalen Fabrik geworden. Die mittels JT dokumentierten Produkte können in Baugruppen unterteilt und mit Hilfe einer mehrstufigen Strukturebene dargestellten werden. Zusätzliche Informationen können flexibel mit eingebunden werden. Die JT-Dateien können in einer Container-Struktur abgespeichert werden. So müssen Konstrukteure zum bearbeiten einzelner Bauteile nicht das ganze Produkt öffnen, zusätzlich können benutzerspezifische Metadaten geladen werden. JT-Dateien können nicht nachträglich geändert werden, sie sind also persistent und somit vor nachträglichen unbefugten oder ungewollten Änderungen geschützt. Aus dem selben Grund müssen zum Erstellen der Dateien mit Hilfe von unabhängigen Scripten vorhandene Schnittstellen der jeweils eingesetzten CAD-Applikation und das JT Open Toolkit verwendet werden. Probleme von JT sind unter anderem, dass Freiflächen mit geringen Radien kaum komprimiert werden können und dass der Konstruktionsverlauf verloren geht; die Versionierung muss also mit Hilfe von externen Systemen festgehalten werden. Um die immer häufiger zum Einsatz kommenden 3D-Produktdaten im JT-Format besser verbreiten zu können ist UGS eine Technologiepartnerschaft mit Adobe Systems Incorporated eingegangen. Außerdem ist Adobe der JT-Open Initiative beigetreten. Ziel ist es, die beiden Standards PDF und JT zusammenzubringen. Ab der Version 7.0 lassen sich JT-Daten mit Hilfe des Formates Universal 3D (U3D) mit Acrobat® Professional in PDFs einbinden. Da nahezu alle namhaften CAD-Anwendungen den Datenexport im JT-Format ermöglichen und aufgrund der weiten Verbreitung des PDF-Formates wurde durch die Zusammenarbeit von UGS und Adobe ein effektiver Standard zur Verbreitung von 3D-Daten im Zuge des PLM-Prozesses geschaffen.
2.6.1 Exkurs: JT Open
JT Open ist eine Community, bestehend aus Anwendern und unabhängigen Software-Anbieter, die sich auf eine offene und auf JT-Technologie basierende 3D-Visualisierungsplattform festgelegt haben. Ziel der JT Open Initiative ist es die technische Zusammenarbeit innerhalb einzelner Unternehmen, Zulieferern sowie innerhalb der gesamten PLM-Branche hinsichtlich Visualisierung, Collaboration und Interoperabilität zu standardisieren. Die Anforderungen von Unternehmen aus verschiedensten Branchen sollen so unter einen Hut gebracht werden. Die Mitglieder der Initiative werden entsprechend ihrer Interessen in verschiedene Kategorien unterteilt: Corporate Members – Industrieunternehmen die JT als Plattform zur Visualisierung und zum Datenaustausch während des Geschäftsprozesses gewählt haben. Vendor Members – Software-Anbieter, die JT-unterstützenden Programme an JT Open Corporate Members verkaufen. Interest group members – Nicht gewinnorientierte, gemeinnützige Branchenvereinigungen. Academic members - Akademische Einrichtungen welche das JT Open Toolkit zu Forschungs- oder Lernzwecken verwenden. Dies geschieht häufig in Zusammenarbeit mit Industrieunternehmen oder Software-Anbieter welche ebenfalls der JT Open Initiative angehören. Advocates – Firmen die die JT Technologie unterstützen und als Software-, Hardware- oder Servicelieferant von den Aktivitäten der JT Open Initiative profitieren und so ihre Unterstützung zeigen können, ohne Mitglied der Initiative zu werden. Derzeit zählen zu den Mitgliedern unter anderem UGS, General Motors, Ford, die Daimler AG, Siemens, Mazda, Renault, Visteon und Caterpillar, Autodesk, Bentley, Parametric Technology, Alias, Theorem und T-Systems. Zu den Akademische Einrichtungen die der JT Open Initiative angehören zählt die TU Darmstadt, die Brigham Young University und die University of Michigan. Außerdem unterstützen HP, Intel, Microsoft, SAP und Elysium die JT Open Initiative.
2.6.2 Installation JT2Go
| Player |
|
JT2Go PLayer |
| Download |
|
http://www.jt2go.com/ (Registrierung erforderlich) |
| Dokumentation |
|
http://www.jt2go.com |
| Beispielseite |
|
http://www.jt2go.com/downloads/ |
| Softwaretyp |
|
Programm |
| Betriebssysteme |
|
Windows NT 4.0 Service Pack 6a |
|
|
Windows 2000 Service Pack 3 |
|
|
Windows XP Pro Service Pack 1 |
| Web-Browser |
|
Internet Explorer 5.5 SP2 |
|
|
Internet Explorer 6.0 SP1 |
| Applikationen |
|
Microsoft PowerPoint, Microsoft Word |
| Tabelle 11 |
JT2Go kann auf der Hersteller-Homepage kostenlos heruntergeladen werden. Die Installation läuft selbsterklährend mit Hilfe einer Installationsroutine ab. Es sollte ein Internet-Explorer aus Tabelle 11 installiert sein! Außerdem ist JT2Go nicht mit Windows Vista kompatibel.
3 Bewertung
Datenaustausch: Mit den hier betrachteten Formaten können in erster Linie 3D-Daten zusammengeführt und visualisiert werden, während ein Datenaustausch zwischen verschiedenen Programmen von deren Kompatibilität mit den jeweiligen Formaten abhängt. So können Daten im JT-Format mit Hilfe des JT Open Toolkits in den meisten gängigen CAD-Programmen verarbeitet werden. Aus in 3D PDF eingebundenen U3D-Dateien lassen sich mit entsprechender Software neutrale Datenformate wie z. Bsp. STEP ableiten, welche dann wiederum von der CAD-Software gelesen werden kann. Obwohl 3DXML vom Hersteller Dassault Systems auch gerne als „Open 3DXML“ bezeichnet wird bleibt es doch ein Format, welches nur von Software der Dassault Systems Gruppe wie DELMIA, CATIA, ENOVIA usw. gelesen werden kann. Die Formate VRML und X3D bieten die größte Flexibilität, da sie als offene Formate von den meisten Programmen gelesen werden können. Leider funktioniert dies nur für einfache Geometrien. Bei komplexen Konstruktionen treten häufig Fehler bei der Interpretation der Daten auf. Fazit: Der Datenaustausch zwischen verschiedenen CAD-Applikationen gestaltet sich äußerst schwierig und der Anteil übertragbarer Daten wird vom schwächeren System bestimmt. Der Informationsaustausch zwischen den am PLM-Prozess beteiligten Anwendern verschiedener Bereiche mit Hilfe von 3D-Graphiken hingegen ist mit den betrachteten Formaten ohne Probleme machbar. Zusatzfunktionen: Kostenlose Player zur Visualisierung von 3D-Daten stellen meistens nur einfache Funktionen wie Zoomen, ein- und ausblenden oder transparent setzten einzelner Graphikteile zur Verfügung. Besonders wertvoll sind Schnittstellen in der Player-Software, so dass diese z. Bsp. in HTML-Seiten eingebunden und über Active X gesteuert werden können. Lizenzpflichtige Player-Software bietet meistens zusätzliche Funktionen wie das Abspielen von Simulationen, wobei die Lizenzkosten im Vergleich zu den Kosten für proprietärer CAD-Software eher gering ausfällt. Fazit: Mit Hilfe gut organisierter User-Konzepte kann jedem Anwender entsprechend seinen Aufgaben die richtigen Software zu den jeweils vertretbaren Kosten zur Verfügung gestellt werden. Dateigröße: Für die Dateigröße gibt es einen wichtigen Einflussfaktor. Der so genannte Level of Detail (LOD), mit dessen Hilfe die Genauigkeit der vom Original abgeleiteten vereinfachten Graphik beeinflusst werden kann, was wiederum die Dateigröße maßgeblich beeinflusst. Fazit: Die Dateigröße ist hauptsächlich mit Hilfe des LOD beeinflussbar.
4 Ausblick
Im Bereich der Digitalen Fabrik sind noch längst nicht alle Verwendungsmöglichkeiten für dreidimensionale Daten erschlossen. So werden Simulationen in immer unterschiedlicheren Bereichen eingesetzt. Machbarkeitsstudien in Form von DMU-Untersuchungen werden in vielen Branchen wie der Automobil, Luftfahrt oder Schiffsbauindustrie schon allein Aufgrund des enormen Einsparpotentials auf kurz oder lang in immer größerem Umfang Verwendung finden. Durch das Simulieren von technischer Beanspruchung wie z. Bsp. Klima- und Witterungseinflüsse aber auch durch das Simulieren von Extrembelastungen wie Kräfte bei einem Unfall lassen sich schon frühzeitig Fehler, so wie deren Folgefehler erkennen, so dass schon vor dem Bau eines Prototypen möglichst viele Fehler im Vorfeld beseitigt werden können. Auch beim Design neuer Fahrzeuge spielen 3D-Studien z. Bsp. hinsichtlich Luftwiderstand, Farbeffekten oder Komfort eine immer größere Rolle. Das Computerspiel Second Life könnte man als eine Simulation des alltäglichen Lebens betrachten. Weitere Schritte um die virtuelle Realität und das reale Leben zu verknüpfen werden nicht lange auf sich warten lassen. So ist es technisch ohne weiteres Möglich in einer virtuellen Welt Produkte mit Hilfe von 3D-Graphiken auszustellen und anzubieten. Momentan steht dem wohl noch ein zu hoher Aufwand beim Erstellen der hierfür notwendigen dreidimensionalen Inhalten entgegen. Doch die Voraussetzungen für mehr 3D im täglichen Leben wird mit jeder neuen Software- und Hardwaregenerationen ansteigen. Wenn ein Bild mehr als tausend Worte sagen kann, dann kann ein 3D-Modell mehr als tausend Bilder sagen!
Literaturverzeichnis
[1] www.3ds.com - 3DXML-Player - 3DXML-Doku [2] www.fh-weihenstephan.de Tesselation (www.fh-weihenstephan.de/la/edl/edl-tutor/glossar t.shtml) [3] www2.automation.siemens.com Collaboration (www2.automation.siemens.com/meta/ebusiness/html 00/glossar/glossar c.htm) [4] www.intel.com U3D / 3D PDF (www.intel.com/technology/systems/u3d/) [5] de.wikipedia.org Digitale Fabrik (de.wikipedia.org/wiki/Digitale Fabrik) [6] www.automobilindustrie.de JT: IT and Factory solutions provider Usermeeting 2003 / Automotive (www.automobilindustrie.de/fachartikel/ai fachartikel unterseite 475333.html) [7] www.blien.de CAD-Lexikon (www.blien.de/ralf/cad/db/jt.htm) [8] de.wikipedia.org VRML / X3D (de.wikipedia.org/wiki/Universal 3D) [9] www-lehre.informatik.uni-osnabrueck.de VRML / X3D (www-lehre.informatik.uni-osnabrueck.de/ okrone/DIP/node35.html) [10] www.innovations-report.de Adobe und UGS (www.innovations-report.de/html/berichte/unternehmensmeldung/bericht- 59877.html) [11] www.adobe.com/de - Adobe Systems GmbH – Informationen zu Acrobat 3D und U3D - Adobe Systems GmbH – Der Einfluss von U3D im Product Lifecycle Management - Intel Corporation – Universal 3D, Visualization und Simulation/Graphics Standards (www.adobe.com/de) [12] secondlife.com Second-Life (secondlife.com) [13] www.digital-engineering-magazin.de Tanja Diallo Drei Dimensionen f ¨ ur jedermann (www.digital-engineering-magazin.de) [14] Schober - Durchgehender 3D-Prozess mit Neuheiten von Adobe und Dassault / Microsoft - Integration von 3D-Modellen in PDF- und Oce-Dokumenten (Prof. Dipl.-Ing. Martin Schober)
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