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●汽车产业CAD数据交换的发展历程

1.PDQ(Product Data Quality)改进活动
    使用不同的CAD系统时,需要进行数据转换。在汽车设计图中需要用很多曲面来表达产品形状,而此时在曲面的精度上难免会产生误差。由于各CAD系统对这种误差的处理都不一样,所以有时会出现无法正确受理数据的情况。
    例如,即使在发送方的CAD系统中,实体模型的边和曲面之间是有缝隙的,但若不是接收方的CAD系统所能够容许的缝隙,那么,接收方的CAD系统就不能识别该实体模型。
    进行数据交换时出现的诸多不便,多是因为发送方制作的CAD数据质量(PDQ:Product Data Quality)差所导致的。像这种由于汽车厂商和零部件厂商之间的CAD数据交换问题所造成的损失,一年中至少发生25万件左右,损失金额约71亿日元,平均每发生一件就会将研制周期拖延一天半,这已经成为一个很严重的问题。(2001年8月试算的数值)。
    为改进这种PDQ问题,JAMA和JAPIA通过发行“JAMA/JAPIA PDQ指南”、制作“PDQ活动宣传录像”等,为改善整个汽车行业的PDQ问题而开展活动。
    PDQ指南规定了“边界间缝隙”及“面的弯曲”等PDQ评估项目以及各评估项目的基准值,来告诉大家各评估项目应设定为什么数值才不会引起问题。

图8●PDQ指南的作用 图9●质量差的PDQ造成的CAD数据流通损失
DMU(Digital Mock-Up)
RP(Rapid Prototyping)

 

■汽车产业的数据交换分类
    CAD数据交换是在公司内不同的CAD系统之间、汽车厂商和零部件厂商之间、以及零部件厂商之间进行的。汽车产业的CAD数据交换通过以下三种方式进行:
1.本地交换(Native)
    发送方与接收方使用同一CAD系统。日美欧的汽车产业界大多采用这种方式。
2.直接交换(Direct translator)
    在发送方和接收方的CAD系统之间,无须借助中间文件直接进行数据交换。直接交换须及时跟进双方的CAD文本升级,如果不及时跟进,在提供商品时,由于CAD文本的升级,有时会出现更新缓慢的现象,有时还会发生数据无法转换的问题。
3.中间文件
    作为中间文件,一般是使用IGES(Initial Graphics Exchange Specification)文件、STEP文件,或是使用独立的格式。IGES转换器或STEP转换器一般都是作为CAD系统的可选配套软件,由CAD供应商进行提供。

2.IGES与STEP
    使用IGES(Initial Graphics Exchange Specification)文件进行二维CAD数据交换事实上已经成为汽车产业的既定标准。IGES是1981年制定的标准。JAMA为了稳定IGESCAD数据交换性能,于1992年制定了被称之为JAMA-IS的IGES子标准。而且,CAD供应商与用户因为有着常年进行数据交换的经验,所以在如何提高数据转换效率方面,积累了很多专有技术。在三维CAD方面、STEP已经被制定为ISO(国际标准化机构)标准。
    使用IGES进行三维实体数据交换时,事实上不但存在功能方面的困难,在交换精度上也存在问题,另一方面,备受期待的STEP在数据转换精度方面也缺乏稳定性。
    所谓STEP是指:使得CAD数据交换成为可能的数据表达和交换相关协议。如今CAD已经遍布汽车行业的各个领域,已经成为从事设计的企业、部门与从事制造的企业、部门间进行协同作业所不可缺少的技术。如果相互能够顺利地交换CAD数据,就能大幅提高工作效率。但是,目前,由于各个CAD系统使用的都是独立的数据样式,在与其他公司的CAD系统或不同版本的CAD系统进行数据交换时,并不顺利。而且,让每个独立的CAD系统去适应其他的所有CAD系统,也不现实。
    而每个独立的CAD系统借助符合STEP标准的中间文件进行CAD数据交换,这个方法还是比较现实的。每个独立的CAD系统,只要能开发出从各自CAD数据样式制作STEP样式中间文件的功能以及从这个中间文件复原成CAD各自数据样式的功能,那么它就能够与所有的CAD系统进行数据交换。
    另外,STEP也能用来对数据进行储存、再利用、长期保存等。例如,在开发新产品时,经常会重新利用过去的CAD数据。如果CAD系统与制作数据时的产品及文本不同,则有可能无法使用以前的数据。这时就面临两种选择,要么对以前的数据进行更新,要么使用过去制作数据时的CAD系统。而如果使用STEP标准来保存数据,则无需受到CAD系统问题的困扰,可以自由继承和使用过去的数据资产。
    JAMA与SASIG共同制定了AP214的STEP标准,并于2001年通过ISO认证。现在,日美欧正在共同维护AP214标准。

■何谓STEP?
    STEP是 STandard for the Exchange of Product model data的略称,正式名称是 ISO10303 Product Data Representation and Exchange。
    STEP标准是由ISO负责生产技术领域的TC184下的SC4讨论并制定。委员会的正式名称是ISO/TC184/SC4“Technical Committee 184(Industrial Automation Systems and Integration)/Sub Committee 4(Industrial Data and Global Manufacturing Programming Languages)”。
    该标准是“信息表达”和“信息交换”相关标准,是为实现CAD数据交换服务的,它的存在不依靠任何特定系统,它旨在提供一个可以共享和交换整个产品生命周期相关信息的接口,用来交换从形状数据一直到构成管理、运作管理的数据和程序。
    80年代中期,人们认识到用来交换产品形状数据和图纸数据的ANSI标准(ANSI:美国标准协会)IGES存在缺陷,于是便开始研究STEP。
   STEP是每一应用领域的AP(Application Protocol)集合体,既有像AP203、AP208这种整个产业通用的标准,也有像AP207、AP223、AP224这种用于模具和NC等特定业务的标准,还有像AP214这种用于汽车等特定产业的标准。

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