Interopérabilité des systèmes d’IAO: Les services de prototypage rapide

Emmanuel Malet L.E.R.I, CMCAO, IFTS Charleville-MézièresEmmanuel Malet L.E.R.I, CMCAO, IFTS Charleville-MézièresLundi 24 Novembre Lundi 24 Novembre 20032003

Interopérabilité des systèmes d’IAO:Interopérabilité des systèmes d’IAO:Les services de prototypage rapideLes services de prototypage rapide

Emmanuel MaletEmmanuel Malet

24 Novembre 200324 Novembre 2003

LERI de ReimsLERI de Reims

IFTS Charleville Mézières équipe CMCAOIFTS Charleville Mézières équipe CMCAO

Projet Européen CASIPROProjet Européen CASIPRO33


PlanPlan

IntroductionIntroductionL’échange de donnéesL’échange de donnéesLa médiationLa médiationInteropérabilité des systèmes d’IAOInteropérabilité des systèmes d’IAOLes services de prototypageLes services de prototypageImplémentationImplémentationConclusion et perspectivesConclusion et perspectives


►IntroductionIntroduction

Entreprise étendue et ingénierie collaborativeEntreprise étendue et ingénierie collaborative

Collaboration des différents acteursCollaboration des différents acteurs

Interopérabilité des systèmes d’ingénierie (IAO)Interopérabilité des systèmes d’ingénierie (IAO)

Solutions technologiques normaliséesSolutions technologiques normalisées

Echange / partage de données (STEP) ?Echange / partage de données (STEP) ?

L’interfaçage des systèmes (médiateurs) ?L’interfaçage des systèmes (médiateurs) ?


►L’échange de donnéesL’échange de données

Historiquement via fichiers / formats d’échangeHistoriquement via fichiers / formats d’échange

Natifs et propriétaires:Natifs et propriétaires: Systèmes homogènes (uniformisation, monopole)Systèmes homogènes (uniformisation, monopole) Fiables mais très limitésFiables mais très limités

Neutres et ouverts (IGESNeutres et ouverts (IGES, SET, VDA, etc.), SET, VDA, etc.):: Systèmes hétérogènesSystèmes hétérogènes N’ont pas suivi l’évolution des représentationsN’ont pas suivi l’évolution des représentations Fiabilité très souvent insatisfaisanteFiabilité très souvent insatisfaisante

Projet STEP de normalisation des échangesProjet STEP de normalisation des échanges


La norme STEPLa norme STEPSTandard for Exchange of Product data modelSTandard for Exchange of Product data model

Projet lancé en 1985Projet lancé en 1985Secteurs automobile, aéronautiqueSecteurs automobile, aéronautiqueDéfinir un modèle du produit normaliséDéfinir un modèle du produit normalisé Couvrant tout son cycle de vieCouvrant tout son cycle de vie A travers les A travers les ≠≠ métiers métiers

Permettre l’échange et le partagePermettre l’échange et le partageNormalisé en 1994 par l’ISO (réf. ISO-10303)Normalisé en 1994 par l’ISO (réf. ISO-10303)Aujourd’hui superficiellement implanté …Aujourd’hui superficiellement implanté …


Eléments de la norme STEPEléments de la norme STEP

Protocoles d’applicationProtocoles d’application Solution d’échange / domaineSolution d’échange / domaine Ex: AP 201 (2D) AP 204 (BRep)Ex: AP 201 (2D) AP 204 (BRep)

Méthodes de descriptionMéthodes de description Méthodes de modélisation de donnéesMéthodes de modélisation de données

Ressources communesRessources communes Bibliothèques de shémas de données réutilisablesBibliothèques de shémas de données réutilisables

Méthodes d’implémentationMéthodes d’implémentation Mise en oeuvre de STEPMise en oeuvre de STEP

Méthodologie de test de conformitéMéthodologie de test de conformité Scénarios de test des P.AScénarios de test des P.A


Méthodologie de développement d’un Méthodologie de développement d’un Protocole d’ApplicationProtocole d’Application

Modélisation fonctionnelle à l’aide de Modélisation fonctionnelle à l’aide de sadtsadt™™, , idefidefØØ Modéliser les fonctions du système (processus de l’entreprise)Modéliser les fonctions du système (processus de l’entreprise) Identifier les besoins informatifsIdentifier les besoins informatifs

Modélisation conceptuelle à l’aide de idef1x, express_gModélisation conceptuelle à l’aide de idef1x, express_g Exprimer la structure conceptuelle de l’informationExprimer la structure conceptuelle de l’information Indépendance / architecture logicielle / matérielleIndépendance / architecture logicielle / matérielle

Expression formelle des données en langage expressExpression formelle des données en langage express

FonctionEntrée Sortie

Contrôle

Mécanisme Appel

Entité

Attributs

Contraintes

SCHEMA geometrie;ENTITY point;x: REAL;y: REAL;z: REAL;END_ENTITY;


Ressources communesRessources communes

Capitalisation des schémas / bibliothèquesCapitalisation des schémas / bibliothèques Génériques: indépendantes du domaineGénériques: indépendantes du domaine D’application: dépendantes du domaineD’application: dépendantes du domaine R.A = spécialisation des R.G (Héritage)R.A = spécialisation des R.G (Héritage)

Constructions interprétéesConstructions interprétées Interprétation des ressources communes à Interprétation des ressources communes à ≠ P.A≠ P.A

Modules d’applicationModules d’application Récent projet de modularisation de STEPRécent projet de modularisation de STEP Améliorer le développement des P.AAméliorer le développement des P.A


Méthodes d’implémentationMéthodes d’implémentation

Mise en œuvre de STEP sur un système particulierMise en œuvre de STEP sur un système particulier L’interface SDAI (Step Data Access Interface)L’interface SDAI (Step Data Access Interface) Le format d’échange STEPLe format d’échange STEP

BD locale BD locale

BD partagée

SDAI


L’interface SDAIL’interface SDAI

SDAI est une spécificationSDAI est une spécification

Fonctions d’accès/modification des donnéesFonctions d’accès/modification des données

Indépendamment / du langage et de la B.DIndépendamment / du langage et de la B.D

Accès à n’importe quel attribut/entité par son nomAccès à n’importe quel attribut/entité par son nom

Très faiblement typée, sémantique ?Très faiblement typée, sémantique ?

Ne respecte pNe respecte pas d’encapsulationas d’encapsulation

Ne reflète pas le comportement des objetsNe reflète pas le comportement des objets


Le format d’échange STEPLe format d’échange STEP

Syntaxe des fichiers d’échange STEPSyntaxe des fichiers d’échange STEP

Contient des instances d’entités / P.A + contraintesContient des instances d’entités / P.A + contraintes

Interprétable par tout système supportant STEPInterprétable par tout système supportant STEP

Iso-10303-21

header

Données d’en-tête

endsec

data

#01 = Point_3D(0,0,0);

#01 = Point_3D(1,0,0);

endsec

end-iso-10303-21


Synthèse sur STEPSynthèse sur STEP

Norme issue de l’industrieNorme issue de l’industrieNormalise et capitalise des modèlesNormalise et capitalise des modèlesMéthodologie relationnelle + héritageMéthodologie relationnelle + héritageFocalise sur l’aspect représentationFocalise sur l’aspect représentationNe prend pas en compte le comportementNe prend pas en compte le comportementSTEP est faiblement implantéSTEP est faiblement implanté


►La médiationLa médiation

Issue du domaine des réseaux informatiquesIssue du domaine des réseaux informatiques

Fondée sur les concepts objetFondée sur les concepts objet

Réutilisation / évolution des systèmesRéutilisation / évolution des systèmes

Intégrer ressources hétérogènes / distribuéesIntégrer ressources hétérogènes / distribuées

Répartir et connecter les applicationsRépartir et connecter les applications

Normes: Microsoft (D)COM et OMG CORBANormes: Microsoft (D)COM et OMG CORBA


Les concepts objetLes concepts objet

ObjetObjet Entité identifiable, possédant un état et un comportementEntité identifiable, possédant un état et un comportement

Architecture objetArchitecture objet Collection d’objets communicant par messages via interfacesCollection d’objets communicant par messages via interfaces

La spécialisation / généralisationLa spécialisation / généralisation La réutilisation des définitions via le principe d’héritageLa réutilisation des définitions via le principe d’héritage

L’encapsulationL’encapsulation Abstraction des représentations (données)Abstraction des représentations (données)

Le polymorphismeLe polymorphisme Dissocie interface et implémentation d’un objet (service du code)Dissocie interface et implémentation d’un objet (service du code)

Encapsulation + polymorphismeEncapsulation + polymorphisme Abstraction complète (données et code)Abstraction complète (données et code)


Les médiateursLes médiateurs

Assurent une communication transparenteAssurent une communication transparenteEntre composants hétérogènes et distribuésEntre composants hétérogènes et distribuésAu-delà des processus, systèmes et réseauxAu-delà des processus, systèmes et réseauxPermettent de s’abstraire des communicationsPermettent de s’abstraire des communicationsDéveloppement se concentre sur l’architectureDéveloppement se concentre sur l’architecture

réseau

process 1 process 2

système 1

process 2 process 3

système 2

En 1991, l’OMG spécifie CORBAEn 1991, l’OMG spécifie CORBAEn 1995, Microsoft spécifie (D)COMEn 1995, Microsoft spécifie (D)COM


(D)COM et CORBA(D)COM et CORBA

(D)COM(D)COM Architecture propriétaire de MicrosoftArchitecture propriétaire de Microsoft Base des services OLE (doc. composites, copier / coller)Base des services OLE (doc. composites, copier / coller) Gestion du cycle de vie et des versions des composantsGestion du cycle de vie et des versions des composants

CORBACORBA Spécification ouverte d’un bus logiciel (ORB)Spécification ouverte d’un bus logiciel (ORB) Pas de gestion spécifique du cycle de vie / versionsPas de gestion spécifique du cycle de vie / versions Spécifie l’interopérabilité inter-ORB avec (D)COM et OSF DCESpécifie l’interopérabilité inter-ORB avec (D)COM et OSF DCE

Synthèse (D)COM / CORBASynthèse (D)COM / CORBA Principales normes de médiateurPrincipales normes de médiateur Rôles similaires, la collaboration d’objets hétérogènesRôles similaires, la collaboration d’objets hétérogènes CORBA spécification ouverte, (D)COM architecture propriétaireCORBA spécification ouverte, (D)COM architecture propriétaire


Synthèse STEP / MédiationSynthèse STEP / Médiation

STEPSTEP Normalise les représentationsNormalise les représentations Ne prend pas en compte le comportementNe prend pas en compte le comportement Norme spécifique à l’ingénierieNorme spécifique à l’ingénierie

MédiationMédiation Abstraction des représentationsAbstraction des représentations Normalise les services (comportement)Normalise les services (comportement) Approche généralisteApproche généraliste

SynthèseSynthèse Niveaux d’abstraction Niveaux d’abstraction ≠≠ Approches complémentairesApproches complémentaires


►Interopérabilité des systèmes d’IAOInteropérabilité des systèmes d’IAO

Collaboration de systèmes d’IAO hétérogènesCollaboration de systèmes d’IAO hétérogènesGroupe de travail de l’OMG (MDTF)Groupe de travail de l’OMG (MDTF) Boeing, Ford, NASABoeing, Ford, NASA IBM/DS, Unigraphics, Open CascadeIBM/DS, Unigraphics, Open Cascade

Normaliser les services d’IAO / interfaces CORBANormaliser les services d’IAO / interfaces CORBA « OMG CAD Services » pour la CAO« OMG CAD Services » pour la CAO « PDM Enablers » pour la GDT« PDM Enablers » pour la GDT « DSS » pour la simulation distribuée « DSS » pour la simulation distribuée

Méthodologie UML retenueMéthodologie UML retenue Divergences avec la communauté ISO/STEPDivergences avec la communauté ISO/STEP Nécessite une harmonisation EXPRESS / UMLNécessite une harmonisation EXPRESS / UML


►Les services de prototypage rapideLes services de prototypage rapide

Revoir l’interopérabilité CAO / prototypageRevoir l’interopérabilité CAO / prototypage Pas seulement comme un échange de donnéesPas seulement comme un échange de données Mais comme un échange de servicesMais comme un échange de services

Spécifier les services des systèmes de prototypageSpécifier les services des systèmes de prototypage Afin de les intégrer à l’environnement collaboratifAfin de les intégrer à l’environnement collaboratif Intégrer les documents de prototypage au SGDTIntégrer les documents de prototypage au SGDT

CAO Proto Procédé

SGDT


Scénarios d’échange CAO/PrototypageScénarios d’échange CAO/Prototypage

Duplication des modèles de données entre les systèmesDuplication des modèles de données entre les systèmes

Proposition: interfacer les Proposition: interfacer les ≠ composants via médiateur≠ composants via médiateur

Distribution des Distribution des ≠ modules ≠ modules ≠ scénarios d’échange ≠ scénarios d’échange


Interopérabilité des composantsInteropérabilité des composantsCAO-PrototypageCAO-Prototypage

Dans la continuité des travaux de l’OMGDans la continuité des travaux de l’OMG

Interfaçage des composants CAO-PrototypageInterfaçage des composants CAO-Prototypage

Rationaliser l’architecture logicielleRationaliser l’architecture logicielle


Composants logiciels de prototypageComposants logiciels de prototypage

Le modèle STL standardLe modèle STL standard Réutilisation des fichiers STL existantsRéutilisation des fichiers STL existants

Le modèle STL topologiqueLe modèle STL topologique Reconstruction de la topologieReconstruction de la topologie Vérification de la fermeture des objetsVérification de la fermeture des objets

Le modèle de tranchesLe modèle de tranches Pilotage procédés de découpe (strato etc.)Pilotage procédés de découpe (strato etc.)

Le modèle de remplissageLe modèle de remplissage Pilotage procédés laser (stéréo, frittage etc.)Pilotage procédés laser (stéréo, frittage etc.)

Le trancheur et le remplisseurLe trancheur et le remplisseur Génération des sections et trajectoires outilGénération des sections et trajectoires outil


►ImplémentationImplémentation

Algorithmes de tranchage / remplissageAlgorithmes de tranchage / remplissage

Affinités avec les opérations booléennesAffinités avec les opérations booléennes Tranchage = Tranchage = ∩ (sol 3D, plan ) = T∩ (sol 3D, plan ) = Tranchage 3Dranchage 3D RemplissageRemplissage= = ∩ (sol 2D, droite) = Tranchage 2D∩ (sol 2D, droite) = Tranchage 2D Ces opérateurs doivent être régularisésCes opérateurs doivent être régularisés

Fiabilité et performanceFiabilité et performance Régularité des sections et trajectoiresRégularité des sections et trajectoires Traitement efficaceTraitement efficace


Tranchage classique et régulariséTranchage classique et régularisé

Le tranchage classique ne garantit pas la régularitéLe tranchage classique ne garantit pas la régularité

Le tranchage doit donc être régulariséLe tranchage doit donc être régularisé

Gestion des singularités aux sommets et arêtesGestion des singularités aux sommets et arêtes

Classique Régularisé

Arêtesingulière

Sommet singulier


Notion de singularitéNotion de singularité

SolideSolide: sous ensemble fini et non nul de l’espace: sous ensemble fini et non nul de l’espaceSingularitéSingularité: sous ensemble de points de l’espace : sous ensemble de points de l’espace dont le voisinage a une dimension topologique dont le voisinage a une dimension topologique ≠≠

Espace 1D

Solide 1D

Espace 2D

Solide 2D

Singularités


RégularisationRégularisation

Consiste à éliminer les singularitésConsiste à éliminer les singularités

Régularisation ouverte, intérieur de la clôture ik(S)Régularisation ouverte, intérieur de la clôture ik(S)

Régularisation fermée, clôture de l’intérieur ki(S)Régularisation fermée, clôture de l’intérieur ki(S)

Irréguliers Régulier

Ouvert

Fermé


IntersectionIntersection des voisinages des voisinagesN(p,plan) ∩ N(p,S)N(p,plan) ∩ N(p,S)

Voisinage N(p,plan) : disqueVoisinage N(p,plan) : disqueVoisinage N(p Voisinage N(p ЄЄ E E,S) : secteur de sphère,S) : secteur de sphèreVoisinage N(p Voisinage N(p ЄЄ V V,S) : portion de sphère,S) : portion de sphère

plan p

N(p,S)

∩

=Ø Arête singularière

≠Ø Intersection franche

=Ø Sommet singulier

≠Ø Intersection franche

p

N(p,plan)


Originalité de notre approcheOriginalité de notre approche

Spécificité du voisinage N(p,plan) Spécificité du voisinage N(p,plan) (forme planaire)(forme planaire)Détecter les singularités N(p,plan) Détecter les singularités N(p,plan) ∩ N(p,S) = ∩ N(p,S) = ØØDescription qualitative de N(p Description qualitative de N(p ЄЄ E E,S) et N(p ,S) et N(p ЄЄ V V,S) ,S) Par classification des faces incidentesPar classification des faces incidentesArithmétisation de la méthodeArithmétisation de la méthodeGénéralité pour les cas ouvert et ferméGénéralité pour les cas ouvert et fermé


Algorithme proposéAlgorithme proposé

Classification V, E, F / au plan de tranchage PClassification V, E, F / au plan de tranchage P C(V,P) = { On, Top, Bottom }C(V,P) = { On, Top, Bottom } C(E,P) = { On, Top, Bottom, Cut }C(E,P) = { On, Top, Bottom, Cut } C(F,P) = { On, Top, Bottom, Cut }C(F,P) = { On, Top, Bottom, Cut }

Création des sommets de la trancheCréation des sommets de la tranche Issus de sommets dans le plan (V on P) (rejet des singularités)Issus de sommets dans le plan (V on P) (rejet des singularités) Issus d’arètes coupant le plan (E cut P)Issus d’arètes coupant le plan (E cut P)

Création des arètes de la trancheCréation des arètes de la tranche Issues d’arêtes dans le plan (E on P) (rejet des singularités) Issues Issues d’arêtes dans le plan (E on P) (rejet des singularités) Issues

de faces (F cut P)de faces (F cut P)

Construction de la trancheConstruction de la tranche Méthode ascendanteMéthode ascendante Evite les redondances et le post-traitement de fusionEvite les redondances et le post-traitement de fusion


Maquette logicielle « e-prototyping »Maquette logicielle « e-prototyping »

Applet JavaApplet Java Utilisation distante Intra / Inter netUtilisation distante Intra / Inter net Portabilité du code et possibilité d’utiliser CORBAPortabilité du code et possibilité d’utiliser CORBA

Acquisition de la géométrieAcquisition de la géométrie Actuellement par échange de données via STLActuellement par échange de données via STL Devrait utiliser les services CAO (disponibilité ?)Devrait utiliser les services CAO (disponibilité ?)

Préparation des donnéesPréparation des données Tranchage, trajectoires outilTranchage, trajectoires outil

Pilotage du procédéPilotage du procédé Imprimante de bureauImprimante de bureau

Services connexesServices connexes Placement et simulation de la rugosité du prototypePlacement et simulation de la rugosité du prototype Estimation du temps et du coût de constructionEstimation du temps et du coût de construction


IllustrationIllustration


ConclusionConclusion

Cette thèse montre:Cette thèse montre: L’importance des normes dans la collaboration logicielleL’importance des normes dans la collaboration logicielle Les Les ≠ fondamentales entre STEP / médiation≠ fondamentales entre STEP / médiation La lenteur du processus de normalisationLa lenteur du processus de normalisation Les évolutions méthodologiques et technologiquesLes évolutions méthodologiques et technologiques

Cette thèse propose:Cette thèse propose: La normalisation des services de prototypageLa normalisation des services de prototypage Une implémentation originale de ces servicesUne implémentation originale de ces services

Questions en suspens:Questions en suspens: STEP sera-il encapsulé derrière des services STEP ?STEP sera-il encapsulé derrière des services STEP ? Les services CAO seront-ils implémentés par des modèles STEP ?Les services CAO seront-ils implémentés par des modèles STEP ? De nouvelles évolutions bouleverseront-ils ces normes ?De nouvelles évolutions bouleverseront-ils ces normes ? La collaboration intéresse elle les éditeurs de logiciels ?La collaboration intéresse elle les éditeurs de logiciels ?


PerspectivesPerspectives

Encapsulation des modèles STEPEncapsulation des modèles STEP Spécification de leurs interfacesSpécification de leurs interfaces

Vision fonctionnelle de la CFAOVision fonctionnelle de la CFAO Conception / Fabrication procéduraleConception / Fabrication procédurale Langages procéduraux de CFAOLangages procéduraux de CFAO

Capitalisation des connaissancesCapitalisation des connaissances Bibliothèques de procédures de Conception / FabricationBibliothèques de procédures de Conception / Fabrication Réutilisables et grandement portablesRéutilisables et grandement portables

AutomatisationAutomatisation Patrons de Conception / FabricationPatrons de Conception / Fabrication

Gammes automatiquesGammes automatiques Relations logiques entre processus Conception / Fabrication ?Relations logiques entre processus Conception / Fabrication ? Traduction systématique de l’un en l’autre possible ?Traduction systématique de l’un en l’autre possible ? La solution n’est elle pas la convergence des deux processus ?La solution n’est elle pas la convergence des deux processus ?


FINFIN

Documents

Interopérabilité des systèmes d’IAO: Les services de prototypage rapide