VDI 2218-2003 Information technology in product development - Feature Technology.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREInformationsverarbeitung in der ProduktentwicklungFeature-TechnologieInformation technology in product developmentFeature TechnologyVDI 2218Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch KonstruktionVDI-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available from Beuth Verlag GmbH

2、, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2003Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 03.100.40; 35.240Mrz 20

3、03March 2003The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.Inhalt Seite1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Nutzen der Feature-Technologie fr den Produktlebenszyklus . . . . . . . . . . . .

4、. . 42.1 Bedeutung der Feature-Technologie . . . . 42.2 Anwendungen zur Integration im Produktlebenszyklus . . . . . . . . . . . . 62.2.1 Konstruktion . . . . . . . . . . . . . 72.2.2 Arbeitsplanung . . . . . . . . . . . . 82.2.3 Demontage und Recycling . . . . . . 92.2.4 Qualittsmanagement . . . .

5、. . . . 93 Begriffe, Inhalte und Nachbargebiete . . . . . 103.1 Begriffserluterungen . . . . . . . . . . . . 103.2 Arten von Features und ihre Eigenschaften. 143.3 Abgrenzung des Feature-Begriffs zu verwandten Begriffen imCAD/CAM-Bereich. . . . . . . . . . . . . 154 Funktion, Aufbau und Einfhrung Fe

6、ature-basierter Systeme . . . . . . . . . . . 194.1 Anwendungsstrategien . . . . . . . . . . . 194.1.1 Feature-basiertes Modellieren . . . . 194.1.2 Feature-Erkennung . . . . . . . . . . 204.1.3 Feature-Transformation . . . . . . . 214.1.4 Benutzerspezifische Features . . . . 224.2 Einfhrung der Fea

7、ture-Technologie im Unternehmen . . . . . . . . . . . . . . 234.2.1 Einfhrung von Features im Unternehmen . . . . . . . . . . . 234.2.2 Beispiele fr Feature-Kataloge. . . . 264.3 Komponenten und Architektur Feature-basierter Systeme . . . . . . . . . . . . . . 37Contents Page1 Preliminary note. . .

8、. . . . . . . . . . . . . . 32 Benefits of Feature Technology for theproduct life cycle . . . . . . . . . . . . . . . . 42.1 Meaning of Feature Technology . . . . . . 42.2 Applications for integration of the product life cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.2.1 Design . . . . . . . . . . . .

9、 . . . . 72.2.2 Process planning . . . . . . . . . . . 82.2.3 Disassembly and recycling . . . . . 92.2.4 Quality management . . . . . . . . . 93 Terminology, types of features and related technologies . . . . . . . . . . . . . . 103.1 Explanation of terminology. . . . . . . . . 103.2 Types of featur

10、es and their characteristics . 143.3 Relations between feature acronyms andother acronyms in the CAD/CAM world . . 154 Function, structure and introduction of feature-based systems . . . . . . . . . . . . . 194.1 Application strategies. . . . . . . . . . . . 194.1.1 Design by Feature . . . . . . . .

11、 . . 194.1.2 Feature Recognition . . . . . . . . . 204.1.3 Feature Mapping . . . . . . . . . . . 214.1.4 User defined features . . . . . . . . 224.2 Introduction of Feature Technology in a company . . . . . . . . . . . . . . . . 234.2.1 Introduction of features in a company . . . . . . . . . . . . .

12、 234.2.2 Examples of feature catalogues . . . 264.3 Components and architecture of feature-based systems. . . . . . . . . . . . 37VDI-Gesellschaft Entwicklung Konstruktion Vertrieb (VDI-EKV)Ausschuss Feature-TechnologieFrhere Ausgabe: 11.99 Entwurf,deutschFormer edition: 11/99 draft, in German onlyB

13、55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2003 2 VDI 2218Seite5 Anwendung von Features . . . . . . . . . . . 395.1 Geometriemodellierung . . . . . . . . . . 395.2 Feature-basierte Freiformflchen-verarbeitung . . . .

14、. . . . . . . . . . . . 405.3 Abbilden des Voranschreitens in den frhen Phasen des Konstruktions-prozesses . . . . . . . . . . . . . . . . . 435.4 Berechnung und Optimierung. . . . . . . 435.5 Fertigungs-, Montage-, Demontage-, Recycling-, prfgerechte Produkt-gestaltung . . . . . . . . . . . . . . .

15、 . . 455.6 Bauteil-/Baugruppenklassifizierung. . . . 465.7 Toleranzanalyse und -synthese . . . . . . 465.8 Arbeitsplanerstellung . . . . . . . . . . . 475.9 Spannlagenplanung . . . . . . . . . . . . 505.10 NC-Planung und -Programmierung . . . . 515.11 Messplanung und Programmierung vonKoordinatenmes

16、smaschinen (KMM) . . . 525.12 Schweiablaufplanung . . . . . . . . . . 535.13 Montageplanung . . . . . . . . . . . . . 545.14 Qualitts-Features fr QFD (Quality Function Deployment). . . . . . 545.15 Qualitts-Features fr FMEA (Fehler-Mglichkeits- und Einfluss-Analyse) . . . 575.16 Features zur Kostene

17、rmittlung . . . . . . 606 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 626.1 Integration der Feature-Technologie indie CAx-Welt und Standardisierung . . . 626.2 Verteilte Produktentwicklung mit Hilfe der Feature-Technologie . . . . . . . . . 646.3 Feature-basierte NC-Schnittstelle als mgliche

18、Alternative zu DIN 66 025 . . . 667 Ausgewhlte Systembeispiele . . . . . . . . . 687.1 Kommerzielle Systeme . . . . . . . . . . 687.2 Beispielhafte Feature-basierte Systeme aus Forschung und Industrie . . . . . . . 707.2.1 CAD/CAPP/NC-Prozesskette eines Automobilherstellers . . . . . 717.2.2 NC-Plan

19、ung und -Programmie-rung mit Hyper-NC. . . . . . . . . 737.2.3 Modelliersystem EMOS . . . . . . 757.2.4 Konstruktionsverbundsystem CATWISEL. . . . . . . . . . . . . 767.2.5 Arbeitsplanungssystem SYRA . . . 787.2.6 Konstruktionssystem mfk . . . . . 817.2.7 Feature-ModelliersystemFEAMOS . . . . . . .

20、. . . . . . . 838 Abkrzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 879 Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91Page5 Use of features . . . . . . . . . . . . . . . . . 395.1 Geometry modelling . . . . . . . . . . . 395.2 Feature-based free form surface design. . 405.3 Illustrating progress

21、 in the early stages of the development process . . . . . . . . 435.4 Analysis and optimisation . . . . . . . . 435.5 Producible, assemblable, disassemblable,recyclable design . . . . . . . . . . . . . 455.6 Component and module classification . . 465.7 Tolerance analysis and synthesis . . . . . 465

22、.8 Process planning . . . . . . . . . . . . . 475.9 Clamping planning . . . . . . . . . . . . 505.10 NC planning and NC programming . . . 515.11 Measurement planning and programming of Co-ordinate measuring machines (CMM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525.12 Welding process planning . . . . .

23、535.13 Assembly planning. . . . . . . . . 545.14 Quality features for QFD (Quality Function Deployment) . . 545.15 Quality features for FMEA (Failure Mode and Effects Analysis)575.16 Features for cost calculation . . . . 606 Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 626.1 Integration of Feat

24、ure Technology in the CAx world and standards . . . . . . . . . 626.2 Distributed product development with the help of Feature Technology . . . . . . 646.3 Feature-based NC interfaces as a possiblealternative to DIN 66 025 . . . . . . . . . 667 Selected system examples . . . . . . . . . . 687.1 Comm

25、ercially available systems . . . . . 687.2 Examples of feature-based systems in research and industry . . . . . . . . . . . 707.2.1 CAD/CAPP/NC process chain of a car manufacturer . . . . . . . . . . 717.2.2 NC planning and programming with hyper-NC . . . . . . . . . . . 737.2.3 EMOS modelling syste

26、m . . . . . 757.2.4 Compound design system CATWISEL . . . . . . . . . . . . 767.2.5 The SYRA process planning system787.2.6 mfk design system . . . . . . . . . 817.2.7 Feature modelling system FEAMOS. . . . . . . . . . . . . . 838 Abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 879 Bibliography. .

27、 . . . . . . . . . . . . . . . . . 91B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2003 VDI 2218 3 1 EinleitungAufgrund des sich stndig verschrfenden Wettbe-werbs sind viele Unternehmen gezwungen, durcheine erhhte I

28、nnovationsttigkeit den Marktanteilihrer Produkte zu sichern und neue Kundenbedrf-nisse zu wecken. Daraus ergibt sich fr die Unterneh-men die Notwendigkeit, die Entwicklungszeiten frneue oder verbesserte Produkte zu verkrzen.Um dieses Ziel erreichen zu knnen, muss der ge-samte Produktentwicklungsproz

29、ess beschleunigtwerden, was unter anderem durch eine rechnerunter-sttzte Integration der einzelnen Phasen gewhrleis-tet werden kann SPK97.Die Forschungen auf dem Gebiet der Feature-Tech-nologie der letzten 15 Jahre (vgl. Bild 1-1) habengezeigt, dass Features einen groen Beitrag dazu leis-ten knnen.

30、Sie knnen als Informations- und Inte-grationsobjekte nicht nur im (rechneruntersttzten)Produktentwicklungsprozess, sondern im gesamtenLebenszyklus eines Produkts dienen.1 Preliminary noteDue to constantly increasing competitive forces,many companies are forced to increase their innova-tion activitie

31、s to protect the market share of theirproducts and stimulate new customer needs. Fromthis imperative results the necessity for companies toreduce development times for new and improvedproducts.In order to be able to achieve this target, the entireproduct development process must be accelerated,this

32、can be enabled among other approaches by com-puter-aided integration of the individual phasesSPK97.Research in the area of Feature Technology in the last15 years (cf. Figure 1-1) showed that features canmake a large contribution. They can serve as informa-tion and integration objects not only in the

33、 (compu-ter-aided) product development process, but through-out the entire life cycle of a product.Bild 1-1. Entwicklung der Feature-TechnologieFig. 1-1. Development of Feature TechnologyB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieu

34、re, Dsseldorf 2003 4 VDI 2218Dem tragen auch die zunehmenden Bemhungen vonSystemanbietern Rechnung, die Feature-Technologiein ihre Produkte zu integrieren. Daneben existierteine Reihe von Feature-basierten CAx-Systemen, dievon Forschungseinrichtungen entwickelt wurden, umdie Potenziale dieser Techno

35、logie zu testen und wei-terzuentwickeln.Das Ziel dieser Richtlinie ist es, den Stand der Tech-nik auf dem Gebiet der Feature-Technologie zusam-menfassend darzustellen. Allgemeingltige Definiti-onen wichtiger Begriffe sollen zuknftig eine einheit-liche Diskussionsbasis sowohl fr Entwickler alsauch fr

36、 Anwender bieten. Gleichzeitig soll dieseRichtlinie Beispiele fr die Umsetzung der Feature-Technologie in der Praxis geben.2 Nutzen der Feature-Technologie fr den ProduktlebenszyklusIn Abschnitt 2.1 soll zunchst die Bedeutung der Fea-ture-Technologie im Allgemeinen vorgestellt wer-den, bevor in Absc

37、hnitt 2.2 einige Erluterungen zuAnwendungsmglichkeiten entlang des Produktle-benszyklus gegeben werden.2.1 Bedeutung der Feature-TechnologieDie Produktentwicklung ist seit dem Beginn der 90erJahre einem Vernderungsprozess unterlegen, dersich durch die folgenden Aspekte beschreiben lsst:Zwang zu star

38、k verkrzten Entwicklungszeiten(rechtzeitige Markteinfhrung von berarbeitetenoder vllig neuen Produkten zur Sicherung desAbsatzes und der Ertragslage des Unternehmens,gleichzeitig Zwang zur Reduzierung von Ent-wicklungs- und Herstellkosten)Strkere Einbeziehung externer Entwicklungs-partner (Ingenieur

39、bros, Zulieferer), auch bereitsin frhen Phasen der EntwicklungGeographisch verteilte Entwicklung mit heteroge-nen SystemenZwang zur Einbeziehung der mitunter sehr unter-schiedlichen Produktionsbedingungen bei der fer-tigungsgerechten Auslegung von Produkten in-folge stark zunehmender Globalisierungs

40、tenden-zen im FertigungsbereichDiese Vernderungen stellen zusammen mit dem ge-stiegenen Interesse nach systematischer Dokumenta-tion im Sinne des Qualittsmanagements groe An-forderungen an die Neugestaltung der Entwicklungs-prozesse und der ihnen zugrunde liegenden Metho-den und Werkzeuge. Stand in

41、den 80er Jahren nochdie Einfhrung von Werkzeugen wie CAD, CAPP,CAM und FEM im Vordergrund, so erfordern es dieIn recent years there have also been increasing effortsfrom system providers to integrate Feature Technol-ogy into their products. In addition, there now exist anumber of feature-based CAx s

42、ystems which havebeen developed by research establishments in orderto test and further develop the potential of this tech-nology.The objective of this guideline is to describe the stateof the art of Feature Technology. Generally accepteddefinitions of important terms are provided to build afuture un

43、iform discussion basis for both developersand users. At the same time, this guideline providesexamples of the practical use of Feature Technology.2 Benefits of Feature Technology for the product life cycleSection 2.1 presents the general meaning and purposeof Feature Technology and, in Section 2.2,

44、some ex-planations are provided about possible applicationsof Feature Technology throughout the product life cy-cle.2.1 Meaning of Feature TechnologyProduct development has undergone many changessince the beginning of the 90s, including the follow-ing:Requirement for greatly reduced development ti-m

45、es (on-time introduction to the market of impro-ved or completely new products to protect theturnover and profits of the company, at the sametime an obligation to reduce development andmanufacturing costs)Better inclusion of external development partners(design offices, suppliers), even in the earli

46、estphases of product developmentGeographically distributed development with he-terogeneous systemsRequirement to include all information needed forcorrect first-time production of products even ta-king account of the strongly increasing globalisa-tion tendencies affecting the manufacturing areaThese

47、 changes, together with the increasing need forsystematic design documentation in the sense ofquality management, led to the requirement for a re-organisation of development processes and their re-lated methodologies and tools. In the 80s the focuswas on the introduction of tools such as CAD, CAPP,C

48、AM and FEM, but both now and in the future, thefocus will be on co-ordinating these different toolsB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2003 VDI 2218 5 genannten Vernderungen heute und in der Zukunft,diese

49、unterschiedlichen Werkzeuge und Methodenaufeinander abzustimmen, um sowohl die zeitlichenund rtlichen als auch die inhaltlichen Auswirkungender Entwicklungsprozesse weiterhin gezielt lenkenzu knnen.In diesem Zusammenhang spielen die kleinsten Bau-steine (Objekte, Elemente), auf denen die genanntenWerkzeuge aufsetzen, eine entscheidende Schlssel-rolle: Das Fehlen der Abbildung von technischenElementen im Folgenden Features1) genannt bzw.die bisherige ausschlieliche