Formats 3D Critères d utilisation dans les échanges Frédéric CHAMBOLLE PSA Peugeot Citroën Direction des Systèmes d Information

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1 Formats 3D Critères d utilisation dans les échanges Frédéric CHAMBOLLE PSA Peugeot Citroën Direction des Systèmes d Information Atelier Ingénierie GALIA 30 novembre 2010

2 Introduction Les travaux de ce groupe de travail s inscrivent dans le cadre du projet «Réduction du coût des échanges» : Décrire de façon détaillée les scenarii d échanges pour deux profils fournisseurs : Fournisseur de pièces, et Fournisseur de composants ou de sous-assemblages. Processus concernés : Conception produit (Co-Conception ou sous-traitance externe), Conception outillage, Revue de projet, Architecture produit (Maquette Numérique). Prise en compte des formats neutres et des formats de visualisation allégée aux jalons appropriés. Amélioration de la connaissance de la plateforme V6 grâce à des formations et des démonstrations tout au long des travaux. Un brain storming réalisé auprès de constructeurs et fournisseurs de rang 1 a abouti au constat suivant : Les donneurs d ordre n ont pas tous les mêmes exigences en termes de formats, protocole d échange,... L usage des formats 3D (neutre, allégé) reste mal maitrisé, notamment en raison d une mauvaise connaissance de leurs caractéristiques. La propriété intellectuelle constitue une préoccupation et un enjeu important. Frédéric CHAMBOLLE PSA Peugeot Citroën 2

3 Introduction Frédéric CHAMBOLLE PSA Peugeot Citroën 3

4 Organisation de l étude sur les formats 3D Les grandes familles de formats 3D Etablir une classification des formats 3D par famille : Les formats natifs, Les formats neutres, Les formats allégés. Décrire les points caractéristiques de chaque famille de format. Comparaison de différents formats 3D Couverture fonctionnelle par famille de format. Sélection de formats 3D à évaluer : formats les plus couramment utilisés. Construction d une matrice d évaluation des formats 3D sélectionnés suivant les critères suivants : Couverture fonctionnelle, Ouverture, Accessibilité, Sécurité. Proposition d un bilan et de recommandations Frédéric CHAMBOLLE PSA Peugeot Citroën 4

5 Les grandes familles de formats 3D Les formats 3D natifs: C est le format de fichier privilégié du logiciel 3D utilisé pour créer le modèle 3D (ex : CATPart pour CATIA V5). Le format natif ne peut être relu qu avec le modeleur CAO, ou les librairies associées (API), utilisé pour sa création. Le format natif contient la définition 3D complète, exhaustive et originale d un composant, complexe ou non. Le format natif constitue laréférence 3D, à partir de laquelle sont produits tous types de représentations (facettisation, maillage, ) et de formats (neutres, allégés, ) Du fait de la richesse de leur contenu, les fichiers natifs sont volumineux en taille. Frédéric CHAMBOLLE PSA Peugeot Citroën 5

6 Les grandes familles de formats 3D Les formats 3D neutres: Les formats neutres permettent d échanger, entre autre, la définition 3D d un composant, complexe ou non, entre n importe quels modeleurs CAO. On parle de format pivot. Les formats neutres s appuient sur un modèle de données décrivant les objets, et leurs relations, utilisés par les modeleurs CAO. L utilisation d un format neutre implique une transformation de la donnée native, élément par élément, en s appuyant sur les objets du format neutre (table de mapping). Une table de mappingincomplète peut être à l origine de problèmes de qualité (éléments non ou mal convertis, ). La lecture et l écriture d un format neutre depuis un modeleur CAO passe obligatoirement par une étape de conversion entre le format neutre et le format natif du modeleur CAO. Les formats neutres permettent de préserver la propriété intellectuelle tout en transférant une image fidèle du contenu 3D (photo 3D statique). Frédéric CHAMBOLLE PSA Peugeot Citroën 6

7 Les grandes familles de formats 3D Les formats 3D allégés(lightweight en anglais) : Les formats 3D allégés ont été construits pour répondre à des besoins de visualisation ou consultation élémentaires. Ils contiennent une représentation 3D facettisée, épurée et «morte» (accès impossible aux éléments de définition) d un composant complexe ou non. Ils sont produits à partir du format natif ou d un format neutre. Comme pour les formats neutres, le format 3D allégé est le résultat d une conversion à partir du format natif, avec toutefois des problèmes de qualité atténués en raison de la manipulation d éléments géométriques plus simples. Ils se caractérisent par une taille de fichier faible par rapport au format natif dont le rapport varie suivant la richesse du contenu, la précision de facettisation et la compression utilisées. Les formats allégés permettent de préserver la propriété intellectuelle. Chez les éditeurs PLM, on constate une forte adhérence/dépendance entre le format 3D allégé et la solution PLM : Le format 3D allégé est souvent généré à partir du format natif, sous contrôle du système PLM, pour permettre une visualisation rapide. Le format 3D allégé constitue un vecteur d intégration 3D des applications. Frédéric CHAMBOLLE PSA Peugeot Citroën 7

8 Comparaison de différents formats 3D Couverture fonctionnelle par famille de format Natif Neutre Allégé 3D exact (3) 3D facettisé Historique de construction Features Knowledge (formules, relations, ) Tolérancement (1) (2) Annotations (1) (2) Assemblage Méta-données (propriétés, attributs, ) (2) (1) Certains formats neutres traitent la définition structurée et la représentation, d autres la représentation uniquement. (2) Traité uniquement sous la forme de représentation, mais non-structurée. (3) Certains formats allégés peuvent intégrer des éléments 3D exacts en plus d une représentation facettisée. On sort alors de la catégorie «allégé» pour rejoindre la catégorie mixte allégé/natif. Frédéric CHAMBOLLE PSA Peugeot Citroën 8

9 Comparaison de différents formats 3D Formats 3D évalués Les formats de Dassault Systèmes : CATIA V5 : Format natif du modeleur CATIA V5 (CATPart, CATProduct). CGR (CATIA Graphical Representation) : Format allégé de visualisation 3D et de partage entre les différentes solutions de Dassault Systèmes (CATIA V4, CATIA V5, DMU, 3DCom, ). 3DXML : Nouveau format 3D allégé intégrant des données d assemblage, méta-données, avec possibilité de personnalisation. 3DVia : Format natif de la solution 3DVia (format allégé). Les formats de Siemens PLM : Parasolid : Format natif du noyau de modélisation Parasolid, commercialisé par Siemens PLM pour le développement de logiciels 3D par d autres éditeurs. JT : Format 3D allégé support de la diffusion du 3D au sein des applications Siemens (NX, TeamCenter, ). Le format JT a pour particularité de pouvoir intégrer une représentation Parasolid. Le format JT a été retenu par l ISO pour l élaboration d un standard international de représentation 3D allégée, activité actuellement en cours. Frédéric CHAMBOLLE PSA Peugeot Citroën 9

10 Comparaison de différents formats 3D Formats 3D évalués Les autres formats : PDF 3D : Contenu 3D intégrable au format PDF d Adobe. PDF 3D contient 2 sous-formats de représentation, U3D et PRC. STL : Format facettisé initialement conçu par la société 3D Systems pour communiquer entre la conception (modeleurs CAO) et le prototypage rapide (stéréo lithographie). Le format STL est devenu un standard de fait car facile à mettre en œuvre. IGES : Format neutre américain (ANSI) exclusivement utilisé pour les échanges de données CAO 3D. STEP : Format neutre international (ISO) utilisé entre autre pour les échanges de données CAO 3D et d assemblages. STEP propose plusieurs types de protocole d échange ou protocole d application correspondant à des contexte d utilisation différents. Les protocoles d applications AP203 et AP214 sont les plus couramment utilisés, notamment pour échanger les données CAO 3D et les assemblages. Frédéric CHAMBOLLE PSA Peugeot Citroën 10

11 Comparaison de différents formats 3D Couverture fonctionnelle STEP IGES STL PDF 3D JT Parasolid 3DVia-AS3D 3DXML CGR CATIA V5 Représentation 3D Filaire Surfacique Solide exacte Facettisée Assemblage Tolérancement 3D Annotation 3D Propriétés graphiques Méta-données Validation des propriétés géométriques Niveau de détail Animation Frédéric CHAMBOLLE PSA Peugeot Citroën 11

12 Comparaison de différents formats 3D Ouverture, Accessibilité & Sécurité STEP IGES STL PDF 3D JT Parasolid 3DVia-AS3D 3DXML CGR CATIA V5 Nature du format Description implicite des méthodes d implémentation Disponibilité de la documentation sur le format et les services associés Visualisation Coût d utilisation (évaluation à titre indicatif) Ouverture Propriétaire Standard Accessibilité Navigateur Internet Logiciel dédié Conversion Visualisation Formation Sécurité Mot de passe Contrôle sur le contenu Copie Extraction Impression Validité temporelle Frédéric CHAMBOLLE PSA Peugeot Citroën 12

13 Bilan provisoire Les premiers livrables constituent un socle incontournable à une meilleure compréhension des problématiques d échanges dans l industrie automobile. Mises en garde : L utilisation d un format nécessite la mise en place de règles destinées à lever toute ambiguïté sur son usage et/ou exploitation (Cf utilisation du format JT : précision de facettisation de la représentation 3D, contenu 3D facettisé et/ou 3D exact, ). Même si des convertisseurs permettent tous types de conversion, entre n importe quels types de formats, il n y a pas de solution miracle : La conversion natif vers neutre ou allégé aboutit à la perte définitive de la richesse du modèle 3D initial (historique, feature, ). La conversion allégé vers neutre ou natif ne changera pas la richesse du contenu 3D, à savoir une représentation facettisée. Une belle restitution 3D peut cacher une faible qualité de contenu. Frédéric CHAMBOLLE PSA Peugeot Citroën 13

14 Bilan provisoire Frédéric CHAMBOLLE PSA Peugeot Citroën 14

15 Conclusion Ce travail doit permettre de démystifier l usage des formats 3D et de mieux appréhender leur domaine d utilisation. Le simple choix de format(s) ne suffit pas. Il est nécessaire de définir des standards pour l utilisation de certains formats s appuyant sur des scénarii bien identifiés : Un contenu adapté au besoin. La spécification de paramètres nécessaire à la génération du format 3D (précision, convention de nommage, ). Reste à faire : Etude du contenu attendu en fonction des différents types et phases de collaboration : Partenariat, Co-conception, Conception en contexte, Implantation, Consultation, Proposer une matrice/classification de formats 3D répondant aux attentes des différents types et phases de collaboration. Frédéric CHAMBOLLE PSA Peugeot Citroën 15

16 Merci de votre attention Votre avis nous intéresse Joignez-vous au groupe de réflexion Frédéric CHAMBOLLE PSA Peugeot Citroën 16