In der CAD-Branche ist das Datenmanagement für einen reibungslosen Arbeitsablauf, die Versionskontrolleund die Sicherheit des geistigen Eigentums von größter Bedeutung. In diesem Artikel gehe ich auf einige der gängigsten Formen der Datenverwaltung ein.
Die Dateiverwaltung bietet eine ausreichende Lösung für die Speicherung alltäglicher Fotos auf dem Desktop, ist jedoch berüchtigt für ihre Unsicherheit und leichte Korrumpierbarkeit. Damit wird sie zu einem wenig vertrauenswürdigen System, wenn es um wertvolles geistiges Eigentum geht. Produktdatenmanagement-Systeme (PDM) fügen der dateibasierten Datenspeicherung eine dünne Sicherheitsschicht hinzu und erhöhen die Geschwindigkeit geringfügig. PDM-Systeme verhindern jedoch die effiziente CAD-Zusammenarbeit; mit einem Bibliothekskarten ähnlichen Verfahren kann jeweils nur ein Ingenieur einen Entwurf in ein digitales Schließfach ein- und auschecken, was die Versionskontrolle weiter erschwert. “Fileless” Datenmanagement verbessert einfach die Schnittstelle des PDM-Systems, ohne viel am Backend zu ändern.
Wie Sie in diesem Artikel sehen werden, ist das nicht-relationale Cloud-Storage-System von Onshape das einzige CAD-Datenmanagementsystem, das Datensicherheit, CAD-Zusammenarbeit im Team und einen nahtlosen Arbeitsablauf bietet.
Auch technisch sehr versierten Ingenieuren ist immer noch nicht ganz klar, was es bedeutet, Entwurfsinformationen in einer Datei oder in einer Datenbank zu speichern. In einer LinkedIn-Diskussion die in meinem Feed auftauchte, stieß ich auf die folgende Frage:
Ich versuche, eine Terminologie zu finden, mit der ich unterscheiden kann, ob die Daten in einzelnen CAD-Dateien oder in einer Datenbank gespeichert sind. Ich möchte einzelne Dateien, die in PDM/PLM gespeichert sind, nicht mit ‘in einer Datenbank’ verwechseln, aber ich weiß nicht, wie ich das klarstellen kann. Wie kann ich diese Frage so stellen, dass ein typischer Ingenieur sie verstehen würde?”
Meine erste Antwort auf diese Frage wäre: “Warum sollten Ingenieure die komplizierten Details kennen müssen, wie ihre Daten gespeichert werden?”
Alles, was Ingenieure wirklich wissen müssen, ist, was sie mit ihren Daten tun können und was sie mit ihnen nicht tun können. Sie müssen die Auswirkungen, die das auf ihr tägliches Arbeitspensum haben kann, kennen. Gegebenenfalls müssen sie noch wissen, wie hoch der Einrichtungsaufwand ist und ob ein bestimmter Arbeitsablauf oder eine bestimmte Abfolge von Ereignissen eingehalten werden muss, damit das System so funktioniert, wie sie es sich wünschen. Je mehr ein Ingenieur über die Datenverwaltung nachdenken muss, desto negativer wirkt sich das auf seine Entwurfsprozesse, seine Fristen und möglicherweise auch auf sein Budget aus.
Eine klare Unterscheidung zwischen Dateien und verschiedenen Arten der Datenbankspeicherung ist in der Tat ein komplexes Thema. Den Antworten nach zu urteilen (mehr als 100 Kommentare zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels), scheint jeder die fiktiven Unterschiede zu verstehen, aber die persönlichen Erfahrungen und Interpretationen sind sehr unterschiedlich. Manche mögen das als Semantik abtun, aber es gibt klare Vorteile für eine bestimmte Methode der Datenspeicherung. In jedem Fall handelt es sich hier um die Feinheiten, mit denen sich Ingenieure nicht befassen sollten .
Sehen wir uns also die verschiedenen Möglichkeiten an, wie CAD-Daten gespeichert werden können und wie sie sich auf Ihr Unternehmen auswirken.
Datenspeicherung in einer Datei
Dies ist am einfachsten zu erklären. Jeder, der schon einmal einen Computer benutzt hat, um etwas zu erstellen – ein Bild, eine Tabellenkalkulation oder einen CAD-Entwurf – hat seine Daten in einer separaten Datei auf seiner lokalen Festplatte gespeichert.
Jeder Dateityp hat seine eigene, einzigartige Datenstruktur, die alle Informationen in einem Format aufzeichnet, das nur die Software, die sie erstellt hat, verstehen kann. Daher kann jeder, der die gleiche Version der Software wie Sie hat, Ihre Datei öffnen und bearbeiten. Proprietäre Dateistrukturen lassen sich auch leicht zurückentwickeln, um die erforderlichen Informationen zu extrahieren (das DWG-Dateiformat ist das beste Beispiel dafür).
Die meisten Experten sind sich einig, dass Computerdateien eine extrem unsichere Methode zur Speicherung von Daten sind.
Dateien werden leicht am falschen Ort gespeichert, beschädigt oder überschrieben. Die Dateiverwaltung mit dem Windows-Explorer ist ein Alptraum, vor allem, wenn Sie versuchen, die neueste Version einer Zeichnung für die Fertigung zu finden, oder wenn mehrere Konstrukteure an einem Projekt arbeiten. Dateien werden überall hin kopiert und per E-Mail verschickt, und niemand weiß, wer was hat oder welche Kopie die neueste Version ist. Aus diesem Grund bietet jeder CAD-Anbieter seine eigene PDM-Software, zumeist gegen einen Aufpreis, an.
Datenspeicherung in einer PDM-Datenbank
Diese Aussage ist irreführend. Ihre Daten werden nicht in einer PDM-Datenbank gespeichert, sondern immer noch in Dateien auf einem Dateiserver, verbunden mit allen oben erwähnten Problemen. Was in der PDM-Datenbank gespeichert wird, sind Daten über Ihre Daten, die so genannten Metadaten. Das ist wie ein Rolodex oder ein Bibliothekskartensystem, in dem man nachverfolgen kann, wo Dateien aufbewahrt werden und eine kurze Zusammenfassung des Inhalts jeder Datei zur Verfügung hat. Zum Auffinden einer Datei konsultieren Sie Ihre Karteikarte, der Sie entnehmen, wo die Datei gespeichert ist, und kopieren sie dann auf Ihre lokale Festplatte, was als „Ausleihen“ der Datei bezeichnet wird (wie bei einem Bibliotheksbuch).
Alle PDM-Datenbanken verwenden eine sogenannte relationale Datenbank. Diese Datenbanken speichern Metadaten in festen Tabellen mit starren Schemata und Pointern, die mehrere Tabellen miteinander verbinden. Auf diese Weise können die Daten strukturiert und kategorisiert werden, sodass sie mit SQL-Transaktionen (Structured Query Language) indiziert, durchsucht und leicht bearbeitet werden können. Bei einer CAD-Datei bedeutet das, dass sie eine Tabelle enthalten kann, in der steht um welche Art von Datei es sich handelt, wo sie gespeichert ist, alle ihre benutzerdefinierten Eigenschaften auflistet und Links zu der Baugruppe oder dem Projekt beinhaltet, zu der/dem sie gehört. Eine einfache SQL-Abfrage kann alle Informationen über eine Datei und ihre relationale Hierarchie zu allen anderen Dateien in Ihrer Datenbank extrahieren.
Das bedeutet, dass Sie Dateien schnell finden können. Aber Sie müssen sie zum Bearbeiten ausleihen und lokal auf Ihre Festplatte kopieren lassen. Um bei der Analogie zum Bibliotheksbuch zu bleiben: Sobald eine Kopie der Datei ausgeliehen ist, steht sie anderen, die darauf zugreifen möchten, nicht mehr zur Verfügung. Sie können zwar noch die Daten des Bibliotheksausweises und eine schreibgeschützte Ansicht der Datei sehen, aber die Datei selbst kann nicht mehr kopiert oder bearbeitet werden.
Ausgeliehene Dateien werden vom PDM-System gesperrt, um zu verhindern, dass andere sie auschecken, bearbeiten und Ihre Änderungen überschreiben. Niemand kann an einer Datei arbeiten, bis sie wieder in das PDM-System eingecheckt und entsperrt wird. Dieser Mechanismus stellt sicher, dass alle, die Dateien ausgecheckt haben, leicht ermittelt werden können, dass Dateien revisionssicher sind und dass Konflikte zwischen Konstruktionsteams vermieden werden können. In der Praxis verschlimmert dieses System des Ein- und Auscheckens von CAD-Dateien in einer digitalen Lockbox die Probleme mit PDM-Systemen, beeinträchtigt den Arbeitsablauf und verringert die Geschwindigkeit, mit der das Produkt auf den Markt kommt. Je größer das Team und je agiler der Entwurfsprozess ist, desto größer wird dieses Problem.
Sobald CAD-Dateien aus einem PDM-System ausgecheckt sind, sind sie unkontrolliert. Sie können nach Belieben kopiert und per E-Mail versandt werden, was ein weiteres großes Sicherheitsrisiko darstellt und die Möglichkeit birgt, dass ein Zulieferer die falsche Version eines Teils herstellt.
Die Gefahren des Versands unkontrollierter Dateien per E-Mail
Datenspeicherung in einer “dateilosen” Datenbank
Auch diese Aussage ist irreführend. Einige CAD-Systeme haben eine “neue” Art Dateispeichersystem eingeführt – die so genannte “dateilose,” “Keine-Datei” oder “Zero-Datei-” Datenbank. Der Endbenutzer interagiert immer nur mit der PDM-Schnittstelle und sieht die eigentlichen CAD-Dateien nie. Die Dateien werden jedoch im Hintergrund heruntergeladen, wenn ein Benutzer mit ihnen arbeiten möchte. Wenn Sie wissen, wo Sie suchen müssen, finden Sie sie in einem versteckten Bereich Ihrer Festplatte. Obwohl diese Dateien technisch gesehen als Cache bezeichnet werden können, enthalten sie die bearbeitbaren CAD-Daten, und jede Datei muss erst heruntergeladen werden, bevor das CAD-System sie öffnen kann. Diese Art von System wird in der 3DEXPERIENCE Plattform von Dassault Systemès’ verwendet, wie ein Kommentator im folgenden LinkedIn-Thread bemerkt:
LinkedIn-Diskussion (Bild abgeschnitten, um relevante Kommentare anzuzeigen)
Die dateilose Datenspeicherung hat einige Vorteile. Erstens gibt es einen zentralen Dateispeicher, so dass jeder die benötigten Daten abrufen kann, ohne sich Gedanken darüber machen zu müssen, wo sich die Dateien befinden (eigentlich dasselbe wie bei einem normalen PDM). Zweitens sind die zwischengespeicherten Dateien ausreichend versteckt und verschleiert, sodass sie nur von dem installierten CAD-System geöffnet werden und somit nicht per E-Mail verschickt werden können.
Der Nachteil dieser Methode ist, dass sie im Vergleich zu einem traditionellen PDM-System keine wirklichen Vorteile bietet. Wenn ein Teil bearbeitet werden muss, wird es lokal auf die Festplatte des Benutzers heruntergeladen und gesperrt, sodass niemand mehr daran arbeiten kann. Kommt Ihnen das bekannt vor? Dies ist vergleichbar mit dem Auschecken der Daten aus einem dateibasierten PDM-System. Sobald die Bearbeitung abgeschlossen ist, wird die Teiledatei zurück in die Datenbank übertragen (auch bekannt als Speichern und Einchecken), was bei einer großen Datei einige Zeit dauern kann, während die Datei über das Netzwerk oder das Internet zurück auf den Server kopiert wird.
Ich verstehe, weshalb das zu Verwirrung sorgt und die Unterschiede nicht erkannt werden.
Da dieser Datenbanktyp auf SQL mit starren Schemata basiert, die nicht ohne Weiteres geändert werden können, ist bei dieser Art von System eine regelmäßige Wartungspause erforderlich, um Service-Packs und Upgrades zu installieren.
Es handelt sich um alte Technologien mit neuem Anstrich.
Datenmanagement in Onshapes nicht-relationaler Datenbank
Die letzte Art von Datenbankstruktur, die wir uns hier ansehen, ist die für CAD einzigartige von Onshape.
Onshape verwendet ein dokumentenorientiertes Datenbankmodell, das verschiedene Formen von Daten und völlig flexible Schemata unterstützt. Es handelt sich um eine hochleistungsfähige und verteilte nicht-relationale Datenbank, die in Big-Data-Anwendungen und anderen Verarbeitungsaufgaben eingesetzt wird, bei denen Daten anfallen, für die ein starres relationales Modell nicht geeignet ist. Anstatt Tabellen und Zeilen wie relationale Datenbanken zu verwenden, ist eine nicht-relationale Datenbankarchitektur auf Sammlungen und Dokumenten aufgebaut.
“Und?” höre ich sie fragen.
Dieser grundlegende Unterschied ermöglicht CAD-Zusammenarbeit in Echtzeit, gleichzeitige Bearbeitung, sofortige und sichere Freigabe, Versionskontrolle und Release-Management. Keine andere Produktentwicklungsplattform kommt dem nahe. Hier gibt es definitiv KEINE Dateien.
Für den Laien ausgedrückt: CAD-Zusammenarbeit in Onshape ermöglicht ganzen Konstruktionsteams, an demselben Projekt, derselben Baugruppe, demselben Teil und bei Bedarf sogar an derselben Skizze zu arbeiten. Und das gleichzeitig. Nichts ist gesperrt. Alle Entwurfsaktivitäten werden parallel durchgeführt – wenn Änderungen vorgenommen werden, wird jede Aktion in der Datenbank aufgezeichnet und sofort aktualisiert, wo immer sie verwendet wird. Es gibt keine Schaltfläche zum Speichern, kein Ein- und Auschecken, kein versehentliches Überschreiben und kein Warten, bis ein anderer seine Arbeit beendet hat, bevor Sie mit Ihrer beginnen können.
Auf diese Weise können Teams komplexe Teile und Baugruppen gemeinsam entwerfen, ohne dass sie sich physisch am selben Ort befinden müssen. Da jede Konstruktionsänderung aufgezeichnet wird, lassen sich Konflikte leicht beheben. Ihr Team kann so viel experimentieren, wie es möchte, entweder in demselben Arbeitsbereich oder an einem anderen Standort, in der Gewissheit, dass alle Fehler oder Fehlentscheidungen jederzeit rückgängig gemacht werden können. Kurz gesagt, Onshape ermöglicht Ihnen unbegrenztes Rückgängigmachen/Wiederherstellen.
Mit dedizierten Servern, Datenverschlüsselung und Sicherheitstests durch Dritte, schützt Onshape Ihre CAD-Daten beim Austausch mit Kollegen, Lieferanten oder Kunden. Genau wie bei Google Docs müssen Sie nur die E-Mail-Adresse einer Person eingeben, die Berechtigungen zum Anzeigen oder Bearbeiten festlegen und auf „Teilen“ klicken. Es ist keine Software oder ein Download erforderlich. Auf diese Weise können Designteams von überall aus zusammenarbeiten und Designüberprüfungen in Echtzeit auf jedem Gerät durchgeführt werden. Jeder arbeitet an genau demselben Dokument, nicht an verschiedenen Kopien der Daten. Der Zugriff kann ebenso einfach widerrufen werden.
Dies sind nur einige der leistungsstarken, zeitsparenden Vorteile der einzigartigen Datenbankarchitektur von Onshape. Und ich habe die CAD-Funktionen von Onshape noch nicht erwähnt!
Zum Schluss noch die Antwort auf die LinkedIn-Frage
Meine obige Erklärung ist vielleicht ein bisschen lang, aber um die Unterschiede vollständig zu verstehen, reichen ein oder zwei Sätze einfach nicht aus. Aber ich werde es trotzdem mit einer kürzeren Antwort versuchen:
Alle CAD-Systeme, unabhängig von ihrer PDM-Technologie, speichern Daten in einer Datei und leiden in unterschiedlichem Maße unter denselben dateibezogenen Problemen. Die Ausnahme von dieser Regel ist Onshape (siehe oben).
Sie möchten mehr erfahren? Tauchen Sie tiefer in die Datenverwaltung in einem Cloud-basierten CAD-System ein und laden Sie „Wie Onshapes Cloud-natives PDM die CAD-Industrie verändert“ herunter.
Dieser Artikel wurde ursprünglich am 14.03.2019 geschrieben und am 12.07.2021 aktualisiert.