Datenmanagement: CAD-Dateien und -Datenbanken im Vergleich

Das Dateidatenmanagement bietet eine ausreichende Lösung, um alltägliche Fotos auf einem Desktop zu speichern. Es ist jedoch berüchtigt dafür, dass es unsicher ist und leicht beschädigt werden kann, was es zu einem nicht vertrauenswürdigen System macht, wenn es um wertvolles geistiges Eigentum in CAD-Dateien und Datenbanken geht. Produktdatenmanagementsysteme (PDM) verleihen der dateibasierten Datenspeicherung eine dünne Sicherheitsebene und erhöhen die Geschwindigkeit geringfügig.

PDM-Systeme machen jedoch eine effiziente CAD-Zusammenarbeit unmöglich. Bei einem Verfahren, das einer Bibliothekskarte ähnelt, kann immer nur ein Ingenieur ein Design gleichzeitig ein- und auschecken, was die Versionskontrolle weiter erschwert. Das „dateilose“ Datenmanagement verbessert einfach die Oberfläche des PDM-Systems, ohne dass sich im Backend viel ändert.

Das nichtrelationale Cloud-Speichersystem von Onshape ist das einzige CAD-Datenmanagementsystem, das Datensicherheit, CAD-Teamzusammenarbeit und einen nahtlosen Arbeitsablauf bietet.

Verwirrung zwischen CAD-Dateien und Datenbanken

Selbst unter technisch versierten Ingenieuren herrscht immer noch große Verwirrung darüber, was es bedeutet, Konstruktionsinformationen in einer Datei und nicht in einer Datenbank zu speichern. In einer LinkedIn-Diskussion, die in meinem Feed auftauchte, fiel mir die folgende Frage auf:

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 nicht und welche Auswirkungen dies auf ihre tägliche Arbeitsbelastung haben kann. Möglicherweise müssen sie wissen, wie viel Einrichtung erforderlich ist und ob ein bestimmter Arbeitsablauf oder eine bestimmte Abfolge von Ereignissen eingehalten werden muss, damit das System so funktioniert, wie sie es möchten. Je mehr ein Ingenieur über das Datenmanagement nachdenken muss, desto negativer wirkt sich dies auf seine Konstruktionsprozesse, seine Termine und möglicherweise auch auf sein Budget aus.

Es ist in der Tat ein komplexes Thema, eine klare Unterscheidung zwischen Dateien und verschiedenen Arten von Datenbankspeichern zu treffen. Einige mögen dies als Semantik abtun, aber eine bestimmte Methode der Datenspeicherung hat klare Vorteile.

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

Das ist am einfachsten zu erklären. Jeder, der jemals einen Computer verwendet hat, um etwas zu erstellen — ein Bild, eine Tabelle oder ein CAD-Design — hat seine Daten in einer separaten Datei auf seiner lokalen Festplatte gespeichert.

Jeder Dateityp hat seine eigene Datenstruktur, die alle Informationen in einem Format aufzeichnet, das nur die Software, die ihn erstellt hat, verstehen kann. Daher kann jeder, der dieselbe Version derselben Software wie Sie hat, Ihre Datei öffnen und bearbeiten. Proprietäre Dateistrukturen können auch leicht rückentwickelt werden, um die erforderlichen Informationen zu extrahieren (das DWG-Dateiformat ist das beste Beispiel).

Die meisten Experten sind sich einig, dass Computerdateien eine extrem unsichere Methode zur Speicherung von Daten sind. Dateien können leicht verloren, beschädigt oder überschrieben werden. Dateien werden überall kopiert und per E-Mail versendet und niemand weiß, wer welche hat oder welche Kopie die neueste Version ist. Aus diesem Grund hat jeder CAD-Anbieter seine eigene integrierte PDM-Software, für die er einen Aufpreis verlangen kann.

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 mit allen oben genannten Problemen. Was in der PDM-Datenbank gespeichert ist, sind Daten über Ihre Daten, auch bekannt als „Metadaten“. Es ist, als ob Sie ein Rolodex- oder Bibliotheksausweissystem führen, um den Überblick darüber zu behalten, wo die Dateien aufbewahrt werden, und eine kurze Zusammenfassung dessen, was jede Datei enthält. Um eine Datei zu finden, schauen Sie auf Ihrer Karteikarte nach, wo die Datei gespeichert ist, und kopieren sie dann auf Ihre lokale Festplatte, was als „Auschecken“ der Datei bezeichnet wird (genau wie bei einem Bibliotheksbuch).

Alle PDM-Datenbanken verwenden eine sogenannte relationale Datenbank. Diese Datenbanken speichern Metadaten in festen Tabellen mit starren Schemas und Zeigern, die mehrere Tabellen miteinander verbinden. Dadurch können Daten strukturiert und kategorisiert werden, sodass sie mithilfe von SQL-Transaktionen (Structured Query Language) indexiert, durchsucht und einfach bearbeitet werden können.

Bei einer CAD-Datei kann eine Tabelle angeben, um welchen Dateityp es sich handelt, wo sie gespeichert ist, alle ihre benutzerdefinierten Eigenschaften auflisten und Links zu der Baugruppe oder dem Projekt enthalten, zu der sie gehört. Eine einfache SQL-Abfrage kann alle Informationen über eine Datei und ihre relationale Hierarchie in alle anderen Dateien in Ihrer Datenbank extrahieren.

Das bedeutet, dass Dateien schnell gefunden werden können, aber um sie bearbeiten zu können, müssen Sie sie auschecken und lokal auf Ihre Festplatte kopieren lassen. In Anlehnung an das Bibliotheksbuch ist eine Kopie der Datei, sobald sie ausgecheckt ist, für andere, die darauf zugreifen möchten, nicht mehr verfügbar. Sie können weiterhin die Bibliotheksausweisdaten und eine Darstellung der Datei nur zum Anzeigen sehen, aber die Datei selbst kann nicht kopiert oder bearbeitet werden.

In der Praxis verschärft dieses System zum Ein- und Auschecken von CAD-Dateien aus einer digitalen Lockbox die Probleme mit dem PDM-System weiter, beeinträchtigt den Arbeitsablauf und reduziert die Geschwindigkeit der Produkteinführung. Je größer das Team und je agiler der Designprozess 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 versendet werden, was eine weitere große Sicherheitsbedrohung darstellt und die Möglichkeit birgt, dass ein Lieferant die falsche Version eines Teils herstellt.

Die Gefahren des Versands unkontrollierter Dateien per E-Mail

Datenspeicherung in einer „dateilosen“ CAD-Datenbank

Diese Aussage ist ebenfalls irreführend. Einige CAD-Systeme haben eine „neue“ Art von Dateispeichersystem eingeführt — die sogenannte „dateilose“, „keine Datei“ oder „Nulldatei“ -Datenbank. Der Endbenutzer interagiert immer nur mit der PDM-Schnittstelle und sieht nie die tatsächlichen CAD-Dateien.

Die Dateien werden jedoch im Hintergrund heruntergeladen, wenn ein Benutzer daran arbeiten möchte. Wenn Sie wissen, wo Sie suchen müssen, finden Sie sie versteckt in einem dunklen Bereich Ihrer Festplatte. Obwohl diese Dateien technisch als Cache bezeichnet werden können, enthalten sie immer noch die bearbeitbaren CAD-Daten und jede Datei muss zuerst 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 feststellte:

LinkedIn-Diskussion (Bild abgeschnitten, um relevante Kommentare anzuzeigen)

Die dateilose Speicherung von CAD-Daten bietet Vorteile. Erstens gibt es einen zentralen Dateispeicher, sodass jeder die benötigten Daten abrufen kann, ohne sich Gedanken darüber machen zu müssen, wo sich die Dateien befinden (genau wie bei normalem PDM). Zweitens sind die zwischengespeicherten Dateien ausreichend versteckt und verschleiert, sodass sie nur vom installierten CAD-System geöffnet und daher nicht per E-Mail versendet werden können.

Der Nachteil dieser Methode ist, dass sie im Vergleich zu einem herkömmlichen 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 anderes es bearbeiten kann.

Klingt vertraut? Dies ist vergleichbar mit dem Auschecken der Daten aus einem dateibasierten PDM-System. Sobald eine Bearbeitung abgeschlossen ist, wird die Bauteildatei wieder in die Datenbank übernommen (auch bekannt als speichern und einchecken), was bei einer großen Datei einige Zeit dauern kann, bis 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 der nichtrelationalen Datenbank von Onshape

Die letzte Art von Datenbankstruktur, die wir besprechen werden, ist diejenige, die in Bezug auf CAD einzigartig für Onshape ist.

Onshape verwendet ein dokumentenorientiertes Datenbankmodell, das verschiedene Datenformen und vollständig flexible Schemas unterstützt. Es handelt sich um eine hochleistungsfähige und verteilte nichtrelationale Datenbank, die in Big-Data-Anwendungen und anderen Verarbeitungsaufgaben verwendet wird, bei denen Daten verwendet werden, die nicht gut in ein starres relationales Modell passen. Anstatt Tabellen und Zeilen wie relationale Datenbanken zu verwenden, besteht eine nichtrelationale Datenbankarchitektur aus Sammlungen und Dokumenten.

„Und was?“ Ich höre dich sagen.

Dieser grundlegende Unterschied ermöglicht CAD-Zusammenarbeit in Echtzeit, gleichzeitige Bearbeitung, sofortige und sichere gemeinsame Nutzung, Versionskontrolle und Release-Management. Keine andere Produktentwicklungsplattform kommt dem nahe. Hier gibt es definitiv KEINE Dateien.

Einfach ausgedrückt, ermöglicht die CAD-Zusammenarbeit in Onshape ganzen Konstruktionsteams, an demselben Projekt, derselben Baugruppe, demselben Teil und bei Bedarf sogar an derselben Skizze zu arbeiten. Zur gleichen Zeit. Nichts ist verschlossen. Alle Konstruktionsaktivitäten werden parallel ausgeführt — 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, keine versehentlichen Überschreibungen und kein Warten, bis jemand anderes seine Arbeit beendet hat, bevor Sie mit Ihrer beginnen können.

Dies ermöglicht es Teams, komplexe Teile und Baugruppen gemeinsam zu entwerfen, ohne physisch am selben Ort sein zu müssen. Da jede Konstruktionsänderung aufgezeichnet wird, können Konflikte leicht gelöst werden. Ihr Team kann so viel experimentieren, wie es möchte, entweder im selben Arbeitsbereich oder in der eigenen Filiale, in der Gewissheit, dass Fehler oder schlechte Entscheidungen jederzeit rückgängig gemacht werden können. Kurz gesagt, Onshape bietet Ihnen unbegrenzt viele Möglichkeiten zum Rückgängigmachen/Wiederherstellen.

Mit dedizierten Servern, Datenverschlüsselung und Sicherheitstests von Drittanbietern schützt Onshape Ihre CAD-Daten, wenn Sie sie mit Kollegen, Lieferanten oder Kunden teilen. Genau wie bei Google Docs müssen Sie lediglich die E-Mail-Adresse einer Person eingeben, die Berechtigungen zum Anzeigen oder Bearbeiten festlegen und auf „Teilen“ klicken.

Wenn Sie auf den E-Mail-Link klicken, wird Ihr Design in einem Webbrowser oder auf einem Mobilgerät geöffnet. Es sind keine Software oder Downloads erforderlich. Dadurch können Designteams von überall aus zusammenarbeiten und Designprüfungen können in Echtzeit auf jedem Gerät durchgeführt werden. Jeder arbeitet an exakt demselben Dokument, nicht an unterschiedlichen Kopien der Daten. Der Zugriff kann genauso einfach widerrufen werden.

Dies sind nur einige der leistungsstarken, zeitsparenden Vorteile, die die einzigartige CAD-Datenbankarchitektur von Onshape bietet. Und ich habe die CAD-Funktionen von Onshape noch nicht einmal erwähnt.

Endlich die LinkedIn-Frage beantworten

Meine obige Erklärung mag etwas lang sein, aber um die Unterschiede vollständig zu verstehen, reichen ein oder zwei Sätze einfach nicht aus. Aber ich versuche es trotzdem mit einer abgekürzten Antwort:

„Alle CAD-Systeme, unabhängig von ihrer PDM-Technologie, speichern Daten in einer Datei und leiden in unterschiedlichem Maße unter den gleichen dateibezogenen Problemen. Die Ausnahme von dieser Regel ist Onshape... (siehe oben).“

(Dieser Artikel wurde ursprünglich auf 03/14/2019 geschrieben und am 07/12/2021 aktualisiert.)