Entwickler, die Anwendungen für die Schiffbauindustrie entwickeln, stehen vor einem Meer von Problemen (schlechter Wortwitz, wir wissen, konnten nicht widerstehen).

Schiffbauprojekte erstrecken sich regelmäßig über Jahre oder Jahrzehnte, wobei Modelle auf enorme Größen anwachsen, während sie Daten aus einer Vielzahl von Quellen kombinieren. Die Anwendungen, die diesem Markt dienen, werden oft von kleineren, spezialisierten Teams entwickelt, mit der Erwartung, dass sie lange Zeit zuverlässig bleiben, nachdem sich andere Werkzeuge verändert haben.  

Tech Soft 3D bietet Entwicklern seit über 30 Jahren ingenieurorientierte Software-Entwicklungstools (SDKs) an, um komplexe Märkte zu bedienen, von der Luft- und Raumfahrt bis hin zur Automobilindustrie und natürlich auch dem Schiffbau. Im Schiffbau, wo lange Lebenszyklen und tiefes Fachwissen die Norm sind, zählt diese Erfahrung. 

Hier besprechen wir die einzigartigen Herausforderungen für Entwickler von Schiffbauanwendungen , warum Toolkits gut geeignet sein können, um Kosten zu senken und das Endprodukt zu verbessern, und welche Tech Soft 3D Toolkits Ihren Bedürfnissen entsprechen. Von der Visualisierung großer Modelle und Simulationselemente bis hin zum Zugriff auf Daten ohne Beeinträchtigung der Informationsintegrität bieten diese Werkzeuge Funktionen, die perfekt für die Herausforderungen der Branche geeignet sind. 

Die einzigartigen Herausforderungen bei der Entwicklung von Schiffbausoftware 

Schiffbauanwendungen gibt es in allen Formen und Größen, entwickelt von kommerziellen Anbietern unterschiedlicher Größe, die sich auf marinespezifische Workflows konzentrieren, bis hin zu internen Gruppen innerhalb von Werften und mehr. Während sie deutliche Unterschiede aufweisen, teilen Entwickler von Schiffbauanwendungen eine gemeinsame Reihe von Hindernissen. 

Titanische Modellgröße 

Vielleicht das offensichtlichste und größte Problem, dem sich Entwickler gegenübersehen, ist der Maßstab. Schiffs-CAD-Modelle enthalten routinemäßig Millionen von datengeladenen Komponenten, die sich über Rumpfgeometrie, Struktur, Rohrleitungen, elektrische Systeme und Ausrüstung erstrecken. Ingenieure müssen in der Lage sein, diese Modelle interaktiv zu navigieren, relevante Bereiche zu isolieren und das Designziel zu überprüfen, ohne die Leistung zu opfern. Erfolgreiche Anwendungen müssen visuelle Treue und Leistung ausbalancieren, wobei Bildwiederholfrequenz und Reaktionsfähigkeit Schlüsselüberlegungen sind.  

Herausforderungen im Maßstab erstrecken sich auch über die CAD hinaus. Realitätserfassung und Punktwolken-Workflows werden zunehmend in der Nachrüstplanung und im Asset-Management eingesetzt, wo Teams die Bedingungen dessen, wie etwas entworfen wurde, mit dem vergleichen müssen, wie es derzeit ist. Diese Nachfrage, Punktwolken neben CAD-Geometrie zu unterstützen, fügt für Entwickler, die Schiffbauanwendungen erstellen, eine weitere Ebene von Performance- und Navigationsschwierigkeiten hinzu, insbesondere wenn Messungen und Schnitte erforderlich sind. 

Datenvielfalt und -integrität 

Eine weitere entscheidende Herausforderung ist Datenfragmentierung. Schiffbau-Workflows verlassen sich auf einen eklektischen Mix aus CAD-Systemen für allgemeine Zwecke, designwerkzeuge für marine Anwendungen und hauseigene Anwendungen. Modelle werden häufig aus mehreren Quellen zusammengesetzt, anstatt in einem einzigen System entwickelt zu werden. Dieser föderierte Ansatz erfordert, dass Softwareentwickler Anwendungen erstellen, die mit einer Vielzahl von Formaten, Detailebenen und zugehörigen Metadaten umgehen können. Der Zugriff auf Geometrie allein ist selten ausreichend, da Produktstruktur, Attribute und Ingenieurkontext ebenso wichtig sind.  

Darüber hinaus muss die zukünftige Dateninteroperabilität aufrechterhalten werden. Häufig treten neue Analyseanforderungen mitten im Projekt auf. Außerdem sind Design- und Wartungszyklen im Schiffbau lang, wobei sich Werkzeuge und Dateiformate verändern. Während des gesamten Prozesses dürfen Altdaten nicht verworfen oder beschädigt werden. Für die typischerweise kleineren Entwicklerteams im Bereich Schiffbauanwendungen führen diese zu zeitaufwändigen, kostspieligen, wiederkehrenden Wartungen.  

Entwickler moderner Schiffbauanwendungen sollten sich dessen bewusst sein, dass 3D-Modelle zunehmend im Mittelpunkt der Schiffbau-Workflows stehen. Entscheidungsträger erwarten nun, direkt mit 3D-Modellen zu arbeiten und Feedback zu geben, wobei alle relevanten unterstützenden Daten leicht zugänglich sind. Aufkommende Initiativen wie OCX (Open Class 3D eXchange) unterstützen diesen Wandel, obwohl die Akzeptanz alles andere als einheitlich ist.  

Simulation und Analyse 

Anforderungen an Simulation und Analyse fügen eine weitere Ebene der Komplexität hinzu, die Entwickler adressieren müssen. Strukturanalysen, Hydrodynamik, Vibration, thermische und akustische Studien spielen alle eine Rolle im Schiffsdesign. Die Ergebnisse dieser multimodalen Analysen informieren die fortlaufenden Designentscheidungen und müssen im Kontext mit der zugrunde liegenden Geometrie überprüft werden. Die Visualisierung von CAE-Ergebnissen wird Teil des Kern-Ingenieur-Workflows, anstatt ein separates Nachbearbeitungsschritt zu sein. Anwendungen müssen oft mit gängigen Simulationsanwendungen arbeiten, während sie selbst auch wichtige CAE-Funktionen bereitstellen 

Immer häufiger werden diese Workflows verteilt oder in der Cloud ausgeführt, was von den Entwicklern die Unterstützung von Remote-Engineering-Funktionen, einschließlich Browser-basierter CAE-Ergebnisse, erfordert.

Wie Tech Soft 3D Toolkits die Entwicklung von Schiffbausoftware unterstützen 

Die oben beschriebenen Herausforderungen schaffen eine Reihe von Anforderungen für Schiffbausoftware, denen Toolkits gut gerecht werden können. Dazu gehören: 

• Leistungsstarke Visualisierung, die extreme Modellgrößen handhaben kann.  

• Breiter und zuverlässiger Zugriff auf CAD- und CAE-Daten aus vielen Quellen.  

• Geometrie- und Mesh-Tools, die nachgelagerte Workflows unterstützen können, ohne dass grundlegende Funktionen neu implementiert werden müssen.  

• Komponenten, die über lange Einsatzzeiten hinweg lebensfähig bleiben. 

Diese Bedarfe werden noch eindringlicher, wenn Schifffahrtsunternehmen in digitale Zwillinge, modellbasierte Zusammenarbeit, und langfristige Lebenszyklus-Workflows investieren, die auf einem beständigen technischen Kontext beruhen. 

You see this for yourself in the “Export 3D to HTML” sample application to export HTML from a native CAD file. Perform this conversion from the command line with a compiled executable. The result displays right in the browser (like displayed below), and unlike the client-server setup for a 3D CAD Web viewer like we just described, this works as a standalone HTML file, making it easy to drop 3D views into existing business systems.  

Check out our documentation for details of the “3D to HTML” sample application included in HOOPS Exchange. 

https://docs.techsoft3d.com/hoops/exchange/sample_codes.html#sample-export3dtohtml 

Alternatively, you can convert a file to glTF and embed it directly in Word or PowerPoint. In PowerPoint, select Insert > 3D Models and choose the glTF file. Your model is then usable in 3D right inside a slide. 

Application/Feature 4: Exporting to 3D PDF for Internal and External Communication 

While 3D viewing in business software is incredibly useful, sometimes you need to share data in a linked to additional data like drawings, tables, notes, and metadata . Applications built with HOOPS Exchange can export to 3D PDF, allowing 3D content to be added to customer quotes, instruction manuals, and more.  

3D PDF is a well-established, secure document format that non-engineers can use to get the benefits of 3D visualization without additional training in complex, engineer-focused applications. The format can be opened for free with Adobe Acrobat Reader, allowing for near-universal access no matter the technical experience of the user. 

You can test out this format with your own data by the sample application “manufacturing-mbe.” This includes a view carousel for navigating preset 3D views, and standard zoom controls for navigation the 3D model, all using the Acrobat Reader, software most people already have installed. 

Check out this sample application for details with the following documentation. 

https://docs.techsoft3d.com/hoops/exchange/sample_codes.html#manufacturing-mbe 

3D PDF is also extremely secure, allowing you to provide a 3D model of your model with sensitive manufacturable CAD data that is the original CAD file.  

You can learn more about the common misconceptions about 3D PDF and what they can actually do in our blog post “5 Common Myths About 3D PDF”. 

Application/Feature 5: Complete 3D CAD Data Extraction 

3D CAD models contain a huge amount of information, including geometry, topology, meshes, attributes (like body names and colors), tree hierarchies, dimension and tolerance annotations, feature trees, assembly trees, constraints, and more.  

To take advantage of the richness of CAD data, you need software with the ability to quickly extract the data without corruption or loss. Building a bespoke application for your organization allows the extraction logic to match exactly the subset of data your workflow needs.  

While we discussed broad CAD data access earlier, HOOPS Exchange more completely preserves the vital information present in 3D data formats.  

HOOPS Exchange allows you to output key information from raw CAD data into XML using the PRC2XML sample included in the toolkit. You can launch this from the same command prompt as before: The sample takes two command line parameters, the input file for conversion and the outputXML filename. After running, the resulting XML file shows everything contained in the CAD data. 

Since this will include complete geometric data, the files can get large fast. Recently, a partner built a Visual Basic system that could read geometry and fully reconstruct the model, including faces and edges, from this XML. Most cases only need a subset of this information, such as tree structure, attributes, or feature information, and XML makes it straightforward to extract exactly what you need.  

No matter the level of detail needed, HOOPS Exchange provides the foundation for an internal application that can extract all the vital information that makes CAD data so useful across the organization.  

For PRC2XML, check out our documentation for details below. 

https://docs.techsoft3d.com/hoops/exchange/sample_codes.html#sample-prc-to-xml 

Application/Feature 6: Extracting 3D CAD Data for AI 

HOOPS Exchange can extract key information from CAD data, including its bounding box, volume, surface area, material properties, and more, using the same PRC2XML tool described above. By storing this data in an in-house database, you can search for similar CAD models from past design and manufacturing projects.  

When discussing application development in today’s world, no conversation is complete without touching on the potential usage of artificial intelligence. For teams wanting to go further and build machine learning workflows on top of 3D CAD data, not just metadata and analytics, we offer a separate product, HOOPS AI. We have a separate blog with a full breakdown, titled “Why CAD Data is the Hardest Part of Bringing AI to Manufacturing Applications”. 

Application/Feature 7: Factory Layout Planning 

Just as every factory is different, so are the applications to serve the planning process, which often makes off-the-shelf layout tools a poor fit. Creating a custom planning tool built for your specific facility, equipment, and workflows comes with many benefits, and HOOPS Exchange is perfectly suited to provide the foundation for that application. 

HOOPS Exchange supports architectural formats including Autodesk Revit, DGN, IFC, and Navisworks, allowing you to place machinery within a factory building model to evaluate layouts. On the shop floor, workers can access relevant models (such as Revit or IFC) on tablets or smartphones, with full access to all the supporting information they may need. 

In our lab at lab.techsoft3d.com, we built a "large factory with robots" example that imports the factory structure, recreates the HVAC systems, and positions machine tools and robots throughout. You can walk through the factory to check conditions, assess workflow efficiency, and review robot movements. The resources are available on GitHub. 

Application/Feature 8: Validating Virtual Environments (Metaverse/XR) 

HOOPS Exchange also supports the development of applications seeking to take advantage of virtual environments by supporting the key formats for these workflows, such as USD and FBX. From this foundation, your team can build and validate virtual environments, whether for metaverse platforms like NVIDIA Omniverse or for XR devices, rather than waiting for a specific vendor to support the platform you've chosen. The workflow is simple: import 3D CAD data, export it to USD, then run simulations in the metaverse space.  

Developing with HOOPS Exchange's flexible support for multiple CAD formats gives you the freedom to build for the environment you want, not the one a single vendor happens to support. Complete control over the application allows you to stay on the cutting edge of virtual environment technology without waiting around for (and paying) a third party to attempt to customize their tool to your needs.  

Application/Feature 9: Auxiliary Viewers for PLM and PDM Systems 

The tools for importing, rendering, and displaying attributes on 3D CAD data covered above can be built easily using HOOPS Exchange and HOOPS Visualize for Web, with the building blocks working whether you're building for internal use or for customers.  

Integrating these into a PLM system allows teams to get more out of their existing PLM platform without waiting on the vendor to build the specific view or workflow you need. Tech Soft 3D partners, including Oracle and Aras, have built exactly this kind of auxiliary viewer into their own applications using HOOPS toolkits, demonstrating their ability to support work at large production scales.  

Because Tech Soft 3D toolkits are built with flexibility in mind and refined with decades of market experience, developers can often easily integrate their applications with their PLM and PDM systems. 

Application/Feature 10: Creating Assembly & Work Instructions & Procedures 

Organizations often seek to build in-house applications to generate assembly and work instructions, including for procedures too complex to manage with vendor-provided software. This software takes into account a company’s specific needs and automates where possible, offering a significant boost to operational efficiency. 

A good example application would be one developed by a company that manufactures railroad vehicles. The assembly process is complex and potentially dangerous, yet virtually identical for many of their products. By creating digital work notes that leverage the CAD model itself to instruct assembly, even less experienced workers can perform the task quickly and without slowdowns. 

HOOPS Exchange and HOOPS Visualize allow you to quickly develop an internal application to create assembly and work procedures specific to your industry.  

In this demo application, built by our team with input from professional technical documentation experts, HOOPS Exchange is used to import data from many complex components of a car door assembly into a lightweight, streaming format. HOOPS Visualize then allows for animated visualization, with interactive part details and pricing displayed when needed.  

Out-of-the-box tools like the Assembly creator can allow your application to create custom animated work instructions for assembly, disassembly, and other work instruction-related tasks.  

Organizations can also take advantage of the 3D PDF export capabilities in HOOPS Exchange to provide animated 3D procedures both internally and with external partners.  

Components Make Creating Internal Applications More Feasible Than Ever 

To summarize, there are tons of circumstances where organizations may benefit from developing their own, customized applications for internal use rather than relying on a vendor’s software. While labor shortages and the inherent complexity of building your own tools may seem daunting, Software Development Kits make it possible to create powerful applications more easily than ever. 

From CAD data access and visualization tools to CAE and integrating AI, HOOPS toolkits can provide powerful features far more easily than developing from scratch. To learn more about what these components can do for you, get in touch.