GDE 介绍

摘要

德国最先提出工业4.0概念来提高其国内整体工业实力。信息技术是工业4.0的基础，面向工业4.0时代的齿轮行业，在齿轮设计，加工，测量和使用的各个方面所涉及的数据还没有被有效收集，存储，分析和利用；而标准数据格式数据自由流通和利用的必然要求，德国工程师协会（VDE/VDI）根据工业4.0的要求和目前德国国内齿轮行业的发展现状，制定了VDI-2610: Exchange format for gear data——Gear Data Exchange Format（GDE Format）Definition（以下简称GDE）。

GDE标准介绍

1.GDE的产生

长久以来，齿轮生产的各个各个企业和各个部门都各自制定自己的齿轮数据格式。这种数据格式只能满足企业和部门内部的使用和交换，数据参数种类和也只是根据企业需求制定，不具有通用性，也只是针对特定的机床、仪器和分析程序有效。一旦企业更换相关的设备和软件程序，就要重新制定或者修订齿轮数据格式，这样极大的降低了齿轮的生产效率。GDE正是针对这种情况而制定的。
GDE是“齿轮和齿轮的测量和检查”专题中的第五个标准。GDE定义了基于XML的灵活的齿轮数据格式，允许齿轮数据通过电子化方式从设计制造到质量控制之间的数据交换。此XML的结构包含了齿轮几何、修形以及公差信息，也提供了在数据库和互联网中更进一步处理的条件。
GDE标准是由德国工程师协会下属测量和自动化技术委员会中的齿轮和齿轮箱小组制定。于2014年5月发布。经过两年多的不断发展和修正，目前公开的最新版本是2.4。德国工程师协会是世界上最大的技术导向的协会和组织，其协会成员来自各个不同专业方向的工程师、自然科学家及电脑工程师。

GDE协议解读

GDE数据标准接口是基于XML(Extensible Markup Language)建立的。XML是可扩展标记语言，是标准通用标记语言的子集，是一种用于标记电子文件使其具有结构型的标记语言。XML可以用来标记数据、定义数据类型，设定数据规则，允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言，能够简便地集成到应用程序以及数据库中。XML的创建、修改、存储以及传输都可以独立操作，也可以通过编程语言操作，目前主流的编程语言对XML的支持良好，开源社区也有丰富的XML操作工具。
GDE专注于齿轮的设计、加工和测量领域。它能够促进这些领域内的齿轮现相关数据交换，能够以较小的系统开销将齿轮行业的数据集成到数据库系统中，也可以根据不同用户的需求而扩展。
GDE还有如下附加规约：

关键字用英文定义
关键字最长为60个字符
关键字一般小写
关键字只允许出现“_”这一个特殊字符
关键字字符必须是”ASCII”中的字符
长度用毫米表示(“mm”)
角度用分度制
日期用”yyyy-mm-dd”格式表示(2016-03-05)
时间用”hh:mm:ss”格式表示(23:24:25)
与齿轮中心有关的尺寸必须用直径表示
渐开线的位置数据应当使用直径表示。(在特殊情况下允许使用节圆尺寸)

GDE标准格式以DTD文档的形式定义。DTD（Document Type Definition）是一套为了进行程序间数据交换而建立的关于标记符的语法规则。它是通用标记语言和可扩展标记语言的一部分，文档可以根据某种DTD的语法规则验证格式是否符合此规则。文档类型定义也可以用作保证表中通用标记语言、可扩展标记语言文档格式的合法性。可通过比较文档和文档类型定义文件来检查文档是否符合规范，元素和标签使用是否正确。

一个完整的GDE文档必须包括含有数据的XML文档以及GDE格式定义DTD文档。DTD文档对于齿轮数据是独立的，能够在VDI的官方网站上获得。每⼀个⽂件⾄少含有⼀个数据结构 gear_data，gear_data结构含有所有的⻮轮数据，且分为以下⼏部分

section_identification 识别管理信息
setion_geametry ⻮轮⼏何数据
section_inspection ⻮轮测量，评定和测量结果
section_user ⽤户特定数据

gear_data数据结构封装了所有⻮轮特性信息，能够根据不同的类型独⽴定义实体数据块。到⽬前为⽌，支持圆柱齿轮和锥齿轮。
用户可以自己定义部分数据，自定义的数据必须存储在section_user数据块中。且其他用户会自动忽略这些信息。用户也可以根据GDE定义其他类型的齿轮数据标准接口，但要通过gear_data定义数据结构，用户要为新定义的数据结构正确定负责。
GDE标准数据格式制定参照了德国国家标准和相关国际标准。

GDE标准应用情况

ZF Friedrichshafen AG是全球重要的传动系统产品专业制造商。ZF使用自己内部软件gear4ZF将他们全球范围内的数据转换成GDE格式，包括齿轮的基础信息、修形参数以及加工误差信息。利用GDE标准数据格式来标准化测量过程，将测量指令以及测量参数集中管理，这样可以在不同的地点进行相同条件的测量。
测量人员将GDE文件输入到齿轮测量软件中，这种标准化后的测量程序可以在任何支持GDE的测量仪器上单独运行，在不同的测量仪器上可以采用相同的测量指令和程序，设置可以在不同仪器上从相同的齿轮位置开始测量。通过这样的标准化测量，可以更好的比较和评定不同生产地点的齿轮质量好坏。
GDE标准数据格式在ZF的刀具采购中也发挥着积极作用。ZF将刀具设计和制造参数以GDE格式提供给刀具供应商，其中包含刀具制造过程中所需的公差信息。标准化的接口简化了设计、制造和供应商之间的沟通。
基于GDE齿轮数据标准接口，齿轮箱制造过程中的各种数据都可以填入数据库中。齿轮箱装配和最终检测阶段的数据也同样采用GDE标准接口表示，最终形成齿轮全生命周期数据系统。一旦在最终产品检测中发现问题，则可以从齿轮全生命周期数据系统中溯源到粗加工、精加工以及热处理等齿轮制造的各个环节。

GDE的意义

作为工业4.0重要的一方面，GDE提供了一套跨企业、跨部门的设计、生产、测量和用户数据的标准接口，使得齿轮和齿轮箱的制造商、工具制造商以及零部件供应商之间可以自由和准确地交换数据。除此之外GDE还提供了订单管理等完整的工艺链数据接口，极大的促进了企业上产效率和行业发展，减少了由于数据格式和传输带来的成本，杜绝了不同数据和格式可能导致的工艺失误或者管理层决策失误。

代码

Gear Data Exchange Format（GDE Format）