Transcript CA systémy

Počítačová podpora
CA systémy a technológie
Stručný pohľad na informačné systémy (ICT):
Databázové systémy,
CA systémy,
Expertné systémy /fuzzy ES, .../
Hybridné systémy, ....
Nie je nutné každý problém riešiť prostredníctvom CA
/napr. ak stačí intuícia, papier a ceruzka/
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
Je potrebné vyhodnotenie súčasného
Stručný pohľad na aplikačného
voľbu ICT:stavu a určenie jeho
potenciálu,
náročnosti na náklady,
Ako vybrať vhodný IS
?
konkurencieschopnosti /?!/ a
Prečo je ťažké túto otázku zodpovedať ? Veď existuje
budúceho využitia. Pokryť špeciálne
nepreberné množstvo IS. Čo je lepšie systémy šité na mieru alebo
procesy štandardným riešením /je
štandardné riešenia ?
dostupné ihneď/ môže byť problém.
Napriek nasadeniu /implementácii/ „najlepších“ a aj najdrahších IS sa
očakávania do nich nie vždy splnili.
/PC Revue 7/2002 /
PREČO ?
Počítačová podpora
CA systémy
a technológie
Stručné rozdelenie
CA systémov:
- CAD
/computer aided design/
Komplexné digitálne
technickej
- CAE spracovanie
/computer aided
engineering/
MARC/AutoForge,
dokumentácie- aCAPP
realizácia/computer
inžinierskych
výpočtov:
process planning/
SuperForge,
- Vektorizácia výkresovej
dokumentácie
↓
- CAM
/computer aided manufacturing/
- OCR spracovanie
textovej dokumentácie
↓
SuperForm,
- CAA
/computer
aided assembling/
- CAQ
/computer
aided quality/
Deform
I, II
Všeobecná charakteristika
a
rozdelenie
CAx:
- CAL
/computer
aided logistics/
Forge
2, 3 ,
- Pohľad na CAPP systémy ->/Sysklass/,
- CAT
/computer aided testing/
Autodesk
Inventor,
- Pohľad na CAE systémy (FEM,...)
-> /MarcDesigner
- CIM
/computer integrated manufacturing/
princípy FEM, AutodeskInventor/,
...lifecycle management/
- PLM
/product
- Pohľad na CAQ,
...
- kombinácie systémov
PočítačováCA podpora
systémy a technológie
Výrobný proces - etapy:
Predvýrobné,
• výskum /základný, aplikovaný/, vývoj,
• TPV:
KPV - konštrukčná príprava výroby,
TgPV - technologická príprava výroby.
Výrobné,
Povýrobné.
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
Charakter výroby z hľadiska automatizácie:
 Automatizovaná,
• úplne,
• čiastočne.
 Neautomatizovaná /konvenčná/.
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
Charakter výrobného procesu z hľadiska počítačovej podpory:
s počítačovou podporou,
• úplnou /?/ ,
• čiastočnou.
bez počítačovej podpory /?/ .
Paradigma kvalitnej realizácie výrobného procesu:
/ manažment vstupných i výstupných informácií /
 získanie,
 spracovanie,
 filtrácia...
Charakter informácie:
Konvenčná,
digitálna /nutná podmienka nasadenia CAx/.
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
PLM, PDM, CIM
Proceedings of DETC2000
The 5th Design For Manufacturing Conference
The 2000 ASME Design Engineering Technical Conferences
September 10-13, 2000 in Baltimore, Maryland
DETC2000/DFM-14009
Information Modeling of Conceptual Process Planning
Integrated with Conceptual Design
Shaw C. Feng and Eugene Y. Song
Manufacturing Engineering Laboratory
National Institute of Standards and Technology
Gaithersburg, MD 20899
Computer-aided tools for integrated conceptual design and process planning are
still far from being satisfactory in real-world applications
!?
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
PLM, PDM, CIM
Dôvod aplikácie, napr:
skvalitnenie digitálnej
komunikácie v rámci
návrhu a plánovania
procesu
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
PLM, PLC, CIM
Waldner, Jean-Baptiste (September, 1992). Principles of Computer-Integrated Manufacturing . London: John Wiley & Sons. pp. 128-p132. ISBN 0-471-93450-X
.
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
CE /Concurrent engineering/
http://www.globaldenso.com/INVESTORS/f-info/annual/2004/denso.html
/full article/
http://en.wikipedia.org/wiki/Concurrent_engineering
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
Integrácia CA systémov
Rovnocenné zastúpenie
počítačovej podpory
vo všetkých etapách
v rámci TPV
Formáty prenosu dát: http://fstroj.utc.sk/journal/sk/52/52.htm
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
Integrácia CA systémov - CIM
Digitálny podnik (digital factory)
– pokrýva celú škálu virtuálnej
prípravy výroby ?!
(Technika a trh 7-8/2010)
Simulační programy samy neřídi výrobu,
ale napohámají rozhodnutím pro změny
ve výrobním procesu
(Technika a trh 7-8/2010)
CA systémy a databázy /ICT systémy/
Cost Estimates to Guide Pre-selection of Processes
A. M. K. Esawi and M. F. Ashby*
Mechanical Engineering Department, The American University in Cairo, 113 Kasr El Aini St.,
P.O. Box 2511, Cairo 11511, Egypt
*Engineering Design Centre, Cambridge University Engineering Department,
Trumpington Street, Cambridge CB2 1PZ, UK
January, 2003
ABSTRACT
A process is a method of shaping, joining or surface-treating a material. Process selection has
threesteps. The first is to identify, from the “menu” of all available processes, the
subset which can give a chosen material to the desired shape with the desired
detail, precision and finish. The second is to choose, from among these, the ones
that will do so at the lowest cost. The final step is to investigate the most
promising processes in depth, exploring considerations such as availability, inhouse experience, safety and environmental issues. The first two steps can be thought of
as process pre-selection. Components have to be assembled and finished to create products. Here
too, the ability to rank by cost, however crudely, helps guide pre-selection.Cost models are reviewed
from the perspective of material and process selection. An approximate model is useful provided it has
generality – that is, it must allow comparison of very different processes.Many approaches fail in this.
One that works, based on resource consumption, is developed here and its use for selection is
illustrated. It has been implemented as part of a tool that allows rapid pre-selection from a
database of 112 processes.
1. Process pre-selection.
A process, in the sense used in this paper, is a method for shaping, joining or surface-treating a
material. There are many processes, each with its own characterising attributes: the materials with
which it is compatible, the shapes it can make, the features it can create, and so forth. Process
selection is the act of identifying, from among these, the process best suited to meet the
requirements of a design.
.
.
3. Cost modelling for selecting shaping processes.
3.1 The aims of the model
In manufacture, materials are shaped, joined and finished to create products. There are
many different ways of creating shape, some using solid-state methods, some
liquid state and a few the vapour state. From a practical standpoint it is helpful to classify
them under the following seven headings:
•
•
•
•
•
•
•
Vapour deposition methods such as CVD and PVD.
Casting, the traditional way of shaping metals from the liquid state.
Moulding, used to shape polymers and glasses.
Powder methods, used to shape both metals and ceramics.
Deformation processing, such as forging and rolling, exploiting the plasticity of metals.
Machining, shaping by cutting, can be used to shape almost any material.
Composite forming, special methods developed to shape continuous fibre composites.
COST paper Jan 2003 AMKE and MFA, 26/02/03
CA systémy a technológie
?!
Vo firme redukcia
procesov vzhľadom k
strojovému parku /v rámci
kooperácie možno nie/
Cena je odrazom kvality,
normy spotreby času a
materiálu
„Kvalitné údaje sú najcennejšie aktívum“
„Vyhľadávanie vedomostí v záplave
informácií“
Infoware 6-7/ 2010
CA systémy a databázy
CA systémy a technológie
DatabázyIBM-DB2,
a manažment informácií:
Oracle,
Informix,
 zhromaždenie a skladovanie,
Sybase,
InterBase,
 filtrácia
a triedenie,
MySQL,
 aplikácia
jazyka SQL.
dBASE, Paradox, ….
(SQL methods – select, group, ... /ISO/IEC 9075-1:2011 - standard/)
MS Excel, Access /kompatibilné !!!/, ...
CA systémy a databázy
CA systémy a technológie
Výber databázy pre informačný systém je
podmienený:
Expertné systémy majú
• množstvom spracovávaných dát /klient, server/,
odlišný charakter
• udržba, kompatibilita,
• účel /úložisko dát – dátový sklad, modifikovateľnosť/, cena.
Informačný systém môžeme považovať za nástroj zberu, udržiavania,
spracovania a poskytovania informácií.
/Infoware 3/2011 /
Je to pravda ?
CA systémy a databázy
CA systémy a technológie
Databáza – súbor dát odrážajúci charakter objektu ,resp. subjektu /sklad
materiálu, zoznam študentov, …./.
Môže byť:
prázdna, jednotabuľková,
 n-tabuľková
relačná
Multidimenzionálna
/DATABASE vs. TABLE/
Väzby medzi entitami:
1 : 1 /operátor – stroj, vodič - automobil/
1 : N /administrátor – počítače v sieti, moslim - manželky/
M : N /šesť manažerov – šiesti technológovia (šiesti robotníci)/
Relačné databázy
Relácia – tabulka skladajúca sa zo stĺpcov a riadkov.
Stĺpce sú prezentáciou jednotlivých, možných vlastností /atribútov/ entity /prvku/. Riadok
představuje aktuálny stav entity
Design relačných tabuliek je kľúčový faktor vyvarovania sa potenciálních problémov
!!!
CA systémy a databázy
CA systémy a technológie
CA systémy a databázy - indexácia
Technická príprava výroby
CA systémy a databázy – dátove sklady
CA systémy a technológie
CA systémy a databázymultidimenzionálne databázy
CA systémy a technológie
Integrovaná
databáza
Integrácia CA systémov
Technická príprava výroby
/je možné využiť princípy ES/
Vzájomná
previazanosť
úsekov TPV
„CIM, PDM“
Integrácia CA systémov
– Ponukové konanie
Technická príprava výroby
Technik zostáva
v kľúčovej pozícii
?!
Aplikovanie metódy FMEA
Kumulácia informácií
Technická príprava výroby
Možnosť aplikovania metód
jazyka SQL
Analýza informácií
CA systémy a technológie
Dynamická klasifikácia na
základe analýzy materiálu,
rozmerov, tvaru,
hmotnosti, veľkosti série,
a pod..
Aplikácia skupinovej technológie GT /group technology methods /
v rámci CAPP systémov
Výber vhodného CA systému
 Informačné systémy už nepredstavujú strategickú výhodu
 Širokospektrálne nasadenie IS v priemyselných podnikoch predstavuje ich
transformáciu na štandardnú komoditu
IS sú nevyhnutnou súčasťou realizácie výrobného procesu, ich význam však
korešponduje s významom iných komponentov /stroje, manipulačné zariadenia,.../,
Špeciálny IS môže byť zvažovaný v prípade simulácie konkretného druhu
procesu.Manažmet dokumentácie, riadenie kvality, kreslenie produktu nevyžadujú vo
všeobecnosti špecifické CA sytémy (princípy sú pri všetkých typoch technológií podobné).
Kľúčová otázka : “ Prečo“ implementovať nový IS“ by mala
mať jednoznačnú odpoveď a nie všeobecnú
Predpoklad: “ Žiadný IS nesplní všetky požadované
kritéria “
?!?
Kritéria výberu CA systému kompatibilita
Technická príprava výroby
Analýza dátového
prenosu medzi
jednotlivými
platformami
/interný formát vs.
formát pre export /
Kritéria výberu CA systémuzdružené technológie
Technická príprava výroby
Zvýšené požiadavky
na investície
Nutnosť
širokospektrálneho
zaškolenia
Spustiť video
http://www.youtube.com/watch?v=volLdsf4T1E&feature=relmfu
Digitálna cesta spracovania papierovej dokumentácie
Technická príprava výroby
Skenovanie papierovej
dokumentácie
Hybridné výkresy
Rastrová editácia
- editácia základných entít
v rastrovom tvare
-kreslenie v CAD
systéme vektorovým
spôsobom na
podsvietenom
naskenovanom
výkrese
Archivácia digitálnych dát
Vektorizácia
- prevod
rastrového
tvaru do vektorového
tvaru
CAD výkresy
- kreslenie
v CAD
systéme vektorovým
spôsobom
CAQ systémy
riadenie procesu s aspektom na kvalitu
Regulačný
/Shewartov/ diagram
ISO 8258:1991
CAQ systémy
riadenie procesu s aspektom na kvalitu
Doplnkové
moduly CAQ v
rámci MS Excel
Aplikovanie metódy SixSigma: http://www.msys.sk/six-sigma.htm
CAE systémy - štruktúra
Technická príprava výroby
Princíp CAE systémov
teoretický úvod – FEM /FEA/
––
Definovanie
základného
elementu/ prvku
Element v rámci FEM / MKP
Rozdelenie kontinua na množstvo konečných prvkov FEM
Princíp CAE systémov
––
teoretický úvod – FEM /FEA/
Pohyblivá časť
tvárniaceho nástroja
Vstupný polovýrobok
Interpolačné funkcie
premiestnenia
elementu
/U – vektor so všetkými
stupňami voľnosti/
Pevná časť tvárniaceho
nástroja
Ilustratívna schéma definície nástroja a polotovaru
Marc/Autoforge/Mentat -pracovné prostredie
Koordinačný
systém
Príkazový
riadok
Manipulácia
Manipulácias
spracovnou
pracovnouplochou
plochou
Využitie CAE systému– Marc/AutoForge
Výsledok simulácie tvárnenia súčiastky
The aim of TPP
Charakteristika CAE systémov –
s aspektom na proces tvárnenia /Marc AutoForge, MSC SuperForm/
Technická príprava výroby
Softvérový nástroj pre
simuláciu
výroby
Získanie výhod pri navrhovaní a
výrobe komponentov:
-redukcia času
-redukcia ceny pri návrhu nástroja
-redukcia materiálových požiadaviek
-zvýšenie výrobnej kvality
-redukcia výrobnej ceny
Charakteristika CAE systémov –
s aspektom na proces tvárnenia /Marc AutoForge, MSC SuperForm/
Technická príprava výroby
Práca s vlastnou CAD
geometriou
Možnosť komunikácie pomocou
viacerých formátov:
IGES, ACIS, VDFS, DXF atď.
Charakteristika CAE systémov –
s aspektom na proces tvárnenia /Marc AutoForge, MSC SuperForm/
Technická príprava výroby
Umožnené ľahké
modelovanie
zložitých tvárniacich
procesov
ako celku
Dostupnosť relevantných
materiálových vlastností v
závislosti od teploty
Charakteristika CAE systémov –
s aspektom na proces tvárnenia /Marc AutoForge, MSC SuperForm/
Technická príprava výroby
Vyhodnotenie procesu
Potrebné informácie
Tečenie materiálu
Rozloženie napätí
Deformačná rýchlosť
Rozptyl teplôt
Rozloženie deformácií
Šírenie trhlín
Ovplyvnenie štruktúry
Sila, tlak
Vyplnenie tvaru
Napätie v nástroji,chyby nástroja
Charakteristika CAE systémov –
s aspektom na proces tvárnenia /Marc AutoForge, MSC SuperForm/
Technická príprava výroby
Informácie dostupné
v každom
čase počas procesu
Charakteristika CAE systémov –
s aspektom na proces tvárnenia /Marc AutoForge, MSC SuperForm/
Technická príprava výroby
Zohľadnenie elasticity
súčiastky aj nástroja
Charakteristika CAE systémov –
s aspektom na proces tvárnenia /Marc AutoForge, MSC SuperForm/
Technická príprava výroby
Integrovaná 2D a 3D analýza,
Zmena z 2D na 3D
v ľubovoľnom čase počas
simulácie procesu
Charakteristika CAE systémov –
s aspektom na proces tvárnenia /Marc AutoForge, MSC SuperForm/
Technická príprava výroby
Plne automatizované sieťovanie
umožňujúce simuláciu bližšiu
realite
Charakteristika CAE systémov –
s aspektom na proces tvárnenia /Marc AutoForge, MSC SuperForm/
Technická príprava výroby
Hlbší pohľad na výrobný
proces
Charakteristika CAE systémov –
s aspektom na proces tvárnenia /Marc AutoForge, MSC SuperForm/
Technická príprava výroby
Kovanie, valcovanie,
delenie materiálu,
obrábanie
Automatický remeshing
Charakteristika CAE systémov –
s aspektom na proces tvárnenia
/Marc AutoForge, MSC SuperForm/
CA systémy a technológie
Nové prvky systému:
Databáza nástrojov a mazacích
olejov,
Plávajúce zápustky,
Sprievodca tvorbou modelu a
nastavením analýzy,
Presieťovanie zložitej geometrie,
Vyššia rýchlosť analýzy,
Charakteristika CAE systémov –
s aspektom na proces tvárnenia
/Marc AutoForge, MSC SuperForm/
CA systémy a technológie
Posun v 3D modelovaní
procesu
 Aplikovanie metódy konečných
objemov:
 Eliminácia presieťovania
/remeshing-u/ aplikovaním „finite
volume mesh“
 Redukcia výpočtového času
(dni/hodiny na hodiny/minúty)
Kvalita výstupu je aj naďalej
podmienená kvalitou vstupov !!!
Virtuálne
predkovky
Virtuálne
finálne tvary
/pred obstrihom výronku/
Princíp CAE systémov
––
teoretický úvod – Metoda konečných objemov
(Finite Volume Method - FVM)
Informatívne poznatky vo vzťahu k FVM:
- sieť konečných objemov /finite volume mesh/,
- implementácia v rámci obj. tvárnenia, zlievania z dôvodu,
že FEM neposkytuje v tejto oblasti najvyšší štandard /spotreba času, presnosť/,
V = f (x,y,z) «=» S = f (x,y,z)
Zdroj: Slagter, Florie, Venis: Advanced in 3-D forging process modeling, MSC.Software Corporation, Netherlands
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
Aké CA systémy môžu
byť aplikované v
rámci výrobného
procesu ?
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
CAQ - / MS Excel – „šablóny“ reg. Diagramu /
CAD - / Pro/Engineer, AutoCAD - LISP /
CAD/CAM - /SolidEdge, Hurco /WinMAX/
CAE - / MARC/AutoForge /
CAPP - / OPTI-Netic /
CAQ - / regulačné karty /
http://www2.hurco.com/HEL/Hurco_Advantage/Technology/SoftwareAndControls/Pages/WinMax%20Convers
ational%20Programming.aspx