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 DatabázyIBM-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