CAD - Politechnika Gdańska

Transkrypt

Techniki CAx
dr inż. Michał Michna
Plan wykładu

Literatura

Techniki CAx

Wspomaganie obliczeń matematycznych
2
Politechnika Gdańska
2011/12
Literatura
3
2011/12
Literatura
4
2011/12
Literatura
1.
Chlebus E. Techniki komputerowe CAx w inżynierii produkcji, WNT 2000
2.
Miecielica M., Wiśniewski W.: Komputerowe wspomaganie projektowania
procesów technologicznych. Wydawnictwo Naukowe PWN/MIKOM 2005
3.
Przybylski W., Mariusz D.: Komputerowo wspomagane wytwarzanie
maszyn. Podstawy i zastosowanie. WNT 2007
4.
Sydo M. Wprowadzenie do CAD, Wydawnictwo Naukowe PWN/MIKOM,
2009
5.
Jaskulski A. Autodesk Inventor 2011 PL/2011. Metodyka projektowania.
Wydawnictwo Naukowe PWN, 2011
6.
Jaskulski A. AutoCAD 2011/LT2011+. Kurs projektowania
parametrycznego i nieparametrycznego 2D i 3D. Wersja polska i
angielska Wydawnictwo Naukowe PWN, 2010
5
2011/12
Techniki CAx - geneza
6
2011/12
Techniki CAx
Globalna gospodarka


konkurencja w wymiarze globalnym

jakość wyrobów,

poziom techniczny produkcji (maszyn, urządzeń, metod)

Poszukiwanie metod zmniejszania kosztów i zwiększenia
wydajności produkcji

Rozwój technologii, maszyn, urządzeń, metod i narzędzi
wspomagających projektowanie i produkcję
7
2011/12
Techniki CAx
Obniżanie kosztów




krótsze cykle rozwoju produktów i procesów ich produkcji
minimalizację stanów zapasów i sprawną logistykę,
zastosowanie efektywnych i innowacyjnych koncepcji
realizacyjnych w produkcji




8
LP (Leon Produktion) - produkcja racjonalna,
JIT (Just in Time) sterowanie zaopatrzeniem zgodnie z zasadą
dokładnie na czas,
TQM (Total Quality Management) - kompleksowe zarządzanie
jakością,
VF (Virtual Factory) - przedsiębiorstwa wirtualne.
2011/12
Techniki CAx
Cykl życia produktu





Samochody – 5 do 7 lat
AGD – do 5 lat
Elektronika domowa – 3 od 5 lat
Komputery – do 2 lat
Cykl życia produktu



9
W pełni sprawny technicznie, funkcjonalny, cechy niezmienione
od czasu wyprodukowania
Zmiana oceny przydatności według aktualnego stanu techniki,
specyfiki kulturowej, cywilizacyjnej
2011/12
Techniki CAx
czas cyklu
produkcyjnego
jakość
Aktualny stan i kierunki
rozwoju przedsiębiorstwa
koszty
Teraźniejszość
Przyszłość
człowiek
źródła zaopatrzenia
ekologia
elastyczność
źródło [1]
10
2011/12
Techniki CAx

Rozwój standaryzacji



ISO 9000 – sterowania jakością
ISO 14000 – produkcja ekologiczna
ISO 10303 (STEP) – standard wymiany danych modelu





Modelowanie produktu i proces wytwarzania
Format wymiany danych
Integracja systemów komputerowych typu Cax
Obniżenie kosztów produkcji
Duży koszt wdrożenia
11
2011/12
Techniki CAx
Priorytety działań przedsiębiorstwa
czas realizacji zleceń
czas przygotowania produkcji
terminowość
stopień kooperacji
krótki czas reagowania na zmiany
jakość produktu
przepływ informacji
koszt zarządzania
wydajność produkcji
stany magazynowe
źródło [1]
koszty osobowe
25,0
12
35,0
45,0
55,0
65,0
75,0
2011/12
85,0
95,0
Techniki CAx

Podwojenie produkcji


Wprowadzenie na rynek nowego produktu 6 miesięcy
przed konkurencją


obniżenie kosztów jednostkowych 15-25%
Wzrost rentowności 25-30%
Zwiększeni nakładów na rozwój o 50%

13
Obniżenie rentowności o 5-10%
2011/12
Techniki CAx



PPC (Production Planning And Control)
Planowanie I Sterowanie Produkcją
Systemy pełniące nadrzędną rolę w przetwarzaniu danych
w wielu obszarach przedsiębiorstwa
Główne funkcje





14
planowanie,
przygotowywanie i sterowanie procesami wytwórczymi w
zakresie realizacji poszczególnych zleceń produkcyjnych,
zaopatrzenia materiałowe,
obciążenia stanowisk i gniazd wytwórczych,
aktywna kontrola produkcji w toku
2011/12
Techniki CAx


CAD (Computer Aided Design)
Komputerowo Wspomagane Projektowanie
Narzędzia i techniki wspomagające prace w zakresie:





15
projektowania,
modelowania geometrycznego,
obliczeniowej analizy FEM,
tworzenia i opracowywania dokumentacji konstrukcyjnej, w
tym struktury produktu i list kompletacyjnych,
opracowywania dokumentacji technologicznej (karty i
formularze operacji technologicznych wraz ze szkicami),
przeznaczonej do obróbki na konwencjonalnych obrabiarkach.
2011/12
Techniki CAx

CAE (Computer Aided Engineering)
Komputerowo Wspomagane Prace Inżynierskie

Narzędzia inżynierskie, umożliwiające komputerową
analizę sztywności i wytrzymałości konstrukcji oraz
symulację procesów zachodzących w zaprojektowanych
układach.

Systemy problemowo zorientowane i aplikacje z różnych
dziedzin techniki, aplikowane najczęściej na sprzęcie PC.
16
2011/12
Techniki CAx

CAP (Computer Aided Planning)
Komputerowo Wspomagane Planowanie

Metody i narzędzia wspomagające projektowanie
technologiczne, tzn. opracowanie dokumentacji
technologicznej z uwzględnieniem modelu
geometrycznego przedmiotu, jego stanów pośrednich,
narzędzi, oprzyrządowania, rodzaju maszyn i parametrów
obróbki

Systemy CAP wspomagają, prace związane z
programowaniem urządzeń sterowanych numerycznie:
obrabiarek, robotów, współrzędnościowych maszyn
pomiarowych, systemów transportowych.
17
2011/12
Techniki CAx

CAPP (Computer Aided Process Planning)
Komputerowo Wspomagane Planowanie Procesów

Ta klasa systemów jest szersza niż klasa CAP.

W zakresie zastosowań CAPP mieszczą się także
wszystkie metody i techniki technologicznego
przygotowania produkcji realizowanej w
konwencjonalnych technologiach, wspomaganych
technikami komputerowymi i systemami ekspertowymi.
18
2011/12
Techniki CAx




CAM (Computer Aided Manufacturing)
Komputerowo Wspomagane Wytwarzanie
Techniki i narzędzia wspomagające tworzenie
i aktywizowanie programów NC na poziomie wydziału
produkcyjnego
Nadzór, sterowanie urządzeniami i procesami wytwarzania i
montażu na najniższym poziomie systemów wytwórczych.
Obejmują urządzeń sterowanych numerycznie:





19
obrabiarek,
współrzędnościowych maszyn pomiarowych,
robotów,
systemów transportowych
innych urządzeń obsługiwanych np. za pomocą sterowników PLC.
2011/12
Techniki CAx



CAQ (Computer Aided Quality Control)
Komputerowo Wspomagane Sterowanie Jakością
Metody i techniki komputerowego wspomagania
projektowania, planowania i realizacji procesów
pomiarowych, a także procedur kontroli jakości
Systemy te, najczęściej sprzężone z systemami CAD przez
model geometryczny lub przez programy bądź procedury
pomiarowe, są zintegrowane z systemami PPC, CAP i
CAM, głównie w części odnoszącej się do pomiarów na
współrzędnościowej maszynie pomiarowej.
20
2011/12
Techniki CAx – wymiana danych
System CAD 1
System CAD 2
System CAD 3
Wymiana danych
CAP
• Planowanie obróbki
• Planowanie
montażu
• Planowanie
pomiarów
• Programowanie
urządzeń NC
21
PPC
• Planowanie
produkcji
• Wyposażenie
• Materiał
• Inne źródła
• Sterowanie
produkcją
• Zlecenia
• Stan aktualny
• terminy
CAM
• Programowanie i
sterowanie
• Obrabiarkami
• Robotami
• Systemami
pomiarowymi
• Systemami
transportowymi
CAQ
• Projektowanie
wytworu
• Określenie
parametrów jakości
• Pomiary
• Statystyka
• protokół
źródło [1]
2011/12
Techniki CAx – wymiana danych
CAD
PPC
CAP
44%
CAQ
23%
CAM
źródło [1]
22
2011/12
PPC
CAD/CAM
Sterowanie zleceniami
CAE
Projektowanie
Planowanie
Kosztorysowanie
Planowanie produkcji
CAD
Konstruowanie
Klasyfikacja
systemów Cax
Y-CIM model
Schemat Y wg Scheer’a
Gospodarka materiałowa
Harmonogramowanie
Szeregowanie zadań
wytwórczych
Uruchamianie zleceń
produkcyjnych
Sterowanie wytwarzaniem
Planowanie
technologiczne
CAP
Programowanie urządzeń
NC
CAM
Sterowanie urządzeniami NC
Sterowanie
Logistyka
Akwizycja danych procesu
wytwórczego
Gospodarka materiałowa
Sterowanie montażem
Kontrola realizacji zleceń
Utrzymanie parku maszynowego
Dystrybucja wyrobów
23
Sterowanie jakością
CAQ
źródło [1]
2011/12
Systemy CAx



EDM/PDM (Engineering Data Management/Product Data
Management)
Zarządzanie Danymi Inżynierskimi / Zarządzanie Danymi
Produktu
komputerowe systemy, techniki i narzędzia, opracowane
na podstawie informatycznych metod przetwarzania
danych, zbudowane na bazie modelu procesu
wytwórczego z pełną specyfikacją modelu produktu
W przyszłości zgodne z normą STEP
Systemy komputerowe oparte na zintegrowanych
modelach danych
24
2011/12
Systemy CAx




TDM
Team Data Management /zarządzanie danymi w pracy
grupowej,
Total Data Management / totalne zarządzanie danymi
Technical Data Management / zarządzanie danymi
technicznym
modelach danych
25
2011/12
Systemy CAx



Systemy zintegrowane
Specyficzne modele danych
Przetwarzanie danych – przesyłanie pomiędzy
poszczególnymi systemami CAx
modelach danych
26
2011/12
System CIM


CIM (Computer Integrated Manufacturing)
Komputerowo Zintegrowanego Wytwarzanie.
Powiązane funkcjonalnie i poprzez modele danych
poszczególne systemy CAx
CIM
CAD
PPS
CAM
CAQ
CAP
27
2011/12
System CIM
Kadry
Administrowanie i rozwój
Zaopatrzenie
Kalkulacja kosztów
Księgowośd
Eksploatacja
CIM
Rozwój produktu
Konstrukcja
CAP
Procesy obróbki
i montażu
Programy NC
CAQ
Klient
CAD
Plany kontroli jakości
Analiza jakości
Planowanie ilościowe
oraz terminów
Inicjowania zleceo
Dostawca
PPC
CAT
CAM Sterowanie i nadzorowanie CAA
Badania
odbiorcze
Magazynowanie i transport
źródło [1]
28
2011/12
System CIM

skrócenie czasu przygotowania i realizacji produkcji z
jednoczesnym jej ciągłym unowocześnieniem i
wdrażaniem innowacyjnych technologii,

szybkie i elastyczne reagowanie na potrzeby rynku,

uzyskanie planowanej terminowości dostaw produktów
na rynek,
29
2011/12
System CIM


obniżenie kosztów produkcji w fazach przygotowania i
realizacji – poprzez optymalizację i właściwą strukturę
przepływu informacji w przedsiębiorstwie;
optymalne zarządzanie realizacją zleceń produkcyjnych
dzięki:




30
krótkim cyklom produkcyjnym,
krótkim terminom realizacji zleceń produkcyjnych,
minimalnym zapasom materiałowym
ze względu na wysoki stopień wykorzystania potencjału
produkcyjnego.
2011/12
System CIM – przedsiębiorstwo wirtualne
Koncepcja
Producent
Projektowanie
Przygotowanie produkcji
Wytwarzanie
Organizacja i zarządzanie
danymi produktów i procesów
(CAD, CAM, PDM, PPC)
Wymiana danych (CAD, CAM, PDM)
i listy montażowe
Dostawca
Koncepcja
31
Organizacja i zarządzanie
danymi produktów i procesów
(CAD, CAM, PDM, PPC)
Projektowanie
Wytwarzanie
2011/12
Rozwój technik CAx




Rozproszone dane
Krótki czas na podejmowanie strategicznych decyzji
Inteligentne narzędzia wspomagające podejmowanie
decyzji
Moduły inteligentne




Monitorowanie
Symulacje
Diagnostyka systemów wytwórczych
50% poprawa efektywności
32
2011/12
Komputerowe techniki
wspomagania wytwarzania
33
2011/12
Techniki Cax - projektowanie

Projektowanie

Cel projektowania



złożona działalność inżynierska, w której przenikają się
doświadczenie inżynierskie, analiza konstrukcji, organizacja,
analiza kosztów i podejmowanie decyzji
Opis nowego obiektu - tworzenie modelu obiektu,
umożliwiającego jego bezpośrednią realizację.
Techniki komputerowego wspomagania wytwarzania


34
Integracja technik Cax
Reengineering – restrukturyzacja, reorganizacja, modernizacja
2011/12
Kosztochłonność faz procesu wytwarzania
80
70
60
koszty kształtowane
50
koszty ponoszone
40
30
20
10
0
Rozwój produktu
35
Zaopatrzenie
Planowanie i
sterowanie
Produkcja
2011/12
Dystrybucja i serwis
Kosztochłonność faz procesu wytwarzania
80
70
Koncepcja i struktura funkcjonalna
Materiały
koszty kształtowane koszty ponoszone
Technologie
60
50
40
30
20
10
0
Rozwój produktu
36
Zaopatrzenie
Planowanie i
sterowanie
Produkcja
2011/12
Dystrybucja i serwis
Proces projektowania
Sformułowanie
zadania
• Potrzeba – zadanie techniczne
Przegląd możliwych
rozwiązań
• Wyszukiwanie wśród istniejących rozwiązań
• Pomysł – obliczenia szacunkowe
Idealizacja problemu
• Projektowanie
• Model matematyczny
Analiza modelu
37
• Charakterystyki obiektu
2011/12
Proces projektowania
Analiza kosztów
Optymalizacja
• Wyszukiwanie ekstremum kryterium przy
zadanych warunkach
Projektowanie
elementów
• Projekt szczegółowy
• Model wirtualny
Dokumentowanie
38
• Wybór kryterium jakości
• Opracowanie dokumentacji technicznej i
technologicznej
2011/12
Metody
projektowania
Rozwój procesów
projektowania i
wytwarzania
1. Metody
konwencjonalne
2. Projektowanie
wspomagana
komputerowo
3. Zintegrowane metody
projektowania i
wytwarzania
źródło [1]
39
2011/12
Zastosowanie komputerów

Wspomaganie wszystkich faz rozwoju produktu










40
Koncepcja
Konstrukcja i technologia
Normowanie prac
Zapotrzebowanie materiałowe
Planowanie i generowanie programów NC
Sterowanie procesami wytwarzania, eksploatacją, serwisem
Zarządzanie przedsiębiorstwem
Zarządzanie magazynem
Zarządzanie transportem
Zarządzanie jakością
2011/12
Systemy CAx w procesie projektowania
Koncepcja
Projektowanie
Rozwijanie
CAD
Pomysł
Koncepcja
Dokładne modelowanie
elementów
Wytwarzanie
Projektowanie narzędzi
CAM
Rysunki techniczne
Wygląd produktu
Analiza
Wymagania
Modelowanie złożeo
DMU
Sprawdzanie
41
2011/12
CAE
Zastosowanie komputerów

Tworzenie baz danych


Przygotowanie dokumentacji technicznej



Przechowywanie, przetwarzanie, wyszukiwanie i prezentacja
danych
Konstrukcyjno technologicznej
Produkcyjnej
Możliwość pracy zdalnej/rozproszonej

42
Wykorzystanie sieci Internet oraz Intranet
2011/12
Ewolucja komputerowych systemów CAx
1955
Podstawowe Narzędzia (2D)
• Programy FEM – aeronautyka, lotnictwo
• Języki programowania APT/NC
1965
Komercjalizacja i upowszechnienie (3D)
• Standardy i normalizacja wymiany danych
• Systemy 2D, 2.5D, 3D
• Sprzężenie systemów graficznych i obliczeniowych
1975
Integracja
•
•
•
•
•
43
1985
Złożone systemy 2D/3D zintegrowane funkcjonalnie
Sprzężenie CAD/CAP/CAM
Zarządzanie w konstruowaniu
Banki danych
Systemy ekspertowe
1995
2011/12
Koncepcja projektowania współbieżnego
Struktura
funkcjonowania
Koncepcja
produktu
Wymagania
Koncepcja
Komponenty i
oprzyrządowanie
Inżynieria
produkcji
Symulacja
produktu
Analiza
konstrukcyjna
Opracowanie
Prototypowanie
Badania analiza
ocena
Udoskonalanie
44
Dokumentacja
Wdrażanie
2011/12
Struktura
funkcjonowania
Koncepcja
produktu
Symulacja
produktu
Komponenty i
oprzyrządowanie
Inżynieria
produkcji
Analiza
konstrukcyjna
Prototypowanie
Badania analiza
ocena
Dokumentacja
koncepcja / zapytanie / decyzja
45
2011/12
Concurrent engineering CE
Wytwarzanie konwencjonalne
Projekt wstępny
Koncepcja
produktu
Opracowanie
konstrukcyjne
Doskonalenie i
optymalizacja
Opracowanie
technologiczne
Wytwarzanie i
kontrola
Wytwarzanie w systemie CIM
Konstruowanie
CAD
46
CAP/CAM
Wytwarzanie
CAM/CAQ
Zmniejszenie pracochłonności
o 70%
2011/12
Konstruowanie
•
•
•
•
FEM
Symulacje
Obliczenia
Systemy ekspertowe
CAD
Przygotowanie
produkcji
• CAP
• CAM
CAQ
Zarządzanie
produkcją
• PPC
• Środki produkcji
• Koszty/terminy
47
2011/12
System CAx w CIM
48
2011/12
Zastosowanie narzędzi CAx
Szybkie prototypowanie
Obliczenia i symulacje
Sterowanie jakością
Obróbka NC
8
13
24
36
Dokumentacja
49
52
2011/12
Rozwój metod i systemów produkcji
Technologie wytwarzania
Wirtualne
przedsiębiorstwo
CAx, narzędzia
inż.
TQM, MRP II,
narzędzia inż.
TQM, narzędzia
inżynierskie
CAD/CAM, DNC,
robotyka
Gniazda prod.,
CNC, robotyka
Linie produkcyjne,
automatyzacja
50
Wysoko wydajne wytwarzanie
Współbieżne wytwarzanie
Produkcja na czas
Oszczędne wytwarzanie
Komputerowo wspomagane wytwarzanie
Elastyczne wytwarzanie
Produkcja masowa
XXI wiek
2011/12
Techniki CAx - ZALETY

stworzenie produkcji bez barier, minimalizacja nakładów
poniesionych na fazę technologiczną przygotowania produkcji,
zmniejszenie kosztów wytwarzania i ceny produktów, przy
jednoczesnym zachowaniu wysokiej jakości,

aby promować swoje produkty niektóre przedsiębiorstwa
występują o certyfikaty zgodności z normami grupy ISO 9000,
których uzyskanie jest praktycznie niemożliwe bez
zastosowania produkcji z oprogramowaniem CAD/CAP/CAM,

sieci komputerowe świetnie spełniają funkcję kontroli stanu
procesu produkcyjnego, procesów pomocniczych i
finansowania, gdyż czynności te wymagają sprawnej wymiany
danych miedzy różnymi systemami informacyjnymi, tzw.
wyspami informacyjnymi.
51
2011/12
Techniki CAx - WADY

Kompatybilność formatów przechowywania danych,

Zaangażowanie i poparcie całej załogi przedsiębiorstwa,

Wymaga wprowadzenia w strukturze funkcjonalnej i
strukturze zatrudnienia,

wprowadzenie CIM jest kosztownym przedsięwzięciem,
które podnosi próg rentowności w firmach; aby było to
opłacalne firmy często muszą zwiększyć poziom produkcji
i sprzedaży,

długi okres oczekiwania na efekty – od kilku do kilkunastu
miesięcy od wprowadzenia CIM
52
2011/12
ALSTOM Power Sp. z o.o.
Alstom - Elbląg
TDM w zakresie bazy narzędzi,
Exapt plus oraz CATIA w zakresie
generowania programów OSN,
Baan IV w zakresie planowania i
sterowania produkcją gospodarki
materiałowej oraz technologii,
PDM Metaphase w zakresie
zarządzania elektronicznym archiwum
dokumentacji oraz struktury
konstrukcyjnej.
Bazą do tworzenia technologii są
rysunki oraz dane konstrukcyjne w
postaci elektronicznej transmitowane
do technologii w ramach systemu
CAD-CAM.
53
2011/12

CAD - Politechnika Gdańska

Transkrypt

Podobne dokumenty