Komputerowo Zintegrowane Wytwarzanie czyli CIM (ang. Computer

Zespół Szkół Zawodowych Nr 5 im. ks. St. Staszica w Chełmie
Szkolne Centrum Informacji Multimedialnej
Komputerowo Zintegrowane Wytwarzanie
czyli CIM
(ang. Computer Integrated Manufacturing)
Oprac. Mirosława Dromlewska
Chełm 2012
1
Komputerowo Zintegrowane Wytwarzanie czyli CIM (ang. Computer Integrated
Manufacturing)
Komputerowo Zintegrowane Wytwarzanie czyli CIM (ang. Computer Integrated Manufacturing)
obejmuje wszystkie aspekty wytwarzania wspomaganego przez komputer, systemy wspomagania
logistyki i technologii produkcji.
Wyróżnia się:
1.
2.
3.
4.
5.
CAD – Komputerowo Wspomagane Projektowanie (ang. Computer Aided Design);
CAE – Komputerowo Wspomagane Konstruowanie (ang. Computer Aided Engineering);
CAP – Komputerowo Wspomagane Planowanie (ang. Computer Aided Planning);
CAM – Komputerowo Wspomagane Wytwarzanie (ang. Computer Aided Manufacturing);
CAQ – Komputerowo Wspomagana Kontrola Jakości (ang. Computer Aided Quality
Control).
Komputerowo zintegrowane wytwarzanie (CIM) charakteryzuje się m.in.:



procesowym zintegrowaniem narzędzi CAX opartych na modelach i bazie przedsiębiorstwa;
możliwością elastycznego reagowania na potrzeby rynku, wprowadzaniem zmian oraz
programem modernizacji produktów procesów wytwórczych;
koniecznością wykorzystania kosztownej infrastruktury technicznej przedsiębiorstwa.
Ad. 1 Komputerowe wspomaganie projektowania, CAD (ang. Computer Aided
Design) to:
projektowanie wspomagane komputerowo, czyli zastosowanie sprzętu i oprogramowania
komputerowego w projektowaniu technicznym. Metodologia CAD znajduje zastosowanie między
innymi w inżynierii mechanicznej, elektrycznej, budowlanej. Znamienne dla CAD jest cyfrowe
modelowanie geometryczne mające na celu opracowanie zapisu konstrukcji wyrobu (jednego
obiektu technicznego lub ich układu). Definiowaną postać konstrukcyjną wyrobu tworzą jego
cechy:



wszystkie geometryczne,
wszystkie dynamiczne,
niektóre technologiczne (np. materiałowe).
Zbiór tych trzech rodzajów informacji stanowi zapis konstrukcji wyrobu (jego dokumentację
konstrukcyjną).
Zakres CAD
Do zakresu CAD można zaliczyć (jest to oczywiście umowne – w technice nie istnieją sztywne
granice określające co wchodzi w zakres CAD, a co już nie:
1. Komputerowe odwzorowanie konstrukcji, w tym:



modelowanie cyfrowe – tworzenie cyfrowej makiety wyrobu,
wykonywanie dokumentacji rysunkowej z modeli cyfrowych,
kreślenie – zastosowanie komputera jako rodzaju elektronicznej deski kreślarskiej –
CADD.
2
1. Opracowywanie i zarządzanie bazami danych (elementów znormalizowanych, własności
materiałowych itp.).
2. Symulacja, wizualizacja i animacja – CAID (cyfrowe prototypowanie, przygotowywanie
ofertowych prezentacji fotorealistycznych itp.).
Z CAD częściowo pokrywają się następujące obszary działalności inżynierskiej:
1. optymalizacja konstrukcji i procesów (m.in. analizy kinematyczne, modelowanie
przepływów itp.),
2. wytrzymałościowe obliczenia inżynierskie (np. metodą elementów skończonych – MES),
3. inżynieria odwrotna (ang. Reverse Engineering, RE) – skanowanie kształtów oraz struktury
wewnętrznej obiektów oraz obróbka uzyskanych w ten sposób modeli cyfrowych,
4. sieci neuronowe (algorytmy sztucznej inteligencji, w tym m.in. systemy ekspertowe –
systemy doradcze wspomagające podejmowanie decyzji),
5. edytory tekstów i arkusze kalkulacyjne w zastosowaniu do projektowania technicznego.
Przykładowy proces CAD dla nowego obiektu
Typowy, wspomagany komputerowo, proces projektowania nowego obiektu może przebiegać
następująco:

uzgodnienie w zespole projektowym ogólnej koncepcji produktu (ewentualnie sporządzenie
odręcznego szkicu); możliwe jest także zeskanowanie trójwymiarowej makiety wyrobu
wykonanej przez artystę,

wykonanie cyfrowego modelu głównego elementu projektowanego wyrobu (najczęściej jest
to element o największych gabarytach: rama, korpus, obudowa itp.),
wykonanie cyfrowej makiety wyrobu – uzupełnienie głównego elementu o znormalizowane
części z bibliotek (np. łożyska, złącza itp.); zamodelowanie brakujących części,
przeprowadzenie obliczeń wytrzymałościowych wybranych elementów, analiza
poprawności funkcjonowania (analiza kolizji), dobór materiałów na poszczególne
podzespoły oraz ocena strony wizualnej, ergonomii; na tym etapie złożenie może zostać
przedstawione w formie prezentacji multimedialnej (np. w formacie jt, WAF, DXF lub avi)
lub może zostać wykonany model 3D technikami rapid prototyping (szybkie
prototypowanie),
wykonanie prototypu,
wykonanie wymaganej dokumentacji wymaganej przepisami prawa (np. instrukcji
użytkowania, analizy ryzyka, sprawozdania z badań itp.),
dokonanie ewentualnych poprawek i zmian w projekcie, oszacowanie kosztów wykonania,
sporządzenie BOM (ang. Bill of Materials),
wykonanie rysunków poszczególnych części lub opracowanie instrukcji dla obrabiarek
CNC,
wykonanie instrukcji montażu (w tym przygotowanie widoków eksplodujących (ang.
exploded view)),
wykonanie ostatecznej prezentacji multimedialnej produktu do celów marketingowych.









Dzięki CAD inżynierowie mają łatwiejszy dostęp do zasobów wiedzy, bibliotek, know-how firmy,
opracowań normatywnych, przepisów prawnych i dyrektyw obowiązujących w konkretnej gałęzi
przemysłu. Mogą pracować w większych zespołach nad jednym projektem (członkowie zespołu
mogą być rozproszeni geograficznie). Jest to możliwe dzięki wykorzystaniu w procesie
projektowania inżynierskich baz danych,w środowiskach sieciowych.
3
Ad 2 Komputerowe wspomaganie prac inżynierskich CAE
(ang. Computer Aided Engineering)
Komputerowe wspomaganie prac inżynierskich CAE (ang. Computer Aided Engineering) to
oprogramowanie komputerowe wspomagające prace inżyniera takie jak Komputerowe
wspomaganie projektowania z obliczeniami wytrzymałości MES oraz tworzenie i archiwizacja
programów NC offline CAS np. w zakresie testów technicznych i analiz projektów realizowanych
komputerowo. Można spotkać sie z także z rozszerzeniem pojęcia CAE o CAP(Computer Aided
Planning). Przykładowa aplikacja: Abakus
Ad. 3 CAP System komputerowo wspomaganego planowania procesów CAP
(ang. Computer Aided Planning)
System komputerowo wspomaganego planowania procesów CAP (ang. Computer Aided
Planning) – oprogramowanie stosowane w zarządzaniu przedsiębiorstwem, część składowa CIM.
Na komputerowo wspomagane planowanie składają się narzędzia, które wspomagają realizację
zadań związanych z planowaniem pracy (realizacji procesów). Służą one integracji działań ludzi
i środków produkcji, w celu wypełnienia zadań produkcyjnych zgodnie z kryteriami
ekonomicznymi.
Do zakresu komputerowo wspomaganego planowania pracy zaliczane są następujące dziedziny:






planowanie montażu,
sporządzanie planu pracy,
programowanie obrabiarek sterowanych numerycznie,
programowanie robotów przemysłowych,
programowanie pomiarowych maszyn koordynacyjnych,
planowanie kontroli.
Planowanie procesów zajmuje centralne miejsce w ramach technicznej realizacji zlecenia między konstrukcją
a produkcją.
Ad. 4 Komputerowe wspomaganie wytwarzania CAM (ang. Computer Aided
Manufacturing)
Komputerowe wspomaganie wytwarzania, CAM (ang. Computer Aided Manufacturing) –
system komputerowy, który ma za zadanie integrację fazy projektowania i wytwarzania. Jeden
z elementów zintegrowanego wspomagania wytwarzania (ang. Computer Integrated
Manufacturing, CIM).
Cechą charakterystyczną systemu jest transformacja (przetwarzanie) obiektów (modeli powstałych
w wyniku modelowania komputerowego 2D/3D; modeler może, ale nie musi być częścią składową
programu CAM) na instrukcje maszynowe (dokładnie: na instrukcje sterujące pozycją narzędzia
obróbczego; maszyny sterowane numerycznie NC i CNC), które umożliwiają wytwarzanie
elementów.
CASE (Computer-Aided Software Engineering, Computer-Aided Systems Engineering) oprogramowanie używane do komputerowego wspomagania projektowania oprogramowania.
4


Funkcje CASE-a to analiza, projektowanie i programowanie
Narzędzia CASE automatyzują metody projektowania, dokumentacji oraz tworzenia
struktury kodu programu w wybranym języku programowania, najczęściej
w programowaniu obiektowym.
Typowymi narzędziami CASE są:

narzędzia do modelowania w języku UML i podobnych (Narzędzia do modelowania w języku
UML (Unified Modeling Language – Ujednoliconym Języku Modelowania), to oprogramowanie, które
pozwala tworzyć modele pomocne przy programowaniu, ale także analizie procesów biznesowych. Narzędzia
podzielono na wolne/otwarte i zamknięte (komercyjne).



narzędzia do zarządzania konfiguracją zawierające system kontroli wersji
narzędzia do refactoringu
CAE – Komputerowo Wspomagane Konstruowanie (ang. Computer Aided Engineering);
Zakres CAD
Do zakresu CAD można zaliczyć (jest to oczywiście umowne – w technice nie istnieją sztywne
granice określające co wchodzi w zakres CAD, a co już nie):
1. Komputerowe odwzorowanie konstrukcji, w tym:



modelowanie cyfrowe – tworzenie cyfrowej makiety wyrobu,
wykonywanie dokumentacji rysunkowej z modeli cyfrowych,
kreślenie – zastosowanie komputera jako rodzaju elektronicznej deski kreślarskiej –
CADD.
1. Opracowywanie i zarządzanie bazami danych (elementów znormalizowanych, własności
materiałowych itp.).
2. Symulacja, wizualizacja i animacja – CAID (cyfrowe prototypowanie, przygotowywanie
ofertowych prezentacji fotorealistycznych itp.).
Z CAD częściowo pokrywają się następujące obszary działalności inżynierskiej:
1. optymalizacja konstrukcji i procesów (m.in. analizy kinematyczne, modelowanie
przepływów itp.),
2. wytrzymałościowe obliczenia inżynierskie (np. metodą elementów skończonych – MES),
3. inżynieria odwrotna (ang. Reverse Engineering, RE) – skanowanie kształtów oraz struktury
wewnętrznej obiektów oraz obróbka uzyskanych w ten sposób modeli cyfrowych,
4. sieci neuronowe (algorytmy sztucznej inteligencji, w tym m.in. systemy ekspertowe –
systemy doradcze wspomagające podejmowanie decyzji),
5. edytory tekstów i arkusze kalkulacyjne w zastosowaniu do projektowania technicznego.
Przykładowy proces CAD dla nowego obiektu
Typowy, wspomagany komputerowo, proces projektowania nowego obiektu może przebiegać
następująco:

uzgodnienie w zespole projektowym ogólnej koncepcji produktu (ewentualnie sporządzenie
odręcznego szkicu); możliwe jest także zeskanowanie trójwymiarowej makiety wyrobu
wykonanej przez artystę,
5










wykonanie cyfrowego modelu głównego elementu projektowanego wyrobu (najczęściej jest
to element o największych gabarytach: rama, korpus, obudowa itp.),
wykonanie cyfrowej makiety wyrobu – uzupełnienie głównego elementu o znormalizowane
części z bibliotek (np. łożyska, złącza itp.); zamodelowanie brakujących części,
przeprowadzenie obliczeń wytrzymałościowych wybranych elementów, analiza
poprawności funkcjonowania (analiza kolizji), dobór materiałów na poszczególne
podzespoły oraz ocena strony wizualnej, ergonomii; na tym etapie złożenie może zostać
przedstawione w formie prezentacji multimedialnej (np. w formacie jt, WAF, DXF lub avi)
lub może zostać wykonany model 3D technikami rapid prototyping (szybkie
prototypowanie),
wykonanie prototypu,
wykonanie wymaganej dokumentacji wymaganej przepisami prawa (np. instrukcji
użytkowania, analizy ryzyka, sprawozdania z badań itp.),
dokonanie ewentualnych poprawek i zmian w projekcie, oszacowanie kosztów wykonania,
sporządzenie BOM (ang. Bill of Materials),
wykonanie rysunków poszczególnych części lub opracowanie instrukcji dla obrabiarek
CNC,
wykonanie instrukcji montażu (w tym przygotowanie widoków eksplodujących (ang.
exploded view)),
wykonanie ostatecznej prezentacji multimedialnej produktu do celów marketingowych.
Dzięki CAD inżynierowie mają łatwiejszy dostęp do zasobów wiedzy, bibliotek, know-how firmy,
opracowań normatywnych, przepisów prawnych i dyrektyw obowiązujących w konkretnej gałęzi
przemysłu. Mogą pracować w większych zespołach nad jednym projektem (członkowie zespołu
mogą być rozproszeni geograficznie). Jest to możliwe dzięki wykorzystaniu w procesie
projektowania inżynierskich baz danych,w środowiskach sieciowych.
Mechanika komputerowa
Mechanika komputerowa - pojęcie techniczne, wiążące mechanikę klasyczną i wytrzymałość
materiałów z możliwościami obliczeń komputerowych.
Mechanika komputerowa najczęściej wiązana jest z zaawansowanymi pakietami do
modelowania przestrzennego konstrukcji mechanicznych takich jak Catia, Unigraphics,
INVENTOR, Pro/E oraz komputerową symulacją zachowań konstrukcji w warunkach
eksploatacji.
Drugą podstawową gałęzią narzędzi mechaniki komputerowej są programy Computer Aided
Engineering (CAE). Do tej grupy należą m.in. ABAQUS, ANSYS, NX Nastran, FEMAP.
Oprogramowanie to umożliwia zamodelowanie i zasymulowanie dowolnych zjawisk fizycznych,
zachodzących w układach o zróżnicowanym stopniu złożoności - począwszy od prostych brył,
skończywszy na kompletnych zespołach części. Umożliwia symulację kinematyki i/lub dynamiki
układu, analizę przepływu ciepła i masy, naprężeń i innych cech projektowanego wyrobu.
Programy te, wykorzystując zaawansowaną algorytmikę MES (metody elementów skończonych –
metoda obliczeniowa) lub MEB (metody elementów brzegowych) pozwalają sprawdzać
poszczególne elementy lub złożenia komponentów (zespoły lub wyroby) pod względem
wytrzymałościowym. Pozwala to na znaczne przyspieszenie procesu projektowania i przede
wszystkim na obniżenie kosztów projektowania.
Aplikacje typu AutoCAD, które zaprojektowane zostały jako "komputerowe deski kreślarskie"
w chwili obecnej nie można już zaliczyć do oprogramowania wspomagającego projektowanie.
6
!!! Metoda elementów skończonych (MES, ang. FEM, finite-element method)
Przykład dwuwymiarowego rozwiązania magnetostatycznego (linie oznaczają kierunek indukcji
magnetycznej, a kolor jej wartość)
Przykład dwuwymiarowej dyskretyzacji dla rozwiązania
powyżej (z zagęszczeniem dyskretyzacji dookoła obiektu
oraz z wymuszającą cewką po prawej stronie)
Metoda Elementów Skończonych albo Metoda Elementu
Skończonego (MES, ang. FEM, finite-element method) –
zaawansowana metoda rozwiązywania układów równań
różniczkowych, opierająca się na podziale dziedziny (tzw.
dyskretyzacja) na skończone elementy, dla których
rozwiązanie jest przybliżane przez konkretne funkcje, i
przeprowadzaniu faktycznych obliczeń tylko dla węzłów
tego podziału.
Metodą pokrewną jest metoda elementów brzegowych.
Jeśli obliczany model posiada symetrię kształtu i wymuszenia, wówczas można obliczyć tylko
część obiektu celem szybszego uzyskania wyników, tak jak to przedstawiono na rysunku po prawej
stronie.
Zastosowanie
Za pomocą metody bada się w mechanice komputerowej (CAE)
wytrzymałość konstrukcji, symuluje odkształcenia, naprężenia,
przemieszczenia, przepływ ciepła, przepływ cieczy.
Bada się również dynamikę, kinematykę i statykę maszyn, jak również
odziaływania elektrostatyczne, magnetostatyczne i elektromagnetyczne.
Obliczenia MES mogą być przeprowadzane w przestrzeni dwuwymiarowej (2D), gdzie
dyskretyzacja sprowadza się najczęściej do podziału obszaru na trójkąty. Rozwiązanie takie
pozwala na obliczenie wartości pojawiających się w przekroju danego układu. Związane są z tym
jednak pewne ograniczenia wynikające ze specyfiki rozwiązywanego problemu (np. kierunek
przepływu tylko przenikający modelowaną powierzchnię, itp.)
Z uwagi na postęp techniki komputerowej w ostatnich latach większość pakietów symulacyjnych
wyposażona jest w możliwość rozwiązywania zagadnień w przestrzeni trójwymiarowej (3D).
Dyskretyzacja zazwyczaj polega na podziale obszaru na czworościany. Modelowanie takie
pozbawione jest fundamentalnych ograniczeń technologii 2D, ale jest znacznie bardziej
wymagające pod względem pamięci i mocy obliczeniowej komputera.
MES w mechanice
Przykład rzadkiej macierzy MES Zastosowanie MES w mechanice oparte
jest na poniższym równaniu macierzowym:
[M][u"]+[C][u']+[K][u]=[F]
7
gdzie:
[M] = suma([m]) - macierz bezwładności układu elementów skończonych równa sumie
macierzy bezwładności poszczególnych elementów
[C] = suma([c]) - macierz tłumienia układu elementów skończonych równa sumie macierzy
tłumienia poszczególnych elementów
[K] = suma([k]) - macierz sztywności układu elementów skończonych równa sumie
macierzy sztywności poszczególnych elementów
[u"] - macierz kolumna przyspieszeń poszczególnych węzłów układu
[u'] - macierz kolumna prędkości poszczególnych węzłów układu
[u] - macierz kolumna przemieszczeń poszczególnych węzłów układu
[F] - macierz kolumna sił przyłożonych do ciała w węzłach układu elementów skończonych
Każdy element sąsiaduje tylko z kilkoma innymi elementami, dlatego też macierz wynikowa
(a więc i układ równań do rozwiązania) jest bardzo rzadka. Z jednej strony powoduje to ułatwienie
w postaci szybszego rozwiązania problemu (z uwagi na mniejszą ilość przetwarzanych danych), ale
z drugiej wymaga specjalnych procedur zapewniających zbieżność rozwiązania.
Wady i zalety
Podstawową zaletą MES jest możliwość uzyskania wyników dla skomplikowanych kształtów, dla
których niemożliwe jest przeprowadzenie obliczeń analitycznych. Oznacza to, że dane zagadnienie
może być symulowane w pamięci komputera, bez konieczności budowania prototypu, co znacznie
ułatwia proces projektowania.
Podział obszaru na coraz mniejsze elementy skutkuje zazwyczaj dokładniejszymi wynikami
obliczeń, ale jest to okupione zwiększonym zapotrzebowaniem na moc obliczeniową komputera.
Dodatkowo należy liczyć się z nakładającymi się błędami obliczeń wynikającymi z wielokrotnych
przybliżeń (zaokrągleń) przetwarzanych wartości. Jeśli obszar składa się z kilkuset tysięcy
elementów, które mają nieliniowe własności wówczas obliczenia muszą być odpowiednio
modyfikowane w kolejnych iteracjach tak, aby końcowe rozwiązanie było poprawne. Dlatego też
w wyjątkowych sytuacjach kumulujące się błędy obliczeniowe mogą okazać się niezaniedbywalne.
Celem minimalizacji tych błędów pomiędzy różnymi wersjami tego samego problemu (np. zmiany
parametrów materiałowych przy takich samych wymiarach) stosuje się identyczną dyskretyzację
problemu tak, aby ewentualne błędy zaokrągleń były takie same, a ewentualne różnice
w obliczeniach wynikały rzeczywiście ze zmian własności materiału.
Symulacje MES nie mogą być przeprowadzane w czasie rzeczywistym, ponieważ dla bardzo
skomplikowanych układów rozwiązanie danego problemu może być bardzo długotrwałe (w
zależności od stopnia skomplikowania i mocy obliczeniowej komputera czas ten może wynosić od
kilku sekund do kilku dni, a nawet i dłużej). Dodatkowo, wartości obliczone metodą MES
obarczone mogą być błędami, których wartość zależy od założeń przyjętych podczas formułowania
problemu do rozwiązania, jak również i dokładności dostępnych danych materiałowych. Dlatego
też, jeśli to tylko możliwe należy dane obliczone zweryfikować z danymi zmierzonymi na
rzeczywistym urządzeniu lub układzie.
Pakiety obliczeniowe
Na rynku istnieje bardzo wiele komercyjnych pakietów oprogramowania, zazwyczaj
wyspecjalizowanych w konkretnym zakresie obliczeń, np. naprężeń mechanicznych, przepływu
ciepła lub oddziaływań elektromagnetycznych.
8
Następujące pakiety są dostępne jako Open Source: Z88, SLFFEA, YADE, FEniCS, deal.II,
getFEM, libMesh, freeFEM, Elmer, Code-Aster i IMS.
!!! Elastyczne systemy produkcji – ESP
Budowa elastyczności systemu produkcji:
1.Podsystem wytwarzania
2.Podsystem pomocy warsztatowej
3.Podsystem przepływu strumienia materiałowo-energetycznego
4. Podsystem strumienia informacyjnego
5.Podsystem sterowania
6.Podsystem kontroli i diagnostyki
7.Podsystem przepływu przedmiotu pracy
8.Podsystem przepływu pomocy warsztatowej
9.Podsystem zasilania i usuwania odpadów
10.Podsystem transportu
11.Podsystem magazynowania
12.Podsystem manipulacji
Nowoczesne systemy produkcyjne sterowane są przy wykorzystaniu nowoczesnych metod cykli:
MRP I (planowanie potrzeb materiałowych), MRPII (planowanie zasobów produkcyjnych) MRPIII
(ERP)(planowanie potrzeb finansowych) KANDAN, Just In Time
Dzięki szybkiemu postępowi naukowo- technicznemu w takich dziedzinach, jak automatyka,
elektronika, informatyka, powstają nowe możliwości kompleksowej automatyzacji procesów
produkcyjnych, obejmujących cały obszar produkcji - począwszy od projektowania
wyrobu przez programowanie procesu technologicznego, obróbkę i montaż, gotowego wyrobu
odbiorcy [2]. Wdrażanie elastycznych systemów produkcyjnych, opartych na zastosowaniu
nowoczesnych, sterowanych numerycznie urządzeń, komputerów, robotów, systemów
wspomagających prace projektowo- konstrukcyjne, jest naczelną zasadą przedsięwzięć, mających
na celu unowocześnienie technologicznej bazy w przedsiębiorstwie, a przede wszystkim
usprawnienie organizacji produkcji.
Pojęcie elastyczności
Pojęcie elastyczności kojarzy się z łatwością adaptacji procesów lub systemów gospodarczych do
pożądanych warunków lub zmian, zachodzących w otoczeniu. Jednak elastyczność jest pojęciem
bardziej złożonym i nie może być odnoszona jedynie do urządzeń lub form realizacji procesów
technologicznych. Elastyczność jest więc przede wszystkim cechą systemów gospodarczych,
decydującą o możliwościach ich adaptacji do zmieniających się wymogów funkcjonowania
otoczenia. Obok produktywności oraz jakości i niezawodności, elastyczność jest główną składową
konkurencyjności systemów gospodarczych.
Przesłanki powstania, rozwoju i projektowania ESP
Rozwój elastycznych systemów produkcyjnych (ang. Flexible Manufacturing System - FMS)
i rozwiązań pochodnych (elastyczne systemy montażowe, elastyczne systemy selekcji i kompletacji,
automatyczne magazyny) rozpoczął się w latach 80. ubiegłego wieku. Przyczyną zainteresowania tą
wysoko zaawansowaną technicznie i wymagającą wtedy dużych nakładów na etapie inwestycji
formą jednostki produkcyjnej była odczuwana przez przemysł przodujących w skali światowej
krajów presja kosztów, powiązana z różnicowaniem się potrzeb klientów. Różnicujące się
zapotrzebowania klientów prowadziły do dużych i szybko następujących zmian w asortymencie
montowanych wyrobów, wytwarzanych części czy kompletowanych wysyłek. W tradycyjnie
9
zorganizowanych jednostkach produkcyjnych prowadziło to do konieczności odchodzenia od
wytwarzania w partiach ekonomicznych częstszych, niż przewidywały to harmonogramy
przezbrojeń, spadku efektywnego obciążenia (wzrost udziału czasu przygotowawczo zakończeniowego tpz). Wszystko to prowadziło do wzrostu kosztów wytwarzania. Częste
przezbrojenia powodowały też wzrost kosztów robocizny, wynikający z konieczności wzrostu
kwalifikacji bezpośredniej obsługi maszyn i urządzeń (a co za tym idzie - wzrostu wynagrodzeń)
oraz kosztów szkolenia pracowników. W odpowiedzi na narastające problemy przemysł zaczął
poszukiwania obniżki kosztów wytwarzania, zwiększenia
możliwości produkcyjnych oraz zwiększenia konkurencyjności.
Analiza celowości wdrażania ESP oraz problemy z tym związane
Warunkiem utrzymania się przedsiębiorstwa na rynku jest zdolność szybkiego reagowania na nowe
potrzeby, czyli skracanie cykli wdrażania nowych wyrobów oraz szybkie uruchamianie
i realizowanie zleceń produkcyjnych przy jednoczesnym zapewnieniu odpowiedniej
jakości wyrobów i zachowaniu niskiej ceny. Nieodzowne staje się zatem tworzenie systemów
produkcyjnych, opartych na rozwiązaniach
zapewniających wysoką efektywność funkcjonowania przedsiębiorstwa i spełniających
jednocześnie wszystkie wymogi związane z oczekiwaniami rynku [1], [2]. Istnieje wiele przesłanek
przemawiających za stosowaniem w określonych warunkach ESP, a korzyści związane ze
stosowaniem ich są następujące:
- wzrost stopnia wykorzystania środków trwałych,
- niższe koszty wyposażenia (ogółem),
- zmniejszenie kosztów robocizny bezpośredniej,
- zmniejszenie zapasów robót w toku oraz cykli produkcyjnych,
- szybkie reagowanie na zmienne zadania produkcyjne,
- odporność na zakłócenia wewnętrzne,
- wzrost jakości produkowanych wyrobów,
- wzrost wydajności,
- łatwość rozbudowy systemu.
Ad. 5 CAQ jest systemem wspomagającym pewne funkcje zarządzania, które
mogą w firmach również występować osobno.(ang. Computer Aided Quality
Control
CAQ - (ang. Computer Aided Quality Control Komputerowo wspomagane sterowanie
jakością) - techniki i metody komputerowego wspomagania zarówno projektowania jak
i planowania, tworzenia procesów pomiarowych, a także procedur związanych bezpośrednio
z kontrolą jakości. Te systemy są często sprzężone z systemami CAD poprzez model geometryczny
albo przez operacje, które określają programy czy też procedury pomiarowe. Są również
zintegrowane z systemami CAM, CAP i PPC, które głównie odnoszą się do części, gdzie
dokonywane są pomiary i badania na współrzędnościowym urządzeniu pomiarowym.
Tak więc rozumiemy przez to sterowane komputerowo zabezpieczenie jakości, by określić
i sprawdzić niezawodność, tworzenie, trwałość czy przyjazność serwisu produktów.
CAQ jest systemem wspomagającym pewne funkcje zarządzania, które mogą w firmach
również występować osobno. Do tych systemów należą też:
CAD (komputerowo wspomagane projektowanie)
CADD (projektowanie i kreślenie wspomagane komputerowo)
10
CAE (komputerowe wspomaganie procesów inżynierskich)
CASE (Computer-Aided Software Engineering)
CAP (komputerowo wspomagane planowania i harmonogramowania)
CAM (wspomaganie sterowania procesami wytwórczymi)
CAL, CAT (wspomaganie treningu i podnoszenia kwalifikacji przez załogę)
Funkcje systemów CAx
Techniki komputerowe a oczekiwania przedsiębiorstw
11
Komputerowe systemy zarządzania produkcją powinny spełniać następujące cele:
- możliwe skrócenie czasu dokonań produkcyjnych
- wdrażanie innowacyjnych technologii
- szybka reakcja na zapotrzebowanie rynkowe
- dostawa na rynek zgodna z ustalonym terminem
- ekonomiczna produkcja dzięki umiejętności właściwego przepływu informacji w firmie
Główne cele Computer Aided Quality Control
1) Poprawa jakości produktu
2) Zwiększona wydajność w procesie kontroli
3) Zmniejszenie czasu realizacji podczas produkcji
Zalety Computer Aided Quality Control
1) 100% badań i kontroli: W tradycyjnym procesie badań i kontroli nie jest możliwe sprawdzenie
każdego produktu ponieważ ich liczba jest zbyt duża. Z CAI i CAT można to wykonać bez żadnej
trudności nie ujmując doskonałości produktu.
2) Inspekcja zintegrowana z procesem produkcji: Tradycyjnie istnieje osobno dział kontroli
jakości (produkt jest testowany i kontrolowany). Natomiast CAQ jest zintegrowane z procesem
produkcyjnym a więc produkt jest wytwarzany i bezpośrednio poddany badaniu- a to z kolei
zmniejsza czas produkcji.
3) Badanie za pomocą bezkontaktowych czujników: W tradycyjnym procesie pomiary są
dokonywane ręcznie zużywając tym samym czas na umocowanie danego sprzętu. CAQ operuje
bezdotykowymi czujnikami, które potrafią wykonać badanie w ułamku sekundy, ponieważ
umieszczone są wzdłuż linii produkcyjnej. Kolejna cecha sprzyjająca skróceniu czasu produkcji.
4) Komputerowy system sterowania ze sprzężeniem zwrotnym: Dane pozyskane z badania za
pomocą bezdotykowych czujników są następnie przekazywane do systemu komputerowego
12
sterowania. Tam następuje analiza danych co pomaga określić co dzieje się na linii produkcyjnej a
tym samym odnalezienie problemu i jego dobrego rozwiązania.
5) Kontrola jakości i integracja CAD / CAM: Wszystkie aplikacje pochodzące z CAQ mogą być
zintegrowane z CAD/CAM, co służy zautomatyzowaniu produkcyjnemu.
13
Źródła:
http://home.agh.edu.pl/~porzycka/IPP_wyklad1.pdf
http://paweloszek.republika.pl/cad-cam.html
http://kpip.pollub.pl/downloads/ZSZ_wyklady.swf
http://docs7.chomikuj.pl/406515223,0,1,Komputerowe-zintegrowane-wytwarzanie.doc
http://pl.wikipedia.org/wiki/Komputerowo_Zintegrowane_Wytwarzanie
http://cad.reh.home.pl/cad/index.php?title=Plik:Sk%C5%82adowe_systemu_CIM_w_przedsi%C4%99biorstwie.jpg
http://pl.wikipedia.org/wiki/CAP_%28informatyka%29
http://pl.wikipedia.org/wiki/Komputerowe_wspomaganie_projektowania#Zakres_CAD
http://pl.wikipedia.org/wiki/Komputerowe_wspomaganie_projektowania
http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Elastyczne_systemy_produkcyjne&action=edit&redlink=1
http://pl.wikipedia.org/wiki/ESP
http://pl.wikipedia.org/wiki/Metoda_element%C3%B3w_sko%C5%84czonych#MES_w_mechanice
http://pl.wikipedia.org/wiki/Mechanika_komputerowa
http://pl.wikipedia.org/wiki/Computer_Aided_Engineering
http://pl.wikipedia.org/wiki/Komputerowe_wspomaganie_projektowania
14