Upload
steven-may
View
239
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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/
Stručný pohľad na voľbu ICT:Ako vybrať vhodný IS ?
Prečo je ťažké túto otázku zodpovedať ? Veď
existuje nepreberné množstvo IS. Čo je lepšie systémy šité
na mieru alebo štandardné riešenia ?
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
Napriek nasadeniu /implementácii/ „najlepších“ a aj najdrahších IS sa očakávania do nich nie vždy splnili. /PC Revue 7/2002 /
PREČO ?
Je potrebné vyhodnotenie súčasného aplikačného stavu a určenie jeho potenciálu, náročnosti na náklady, konkurencieschopnosti /?!/ a budúceho využitia. Pokryť špeciálne procesy štandardným riešením /je
dostupné ihneď/ môže byť problém.
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
Komplexné digitálne spracovanie technickej dokumentácie a realizácia inžinierskych výpočtov:
- Vektorizácia výkresovej dokumentácie ↓- OCR spracovanie textovej dokumentácie ↓
Všeobecná charakteristika a rozdelenie CAx:- Pohľad na CAPP systémy ->/Sysklass/,- Pohľad na CAE systémy (FEM,...) -> /MarcDesigner
princípy FEM, AutodeskInventor/,- Pohľad na CAQ, ...
Stručné rozdelenie CA systémov:
- CAD /computer aided design/
- CAE /computer aided engineering/
- CAPP /computer process planning/
- CAM /computer aided manufacturing/
- CAA /computer aided assembling/
- CAQ /computer aided quality/
- CAL /computer aided logistics/
- CAT /computer aided testing/
- CIM /computer integrated manufacturing/
- PLM /product lifecycle management/
- kombinácie systémov
MARC/AutoForge,
SuperForge,
SuperForm,
Deform I, II
Forge 2, 3 ,
Autodesk Inventor,
...
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
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
Proceedings of DETC2000The 5th Design For Manufacturing Conference
The 2000 ASME Design Engineering Technical ConferencesSeptember 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 LaboratoryNational 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 !?
PLM, PDM, CIM
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
Dôvod aplikácie, napr: skvalitnenie digitálnej komunikácie v rámci návrhu a plánovania procesu
PLM, PLC, CIM
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
Waldner, Jean-Baptiste (September, 1992). Principles of Computer-Integrated Manufacturing . London: John Wiley & Sons. pp. 128-p132. ISBN 0-471-93450-X.
CE /Concurrent engineering/
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
http://www.globaldenso.com/INVESTORS/f-info/annual/2004/denso.html /full article/
http://en.wikipedia.org/wiki/Concurrent_engineering
Integrácia CA systémov
Rovnocenné zastúpenie počítačovej podpory vo všetkých etapách v rámci TPV
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
Formáty prenosu dát: http://fstroj.utc.sk/journal/sk/52/52.htm
Integrácia CA systémov - CIM
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
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/CA systémy a technológie
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, in-house 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
?!
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
Databázy a manažment informácií:
zhromaždenie a skladovanie,
filtrácia a triedenie, aplikácia jazyka SQL.
(SQL methods – select, group, ... /ISO/IEC 9075-1:2011 - standard/)
IBM-DB2,
Oracle,
Informix,
Sybase,
InterBase,
MySQL,
dBASE, Paradox, ….
MS Excel, Access /kompatibilné !!!/, ...
CA systémy a databázyCA systémy a technológie
CA systémy a databázy
Informačný systém môžeme považovať za nástroj zberu, udržiavania, spracovania a poskytovania informácií. /Infoware 3/2011 /
Je to pravda ?
Výber databázy pre informačný systém je podmienený:
• množstvom spracovávaných dát /klient, server/,
• udržba, kompatibilita,
• účel /úložisko dát – dátový sklad, modifikovateľnosť/, cena.
CA systémy a technológie
Expertné systémy majú
odlišný charakter
CA systémy a databázy
Databáza – súbor dát odrážajúci charakter objektu ,resp. subjektu /sklad materiálu, zoznam študentov, …./.
Môže byť:
prázdna, jednotabuľková, n-tabuľkovárelačnáMultidimenzionálna
/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 databázyRelácia – 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 technológie
CA systémy a databázy CA systémy a technológie
CA systémy a databázy - indexácia
Technická príprava výroby
CA systémy a databázy – dátove skladyCA systémy a technológie
CA systémy a databázy- multidimenzionálne databázy
CA systémy a technológie
Integrovaná databáza
Technická príprava výroby
Vzájomná previazanosť úsekov TPV
Integrácia CA systémov
/je možné využiť princípy ES/
„CIM, PDM“
Technická príprava výroby
Technik zostáva v kľúčovej pozícii
?!
Integrácia CA systémov – Ponukové konanie
Aplikovanie metódy FMEA
Kumulácia informácií
Technická príprava výroby
Možnosť aplikovania metód jazyka SQL
Analýza informácií
Dynamická klasifikácia na základe analýzy materiálu, rozmerov, tvaru, hmotnosti, veľkosti série, a pod..
Aplikácia skupinovej technológie - GT /group technology methods /
v rámci CAPP systémov
CA systémy a technológie
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 systému- združené technológie
Technická príprava výroby
Zvýšené požiadavky na investície
Nutnosť širokospektrálneho
zaškoleniaSpustiť videohttp://www.youtube.com/watch?v=volLdsf4T1E&feature=relmfu
Archivácia digitálnych dát
Digitálna cesta spracovania papierovej dokumentácie
Technická príprava výroby
Skenovanie papierovej dokumentácie
Rastrová editácia
- editácia základných entít v rastrovom tvare
Hybridné výkresy
-kreslenie v CAD systéme vektorovým
spôsobom na podsvietenom naskenovanom
výkrese
Vektorizácia
- prevod rastrového tvaru do vektorového
tvaru
CAD výkresy
- kreslenie v CAD systéme vektorovým
spôsobom
CAQ systémyriadenie procesu s aspektom na kvalitu
Regulačný /Shewartov/ diagramISO 8258:1991
CAQ systémyriadenie procesu s aspektom na kvalitu
Doplnkové moduly CAQ v rámci MS Excel
Aplikovanie metódy SixSigma: http://www.msys.sk/six-sigma.htm
CAE systémy - štruktúraTechnická príprava výroby
Princíp CAE systémov –– teoretický úvod – FEM /FEA/
Rozdelenie kontinua na množstvo konečných prvkov FEM
Element v rámci FEM / MKP
Definovanie základného
elementu/ prvku
Ilustratívna schéma definície nástroja a polotovaru
Pohyblivá časť tvárniaceho nástroja
Pevná časť tvárniaceho nástroja
Vstupný polovýrobok
Interpolačné funkcie premiestnenia
elementu/U – vektor so všetkými
stupňami voľnosti/
Princíp CAE systémov –– teoretický úvod – FEM /FEA/
Marc/Autoforge/Mentat -pracovné prostredie
Koordinačný systém
Príkazový riadok
Manipulácia s pracovnou plochou
Manipulácia s pracovnou 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 procesovako 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 materiáluRozloženie napätíDeformačná rýchlosťRozptyl teplôtRozloženie deformáciíŠírenie trhlínOvplyvnenie štruktúrySila, tlakVyplnenie tvaruNapätie 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 sieťovanieumožňujúce 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 !!!Virtuálnepredkovky
Virtuálnefinálne tvary
/pred obstrihom výronku/
Princíp CAE systémov –– teoretický úvod – Metoda konečných objemov (Finite Volume Method - 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/,
Informatívne poznatky vo vzťahu k FVM:
Zdroj: Slagter, Florie, Venis: Advanced in 3-D forging process modeling, MSC.Software Corporation, Netherlands
V = f (x,y,z) «=» S = f (x,y,z)
Zjednušen
á aproximá
cia
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
Aké CA systémy môžu byť aplikované v rámci výrobného
procesu ?
CA x
Počítačová podpora
CA systémy a technológie
CA x