dr inż. Michał Michna - Strona główna 1-2... · 6. Jaskulski A. AutoCAD ... krótsze cykle...

Techniki CAx

dr inż. Michał Michna

Literatura

2012/13 2 Politechnika Gdańska

Literatura


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


Techniki CAx - geneza

2012/13 Politechnika Gdańska 5

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


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

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.


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

W pełni sprawny technicznie, funkcjonalny, cechy

niezmienione od czasu wyprodukowania

Zmiana oceny przydatności według aktualnego stanu

techniki, specyfiki kulturowej, cywilizacyjnej

Techniki CAx

Aktualny stan i kierunki

rozwoju przedsiębiorstwa


źródło [1]

czas cyklu produkcyjnego

koszty

ekologia

elastyczność źródła zaopatrzenia

człowiek

jakość

Teraźniejszość

Przyszłość

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

25,0 35,0 45,0 55,0 65,0 75,0 85,0 95,0

czas realizacji zleceń

czas przygotowania produkcji

terminowość

stopień kooperacji

krótki czas reagowania na zmiany

jakość produktu

przepływ informacji

koszt zarządzania

wydajność produkcji

stany magazynowe

koszty osobowe

Techniki CAx


źródło [1]

Priorytety działań przedsiębiorstwa

Techniki CAx


Podwojenie produkcji

obniżenie kosztów jednostkowych 15-25%

Wprowadzenie na rynek nowego produktu 6

miesięcy przed konkurencją

Wzrost rentowności 25-30%

Zwiększeni nakładów na rozwój o 50%

Obniżenie rentowności o 5-10%

Techniki CAx

PPC (Production Planning And Control)

Planowanie i Sterowanie Produkcją

Systemy pełniące nadrzędną rolę w przetwarzaniu

danych w wielu obszarach przedsiębiorstwa

Główne funkcje

planowanie

przygotowywanie i sterowanie procesami wytwórczymi

zaopatrzenia materiałowe

obciążenia stanowisk i gniazd wytwórczych

aktywna kontrola produkcji w toku


Gdzie i kiedy?

Techniki CAx


CAD (Computer Aided Design)

Komputerowo Wspomagane Projektowanie

Narzędzia i techniki wspomagające prace w

zakresie:

projektowania,

modelowania geometrycznego,

obliczeniowej analizy FEM,

co?

Techniki CAx


CAD (Computer Aided Design)

Komputerowo Wspomagane Projektowanie

Narzędzia i techniki wspomagające prace w

zakresie:

tworzenia i opracowywania dokumentacji konstrukcyjnej,

opracowywania dokumentacji technologicznej

przeznaczonej do obróbki na konwencjonalnych

obrabiarkach

co?

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

Czy będzie działać?

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

parametrów obróbki Jak to wytworzyć?

Techniki CAx


CAP (Computer Aided Planning)

Komputerowo Wspomagane Planowanie

Systemy CAP wspomagają, prace związane z

programowaniem urządzeń sterowanych

numerycznie:

obrabiarek,

robotów,

współrzędnościowych maszyn pomiarowych,

systemów transportowych.

Jak to wytworzyć?

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.

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

Techniki CAx


CAM (Computer Aided Manufacturing)

Komputerowo Wspomagane Wytwarzanie

Obejmują urządzeń sterowanych numerycznie:

obrabiarek,

współrzędnościowych maszyn pomiarowych,

robotów,

systemów transportowych

innych urządzeń obsługiwanych np. za pomocą

sterowników PLC.

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

Techniki CAx


CAQ (Computer Aided Quality Control)

Komputerowo Wspomagane Sterowanie Jakością

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.

Techniki CAx – wymiana danych


źródło [1]

CAP

• Planowanie obróbki

• Planowanie montażu

• Planowanie pomiarów

• Programowanie urządzeń NC

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

System CAD 1 System CAD 2 System CAD 3

Wymiana danych

Techniki CAx – wymiana danych


źródło [1]

CAD

CAP

CAM CAQ

PPC 44%

23%

Pla

no

wan

ie

CAM

CAP

CAD

CAE

Dystrybucja wyrobów

Kontrola realizacji zleceń

Akwizycja danych procesu

wytwórczego

Sterowanie wytwarzaniem Sterowanie urządzeniami NC

Logistyka

Gospodarka materiałowa

Sterowanie montażem

Utrzymanie parku

maszynowego

Sterowanie jakością

Programowanie

urządzeń NC

Planowanie

technologiczne

Konstruowanie

Projektowanie

Uruchamianie zleceń

produkcyjnych

Szeregowanie zadań

wytwórczych

Harmonogramowanie

Gospodarka

materiałowa

Planowanie produkcji

Kosztorysowanie

Sterowanie zleceniami

CAQ

CAD/CAM PPC

Ste

row

an

ie

Klasyfikacja

systemów Cax

Y-CIM model

Schemat Y wg Scheer’a


źródło [1]

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

Systemy CAx


TDM

Team Data Management /zarządzanie danymi w

pracy grupowej,

Total Data Management / totalne zarządzanie

danymi

Technical Data Management / zarządzanie danymi

technicznym

Systemy komputerowe oparte na zintegrowanych

modelach danych

System CIM


CIM (Computer Integrated Manufacturing)

Komputerowo Zintegrowanego Wytwarzanie.

Powiązane funkcjonalnie i poprzez modele danych

poszczególne systemy CAx

CIM

CAD CAM CAQ

CAP

PPS

System CIM


CIM

CAP CAQ

CATCAM CAA

PPC CADP

lan

ow

anie

ilo

ścio

we

ora

z te

rmin

ów

Inic

jow

ania

zle

ceń

Rozwój produktuKonstrukcja

Procesy obróbki i montażu Programy NC

Pla

ny

kon

tro

li ja

kośc

iA

nal

iza

jako

ści

Sterowanie i nadzorowanie

Magazynowanie i transport

Badania odbiorcze

Zaopatrzenie Eksploatacja

Klient

Dostaw

ca

Administrowanie i rozwój

Kalkulacja kosztów

Kadry Księgowość

źródło [1]

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,

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:

krótkim cyklom produkcyjnym,

krótkim terminom realizacji zleceń produkcyjnych,

minimalnym zapasom materiałowym

ze względu na wysoki stopień wykorzystania potencjału

produkcyjnego.

System CIM – przedsiębiorstwo wirtualne


Wytwarzanie

Producent Organizacja i zarządzanie

danymi produktów i procesów

(CAD, CAM, PDM, PPC)

Wymiana danych (CAD, CAM, PDM)

i listy montażowe

Dostawca Organizacja i zarządzanie

danymi produktów i procesów

(CAD, CAM, PDM, PPC)

Koncepcja Projektowanie Przygotowanie produkcji

Wytwarzanie Koncepcja Projektowanie Przygotowanie produkcji

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

Komputerowe techniki

wspomagania projektowania


Techniki Cax - projektowanie


Projektowanie złożona działalność inżynierska, w której przenikają się

doświadczenie inżynierskie, analiza konstrukcji, organizacja, analiza kosztów i podejmowanie decyzji

Cel projektowania opis nowego obiektu - tworzenie modelu obiektu,

umożliwiającego jego bezpośrednią realizację.

Techniki komputerowego wspomagania wytwarzania integracja technik Cax

reengineering – restrukturyzacja, reorganizacja, modernizacja

Proces projektowania


• Potrzeba – zadanie techniczne Sformułowanie

zadania

• Wyszukiwanie wśród istniejących rozwiązań

• Pomysł – obliczenia szacunkowe

Przegląd możliwych rozwiązań

• Projektowanie

• Model matematyczny Idealizacja problemu

• Charakterystyki obiektu Analiza modelu

Proces projektowania


• Wybór kryterium jakości Analiza kosztów

• Wyszukiwanie ekstremum kryterium przy zadanych warunkach Optymalizacja

• Projekt szczegółowy

• Model wirtualny Projektowanie

elementów

• Opracowanie dokumentacji technicznej i technologicznej Dokumentowanie

Metody

projektowania

Rozwój procesów

projektowania i

wytwarzania

1. Metody

konwencjonalne

2. Projektowanie

wspomagana

komputerowo

3. Zintegrowane metody

projektowania i

wytwarzania


źródło [1]

Systemy CAx w procesie projektowania


Sprawdzanie

Koncepcja Projektowanie Rozwijanie Wytwarzanie

Pomysł

Wymagania

CAD

Wygląd produktu

KoncepcjaDokładne modelowanie

elementów

Modelowanie złożeń

Projektowanie narzędzi CAM

Rysunki techniczne

Analiza

DMUCAE

Wspomaganie wszystkich faz rozwoju produktu przy pomocy

techniki komputerowej

Zastosowanie komputerów


Tworzenie baz danych

Przechowywanie, przetwarzanie, wyszukiwanie i

prezentacja danych

Przygotowanie dokumentacji technicznej

Konstrukcyjno technologicznej

Produkcyjnej

Możliwość pracy zdalnej/rozproszonej

Wykorzystanie sieci Internet oraz Intranet

Ewolucja komputerowych systemów CAx


Podstawowe Narzędzia (2D)

• Programy FEM – aeronautyka, lotnictwo (program Apollo)

• Języki programowania APT/NC

Komercjalizacja i upowszechnienie (3D)

• Standardy i normalizacja wymiany danych

• Systemy 2D, 2.5D, 3D

• Sprzężenie systemów graficznych i obliczeniowych

Integracja

• Złożone systemy 2D/3D zintegrowane funkcjonalnie

• Sprzężenie CAD/CAP/CAM

• Zarządzanie w konstruowaniu

• Banki danych

• Systemy ekspertowe

1955

1965

1975

1995

1985

Opracowanie

Koncepcja Wymagania

Wdrażanie Udoskonalanie

Struktura funkcjonowania

Koncepcja produktu

Symulacja produktu

Analiza konstrukcyjna

Inżynieria produkcji

Komponenty i oprzyrządowanie

Prototypowanie Badania analiza

ocena Dokumentacja

Koncepcja projektowania współbieżnego


Struktura funkcjonowania

Koncepcja produktu

Symulacja produktu

Analiza konstrukcyjna

Inżynieria produkcji

Komponenty i oprzyrządowanie

Prototypowanie Badania analiza

ocena Dokumentacja



koncepcja / zapytanie / decyzja

Wytwarzanie konwencjonalne

Wytwarzanie w systemie CIM



Concurrent engineering CE

projektowanie współbieżne

Projekt wstępny Koncepcja produktu

Opracowanie konstrukcyjne

Doskonalenie i optymalizacja

Opracowanie technologiczne

Wytwarzanie i kontrola

Konstruowanie CAD

Przygotowanie produkcji CAP/CAM

Wytwarzanie CAM/CAQ

Zmniejszenie

pracochłonności o 70%



Zarządzanie produkcją

• PPC

• Środki produkcji

• Koszty/terminy

Przygoto-wanie

produkcji

• CAP

• CAM

Konstru-owanie

• FEM

• Symulacje

• Obliczenia

• Systemy ekspertowe

CAD

CAQ

Zastosowanie narzędzi CAx


52

36

24

13

8

Dokumentacja

Obróbka NC

Sterowanie jakością

Obliczenia i symulacje

Szybkie prototypowanie

Rozwój metod i systemów produkcji


Linie

produkcyjne,

automatyzacja

Gniazda prod.,

CNC, robotyka

CAD/CAM,

DNC, robotyka

TQM, narzędzia

inżynierskie

TQM, MRP II,

narzędzia inż.

CAx, narzędzia

inż.

Wirtualne

przedsiębiorstwo

Technolo

gie

wytw

arz

ania

XXI wiek Produkcja masowa

Elastyczne wytwarzanie

Komputerowo wspomagane wytwarzanie

Produkcja na czas

Oszczędne wytwarzanie

Współbieżne wytwarzanie

Wysoko wydajne wytwarzanie

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

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

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.


ALSTOM Power Sp. z o.o.

dr inż. Michał Michna - Strona główna 1-2... · 6. Jaskulski A. AutoCAD ... krótsze cykle...

Documents

Transcript of dr inż. Michał Michna - Strona główna 1-2... · 6. Jaskulski A. AutoCAD ... krótsze cykle...