modelowanie współbie Ŝnego rozwoju wyrobów, procesów i...
Post on 07-Jun-2020
15 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Modelowanie współbie Ŝnego rozwoju wyrobów, procesów i systemów wytwarzania
w cyklu Ŝycia wyrobów.
Duda Jan Paprocki Marcin
PROCAx 2008
Politechnika KrakowskaInstytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji
Plan wyst ąpienia
� Wprowadzenie� Strategie rozwoju wyrobów� Kierunki integracji systemów komputerowego wspomaga nia
stosowanych w cyklu Ŝycia wyrobów� Integracja funkcjonalna� Integracja w obszarze konstrukcyjno technologiczneg o przygotowania produkcji� Integracja w obszarze technologiczno organizacyjneg o przygotowania produkcji� Model danych PPR
� Integracja informacyjna� Integracyjna rola baz danych � Systemy PDM � Rozwój aplikacji PLM owych
� Integracja kompleksowa� Współpraca systemów komputerowego wspomagania z sys temami informacyjnymi
kooperuj ących ze sob ą przedsi ębiorstw� Federacyjne środowisko współpracy biznesowej
� Przegl ąd metod modelowania� IDEF (Integration DEFinition language),� BPMN (ang. Business Process Modelling Notation
� Modelowanie procesu rozwoju wyrobów
Wprowadzenie
� W zintegrowanym komputerowo rozwoju wyrobów, procesów i systemów wytwarzania stosowanych jest szereg metod wspomagających działania, które tworzą informację ukierunkowaną na definiowanie wyrobu, procesu i systemu wytwarzania.
� Jednym z waŜniejszych efektów wdraŜania systemów produkcyjnych umoŜliwiających realizację nowoczesnych strategii rozwojowych wyrobów jest skrócenie cykli uruchomień nowych wyrobów oraz przyśpieszenie realizacji zamówień.
� Skala uzyskiwanych efektów zaleŜy od sprawności powiązań informacyjno decyzyjnych fazy technicznego przygotowania produkcji ze sferą planowania systemów sterowania produkcją.
� Do przyśpieszenia czynności projektowych przyczynia się głównie stosowanie:
� systemów wspomagania komputerowego realizacji faz rozwojowych wyrobów procesów i systemów wytwarzania ze zwiększającym siępoziomem automatyzacji czynności projektowych
� zastosowanie zintegrowanych systemów informatycznych dla uzyskania powiązań informacyjno decyzyjnych
Partnerstwo w rozwoju wyrobów
Partnerstwo w rozwoju wyrobów bazuje na stopniowym podziale zadań i odpowiedzialności projektowej:
�pomiędzy wewnętrznymi działami przedsiębiorstwa,�pomiędzy organizacjami dostawcami,�pomiędzy organizacjami w relacji klient-dostawca.
Eigner M.: Product Lifecycle Management – The Backbone for Engineering.
czas
Projektowanie marketingowe
czas
czas
Projektowanie konwencjonalne(ang. Serial Engineering)1985-1995
Projektowanie współbie Ŝne (ang. ConcurrentEngineering )1995-2005
Projektowanie kompleksowe(ang. Cross EnterpriseEngineering ) 2005
Cross Enterprise Engineering CEE)
�Projektowanie kompleksowe jest rozszerzeniem koncepcji projektowania współbie Ŝnego CE a tak Ŝe elementem integruj ącym „ krzy Ŝujące si ęprzedsi ęwzięcia” w cyklu Ŝycia wyrobu. Równoległa realizacja i integracja projektów produktów i proce sów jest rozpoczynana na wczesnym etapie rozwoju. Obejmuje ona zarówno dostawców i klientów, jak równie Ŝ szereg ró Ŝnych zewn ętrznych i wewn ętrznych technologii informacyjnych (IT).
�W projektowaniu CEE, poszczególne cz ęści podzespoły, wyroby i systemy s ą rozwijane jednocze śnie na poziomie lokalnym , biznesowym i inŜynierskim.
�Narzędziami wymiany informacji s ą Intranet i Internet.
Integracja systemów komputerowego wspomagania
� Integracja funkcjonalna� Integracja informacyjna
� integracja kompleksowa
� wykonanie wszystkich działa ń niezbędnych mo Ŝliwierównocze śnie (strategia CE),
� uwzgl ędnienie przenikania si ę działań o charakterzebiznesowym z działaniami in Ŝynierskimi (strategiaCEE). integracj ę kompleksowa
CELE
RODZAJE
Integracja funkcjonalna
� Integracja w obszarze konstrukcyjno technologicznego przygotowania produkcji
� Integracja w obszarze technologiczno organizacyjnego przygotowania produkcji
QFDCAM
DFx...CAD CAPP
SRCERP
CRM
Integracja w obszarze konstrukcyjno technologicznego przygotowania produkcji
Concept development
DesignProcess planning
Prototyping
Production planning
Supply
Manufacturing
Distribution
Sales
Service after sales
Product Lifecycle
Production planningphases
Production & usagephases
RP/RT
PPC
Inteligentny CAD/CAM
Projektowanie technologiczne
Projektowaniekonstrukcyjne
CAD/CAE CAMDMU
FEM
CAAPP
CAPP
CAD/CAEDFx
DFx
CAM
•DFA (Design for Assembly – projektowaniezorientowane na montaŜ),•DFM (Design for Manufacture Concurrent Costing –projektowanie zorientowane na kalkulacjękosztów we współbieŜnym wytwarzaniu części),•DFS (Design for Service – projektowaniezorientowane na obsługę serwisową wyrobu),•DFE (Design for Environment – projektowaniezorientowane na ochronę środowiska w aspekcieuŜytkowania i złomowania wyrobu).
Projektowanie technologiczne
Projektowaniekonstrukcyjne
CAD/CAE CAMDMU
FEM
CAAPP
CAD/CAE
DFx
DFACAAPP
CAPP
•definiowanie jednostek jednostekmontaŜowych•generowanie sekwencjimontaŜowych•opracowanie planu montaŜu•dobór metod i środkówtechnicznych do realizacji montaŜu•opracowanie dokumentacji procesumontaŜu.
Metody generowania sekwencji monta Ŝowych
� zbiór metod charakteryzujących się trzystopniową procedurą budowania sekwencji obejmującą; generowanie relacji pomiędzy składnikami gotowego wyrobu, generowania sekwencjimontaŜowych i wybór najlepszej sekwencji zgodnie z przyjętym kryterium optymalizacji.
� metody polegające na podziale zmontowanego zespołu na podzespoły, a następnie generowaniadla kaŜdego podzespołu podsekwencji z zastosowaniem prostych reguł,
� metody bazujące na technice systemów ekspertowych budowanych dla montaŜu konkretnychunikatowych zespołów,
� metody generujące róŜne warianty sekwencji montaŜu wyrobów poprzez modyfikację wstępniezdefiniowanych sekwencji.
� metody algorytmiczne dające optymalną, zgodnie z podanym kryterium, sekwencje montaŜową,� metody heurystyczne dające rozwiązanie w rozsądnym czasie.
Kierunki integracji
DFACAAPP Definiowanie jednostek jednostek
montaŜowych
Generowanie sekwencji montaŜowych
Opracowanie planu montaŜu
Dobór metod i środków technicznych do realizacji montaŜuOpracowanie dokumentacji procesu montaŜu
Analiza montaŜowa wyrobu wg kryterium:
Min liczby części
Eliminacji części,
Określenie:
symetrii cześci,
trudności przenoszenia,
trudności kojarzenia
Dobór czasów operacji
Szacowanie kosztów
CAAPP
Projektowanie technologiczne
Projektowaniekonstrukcyjne
CAD/CAE CAMDMU
FEM
CAAPP
CAPP
CAD/CAE
DFx
DFA
CAPPDFM•dobór i projektowanie półfabrykatu
•generowanie struktury procesu obróbki•opracowanie planu obróbki•dobór metod i środków technicznych do realizacji procesu obróbki•opracowanie dokumentacji procesuobróbki.
Metody generowania procesów technologicznych obróbki
� metody wariantowej, która bazuje na idei typowych procesów technologicznych. Metoda polega na przyporządkowaniu dla danej części typowego procesu spośród opracowanych wcześniej procesów dla zbiorów części technologicznie podobnych.
� metody generacyjnej bazującej na syntezie procesu technologicznego,
� metody semi-generacyjnej, która łączy zalety:� metod wariantowych – moŜliwość pozyskiwania procesu typowego dla
zadanej części� metod generacyjnych - moŜliwość generowania szczegółowego procesu
obróki dla zadanego systemu wytwarzania.generowanie struktury procesuobróbki
Kierunki integracji
CAPP DFMDobór półfabrykatu i technologii wykonania ,
Określenie struktury procesu technologicznego obróbki
Projektowanie operacji technologicznych, dobór oprzyrządowania przedmiotowego i narzędziowego
Opracowanie dokumentacji procesu obróbki
Dobór czasów operacjiSzacowanie kosztów
Projektowanie technologiczne
Projektowanie konstrukcyjne
CAD/CAE CAMDMU
FEM
CAAPPCAPP
CAD/CAE CAM
Szybki rozwój systemów CAD i CAM w porównaniu z sys temami CAPP i CAAPP prowadzi do powstania systemów CAD/CAM
Poziom automatyzacji projektowania technologicznego w systemach
CAD/CAM jest nadal relatywnie niski
Generowanie sekwencji montaŜowych i procesów technologicznych obróbki dla części tworzących wyrób jest realizowane w trybie interaktywnym przez technologa projektanta.
� rozbudowanych obiektów zawieraj ących informacje, które mog ą byćinterpretowane w rozbudowany wariantowy sposób, charakterystyczny dla wnioskowania w systemach dora dczych,
� szablonów pozwalaj ących na projektowanie procesu w oparciu o utworzony wcze śniej wzorzec,
� modu łów pozwalaj ących na zapis wiedzy technologicznej a nast ępnie wykorzystanie tej wiedzy w procesie projektowym.
Poziom automatyzacji wzrasta wyniku zastosowania
IntelligentCAD/CAM systems
Wymagania dla systemów projektowania technologicznegoZastosowanie strategii CE i CEE stawia wymagania
Dla systemów CAAPP:� zdolność do projektowania procesów technologicznych montaŜu dla
wygenerowanych dopuszczalnych sekwencji montaŜowych,� zdolność do projektowania form organizacyjnych montaŜu przy
uwzględnieniu dysponowanych moŜliwości systemu wytwarzania,Dla systemów CAPP:
� zdolność do projektowania procesów technologicznych obróbki dlaszerokiego spektrum typowych części maszyn, elementówskładowych wyrobów,
� zdolność do projektowania procesów technologicznych obróbki przyuwzględnieniu dysponowanych moŜliwości systemu wytwarzania,
� zdolność do generowania szeregu wariantów procesutechnologicznego z róŜnym stopniem szczegółowości opracowania.
Integracja w obszarze technologiczno organizacyjnego przygotowania produkcji
� określanie zadań produkcyjnych i sposobu ich realizacji,� wymiarowanie systemu (określanie rodzajów i liczby elementów
systemu),� projektowanie struktury systemu (produkcyjnej i przestrzennej)� projektowanie elementów wejścia , wyjścia , obsługi eksploatacji i
rozwoju systemu,� projektowanie sterowania systemem.
� projektowanie restrukturyzacji przestrzennej modernizowanegosystemu produkcyjnego,
� projektowanie nowego systemu produkcyjnego.
Tok post ępowania
Przypadki
Fazy
� Właściwą, która jest specyficzna dla systemów określonego typu, która obejmuje; opracowanie wstępnych wariantów koncepcji systemu i wybór wariantu do realizacji, projektowanie struktury systemu i podsystemów funkcjonalnych oraz projektowanie szczegółowe
� Wstępna obejmującąokreślenie zadania produkcyjnego czyli asortymentu wyrobów jaki ma być produkowany, wymagańco do zdolności produkcyjnych, typu systemu produkcyjnego i struktury procesów produkcyjnych wyrobów, ograniczeń i innych wymogów projektowych wymiarowaniesystemu (określanie rodzajów i liczby elementów systemu),
DELMIA Digital Manufacturing Solutions
About V5 Infrastructure…
Choose an application…
3D Assembly
Work InstructionsProcess Planning
Time Measurement
Product DesignRobotics
NC Manufacturing simulation
Machining Planning
PLC & AutomationFactory Flow Simulation
Ergonomics
Referencing…
Conclusion …
Projektowanie procesu i systemu wytwarzania
Praca dyplomowa Grzegorz Góra Paweł Handzlik: Projekt symulacji procesu technologicznego montaŜu pompy wodnej z zastosowaniem pakietu PLM DELMIA
Projektowanie procesu technologicznego montaŜu
Modele CADelementów pompy
Karty instrukcyjne montaŜu
Rysunek złoŜeniowy
Analiza i symulacja montaŜu DELMIA: Assembly Design,
DMU Fitting
Projekt procesu technologicznego montaŜu
Podział na jednostki montaŜowe
ZłoŜenia i podłoŜenia
Projektowanie systemu montaŜowego
Projekt stanowiska
Analiza ergonomicznastanowiska
TAK
NIE
Modele elementów i wyposaŜenia stanowiska
DELMIA: Part Design, AssemblyDesign, Gerenative Shape Design
Zaleceniai normy
DELMIA: Human Builder, Human Task Simulation,Human Activity Analysis
Model miejsca montaŜowego
Symulacja procesuDELMIA: DMP
Assembly, HumanBuilder, Human Task
Simulation
Projekt procesu technologicznego
montaŜu
Spełnionewymogi
Katalogi elektroniczne producentów
Symulacja i analiza procesu
Robotnicy Podział zadań
Manekiny
Symulacja procesuDELMIA: DMP Assembly, HumanTask Simulation, Human Builder
Analiza symulacji
Synchronizacja
Analiza procesu pod względemergonomiczności
Diagram PERT
Projekt procesu technologicznego montaŜu
TAKNIE
Procespoprawny
TAK
NIE
DELMIA: Human Activity Analysis
Analiza otrzymanego systemu
WnioskiKoncepcja poprawy
rozwiązania
Symulacjapoprawna
Biblioteka procesu
Modele CAD elementów pompy
Karty instrukcyjne montaŜu
Wykonanie kart instrukcyjnych montaŜu
Analiza i symulacja montaŜu
Przeprowadzenie symulacji w narzędziach dostępnychw systemie Catia V5 – DMU Fitting
Podział na jednostki montaŜowe
Graficzny plan montaŜu
Rysunek złoŜeniowy
Rysunek złoŜeniowy zespołu wirnika
Modelowanie wyposaŜenia stanowiska montaŜowego
Modele elementów składających się na stanowisko pracy zostały stworzone
samodzielnie w programie DELMIA lub pobrane z internetowych katalogów
producentów.
Projektowanie stanowiska
Stanowisko pracy zostało zaprojektowane w oparciu o normy i zgodnie
z zasadami ergonomii.
Analiza ergonomiczna stanowiska
Projekt stanowiska poddano szczegółowej analizie ergonomicznej:
• Pole widzenia
• Zasięgi
• Pozycje przyjmowane przy pracy na stanowisku
Model systemu montaŜowego
Otrzymany model systemu montaŜowego, będący równieŜ projektem
(podstawą dla architektów do wykonania projektu), jest integralną
częścią symulacji.
Biblioteka procesu
• Stworzenie biblioteki procesu
• Dołączenie biblioteki do tworzonej symulacji
Manekiny
• Za pomocą DELMIA-Human Builder definiowane są cyfrowe modele pracowników – manekiny.
Symulacja procesu
Synchronizacja
• Stosując diagram PERT w systemie DELMIA, dokonujemy
synchronizacji symulacji, tak aby odpowiadała rzeczywistemu
procesowi.
Analiza symulacji
Analiza poprawności wykonania i poprawa symulacji
Analiza ergonomii
• badanie kolizji,
• analiza przestrzeni,
• analiza pozycji przyjmowanych przy pracy,
• obciąŜenie pracownika.
Koncepcja poprawy rozwiązania
Zasób
⇒⇒⇒⇒ Wspieranie innowacji
Proces wytwarzania
ProdukcjaProjektowanie i symulacja
Całkowita integracja poprzez PPR model
Wyrób
�Product1-co produkować
�Processes2-jak produkować
�Resourses3-czym produkować
QFDCAM
DFx...CAD CAPP
SRCERP
CRM
PDM RP/RT
Integracja informacyjnaPDM (Product Data Management)
Concept development
DesignProcess planning
Prototyping
Production planning
Supply
Manufacturing
Distribution
Sales
Service after sales
Przeznaczenie
� PDM (Product Data Management) zarządza dokumentacją związaną z cyklem Ŝycia produktu w przedsiębiorstwie rozproszonym, koordynujący działania oraz czynności zespołów i pracowników
Zasada działania
� Rozwój wyrobu realizowany jest zgodnie z zapisanym w formie diagramów Workflowprzebiegiem pracy
Zasada działania
� Narzędzia modułu Workflow pozwalają na zapis skomplikowanych procesów przepływu informacji w przedsiębiorstwie a takŜe między kooperującymi ze sobą przedsiębiorstwami.
� Są środkiem skutecznego wdraŜania strategii rozwoju wyrobów
� Istotnego znaczenia nabiera problem modelowania przepływu pracy zgodnie ze strategiami rozwojowymi wyrobów CE i CEE
Zaprojektowanie grafów przepływu danych i zadań
Stworzeniestruktury bazy danych
Zakres implementacji PDM
Dostosowanie bazy danych oraz wypełnienie jej danymi
Tworzenie instrukcji obsługi dla użytkowników
Instalacja stanowisk klienckich
Instalacja stanowiskserwerowych systemuSMARTEAM
Stosowane narzStosowane narzęędzia do modelowania rozwoju wyrobudzia do modelowania rozwoju wyrobu
Kompromis pomiKompromis pomięędzy dzy zrozumiazrozumiałłoośściciąą modeli modeli
biznesowych i wymogami biznesowych i wymogami modeli implementacyjnychmodeli implementacyjnych
JJęęzyk modelowaniazyk modelowaniaGraficzna notacjaGraficzna notacja
BPMNBPMN BPEL+
Notacja do Notacja do modelowania zagadniemodelowania zagadnieńń
biznesowychbiznesowych
UMLUMLIDEFIDEF
Uniwersalny jUniwersalny jęęzyk zyk modelowania zagadniemodelowania zagadnieńń
biznesowychbiznesowych
ZrozumiaZrozumiałłoośćść modeli modeli biznesowychbiznesowych
MoMoŜŜliwoliwośćśćimplementacji modeli implementacji modeli
biznesowychbiznesowych
BPMN – elementy składowe notacji
Obiekty przepływu:
�Zdarzenia
�Czynności
�Bramki
�Inne obiekty (Artefakty):
Elementy łączenia obiektów:
�Przebieg procesu
�Przebieg informacji
�Powiązania
Miejsce realizacji procesu:
�Jednostki – Uczestnicy
�Role Biznesowe – Tory
BPMNBPMN BPELBPEL
AdnotacjeGrupyDane
JJęęzyk zyk
modelowaniamodelowania
Elementy skElementy skłładowe notacjiadowe notacji
Na podstawie diagramu utworzonego w notacji BPMN generowany jest kod źródłowy w formacie XML programu zarządzającego pracą zespołu CE w środowisku rozproszonym
INTEGRACJA
Współpraca nad rozwojem
wyrobu
Zarządzanie łańcuchem
dostaw
Zarządzanie relacjami
z klientami
Zarządzanie zasobami
przedsi ębior-stwa
ProducentKlient
DostawcaPartner
Projektowanie marketingowe
Projektowanie konstrukcji
Projektowanie technologiczne
Budowaprototypu
Zaopatrzenie
WytwarzanieDystrybucja
wyrobów
Sprzeda Ŝi marketing
PLMDostawado klienta i serwis
Projektowanie organizacyjna
Integracyjna rola systemów PDM
PDM
P
L
M
Product, process resource innovation
Life cycle optimization
Management system
DFx...
CAPP
CAD
CAM
InŜynier zarz ądzającyInŜynier zarz ądzający
Projektant zespołów
Projektant elementów
�W prowadzeniu prac koncepcyjnych, projektowych, tworzeniu prototypów i testowaniu nowych wyrobów,
PLM PLM pomagapomaga
DostawcaWytwórca
Projektant
Sprzeda Ŝ
Obsługa serwisowa
�współpracę ze sprzedawcami partnerami serwisowymi i uŜytkownikami wyrobów
PLM PLM wspierawspiera
�W integracji informacji o wyrobie z wszystkimi procesami biznesowym i w zapewnieniu informacji o wyrobie wszystkim którzy ją potrzebują,
PLM PLM pomagapomaga
Integracja kompleksowa
Integracja kompleksowa polega rozpatrywaniu współpracy systemów komputerowego wspomagania z systemami informacyjnymi kooperujących ze sobą przedsiębiorstw. W zintegrowanym środowisku, z ciągłą zmianą partnerów biznesowych, systemy PLM muszą zapewniać realizacjęstrategii CEE.
Architektura systemu dla realizacji strategii CEE
Poziom 1Strategia współpracy
Poziom 2Współpraca w zakresie inŜynierskim
Poziom 3
BieŜąca implementacja procesów
O. Adam, A. Hofer, S. Zang, C. Hammer, M. Jerrentrup, S. Leinenbach A Collaboration Framework for Cross-enterpriseBusiness Process Management
Dystrybucja i zarz ądzanie informacj ą
Odkąd procesy inŜynierskie stają się coraz bardziej zdecentralizowane i często realizowane z udziałem wielu organizacji, informacja musi być dystrybuowana i zarządzana w federacyjnym środowisku.
Federacyjność w tym kontekście oznacza, Ŝe dane pozostają jako lokalne. Dostęp do logicznych i fizycznych baz danych realizowany jest poprzez numerację części i odpowiednią zmianę indeksów.
Eigner M.: Product Lifecycle Management – The Backbone for Engineering.
Systemy zintegrowanego komputerowo projektowania wyrobów, procesów i systemów wytwarzania.
• zarządzanie wyrobem i portfelem zamówień -(PPM ang. Product and Portfolio Management),
� projektowania wyrobów i procesów wytwarzania – (CAx ang. Product Design),
� zarządzania procesem wytwarzania (MPM ang. Manufacturing Process Management)
� zarządzanie danymi wyrobu (PDM ang. ProductData Management)
Podsumowanie
� Zarządzanie cyklem Ŝycia wyrobu jest strategicznym podejściem do tworzenia i zarządzania kapitałem intelektualnym związanym z cyklem Ŝycia wyrobu.
� Prace badawcze prowadzące do osiągnięcia wyŜszego poziomu integracji i automatyzacji konstrukcyjno technologiczno organizacyjnego przygotowania produkcji są ukierunkowane na budowę zintegrowanego systemu pozwalającego na realizacjędynamicznego rozwoju wyrobu w środowisku rozproszonym z mechanizmami gromadzenia i wykorzystywania zdobywanej w wyniku doświadczeń specjalistycznej wiedzy.
� System taki powinny pozwalać na twórcze kształtowanie kolejnych wersji wyrobów, procesów oraz systemów wytwarzania oraz ich weryfikacji i oceny stymulując kierunki rozwoju stosownie do zmieniających się w czasie warunków rynkowych.
top related