Témata
Reklama

Integrovaný CAD/CAM/CAE systém a syntéza produktu

06. 06. 2001

CATIA V5 je posledním výsledkem vývojových aktivit předního výrobce inženýrského softwaru, francouzské společnosti Dassault Systemes. Jde o integrované CAD/CAM/CAE řešení, určené pro vývoj, testování a technologickou přípravu nových výrobků.

O některých oblastech použití tohoto systému pojednávaly články číslech časopisu MM Průmyslové spektrum č. 11/2000 a 1_2/2001. Nyní se zaměříme na oblast syntézy produktu. Nejprve si definujme samotný pojem produkt. Produktem v naší terminologii nazýváme komplexní strojírenský výrobek, který po dobu své použitelné životnosti uspokojuje buď sám, nebo spolu s jinými produkty nějakou lidskou potřebu. Typickým produktem může být osobní automobil, letadlo, plnicí pero, zahradní sekačka nebo dětská hračka. Jde většinou o funkční sestavu smontovanou z více různých součástí, nebo i podsestav, s řadou pohyblivých prvků. Velmi často produkty obsahují i řadu vnitřních zařízení a systémů, tj. mechanické, elektrické, pneumatické a jiné okruhy a jejich propojené kombinace.
Rozhodujícím úkolem produktu je, jak již bylo uvedeno, uspokojovat potřebu, to je spolehlivě fungovat a sloužit. Když si tento úkol produktu rozfázujeme na celou dobu jeho životnosti, získáme následující etapy. První etapou je montáž produktu z jednotlivých dílů a podsestav, po ní následuje etapa praktického používání, třetí etapu představují činnosti potřebné pro udržení produktu v provozu, především nutná údržba a opravy. Závěrečnou etapou je ekologicky přijatelná likvidace produktu po ukončení jeho životnosti. Likvidace produktu je z hlediska ochrany životního prostředí stejně důležitá, i když mnozí výrobci si to stále ještě neuvědomují.
A nyní jsme již u vlastní syntézy produktu, kterou rozumíme počítačem podporované modelování, ověřování a optimalizaci všech zmíněných etap života produktu. CATIA V5 má pro tuto oblast technického rozvoje řadu silných nástrojů, se kterými se nyní seznámíme.
Reklama
Reklama

Vývoj a ověřování montáže

Vývoj a ověřování montáže produktu je nedílnou součástí jeho konstrukčního řešení. U jednoduchých sestav je předmětem řešení především produktivita a možnost automatizace montážních operací. U složitých produktů typu osobního automobilu se už ale objevuje významný problém smontovatelnosti, kdy montáž jednotlivých podsestav a dílů musí probíhat s určitou promyšlenou návazností a konstrukce musí být geometricky vyřešena tak, aby bylo vůbec možné se s danou podsestavou nebo dílem do celkové sestavy vejít, a to i s potřebným montážním nářadím nebo přípravky. Dnes, kdy jsou do montážních operací hromadně produkovaných výrobků často zaváděny roboty a manipulátory, je při konstrukci nutno počítat i s dosažitelnými pohybovými možnostmi a rozměry těchto pomocníků. CATIA V5 má pro tento účel vhodný nástroj. Je to softwarová aplikace Fitting Simulator, která pracuje s počítačovým modelem produktu, u něhož se přesně definují montážní nebo demontážní dráhy dílů a podsestav. Celá činnost se tak ověřuje a optimalizuje v simulovaném provozu, včetně vyhledávání a odstraňování všech případných kolizí. Tato aplikace se však používá i pro modelování dalších etap životnosti produktu. Například při údržbových operacích, kdy se demontují a vyměňují opotřebené díly, nebo při finální demontáži produktu, kdy se produkt rozebírá a díly třídí do odpadových skupin.
Používání produktu v praxi a jeho provozování je asi nejdůležitější etapou jeho života. Konstrukce složitého produktu je obtížný, dlouhodobý proces, na kterém pracují mnohdy velmi rozsáhlé týmy konstruktérů, analytiků, technologů a dalších specialistů. Na produkt jsou už v zadání vývojového úkolu kladeny technické požadavky, jejichž plnění se vzájemně ovlivňuje a mnohdy i vylučuje. Například požadavek na co největší nosnost ramene jeřábu je v protikladu k požadavku na co nejmenší hmotnost tohoto ramene. Požadavek na co největší objem obalové láhve je opět v protikladu na co nejvyšší počet lahví umístěných do přepravní bedny apod. Nástrojem k nalezení co nejvýhodnějšího konstrukčního řešení z těch, která reálně existují, je optimalizace konstrukce. CATIA V5 umožňuje nalezení takové varianty, která co nejlépe z daných možných, tj. optimálně, plní zadané parametry. Aplikace nazvaná Product Engineering Optimiser umožňuje provádět konstrukci s optimalizačním cílem, kdy systém vypočítá takové hodnoty parametrů, pro něž má zadaný cíl optimální hodnotu. Takovým optimalizačním cílem může být již zmíněný dosah ramene jeřábu, ale také i nejnižší dosažitelné výrobní náklady.

Inovační etapy a know-how

Vývoj nových výrobků v moderní průmyslové výrobě probíhá v inovačních etapách, zvaných také inovační skoky. Na začátku inovační etapy je vždy obchodně-technické zadání, které klade na parametry produktu vyšší nároky, než byly ty, které plnil současně již vyráběný produkt. Zdrojem pro tvůrčí práci vývojového týmu jsou při inovačním skoku především znalosti, které tým vybudoval a získal v předchozích etapách. Na těchto znalostech, které tvoří jednu z nejdůležitějších součástí jmění firmy, se nadále staví a přidává k nim další know-how získané při aktuálně probíhajícím inovačním skoku. Tento soubor znalostí, zvaný také Knowledgeware, je ve firmě uložen jednak ve výrobní dokumentaci z předchozích etap, jednak ve formě podnikových norem a směrnic, ale zejména v paměti jednotlivých členů vývojového týmu. Velkým problémem je ovšem čerpání znalostí z tohoto lidského zdroje, ať už vzhledem k možnostem paměti, obnově týmů, nebo komunikačním schopnostem a bariérám. Díky těmto omezením dochází v čase k významné degradaci využitelného objemu znalostí a inovační skok dokáže využít jenom jeho část. CATIA V5 si klade za cíl shromažďovat tyto znalosti, udržovat je, spravovat a umožnit jejich sdílení vývojovému týmu bez degradace časem. Specializované softwarové řešení zvané Knowledge Management je určeno pro definici znalostí ve formě specifických algoritmů, které při použití vývojovým týmem představuje zvláštní typ inteligence zabudované do systému. Tato inteligence buď nabízí konstruktérovi ověřená řešení a automaticky je realizuje, nebo kontroluje nově navržená řešení vzhledem ke dříve ověřeným zkušenostem.

Digitální prototyp

Jak bude navržený výrobek vlastně pracovat, si vývojový tým ověřuje pomocí prototypových zkoušek. Výroba funkčních prototypů a maket je ovšem značně zdlouhavý a nákladný proces, přičemž optimalizace konstrukce může vést k řadě konstrukčních variant, tím ke zvyšování počtu a modifikací prototypů, růstu nákladů a prodlužování vývoje. Aby se tato etapa dala zvládnout lépe, tj. hlavně rychleji a levněji, nabízí se možnost provést alespoň částečně testování prototypu digitálního, tj. fyzicky neexistujícího. V počítačové terminologii se digitálnímu prototypu říká Digital Mock-Up, nebo pouze zkratkou DMU. CATIA V5 disponuje v současné verzi několika možnostmi práce s digitálním prototypem. Jako první se asi provede prostorová analýza. Pomocí aplikace Space Analysis je možné odhalit kolizní místa modelu sestavy, tj. místa, kde chybami konstrukce zasahují nepřípustně jednotlivé díly do sebe. Dalším typem analýzy prototypu je analýza pohybových funkcí, prováděná pomocí aplikace Kinematics Simulator. Ta umožňuje simulaci pohybů mechanismů a pohyblivých soustav, vyšetřování jejich kinematických hodnot a případných kolizí při pohybech a mezních polohách. Aplikace Navigator zase umožňuje konstruktérovi jedinečné možnosti vizuální kontroly sestavy, a to tak, že sestavou je možno procházet nebo prolétávat a vidět i do míst, kam u fyzické makety vidět není.

Ověřování ergonomie

Zcela zvláštní typ úloh řeší aplikace ze skupiny Human Engineering. Zde se do důsledku projevuje základní úkol všech produktů: sloužit. A to především sloužit člověku způsobem, který člověka uspokojuje, respektuje jeho tělesné a smyslové možnosti a nepoškozuje ho. Tyto aplikace jsou určeny pro modelování vhodného prostoru, polohy, aktivity a smyslových možností lidských bytostí ve vztahu k průmyslovým produktům. Například umístění postav v prostoru kabiny automobilu a letadla nebo u výrobní linky, zjišťování jejich zorného pole a dosahu rukou na ovládací prvky jsou typickými úlohami řešenými aplikacemi ze skupiny Human Engineering.
Výrobce systému CATIA V5 si klade nemalé cíle. Jak je již z uvedeného popisu jasné, moderní CAx systém je už dnes něčím více, než jen nástrojem pro tvorbu výkresů nebo geometrických modelů. Optimalizace průmyslového podnikatelského záměru formou komplexního, počítačem navrženého řešení (Digital Enterprise) zahrnuje mnoho oblastí, z nichž je syntéza produktu pouze jednou, nicméně velmi významnou etapou. Dodavatelem komplexního vývojového CAD/CAM/CAE řešení na bázi systémů CATIA je firma Technodat, CAE-systémy, s. r. o., Zlín.
Reklama
Vydání #6
Kód článku: 10645
Datum: 06. 06. 2001
Rubrika: Informační technologie / CAD/CAM/CAE
Autor:
Firmy
Související články
Zvyšte potenciál svého 2D CAD softwaru!

Stále příliš mnoho firem přichází o své finanční prostředky tím, že sice využívají nové technologie, ale ty nezvyšují jejich celkový potenciál. V takovém případě pomůže aplikace DraftSight od Dassault Syst?mes. Pomocí tohoto softwaru lze spouštět stávající DWG soubory a vytvářet nové za zlomek nákladů oproti jiným CAD řešením.

Aerospace - vlajkový průmysl s extrémními nároky

Letecký průmysl je ve Francii významným oborem, a tak není divu, že společnost Missler Software získala v této oblasti jedinečné zkušenosti díky spolupráci s většinou subdodavatelů v oboru. To ji spolu s tisíci díly obráběnými pomocí TopSolidCam řadí mezi špičky v leteckých technologiích.

Zlepšení produktivity navrhování a obrábění

O něco málo více než po roce je tu opět nová verze parametrického 3D modeláře Creo. Jak se povedlo vývojářům do již páté verze Creo zakomponovat požadavky trhu a jaké jsou hlavní směry inovací?

Související články
Nový integrovaný CAM systém

Vývoj výrobků historicky zahrnoval dva oddělené procesy: prvním byl návrh výrobku, druhým pak jeho výroba. Používání samostatných neintegrovaných CAD (návrh) a CAM (výroba) nástrojů při vývoji výrobků vedlo ke komunikační bariéře mezi návrhem a výrobou. Ve výsledku to způsobovalo problémy s náklady, časem a kvalitou, a to zejména v případech, kdy bylo potřeba upravit návrh nebo došlo k narušení vyrobitelnosti. Použitím integrovaného CAD/CAM řešení lze překonat problémy související s tradičním odloučením návrhu a výroby. S použitím integrované CAD/CAM platformy je tak možné zkrátit dobu výrobního cyklu, řídit náklady a zlepšit kvalitu při současné podpoře spolupráce mezi návrhem a výrobou výrobku.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Software zjednodušuje výrobu střižných nástrojů

Příběh společnosti Atlantic Tool & Die začíná 1. června roku 1937, kdy čtyři společníci v čele s Ernestem Mehwaldem založili malou dílnu na Fulton Road ve státě Ohio v USA. Byli to emigranti z Evropy, ale všichni čtyři byli velmi schopnými konstruktéry, a navíc vysoce kvalifikovanými pro výrobu forem. Proto tedy není divu, že se jejich malá dílna do roku 1942 rozrostla a přestěhovala se do větších prostor.

Efektivní programování tvarově podobných dílů

Firma Alcon Components využívá Edgecam a Manažer strategií ve výrobě brzdových systémů pro závodní speciály a vojenská vozidla.

Příprava CAD modelu součásti pro výrobu

NC programátoři se velmi často potýkají s problémy týkajícími se různé kvality trojrozměrných modelů potřebné pro programování obrábění. Úpravy mohou být obtížné, protože 3D modely součástí často pocházejí z různých zdrojů.

Setkávání

Setkávání uživatelů konstrukčních a technologických softwarů má již dlouholetou tradici. Informace o novinkách, představení nejrůznějších tipů a triků, někdy i možnost si zasoutěžit a v neposlední řadě rovněž výměna zkušeností v neformální atmosféře patří k hlavním bodům programu takovýchto akcí.

Letadlo poháněné sluneční energií vyrazilo na cestu kolem světa

Solar Impulse je projekt mající za cíl vyrobit letadlo poháněné sluneční energií, které dokáže obletět Zemi. Letoun je dílem švýcarského psychiatra a vzduchoplavce Bertranda Piccarda, jednoho z pilotů prvního balonu, který obletěl celý svět bez jediné přestávky, a švýcarského inženýra a podnikatele Andrého Borschberga. Vývoj zastřešuje polytechnika v Lausanne a podílí se na něm několik desítek specialistů.

Revoluce pokračuje: Nová strategie soustružení

CAD/CAM systém Edgecam od Vero Software v nové verzi 2015 R1 obsahuje mnoho důležitých vylepšení a nových funkcí.

CAM řešení pro multifunkční CNC obráběcí stroje

Multifunkční CNC obráběcí stroje spojují více možností a funkcionalit. Nejprve se jednalo o doplnění frézovacích operací na soustruhy (frézování osou C a osou Y), přibyla podpora protivřetena, následně byla přidána druhá nástrojová hlava a v současnosti výrobci CNC obráběcích strojů nabízejí konfigurace s plynule řízenou B osou s podporou obrábění v pěti osách, ale i s podporou technologií odvalování nebo obrážení. V nabídce jsou i stroje se třemi nástrojovými hlavami řízené tříkanálovým řídicím systémem. Posledními novinkami jsou pětiosá CNC frézovací centra doplněná o soustružnické operace.

Konstrukce i technologie snadno, rychle a bezpečně

CAD/CAM systém TopSolid verze 7.9 přináší v návaznosti na technologickou část další rozšíření možností v oblasti obecné konstrukce.

Softwarový simulátor stavebního stroje nahrazuje nákladné prototypy

Vývoj stavebních strojů bývá spojen se stavbou fyzických prototypů nových zařízení. Ty však vyžadují vysoké finanční náklady a množství času. Efektivní řešení dnes nabízejí softwarové simulátory. Společnost Volvo Construction Equipment zařadila do vývoje simulátor „human-in-the-loop“, který vyvinula v nástrojích Matlab a Simulink firmy MathWorks.

Od správy nástrojů po simulaci NC programů

V oblasti integrované správy nástrojů u společnosti KHS hraje software pro správu nástrojových dat TDM zásadní úlohu. Tento software zde byl zaveden před čtyřmi lety a v současné době poskytuje 3D modely nástrojů a nástrojová a technologická data pro NC programování, simulaci výroby, seřizování nástrojů, jakož i pro správu skladových zásob.nástrojů, jakož i pro správu skladových zásob.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit