Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Integrovaný CAD/CAM/CAE systém a syntéza produktu
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.
Nomenklatura: CAD/CAM/CAE/CIM

Integrovaný CAD/CAM/CAE systém a syntéza produktu

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.

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.

Další články

CAD/CAM/CAE/CIM

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky














Sledujte nás na sociálních sítích: