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

Tvorba prototypových obráběcích strojů

Úloha strojírenství v ekonomice každého průmyslově vyspělého státu je nezastupitelná. Na jeho rozvoji závisí všechna ostatní odvětví hospodářství.

Výrobek - obráběcí stroj - obstojí před konkurencí pouze při užívání CA technologií. Zde platí více než kde jinde, že kdo nebude provádět inovaci svých výrobků, pak v tvrdé konkurenci neobstojí. Inovace je účinná právě užitím CA technologií, protože ty by měly umožňovat tuto inovaci provést velice rychle a kvalitně. Je ovšem nutné mít na paměti skutečnost, že tato inovace není možná bez lidského činitele. CA technologie slouží pouze jako podpora pro lidské myšlenky, které se zrodily systémovým přístupem nebo intuitivně a jsou zhmotňovány ve formě výkresové dokumentace.
Dále je třeba si uvědomit, že v určité závislosti je morální životnost a doba vývoje obráběcího stroje. Mnohdy se stává, že po uvedení na trh je výrobek již zastaralý, a to nejen po technické stránce. Pak zde hraje velkou roli rychlost realizace do hotového výrobku a v tom případě můžou být CAD technologie přínosem.
Společnost TOSHULIN, a. s., vědoma si výše uvedených skutečností, zakoupila v roce 2001 22 licencí SW Autodesk Inventor v plném očekávání naplnění tzv. jednodenní produktivity. Firma je uživatelem i jiných produktů od firmy Autodesk. Naskytla se tedy jedinečná možnost provést srovnání dvou projektů ve 3D produktech od firmy Autodesk - svislého soustružnického centra SKG 40 (Mechanical-Destkop v. 4.0) a SKL 12 (Autodesk Inventor v. 4, 5 a 5.3). Oba stroje jsou prototypové. Firma nasbírala při tvorbě výrobní dokumentace mnoho cenných zkušeností, jak pozitivních (při normování konstruktérské práce opravdu důkladné poznání programu Autodesk Inventor), tak i negativních (prototyp SKL 12 nebylo možno předvést v termínu konání prestižní výstavy IMTS Chicago 2002).

Postřehy z nasazení CAD technologie

Přechod do 3D v programu Autodesk Inventor nebyl krokem do neznáma, protože konstruktéři firmy již měli zkušenosti s programem Mechanical Desktop a dalšími. Přímo v souvislosti s 3D se mimo jiné na několika místech textu přiblížíme k tématu "bezpapírové" konstrukční kanceláře, automatického generování výkresové dokumentace a dalším. Tyto vize nejsou tak odvážné, horší je pustit se do jejich realizace. Jejich naplnění je otázkou dostupných technologii a realistického poměru výkon/cena. Programy 3D nenápadnými kroky postupují k tomuto "cíli", ale podle našich zkušeností dosud neposkytují potřebné technologie. Stejně tak neposkytuje potřebné technologie oblast hardwaru. Například žádný z výrobců nemá v nabídce tablet PC či jinou podobnou výkonnou "placku" s velikým displejem, uzpůsobenou pro práci v průmyslovém prostředí (na montáži, ve výrobě), pro montáž pístních kroužků motorů se stále požívají lidské ruce namísto robotů atd. Za tohoto stavu nezbývá uživatelům než od softwaru požadovat kvalitní 3D vedle neméně kvalitního 2D, od hardwaru počítačů co nejvyšší výkon za co nejnižší cenu. Od obou pak, aby splynuly v jediný bezchybně a rychle fungující celek.

Důležité je mít systém

Protože jednou rozsáhlou skupinou vyráběných součástí ve firmě jsou svařované konstrukce, bylo nutné tuto potřebu řešit z hlediska efektivní tvorby dokumentace. TOSHULIN si část součástí vyrábí vlastními prostředky a část je vyráběna mimo firmu (podle finančních a technologických ukazatelů), takže v dokumentaci musí být zpracovány nejen svařované sestavy, ale i výkresy jednotlivých částí svařence. Během používání programu Inventor pro tvorbu dokumentace využíváme "nepřímých" postupů, protože program nezná pojem tzv. opracované sestavy. V tomto případě používáme funkce Derivovaná součást, kde se obrobená součást "derivuje", přimodelují se přídavky, zaplní opracování, a tím vznikne její polotovar. Tento způsob vede k tomu, že jediná součást je mnohdy reprezentována několika soubory, zvětšuje se množství uchovávaných dat atd. To rozhodně nešetří velikost projektu, navíc se i značně snižuje jeho přehlednost. Bez naprosto důsledného dodržování zvolené konvence názvu souboru a dané struktury adresářů je téměř nemožné se v systému souborů orientovat. Kvůli zachování pořádku v souborech svařenců (ale nejen proto), byl již v rané fázi nasazení programu verze 4 konstruktéry stanoven systém ukládání a pojmenování dat. Během nasazení programu ve firmě TOSHULIN systém neprodělal změnu. Jeho vytvoření lze považovat za veliký úspěch nejen proto, že nebyl změněn, ale proto, že vznikl v době, kdy byly s programem nulové zkušenosti. Původní systém (Autocad 2000 pro 2D) obsahoval jednoduché pravidlo: název souboru = název výkresu. Současná pravidla pro pojmenování souborů jsou popsána v rozsahu stránky formátu A4.

Konstruktéři si tisknou zmenšené výkresy

Postupem doby se objevil zajímavý fenomén, který je pochopitelný až po vžití se do pozice konstruktéra. Pracovníci si tisknou "náhledy" výkresové dokumentace (nejen po jejím předání do výroby). Vede je k tomu zkušenost, že se jim osvědčilo mít dokumentaci (i zmenšenou na formát A4/A3) v tištěné podobě, v případě, kdy např. výroba či montáž potřebují konzultaci. Konstruktéři mnohdy nejsou schopni pružně reagovat přímo od počítače z důvodu pomalé odezvy programu. Požadavek na konzultaci, podle dosud nevzniklého Murphyho zákona, je obvykle na výkres, který není právě otevřen. Otevření výkresu sestavy/součásti v Inventoru vyžaduje změnu projektu, protože se nachází v jiné skupině, je na jiném stroji nebo je obsažen v jiném výrobním číslu stroje. Mimo vlastní změny projektu pod záložkou Select project file s tím souvisí uložení dat, vyprázdnění dat z operační paměti, načtení nových dat do paměti atd. Na jiném místě článku se můžete dočíst, že WS HP X4000 trvá načtení 1 GB dat desítky minut. Z jednoduchého sečtení časů se dostáváme k době, za kterou je konstruktér schopen řešit problém ve výrobě, tj. 20 až 30 minut. Z tohoto pohledu je obhajitelná existence šanonu se zmenšeninami výkresů na jeho pracovním stole. Nabízí se řešení - vyšší výkon počítačů počítačové sítě a serveru. Růst výkonu počítačů pro technické výpočty umožňuje technikům zlepšovat kvalitu modelů, počítat rozsáhlejší technické objekty, zpřesňovat výstupy apod. Konstruktérům zajisté přinese zrychlení práce s daty. Veškeré stesky ze strany uživatelů na náročnost programů hardwaru jsou v době současného rostoucího výkonu hardwaru odkázány na to, že ceny jsou nízké, a proto upgrade není finančně náročný. Z pohledu ekonomiky firmy, současného systému odpisů atd. není myslitelné s novou verzí programu kupovat nový hardware. Uvedené zkušenosti ukazují, že přechod na 3D konstruování může mít různé důsledky v chování a přístupu pracovníků, ale i nárůst nákladů, se kterými je nutné počítat. V první tabulce jsou uvedeny nároky programu Autodesk Inventor, tak jak se během verzí měnily.

Technologové rádi izometrické pohledy

K programu Autodek Inventor je dodáván prohlížeč VoloView Expres, který slouží k pouhému prohlížení souborů z produkce firmy Autodesk. Zajímavou vlastností je, že pokud je VoloView Expres nainstalovaný na počítači, kde Invetor není, se soubory vzniklými v Inventoru si neporadí a je nutné doinstalovat speciální plug-in (velikost 20 MB), který není na instalačním médiu obsažen a je nutné jej stáhnout z internetu. Pokud si v nastavení programu nezaškrtnete ukládat výkresy ve formátu *.DWF, ve VoloView si výkres z Inventoru neprohlédnete. Zatržením této volby získáte nejen uvedenou výhodu prohlédnout si výkres, ale také o 20 až 30 procent větší soubor výkresu. Spolupráce jiných oddělení je tak opět odsunuta na úroveň papíru. Pokud by byl návrhový model poskytnut oddělení technologie, pak by toto oddělení nemohlo zjistit, zda ta či ona součást je vyrobitelná prostředky firmy či v kooperaci, protože si není schopno určit rozměry. Zjištění, že u jiných programů to jde bez dalších investic, bylo pro nás překvapivé. Zpřístupnění jiných informací o výrobku, jako jsou tolerance, drsnosti, hmotnosti atd., ponechme stranou. Finální dokumentace i konzultace jsou nadále prováděny na základě papíru s tím, že technologové si zvykli na izometrické pohledy, které teď vyžadují.

Úspory, úspory, úspory

Problematika nasazení CAD systému na obráběcích strojích - svislých obráběcích centrech - je komplikována tím, že poměr unikátních součástí ku opakujícím se součástem na jednom stroji se dá vyjádřit poměrem 80 : 20 až 90 : 10. Mezi opakující se součásti patří převážně spojovací materiál. Velikost souboru modelu, např. šroubku, se pohybuje mezi 150 až 300 kb a je nepoměrně menší než příčníku či převodové skříně. Pak úspora v sestavě (využití vlastnosti Inventoru pro veliké sestavy), která obsahuje např. 20 kusů téhož typu šroubku, je do 6 MB, za předpokladu, že velikost souboru načteného do operační paměti odpovídá uvedeným hodnotám. Avšak velikost obsazené operační paměti sestavy (viz obrázek stroje SKL - kryty stroje) vytvořené v produktu Autodes Inventor se pohybuje v jednotkách GB (zde již je nepodstatné, zda se součást opakuje či ne). Z toho vyplývá, že 1 GB operační paměti je rozumný základ. Je-li velikost operační paměti Inventorem překročena, stává se nestabilním. Opětovné načtení uvedené sestavy trvá přibližně 13 až 15 minut. Přestože je šetřena operační paměť, je nutné si uvědomit, že pro výpočet pohledu (řezu) do výkresové dokumentace je třeba vypočítat veškeré obrysy všech dílů. Proto u výkresové dokumentace rozsáhlých součástí, skupin, kdy rychlost odezvy PC při tvorbě výkresové dokumentace (přepočítávání pohledů, pomalé umísťování kót, pozic ...) je řešena umístěním jednoho listu výkresu v souboru. Dobu přepočítávání výkresů je snaha také zkrátit minimalizací množství pohledů na výkresovém listě. Avšak kolem plochy výkresu se běžně nachází velké množství pomocných pohledů, řezů a detailů, které jsou také přepočítávány. Obecně je tedy snahou zmenšit velikost výkresového souboru na hodnotu okolo deseti megabajtů, přičemž v této velikosti je obsaženo 900 kb dat firemního prototypového výkresu Inventoru.
Jedním z dalších z prostředků mimo implementované technologie pro práci s rozsáhlými sestavami je funkce Design View. Prověřili jsme si, že tímto způsobem se dá šetřit obsazení operační paměti počítače. Z výše uvedeného poměru se omezujeme převážně na spojovací materiál. Skrytí velkého množství šroubů mnohokrát se opakujících je činnost časově náročná úměrně jejich množství. Skládání sestav a podsestav nelze vložit s již potlačenými prvky a činnost potlačování prvků je nutné opakovat.
Konstruktéři jsou sehraní Na konstrukci stroje nutně musí pracovat více pracovníků, přičemž každý má na starosti nějakou část. Protože součásti na sebe navazují, jsou data sdílena v různých sestavách a podsestavách. V průběhu jakýchkoli fází vývoje i během již zavedené výroby dochází ke změnám. Tak např. ve fázi vývoje je typická změna pojmenování souborů. Jejich přesuny a další úkony se správou dat nelze provádět na používaných datech. Přejmenování se provádí v příslušném programu. Pokud je neodkladná jakákoli manipulace s daty, jsou pracovníci (na povel) vyzváni, aby na potřebnou dobu ukončili práci. Pokud změna není akutní, pracovník zodpovědný za skupinu, na které je nutné změny provést, tak učiní, až jeho kolegové odejdou domů, nebo si přivstane.
Protože je žádoucí mít možnost dohledat provedené změny, je třeba mít zachovánu historii dokumentace - tzn. uložit stará data do adresáře změn (soubory *.ipt *.idw, *.idv, *.xls) a následně provést změnu v aktuálních souborech. To je v Inventoru značně časově náročný problém a z důvodu vzájemné provázanosti dat komplikovaný. Bylo nám nabídnuto následující řešení: Celý projekt zkopírovat (zálohovat) a následně provést změny v aktuálním projektu. Z druhé tabulky je zřejmé, že každá provedená změna znamená další cca 3 GB dat.

Porovnání strojů SKL a SKG

V níže uvedené tabulce je uvedeno srovnání dvou strojů, které vznikly v konstrukční kanceláři firmy TOSHULIN, a. s. Data splňují základní podmínku pro srovnání: Dokumentace vznikla ve stejné skupině konstruktérů při stejném pracovním nasazení.

Závěr

Na výše uvedené porovnání nechť si čtenář udělá názor sám. Je třeba vzít v úvahu i ten fakt, že oba stroje jsou různě složité. Naším cílem bylo pouze uvést některé postřehy, které se vyskytly při tvorbě výrobní dokumentace prototypových strojů ve dvou různých produktech.

Další články

CAD/CAM/CAE/CIM

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: