EWALUACJA PROGRAMÓW KOMPUTEROWYCH ZWIĄZANYCH ZE STEROWANIEM PRODUKCJĄ

Transkrypt

1 10/5 Archives of Foundry, Year 2002, Volume 2, 5 Archiwum Odlewnictwa, Rok 2002, Rocznik 2, Nr 5 PAN Katowice PL ISSN EWALUACJA PROGRAMÓW KOMPUTEROWYCH ZWIĄZANYCH ZE STEROWANIEM PRODUKCJĄ STRESZCZENIE S. KLUSKA-NAWARECKA 1, H. POŁCIK 2, J. TYBULCZUK 3 Instytut Odlewnictwa ul. Zakopiańska 73, Kraków W pracy omówiono wybrane programy komputerowe wspomagające projektowanie i nadzorowanie odlewniczych procesów technologicznych, oferowane przez ośrodki zagraniczne oraz krajowe. Zaprezentowano system INFOCAST opracowany w Instytucie Odlewnictwa przeznaczony dla potrzeb zarządzania produkcją i diagnozowania procesów odlewniczych. Keywords: simulation, casting, management, computer systems 1. WSTĘP W ostatnich latach stają się niezwykle istotne problemy wspomaganego komputerowo zarządzania produkcją, tworzenia nowych technologii, przewidywania własności wyrobów i prowadzenia kontroli jakości w całym procesie wytwarzania odlewów. Obserwuje się gwałtowny rozwój metod i programów symulacji komputerowych oraz metod i narzędzi przeznaczonych do przetwarzania i udostępniania informacji o procesach technologicznych. Bieżące wykorzystanie tych narzędzi w praktyce do zarządzania produkcją, wprowadzania procesów diagnostycznych oraz udostępniania informacji, staje się zarówno potrzebą, jak też atrybutem nowoczesności. Równocześnie bogate już oprogramowanie przeznaczone do wspomagania procesów odlewniczych a także znaczne zasoby informacyjne (które są w posiadaniu instytutów naukowych oraz innych placówek badawczych ) są stosunkowo słabo wykorzystane, ze względu na trudności adaptacji oraz trudności w odszukiwaniu i dostępie do szczegółowych informacji. Z drugiej strony dynamiczny rozwój sieci 1 prof. dr hab. inż., nawar@iod.krakow.pl 2 dr, hpolcik@iod.krakow.pl 3 prof. dr hab. inż, jtybul@iod.krakow.pl

2 81 komputerowych oraz technik multi-medialnych dostarcza środków technicznych i narzędzi programowych niezbędnych do wydobywania, przesyłania i prezentacji tych zasobów. 2. SYSTEMY WSPOMAGAJĄCE PROJEKTOWANIE I STEROWANIE PROCESÓW ODLEWNICZYCH W przedstawionej sytuacji zachodzi potrzeba tworzenia systemów dedykowanych dla określonych zastosowań, które realizują funkcje integracji niezbędnego oprogramowania i informacji w celu ich wykorzystania w konkretnych zadaniach, decyzyjnych i doradczych. Instytuty badawcze, biura projektowe i zakłady produkcyjne posiadają bogate zasoby informacyjne ( normy, katalogi wyrobów, karty kontroli, biblioteki specjalistyczne, opracowania naukowo-badawcze i tym podobne), które zostały przygotowane w tradycyjny sposób i przez to są stosunkowo słabo wykorzystywane. Placówki te posiadają również bogate wycinkowe oprogramowanie, które ze względów na brak swobodnego dostępu jest słabo wykorzystywane. W celu pokonania tych trudności tworzone są systemy informacyjne posadowione w sieciach rozległych z powodzeniem wdrażane do praktyki technologicznej, umożliwiające wykorzystanie tradycyjnego oprogramowania oraz ułatwiające dostęp do informacji. Do takich należą: oprogramowanie SAPR/3 wspomagające zarządzanie produkcja, CAD-CAE-CAM służące do wspomagania realizacji technologii odlewniczej, program CAD do modelowania geometrii odlewów i prac konstrukcyjnych. Ważną grupę systemów wspomagających przygotowanie i zarządzanie produkcją odlewów stanowi oprogarmowanie prezentowane przez American Foundrymen's Society, a w szczególnośći : - Synchro-32 - system zarządzania, przeznaczony dla różnych technologii odlewniczych. Swoim zakresem obejmuje między innymi planowanie produkcji i koszty. Ma mozliwości współpracy z innymi systemami. - R&Rpack program przeznaczony głównie do kopmpletnej statystycznej obórbki danych pomiarowych. - SQCpack - pakiet statystycznej kontroli jakości. - AFS Gating - program obliczania układów wlewowych. - Process Plus - umożliwia tworzenie użytecznych zestawień i kontrolnych raportów. Ponadto istnieje wiele programów autorskich opracowanych przez pracowników naukowych wyższych uczelni, PAN i instytutów branżowych dotyczących symulacji procesów stygnięcia, krzepnięcia oraz krystalizacji czystych metali i stopów. Najczęściej są to programy opracowane dla 2D, natomiast niektóre realizują symulację w 3D. Programy te doskonale służą do rozwoju badań krzepnięcia i stygnięcia odlewów. W zakresie projektowania odlewów, w ostatnich latach wykorzystywane są systemy zainstalowane na superkomputerach w dużych ośrodkach obliczeniowych.

3 82 W Polsce południowej jednym z lepiej wyposażonych ośrodków komputerowych jest Akademickie Centrum Komputerowe ACK-CYFRONET w Krakowie, gdzie pracują komputery dużej mocy ( takie jak CONVEX SPP11000/XA wyposażony w 16 procesorów HP PA-RISC 700 z pamięcią operacyjną 1.5 GB). Z pośród zainstalowanych w Cyfronecie programów, z punktu widzenia obliczeń cieplnych na uwagę zasługują MSC/NASTRAN, ABAQUS oraz AVS. MSC/NASTRAN wspomaga rozwiązywanie złożonych problemów inżynierskich przy pomocy metody elementów skończonych. Przy użyciu tego programu można rozwiązywać między innymi problemy związane z przepływem ciepła i analizą kompozytów. MSC/NASTRAN zawiera bogate i przetestowane biblioteki elementów skończonych, biblioteki modeli materiałów, a także biblioteki procedur analizy stanu naprężeń, odkształceń oraz ustalonego i nieustalonego przepływu ciepła. ABAQUS jest pakietem, który wykorzystuje metodę elementów skończonych do analizy różnych zagadnień naukowych i inżynierskich, w tym również do problemów związanych z przepływem ciepła. Zawiera bogate biblioteki materiałów, elementów i procedur oraz zestaw opcji umożliwiających graficzne przedstawianie rezultatów, a także ich animacje. MAGMA jest komercyjnym programem do modelowania procesów cieplnych zainstalowanym m.in. w Instytucie Odlewnictwa w Krakowie 3. BAZY WIEDZY W PROCESACH ODLEWNICZYCH 3.1 Monitorowanie procesu wytwarzania odlewów Istotną rolę w podejmowaniu wszelkiego rodzaju decyzji odgrywa otrzymywanie rzetelnych, aktualnych informacji dotyczących podmiotu decyzji. Dla kierowania produkcją niezbędnym jest również posiadanie kompleksowych informacji charakteryzujących na bieżąco stan procesu technologicznego, który powinien mieć swoje odzwierciedlenie w wartościach liczbowych (ws zystkich lub wybranych) parametrów procesu. Dozór techniczny winien śledzić na bieżąco proces produkcyjny, jednakże dostarczanie wszystkich wyników kontrolno-pomiarowych jest niecelowe ze względu na ich dużą objętość i małą czytelność. Rola komputerowego systemu informacyjnego polega na przekazywaniu kierującym produkcją pewnych wskaźników liczbowych, które są wynikiem przetwarzania danych kontrolno-pomiarowych. Wskaźniki te pozwalają zidentyfikować operacje wywołujące ewentualne nieprawidłowości w procesie technologicznym. Integralną częścią takiego systemu jest baza danych, zawierająca zarówno normy charakteryzujące wymagania odbiorców jak też wielkości opisujące rzeczywiste warunki technologiczne, co ułatwia porównywanie zgodności przebiegu procesu produkcyjnego z oczekiwaniami. Głębsza analiza ewentualnych nieprawidłowości w realizacji procesu technologicznego, poza danymi bieżącymi, wymaga posiadania

4 83 wiedzy o charakterze diagnostycznym. Schemat systemu diagnostycznego, współpracującego z bazą danych przedstawiono na rys.1. Stan początkowy (struktura procesu) Wnioskowanie (algorytmy,...) Wiedza stała (normy) Wiedza chwilowa (warunki realizacji procesu) I N T E R N E T Czy można postawić diagnozę? Monitorowanie procesu Pytania do dozoru technicznego dotyczące przebiegu procesu Diagnoza Rys. 1 Struktura systemu diagnostycznego Fig. 1. Structure of diagnostic system 3.2 System informacyjno-diagnostyczny INFOCAST Instytut Odlewnictwa wraz Katedrą Informatyki AGH i ACK Cyfronet opracował i wdrożył zdecentralizowany system informacyjny wspomagający szeroko rozumiane doradztwo techniczne, projektowanie nowych technologii oraz wspomaganie realizacji jakości wyrobów. W ramach tej ostatniej funkcji rozbudowana została część diagnostyczna systemu służąca do wykrywania przyczyn powstawania wad odlewów, wskazywania działań zapobiegawczych, jak również operacyjnego sterowania procesem.

5 84 Rys. 2 Struktura systemu INFOCAST Fig. 2. Structure of INFOCAST system Doradztwo to jest wspomagane bazą złożoną ze źródeł literaturowych oraz norm krajowych i międzynarodowych. W systemie INFOCAST zgromadzono informacje, które mogą być wykorzystywane nie tylko w przemyśle odlewniczym, ale także w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, obrabiarkowym, górniczym, kolejnictwie, przemyśle chemicznym i cementowym oraz innych gałęziach przemysłu. Bazy te stanowią istotny element poprawy efektywności zarządzania oraz rozwoju tych przemysłów. Komputerowy system informacyjny INFOCAST (rys.2) zawiera informacje o: artykułach z czasopism krajowych i zagranicznych wraz z ich abstraktami, pracach badawczych, referatach z Międzynarodowych Kongresów Odlewniczych - baza "SINTE", normach polskich, międzynarodowych, europejskich (docelowo o normach zagranicznych wybranych krajów) - baza "NORCAST",

6 85 gatunkach znormalizowanych stopów odlewniczych: -baza "CASTSTOP", wadach odlewów surowych, przyczynach ich występowania oraz sposobach zapobiegania ich powstawaniu - baza wiedzy wraz z systemem ekspertowym CASTEKSPERT. CATSEKSPERT jest zrealizowany z zastosowaniem języka CLIPS, oraz JAVA i pakietu JESS (JAVA EXPERT SYSTEM SHELL), systemu graficznego w języku HTML dostosowanego do dostępu przez przeglądarki www (również z możliwością przeglądania obrazów i zdjęć). INFOCAST zaimplementowano w systemie baz danych ORACLE zainstalowanym na superkomputerze SGI Origin Pracuje pod kontrolą systemu operacyjnego IRIX 6.5, który jest odmianą UNIXa firmy SGI (konfiguracja systemu : 32 procesory MIPS R10000 z zegarem 250 MHz i 96 procesorów MIPSR12000 z zegarem 300MGHz, pamięć operacyjna 40 GB, pamięć dyskowa 135 GB+70 GB, CDROM Drive, DAT Drive, interfejes sieciowy FDDI, ATM, Ethernet, hipi). SGI Orgin 2800 zbudowano w oparciu o specyficzną modularną architekturę S2M ( Scalable network 2,2% Liczba użytkowników systemu INFOCAST na stronach WWW w 2000 r. niezidentyfiko wani 25,6% Czechy, Francja, i in. 0,8% Instytut Odlewnictwa 24,9% USA 6,3% Polska 39,8% Holandia 0,4% Rys. 3 Ekran systemu dignostycznego CASTEXSPERT oraz charakterystyka użytkowników sytemu INFOCAST Fig. 3. Screenshot of diagnostic system CASTEXSPERT and characteristic of system INFOCAST users Na rys.3 zilustrowano stopień wykorzystania systemu INFOCAST, poprzez internet w okresie roku 2000 oraz podano przykładowy ekran diagnostyczny systemu CASTEXPERT.

7 86 4. UWAGI KOŃCOWE W pracy dokonano przeglądu niektórych narzędzi służących do wspomagania projektowania nowych technologii w przemyśle odlewniczym oraz kontroli realizacji procesu w procesie technologicznym. Podano również ogólną charakterystykę systemu INFOCAST, który jest pierwszym w kraju sieciowym systemem informacyjnodiagnostycznym, dedykowanym dla potrzeb nauki i przemysłu odlewniczego. LITERATURA [1] Kluska-Nawarecka S, G.Dobrowolski, R.Marcjan, E.Nawarecki: Integracja baz systemu INFOCAST z zastosowaniem technologii agentowej.infobazy'2002,bazy danych dla nauki. Mat.Konf., Cenrum Informatyczne Pol.Gadńska-2002, str.83. [2] H. Połcik, S. Kluska-Nawarecka, S. Bieniasz, Simultation and control of solidification processes, IFAC International Federation of Automatic Control. A Proceedings volume from the 2nd IFAC/IFIP/IEEE Conference, Grenoble, France 5-8 July 2000,PERGAMON [3] Kluska-Nawarecka S, Wojcik T., Application of the computer to predict the failures and casting defects. Plant Group Training on Design and Manufacture of Cast Spare Parts. Ed. Foundry Research Institute, Krakow 1993 EVALUATION OF THE COMPUTER SOFTWARE FOR CONTROL OF THE FOUNDRY PROCESSES SUMMARY The chosen computer software to aid the designing and management of the technological casting processes were described. The software is of both Polish and foreign origin. The INFOCAST system is also presented in the paper. This system was elaborated in Foundry Research Institute for management and diagnosing of foundry processes. Recenzował Prof. Józef Gawroński