Wykorzystanie elektronicznej formy dokumentacji wytwarzania wyrobów. prof. PŁ dr hab. inż. Andrzej Szymonik

Transkrypt

1 Wykorzystanie elektronicznej formy dokumentacji wytwarzania wyrobów prof. PŁ dr hab. inż. Andrzej Szymonik Łódź

2 Zalety systemu zarządzania dokumentami: zabezpieczenie przed modyfikacją : tego samego dokumentu przez wielu użytkowników; możliwość prześladowania historii zmian wprowadzonych w dokumentacji; ograniczenie dostępu do niektórych dokumentów; uporządkowanie dokumentów poprzez ich pogrupowanie i umieszczenie w odpowiednich folderach; 2

3 cd. zalety systemu zarządzania dokumentami zapisywanie w formie : metadanych podstawowych informacji o dokumencie (np. nazwisko autora, data wytworzenia); możliwość zaprogramowania obiegu dokumentów między użytkownikami; przekształcenie dokumentu papierowego na elektroniczny np. przez skanowanie; grupowanie dokumentów w zależności dla kogo są przeznaczone. 3

4 Czym jest dokumentacja? Odp. Wymiana danych: pomiędzy projektowaniem produktu i procesem wytwarzania; w planowaniu zarządzania produkcją; w procesie wytwarzania; w procesie dystrybucji i obsługi posprzedażnej. 4

5 Etapy cyklu życia produktu: pomysł, idea; specyfikacja, wymogi techniczne; koncepcja produktu; projekt wstępny; rozwinięcie projektu, opracowanie detali; testy, symulacje, analizy; zaprojektowanie narzędzi potrzebnych do uruchomienia produkcji; 5

6 cd. etapy cyklu życia produktu: realizacja; planowanie produkcji; produkcja; montaż końcowy; kontrola jakości; organizacja obsługi/serwisu; sprzedaż i dostawa; okres użytkowania; obsługa posprzedażna, wsparcie; wycofanie z użytku, recycling, ostateczna utylizacja... 6

7 Wymiana danych z wykorzystaniem ZISZ: projektowanie produktu i procesu wytwarzania (CAD, PDM, CAPP moduły ERP); planowanie zarządzania produkcją - ERP; proces wytwarzania MES, ERP, CAM; proces handlowy ERP, CRM. 7

8 Obszar handlowy 8

9 Co likwiduje dokumentację papierową? podpis elektroniczny sprzyja likwidacji dokumentacji papierowej; narzędzia: Internet, intranet, portale biznesowe, portale korporacyjne, systemy bazodanowe; EDI standard w wymianie dokumentacji. 9

10 Obszar projektowania produktu 10

11 PDM - system zarządzania danymi: 1) obszary funkcjonowania - działy: handlowy, konstrukcyjny, przygotowania produkcji, zaopatrzenie oraz wydział produkcyjny, księgowość, płace; 2) etapy pomysł, projekt konstrukcyjny, projekt procesu produkcyjnego, produkcja i jej rozliczenie. 11

12 Czym jest PLM -Product Lifecycle Management? filozofią działania i obejmuje: standaryzację projektów - konstrukcyjną i proceduralną; integracje danych konstrukcyjnych i związanych z projektem; automatyzację procesów związanych z zadaniami wykorzystującymi te dane; automatyzację zarządzania projektami. 12

13 PLM - obszary funkcjonalne: zarządzanie etapami cyklu życia składników; zarządzanie danymi cyklu życia; zarządzanie programem i projektem; współpraca w ramach cyklu życia; zarządzanie jakością; ochrona środowiska i przepisy bhp (eh&s). 13

14 PLM realizuje: wspieranie rozwoju nowych produktów i technologii; zarządzanie portfelem produktów; zarządzanie procesem produkcji; tworzenie koncepcji; badanie zgodności produktów z wymogami prawnymi (odpowiedzialność za produkt); 14

15 PLM integruje: konstruktorów; technologów; produkcje; dostawców; kooperantów; klientów. 15

16 PLM obejmuje: MDA (Mechanical Design Automation) automatyzacja procesu projektowania; PKM (Product Knowledge Management) zarządzanie wiedzą o produkcie; PDM (Product Data Management) zarządzanie danymi produktu; PM (Project Management) zarządzanie przedsięwzięciami; 16

17 cd. PLM obejmuje: CPDM (Collaborative Product Definition Management) zarządzanie danymi produktów w ramach sieci dostaw; DM (Digital Manufacturing) - system do komputerowej symulacji procesów produkcyjnych. 17

18 PLM korzyści: redukcja czasu wprowadzania produktu na rynek dzięki wykorzystaniu kompleksowego rozwiązania do zarządzania wszystkimi informacjami związanymi z produktem - od momentu powstania pomysłu poprzez projektowanie aż do wycofania produktu z rynku; 18

19 cd. PLM korzyści: przyśpieszenie procesu kooperacji dzięki zapewnieniu wielu partnerom gospodarczym możliwości współpracy przy zarządzaniu przedsięwzięciem oraz wykorzystanie możliwości funkcjonalnych w zakresie zarządzania zmianami i projektami; 19

20 cd. PLM korzyści: redukcja kosztów wprowadzania produktu na rynek poprzez oszacowanie postępu w realizacji programu i projektu oraz wsparcie procesu podejmowania decyzji dotyczących inwestowania w poszczególne produkty; 20

21 cd. PLM korzyści: redukcja ryzyka i kosztów zmian dzięki zastosowaniu zestawu funkcji do monitorowania i wdrażania zmian oraz sterowania nimi - ich zakres obejmuje zmiany projektów i produktów wymaganych przez klientów oraz zmiany konstrukcyjne na potrzeby realizowanych, zatwierdzonych zleceń produkcyjnych; 21

22 cd. PLM korzyści: redukcja kosztów utrzymania oraz zwiększenie dostępności urządzeń w wyniku wykorzystania funkcji w zakresie planowania, pomiaru i śledzenia efektywności działań, bezpieczeństwa i utrzymania urządzeń. 22

23 Obszary funkcjonowania PLM: dział handlowy i marketing; dział konstrukcyjny, zaopatrzenie; dział przygotowania produkcji; wydział produkcyjny; księgowość; płace. PLM = procesy biznesowe + CAD+PDM 23

24 cd. PLM korzyści: poprawę produktywność pracowników obszaru R&D; budowę bazy informacji o produktach. 24

25 Projektowanie procesów technologicznych obróbki 25

26 Formalny opis procesu technologicznego obróbki Proces technologiczny obróbki realizowany przez system wytwarzania jest opisany przez zbiór działań {E O }, realizowanych przez elementy systemu obróbki, w wyniku których następuje dyskretna zmiana charakterystyki przedmiotu ze stanu początkowego w stan końcowy oraz strukturę SPO, która określa kolejność występujących w procesie działań. PTO = {E O }, SPO 26

27 Procesy technologiczne - trzy rodzaje działań: E TRO - działanie powodujące zmianę stanu przedmiotu obrabianego; E OPO - działanie powodujące zmianę położenia obiektu w systemie (narzędzia -N, przedmiotu -PO, oprzyrządowania wymiennego - ZPW/ZNW); E IDO - działanie porównujące charakterystykę rzeczywistą przedmiotu w odniesieniu do charakterystyki zadanej dokumentacją procesu. 27

28 Proces technologiczny obróbki można zapisać: PTO = {E TRO, E TRO, E TRO }, SPO 28

29 Przedmiot obrabiany w stanie półfabrykatu: PO P = Sp p T1 Sp 1 T2 Sp 2... Ti Sp i = PO i Tw-1 Sp W-1 Tw Sp W = PO W gdzie: PO P - przedmiot obrabiany w stanie półfabrykatu, PO i - przedmiot obrabiany w stanie i-tym, PO W - przedmiot obrabiany w stanie gotowego wyrobu, Sp i - stan pośredni przedmiotu obrabianego powodowany przez i-ty zbiór transformacji, Sp w - stan pośredni przedmiotu obrabianego w stanie wyrobu, T i - i-ty zbiór transformacji przedmiotu obrabianego. 29

30 Stan pośredni i- ty opisać można za pomocą formalizmu: Sp i = (C i, W i, T i ) gdzie: C i - zbiór cech przedmiotu w stanie i-tym, W i - zbiór więzi nałożonych na cechy przedmiotu w stanie i-tym, Sp i - stan pośredni przedmiotu obrabianego powodowany przez i-ty zbiór transformacji, T i - zbiór transformacji prowadzących do uzyskania i-tego stanu pośredniego. 30

31 Hierarchiczna struktura procesu technologicznego obróbki OP-operacja, US-ustawienie, PZpozycja, ZB-zabieg, PR- przejście 31

32 W praktyce PTO: PTO= [OP[US[PZ[ZB[PR]]]]] gdzie: OP - operacja, US - ustawienie, PZ - pozycja, ZB - zabieg, PR - przejście 32

33 Proces technologiczny zależy od: wiedzy technologicznej określoną jako zbiór informacji umożliwiających prawidłowe projektowanie procesu technologicznego. (zbiór ten składa się z zasad i reguł); 33

34 cd. proces technologiczny zależy od: danych, o systemie wytwarzania obejmujące charakterystyki technologiczne elementów systemu wytwarzania, a także zbiór możliwości realizacji działań na poszczególnych stanowiskach wytwarzania; 34

35 cd. proces technologiczny zależy od: założenia ekonomiczne obejmujące wielkość programu produkcyjnego, powtarzalność serii oraz przewidywany termin dostarczenia wyrobu na rynek. 35

36 Projektowanie procesu technologicznego: Dane wejściowe: program produkcyjny i charakterystyka przedmiotu obrabianego: PO W = (C W, W W,Ψ W ) PO W stan gotowy wyrobu; C W cechy przedmiotu gotowego; W W - zbiór więzi nałożonych na cechy przedmiotu gotowego; Ψ W transformacie (zbiór) do uzyskania przedmiotu gotowego. 36

37 Projektowanie PTO w systemach CAD/CAM: systemy CAP, CAAP nie dotrzymują kroku dynamicznie integrującym się systemom CAD i CAM; systemy CAD/CAM łączą przestrzenne modelowanie złożenia wyrobu oraz części składowych z projektowaniem obróbki oraz z symulacją ścieżki narzędzia; 37

38 cd. projektowanie PTO w systemach CAD/CAM: przydatność CAD/CAM dzięki: szerokiemu zakresowi wspomagania komputerowego projektowania procesu montażu; ilości posiadanych przez system modułów realizujących programowanie w zakresie określonych metod obróbki, temu, że poziom zastosowania zależy od możliwości opisu geometrycznego obrabianych powierzchni. 38

39 Przebieg projektowania PTO w systemach CAD/CAM: tworzenie struktury procesu w zakresie projektowania operacji, ustawień, zabiegów i przejść; dobór obrabiarek, oprzyrządowania przedmiotowego i narzędziowego oraz narzędzi; obliczenia parametrów obróbki; kalkulacji kosztów; zapisu opracowanych procesów technologicznych obróbki. 39

40 Przebieg projektowania procesów technologicznych obróbki w systemie CAD/CAM. T-zakres działań realizowanych przez technologa, A- zakres działań realizowanych przez komputer 40

41 Sposoby projektowania procesów: ręczny; automatyczny (wspomagany komputerowo): wariantowy; generacyjny; semigeneracyjny. 41

42 Projektowanie wariantowe: bazuje na idei podobieństwa procesów technologicznych (30-90% nowego wyrobu tworzą elementy wykonane wcześniej); polega na przyporządkowaniu, dla danej części procesu spośród opracowanych wcześniej procesów, dla zbiorów części technologicznie podobnych; ogranicza się do określonych grup części i zdefiniowanych typowych procesów. 42

43 W grupie metod wariantowych wyróżniono projektowanie na podstawie procesów: indywidualnych; grupowych; typowych. 43

44 Proces technologiczny o najbardziej zbliżonej charakterystyce (procesy indywidualne): 1. PO W {PO W1, PO W 2,..., PO W n } {PTO 1, PTO 2,..., PT O n } PTO I 2. PTO I PTO (modyfikacja) 44

45 Projektowanie na podstawie procesu grupowego: 1. PO W {PO W1, PO W 2,..., PO W n } PO H PTO G 2. {PO W1, PO W 2,..., PO W n } K 3. R = {PO W1, PO W 2,..., PO W n } PTO R = {ME TRO, ME OPO, ME IDO }, SPO R 45

46 Metoda generacyjna: 1) dla zidentyfikowanych cech technologicznych c W1, c W2.. C W, wyrobu w stanie końcowym PO W opracowywany jest zbiór działań E TRO transformujących cechę c pi technologiczną w c wi ; 2) następnie zbiór działań E TRO zostaje uporządkowany w oparciu o zbiór reguł i zasad projektowania PT obróbki; 46

47 cd. metoda generacyjna: 3) uporządkowanie działań E TRO realizowane jest w procesie syntezy procesu technologicznego z procesów technologicznych elementarnych opracowanych dla zbioru cech technologicznych tworzących wyrób. 47

48 Metoda semigeneracyjna: WT {ME TRO, ME OPO, ME IDO }, MSPO 48

49 Na podstawie wzorca procesu i analizie przynależności przedmiotu do określonej klasy, generowany jest PTO - polega na: wyznaczeniu w oparciu o wzorzec stanów pośrednich przedmiotu obrabianego od stanu gotowego wyrobu do stanu półfabrykatu, wyznaczenia sposobów i środków technicznych realizacji wyznaczonych stanów pośrednich w systemie wytwarzania od stanu półfabrykatu do stanu gotowego wyrobu. 49

50 Stany pośrednie opisuje sekwencja wyrażeń: PO W = Sp W = (C W, W W,Ψ W ) Sp W-1 = Sp W + T W.. PO i-1 = Sp i-1 = (C W-1, W W-1,Ψ W-1 ) Sp i-1 = Sp i + T i.. PO 1 = Sp 1 = (C 1, W 1,Ψ 1 ) 50

51 cd. stany pośrednie opisuje sekwencja wyrażeń: Kolejne zbiory transformacji T W, T W-1,..., T i... są zależne od generowanych działań, dla wykonania zidentyfikowanych cech technologicznych c i1, c i2, C i. W wyniku iteracyjnego postępowania, generowanie są stany pośrednie. PO W = Sp W Tw Sp w-1 Tw-1 Ti Sp i = PO i T2 Sp 2 T1 Sp 1 = PO p 51

52 Przedmiot obrabiany w stanie półfabrykatu opisuje wyrażenie: Sp p = Sp 1 + T p PO P = Sp P = (C P, W P,Ψ P ) 52

53 Projektowanie procesu technologicznego w warunkach współbieżnego rozwoju wyrobu 53

54 Wymagania dla systemów projektowania procesów technologicznych obróbki: zdolność do projektowania procesów technologicznych obróbki dla szerokiego spektrum typowych części maszyn, elementów składowych wyrobów; zdolność do projektowania procesów technologicznych obróbki przy uwzględnieniu dysponowanych możliwości systemu wytwarzania; 54

55 cd. wymagania dla systemów projektowania procesów technologicznych obróbki: zdolność do generowania szeregu wariantów procesu technologicznego z różnym stopniem szczegółowości opracowania. 55

56 Generacyjne szkielety CAPP umożliwiają: zapis, modyfikację i przetwarzanie wiedzy technologicznej (repozytoria wiedzy); zapis technologicznych charakterystyk systemu wytwarzania ukierunkowanych na charakterystykę realizowanych w przedsiębiorstwie procesów wytwórczych; generowanie rozwiązań na różnym poziomie szczegółowości. 56

57 CAPP - inżynieria współbieżna wymaga wiedzy: o strukturze procesu technologicznego dla typowych części określaną jako wiedzę 1 rodzaju, określającą strategii przetwarzania, zależną od przyjętej metody projektowania określaną jako wiedzę technologicznej 2 rodzaju. 57

58 Generowania procesu technologicznego 1. Dane wejściowe: obróbki: Dane o przedmiocie obrabianym przechowywane są w obiektowej bazie wyrobu zorientowanej na cechy technologiczne. Model wyrobu reprezentowany jest za pomocą obiektów. Obiekt jest strukturą programistyczną łączącą w sobie dane (pola) oraz metody (procedury, funkcje) przetwarzające te dane. Obiekty komunikują się ze sobą za pomocą komunikatów. 58

59 cd. generowania procesu technologicznego obróbki: 2. Bazy danych możliwości technologicznych systemu wytwarzania. Część pierwsza opisuje system wytwarzania i jego elementy składowe. Część druga określa możliwości realizacji działań typu transformator, operator i identyfikator w charakteryzowanym systemie wytwarzania. 59

60 cd. generowania procesu technologicznego obróbki: 3. Bazy danych normatywów technologicznych naddatków obróbkowych: wiedzę określającą zasady wyboru typu technologicznego przedmiotu obrabianego, dla którego określić można uogólnioną strukturę procesu technologicznego obróbki ; 60

61 cd. generowania procesu technologicznego obróbki: cd. 3. Bazy danych normatywów technologicznych naddatków obróbkowych: wiedzę określającą zasady wyboru typu półfabrykatu, dla wybranego typu technologicznego przedmiotu obrabianego; 61

62 cd. generowania procesu technologicznego obróbki: cd. 3. Bazy danych normatywów technologicznych naddatków obróbkowych: wiedzę określającą zasady i reguły projektowania procesu technologicznego półfabrykatu ; 62

63 cd. generowania procesu technologicznego obróbki: cd. 3. Bazy danych normatywów technologicznych naddatków obróbkowych: wiedzę określającą zasady i reguły projektowania procesu technologicznego obróbki. 63

64 Etapy projektowania: wybór uogólnionej struktury procesu technologicznego obróbki (ETAP I); projektowanie rewersyjne półfabrykatu i stanów pośrednich przedmiotu obrabianego (ETAP II); generowanie procesu technologicznego obróbki (ETAP III). 64

65 TPP - baza : statyczna baza wiedzy o firmie (zasoby ludzkie, maszyny, indeksy, narzędzia, programy dla obrabiarek, robotników); dynamiczna (planowanie i zarządzanie operacyjne). 65

66 Kartoteka TPP - struktura wyrobu - udziela odpowiedzi na pytania: ile i jakich zespołów, podzespołów, części, surowców potrzeba na wyprodukowanie zadanej liczby wyrobów? ile i jakie wyroby gotowe można wyprodukować na podstawie danych zespołów, komponentów, części? w jakich wyrobach, podzespołach występują dany element, podzespół, materiał? 66

67 Kartoteka TPP - przebieg operacji: dane w układzie statycznym - jakie operacje, w jakiej kolejności, na jakich maszynach, jacy są potrzebne pracownicy aby wyprodukować dany wyrób (kartoteka marszrut technologicznych); dobór maszyn i pracowników odbywa się na poziomie operacyjnym; 67

68 Kartoteka operacji technologicznych korzysta z kartotek: stanowisk; grup maszyn; kwalifikacji pracowników; indeksów elementów; materiałów. 68

69 Dokumentacja warsztatowa (DW) 69

70 Funkcje DW: identyfikacyjna oznaczenie elementu lub pojemnika, w którym znajduje się element; określenie sposobu wykonania elementu dane z TPP (system CAPP); nośnik informacji przygotowanie danych (akwizycja) z procesu wytwarzania polega na umieszczeniu informacji usprawniających proces pozyskiwania danych z procesu wytwarzania, rejestracje pracochłonności itd. 70

71 Przewodnik warsztatowy (PW) część A zawiera dane dotyczące: zlecenia, do którego element ten jest potrzebny; autorów procesu; oznaczenia dokumentacji rysunkowej, a także (w przypadku stałych miejsc składowania) lokalizację, gdzie element powinien się znajdować po wykonaniu każdej z operacji procesu wytwarzania; 71

72 cd. przewodnik warsztatowy (PW) część A zawiera dane dotyczące: kodów kreskowych, zastosowanych w celu wspomagania procesu obrotu materiałowego, dokumentów rozchodowych (RW) i przychodowych (PW). 72

73 Przewodnik warsztatowy (PW) część B zawiera dane dotyczące: składników i materiałów potrzebnych do realizacji procesu, który zawiera karty limitowe na pobrania materiałowe; ułatwienia obrotu dokumentacją elementów wysyłanych do kooperacji (np. składnik: malowanie); 73

74 Przewodnik warsztatowy (PW) część C zawiera dane dotyczące: operacji procesu wytwarzania wraz z opisem zabiegów oraz kodami kreskowymi dla rejestracji procesu wytwarzania. 74

75 Dystrybucja dokumentacji 75

76 Wariant tradycyjny: rozdzielca dostarcza dokumentację konstrukcyjna; przewodnik warsztatowy umieszczony jest w pojemniku; dane z przewodnika z wykorzystaniem kodów kreskowych i skanerów są rejestrowane na komputerowych stanowiskach do rejestracji. 76

77 Wariant tradycyjny - wady: Utrudnieniem jest zarządzanie zmianami w organizacji procesu wytwarzania, zarówno co do priorytetów wykonywanych prac, jak i zmianami w samym procesie. Problem ten rozwiązywany jest za pomocą poleceń ustnych lub z wykorzystaniem dodatkowego dokumentu przekazywanego na stanowisko pracy. np. karty pracy 77

78 Wariant bezpapierowy: funkcje identyfikacyjną przejmują np. znaczniki RFID; polecenia o kolejności wykonania elementów oraz dokumentacja konstrukcyjna, czy też procesu wytwarzania są dostępne z panelu operatorskiego, dostępnego na każdym stanowisku pracy; 78

79 cd. wariant bezpapierowy: karta pracy przybiera tylko formę wirtualną; panel operatorski zapewnia równie możliwość akwizycji danych czy też przywołanie służb serwisowych itp. 79

80 Wariant hybrydowy związane jest z wąskimi gardłami procesu wytwarzania, które podlegają monitorowaniu; powyższe stanowiska umożliwiają komunikację z maszyną na pomocą narzędzi MES; system zarządzania, np. klasy ERP, przekazuje dane o kolejności wykonywanych zleceń produkcyjnych, podaje parametry obróbki (np. numer programu CNC) i zwrotnie pobiera informację o wykonanych elementach. 80

81 Dziękuję 81