31/6 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rok 2002, Rocznik 2, Nr 6 Archives of Foundry Year 2002, Volume 2, Book 6 PAN - Katowice PL ISSN 1642-5308 MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA SYSTEMU "SYSKLASS" W PROCESIE TECHNICZNEGO PRZYGOTOWANIA PRODUKCJI JEDNOSTKOWEJ I MAŁOSERYJNEJ ODLEWÓW - KLASYFIKACJA WYROBÓW KONSTRUKCYJNIE I TECHNOLOGICZNIE PODOBNYCH B. PISAREK 1 Katedra Systemów Produkcji, Politechnika Łódzka, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź STRESZCZENIE W pracy przedstawiono możliwości klasyfikacji wyrobów odlewni (odlewy, modele, rdzennice) na grupy konstrukcyjnie i technologicznie podobne w aspekcie wyko - rzystania systemu komputerowego wspomagania procesów wytwarzania SYSKLASS w zakresie technicznego przygotowania produkcji jednostkowej i małoseryjnej odlewów. Key words: technical production preparation, group technology, concurrent engineering, KNOW-HOW base, CAP, SYSKLASS. 1. WSTĘP Odlewnie, jak i pozostałe przedsiębiorstwa w Polsce muszą realizować swoją strategię w warunkach ustawicznej walki konkurencyjnej, której podstawową cechę można opisać przysłowiem:,,szybszy pożera powolniejszego. Klient wymusza korzystne ceny, powtarzalną jakość odlewów i maksymalnie krótki czas realizacji zamówienia. Aby podołać wymaganiom klienta Odlewnia w szerokim spektrum swoich działań musi dążyć do minimalizacji czasu [1]: 1 dr inż., bpisarek@ck-sg.p.lodz.pl 269
realizacji zlecenia, optymalizacji procesu wytwarzania w celu: - wyeliminowania źródeł strat, - dopasowania do zmieniających się wymagań rynku i warunków środowiskowych, inkubacji i wdrażania udoskonaleń strategicznych, organizacyjnych i jakościowych, innowacji, otwarcia nowych rynków i powiązań kooperacyjnych. Minimalizacja ta jest bardzo kłopotliwa do zrealizowania zwłaszcza, gdy zamawiane są odlewy w ilościach małoseryjnych, czy też jednostkowych. Dla tego typu zamówień odlewnie są w stanie tego dokonać przede wszystkim poprzez skrócenie czasu technicznego przygotowania produkcji (TPP). Niezależnie od seryjności, konieczność skrócenia czasu TPP wymusza na Odlewni zastosowanie systemów komput e- rowego wspomagania planowania - CAP (Computer Aided Planning). Systemy CAP są związane bezpośrednio z projektowaniem procesu technologicznego [2]. System komputerowy SYSKLASS, prezentowany w pracach [3,4], umożliwia tworzenie procesu technologicznego metodą wariantową. Podstawą tej metody jest technologia grupowa - GT (Group Technology). Polega ona na stworzeniu rodziny części technicznie (konstrukcyjnie i technologicznie) podobnych. Podstawowym założeniem jest to, że części o zbliżonej geometrii i właściwościach technologicznych wykonane z tego samego lub podobnego materiału mają zbliżone procesy technologiczne obróbki. Stworzenie klasyfikatora części i opracowanie systemu ich kodowania stanowi punkt wyjścia metody wariantowej. System kodowania ułatwia wyszukiwanie z bazy danych części podobnych. W Katedrze Systemów Produkcji PŁ prowadzi się obecnie prace adaptacyjne systemu SYSKLASS dla potrzeb odlewni. Poniżej przedstawiono częściowe wyniki tych prac. 2. IDENTYFIKACJA PODOBIEŃSTW WG CECH TECHNOLOGICZNYCH I KONSTRUKCYJNYCH Określenie podobieństw technologicznych i konstrukcyjnych odlewów stołów o b- rabiarek wykonywanych w Odlewni Koluszki przeprowadzono w oparciu o obserwację dokumentacji rysunkowej uproszczonej oraz analizę kart odlewów. Informacje zawarte w dostępnej dokumentacji technicznej pozwoliły zaproponować dwie grupy odlewów: 1) stoły poziome i sanie, 2) stoły pionowe, poziome poszerzone, suporty. Parametry podziału tych odlewów przedstawiono w tabeli 1. Na podstawie wybranych parametrów opracowano warunki wyboru przedstawiciela poszczególnych grup. 270
ARCHIWUM ODLEWNICTWA 271
272
ARCHIWUM ODLEWNICTWA 273
3. KLASYFIKACJA PRODUKOWANEGO PRZEZ ODLEWNIĘ ASORTYMENTU Z WYKORZYSTANIEM SYSTEMU SYSKLASS Do produkowanego przez odlewnię w ograniczonych ilościach asortymentu n a- leży zaliczyć: modele i rdzennice (produkowane w ilościach jednostkowych na potrzeby własne odlewni), odlewy (produkowane w ilościach jednostkowych i małoseryjnych na zamówienie klientów z zewnątrz). Na rysunku 1 przedstawiono katalog części produkcyjnych odlewni. Rys. 1. Grupy asortymentu produkowanego przez odlewnię Fig. 1. Groups of product line of foundry Czynnością decydującą o zastosowaniu grupowej technologii w zakresie tworzenia dokumentacji odlewniczej konstrukcyjnej i technologicznej jest klasyfikacja prod u- kowanego przez odlewnię asortymentu. Umożliwia ona nadanie indywidualnego 274
cyfrowego kodu nowej części. Do podstawowych kryteriów dla danych klasyfikacyjnych należą: jednoznaczność w określaniu parametrów nowych elementów, zupełność dodatkowych parametrów, optymalna ilość. ARCHIWUM ODLEWNICTWA Podstawowym kryterium jednoznaczności dla modeli i rdzennic jest ich geometryczny kształt, natomiast dla odlewów oprócz niego dochodzi jeszcze, w zależności od struktury organizacyjnej Odlewni, typ formierni ( np.: Formiernia Lekka, Formiernia Średnia, Formiernia Ciężka itp.). Prawidłowość klasyfikacji zależy od szczegółowości-zupełności informacji oraz struktury danych. Należy ustalić dokładnie parametry konstrukcyjno-technologiczne analizowanego elementu, takie jak: materiał na modele i rdzennice, rodzaj stopu na odlewy, wymiary, dokładność wykonania, metoda odlewania, gładkość powierzchni, obróbka cieplna, obróbka mechaniczna odlewów, ochrona powierzchni, inne. Kryterium optymalnej ilość informacji klasyfikacyjnych określa efektywność technicznego opracowania algorytmu postępowania przy klasyfikacji nowego elementu, aby z olbrzymiej ilości informacji charakteryzujących produkowany przez odlewnię asortyment (tab. 1) wybrać tylko te, które w sposób jednoznaczny umożliwią przypis a- nie go do jednej z istniejących grup lub utworzenie nowej grupy (rys. 5). Na rysunku 2 przedstawiono parametry główne i pomocnicze opisujące wszystkie odlewy przynależne do określonej grupy części produkcyjnych (np. odlewów stołów obrabiarek) zapisywane w "Słowniku parametrów i ich grup" systemu SYSKLASS. W systemie SYSKLASS wyróżnia się dwie grupy główne wyrobów: grupa wyrobów mająca charakter części (odlewy), grupa wyrobów mająca charakter złożenia (modele i rdzennice). W procesie klasyfikacji przypisuje się nowy element do jednej z powyższych grup wyrobów odlewni, a następnie do grup elementów podobnych zgodnie z algory t- mem cech klasyfikacyjnych poprzez wybór odpowiedniej ikony przedstawiciela w klasyfikatorze graficznym. Przykładowe zrzuty ekranu systemu SYSKLASS przedstawiające klasyfikator graficzny i jego opcje przedstawiono na rysunku 3. Podstawowym zadaniem klasyfikatora graficznego jest zarządzanie wszystkimi sklas y- fikowanymi częściami. System ten standardowo jest dwupoziomowy, lecz może być w zależności od potrzeb wielopoziomowym. 275
Rys. 2. Słownik parametrów i ich grup Fig. 2. Dictionary of parameters and their groups Menu klasyfikatora (rys. 3) umożliwia zmianę następujących ustawień związanych z matrycą jego ikon: skala, lupa, znak rozwinięcia, statystyka, kod operacji. Funkcja skala zmienia skalę wyświetlania ikon. Funkcja lupa otwiera dodatkowe okno z powiększonym rysunkiem wybranego z matrycy ikon przedstawiciela kształtu na pierwszym poziomie, natomiast na drugim poziomie dodatkowo wyświetlane są charakterystyczne wymiary przedstawiciela. 276
ARCHIWUM ODLEWNICTWA Funkcja znak rozwinięcia umieszcza w lewym górnym rogu każdej ikony przedstawiciela kształtu dodatkowy znak informujący, że przedstawiciel posiada drugi p oziom klasyfikatora lub sklasyfikowaną część. Funkcja statystyka wyświetla w lewym dolnym rogu każdej ikony przedstawiciela kształtu dodatkowy informację o liczbie części przynależnych do danej grupy. Funkcja kod pozycji wyświetla w prawym dolnym rogu ikony przedstawiciela kształtu jego systemowy kod. Rys. 3 Klasyfikator graficzny Fig. 3. Graphic classifier Na rysunkach 4 i 5 przedstawiono odpowiednio: przykładowy katalog niesklasyfikowanych części (rys. 4) oraz opis parametrów umożliwiających przypisanie niesklasyfikowanej części do przedstawiciela grupy (rys. 5). Poprzez wybór przedstawiciela np. t y- powego kształtu na pierwszym poziomie i na ewentualnych następnych poziomach uzyskuje się dostęp do wszystkich pozycji wybranej grupy elementów technologicznie podobnych i związanych z nimi dokumentacji. Na rysunku 6 przedstawiono pozycje menu Dokumentacja TPP po sklasyfikowaniu części, umożliwiające operatorowi systemu przegląd lub opracowywanie niezbędnej dokumentacji. 277
Ilość grup elementów jest nieograniczona i definiuje ją upoważniony operator systemu. Każdy przedstawiciel kształtu posiada własny opis tekstowy, którego zadaniem jest uściślenie informacji o przedstawicielu (rys. 3). Efektem końcowym klasyfikacji jest przydzielenie np. kodu kształtu każdej projektowanej części, co oznacza jej zaszereg o- wanie do ściśle określonej grupy wyrobów technologicznie podobnych produkowanego przez odlewnię asortymentu. Rys. 4. Katalog niesklasyfikowanych części Fig. 4. Unclassified parts catalogue Kod kształtu przypisuje się nowym częściom poprzez wybór ikony klasyfikatora. Kod zawiera po dwa znaki przypisane do każdego z poziomów klasyfikatora. Na przykład dla dwupoziomowego klasyfikatora kod "AABB" zawiera cztery oznaczenia zn a- kowe, gdzie: AA - kod nadany przez wybór na pierwszym poziomie, BB - kod nadany przez wybór na drugim poziomie. 278
ARCHIWUM ODLEWNICTWA Przykładowo analizowany odlew o numerze STÓŁ_OBR-01 w procesie klasyfikacji otrzymał kod kształtu 5403 tzn. 54 pozycja w asortymencie odlewni 03 grupa odlewów technologicznie i konstrukcyjnie podobnych (rys. 3, 6 i 7). Rys. 5. Opis parametrów umożliwiających przypisanie niesklasyfikowanej części do przedstawiciela grupy Fig. 5. Description of parameters enabling ascription unclassified part to agent of group Na rysunkach 7 i 8 przedstawiono odpowiednio główne (rys. 7) i dodatkowe p a- rametry sklasyfikowanego odlewu (rys. 8). Na podstawie analizy procesów technologicznych za dopuszczalną różnicę w kształcie pomiędzy przedstawicielem a elementem, która nie ma wpływu na funkcjonowanie w danej grupie elementu oraz zasadniczo nie zmieni wzorcowego procesu technologicznego przyjmuje się zmianę w granicach 2040%. Większa różnica wymusza umieszczenie go w innej grupie graficznego systemu klasyfikacji. Powyższe działania mogą być przeprowadzane tylko przez pracowników Odlewni posiadających odp o- wiednie uprawnienia nadane przez administratora systemu, natomiast podawanie 279
wniosków o zmiany w systemie dotyczą wszystkich operatorów systemu SYSKLASS - pracowników mających uwierzytelniony bezpośredni do niego dostęp. Rys. 6. Pozycje menu ''Dokumentacja TPP'' po sklasyfikowaniu odlewu Fig. 6. Menu elements ''Dokumentacja TPP'' after classification of cast 280
ARCHIWUM ODLEWNICTWA Klasyfikacja złożeń (modeli i rdzennic) jest identyczna, jak klasyfikacja grup elementów mających charakter części (odlewów). Elementy złożeń dodatkowo uzupełniane są o specyfikację części. Dla złożeń nie wprowadza się parametrów tolerancji i chropowatości. Rys. 7. Główne parametry sklasyfikowanego odlewu Fig. 7. Main parameters of classified cast 281
Rys. 8. Dodatkowe parametry sklasyfikowanego odlewu Fig. 8. Additional parameters of classified cast Podstawową rolą rysunków przedstawicieli kształtu jest wizualne podkreślenie charakterystycznych cech części różnicujących produkowany przez od lewnię asortyment i umożliwiający podzielenie go na grupy, a więc nie jest to ich dokładna kopia z rysunku konstrukcyjnego. Te uproszczone rysunki elementów można wykonać w d o- wolnym zewnętrznym edytorze bitmap i "wkleić" je do klasyfikatora lub wykonać je wbudowanym wewnętrznym edytorze graficznym systemu o nazwie TLGEDIT. 282
ARCHIWUM ODLEWNICTWA 4. WNIOSKI Wdrożenie systemu SYSKLASS wymuszając utworzenie wspólnej bazy wiedzy w Odlewni, przyczyni się do usprawnienia tworzenia dokumentacji (informacji) oraz organizacji pracy zarówno w dziale technicznego przygotowania produkcji jak i w działach marketingu, zaopatrzenia czy też kooperacji. Wdrożenie systemu SYSKLASS w odlewniach może przynieść następujące efekty: - radykalne skrócenie wszystkich etapów TPP, - obniżenie nakładów na TPP nowych odlewów, - zwiększenie jakości i efektywności TPP; - wyraźna redukcja czynności rutynowych, a zwiększenie udziału czynności twórczych w pracach TPP; - radykalne zwiększenie elastyczności TPP. LITERATURA [1] A.Brückner, T. Mühlbrdat, H. Weiss (tłum. C. Podrzucki): Ucząca się odlewnia. Przegląd Odlewnictwa, s. 15-17, Nr 1, (2001). [2] E. Pająk: Zaawansowane technologie współczesnych systemów produkcyjnych. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, (2000). [3] B. Pisarek: Możliwości zastosowania w odlewni systemu komputerowego wspomagania projektowania procesów wytwarzania "SYSKLASS". Archiwum Odlewnictwa, s. 275-289, Rocznik 1, Nr 1 (1/2), (2001). [4] J. Matuszek, D. Plinta: System komputerowego wspomagania projektowania procesów wytwarzania "SYSKLAS". Wyd. Polit. Łódzkiej Filii w Bielsku-Białej, Bielsko- Biała (2000) 283
CAPABILITIES OF EMPLOYMENT OF SYSTEM "SYSKLASS" IN TECHNICAL PRODUCTION PREPARATION OF PIECE AND SHORT-RUN PRODUCTION OF CASTS - CLASSIFICATION OF CONSTRUCTIONAL AND TECHNOLOGICALLY SIMILAR PRODUCTS SUMMARY It present foundation in paper and capabilities classification of product line of foundry (casts, patterns, core boxes) on constructional and technolog ically similar groups to making use of computer aided planning and manufacturing system SYSKLASS in range of technical production preparation of piece and short-run production of casts. Recenzował: prof. dr hab. inż. Stanisław Pietrowski 284