Система управления жизненным циклом изделия обеспечивает трехмерное моделирование технологического процесса

Производители дискретной продукции получают выгоды от использования моделирования. Два примера дают представление — почему и как это происходит.

Потребности рынка диктуют, чтобы производители продвигали продукцию на рынок быстрее, чем когда-либо ранее, несмотря на то, что продукция сама по себе стала более сложной. Это оказывает давление на разработчиков и производителей механического оборудования. Они должны работать быстрее, чтобы создавать новое, более универсальное оборудование, продолжая при этом выполнять требования заказчика к стоимости и качеству продукции. Программное обеспечение Product lifecycle management – PLM (Система управления жизненным циклом изделия) предоставляет средство – систему трехмерного моделирования технологического процесса, которая может помочь уменьшить нагрузку на разработчиков.

Пример применения

Компания Symax Systemtechnik Sondermaschinenbau GmbH хорошо осведомлена об этих побудительных мотивах. Свыше 100 работников компании занимаются разработкой и производством машин и систем, используемых для автоматизации производства и процессов сборки. Компания также производит системы для проведения испытаний, гидравлические системы и оборудование для транспортировки материалов.

Базирующаяся в городе Нойтраублинг, Германия, компания Symax осуществляет все виды работ, начиная от планирования концепции до разработки и производства, выпускаемых по техническим условиям заказчика систем; продукция компании встречается в Европе, США, Японии, Китае и Мексике. В 2004 и 2005 годах министерство экономики Баварии включило компанию Sy-max в список 50 лучших компаний Баварии за ее стремление к инновациям и к доминированию на рынке.

Приблизительно 40 % проектов компании Symax включают робототехнические устройства.

«Так как наши процессы становятся более сложными, в начале фазы планирования мы часто сталкиваемся с вопросами о том, будет ли робот работать в заданных условиях, – поясняет Роберт Ленер, генеральный директор компании Symax. – Нам требовалось простое средство, которое мы могли бы использовать, чтобы виртуально оценить наши концепции совершенствования производства в течение всего жизненного цикла нового изделия, включая увеличение объема выпуска».

Компания нашла решение данной проблемы за счет использования программных пакетов для моделирования технологических процессов – Tecnomatix Process Designer и Process Simulate разработки компании Siemens PLM Software. Приложение Process Designer – это система планирования и разработки моделей, основанная на технологии eMServer (многоуровневая архитектура, поддерживающая распределенные и совместные информационные/производственные среды). Приложение Process Simulate – это среда для кинематического трехмерного моделирова ния, аналогичная системам, применяемым для проверки работы роботов. При помощи приложения Process Simulate,использующего модель человека, могут выполняться исследо вания в области эргономических решений. Программное обеспечение для моделиро вания предоставляет компании Symax:

  • возможность визуализации операций, выполняемых роботом, в трехмерной среде;
  • оперативную обратную связь в отношении возможности реализации идей;
  • моделирование видеороликов, которые могут использоваться для презентаций вместо чертежей;
  • автономное программирование, проверку систем управления и процессов.

База данных моделей

Приложение Process Simulate базируется на технологии eMServer и потому считывает и записывает те же данные, что и приложение Process Designer. Пользовательский интерфейс программного обеспечения соответствует стандарту корпорации Microsoft Windows, включая знакомые значки, ярлыки и принятую методику навигации. Поэтому данные могут передаваться в офисные приложения Windows и в программные решения компании Symax. Приложение Process Simulate подключается к базе данных Oracle, управляющей всеми данными о компонентах.

Для настройки системы моделирования движение робота программируется с помощью кинематических схем, импортируемых из связанных баз данных. В компании Symax этот этап выполняется с помощью системы Process Simulate-Robotics, являющейся многопользовательским решением для робототехнических комплексов, которая также осуществляет обмен данными с приложением Process Simulate.

Компания Symax использует моделирование для обнаружения препятствий и столкновений. Источник: Siemens PLM Software.

После программирования и импортирования движения робота выполняется импорт технологических данных в форме трехмерных моделей и компоновочных планов. Пути перемещения робота и сборочные линии генерируются виртуально. Построение библиотек моделей и процедур занимает много предварительного времени, но после их построения структура базы данных позволяет быстро находить их, использовать повторно и при необходимости модифицировать.

Моделирование позволяет инженерам определить, достаточно ли выделено места для реализации технологического процесса при поиске возможного решения. Они также могут в реальном времени увидеть, может ли технологический процесс выполняться безопасно в соответствии с выбранными траекториями движения и ресурсами времени рабочей станции, и также могут определить, не будут ли происходить столкновения движущихся частей.

Как правило, инженеры используют множество сценариев для оценки альтернативных решений, например, замену трех больших роботов на четыре робота меньшего размера. Моделирование помогает еще на этапе планирования оценить режимы сборочных процессов, ручных операций, работы инструмента, оборудования и роботов. Они также могут обеспечивать синхронную работу участков, имеющих более одного робота.

Анализ угла сочленения предоставляет информацию о каждой оси. Источник: Siemens PLM Software.

Такая оценка позволяет инженерам оптимизировать работу оборудования и еще до ввода в эксплуатацию получить гарантии того, что сложные процессы будут прекрасно работать. При выявлении потенциальных проблем на раннем этапе производства данная информация может быть передана разработчикам продукции, что существенно снизит стоимость ее модификации и усовершенствований.

Одним из видов проектов компании Symax, в которых моделирование играет большую роль, является разработка роботизированных процессов сборки. В этом случае робот работает в сотрудничестве с человеком вместо его автономной работы в ограниченном пространстве. Хотя нормативные документы, относящиеся к данному типу роботов, были приняты только в Германии, компания Symax уже получила первый заказ на данный тип решения, и применение программного обеспечения для моделирования помогло ей в этом.

Инженеры компании Symax создали систему моделирования, подробно отображающую процесс производства: робот автоматически захватывает модуль кровли с ленточного конвейера и переносит его в рабочую зону работника, осуществляющего окончательную установку модуля. Работник может управлять перемещениями робота с помощью джойстика. Для обеспечения безопасности работника абсолютно необходимо надежное отображение направления и скорости перемещения робота.

С помощью программного обеспечения для моделирования четко отображается, что в пределах опасной зоны робот перемещается с меньшей скоростью, чем вне ее. Более того, при моделировании ручных этапов управления отображается поле зрения и положение работника, а также обеспечивается анализ эргономических факторов.

В ходе ведения переговоров с потенциальными клиентами можно экспортировать моделируемый сценарий в качестве видеоролика в формате .avi и использовать его для презентации. Для отображения каждой процедуры видеоролик может демонстрироваться в реальном времени или в пошаговом замедленном режиме. Функция вращения на 360° обеспечивает обзор всего комплекса. Средства для изменения масштаба обеспечивают наблюдения с различных точек, начиная с широкого угла зрения до детальных видов.

Демонстрация в динамике передает основную концепцию технологического процесса за несколько минут без необходимости предоставления дополнительных чертежей. С помощью последовательности видеороликов в течение трех или четырех минут инженеры компании Symax могут продемонстрировать полностью автоматизированный процесс установки резиновых прокладок на кузова автомобилей или операции с передними осями на движущемся сборочном конвейере в процессе их монтажа.

«Путем представления в цифровом виде наших технологий мы получаем хорошую возможность получения заказов, — сообщает Кристиан Руланд, руководитель проектов компании Symax. — Как правило, мы предлагаем комплексные робототехнические решения, которых не ожидают ни наши клиенты, ни конкуренты. Представляя при подготовке встреч результаты трехмерного моделирования, мы подробно представляем заказчику то, что мы разработали».

Компания Symax также сотрудничает с отделом производства и автоматизации проектирования университета прикладных наук в Регенсбурге, Германия, чтобы помочь студентам в разработке проектов с помощью трехмерного моделирования, в то время как инженеры компании Symax применяют его в своей повседневной деятельности. «Использование данных средств дает нам время изучить инновационные идеи путем их проверки с самого раннего этапа работ, чтобы они впоследствии могли быть реализованы без проблем», — отмечает г-н Ленер.

Компания SEAT видит ощутимые выгоды от использования моделирования

Моделирование является важным аспектом производства с использованием цифровых технологий, общей целью которого являет ся снижение времени разработки новых производ ственных линий. По существу, производители, раз работчики машинного оборудования и системные интеграторы всех уровней могут извлечь выгоду из возможностей, обеспечиваемых в результате произ водства с использованием цифровых технологий.

Хотя компания SEAT (испанская дочерняя ком пания концерна Volkswagen) работает более чем в 70 странах и имеет штаб-квартиру в Барселоне, она считается относительно небольшой в секторе произ водства автомобилей.

«Когда приходит время производить новый авто мобиль, время реакции рынка и сроки поставки яв ляются для компании SEAT более важными, чем для крупной компании, а потому мы должны реагировать быстро, – поясняет Манфредо Койте, менеджер ком пании по сборке и покрасочным процессам. – Мы достигаем этого путем использования цифрового компьютерного моделирования производства, что обеспечивает уменьшение времени, затрачиваемого на разработку».

Испанский производитель автомобилей принял решение в 2004 г. ускорить внедрение цифровых тех нологий в процесс производства. Он начал проект с новой модели SEAT Leon в середине цикла ее раз работки. Являясь давним заказчиком программного обеспечения для робототехники Robcad, компания SEAT выбрала программное обеспечение для цифро вой разработки Siemens PLM Software’s Tecnomatix. Приложение Process Designer, система управления и анализа процесса разработки компании Siemens, яв ляется платформой и базой данных для данного про екта. Компания SEAT также использует программное обеспечение для моделирования процессов Siemens PLM Plant Simulation.

«Многие автомобилестроительные компании на чали применять цифровые технологии в специфи ческих областях производства, например, в работе прессов для штамповки или при сварке панелей, – сообщает г-н Койте. – Мы начали использовать интегрированную систему управления планированием производства. Это является достаточно редким случаем в автомобильной промышленности, отстающим от амбициозных проектов использования цифровых технологий в производственных процессах основных производителей. Компания SEAT использует современные информационные технологии, но всегда с весьма спартанским подходом, позволяющим трансформировать инвестиции в реальные улучшения.

Мы не можем позволить себе большие траты на эффектные решения при организации производства с использованием цифровых технологий, – добавляет Койте. – Вместо этого мы обратились к средствам организации производства с использованием цифровых технологий, которые обеспечат нам видимые результаты».

К числу таких результатов относятся следующие достижения:

  • Исключение из процесса разработки первого этапа – этапа создания физического прототипа.
  • Второй этап стал более эффективным с точки зрения минимизации затрат и повышения надежности.
  • На 20 % сокращено время продвижения продукции на рынок.
  • Обеспечен более быстрый доступ к информации.
  • Обеспечена более высокая мотивация персонала.

Г-н Койте сообщает, что важным фактором для компании SEAT был выбор средств, которые были «максимально стандартизированы и испытаны на практике настолько, насколько это возможно, в то время как многие крупные автомобилестроительные компании не берут это в расчет, поскольку располагают возможностями создания средств, подходящих под их индивидуальные требования. Мы не обладаем широкими возможностями по разработке и потому используем программные пакеты с настраиваемыми пользовательскими интерфейсами, позволяющими организовать их взаимодействие с другими программными пакетами, что является идеальным решением для компании SEAT. Эти средства позволяют нам объединить гибкость последних систем с опытом компании, обладающей большими знаниями о потребностях промышленности».

Текущий проект является результатом совместной работы консультантов компаний Siemens PLM Software, SEAT и Gedas, занимавшихся внедрением программного обеспечения PLM в компании SEAT.

Г-н Койте указывает, что стимулирование работников также является одним из факторов успеха компании SEAT: «Мы смогли мотивировать людей, предоставив им более быстрые и мощные средства. Вначале работники с большой неохотой воспринимали изменения, но когда увидели все то, что они могут сделать с помощью новых средств, они заразились энтузиазмом».

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *