Systemy projektowania współbieżnego Wytyczne do projektu

Transkrypt

Akademia Górniczo - Hutnicza
Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej
ul. Adama Mickiewicza 30, 30-059 Kraków
Systemy projektowania współbieżnego
Wytyczne do projektu
http://galaxy.agh.edu.pl/~mhojny
Prowadzący:
dr inż. Hojny Marcin
Akademia Górniczo-Hutnicza
Mickiewicza 30
30-059 Krakow
pawilon B5/p.406
tel. (+48)12 617 46 37
e-mail: [email protected]
W obecnych czasach komputerowe wspomaganie rozwoju produktu stało się jedną z
najbardziej istotnych technik w przemyśle tłoczniczym. W prezentowanej pracy, zgodnie z
koncepcją
inżynierii
współbieżnej
CAD/CAM/CAD/CAE/IBC
zaimplementowano
wspomagający
projektowanie
zintegrowany
narzędzi
system
tłoczniczych.
Wspomniany system składa się, z oprogramowania CAD/CAE PRO/ENGINEER,
oprogramowania do analiz procesów tłoczenia eta/DYNAFORM, oprogramowania do analiz
strukturalnych eta/DSA (Die Structural Analysis), oprogramowania CAM i bazy danych. W
celu umożliwienia geograficznie rozproszonym zespołom równoczesną pracę nad rozwojem
produktu,
opracowano
internetowy
system
(IBC
-
Internet-Based
Collaboration)
umożliwiający współdzielenie modeli geometrycznych i wyników analiz. W prezentowanej
pracy szczególny nacisk położono na
przedstawienie architektury i funkcjonalności
utworzonego narzędzia, wykorzystywanego do zarządzania projektami w modelowaniu
procesów tłoczenia. Opisane są użyte techniki informatyczne, przypadki użycia i możliwe
sposoby wykorzystania.
1. Wstęp. Współbieżne projektowanie jest nową ideą współdzielenia informacji i wiedzy w
wielu dziedzinach nauki w celu zwiększenia jakości produktu oraz zmniejszenia nakładu
czasu na jego tworzenie. Z wykorzystaniem systemów wspierających projektowanie
współbieżne projektanci i inżynierowie mogą dzielić rezultaty swojej pracy z innymi
uczestnikami projektu poprzez sieć, niezależnie od ich fizycznego położenia. Huang stworzył
i opisał narzędzie do współbieżnego tworzenia produktów [1]. To podejście integruje pojęcie
agenta do zarządzania procesem wytwarzania. Frank zaprojektował narzędzie zorientowane
na współbieżne przetwarzanie danych synchronizujące status ich przetwarzania [2]. Te
systemy oferują zarządzanie grupami oraz model współpracy oparty na koordynacji
synchronicznych zadań we wspólnej przestrzeni informacji. Tang stworzył środowisko
projektowania współbieżnego w celu aktywnego zaangażowania wytwórcy narzędzi w
wytwarzanie produktów w procesach tłoczenia metali [3]. Autor twierdzi, że wytwórca
narzędzi powinien być zaangażowany w proces projektowania, tworzenia i rozwoju produktu
tak wcześnie jak to tylko jest możliwe, aby umożliwić równoległą współpracę przy
Wydział Inżynierii
ynierii Metali i Informatyki Przemysłowej
ul. Adama Mickiewicza 30,, 30-059
30
Kraków
wytwarzanie produktów w dziedzinie tłoczenia metali. Co więcej,
więcej, zintegrowane systemy
CAD/CAM/CAE mogąą znacząco
znaczą poprawić wydajność produkcji. Lin wykorzystał zalety
inżynierii współbieżnej i stworzył
worzył zintegrowany system CAD/CAM/CAE do projektowania
narzędzi
dzi
do
tłoczenia
W tradycyjnym podejściu
ściu
obudów
do
telefonów
komórkowych
[4].
cykl czynności
czynno
dążących
cych do zaprojektowania narzędzi
narz
do
przeprowadzenia procesu tłoczenia detalu realizowany był oddzielnie
oddzielnie i sekwencyjnie przez
projektantów i inżynierów,
ynierów, tak jak zaprezentowano na Rys 1.
Rys. 1. Tradycyjny proces wytwarzania produktu (inżynieria
(in ynieria sekwencyjna)
W
podejściu
ciu
sekwencyjnym,
bez
wsparcia
systemów
komputerowych
w
początkowych
tkowych etapach projektowania narzędzi
narz dzi i technologii wykrycie potencjalnych wad
eliminujących wyrób
yrób takich jak np. pęknięcie
p
lub bardzo dużee pofałdowanie nie było możliwe
mo
(Rysunek 2).
Rys. 2. Wytłoczka po procesie tłoczenia - wady (pęknięcie
cie i pofałdowanie)
W ostatnich latach pojęcie
poję inżynierii współbieżnej (ang.
ang. concurrent engineering)
engineering było
zaprezentowane jako propozycja rozwiązania
rozwi
problemów związanych
zanych z liniowym podejściem
podej
do procesu projektowania. W praktyce w inżynierii współbieżnej kwestie związane z
procesem, produkcją, i wszystkimi cyklami życia produktu są rozważane i poddawane
inspekcji we wszystkich fazach rozwoju projektu. Współbieżne metody wytwarzania nowych
produktów będą mocno zależały od tego jak systemy CAD/CAM/CAE będą stosowane do
analizy procesów, narzędzi i części. Przetwarzanie z użyciem zintegrowanego systemu
CAD/CAM/CAE z symulacją FEM (Finite Elements Method - metoda elementów
skończonych) jest przedstawione na Rys 3.
Rys 3. Proces wytwarzania produktu z zastosowaniem systemów CAD/CAM/CAE
Przepływ danych w procesie wytwarzania elementu tłoczonego z zastosowaniem symulacji
FEM jest przedstawiony na Rys 4.
Rys 4. Przepływ danych w współbieżnym procesie produkcji
Za pomocą symulacji komputerowych już na wczesnym etapie projektowania potencjalne
problemy jakie mogą wystąpić podczas prób przemysłowych mogą zostać wyeliminowane.
Inne parametry kształtowania, które wpływają na końcową jakość produktu mogą być
uzyskane w efektywniejszy sposób [5].
2. Zintegrowany system CAD/CAM/CAE/IBC. Ogólny schemat zintegrowanego systemu
CAD/CAM/CAE/IBC do wspomagania produkcji narzędzi do procesów tłoczenia jest
przedstawiony na Rys 5.
Rys 5. Schemat zintegrowanego systemu tłoczenia CAD/CAM/CAE/IBC
System składa się z modułu CAD do projektowania narzędzi, modułu do analizy numerycznej
procesu tłoczenia, modułu CAM oraz bazy danych. Przy zastosowaniu systemów
PRO/ENGINEER, DYNAFORM, DSA, IBC i różnych baz danych produktów utworzony
został zintegrowany system CAD/CAM/CAE/IBC. Jako że cały proces wytwarzania dzieli
ten sam model 3D, różne procesy wytwarzania narzędzia mogą być przeprowadzane
równocześnie, przez co znacznie skraca się czas wytwarzania produktu.
Więcej szczegółów zaprojektowanego systemu jak też i jego przydatności w poszczególnych
fazach projektowania procesu tłoczenia przedstawiono w szczegółach w pracy [5].
W prezentowanej pracy szczególny nacisk położono na sieciowy system współpracy
(IBC – Internet Based Collaboration) zbudowany w celu wsparcia procesów tworzenia i
współdzielenia modeli projektowych i rezultatów analiz przez geograficznie rozproszonych
użytkowników. Na rynku gotowych produktów wspomagających zarządzanie procesami i
projektami jest dość duży wybór i różnorodność ofert. Począwszy od systemów ERP
wspomagających zarządzanie produkcją (Enterprise Resource Planning), poprzez systemów
CRM wspomagających zarządzanie kontaktami z klientami (Customer Relationship
Management) przez systemy HRM oferujące zarządzanie własnymi zasobami ludzkimi
(Human Resources Management). Najpopularniejsze komercyjne rozwiązania oferowane
aktualnie na rynku to między innymi Microsoft Project Professional, Blue Ant, Milestone czy
Xming oferują zarówno zarządzanie grupami i członkami projektów, przydziałem zadań i
określaniem ich limitów czasowych oraz komunikację w zespołach projektowych. Istnieją też
darmowe aplikacjie do użytku niekomercyjnego, takie jak Xmind, Edraw, Daisho, Inspiration
9, OpenProj czy Gantt Project pozwalające na zarządzanie procesem produkcji, zasobami
ludzkimi i współpracą w grupach oferujące nieco uboższe możliwości niż rozwiązania
komercyjne. Większość dostępnych na rynku systemów przeznaczonych jest jednak do
zarządzania przedsiębiorstwami czy też firmami i nie nadaje się do zastosowania w tak
specyficzną dziedziną jak procesy tłoczenia. Biorąc pod uwagę specyfikę projektów
dotyczących tematyki tłoczenia, postawiono kilka podstawowych wytycznych, które
powinien realizować system mający wspomagać zarządzanie takimi projektami. Były to
przede wszystkim:
- zarządzanie grupami projektowymi – tworzenie grup projektowych, tworzenie kont
użytkowników i przypisywanie ich do grup, wielopoziomowa struktura poziomów uprawnień
dla użytkowników systemu.
- komunikacja użytkowników systemu – łatwa i szybka komunikacja pomiędzy pomiędzy
pojedynczymi członkami grup projektowych oraz dla wszystkich członków projektów.
Użycie różnych form komunikacji. Email, komunikatory internetowe.
- łatwe przeglądanie usystematyzowanych zasobów projektowych.
- możliwość definiowania, zarządzania i kontroli zadań dla członków projektu. Generowanie
raportów z realizacji poszczególnych zadań.
- uniwersalność sprzętowa, bezpieczeństwo, przejrzysty i przyjazny interfejs aplikacji klienta.
Realizacja takich funkcjonalności powinna znacznie usprawnić zarządzanie projektami z
dziedziny tłoczenia i usprawnić komunikacje pomiędzy członkami grup projektowych i
docelowo znacznie zwiększyć wydajność pracy całego zespołu.
3. Architektura systemu IBC.
System składa się z trzech głównych modułów: bazy danych, usługi WebService oferującej
dostęp do bazy danych, panelu administracyjnego służącego do zarządzania projektami oraz
aplikacji klienta, służącej do korzystania z systemu. Całość tworzy jeden spójny system
realizując założone cele i oferując wymagane funkcjonalności. Zależności pomiędzy
komponentami przedstawiono na Rys 6.
Rys 6. Główne moduły systemu
Baza danych
Relacyjna baza danych Microsoft SQL zawiera siedem prostych tabeli używanych do opisu
projektów. Dane przechowywane są na serwerze relacyjnych baz danych Microsoft SQL
Server 2005. Schemat bazy przedstawiono na Rys 7.
Rys 7. Struktury relacyjnej bazy danych
Panel administracyjny
Jest to aplikacja dostępna przez przeglądarkę umożliwiająca dostęp administratora do
najważniejszych danych i elementów konfiguracyjnych systemu. (Rys 8).
Rys 8. Panel administracyjny – edycja zadań
Przykładowe funkcje dostępne z poziomu panelu administracyjnego to:
- zarządzanie kontami użytkowników – tworzenie, edytowanie, usuwanie kont i nadawanie im
uprawnień,
- zarządzanie projektami – tworzenie, edycja, usuwanie projektów i ustawianie priorytetów
- zarządzanie grupami projektowymi,
- przypisywanie użytkowników do grup projektowych.
Żadna z powyższych funkcji nie jest dostępna z poziomu aplikacji klienta. Panel
administracyjny jest dostępny po zalogowaniu i zabezpieczony mechanizmem autentyfikacji.
Web Service
Jest to pośrednia warstwa pomiędzy aplikacją klienta a bazą danych. Za jej pomocą
odpowiednie dane o użytkownikach, projektach i ich parametrach zwracane są do aplikacji.
Dane i rezultaty zapytań przechowywane są w obiektach DTO (Data Transfer Object takich
jak UserDTO czy TicketDTO). Moduł ten został stworzony w oparciu o technologię WCF
(Windows Communication Foundation), pozwalającą tworzyć usługi typu web service.
Dostęp do danych realizowany jest za pomocą technologii EF (ADO.NET Entity Framework).
Aplikacja klienta
Ta część systemu zapewnia zalogowanym użytkownikom dostęp do danych w przypisanych
do nich projektach oraz możliwość komunikacji pomiędzy członkami grup projektowych.
Ogólne informacje znajdują się w pierwszej zakładce „Project Tickets” - Rys 9.
Rys 9. Informacje ogólne o zadaniach użytkownika
Znajdują się tam wszystkie przydzielone zadania („tickety”) wraz z ich podstawowymi
parametrami. Każdy „ticket”, którego tło wypełnione jest kolorem odpowiednim do priorytetu
zadania zawiera informacje dotyczące zadania, parametry symulacji itp. W tym miejscu
użytkownik może zaplanować, uruchomić lub zatrzymać symulacje lub przeglądnąć
parametry symulacji wykonanych wcześniej. Symulacje przeprowadzane są przez solver,
który konfigurować można w zakładce „Settings”. Druga zakładka (Rys 10) zawiera
wizualizacje czasowych parametrów każdej z symulacji.
Rys 10. Czasowe informacje o zadaniach/symulacjach użytkownika
Ta cecha ma zapewnić czasowe wykonywanie poszczególnych zadań przez użytkowników
systemu. Następna zakładka (Rys 11) oferuje statystyki projektów i zadań dostępne dla
członków grup. Liczbowe wartości są reprezentowane za pomocą odpowiednich typów
wykresów.
Rys 11. Statystyki symulacji użytkownika
Prawej część aplikacji klienta służy do komunikacji pomiędzy członkami zespołów
projektowych.
Dla
każdy
z
użytkowników
widocznych
w
tej
części
możemy
- wysłać wiadomość mailową
- wysłać wiadomość za pomocą komunikatora internetowego (aktualnie Gadu-Gadu)
- przeglądnąć informacje na temat „ticketów” przyporządkowanych do danego użytkownika.
Aplikacja posiada nowoczesny interfejs użytkownika, dzięki zastosowaniu technologii WPF
(Windows Presentation Foundation) z platformy .NET.
Podsumowanie.
Zastosowanie zintegrowanych systemów CAD/CAM/CAE w projektowaniu narzędzi do
procesów tłoczenia, wykorzystujących koncepcję inżynierii współbieżnej, dostarcza
znaczących korzyści zarówno na samym już etapie projektowania jak też i wytwarzania.
Pozwala na znaczne zredukowanie czasu rozwoju i kosztów, a także poprawić jakość i
wprowadzić produkt na rynek w względnie krótkim czasie. Opracowany moduł IBC dostarcza
najważniejszych funkcjonalności niezbędnych do zarządzania projektami z dziedziny
procesów tłoczenia. Pozwala na zarządzanie wieloma grupami projektowymi pracującymi
równolegle i znacznie ułatwia i usprawnia ich pracę oraz podnosi ich efektywność. Ułatwia
dostęp do solvera, dokumentacji i ułatwia komunikacje wewnątrz projektów, bez względu na
fizyczną lokalizację członków projektu.
Literatura
1. Huang G., Huang J., Mak K.: Agent-based workflow management in collaborative
product development, Computer Aided Design, 32 (2), 2000, pp.133-144.
2. Frank A., Sellentin J., Mitschang B.: TOGA a customizable service for data centric
collaboration, Information Systems, 25(2),2000, pp.157-176.
3. Tang D.: An agent-based collaborative design system to facilitate active die-maker
involvement in stamping part design, Computers in Industry, 54(3), 253-271 (2004).
4. Lin B.T.: Application of an integrated RE/RP/CAD/CAE/CAM system for magnesium
alloy shell of mobile phone, Journal of Materials Processing Technology, 209(6),
2009, pp. 2818-2830
5. Hojny M.: Application of an integrated CAD/CAM/CAE/IBC system in the stamping
process of a bathtub 1200 S. Archives of Metallurgy and Materials, 55(3), 2010,
s. 713–723.

Systemy projektowania współbieżnego Wytyczne do projektu

Transkrypt

Podobne dokumenty

Praktyka w dziale handlowym firmy CAD Perfekt

IRBCAM = Industrial Robot CAM CAD / CAM dla Robotów

Maszyna Uzywana SHP130 - AEP Ajan Engineering Polska

Laptop MSI GE62

Najnowsze technologie komputerowe w leczeniu

Modele symulacyjne PyroSim/FDS z wykorzystaniem rysunków CAD