SZMTGPPEL INTEGRLT GYRTS Bevezets Szmtgppel integrl gyrts ETV

SZÁMÍTÓGÉPPEL INTEGRÁLT GYÁRTÁS Bevezetés

Számítógéppel integrál gyártás EÖTVÖ OROSZLÁ S NY

Számítógéppel integrált gyártás A CIM számítógépes eljárás, módszer és koncepció a termelési rendszer fő alrendszereinek, funkcióinak integrálására. A CIM egy koncepcionális keret, amelyen az integrációs feladatokat a számítástechnika, különösen a számítógépes hálózatok segítségével oldják meg. A CIM fogalom fejlődése: ■ CIM I: Az automatizált rugalmas gyártórendszerek PLC, ROC, DNC, CC) moduljainak integrációja (CNC, ■ CIM II: A gyártás (CAM) integrációja a műszaki PPS) modulokkal. tervezési (CAD, CAPP, ■ CIM III: A gyártás, a műszaki tervezés és a vállalati menedzsment funkcionális integrációja (MIS, CAD, CAM), egységes műszaki adatbázis kialakítása. ■ CIM IV: Integrált, nyílt vállalati funkcionális architektúra informatikai rendszerrel EÖTVÖ OROSZLÁ S NY kialakítsa integrált vállalati

Gyakran előforduló rövidítések CIM CAM Computer Aided Production Control PAC Production Activity Control Manufacturing Execution Systems Számítógéppel integrált gyártás Számítógéppel segített gyártás Számítógépes termelésirányítás Gyártási folyamatirányítás Számítógépes gyártásirányítás FMS Flexible Manufacturing Systems Rugalmas gyártórendszerek SFC Shop Floor Control Műhelyszintű gyártásirányítás CAQM Computer Aided Quality Management Számítógépes minőség menedzsment CAL Computer Aided Logistics Számítógéppel segített logisztika ILAN Industrial Local Area Networks Ipari lokális számítógépes hálózatok CNC Computer Numerical Control Számítógépes számjegyvezérlés PLC ROC Programmable Logic Controller Robot Control Programozható vezérlő Robot vezérlő CAPP Computer Aided Process Planning Számítógépes technológiai tervezés PPS Production Planning and Scheduling Termeléstervezés és ütemezés DNC NY Computer Aided Manufacturing CAPC MES EÖTVÖ OROSZLÁ S Computer Integrated Manufacturing Distributed Numerical Control Elosztott számjegyvezérlés CC Cell Controller Cellavezérlő CAD Computer Adided Design Számítógéppel segített (konstrukciós) tervezés MIS Management Information System Számítógépes vállalatirányítási rendszer

Vállalati informatikai hálózat EÖTVÖ OROSZLÁ S NY

Gyártóberendezések vezérlése KP: Kézi kezelőpult P: Működtető program. KB: kétállapotú beavatkozó szervek. BS: Bináris szenzorok UM: útmérő rendszerek SR: szervó rendszerek EÖTVÖ OROSZLÁ S NY

Gyártóberendezések vezérlése ■ Célgépek, célberendezések Egyedi szerszámozás. Kis műveleti koncentráció. Kétállapotú beavatkozó szervek. Kapcsolt motorok, hidraulika, pneumatika, tengelykapcsolók. Főként bináris szenzorok Logikai vezérlés, előírt szekvenciák és ciklusok. PLC (Programable Logic Controller) ■ Átállítható gépek Speciális szerszámozás. Másológépek. Alakítógépek. Programozható gépek. Bináris és digitális szenzorok. Mérőtapintók. Helyzetkapcsolók Kétállapotú és szervó típusú beavatkozó szervek. Programozható vezérlés. PLC. Másoló szervók. Vezértárcsák. NC vezérlés. ■ Univerzális gépek Univerzális szerszámozás. Megmunkáló központok. Nagy műveleti koncentráció. Főként digitális és analóg szenzorok. Útmérők. Felügyeleti szenzorok. Főként helyzetszabályzók, adaptív szabályzók. Főként CNC és számítógépes vezérlés. Szervó típusú robotvezérlés. ROC ■ EÖTVÖ OROSZLÁ S NY A modern, elektronikus vezérlések fejlődése elmossa a különbséget a különböző vezérlők között. A PLC, CNC, ROC, MMC és Process Controllerek architektúrája egyre közelebb kerül egymáshoz. Kialakul az univerzális Ipari vezérlők (Universal Industrial Controller, UIC) prototípusa.

EÖTVÖ OROSZLÁ S NY

Üzleti folyamatok kapcsolódása ■ Az üzleti folyamat vázlata: Rendelés-feldolgozás → Szükségletszámítás és ütemezés → Beszerzés → Gyártás → Kibocsátás és számlázás ■ Kapcsolódási pontok a műszaki feladatokhoz: – – – ■ NY Számítógéppel segített gyártás (CAM) → Termeléstervezés és irányítás, gyártás Rugalmas gyártórendszerek (FMS) → Gyártás A rendszereket hierarchikus számítógépes hálózattal kell összekötni, integrálni: – – – EÖTVÖ OROSZLÁ S Számítógéppel segített tervezés (CAD/CAE) → Termékdefiníció 4. réteg: Vállalati szint: pénzügyi tervezés, terméktervezés 3. réteg: Üzemi szint: termelésirányítás, ütemezés, karbantartás 2. réteg: Cella szint: gépcsoportok felügyelete, vezérlése 1. réteg: Gép szint: NC, robot, PLC 0. réteg: Érzékelők/beavatkozók: termékmegmunkálás, folyamatirányítás

Gyártási folyamatirányítás hierarchiaszintjei ■ termelés irányítás ■ gyártási folyamatirányítás ■ gépcsoportok, cellák működésének irányítása ■ megmunkálási folyamat komplex irányítása (gép+ megmunkálási folyamat, adaptív funkciók) ■ szerszámgépek és robotok alapszintű irányítása (pozícionálás, sebesség, gyorsulás) ■ anyagleválasztási folyamat közvetlen irányítása (áramerősség szabályozása elektronikus polírozásnál) EÖTVÖ OROSZLÁ S NY

Gyártórendszerek fejlődése ■ Szerszámgép csoportok direkt numerikus vezérlése (direct numerical control DNC) a késő hatvanas években ■ Rugalmas gyártórendszerek (flexible manufacturing system FMS), ahol a szerszámgépek automatikus szerszám- munkadarab cserélővel vannak ellátva és a rendszerek képesek voltak az on-line ütemezési feladatok bizonyos szintű ellátására (70 es évekbeli elterjedésűk ma is tart) ■ Számítógéppel integrált gyártás (computer integrated manufacturing), amely a számítógéppel segített tervezés (CAD), folyamatvezérlés (CAPP) és gyártás (CAM) szintézisével jellemezhető (jelenleg a kutatási eredmények egyre szélesebb körű ipari felhasználásának lehetünk tanúi) ■ Intelligens gyártórendszerek (intelligent manufacturing systems, IMS) EÖTVÖ OROSZLÁ S NY

Virtuális tervezés és gyártás EÖTVÖ OROSZLÁ S NY

Tervezés és automatizálás EÖTVÖ OROSZLÁ S NY

CAD története Ivan Sutherland (MIT) tekinthető a számítógépes grafika a CAD rendszerek „atyjának” ■ MIT fejlesztési projekt 1963, a számítógépes rajztábla Sketchpad” kifejlesztése ■ 60–as évek végére 2 D és 3 D rajzolásra volt lehetőség, USA-ban 200 CAD munkaállomás (UNIX) 1970 -es évek: ■ megjelenik a testmodellezés ■ A modelleknek felülete van és analizálhatók a számítógép segítségével ■ 12, 000 CAD munkaállomás az USA-ban. 1980 -as évek: EÖTVÖ OROSZLÁ S NY ■ PC-k népszerűsége és teljesítőképessége a mikroprocesszorok révén jelentősen megnő. ■ RISC –(Redukált utasításkészletű) processzorok nagyobb feldolgozási sebességet tesznek lehetővé. ■ Mérnöki munkaállomások, ■ mainframe Számítógépek

CAD története 1990 -es évek: ■ parametrikus, feature alapú testmodellezés ■ Szoborfelületek modellezése ■ NURBS felületek ■ Hálózati számítógép rendszerek. 2000 -es évek: ■ parametrikus, feature alapú felületmodellezés ■ Jelentős koncentrálódás a rendszerek számát illetően ■ Webcad EÖTVÖ OROSZLÁ S NY

Alkatrészek geometriai modellezése ■ modellezés input adatai (konstrukciós vázlat műhelyrajz, . . . ) EÖTVÖ OROSZLÁ S NY ■ 2 D és 3 D drótváz, felület és testmodellek. ■ alaksajátosság alapú alkatrészmodellek ■ modellrekonstrukciós módszerek és eszközök ■ felületek, testek valósághű megjelenítése, animáció ■ adatcsere eszközei (interface-k: DXF, IGES, VDA-FS, SAT, STEP) ■ dokumentáció és rajzkészítés ■ modellezési példák

Alkatrészmodell elemei Technológiai modell ■ EÖTVÖ OROSZLÁ S NY méret, tűrés (szerszámgép hibák stb. ) ■ felületi érdesség (él geometria, rezgések. . . ) ■ hullámosság (deformáció, lengések. . . ) ■ alakeltérések (egyenesség, síklapuság. . > deformáció) ■ Irányhiba (párhuzamosság, merőlegesség, szöghiba. . . ) ■ pozíció (koncentrikusság, egytengelyűség. . . ) ■ ütés (radiális, axiális szög > mozgások, gépmerevség) Anyagmodell Geometriai modell ■ keménység ■ drótváz ■ szilárdság ■ test ■ ütőmunka ■ felület ■ rugalmassági modulus ■ features ■ poisson tényező

Testmodellezési megszorítások A testmodellezés a modellezett objektumra az alábbi feltételezéseket, illetve megszorításokat alkalmazza: ■ az objektum merev test, konkrét és invariáns alakkal rendelkezik ■ az általa lefoglalt teret homogénen tölti ki ■ kiterjedése véges, a modellje leképezhető ■ véges számú elemi test kompozíciójaként létrehozható ■ a merevtestszerű mozgások és a halmaz-műveletek szempontjából zárt halmazként modellezhető EÖTVÖ OROSZLÁ S NY

Reverse Engineering ■ fizikai modell digitalizálása EÖTVÖ OROSZLÁ S NY ■ mérési pontok editálása ■ mérési pontok beolvasása CAD rendszerbe ■ Pontokra felületi görbék illesztése ■ görbékre felület vagy felületek illesztése ■ modell pótlása, kiigazítása

Reverse Engineering alkalmazása ■ alkatrészről dokumentáció készítése EÖTVÖ OROSZLÁ S NY ■ alkatrész ellenőrzése, megjelenítése ■ többet megtudni a versenytárs konstrukciójáról ■ régészeti leletekből modell építése ■ sebészeti segédeszközök előállítása ■ "földidegen" alkatrészek űrkutatás számára ■ protézisek, művégtagok gyártása ■ multimédia és animáció

CAE, számítógépes szimulációs és analízis ■ hálógenerálás ■ alkatrészek hő és feszültség analízise ■ rugalmas, képlékeny alakváltozások ■ műanyagok folyásanalízise ■ kinematikai analízis eszközei és módszerei EÖTVÖ OROSZLÁ S NY

FEM EÖTVÖ OROSZLÁ S NY

IPAR 4. 0 ■ Negyedik ipari forradalom ■ Történeti előzmények: – I. ipari forradalom: 1767: Gőzgép – II. ipari forradalom: 1871 -1914 ( vegyészet, elektrotechnika, olajipar, acélgyártás) – III. ipari forradalom: XX. Század (a gyártás automatizálása) EÖTVÖ OROSZLÁ S NY

IPAR 4. 0 ■ Technológiai és automatizálás egyre szorosabb összefüggése Technológiái: ■ M 2 M Machine to Machine: – a gépek hatékonyan átveszik a komplexebb folyamatok irányítását is – meg kell őket tanítanunk egymással emberi közreműködés nélkül kommunikálni. – Pl. a gyártósoron dolgozó robotok önállóan képesek a szükséges alkatrészekkel kiszolgálni egymást, vagy egy hiba miatt a teljes termelési láncot megszakítani. ■ V 2 V, vehicle to vehicle: Ez esetben az akár önmagukat irányító járművek „beszélgetnek” egymással, vagy épp a forgalomirányító lámpákkal. EÖTVÖ OROSZLÁ S NY

IPAR 4. 0 ■ AI, Artifical Intelligence: a gépek logikus gondolkodásra és tanulásra való képességét jelenti EÖTVÖ OROSZLÁ S NY

IPAR 4. 0 Io. T, Internet of Things: ■ a M 2 M megvalósulásához szükséges nagysebességű kommunikációs csatornák ■ Pl a gyártástechnológia terén: ha a just in time-rendszer egyik beszállítója mondjuk késik a kézbesítéssel, teherautója tudathatja a problémát logisztikai központunkkal, így a gyártósor a várakozással töltött időt egy másik alkatrész gyártásával teheti produktívvá. EÖTVÖ OROSZLÁ S NY

IPAR 4. 0 Big Data: ■ nagy mennyiségű adat kezelése (továbbítása, tárolása, értelmezése). ■ Összekapcsolódik felhőalapú szolgáltatással, ami az adatok tárolása mellett ma már szoftverek futtatását is lehetővé teszi. ■ Összekapcsolva a V 2 V-vel az automatizált közlekedés témaköréhez jutunk. EÖTVÖ OROSZLÁ S NY

Videók ■ Ipari forradalmak ■ Machine Tools for Industry 4. 0 with Celeos (DMG) ■ Szenzorok érzékelők (DMG) ■ Io. T Stories ■ Industry 4. 0 by VW group ■ Mercedes Benz Industry 4. 0 EÖTVÖ OROSZLÁ S NY