Bezpapírové postupy ve výrobě

Tags: CAD | CAE | PDM | Technologie

Ve výrobních podnicích se objevuje mnoho nových technologií, metodik a iniciativ. Tyto iniciativy sahají od výroby ekologických výrobků, přes větší produkci za menší náklady až po převládající snahu o bezpapírové postupy a získávání a opakované využívání znalostí. A i když bezpapírové prostředí nepochybně snižuje náklady díky eliminaci tištěných výkresů a strojových instrukcí, skutečné úspory nákladů spojené s bezpapírovými postupy jsou založeny na zjednodušených procesech s menším počtem kroků a s rychlejším uváděním produktů na trh.

Technologie nás dovedla od rýsovacích prken a papírů k počítačům umožňujícím zprvu 2D, poté i 3D navrhování a nyní už i plně prostorové modelování. Navíc už dnes existují i přenosná zařízení s aplikacemi pro konstruování. Většinu dat, která se dříve ručně zaznamenávala na formuláře nebo pracovní listy, lze dnes uchovávat a spravovat v jednom z mnoha počítačových systémů, a to jak v konstrukčních odděleních, tak přímo na dílnách.
Bezpapírovou práci lze považovat za metodiku kombinace některých z těchto nových technologií. Například software pro konstrukci nástrojů nejen nahrazuje ruční metody provádění konstrukce na papíře; poskytuje také různé druhy automatizace pro rychlejší a snazší plnění konstrukčních úloh a využití jejich opakování.

Využívání téměř libovolného počítačového systému od řešení typu CAD/CAM až po ERP nepochybně znamená menší potřebu metod založených na používání papíru, existují ovšem i některé méně nápadné situace, při nichž může použití bezpapírového přístupu nabídnout skutečnou ekonomickou hodnotu. V tomto přehledu se podíváme na několik příkladů.

Včasná spolupráce se zákazníkem

Mnoho nástrojařských firem v dnešní době spolupracuje s velkými společnostmi využívajícími systém pro řízení produktových dat (PDM – product data management) pro správu interních a externích datových toků pro stávající i nové produktové projekty. Některé z nich mají zaveden mechanismus umožňující dodavatelům připojit se ke speciálně vyhrazené oblasti jejich systému.

NX CAE může být použit pro vyhodnocení provozních omezení výrobku předtím,
než dospěje do stádia prototypu

Navázáním spolupráce nebo vytvořením partnerství s těmito zákazníky a díky udělení přístupu do jejich systémů může nástrojařská firma získat vynikající příležitost dělat více než jen stahovat pracovní požadavky ve formě elektronických souborů namísto přijímání tradičních výkresů či tištěných specifikací. Při elektronické spolupráci a samotné účasti v celém projektu může nástrojařská firma ovlivnit konstrukci produktů. Tato výhoda může šetřit čas i peníze v souvislosti s konstrukcí nástrojů a s výrobním procesem. Díky tomu se může dodavatel stát preferovaným a získat podstatný náskok před svými konkurenty.

Jednotná technologická a výrobní platforma

Když se podaří získat novou zakázku, vzniká tak nejen obchodní příležitost, ale i možnost přidané hodnoty díky plnému využití bezpapírového systému. Většina výrobců nástrojů využívá CAD a CAM softwarové aplikace, mnohdy také CAE (analýza a simulace), ty jsou ovšem příliš často samostatnými produkty implementovanými odděleně od ostatních systémů v odděleních konstrukce a výroby. Velkým problémem většiny kombinací těchto řešení je, že ačkoli je lze považovat za „bezpapírové", výsledné workflow mezi konstrukcí a výrobou nemá v typickém případě asociativní povahu.

Jako příklad neasociativního toku informací uveďme společnost, která má jeden generický nástroj CAD používaný pro načítání dat zákazníka a přípravu konstrukce formy (editace konceptu, průřezy materiálem, definice materiálů), další CAD systém pro vlastní konstrukci formy a ještě třetí systém (CAM) pro vytvoření NC programů pro řízení obráběcích strojů.

Technologie HD3D (High Definition 3D) v NX může uživatelům pomoci ponořit se do bohatého
spektra informací obsažených v komplexních produktových modelech

Používá-li se pro převod dat mezi těmito jednotlivými systémy některý z generických datových formátů, například IGES nebo STEP, čas, který tento proces vyžaduje, není jen neproduktivním časem (tj. bez přidané hodnoty pro výrobní proces), ale náklady na tento čas se mohou sčítat – a to rychle, aniž by přitom docházelo k vlastní výrobě. V případě, že je do tohoto procesu třeba začlenit na pokyn zákazníka konstrukční změnu, náklady dále rostou.

Vyšší počáteční investicí do plně integrovaného CAD/CAM řešení, které zajišťuje všechny konstrukční i výrobní úlohy bez potřeby převádění dat, mohou nástrojařské firmy nejen snížit své náklady, ale také získat více času pro přijímání mnohem více zakázek, díky čemuž vzrostou nejen jejich výnosy, ale i jejich reputace.

Automatizace procesu

Další výhoda při používání úzce propojených bezpapírových systémů spočívá v tom, že dnešní technologie může nabídnout více než předávání pouhé geometrie z místa na místo. V minulosti byla velká část údajů v rámci podrobné specifikace, například tolerance či požadavky na povrchovou úpravu, vyznačována na výkresu jako součást konstrukčního procesu. Následní uživatelé, například NC programátoři nebo programátoři kontroly kvality, typicky využívali jako své referenční materiály s ohledem na tyto požadavky výtisky výkresů.

Dnes můžeme většinu těchto údajů vložit do definice 3D modelu ve formě PMI (Product Manufacturing Information – výrobní informace o produktu). Tyto informace lze definovat podle místních formátovacích standardů vztahujících se k rozměrům, tolerancím či povrchové úpravě. Případně lze použít také neformálnější metodu specifickou pro konkrétní firmu, například použití barev povrchu v rámci modelu, přičemž konstrukce a výroba se dohodnou, že například některé barvy představují potřebu různých úrovní povrchové úpravy nebo různé tolerance.

Moderní programovací software pro CAM a CMM (Coordinate Measuring Machine) lze v každém případě nastavit tak, aby načítal tyto negeometrické údaje a používal je k řízení NC programování nebo automatickému vytváření programů pro kontrolu kvality. V oblasti CAM jsou tyto postupy často kombinovány s použitím technologie typu FBM (Feature Based Machining). Výsledkem není jen další snížení spotřeby papíru, ale také dramatické zvýšení produktivity CAM nebo CMM programování. Další důležitou výhodou tohoto typu bezpapírové automatizace je snížení chybovosti. Automatické programování podporované daty typu PMI je nejen neuvěřitelně rychlé ve srovnání s běžnými metodami interaktivního programování, ale po nakonfigurování systému je také prakticky bezchybné.

Poskytování údajů dílně

Poskytování 2D a 3D informací vztahujících se ke konstrukci formy prostřednictvím počítačů umístněných přímo na dílně může skutečně eliminovat potřebu papírových výtisků i ve fázi procesu, v němž jsou papírové podklady stále nejběžněji používány. Konstruktér bude nadále vytvářet montážní výkresy i výkresy dílů elektronicky, ale tím, že je pro dílnu nevytiskne, vznikne úspora nákladů na papír, barvu i spotřební materiál pro kopírování. Ale i v tomto případě je skutečná hodnota založena na jiných aspektech. Zaprvé lze přístup k datům řídit na základě role konkrétního uživatele nebo jeho přihlašovacích údajů. V závislosti na systému spravujícím konkrétní údaje lze uživatelům na dílně poskytnout přístup pouze k nejnovějším pracovním datům, čímž se sníží nebezpečí provádění práce na základě nesprávné verze nebo starého výtisku. Jediná chyba typu „použit nesprávný výkres" může stát celý zisk plynoucí firmě z příslušného nástroje.

Totéž se vztahuje na poskytování CNC souborů pro obráběcí stroje. Ačkoli papírové pásky pro přenos NC programů byly už dávno opuštěny a nahrazeny elektronickými datovými soubory, je třeba jako součást výrobní dokumentace stále dodávat seznamy nástrojů a seřizovací listy. Použití elektronických systémů pro DNC (Direct Numerical Control) při připojování k výrobním zařízením je standardní funkčností. Méně obvyklé je poskytovat zbylé součásti dokumentace v elektronických formátech přímo pro příslušné pracoviště, například pro výrobní jednotku nastavení stroje apod. Díky dostupnosti levných a velkých plochých obrazovek, velikosti až 24 palců nebo i více, je zobrazování ucelených informací a výkresů mnohem praktičtější, než tomu bylo u starších zařízení.

NX nabízí bohaté vizuální reporty

To vše lze považovat za součást bezpapírového prostředí, přičemž zobrazovací technologie jsou relativně jednoduché. Kritickým krokem, který může přidat podstatnou hodnotu, je řízení zdroje dat, k němuž se lze v tomto bezpapírovém světě připojit.

Řízení dat a procesů

Bezpapírové prostředí znamená přechod na elektronická data. Toto může znamenat prosté vyrovnání se s tímto trendem a užívání jednoduchých PC programů pro správu souborů, složek a „podomácku" vytvořených postupů. Alternativou může být přijetí výzvy dostat se na světovou úroveň použitím nejnovějších možností správy technických údajů pro řízení všech informací vytvořených nebo potřebných v každé fázi procesu.

Tyto systémy jsou určeny pro správu všech typů technologických informací, pro porozumění tomu, co jednotlivé datové soubory představují, pro řízení revizí, pro řízení přístupu pro čtení i zápis. Zvolíme-li například v CAM softwaru tlačítko „uložit", kompletní sada dat, na které se pracuje, včetně výstupních NC souborů, seřizovacích listů, seznamů nástrojů a dalších dat, může být automaticky uložena i s odkazem na příslušný program a příslušnou úlohu. Sada dat je potom připojena k výrobnímu procesu, a to při zachování plné kontroly nad změnami. To vše znamená, že se kdokoli může vrátit k uloženým informacím a najít přesně požadovanou sadu dat pro konkrétní úlohu, konkrétní revizi a podobně. Tím se podstatně zmenšuje nebezpečí chybných dat, zkracuje doba strávená hledáním požadovaných dat a usnadňuje zpětné dohledání a vybrání zdařilých případů sloužících jako výchozí bod pro další podobné úlohy.

Závěrečné zúčtování

Tento přístup ke správě dat se skutečně začne vyplácet, když ho používáme jako základ pro poskytování ucelené dokumentace pro přístup přímo z dílny. Můžeme umístit schválenou dokumentaci pro úlohu XX do sekce systému přístupné pro dílnu. Uživatelům na dílně můžeme poskytnout přístup k libovolné části příslušné výrobní dokumentace, kterou mohou dokonce přímo propojit na požadované výrobní zařízení. Můžeme to takto udělat, aniž bychom zasílali data na samostatný, oddělený dílenský počítač, kde není možná důsledná kontrola a může docházet k duplikování. Tato skutečnost se může hodit dílnám, pro něž je kontrola nad daty a jejich bezpečnost klíčovým požadavkem.

Skutečná hodnota práce bez papíru se skrývá v produktivitě a efektivnosti. Samotná výše efektivity pak souvisí se způsobem, jakým se rozhodnete využívat výsledná elektronická data, a s typem systémů, které používáte pro vytváření, převod a správu těchto dat. Pamatujme si, že data se stávají cennými informacemi, pokud jsou správně spravována a používána ve správném kontextu.

Jim Davis pracuje u Siemens PLM Software od počátku roku 1997 a nyní je konzultantem pro presales nabízených řešení. Vykonává mnoho druhů činností, například prezentace, poradenství a předprodejní i poprodejní služby. Před nástupem do bývalé divize Unigraphics EDS strávil dvacet let v oboru forem / nástrojů / zápustek a je vyučeným nástrojařem. Pan Davis je dlouholetým členem Technologické společnosti v oboru plastů (Society of Plastics Engineers) a Technologické společnosti ve výrobě (Society of Manufacturing Engineers). V rámci SME je členem Technického poradního výboru pro nástroje v oboru plastů a konstrukce forem.