книги / Основы САПР. CAD CAM CAE

13.3.1. Средство проектирования

Виртуальная Iшженсрия предлагает совершенно новый подход к процессу про­ ектировання. Ее принцнпиально шюй пользовательский интерфейс создает сре­

ду проектироuания, стимулнрующую большую интерактивность и погружение в процесс. Она помогает конструкторам лучше понять особенности конструи­

руемого объекта и быть более креатиuными. Кроме того, она позволяет уже на

ранних стадиях учесть в конструкщш человеческие факторы.

В проnерке и оптимизации могут помочь цифровая имитация и виртуальное прототипирование. Эксплуатационные характеристики одной из потенциально

возможных конструкций можно оценить с помощью виртуального прототипи­

рования и цифровой имитации. Возможность производства конструкции можно оценить путем имитации процесса производсша на виртуальном заводе. Имея

виртуальный прототип, можно произвести тонкую корректировку конструкции,

анализируя его методом конечных элементов н другими методаl\ш. Полная ими­

тация функциональности продукта может выявить констру1пивные упущения и возможные усовершенствования. Имитация эксплуатационных характеристик

продукта и возможности его пронзводства дает инженерам возможность прини­

мать правильные решения в процессе проектирования. Итеративная процедура

виртуального прототипирования позволяет досп1чь более полной оптимизации

проекта.

Еще один аспект процесса, которыii упрощает виртуальная инженерия, - это про­ еiпирование <<сверху uниз!>. Вместо нынешнего подхода I< проектированию, при котором сначала разрабатьшаются все компоненты по отдельности, а затем они

соединяются, проектирование <<сверху вннз" начинается с глобальных функцио­ нальных требований, на основе которых затем разрабатывается детализирован­

ная конструкция. Таким образом, за отправную точку при проектировании бе­

рется концептуальный проект, а на выходе получаются детальные конструкции

I<ампонентов. В отличие от реальных прототипов, виртуальный прототип может

быть собран даже в том случае, когда нет проработаиных во всех подробностях

компонентов. После оценки нроекта по виртуальному прототипу можно разра­

ботать подробные конструкции деталей на базе структуры, заданной виртуаль­ ным прототипом. Такой подход обеспечивает более интуитивный процесс проек­

тирования на ранннх стадиях.

13.3.2. Оценка возможности проиэводства

Виртуальная инженерия позволяет оценивать возможность производства раз­

личных вариантов конструiщiш. Такая оценка дает информацию о длительности обработки, времени цикла, затратах и качестве продукта. Она позволяет также прогнозировать время подготовки к работе, время выполнения и затраты на

рабочую силу. Разумеется, для такого рода оценок требуются исчерпывающие

модели производственного процссса. Требуется принять решение, подходит ли

данная конструкция для прои:шодства. Можно сделать также качественную

оценку возможности произnодства, позволяющую охарактеризовать простоту

производства. Если данная конструкция не подходит для производства, можно

выявить, исследовать 11 нсобхоюi~IЫМ образом изменить атрибуты конструкции,

являющиеся причиной затруднснш/.

13.3.3. Оценка и контроль качества

Имитация тестирования и процесса эксплуатации позволяет оценить сборку или

эксплуатационные характеристики продукта. Имитация процесса эксплуатации

позволяет выполнить ряд статистических тестов на модели для определения ее

чувствительности к конструктивным и производственным изменениям. Затем

можно определить индекс качества по отношению к возможности выполнения

определенного процесса или конструктивному допуску. Это дает оценку качест­

ва до начала. реального производства.

В процессе оценки качества определяются также основные факторы, влияющие на него. Имея эту информацию, можно усовершенствовать конструкцию, моди­

фицируя те факторы, которые были идентифицированы как ухудшающие каче­

ство. Кроме того, качество продукта можно повысить, улучшив производствен­

ное оборудование. Так как итеративный процесс проектирования является менее дорогим при использовании виртуальной системы, можно исследовать весь спектр

альтернативных вариантов конструкции для нахождения оптимума. Оценка воз­

можности производства и оптимизация конструкции позволяют организовывать

реальный производственный процесс наиболее эффективным способом. Эти про­

цедуры приводят к созданию лучше спроектированного и изготовленного про­

дукта с минимальным количеством дефектов.

13.3.4. Оценка и оптимизация производавенного процесса

Цифровая имитация позволяет проверять операции обработки на станке с ЧПУ,

действия роботов и траектории измерений с помощью координатно-измеритель­

ной машины до начала реального производства. Траектория движения инстру­

мента, руки робота или щупа, заданные в плане процесса, визуализируются и

оцениваются по результатам имитации. При имитации можно выявить и предот­

вратить потенциальные столкновения и другие ошибки. В качестве альтернати­

вы можно автоматически определить траекторию движения без столкновений, тем самым избежав дорогостоящих повреждений, которые могут возникнуть в

реальном процессе.

Помимо общей оценки процесса, оценка ключевых его элементов позволяет оп­

тимально спланировать процесс. К ключевым элементам относятся закрепление

детали, подача деталей, обработка компонентов и перемещения в процессе обра­

ботки.

13.3.5. Планирование проиэводства и продуктов

Имитация производственной деятельности осуществляется путем моделиро­

вания отдельных событий. Это позволяет оценить производителыюсть, исполь­ зуемость оборудования, эксплуатационные расходы и поток :-.штериалов. Можно также анализировать стати'lесю!е характеристики: время цикла, рабочие зоны

механизмов, размещение механизмов, доступность для управления и обслужива­ ния, а также эффекты и взаимодействие вариаций допуска. Имитационное плa­

IIIIJIOBaiiiie л;.•чшс подхо;нп лля прnнзводственных линий, на которых весь пpo- 11:-Jiю:tcт!ll'IIHI.Ii'l IIJIOitecc состо1п ш схо:1.ных последовательностей действий. Для

11\IJIТ:II!IIII I!CXOB, UI•IHYCK<IIOII\ILX ~H'ЛKIIC CCj)\111 Ilj1C1l!YKЦIIИ раЗЛИ'IНЫХ ТИПОВ С раз-

111•1\111 техно:югичссi\IШII \lаршр~·та\111, нсо()хоюшы более продвинутые системы.

Еще одно применение виртуальной инженерии - планирование продуктов. <..:е­

годня быстро меняющиеся рынки требуют коротких периодов планирования 11 быстрой доставки продуктов. Моделирование позволяет мгновенно оценить за­

траты, цикл производства и график доставки, не прибегая к физической реализа­

ции. Использование имитационного планирования продуктов позволит ко~ша­

нии эффективно реагировать на изменения рынка.

13.3.6. Интерфейс для заказчика

Виртуальная инженерия позволяет легко подстраивать продукт под требования

заказчика и точно оценивать время доставки. Разработав виртуальный продукт,

можно продемонстрировать клиенту его трехмерную модель и сымитировать ра­

боту прототипа. После этого в прототип можно внести изменения в интерактив­

ном режиме в соответствии с требованиями заказчика, передать его напрямую в инженерный отдел, а оттуда в цех, тем самым ускоряя производство. Таким об­

разом, пожелания заказчика выступают в качестве непосредственной обратной

связи в процессе разработки продукта. Виртуальная инженерия предоставляет интерфейс, позволяющий быстро и точно схватывать желания клиента, благода­

ря чему производитель способен более эффективно реагировать на нужды кли­

ентов, как в терминах затрат, так и в смысле своевременности.

13.3.7. База знаний

Когда виртуальная инженерия станет реальностью, можно будет систематически

получать и анализировать информацию о производственном процессе. Управле­

ние производствешюй информацией имеет своей задачей обработку всеобъеы­ лющей информащш о непрерывном обороте моделей и инструкций по обработке на всем протяжении цикла разработки. В сегодняшней физической среде экс­

пертные знания трудно зафиксировать, кроме того, отсутствует четкая система

обработки информации о производстве и разработке, поэтому предшествующий

конструкторский опыт не полностью отражается в последующих поколениях про­

дуктов. Виртуальная инженерия позволяет эффективно накапливать обширную базу данных по экспертным знаниям, храня и обрабатывая всю имеющуюся инже­

нерную информацию. Впоследствии данные из этой базы знаний и результаты

их визуализации могут послужить руководством для инженерных аналитиков,

работающих в группах по проектированию и модификации продукта.

13.3.8. Коллективная разработка

Виртуальная инженерия обеспечивает основу для коллективной разработки.

Инженеры и конструкторы, работающие над одним и тем же проектом, могут легко делиться друг с другом данными о продукте в цифровом виде. Используя

общие виртуальные среды, инженеры, находящиеся далеко друг от друга, могут

совместно и одновременно изучать цифровой прототип. Они могут работать параллельна в контексте общих производственных требований. Кроме того, эти среды позволяют инженерам и конструкторам получить более глубокое пред­

ставление о продукте. повысить его качество, сократить интервал до выхода про­

дукта на рынок и с самого начала обеспечить правильиость конструкции, снизив

потребность в дорогостоящих переделках на более поздних стадиях процесса.