W przygotowaniu

spóźniony, ale nadal aktualny numer 2(19) 2014 niebawem
w Archiwum...

Wydanie aktualne

numer 1(18) 2014
dostępny w pdf, wydanie flash tutaj

Nowości
i zapowiedzi wydawnicze:

• e-Book

Bezpłatny podręcznik do Solid Edge & ST

• e-Book

Bezpłatny podręcznik do NX & ST

Wydania archiwalne

numer 1(17) 2013
w pdf już dostępny, wydanie flash tutaj

numer 1(16) 2012
dostępny
w archiwum, wydanie flash tutaj

numer 1(15) 2011
dostępny
w archiwum

numer 4(14) 2010
HD dostępny
w archiwum

numer 3(13) 2010
HD dostępny
w archiwum

numer 2(12) 2010
dostępny
w archiwum

numer 1(11) 2010 nareszcie dostępny
w archiwum

numer 9(10) 2009
już dostępny
w archiwum

numer 8(9) 2009
już dostępny
w archiwum

Wydanie specjalne
numer 7(8) 2009
już dostępny
w archiwum

Numer 6(7) 2009
już dostępny
w archiwum

„(...) Nie istnieje jeden, idealny system CAD, zaspokajający potrzeby wszystkich inżynierów.
Ale idealnym systemem jest ten, który usprawnia projektowanie i pozwala nam nie tylko doskonalić się, ale także... zaspokajać nasze potrzeby i realizować marzenia.”

zasłyszane...

Obserwuj @CADblog_pl

Czwartek, 08.04.2010 r.

Jak poprawić wydajność produkcji? Symulacja w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym i maszynowym...

Proszę Państwa, nie chodzi tutaj o MES. Nie chodzi o zastosowanie w wymienionych powyżej dziedzinach systemów klasy FEMAP, solverów NASTRAN, oprogramowania do symulacji i analiz zmęczeniowych itp. Dzisiejsza konferencja, a raczej – seminarium zorganizowane przez Siemens PLM Software – dotyczyła symulacji (za pomocą oprogramowania wywodzącego się z CAD, ERP i podobnych razem wziętych) zjawisk w skali makro – jeśli za punkt odniesienia i skalę „mikro” przyjmiemy projektowanie i analizowanie poszczególnych maszyn i urządzeń...

Tak, tutaj „mikro” to nie pojedyncze komponenty, czy mechanizmy, ale kompletne urządzenia i to o wysokim nieraz stopniu skomplikowania. Na przykład – roboty przemysłowe. Przenośniki taśmowe. Regały wysokiego składowania. Elementy, które pozwalają na „zbudowanie”, zaprojektowanie i przetestowanie wirtualnej linii technologicznej lub nawet całego zakładu wytwórczego. Ale nie tylko zakładu, równie dobrze może to być np. port lotniczy, magazyn spedycyjny i wiele innych „urządzeń w skali makro”...
Nie udały mi się dwie rzeczy: po pierwsze – relacja „na żywo”, po drugie – obecność na wszystkich wystąpieniach. Jednak to, w czym miałem okazję wziąć udział, uważam za interesujące. Chociaż będzie to raczej dalekie od naszej codziennej praktyki, polegającej na szkicowaniu, modelowaniu i tworzeniu w najlepszym razie pojedynczych urządzeń (ale jeśli kogoś uraziłem – bo przecież nie da się wykluczyć, iż CADblog.pl czytują także osoby projektujące „fabryki” i analizujące/symulujące procesy w nich zachodzące, to przepraszam).

Przegapiłem więc otwarcie seminarium, prowadzone przez nowo mianowanego CEO Siemens PLM Software Polska (vide kilka newsów wstecz), Pana Mariusza Zabielskiego. Również przegląd rozwiązań klasy PLM w wykonaniu Ryszarda Ostrowskiego (Sales Managera), a także prezentacja Plant Simulation 9.0 (Tecnomatix Plant Simulation) w wykonaniu Pana Marcina Kopera, dostępna będzie dla mnie (mam taką nadzieję) jedynie „wtórnie”, w postaci materiałów seminaryjnych.
Zdążyłem jednak na to, co „tygrysy lubią najbardziej”, czyli na przykłady praktycznych zastosowań oprogramowania Tecnomatix 9.0.

Matthias Heinicke, Business Consultant Siemens PLM Software

Matthias Heinicke (jeśli nie widać jeszcze zdjęć, znaczy to, że pojawią się wkrótce... nie mam na tym komputerze zainstalowanego Photoshopa :(, a licencję posiadam jedynie na jedno stanowisko), Business Consultant Siemens PLM Software zaprezentował wdrożenie Plant Simulation w firmie COMAU. Firma ta jest znanym włoskim producentem robotów przemysłowych i elementów pozwalających na skompletowanie w zasadzie dowolnej linii produkcyjnej, technologicznej lub montażowej, dedykowanej m.in. dla sektora Automotive (wykorzystywane są w zakładach FIAT, ale także... w AvtoVAZ, o którym wspominałem w ostatnim e-wydaniu przy trochę innej okazji).

Tecnomatix Plant Simulation to oprogramowanie, którego głównym celem jest tzw. symulacja zdarzeń dyskretnych, przepływów materiałów, ruchów maszyn, ludzi i komponentów w obrębie zarówno linii produkcyjnych, jak i całych zakładów, magazynów etc. A celem takiej symulacji jest optymalizacja fabryki, jak najkorzystniejsze rozplanowanie procesów i urządzeń w zakładach, a – jak się mieliśmy także okazję później przekonać – także wsparcie w wykorzystaniu zasobów ludzkich, ale o tym za chwilę...

Po lewej - gniazdo w powiększeniu, po prawej - w kontekście zabudowy wnętrza zakładu...

Prezentacja rozpoczęła się pokazem animacji 3D fragmentu linii technologicznej, „gniazda” wykorzystującego do 8 robotów przemysłowych (każdy o 7 stopniach swobody!). Jak się dowiedzieliśmy, zaprojektowanie takiej linii w środowisku Plant Simulation, może trwać mniej niż godzinę – w zależności od umiejętności projektanta, jego znajomości środowiska Tecnomatix i wykorzystania zasobów gotowych bibliotek elementów 3D. No właśnie, warunkiem jest wykorzystywanie albo gotowych elementów zaimplementowanych bezpośrednio do bibliotek Plant Simulation (są to np. wszystkie roboty przemysłowe oferowane przez COMAU), albo – własnych wygenerowanych modeli 3D; Plant Simulation nie jest bowiem narzędziem stricte typu CAD i nie pozwala na generowanie własnej skomplikowanej geometrii, a jedynie na rozmieszczanie już istniejących (zaprojektowanych np. w NX lub Solid Edge) elementów (tutaj: maszyn), określanie i definiowanie wzajemnych relacji między nimi, a także... symulowanie różnych sposobów ich obciążenia, wydajności, przepływów materiału i wielu innych. Prowadzący tą prezentację porównał pracę z Tecnomatix do zabawy klockami Lego i trudno nie dostrzec tutaj analogii...

Do modelu symulacji importujemy dane np. z zewnętrznego systemu CAD; dane (już nie tylko modele maszyn i wykorzystywanych urządzeń) 2D, jak chociażby rysunki rozkładu już istniejących linii produkcyjnych; bazy danych z zestawieniami cykli pracy poszczególnych maszyn... Jest tego więcej, a w oparciu o nie system może automatycznie zbudować model symulacji danego zakładu. „Budowa z klocków” w takiej sytuacji nie jest nawet konieczna... z jednej strony wprowadzamy dane, z drugiej – otrzymujemy wynik. Algorytmy opracowane m.in. przez COMAU pozwalają na zdumiewający zakres automatyzacji czynności i procesów wykonywanych przez program...

Jeśli jako „urządzenie w skali makro” potraktujemy np. magazyn, wielki magazyn części dla sektora automotive, to inaczej spojrzymy na kolejną prezentację – w wykonaniu dr Jensa Koeniga z firmy Mielbach Konsulting. Jego prezentacja dotyczyła symulacji funkcjonowania magazynu przeładunkowego części motoryzacyjnych gromadzonych i sortowanych na potrzeby zakładów bodajże VW. Istotnie, przy takiej skali ingerencji systemów IT możliwe jest przeładowywanie gotowych, dostarczanych z fabryki komponentów, bez konieczności ich magazynowania... Jak wspomniałem prezentacja była o tyle ciekawa, iż stanowiła dowód na to, że oprogramowanie Plant Simulation można wykorzystać np. w celu projektowania i symulowania łańcucha dostaw...

Przerwa na lunch! Szybko ten czas leci...
I teraz subiektywna obserwacja (zasłyszana)... im dziennikarz ma większy staż, tym szybciej zjawia się przy stole i więcej nakłada na talerz ;). Przepraszam kolegów dziennikarzy, ale piszę to także na swoim przykładzie.

Od szkiców 2D do dynamicznej symulacji wytwórczej
Po przerwie „na scenie” kolejny raz Matthias. Rzuca na salę pytanie: ilu spośród Państwa miało do czynienia z systemami klasy CAD 3D, miało okazję z nimi pracować? Podnosi się kilkanaście rąk, ale proszę wziąć pod uwagę, iż audytorium nie składało się tylko z konstruktorów, inżynierów CADowców, ale przede wszystkim (zgodnie z intencją organizatora) z przedstawicieli kadry kierowniczej. Jak na „decydentów”, te kilkanaście rąk to dobry wynik.
Kolejne pytanie – jakie branże są głównym motorem rozwoju systemów 3D? Obronna i... rozrywkowa (gry, proszę Państwa, gry 3D!). Za rozwój narzędzi 3D CAD odpowiadają – a właściwie nadają mu pęd – właśnie potrzeby armii i gry komputerowe. Do czego zmierzał prowadzący wystąpienie?
Plant Simulation może tworzyć zobrazowania trójwymiarowe, ale nie jest w stanie zapewnić dostarczania kompleksowego odwzorowania elementów w 3D. Z tego względu należy sięgać do bibliotek, lub też innych narzędzi CAD, bazujących chociażby na NX.

Biblioteki gotowych elementów obejmują praktycznie kompletne wyposażenie
dowolnego zakładu przemysłowego. Niestety, nie każdy producent
maszyn i urządzeń udostępnia swoje modele...

Zaimplementowana z nich geometria, po procesie dynamicznego komputerowego modelowania układów złożonych (czyli aranżowania np. wnętrza fabryki z uwzględnieniem wszystkich zależności... chociażby kinematyki maszyn, robotów przemysłowych etc.), pozwala na stworzenie animacji, wizualizacji, która jest w zasadzie efektem końcowym. Ale tak naprawdę...
70% prac odbywa się w środowisku aplikacji w zasadzie o charakterze biurowym, przy użyciu szybkich rozwiązań zorientowanych na cele, wykorzystujących ikony etc. Ale ponad 20% to już CAD 2D, modelowanie layoutu, planowanie przestrzeni. Ostatnie 10% to wizualizacje 3D pozwalające na przestrzenne przedstawienie symulacji... W końcu jeden obraz wart jest więcej niż tysiąc słów.

Przykłady różnych modeli 3D gotowych do pobrania z bibliotek
dołączonych do Plant Simulation

W tym ostatnim etapie, ostatnim procesie, szalenie ważna jest możliwość wykorzystania formatu *.jt, opracowanego w celu zredukowania modelu 3D (pominięcia danych zbędnych z punktu widzenia modelowania wnętrza fabryki), zmniejszenia jego złożoności i stopnia komplikacji przy jednoczesnym zachowaniu relacji kinematycznych.
Przy okazji tej prezentacji wspomniana została aplikacja „Factory CAD: Plant Design” – pozwalająca na modelowanie w 3D; wystarczy podać podstawowe dane związane np. z długością i szerokością przenośnika, a Factory CAD wygeneruje jego model. Innymi słowy nie musimy odwzorowywać ręcznie całego przenośnika, modułu, maszyny etc. Dane z FactoryCAD można eksportować jako format *.jt i następnie wykorzystać w środowisku Plant Simulation.

Pora na kolejny przykład praktyczny...
Tecnomatix Plant Simulation 9 i Port Lotniczy Fuert. A w zasadzie nie tyle port, co jego sortowania bagaży. Na potrzeby symulacji wyodrębniono 4 klasy wagowe bagaży i 4 klasy wymiarowe. Zamodelowano sieć przenośników o długości 40 km, sterowaną przez ponad 40 000 sterowników PLC. Potrzeba od 3 do 6 miesięcy na zaprojektowanie takiego systemu (transportu i rozdziału bagażu)...

Fragment modelu sortowni bagaży portu lotniczego Fuert. Proszę zwrócić
uwagę (mimo kiepskiej jakości zdjęcia) na widoczny w tle, niejako "na podłodze"
kolorowy rysunek płaski. To nad tym "planem 2D" umieszczone są wygenerowane
automatycznie wizualizacje 3D transporterów i podajników bagażu...

Przy tego rodzaju modelowaniu można symulować np. błędy, a ich odpowiednio wczesne przewidzenie/wykrycie sprawia, że można odpowiednio wcześniej reagować (a to oznacza, iż gdy zdarzy nam się, że my dotrzemy do portu przeznaczenia, a nasz bagaż nie, wiemy już do kogo mieć pretensje!).

Oszczędności w zużyciu energii (jeden segment przenośnika, długości 5 metrów, zużywa 3 KW energii; samo zwiększenie prędkości przesuwu bagażu na przenośnikach bardziej obciążonych, a zmniejszeniu – na mniej, pozwalało osiągnąć w ciągu roku oszczędności zużycia energii elektrycznej rzędu 2 mln euro tylko dla jednego portu lotniczego!) to kolejny profit wynikający z wykorzystywania oprogramowania do symulacji takich procesów w praktyce. A wizualizacja 3D pozwala nam prześledzić wszystkie efekty zmian, wprowadzonych do symulowanego środowiska.

Czy praca z Tecnomatix Plant Simulation jest bardzo skomplikowana i wymaga szczególnych umiejętności?
Jeśli wspomnimy na „klocki Lego”...
Widoczny na zdjęciu (powyżej) model został zbudowany przez 2 osoby w ciągu 3 tygodni (!). To zapewne po części dlatego, iż modelowanie 2D i 3D odbywa się w środowisku Tecnomatix Plant Simulation jednocześnie ...

Wrażenie może zrobić łatwość dokonywania zmian i budowania modelu fabryki w oparciu o gotowe elementy zaimplementowane w środowisko Plant Simulation. – Myśleliśmy nad tym, czy nie dołączyć funkcjonalności projektowej CAD bezpośrednio do Plant Simulation, ale zdecydowaliśmy się rozdzielić te produkty, a skupić na podnoszeniu funkcjonalności i optymalizacji rozwiązań projektowanych w Plant Simulation – powiedział Matthias Heinicke w czasie prezentacji, odpowiadając na pytania odnośnie możliwości zaprojektowania np. innego niż standardowy dołączony do programu model magazynu wysokiego składowania...

 Praca odbywa się jednocześnie w dwóch oknach aplikacji; jednym pozwalającym
na rozmieszczanie na obszarze 2D ikon symbolizujących odpowiednie elementy
naszej "układanki - fabryki z klocków", drugim pozwalającym
na wizualizację instalacji w sposób typowy dla CAD 3D...

Ale za to dowolny model, np. takiego magazynu, lub elementu, który ma zostać zmagazynowany, jeśli jest zapisany w formacie *.jt, możemy wykorzystać w środowisku Plant Simulation chociażby... przeciągając go bezpośrednio z pulpitu. Łatwiej już chyba nie można...

Prezentacja „Live...”
Chociaż także wcześniejsze prezentacje nie sprowadzały się jedynie do pokazu slajdów (czego osobiście nie lubię), ostatnia na której mogłem jeszcze zostać, w wykonaniu Dariusza Kowalskiego z firmy Synergit, dotyczyła praktycznej analiza linii produkcyjnej. Linii zakładającej wykorzystanie nie tylko automatów, ale także stanowisk z ludźmi zatrudnionymi w charakterze montażystów i operatorów urządzeń. Celem analizy było odnalezienie niewykorzystanych mocy produkcyjnych, opracowanie dodatkowych modyfikacji linii pozwalających na obsługę innych projektów/zleceń produkcyjnych, a przede wszystkim – na zwiększenie wydajności całego procesu. Mogliśmy być świadkami, jaki jest wpływ wydajności „wąskich gardeł” (czy też raczej braku wydajności) na wydajność całego procesu produkcji...

Dariusz Kowalski z firmy Synergit przedstawił sposoby optymalizacji procesów zachodzących
na przykładowej linii produkcyjnej...

Pan Dariusz przeprowadził na żywo serie eksperymentów mających na celu kontrolę, czy wyeliminowanie skali awarii w jednym z punktów montażowych przełoży się na wydajność całego procesu... i w jakim stopniu. Analizował także scenariusz zwiększenia zatrudnienia, jak i modyfikacji „wadliwego” stanowiska pracy. Co ciekawe, płynące z wyników analizy wnioski można z pewnością wykorzystać także podczas analizy czasu i jakości faktycznej efektywnej pracy zatrudnionych osób (przestoje, bezczynne oczekiwanie na nadejście komponentu, czas potrzebny na usunięcie ewentualnych awarii itp.). Najważniejsze jednak, iż symulacja dosyć intuicyjnie pozwalała na zidentyfikowanie tych elementów linii, które przysparzały najwięcej kłopotów, negatywnie wpływając na pracę sąsiednich stanowisk i w efekcie na działanie całości...

Kolor czerwony oznacza awarie, kolor szary - bezczynność w oczekiwaniu na detal,
kolor żółty - przestój związany z niemożnością przekazania
elementu technologicznego (detalu) dalej, zielony - efektywny czas pracy...

Ciekawe doświadczenie, jakże odmienne od analiz typu MES, do których powoli zdążyliśmy się już przyzwyczaić...

relacjonował – jak zwykle subiektywnie
Maciej Stanisławski

Warszawa, dn. 08.04.2010 roku...