Proces proizvodnje u fabrici

6. Automatski vođen proces projektovanja i izrade čeličnih konstrukcija CAD/CAM

► Projektovanje uz podršku računara – CAD podrazumeva primena računara u svim fazama pripreme za proizvodnju:

▪ proračun konstrukcije, ▪ izrada kompletne grafičke dokumentacije, ▪ izrada specifikacija materijala... ► Proizvodnja uz podršku računara – CAM ▪ priprema ulaznih parametara za automatsku

proizvodnju (CNC mašine), ▪ numerička kontrola opreme i mašina za proizvodnju

konstrukcije,...

CAD/CAM

6.1 Od grafičkog prikaza uz pomoć računara do projektovanja i proizvodnje uz podršku računara (CAD/CAM)

►Od samog početka aplikacije građevinarstva mnogo se i široko osećala potreba grafičkog prikaza rezultata. Građevinski inženjer konstuktivnog smera je naviknut da kroz dijagrame, crteže itd. uporedi glavne postavke svojih analiza.

►Grafička informacija će se održavati i aktuelizirati, ne kao kolekcija pokvarljivih papirnih tabaka, već kao kompletna "baza podataka".

►Ako su sve faze projektovanja (od prikupljanja podataka i provere, do njihovog "input"-a u odgovarajuće programe strukturalne analize, pa do štampanja i grafičkog prikazivanja rezultata i, eventualno, do pripremanja konačnih nacrta za samu konstrukciju), izvršene uz sistematsku, odgovarajuću upotrebu paketa hardwera i softwera, onda možemo govoriti o projektovanju uz podršku računara – CAD-u.

CAD/CAM

►Kad se protok automatski obrađenih informacija ne zaustavlja kod izrade konstrukcionih crteža, već ide dalje, na numeričku kontrolu opreme i mašina koji, u stvari, proizvode finalne produkte ili finalno obrađuju sirovinu, tada tek imamo pravo da govorimo o proizvodnji uz podršku računara – CAM-u.

►Čim je projektovanje automatizovano (ili, još bolje,

pomognuto računarom!) i ako su, po mogućstvu, jednim računarskim sistemom povezane neke aktivnosti na gradilištu, pa i kontrolisane tim sistemom, postaje prirodno da se razmisli o integraciji svih ostalih relevantnih informacija u ovu mrežu obrade podataka, bilo da se odnose na planiranje, računovodstvo, finansije, skladištenje, transport itd.

CAD/CAM

►Osim toga, ovim se pruža i mogućnost – zahvaljujući tzv. daljinskim radnim - stanicama, da se CAD povratno "hrani" sa podacima "stvarnog vremena" (na primer, o izmenama na crtežima učinjenim na licu mesta usled potrebe prilagođavanja lokalnim uslovima, itd.). Dakle, uz kontinuirano praćenje izmena i minimalan rad može se dobiti grafička dokumentacija za Projekat izvedenog stanja!

►Na ovaj način se "petlja" protoka informacija zatvara i svi

važni podaci koji se odnose na konstrukciju mogu se sačuvati za buduće potrebe i korišćenje.

CAD/CAM

6.2 Racionalizacija i standardizacija u projektovanju i konstrukciji primenom računara

►Pomoću sistema za elektronsku obradu podataka se može u projektnom birou preduzeća za proizvodnju čeličnih konstrukcija ostvariti značajna racionalizacija.

►Nije računar taj koji sam po sebi diktira potrebu za

racionalizacijom i u projektnom birou, već je to konkurencija oko nas, koja nas tera na pronalaženje jednostavnijih i efikasnijih metoda projektovanja u okviru izvršavanja sklopljenih ugovora.

►Standardizacija proizvodnih elemenata, proizvoda i

grupa proizvoda je značajan postupak u racionalizaciji projektovanja u celini. Ovde spada, na primer, smanjivanje različitih materijala po vrstama i obliku. Zatim sledi pitanje unifikacije detalja spojeva.

CAD/CAM

►Rešenja koja se često javljaju racionalno je skupiti, standardizovati i objavljivanjem internog priručnika u preduzeću u kome su ovakva rešenja prikazana pomoću tabela i skica učiniti ih pristupačnim svakom projektantu. Jedan primer standardizovanog radioničkog crteža prikazan je na slici.

Standardizovani radionički crtež

CAD/CAM

►Pitanje standardizacije se mora u svakom preduzeću shvatiti ozbiljno, radi uštede na troškovima materijala i same proizvodnje. Standardizacija procesa rada u projektnom birou je, takođe, važna. Nije svejedno da li su metode statičkih proračuna i predmera i predračuna jedinstvene ili ih svako radi prema sopstvenom nahođenju.

►I programi za spojeve rade sa unapred zadatim

karakteristikama koje uzimaju u obzir tipove raspoloživih materijala na skladištu i tipične procese proizvodnje.

CAD/CAM

►Podatci koji su putem CAD programa memorisani u računaru tokom izrade projekata, sada se uz pomoć drugih programskih paketa iz domena CAM dalje obrađuju sa ciljem dobijaja lista materijala i delova, planova zauzetosti mašina, komandi za upravljanje proizvodnjom, tekuće kontrole zaliha u skladištima itd.

►Naravno, moguće je (i uobičajeno) i: ▪ automatsko izrađivanje bušenih traka za

mašine sa numeričkim upravljanjem – nekada masovno, a danas sve ređe,

▪ izrada NC fajlova koji se koriste kao ulazni parametri za rad CNC mašina – danas je ovo standard u proizvodnji metalnih konstrukcija.

CAD/CAM

►Dok je pre par decenija pod vođstvom jednog inženjera, jedan projekat crtalo tri do četri tehničara - crtača, jedan crtač školovan na CAD programu, jednu prosečno individualno oblikovanu halu može da obradi sasvim sam!

►Za plan montaže, za koji mu je ranije norma iznosila 16 časova, potrebno je najviše 3 sata korišćenjem CAD.

► Pogodnosti računara u službi projektovanja su: ▪ povećani obim poslova od strane osoblja na

projektovanju i kalkulaciji, ▪ povećana fleksibilnost u postizanju optimuma u

projektovanju i minimalnih troškova kalkulacije, ▪ znatno smanjenje standardnih vremena za

projektovanje i kalkulaciju, ▪ zahteva se mnogo racionalniji prilaz.

CAD/CAM

►Pored već postojećih paketa za 2D crtanje od kojih je svakako najpoznatiji AutoCad (firme Autodesk), iz godine u godinu na tržištu je sve više programa za 3D modeliranje konstrukcija.

►Ovi programi najačešće pokrivaju kompletnu pripremu za proizvodnju, a sve češće se uz pomoć njih može vršiti i statički proračun.

►Neki od ovih programa su: ▪ ProSteel 3D, ▪ Tekla Structures, ▪ StruCad, ▪ Xsteel, ▪ RevitStructure (Autodesk)...

CAD/CAM

3D model čelične konstrukcije izrađen u programu Tekla

3D model čelične konstrukcije Belexpo centra izrađen u programu ProSteel 3D

3D model čelične konstrukcije Cinemaplexa Ster u Delta City-u izrađen u programu ProSteel 3D

6.3 Projektovanje uz podršku računara - CAD

6.3.1 Prikupljanje ulaznih podataka za grubo konstruisanje

►U procesu projektovanja mogu se izdvojiti sledeće faze: ▪ definisanje projektnog zadatka u saradnji sa investitorom, ▪ zatim, počinje projektovanje uz podršku računara.

Projektant najpre definiše ulazne podatke računara, nosač po nosač, pri čemu na osnovu svog iskustva za početak proceni potrebne dimenzije profila,

▪ u cilju pojednostavljenja, u prvom momentu se kod unošenja podataka mogu izostaviti detalji ( kao što je, na primer, navođenje vrste zavrtnjeva) i projektovati samo gruba konstrukcija koja se kasnije kompletira,

▪ u računaru program CAD generiše jednu vrstu prostornog modela koji se na izlazu iz računara, može dobiti u vidu crteža, perspektiva i prostornih ("eksplodiranih") crteža. Perspektive su od velike pomoći za prostorno prikazivanje i razjašnjenje čak i onda kada je investitor u stanju da prati uobičajene vidove predstavljanja na konstruktivnim crtežima.

CAD/CAM

6.3 Projektovanje uz podršku računara -CAD

6.3.2 Statički proračuni i provera rezultata programom za dokazivanje nosivosti

►Ulazni podaci uneti za grubo projektovanje konstrukcije koriste se i za statičke proračune i dokazivanje nosivosti. Rezultati koji se dobijaju programom za statički proračun na osnovu unetih podataka proveravaju se Programom za dokazivanje nosivosti. Pravila po kojima se vrši dokazivanje nosivosti, mogu se menjati u skladu sa važećim propisima (npr. kod projektovanja za izvoz).

►Optimizacija konstrukcije ostaje kod ovakvog načina

rada u rukama iskusnih stručnjaka. Projektant je u situaciji, da može bolje od programa da sveobuhvatno proceni sve uticaje koje na konkretno rešenje imaju trenutna situacija u proizvodnji, montaži, nabavci materijala itd. i da tako pomogne u dobijanju rešenja koje je optimalno u ekonomskom pogledu.

CAD/CAM

►Ovde se pojavljuje problem: ne poznaju svi projektanti tehnologiju proizvodnje metalnih konstrukcija. Često se unapred ne zna ni proizvođač. Kako im to nadoknaditi? Na ta pitanja treba dati odgovor!

►Suština problema je povezivanje projektovanja i

proizvodnje – stvaranje integralnog i uz optimizaciju, maksimalno efikasnog koncepta.

CAD/CAM

6.3 Projektovanje uz podršku računara - CAD

6.3.3 Izrada detalja

►Primena crtanja detalja uz podršku računara, pokazuje danas, da se kod projektovanja u oblasti standardnih čeličnih konstrukcija, za jedan nosač zajedno sa spojevima dobijaju svi potrebni crteži, spisak elemenata i nc fajlovi (kod starijih mašina-bušene trake) za numeričko upravljanje u proizvodnji za 2-6 minuta. Iskustveni podaci govore da je kod projektovanja bez računara za ovo potrebno 10 -20 minuta po nosaču.

►Ovo povećanje produktivnosti je, između ostalog,

bazirano i na tome što program rutinske radnje samostalno obavlja.

CAD/CAM

Oblikovanje detalja čelične konstrukcije u programu za 3D

modeliranje

Izveden detalj

Oblikovanje detalja čelične konstrukcije u programu za 3D

modeliranje

Izveden detalj

Oblikovanje detalja čelične konstrukcije u programu za 3D

modeliranje

Izveden detalj

►CAD crtački program može da izradi sve vrste standardnih crteža.

►Za korišćenje su pogodniji pojedinačni crteži glavnih pozicija, koji su posebno pogodni za radnike koji u fabrici rade na montaži konstrukcija.

►Za montažu na gradilištu mogu se, pored uobičajenih montažnih crteža, izraditi i takozvani "eksplodirani" crteži. Sa ovim crtežima se u oblasti izgradnje čeličnih konstrukcija dobija kvalitet montažnih objekata koji se do sada sretao samo u mašinogradnji. Dajemo primer jednog "eksplodiranog" crteža na slici.

►Na kraju, mogu se, za pojedine radnike u pripremi proizvodnje izraditi posebni crteži pojedinačnih elemenata, koji su se već u praksi pokazali kao veoma korisni.

CAD/CAM

Eksplodirani crtež konstrukcije napravljen radi olakšavanja montaže

CAD/CAM

6.4 Primena računara u tehnologiji proizvodnje - - CAM

►U tehnologiji proizvodnje akcenat je stavljen na izradu određenih proizvodnih dokumenata koji prate crtež u procesu proizvodnje:

1.radne liste, 2.NC fajlovi i trake, 3.liste materijala, 4.detalji – šabloni i dr. ► Računar se u proizvodnji primenjuje za vođenje procesa

rada na određenim tehnološkim linijama (linije profila, linije lamela itd.), i to uglavnom na obradi elemenata, tj. u fazi pripreme proizvodnje.

CAD/CAM

Detalj ukrajanje štapova ispune u pojas rešetke (cevni profili)

Šabloni za sečenje prikazanih štapova ispune

►Da bi se postigla odgovarajuća ekonomičnost proizvodnje, proizvodni proces se mora rasčlaniti na delimične procese. Podela proizvodnog procesa zahteva, dodatnu kontrolu i koordinaciju, što se uspešno može postići primenom računara.

►Primena računara igra veliku ulogu i kod kontrole NC mašina za bušenje i rezanje, kao i kod drugih mašina.

► Proizvodnja uz podršku računara možemo posmatrati u tri faze:

1.pripremu, 2.planiranje proizvodnje i 3.samu proizvodnju.

CAD/CAM

►Programski paket CAM obezbeđuje izbor sledeće dokumentacije:

▪ Specifikaciju materijala sa količinama, uređenu prema pozicijama ili vrstama materijala,

▪ Spiskove montažnih radova uključujući i bojenje, ▪ Spiskove vezivnog materijala (radionica,

montaža), ▪ Pregled otpremljenog materijala, odnosno pregled

materijala koji treba još da bude otpremljen, ▪ Dostavnice, ▪ Spiskove delova po radnim mestima

(automatizovana priprema rada), ▪ NC fajlovi (bušene trake) za mašine sa

numeričkim upravljanjem.

CAD/CAM

FORMIRANJE NC FAJLOVA ► Svi programi za 3D modeliranje konstrukcija i izradu

radioničke dokumentacije imaju mogućnost da za svaki element konstrukcije daju i odgovarajući NC fajl.

►Ovi fajlovi učitavaju se u savremene CNC mašine (najčešće preko memoriskog diska uključenog u USB priključak) i na taj način mašina dobija sve neophodne podatke za obradu određenog elementa konstrukcije.

►Sintaksa koja se koristi za ispisivanje NC fajlova je prilično jednostavna i potrebno je da je inženjeri poznaju. Na taj način mogu i ručno da vrše potrebne prepravke čak i kada nemaju potreban softver pri ruci.

►Zbog toga sledi tumačenje nekoliko NC fajlova uz prikaz crteža odgovarajućih elemenata.

CAD/CAM

NC fajl i radionički crtež jednog I nosača

CAD/CAM

NC fajl i radionički crtež nosača IPE330 koji je na jednom svom

kraju zasečen pod uglom.

CAD/CAM

NC fajl i radionički crtež jednoj raznokrakog ugonika

CAD/CAM

►Što se tiče prikazanih NC fajlova treba napomenuti sledeće: ▪ prvi deo NC fajla u kojem se opisuje određeni poprečni

presek nije od presudnog značaja za rad mašine. Drugim rečima, i ako izmenimo neki od ovih brojeva to neće uticati na tačnost izrade elementa,

▪ oznaka za donju tj. gornju nožicu I nosača je relativna stvar. Naime, na crtežu POS 0612 jasno se vidi da su rupe na donjoj nožici, dok se one prema NC fajlu nalaze na gornjoj nožici.

▪ interesantno je primetiti peciznost podataka u NC fajlovima. Dužine su u stotim delovima milimetra, a uglovi u stotim delovima stepena!

CAD/CAM

►Automatizovana priprema rada zahteva da se izrade tabelarni pregledi radnih oblasti postojećih mašina, koji su specifični za konkretnog korisnika računarskog sistema. CAM program može tada, na osnovu podataka o obliku konstruktivnog elementa, sam da odredi mašine koje su potrebne za njegovu proizvodnju (plan rada).

►Odeljenje pripreme rada, ukoliko ono u srednje

razvijenim preduzećima uopšte još postoji, biće rasterećeno od ovih rutinskih poslova i može se koncentrisati na poslove termičke obrade, planove redosleda zavarivanja i slične zadatke.

CAD/CAM

►Ako se tehnički podaci dopune sa podacima o rokovima montaže, može se izvršiti koncentracija sličnih konstruktivnih elemenata sa usklađenim terminima za isporuku i tako formirati familija konstruktivnih elemenata koja nije dobijena grupisanjem na osnovu pripadnosti obimu isporuke određenom naručiocu. Za ovo se primenjuje program za planiranje proizvodnje.

► Jedna familija konstruktivnih elemenata prolazi kroz proces proizvodnje u kompletnom sastavu, pa se na taj način smanjuje vreme potrebno za promene alata na mašinama i dobija bolji kontinuitet odvijanja proizvodnog procesa.

► Mnoga preduzeća koja se bave proizvodnjom čeličnih konstrukcija imaju već danas podešene proizvodne linije za određene grupe proizvoda tj. familije konstruktivnih elemenata (npr. za obradu nosača, obradu lima ili izradu malih elemenata).

CAD/CAM