Skripta CAPP sistemi i TBP.pdf

UNIVERZITET U NOVOM SADU

FAKULTET TEHNIKIH NAUKA

Dejan Luki, Mijodrag Miloevi, Velimir Todi

INTEGRISANI CAPP SISTEMI I TEHNOLOKA BAZA PODATAKA

(Modul Integrisani CAPP sistemi)

SKRIPTA SA PREDAVANJA

Novi Sad, 2013.

Pregled korienih skraenica (I)A G V (Automated Guided Vehicle) Automatski voeno voziloA M H (Automated Materials Handling) Automatizovano rukovanje materijalomA M T (Advanced Manufacturing Technology) Napredne proizvodne tehnologije

A O M (Advanced Order M anagem ent) Napredno upravljanje porudbinamaA P C (Advanced Process Control) Napredni proces kontroleA PI (Application Programming Interface) Aplikacioni programski interfejsA PS (Advanced Planning and Scheduling) Napredni sistem planiranja i upravljanjaA TO (Assembly To Order) Montaa prema narudbi

(Ausschuss fr Wirtschaftliche Fertigung)

A W F Komitet za ekonominu proizvodnju

B2B (Business-to-Business) Model elektronskog poslovanja izmeu poslovnih organizacijaModel elektronskog poslovanja izmeu poslovnih organizacija i krajnjih korisnika

B2C (Business-to-Consum er)

C A A (Com puter Aided Assembly) Raunarom podrana montaaCAD (Com puter Aided Design) Raunarom podrano projektovanjeCAE (Com puter Aided Engineering) Raunarom podrana inenjerska analizaCAM (Com puter Aided Manufacturing) Raunarom podrana proizvodnja

C A PE(Com puter Aided Production Engineering)

Raunarom podrano proizvodno inenjerstvo

C A PP (Com puter Aided Process Planning) Raunalom podiano piojekiovanje tehnolokih

C A Q (Com puter Aided Quality) Raunarom podran kvalitetC A R C (Com puter Aided Robot Control) Raunarom podrano upravljanje robotima

(Com puter Autom ated System C A S A /S M E Association/Society of Manufacturing

Engineering)

Udruenje za raunarom podrane automatizovane sistem e/Udruenje proizvodnih inenjera

C A T (Com puter Aided Testing) Raunarom podrana kontrola_ AT

Pregled korienih skraenica (III)

M RM(Manufacturing Resource M anagem ent) Upravljanje proizvodnim resursima

M R P (Material Requirements Planning) Planiranje materijalnih resursaM TO (M ake To Order) Proizvodnja prema narudbiM TS (M ake To Stock) Proizvodnja za zalihe

(North American Industry Classification System)N AICS Severnoam eriki standard industrijske klasifikacije

NC (Num eric Control) Numeriko upravljanje(National Institute o f Standards and Technology)N IS T USA nacionalni institut za standarde i tehnologiju

O M A C (Open Modular Architecture Controllers)

Upravljaki sistemi otvorene modularne arhitekture - USA projekat

O S A C A(Open System Architecture for Control within Automation System)

Upravljaki sistemi otvorene arhitekture u okviru automatizovanog sistema - Evropski projekat

O SEC(Open System Environment for Controllers)

Upravljaki sistemi otvorene arhitekture - Japanski projekat

PCA (Part Coding and Classification Analysis)

Klasifikacija i grupisanje proizvoda primenom konstrukciono-tehnolokih klasifikatora

PDM (Product Data M anagem ent) Upravljanje podacima o proizvodu

PER A (Purdue Enterprise Reference Architecture and Methodology

Referentna arhitektura i metodologija za C IM, razvijena na univerzitetu Purdue

PFA (Product Flow Analysis)Klasifikacija i grupisanje proizvoda na bazi analize tehnolokih procesa

PLC (Product Life Cycle) ivotni ciklus proizvodaPLC (Programm able Logic Controllers) Programabilni logiki kontroleriPLM (Product Lifecycle M anagem ent) Upravljanje ivotnim ciklusom proizvodaPPC (Production Planning and Control) Planiranje i upravljanje proizvodnjomQ M S (Quality M anagem ent System) Sistemi za upravljanje kvalitetomRFID (Radio-Frequency IDentification) Radio-frekventna identifikacijaSC (Supply Chain) Lanac snabdevanjaSC E (Supply Chain Execution) Izvrni lanac snabdevanjaSCM (Supply Chain M anagem ent) Upravljanje lancem snabdevanjaSDA I (Standard Data Access Interface) Standardni interfejs za pristup podacima

Francuski standard za razm enu podataka izmeu C Ax sistema

S E T (Standard d'Echange et de Transfert)

S M E (Society of Manufacturing Engineering) Udruenje proizvodnih inenjeraSPM (Spare Parts M anagem ent) Upravljanje rezervnim delovimaSRM (Supplier Relationship M anagem ent) Upravljanje odnosima sa dobavljaima

S TE P(STandard for the Exchange of Product model data)

Standard za kreiranje, razm enu i deljenje digitalnih podataka o proizvodu

S TE P -N C (S TE P Numerical Control) Proireni S TE P standard za programiranje C NC maina

TIF (Technology Impact Factor) Tehnoloki impakt faktorTM S (Transport M anagem ent System) Sistem za upravljanje transportomU M L (Unified Modeling Language) Objedinjeni jezik za modeliranje

V D A -FS(Verband Der Automobilindustrie - Flchen Schnittstelle)

Nem aki standard za razmenu podataka izmeu C Ax sistema

VDI (Verein Deutscher Ingenieure) Standardi udruenja nemakih inenjeraW M S (W arehouse M anagem ent System) Sistem za upravljanje skladitem

X M L (eXtensible Markup Language) Standardni skup pravila za definisanje formata podataka u elektronskom obliku

Y M S (Yield M anagem ent System) Sistemi za upravljanje prihodima

1.0 UVOD

Privreda predstavlja najvanije podruje drutvenog ivota ljudi, koja ini njegovu realnu materijalnu bazu. Razvoj privrede je osnovni uslov za razvoj drutva u celini. Osnova privrede je proizvodna delatnost, pod kojom se podrazumeva materijalna proizvodnja koja se realizuje u okviru poslovnog, odnosno proizvodnog sistema.

Proizvodni sistem e dobro poslovati, ostvariti rast i razvoj samo ako zadovolji uslove trita, odnosno ako proizvodi upotrebljiv, ekonomian, kvalitetno dizajniran, ekoloki podoban, konkurentan i za trite prihvatljiv proizvod [46].

Meusobno suprotstavljeni zahtevi nikada nisu bili izraeniji, jer tim koji razvija proizvod mora u to kraem vremenu da projektuje i izradi proizvod koji ima najnie trokove u ivotnom veku, a pri tome da ima kvalitet i druge atribute koji su maksimalno prilagoeni promenljivim zahtevima i potrebama kupaca [69,116].

este promene uslova poslovanja na globalnom svetskom tritu proizvoda uslovile su prilagoavanje proizvodne strategije u vremenu, slika 1.1.

Ekonominaproizvodnja

1>

Inovativnaproizvodnja

Fleksibilnaproizvodnja-kastomizacija

Kvalitativnaproizvodnja

Brza proizvodnja

time-to-market

J U

^ | Uenje/ | |__| I inovacije I

P r o n r a m l r P r o n r a m \Programproizvodnje/fleksibilnost

Vreme

Programproizvodnje/fleksibilnost

Vreme

Kvalitet

Cena/ proizvodnost

Kvalitet

- < v

1 (i hJ N------P

Slika 2.22 Primer operacijske grupe delova sa kompleksnim delom |56, 59|

Projektovanje grupnog tehnolokog procesa obrade za kompleksne delove, vri se do nivoa utvrivanja redosleda i sadraja operacija i zahvata, izbora standardnih i projektovanja grupnih pribora i alata. Na osnovu projektovanog grupnog tehnolokog procesa ili grupne operacije obrade vri se preciziranje tehnolokog procesa za svaki pojedinani deo iz grupe, tako to se vri preciziranje ostalih potrebnih resursa, pre svega alata, dimenzija, parametara obrade i vremena. Faze projektovanja grupnog tehnolokog procesa i grupnih operacija prikazane su na slici 2.23.

Tipske tehnoloke procese karakterie jedinstvo tehnolokih procesa, odnosno zajedniki sadraj i redosled operacija i zahvata obrade, za delove sa zajednikim konstrukciono-tehnolokim karakteristikama koji pripadaju istom tipu [190].

Primenom odgovarajuih metoda grupisanja, daljom klasifikacijom grupa delova dolazi se do odreenih tipova delova koji imaju vei stepen slinosti, a razlike izmeu delova se najee odnose samo na dimenzije. Na ovaj nain se postie nepromenljivost strukture grupa delova du proizvodnog toka, jer svaki deo prolazi iste operacije i zahvate, to znai da se klasifikacija delova vri samo jednom na ulazu u proizvodni proces i svi delovi zajedno prolaze kroz proces proizvodnje. U proizvodnim sistemima gde se proizvode vee koliine tipiziranih proizvoda, projektovanje tipskih tehnolokih procesa je skoro neophodno jer omoguuje primenu najprogresivnijih naina obrade, ime se osigurava visoka proizvodnost i najpovoljnije iskorienje raspoloivih proizvodnih resursa.

28

2.0 Tehnoloka priprema proizvodnje kao funkcija proizvodnog sistema

Slika 2.23 Faze projektovanja grupnog tehnolokog procesa [183]

Znaaj uvoenja grupne i tipske tehnologije najbolje se uoava kroz njihove osnovne karakteristike u primeni:

Poveanje stepena serijnosti u proizvodnom sistemu, Izvoenje koncepcijski istih konstrukcionih reenja ukoliko funkcija proizvoda to

dozvoljava, Svoenje razliitih operacija i zahvata u okviru tehnolokih procesa na

neophodni minimum, Olakano konstruisanje, projektovanje tehnolokih procesa izrade, planiranje i

upravljanje proizvodnjom, kao i realizacija procesa proizvodnje slinih proizvoda,

Skraenje vremena ciklusa proizvodnje, Znaajno smanjenje neproduktivnih vremena u proizvodnom procesu, Smanjenje trokova izrade proizvoda, Poveanje ukupnih efekata proizvodnih sistema, i dr.

Pored svoje primene u tehnolokoj pripremi, grupni i tipski prilaz je naao svoju primenu i u projektovanju proizvoda (npr. modularni koncept projektovanja), planiranju i upravljanju proizvodnjom, kao i samom procesu proizvodnje, to je posebno karakteristino za primenu kod odgovarajuih fleksibilnih tehnolokih sistemima. Iako su grupna i tipska tehnologija razvijene u cilju poveanja serijnosti izrade delova iroke strukture, odnosno asortimana u maloserijskoj i pojedinanoj proizvodnji na konvencionalnim obradnim i tehnolokim sistemima sa ciljem postizanja efekata serijske proizvodnje, ovi koncepti se uspeno primenjuju i pri projektovanju i proizvodnji na savremenim obradnim i tehnolokim sistemima sa CNC upravljanjem.

29

3.0 TEHNOLOKA PRIPREMA PROIZVODNJE U CIM OKRUENJU

Savremeni proizvodni sistemi se sve vie suoavaju sa razliitim promenama koje su izazvane tehniko-tehnolokim napretkom, uslovima geopolitike i ekonomske sredine u kojoj privreuju, ali i sofisticiranim i sve vie zahtevnim kupcima. Dananje trite je otvoreno, klijenti mogu naruiti i kupiti proizvod koji im najvie odgovara iz bilo koje zemlje sveta, primenom savremenih informaciono-komunikacionih tehnologija i odgovarajuih ICT alata, koji su dostupni po pristupanim cenama uz visoku pouzdanost. Shodno tome, savremeni proizvodni sistemi su suoeni sa globalizacijom svetskog trita na kome svi ele da nau svoje mesto i da proire svoje poslovanje. Meutim, proizvodni sistemi koji se oslanjaju na tradicionalne proizvodne tehnologije veoma teko mogu da zadovolje potrebe globalno distribuiranog trita i otvorenu trinu utakmicu, jer ne mogu da ispune postavljene zahteve.

Pod pokroviteljstvom USA Nacionalne naune fondacije (National Science Foundation of USA), realizovana je istraivaka studija u cilju stvaranja vizije konkurentnog proizvodnog okruenja i prirode proizvodnog sistema u vremenu koje dolazi, na osnovu koje je objavljena publikacija "Vizionarski proizvodni izazovi za 2020. godinu". Komitet eksperata je identifikovao najznaajnije tehnike, politike i ekonomske snage za proizvodnju, na sledei nain [48]:

Sofisticirani kupci e zahtevati proizvode koji su prilagoeni njihovim potrebama,

Neophodnost brzog odgovara na postavljene zahteve trita, uz poboljane komunikacije i razmenu znanja,

Kreativnost i inovacije su neophodni u svim aspektima proizvodnih sistema kako bi ostali konkurentni,

Razvoj inovativnih tehnologija i odgovarajuih tehnolokih i proizvodnih procesa e promeniti obim i razmeru proizvodnje,

Porastom broja stanovnika i pojavom novih visoko-tehnolokih ekonomija pitanje zatite ivotne sredine e biti sve znaajnije i posmatranje e biti usmereno na globalni ekosistem,

Informacije i znanje e se deliti izmeu proizvodnih sistema i trita u cilju efikasnog donoenja odluka i

Globalna distribucija visoko konkurentnih proizvodnih resursa e biti kritian faktor u organizaciji proizvodnih sistema koji ele da budu uspeni u promenljivom tehniko-tehnolokom, politikom i ekonomskom ambijentu.

Na osnovu pomenute istraivake studije i objavljene publikacije identifikovano je est velikih izazova za proizvodnju i savremene proizvodne sisteme [48,199]:

Izazovi da se postigne konkurentnost u svim aktivnostima u proizvodnom sistemu,

Izazovi u integraciji ljudskih i tehnikih resursa u cilju unapreenja uinka i zadovoljstva zaposlenih,

30

3.0 Tehnoloka priprema proizvodnje u CIM okruenju

Izazovi u dinaminoj transformaciji informacija iz vie izvora u korisno znanje koje bi pomoglo u donoenju efikasnih odluka,

Izazovi u realizaciji proizvodnje sa "nula karta" i uticajem na ivotnu sredinu prema odgovarajuim standardima,

Izazovi u stvaranju rekonfigurabilnih proizvodnih sistema koji su sposobni da brzo reaguju na promenljive zahteve trita i

Izazovi u razvoju inovativnih proizvodnih procesa i proizvoda koji mogu da usvoje i primene tehniko-tehnoloke napretke u nauci.

Navedena istraivanja su se u velikoj meri pokazala kao tana, pa tako proizvodni sistemi koji ele da pridobiju poverenje kupaca i budu lideri na tritu moraju da budu fleksibilni, proaktivni, da brzo reaguju na promene, da budu u stanju da brzo i po povoljnoj ceni proizvedu visoko kvalitetne i inovativne proizvode. Pored toga, oni bi trebalo da budu u stanju da prilagode proizvodnju novim ekolokim zahtevima, da ree socijalna pitanja i da funkcioniu u okviru dinamikog geopolitikog okruenja. Dakle, proizvodni sistemi su primorani da uvode i razvijaju nove i napredne tehnologije kako bi ispunili postavljene zahteve. Jedan od najznaajniji rezultata u ovoj potrazi je rezultirao nastankom CIM koncepta, iji je i osnovni cilj ostvarivanje navedenih zadataka "idealne" proizvodnje. Ovaj koncept je prvobitno predloen od strane Dozefa Haringtona jo 1973. godine u istoimenoj publikaciji "Raunarom integrisana proizvodnja" u radu [105].

CIM koncept je doiveo brojne transformacije od prvobitnog oblika. Proirio je svoju primenu u industriji mainogradnje ali i u drugim industrijama kao to su farmaceutska, prehrambena, i dr. Paralelno sa razvojem CIM-a pojavile su se i druge proizvodne i menadment strategije, meu kojima su najpoznatije: lean-proizvodnja (LM), proizvodnja upravo na vreme (JIT), konkurentno inenjerstvo (CE), elijska proizvodnja (CM), agilna proizvodnja, holonska proizvodnja, distribuirana proizvodnja, kolaborativna proizvodnja, e- Proizvodnja i druge.

Navedene strategije mogu da se posmatraju kao posebne strategije ili kao strategije u okviru integrisanog CIM sistema, koje su orijentisane na reavanje pojedinih segmenata CIM koncepta. Oblast delovanja CIM koncepta je daleko ira od delokruga delovanja ovih strategija. Pored toga, CIM koncept omoguava sve nove uslove i obezbeuje potrebne karakteristike koje nude ovi koncepti ili strategije. Stoga se smatra da je CIM koncept i dalje inovativan i da moe da ispuni savremene zahteve trinog poslovanja, posebno kroz razvoj odgovarajuih distribuiranih, kolaborativnih i virtualnih CIM sistema [199].

3.1 EVOLUCIJA PROIZVODNIH TEHNOLOGIJA

Nekadanja potreba za masovnom proizvodnjom proizvoda zadovoljena je uvoenjem mehanizacije, a potom i programabilne automatizacije u procese proizvodnje. Primarni cilj ovakve automatizacije je bio ubrzanje procesa proizvodnje i dobijanje kvalitetnih proizvoda.

Razvojem komercijalno dostupnih ICT alata i opreme zapoela je znaajnija primena informacionih tehnologija u proizvodnji, to je uslovilo i pojavu velikog broja naprednih proizvodnih tehnologija, koje figuriu pod zajednikim imenom AMT (Advanced Manufacturing Technologies). Ove napredne tehnologije se baziraju na fleksibilnoj automatizaciji i sastoje se od polu do potpuno automatizovanih sistema koji se mogu koristiti u razliitim funkcionalnim jedinicama, odnosno podsistemima proizvodnog sistema [57].

Evolutivni tok proizvodnih tehnologija moe da se posmatra sa razliitih stanovita. Saet prikaz evolucije proizvodnih tehnologija, od runog rada do integrisanih sistema, odnosno distribuiranih, kolaborativnih i virtuelnih CIM sistema, prikazan je na slici 3.1.

31


2006

2005

2000

1997

1986

1980

1970

1955

1950

1930

1900

1750

1600

Raspored resursa za Virtuelni CIM sistem

Razvoj koncepta Kolaborativnog CIM sistem a

Okvir i arhitektura Virtuelnog CIM koncepta

Osnove Virtuelnog CIM koncepta

Osnove Distribuiranog CIM konceptaUnapreenje sistem a u oblasti CAM, CAPP, CAQC, AS/RS, FMS, itd. Primena CIM sistem aRazvoj CAD sistema, Prim ena CAM sistemim a, Osnove CIM koncepta

Poetak razvoja CAD i razvoj NC (kao CNC, DNC)

Rani razvoj u NC za Autom atizaciju proizvodnje

Vrlo veliki proizvodni sistemi za masovnu proizvodnju

Proizvodni sistemi za masovnu proizvodnju

Mehanizacija i rani proizvodni sistemi

Izrada brodovaRuni rad i korienje ivotinja u radu

Slika 3.1 Evolucija proizvodnih tehnologija [199,200]

3.1.1 Potreba i pravci integracije u savremenoj proizvodnji

U cilju unapreenja poslovanja mnogi proizvodni sistemi uvode odgovarajue procese automatizacije. Pojedini proizvodni sistemi sproveli su individualnu automatizaciju pojedinih poslovnih funkcija, to je dovelo do stvaranja "ostrva automatizacije". Kod ovih proizvodnih sistema bilo je veoma teko ostvariti komunikaciju i deljenje podataka izmeu posmatranih "ostrva automatizacije" poslovnih funkcionalnih jedinica. Iako su ove pojedinane automatizovane jedinice poboljale lokalnu produktivnost, nisu bile dovoljne u pruanju neophodne logistike podrke za poveanje produktivnosti, efikasnosti i kvaliteta u celom proizvodnom sistemu [95].

U cilju reavanja ovih problema u USA je sredinom 70-ih godina prolog veka pokrenut projekat integrisane proizvodnje pomou raunara (ICAM), u okviru koga su 1983. godine definisani osnovni problemi tadanje industrijske automatizacije [113]:

Nemogunost lakog upravljanja informacijama od strane korisnika, Neophodne promene su previe skupe i dugotrajne, Sistemi i funkcionalne jedinice nisu integrisani i Kvalitetpodataka nije pogodan za integraciju.

U 80-im godinama prolog veka primarni elemenat integracije se odnosio na razvoj i primenu zajednikih ili meusobno povezanih baza podataka u cilju prenosa podataka izmeu razliitih funkcionalnih jedinica i grupa korisnika. Ovaj koncept je nazvan integracija kroz bazu podataka i predstavljao je prvi korak ka uvoenju integrisanog koncepta proizvodnje, koji je sa sobom nosio znaajan broj prednosti, slika 3.2, u kome se vidi mesto i uloga tehnoloke pripreme proizvodnje.

32


Slika 3.2 Integracija kroz bazu podataka u uem CIM okruenju i mesto tehnolokepripreme proizvodnje

Neke od identifikovanih prednosti integracije kroz bazu podataka su: Mogunost komunikacije izmeu razliitih funkcionalnih jedinica proizvodnog

sistema, Taan prenos podataka unutar i izmeu sopstvenih proizvodnih pogona i/ili

kooperantskih pogona, Bra reakcije na zahtevane promene, Poveana fleksibilnost u smislu uvoenja novih proizvoda, Poveanje kvaliteta rada u okviru proizvodnih procesa, Poveanje kvaliteta proizvoda, Efikasna kontrola i upravljanje tokovima podataka izmeu razliitih

funkcionalnih jedinica, Smanjenje vremena razvoja i proizvodnje, Unapreenje proizvodnog toka od narudbe do isporuke, Holistiki pristup problemima celogproizvodnog sistema, i dr.

Kompleksnost procesa razvoja i proizvodnje proizvoda zahteva bolje upravljanje poslovnim procesima u kolaborativnom okruenju. Integracioni problemi i potrebe u proizvodnom sistemu se javljaju iz razliitih perspektiva [179,253,279]:

Integracija trita: Nove slobodne trgovinske zone se formiraju u raznim oblastima sveta, to uslovljava proizvodne sisteme da se prilagode, kako regionalnim tritima, tako i globalnom tritu.

Integracija izmeu razliitih razvojnih i proizvodnih lokacija: Integracija trita utie na kolaborativni poduhvat izmeu udaljenih proizvodnih sistema u razvoju sloenih proizvoda. Ovo ima za posledicu razmenu projektnih i proizvodnih podataka (informacioni tok), upravljanje projektom (upravljaki tok), kao i distribuciju i logistiku (materijalni tok).

Integracija izmeu dobavljaa i proizvoaa: Da bi se smanjilo vreme razvoja i proizvodnje i podelio rizik u razvoju novih proizvoda, proizvoai i dobavljai moraju integrisati i sinhronizovati svoje procese.

33


Integracija projektovanja i proizvodnje: U cilju smanjenja vremena izlaska proizvoda na trite i smanjenja greaka nastalih u procesu razvoja proizvoda, mora se primeniti princip konkurentnog inenjerstva, kao strategija koja omoguuje bolju integraciju aktivnosti projektovanja i proizvodnje, kao i odgovarajueg znanja.

Integracija vie proizvoaa hardverskih i softverskih komponenti: Neophodno je obezbediti interoperabilnost hardverskih i softverskih reenja koja se najee koriste u proizvodnom okruenju, kroz primenu otvorene arhitekture sistema.

Osnovni uslovi integracije se odnose na slobodan tok informacija i znanja, kao i koordinaciju akcija. Integracija predstavlja jedan od najefikasnijih naina da se otklone organizacione prepreke izmeu tradicionalnih hijerarhijskih principa planiranja i upravljanja u proizvodnim sistemima. Integracija daje kompetetivnu prednost kroz povezivanje novih i postojeih hardvera i softvera funkcionalnih jedinica, zajedno sa sistemima za upravljanje bazom podataka, podataka komunikacionih sistema i drugih ICT sistema u koordinirani i efikasno upravljani proces. Meutim, koristi od integracije tehnologija se veoma teko kvantifikuju primenom jednostavnih ekonomskih alata.

Ranki je u radu [225] sumirao tipinu evoluciju automatizacije u okviru proizvodnog pogona s obzirom na automatizaciju upravljanja u procesu proizvodnje pomou odreenih tehnologija i sistema koji su bili dostupni u to vreme. On je opisao faze automatizacije pogona, od nivoa runo upravljanih maina do integrisanih proizvodnih elija, odnosno od upravljanja baziranog na runo pisanoj dokumentaciji do fleksibilnih i agilnih sistema.

Generalno, integracija proizvodnih sistema je evoluirala od integracije fizikih sistema, preko integracije aplikacija, pa do integracije poslovnih procesa, kao osnovnih nivoa CIM integracije, slika 3.3.

n

- Pravila razmene i prevoenja podataka- Povezivanje fizikih sistema

INTEGRACIJA POSLOVNIH PROCESA- Znanjem podrano odluivanje- Znanjem podrani poslovni sistemi i upravljanje- Proirenje poslovnih procesa sa e-komercom, globalnim lancem snabdevanja, itd.- Automatsko praenje poslovnih procesa- Simulacija u projektovanju proizvoda i tehnolokih procesa, proizvodnji i kontroli

CIM EVOLUCIJA

1970 1980 1990 2000 2010

Slika 3.3 Evolucija nivoa integracije proizvodnih sistema ka CIM-u [199,278]

34


Posmatrani nivoi integracije podrazumevaju:

Integracija fizikih sistema podrazumeva povezivanje proizvodnih resursa i razmenu podataka izmeu funkcionalnih jedinica posredstvom raunarske mree koja se zasniva na standardnim komunikacionim protokolima (npr. povezivanje CAD, CAPP, CAM i PPC sistema sa proizvodnom elijom). Ova integracija obuhvata integraciju proizvodnih resursa niskog nivoa.

Integracija aplikacija podrazumeva integraciju i interoperabilnost sistema na heterogenim platformama. Ova faza podrazumeva razmenu podataka i informacija izmeu svih objekata, distribuiranu obradu podataka, kao i zajednike servise za izvrno okruenje. Danas, ova razmena informacija ukljuuje aspekte i iane i beine veze razliitih sistema.

Integracija poslovnih procesa podrazumeva integraciju svih funkcija, poslovnih procesa i sistema na nivou proizvodnog sistema (u okviru samog preduzea i dalje prema poslovnim partnerima i kupcima), koji ukljuuje e-Trgovinu, upravljanje odnosom sa kupcima, globalnu logistiku, povezane aplikacije lanca snabdevanja i mnoge druge.

Prema nekim autorima kao to je [209], etvrti, odnosno finalni nivo integracije, odnosi se na integraciju preduzea EI (engl. Enterprise Integration). Pod integracijom preduzea se podrazumeva mogunost integrisanja tokova materijala, informacija, odluivanja i upravljanja kroz organizaciju; povezivanje funkcija sa informacijama, resursima, aplikacijama i ljudima; sa osnovom na unapreenju komunikacije, kooperacije i koordinacije u preduzeu; u cilju upravljanja preduzeem prema definisanoj strategiji upravljanja.

Na slici 3.4 predstavljen je jedan predloeni okvir za integraciju preduzea, u okviru koga je definisana i funkcija tehnoloke pripreme kroz procese, tehnologije, alate, ljude i dr.

Slika 3.4 Predloeni okvir za integraciju preduzea [209]

3.2 RAUNAROM INTEGRISANA PROIZVODNJA

U poslednjih 50-ak godina paralelno se odvijao razvoj informacionih "C" i proizvodnih "M" tehnologija, koje je bilo neophodno integrisati "I" u jednu celinu. Na osnovu integracije ovih tehnologija 80-ih godina prolog veka nastaje CIM koncept, slika 3.5.

35


M ini kom pjuteri

M ain fram eraunan

Roboti u proizvodnji

In tegrisani softverski sistemi

C IM

G ru p n a tehnologija (1920)

1990-20101950

Slika 3.5 Integracija proizvodnih i informacionih tehnologija u CIM [89,227]

Postoji veliki broj definicija CIM koncepta koji u veoj ili manjoj meri odslikavaju oblast njegovog delovanja. Jednu od najcelovitijih i najee navoenih definicija je dalo Udruenje proizvodnih inenjera (SME), prema kome CIM predstavlja totalnu integraciju funkcija proizvodnog sistema primenom integracionih sistema i komunikacija zajedno sa novim upravljakim filozofijama koje unapreuju efikasnost organizacije i zaposlenih

Prvi karakteristini model CIM sistema datira iz 1980. godine i odnosi se na odgovarajui CASA/SME model. CIM sistem je predstavljen u obliku toka, u ijem sreditu su zajednika baza podataka i ostali zajedniki informacioni resursi. Oko sredita se nalaze sve poslovne funkcije, grupisane u inenjering proizvoda, planiranje proizvodnje, upravljanje proizvodnjom i automatizaciju proizvodnje, koje imaju pristup zajednikim informacionim resursima. Na obodu toka se nalaze faktori koji utiu na funkcionisanje CIM sistema, kao to su produktivnost, ljudski resursi, informacione tehnologije i obrazovanje [15, 222].

Drugi karakteristini model je razvilo nemako udruenje AWF, 1985. godine. Prema ovom modelu CIM sistem obuhvata informaciono-tehnoloke interakcije i veze izmeu CAD, CAPP, CAM i PPC sistema. Ovu ideju dalje je unapredio Helberg, koji je proirio model sa CAQ. Dakle, ve tada je stvorena osnova CIM sistema u vidu integracije CAD, CAPP, CAM, CAQ i PPC sistema, to i danas mnogi podrazumevaju pod terminom CIM sistema [245].

Nakon ovih poetnih koraka, dolazi do razvoja velikog broja CIM modela koji nastaju u okviru nauno-istraivakih institucija, organizacija za standardizaciju ili pak kompanija, kao to su IBM-ov model, Simensov model, DEC-ov model, CIMOSA model, GRAI/GIM model, PERA model, GERAM model i dr. Neki od modela su postali interni standardi a neki internacionalni kao to je GERAM-ISO15704 [222].

CIM koncept u sutini predstavlja poslovnu filozofiju i savremeni koncept razvoja proizvodnih sistema, kao i integraciju preduzea primenom raunarskih resursa. Na slici 3.6 prikazan Simens AG CIM koncept, u kome je jasno naglaeno mesto tehnoloke pripreme proizvodnje, koja je ovde prikazana u obliku CAPP/CAM sistema.

Mnoge kompanije, da bi bile uspene na konkurentnom tritu, pribegle su preseljavanju svoje proizvodnje u druge regione sveta, u cilju smanjenja trokova rada i drugih ekonomskih koristi. Meutim, ovi problemi savremenog poslovanja se mogu prevazii investiranjem u CIM sisteme i odgovarajue proizvodne i informaciono komunikacione tehnologije, kako bi proizvodni sistemi ostali konkurentni na globalnom tritu. Kao posledica prethodnog zadrali bi se proizvodni i ljudski kapaciteti u okviru matine drave.

[222,281].

36


ADM INISTRACIJARaunovodstvo Zaposleni Finansije

PLANIRANJE

Investicije Finansije Zaposleni Proizvodnja Proizvod

PRODAJA

- Ponuda- Obrada porudbina- Planiranje

prodaje

3 TNABAVKA

Nalog za naruivanje

Naruivanje Prijemna

kontrola

3 T

CAD/CAE

Projektovanje Tehniki

prorauni Crtei Sastavnice Sim ulacije

PP&C

G lobalno planiranje

Planiranje m aterijala

Planiranje proizvodnje

Upravljanje proizvodnjom

N--1/

Projektovanjetehnolokihprocesa izradeProjektovanjetehnolokihprocesam ontae

NC program iranje

Sim ulacije O stali resursi

I L

CAQ

Planiranje kontrole

Procedure kontrole

Upravljanje kvalitetom

Dokum entacija o kvalitetu

Izvetaj o kvalitetu

PROIZVODNJA

Uprav. tokom m aterijala

Transport materijala Skladitenje Meuoperacijsko

skladitenje (baferi)

Upravljanje pogonom O dravanje

Fino planiranje Proizvodna oprem a Upravljanje nalogom Dijagnostika Akvizicija podataka Popravke Analiza i ocena podataka Preventivno odravanje

Prijem materijala Skladitenje Izrada Montaa Kontrola kvaliteta Pakovanje Isporuka

^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ T o k m a t e r ij a l aDobavlja Kupac

CAO

CIM

Slika 3.6 Simens AG CIM koncept i mesto tehnoloke pripreme [222]

Poveanje nivoa fleksibilnosti i primena sveobuhvatne metodologije su neophodni kako bi se prevazile prepreke udaljenosti, deljenja objekata i meusobne komunikacije. Ova potreba je dovela do koncepta virtualne raunarom integrisane proizvodnje (VCIM). VCIM je mrea meusobno povezanih i globalno distribuiranih CIM sistema bez geografskih granica, gde se pod CIM-om podrazumeva integracija lokalnih proizvodnih sistema.

U cilju praenja implementacije CIM koncepta u proizvodnim sistemima vrena su brojna istraivanja, koja su pokazala da su mnoge kompanije usvojile CIM koncept i sprovele delimino ili kompletno CIM reenja. Tako su u radu [199] prikazani sumirani rezultati ovih istraivanja. Attaran [18] je krajem 90-ih godina vrio istraivanja u kompanijama u SAD u kojima je konstatovao napredak u primeni CIM tehnologija. Milling [184] je isto vreme sproveo istraivanje u Nemakoj industriji, kroz realizovanu anketu 115 proizvodnih sistema. Od anketiranih preduzea samo 5% je imalo potpunu integraciju (CAD, CAPP, CAM, CAQ i PPC), dok su ostali sistemi imali neke od komponenata koje su bile integrisane ili su individualno funkcionisale. U Kini je u isto vreme bilo prijavljeno preko 100 dravnih kompanija koje su posedovale CIM aplikacije, ije uvoenje je bilo finansirano od strane drave [305]. Anjard [13] je vrio istraivanja o primeni CIM koncepta u drugim industrijama kao to su farmaceutska industrija, industrija elektronike, industrija odee i prehrambena industrija, u kojima je doao do rezultata da je CIM koncept naao znaajnu primenu u ovim industrijama uz znaajno poveanje proizvodnosti i ekonominosti. U poetku su CIM koncept prihvatile i primenjivale samo velike kompanije, ali je vremenom ovaj koncept prihvaen i u malim i srednjim preduzeima. Tako je u radu [170] prikazano istraivanje primene elemenata CIM sistema u malim i srednjim preduzeima, iji su osnovni rezultati prikazani na slici 1.2.

37


Razvoj i implementacija CIM sistema je dugotrajan i kompleksan proces. Da bi proizvodni sistem imao koristi od implementacije CIM sistema, neophodno je posedovanje kvalitetnih generikih CIM modela. CIM modeli moraju imati visok stepen uoptenosti i struktuiranosti da bi mogli da zadovolje itav spektar proizvodnih aktivnosti u razliitim proizvodnim sistemima. Osim toga, potrebno je u nekoj meri standardizovati poslovne procese u proizvodnom sistemu, da bi imali kvalitetne i dobro opisane poslovne arhitekture. Prema [14], model implementacije CIM sistema obuhvata:

Upravljanje implementacijom, Merenje ostvarenih rezultata, Unapreenje znanja iz oblasti CIM sistema i Strategiju unapreenja CIM sistema.

U okviru projekta Centra za napredna proizvodna istraivanja (Centre for Advanced Manufacturing Research) Univerziteta Juna Australija, predloen je koncept implementacije CIM koncepta korak-po-korak, kao jedan fleksibilan i jednostavan prilaz integracije CIM metodologije u malim i srednjim preduzeima [199,200]. U okviru ovog prilaza vri se implementacija pojedinih CIM komponenti u odgovarajue podsisteme prema potrebama preduzea, iji redosled implementacije se ocenjuje primenom metoda viekriterijumskog odluivanja, najee AHP metode. U procesu odluivanja kao kriterijumi odluivanja se uzimaju priroda kompanije, mogunosti organizacije na tritu, identifikacija postojeih resursa i specijalnih potreba, slika 3.7.

Slika 3.7 Model odluivanja za identifikaciju redosleda implementacije podsistema prirazvoju CIM sistema [199]

Na osnovu ove metodologije vri se sistemska integracija CIM komponenti u pojedine funkcije, meu kojima je i tehnoloka priprema proizvodnje, slika 3.8. Implementacija se prvo vri u bloku koji je prvi izabran (1A, 1B ili 1C) i tek tada se prelazi na sledee blokove prema redosledu koji je dobijen primenom viekriterijumskog odluivanja. Posmatrani pristup je uspeno primenjen i verifikovan na primeru pet Juno Australijskih kompanija [45].

Preduzea uvode CIM sisteme u cilju ostvarenja potencijalnih koristi, kako samog preduzea, tako i zaposlenih, kao to su [245]:

Krae vreme do pojave novih proizvoda na tritu, Poveanje produktivnosti proizvodnje, Krae vreme do isporuke proizvoda kupcu, Unapreenje kvaliteta proizvoda,

38


Smanjenje trokova skladitenja proizvoda i pripremaka, Vea fleksibilnost i bolje prilagoavanje promenama u okruenju, Manji trokovi proizvodnje i nie cene proizvoda, i dr.

Slika 3.8 Sistemska integracija komponenti CIM sistema u tipinom malom i srednjempreduzeu [45]

Neke koristi koje se odnose na zaposlene su [170]:

Redukcija ljudskih greaka i stresa, Unapreenje znanja i motivacije, Poveanje bezbednosti, Unapreenje radnog okruenja, Unapreenje komunikacije i timskog rada, Poveanje meusobnog poverenja, i dr.

Rezultati istraivanja sprovedenih u malim i srednjim preduzeima Velike Britanije u vezi oekivanja preduzea od implementacije CIM-a dati su u tabeli 3.1, dok su rezultati ovog istraivanja u pogledu implementacije CIM sistema dati u tabeli 3.2, pri emu su ocene od 1 (potpuno slaganje) do 7 (potpuno neslaganje).

Tabela 3.1 Oekivanja malih i srednjih preduzea od uvoenja CIM-a [170]

Oekivanja % PreduzeaUnapreenje efikasnosti 96Redukcij a trokova 92Unapreenje kvaliteta 71Redukcija vremena "time to market" 53Automatizacija 33Redukcija zaliha u procesu proizvodnje 67Bolje radno okruenje 28

39


Tabela 3.2 Rezultati istraivanja u implementaciji CIM sistema u malim i srednjim preduzeima [170]

Stepenslaganja

satvrdnjom

Podruje ispitivanja

Koristi jo nisu

dokazane

Novi za pogon i

kompaniju

Novi za pogon

ali ne i za kompaniju

Rizianprojekat

Modifikacija u rasporedu

opreme

Veliki uticaj na

organizaciju proizvodnje

1 0 17 0 4 4 02 21 4 4 0 34 213 0 21 0 0 0 344 16 0 33 55 21 215 34 46 12 0 0 06 12 12 0 17 29 07 17 0 51 24 12 24

3.3 SAVREMENI KONCEPTI IMPLEMENTACIJE CIM SISTEMA

Da bi se na maksimalan nain iskoristila prednost koju CIM koncept i CIM sistemi donose, potrebno je realizovati vie razliitih strategija, tehnika i pristupa na razliitim nivoima u preduzeu. Kao to je ve napomenuto, CIM sistemi se razvijaju i proimaju sa savremenim proizvodnim konceptima, odnosno strategijama, koje se mogu svrstati u tri kategorije:

Proizvodne i menadment strategije (Lean-proizvodnja, Proizvodnja upravo na vreme, Konkurentno inenjerstvo, elijska proizvodnja, Agilna proizvodnja, Holonska proizvodnja, Distribuirana proizvodnja, Kolaborativna proizvodnja, Digitalna proizvodnja, e-Proizvodnja, itd.)

Softverske aplikacije (CAD, CAPP, CAM, CAQ, MRPI, MRPII, ERP, MES, APS, SCE, CRM, AOM, WMS, TMS, itd.)

Organizacioni oblici (Smart organizacije, Dinamika preduzea, Proirena preduzea, Virtuelna mrea preduzea, Inteligentna preduzea, Integrisana preduzea, Agilna preduzea, Lean preduzea, Centri efikasnosti, Procesno voene organizacije, Kompleksni proizvodni sistemi, Digitalne fabrike, e- preduzea, itd.)

Konkurentno inenjerstvo je doprinelo brem i kvalitetnijem razvoju proizvoda i postizanju koncepta proizvodnje "time to market". Koncept JIT je doneo revolucionarnu promenu u nabavci i prodaji, logistici i celokupnom lancu snabdevanja, da bi se zatim proirio na proizvodnju u celini. Agilna proizvodnja je redefinisala nain proizvodnje i u mnogome je unapredila. Holonska proizvodnja je dovela do poveanje primene inteligentne proizvodnje, dok je elijska proizvodnja uticala na njenu fleksibilnost. Primenom digitalne, distribuirane, kolaborativne i elektronske proizvodnje svetsko trite sve vie postaje globalno, ujedinjuje kupce, prodavce, proizvoae i druge inioce proizvodnog okruenja.

Upravo proimanjem i integracijom posmatranih koncepta i strategija kao i tehnika razvoja CIM sistema, omoguuje se dobijanje pozitivnih efekata u samoj proizvodnji i ostvarivanje prednosti za proizvodne sisteme koji ih budu implementirali i primenili. Ovde e se razmotriti samo pojedini koncepti koji imaju znaajniji uticaj na rad tehnoloke pripreme proizvodnje i njene integracije sa drugim poslovnim funkcijama u CIM sistemima.

40

4.0 OSNOVNE FAZE TEHNOLOKE PRIPREME PROIZVODNJE

U globalnom planiranju proizvodnje, koja se odnose na istraivanje zahteva trita, prikupljanje i stvaranje ideja o proizvodu, analizu mogunosti proizvodnog sistema i kooperanata, kao i donoenje preliminarnih odluka o njegovoj proizvodnji znaajno uee ima i tehnoloka priprema proizvodnje. Za reavanje posmatranih zadataka globalnog planiranja proizvodnje u savremenim uslovima zahteva se saradnja vie razliitih funkcija proizvodnog sistema, uz neophodno obrazovanje multifunkcionalnih timova strunjaka iz marketinga, kao funkcije zaduene za istraivanje uslova razmene potreba izmeu preduzea i okoline, preko razvoja kao funkcije zaduene za razvoj proizvoda, pa sve do funkcije proizvodnje koja je odgovorna za pripremu, planiranje, upravljanje i realizaciju procesa proizvodnje, slika 4.1.

Slika 4.1 Timski rad u fazi globalnog planiranja proizvodnje

U okviru faze globalnog planiranja proizvodnje neophodno je timskim radom strunjaka iz razliitih funkcija preduzea doi do reenja o izboru kvalitetnih proizvoda sa aspekata mogunosti razvoja, projektovanja, proizvodnje i plasmana. Ova faza predstavlja podrku u odluivanju na poetku procesa razvoja proizvoda i ini ulaz u proces projektovanja proizvoda, odnosno njenu konceptualnu fazu. S obzirom da se u okviru ove faze reavaju zadaci iz raznih funkcionalnih jedinica proizvodnog sistema ona se moe smatrati kao zajednika i integraciona celina za sve funkcije [139].

Deo zadataka u okviru ove faze, koje reava funkcija tehnoloke pripreme, odnosi se na obezbeivanje dovoljno kvalitetnih podataka o mogunostima i efektima proizvodnje proizvoda, kao i osnovne orijentacione podatke o vremenima i trokovima proizvodnje, koji su najee rezultat znanja i iskustva projektanata, kao i postojanja sistematizovanih podataka prethodno realizovanih procesa proizvodnje. Tehnoloka priprema obuhvata globalnu identifikaciju mogunosti izvoenja tehnolokih i proizvodnih procesa za odgovarajui

41

4.0 Osnovne faze tehnoloke pripreme proizvodnje

ogranieni skup tehnikih specifikacija proizvoda i raspoloivih proizvodnih resursa. Na osnovu ovih razmatranja vri se preliminarna procena i izbor proizvoda, odnosno delova, podsklopova i sklopova koji se mogu proizvoditi u posmatranom proizvodnom sistemu ili u kooperaciji, odnosno mogu se nabaviti na slobodnom tritu.

Osim uea tehnoloke pripreme proizvodnje u globalnom planiranju proizvodnje, njeni osnovni zadaci obuhvataju konceptualno i detaljno projektovanje tehnolokih procesa ukljuujui i generisanje upravljakih informacija, kao i simulaciju tehnolokih i proizvodnih procesa.

4.1 KONCEPTUALNO PROJEKTOVANJE TEHNOLOKIH PROCESA

Imperativ savremenih proizvodnih sistema je integracija, kolaboracija i simultano izvoenje poslovnih funkcija, u okviru kojih veoma bitnu ulogu imaju funkcije razvoja i proizvodnje proizvoda. Shodno tome, dve osnovne aktivnosti koje je neophodno povezati i integrisati su aktivnosti projektovanja proizvoda i tehnolokih procesa njihove proizvodnje.

Uticaj razvoja i proizvodnje proizvoda na ukupne trokove, vreme i kvalitet proizvoda zavisi od vrste proizvoda, tipa proizvodnje, okruenja i mnogih drugih tehnoekonomskih faktora. Generalno, konceptualno projektovanje u ukupnim trokovima proizvodnje uestvuje sa 5-10%, ali pogrene odluke u ovoj fazi projektovanja mogu da utiu na poveanje trokova proizvodnje i preko 60% [32,49,271,297]. Zbog toga je potrebno problem proizvodnje razmatrati to je mogue ranije, jo u fazi projektovanja proizvoda, odnosno razvoja njegovog koncepta, jer su trokovi usled izmena na proizvodu vei ukoliko se te izmene izvre u kasnijoj fazi razvoja proizvoda. Meutim, i pored znaajnih napredaka u proizvodnim i informacionim tehnologijama donoenje kvalitetnih odluka u ranoj fazi projektovanja proizvoda je veoma sloeno, jer podrazumeva mnogo nepredvidivih faktora u tehnologinosti, kvalitetu, pouzdanosti, odravanju, itd. [77]. Na slici 4.2, predstavljen je prostor neodreenosti u projektovanju i proizvodnji proizvoda.

%i Definisanost konfiguracije proizvoda, trokova u ivotnom veku proizvoda, zahtevanih resursa, itd.

Vreme

Slika 4.2 Prostor neodreenosti u projektovanju i proizvodnji proizvoda [69,251]

42


Proces projektovanja i konstruisanja proizvoda se sastoji iz vie faza, iji naziv i sadraj varira u zavisnosti od razliitih "kola" i teorija razvoja proizvoda. Prema nemakom standardu VDI 2221 projektovanje i konstruisanje proizvoda se obavlja u etiri osnovne faze [210,273]:

Definisanje zadatka koji obuhvata prikupljanje informacija i definisanje zahtevai ogranienja koje treba da zadovolji reenje proizvoda,

Konceptualno projektovanje (nem. Methodisches Koncipieren, engl. Conceptual Design), obuhvata postavljanje funkcionalnih struktura, pretraivanje odgovarajuih principa i njihovu kombinaciju u konceptne varijante proizvoda,

Oblikovanje (nem. Methodisches Entwerfen, engl. Embodiment Design), u okviru koje projektant, poinjui od koncepta, odreuje plan, oblikuje i razvija tehniki proizvod ili sistem u odnosu na tehnike i ekonomske uslove i

Detaljno projektovanje (nem. Methodisches Ausarbeiten, engl. Detail Design), u okviru koje se konano postavlja raspored, oblik, dimenzije i osobine povrina svih pojedinanih delova, tehnike i ekonomske mogunosti se ponovo proveravaju, i generie se konstrukciona dokumentacija.

Prema amerikom standardu NIST projektovanje proizvoda se deli na dve osnovne faze, konceptualno projektovanje proizvoda i detaljno projektovanje proizvoda [77]. U okviru konceptualnog projektovanja proizvoda, na osnovu ulaznih informacija definiu se odgovarajue karakteristike proizvoda, prema sledeim etapama:

Specifikacija zahteva i definisanje projektnih zadataka, Definisanje funkcije proizvoda, Definisanje principa rada, odnosno ponaanja proizvoda, Definisanje osnovne forme/strukture proizvoda i Definisanje pridruenih osobina (materijal, osnovne dimenzije, tolerancije,

parametri povrinske hrapavosti, tvrdoa i stanje povrina).

Shodno tome, konceptualno projektovanje proizvoda obuhvata vie faza projektovanja. U okviru funkcionalnog dizajna, odnosno projektovanja generiu se osnovne funkcije i ogranienja proizvoda i dekomponuj u se na detaljne funkcije prema ulaznim inenjerskim zahtevima. Nakon toga se vri specifikacija ponaanja, gde se mapiraju detaljne funkcije u modelu primene i ponaanja proizvoda. Oblikovanjem se odreuje osnovni oblik i struktura proizvoda na osnovu funkcije i ponaanja. Izlazno reenje iz ove faze je konceptualno projektovan, odnosno dizajniran proizvod. Informacije iz konceptualnog projektovanja proizvoda se prvo prosleuju aktivnosti konceptualnog projektovanja tehnolokih procesa, u okviru koje se formiraju odreene preporuke za korekciju koncepcije proizvoda. Nakon ovih modifikacija dobija se finalni koncept proizvoda, ije se informacije prosleuju aktivnosti detaljnog projektovanja proizvoda [77,80].

Model integracije konceptualnog projektovanja proizvoda i konceptualnog projektovanja tehnolokog procesa, na kome su predstavljeni neophodni podaci za poboljanje komunikacije izmeu ove dve etape u ranoj fazi razvoja proizvoda, prikazan je na slici 4.3. Fokus u komunikaciji se daje na saradnju, odnosno mogunost razmene i deljenja informacija.

Projektovanje tehnolokih procesa je sloena aktivnost koja se deli na vie hijerarhijskih nivoa. Prvi i najvii nivo u ovoj hijerarhiji predstavlja konceptualno projektovanje tehnolokih procesa, kao aktivnost preliminarne procene mogunosti i efekata proizvodnje konceptualno projektovanog proizvoda. Osnovni cilj konceptualnog projektovanja tehnolokog procesa je podrka ranoj fazi projektovanja proizvoda u optimizaciji konstrukcije proizvoda, oceni kvaliteta izbora materijala proizvoda, izboru vrste pripremaka i odgovarajuih proizvodnih tehnologija i procesa, smanjenju vremena i trokova razvoja i proizvodnje proizvoda [78].

43


Konceptualno projektovanje tehnolokih procesa se u literaturi moe sresti i pod imenom Meta projektovanje tehnolokih procesa (engl. Meta Process Planning) [39], Vii nivo projektovanja tehnolokih procesa (engl. High-level Process Planning) [76,299], Idejno projektovanje tehnolokih procesa [270], Osnovno planiranje tehnolokih procesa (engl. Generic Planning) [70], Planiranje tehnolokih procesa [20,134], dok neki ve ovu fazu posmatraju kao deo Makro projektovanja tehnolokih procesa (engl. Macro Process Planning) [38], itd. Naravno, sadraj i redosled aktivnosti koje se reavaju u okviru navedenih faza projektovanja tehnolokih procesa nisu na isti nain formulisani, ali u sutini zadaci koji se reavanju u njima su u znaajnoj meri zajedniki.

Konceptualno projektovanje proizvoda

Funkcionalni dizajn

Specifikacijeponaanja

Embodimentdizajn

^ Ponaanje J

VForma/Struktura

Detaljnoprojektovanje

proizvoda ^ 1

j

i

G e o m e tr ija T o p o lo g ija T o le ra n c ije D im e n z ije S ta n je p o v r in a M a te r ija l

Materijal Forma

- G lavni oblik- Tipski oblik (feature)- Odnosi izmeu tipskih oblika

Zahtevi korisnika- Koliine- Ogranienje cene- Datum isporuke

Metod i tip proizvodnje Prelim inarni tehnoloki proces- Potrebni proizvodni resursi Procena trokova I vrem ena

Konceptualno projektovanje tehnolokog procesa

Detaljno projektovanje

tehnolokog procesa

S a d r a j T P -O p e ra c ije P o d o p e ra c ije /P r ib o r i Z a h v a ti P ro iz v o d n i resu rs i P a ra m e tri T a n o v re m e /tro k o v i

Slika 4.3 Integracija konceptualnog projektovanja proizvoda i konceptualnog projektovanja tehnolokog procesa [77,80]

U okviru konceptualnog projektovanja tehnolokog procesa donose se mnoge sutinske odluke koje utiu na kvalitet konstrukcije proizvoda i proces njegove proizvodnje. Osnovni zadaci konceptualnog projektovanja tehnolokih procesa proizvodnje novog proizvoda su [80,181]:

Analiza tehnologinosti konstrukcije proizvoda, Izbor vrste pripremka, Izbor osnovnih procesa proizvodnje i projektovanje idejnog reenja tehnolokog

procesa proizvodnje, Izbor vrste proizvodnih resursa i Procena trokova i vremena proizvodnje.

Osnovni izlazni rezultat iz ove faze je preliminarni, odnosno idejni ili skeleton [181] tehnoloki proces proizvodnje. Preliminarni tehnoloki proces se daje u vidu sadraja tehnolokog procesa, odnosno redosleda operacija, sa definisanom listom vrsta proizvodnih resursa i procenom vremena i trokova proizvodnje. Preliminarni tehnoloki proces se koristi za modifikaciju konceptualno projektovanog proizvoda i pored informacija detaljno projektovanog proizvoda predstavlja osnovnu podlogu za detaljno ili zavrno projektovanje tehnolokog procesa proizvodnje proizvoda.

44


Programski sistemi za ovu fazu tehnoloke pripreme se nazivaju CAPP sistemi za konceptualno projektovanje tehnolokih procesa, odnosno konceptualni CAPP sistemi (CCAPP) [139,208], ali u literaturi se mogu sresti i drugi nazivi. Meutim, veina do sada razvijenih CAPP sistema se primenjuje u fazama detaljnog projektovanja, dok je malo onih koji su razvijeni i primenjeni u konceptualnoj fazi projektovanja tehnolokih procesa, kako zbog sloenosti zadataka i obimnosti razliitih podataka, orijentacionih informacija o konceptualno dizajniranom proizvodu, tako i zbog potrebe znaajnog uea iskustva i znanja projektanata.

U cilju povezivanja, kako projektovanja proizvoda i tehnolokih procesa proizvodnje, tako i drugih aktivnosti iz ivotnog ciklusa proizvoda, proizvodi moraju zadovoljiti, ne samo funkcionalne zahteve, ve i zahteve vezane za njegovu izradu, montau, demontau, reciklau, odravanje i druge "X" zahteve, koji su obuhvaeni konceptom Projektovanje za izvrsnost DFX.

Kao to je napomenuto, do sada su postignuti znaajni istraivaki rezultati u oblasti razvoja sistema za detaljno projektovanje proizvoda i tehnolokih procesa, kao i njihove integracije. U okviru ovih istraivanja akcenat je dat na integraciji CAD izlaznih podataka i ulaznih podataka za projektovanje tehnolokih procesa. Znaajni rezultati na ovom polju su ostvareni i razvojem STEP standarda, odnosno odgovarajuih aplikacionih protokola STEP AP203 i STEP AP 224. Meutim, ovaj standard ne moe u potpunosti da zadovolje potrebe integracije sistema za konceptualno projektovanje proizvoda i konceptualno projektovanje tehnolokih procesa [167].

4.1.1 Pregled razvijenih sistema za konceptualno projektovanje tehnolokih procesa

Istraivanja u okviru konceptualnog i detaljnog projektovanja tehnolokih procesa, odnosno odgovarajuih CAPP sistema, uglavnom su bila fokusirana na tehnologije i procese obrade skidanjem materijala, posebno NC tehnologije, dok su u novije vreme proirena i na druge tehnologije i procese kao to su livenje, obrada plastinom deformacijom, zavarivanje, kontrola, montaa i nekonvencionalni postupci obrade. Analizom literature dolo se do zakljuka da u oblasti raunarom podranog konceptualnog projektovanja tehnolokih procesai integracije sa konceptualnim projektovanjem proizvoda nema dovoljno praktinih rezultata, zbog ega je ova oblast jo uvek u fazi istraivanja i razvoja [77,82]. Neka od istraivanja u oblasti konceptualnog projektovanja tehnolokih procesa i odgovarajuih programskih sistema su predstavljena u nastavku.

Dargie, Wilson i dr. [58] su razvili programski sistem za izbor materijala i procesa. Ovo istraivanje su nastavili Shea i Dewhurst [238], koji su razvili programski sistem pod nazivom CAMPS (Computer-Aided Material and Process Selection), koristei komercijalni programski sistem za razvoj relacione baze podataka. Ovaj sistem je orijentisan na izbor primarnih procesa kao to su procesi livenja, kovanja, obrade skidanjem materijala i obrade lima, na osnovu ulaznih podataka o obliku i dimenzijama dela, proizvodnim parametrima, mehanikim i fizikim osobina, termikim i elektrinim svojstvima.

Farris [75] je razvio ekspertni sistem za izbor redosleda procesa pod nazivom EPSS (Expert Processing Sequence Selector). Sistem obuhvata, ne samo izbor primarnih, ve i sekundarnih i tercijalnih procesa. Procedure u ovom sistemu su podeljene u etiri dela, koji se odnose na unos podataka o geometriji proizvoda, izbor procesa, izbor materijala i auriranje podataka. U sistemu se prvo bira primarni proces, a po potrebi sekundarni i tercijalni proces.

Yu i dr. [292] su razvili CAD sistem za izbor proizvodnih procesa (Computer-Aided Design for Manufacturing Process Selection), koji je orijentisan na net-shape procese, kao to su injekciono brizganje, livenje i kovanje. Ovaj sistem prua dobre informacije za projektanta jer vri rangiranje izabranih procesa. Geometrija se opisuje pomou klasifikacije oblika i dimenzija proizvoda.

45


Esawi i Ashby su razvili programski sistem za izbor materijala i procesa, sastavljen od CMS i CPS sistema. Prvo je uveden CMS (Cambridge Materials Selector) za izbor materijala, prema Esawi-ju [71], a potom i CPS (Cambridge Process Selector) za izbor procesa, prema Ashby-ju [16]. Sistem za izbor materijala se koncentrie na aspekt predstavljanja podataka u obliku grafikona. Podaci o izabranom materijalu se posle koriste za izbor procesa u CPS. CPS baza podataka sadri podatke za 125 razliitih procesa i njihovih atributa, pa je pogodan za primenu od strane manje iskusnih projektanata.

Chan i dr. [39] su razvili COMPASS (Computer Oriented Material, Processes, and Apparatus Selection System) sistem kao meta planer, koji ima za cilj da informacije o problemima proizvodnje blagovremeno prosledi projektantu proizvoda. Fokusiran je na izbor primarnih procesa i sadri veliku bazu procesa, pri emu uzima u obzir i raspoloive resurse u pogonu, to ovaj sistem ini primenljivim u praksi.

Giachettti [91] je razvio MaMPS (Material and Manufacturing Process Selection) sistem koji integrie formalno multiatributivni model odluivanja sa relacionom bazom podataka. Sistem je podeljen na tri odvojena modula, modul za izbor materijala, modul za izbor procesa i agregacioni modul u kojem se donosi konana odluka na osnovu prva dva, primenom fazi logike i odgovarajue baze podataka.

Smith [243] je razvio sistem za izbor proizvodnog procesa i materijala, pod nazivom MAS (Manufacturing Advisory Service). U okviru sistema generie se dijalog sa projektantom vezan za karakteristike proizvoda i proizvodnje, kao to su veliina serije, tolerancije, dimenzije dela, osnovni oblik i zahtevani trokovi. Nakon svakog koraka se aurira rangirana lista moguih procesa. Po slinom principu se rangiraju i mogui materijali na osnovu karakteristika materijala. Rezultat je rangirana lista odrive kombinacije proces/materijal.

Pregled neophodnih geometrijskih informacija za svaki od prethodno navedenih sistema prikazan je u tabeli 4.1. Naravno, postoje i druga istraivanja koja su vezana za oblast konceptualnog projektovanja tehnolokih procesa i odgovarajua programska reenja, a neka od njih su Haudrum [106], Lenau [148], Boothroyd i Dewhurst [32,33], Evbuomwan i Sivaloganathan [72], Alting [4], Halevi [99], Parkan i Wu [213], Febransyah [76] i dr. Deo ovih istraivanja e se prikazati u okviru pojedinih aktivnosti konceptualnog projektovanja tehnolokih procesa.

Tabela 4.1 Komparacija ulaznih geometrijskih informacija CCAPP sistema [76]

SSGeometrijske osobine

CA

MPS

MaM

PS

3

oCM

AS

EPSS

DC

A SPC

Zapremina dela x x x x xMasa dela x x xOpis oblika dela x x x x x x xSekundarne geometrijske karakteristike x x x x x x xTolerancije x x x x x x xKvaliteti povrina x x x x x x xDebljine zidova dela x x xMera za kompleksnost dela x xProvera unifikacije debljine zidova dela x xKoristi CAD bazirano okruenje xKoristi CAD ulazne podatke x

46


U novije vreme istraivaki napori u ovoj oblasti su fokusirani na razvoj i primenu alata vetake inteligencije, multiagent sisteme, itd., a manje na razvoj metodologija konceptualnog projektovanja tehnolokih procesa.

Tako je na NIST-u posebna panja posveena integraciji projektovanja i proizvodnje kroz odreene projekte, kao to su SIMA (Systems Integration for Manufacturing Applications) i DPPI (Design and Process Planning Integration). U okviru projekta pod nazivom Integracija projektovanja proizvoda i tehnolokih procesa (DPPI), osnovni zadatak se odnosio na ostvarivanje komunikacije i integracije izmeu konceptualnog projektovanja proizvoda i tehnolokih procesa [205]. SIMA projekat je orijentisan na integraciju softverskih aplikacija iz oblasti projektovanja, izrade i montae za elektro-mainske delove [26]. Primenom rezultata ovih projekata i njihovom nadogradnjom Feng i dr. [78,79] su integraciju konceptualnog projektovanja proizvoda i tehnolokih procesa zasnovali na primeni odgovarajuih baza znanja, slika 4.4, a kasnije i inteligentnih softverskih multiagenata.

Detaljniji prikaz aktivnosti konceptualnog projektovanja tehnolokih procesa e se dati u nastavku, kao i u okviru prikaza funkcionalnog modela tehnoloke pripreme.

Preliminarni tehnoloki procesi &

Trokovi/Vreme

Sistem za konceptualno projektovanje proizvoda

Integrisani informacioni model projektovanja

proizvoda i tehnolokih procesa

&

Konceptualno projektovanje tehnolokih procesa zasnovano na

bazi znanja

M aina za zakljuivanje- Izbor procesa- Izbor resursa

- Procena trokova i vrem ena

Informacije projektovanja proizvoda

Baza podataka proizvoda

Baza znanja za projektovanje tehnolokih

procesa

Baza podataka proizvodnih

resursa

Slika 4.4 Arhitektura integracije konceptualnog projektovanja proizvodai tehnolokih procesa [78]

4.1.2 Analiza tehnologinosti konstrukcije proizvoda

U pojedinim fazama razvoja proizvoda u fokusu se nalaze razliiti zahtevi vezani za planiranje, projektovanje i njihovu proizvodnju. Tako, u okviru prve faze projektovanja proizvoda u sreditu panje je funkcija proizvoda, da bi se kasnije panja pomerila ka konstrukciji proizvoda s obzirom na konstrukciono-tehnoloke i eksploatacione zahteve, a potom i na zahteve samog procesa proizvodnje, a sve u cilju dobijanja optimalne konstrukcije proizvoda sa visokim stepenom tehnologinosti.

Tehnologinost konstrukcije proizvoda predstavlja meru pogodnosti proizvoda za izradu, montau, eksploataciju, odravanje i druge aspekte iz ivotnog veka proizvoda. Tehnologinost konstrukcije proizvoda se postie prilagoavanjem konstrukcionih detalja proizvoda potrebama racionalizacije procesa proizvodnje, smanjenju trokova, lakem rukovanju i odravanju, itd., vodei rauna da se ne ugrozi funkcija, izgled, vrstoa ili neka druga konstrukciona karakteristika proizvoda [267].

Konstrukcija nekog proizvoda smatra se tehnologinom kada kvalitet delova, podsklopova, sklopova i proizvoda u celini omoguuje njihovo lako i brzo osvajanje i

47


proizvodnju u uslovima rada proizvodnog sistema ili njegovih kooperanata, uz postizanje optimalnog stepena proizvodnosti i minimalne cene proizvoda.

Pri razmatranju tehnologinosti konstrukcije proizvoda mora se uzeti u obzir da, ako je proizvod tehnologian za jedan proizvodni sistem, ne mora znaiti da e biti tehnologian i za neki drugi proizvodni sistem, odnosno nivo tehnologinosti proizvoda za ova dva sluaja e se razlikovati. Isto tako, ako je konstrukcija proizvoda tehnologina za jedan tip proizvodnje ne mora biti tehnologina za druge tipove proizvodnje.

Jedan od naina projektovanja proizvoda sa visokim stepenom tehnologinosti se odnosi na primenu principa neophodnog minimuma [216,266]:

Da je konstrukcija proizvoda, komponenata i delova minimalne sloenosti sa stanovnitva tehnologije izrade, montae, kontrole, transporta, skladitenja, pakovanja, itd.

Da se maksimalno koriste unificirani kvalitet i dimenzije izabranih materijala, Da se proizvodi sastoje od minimalnog broja delova i komponenata, posebno

novih delova i komponenata, Da se maksimalno koriste standarizovani, tipizirani i ponovljeni delovi, odnosno

varijantni delovi, ali uz zadovoljavanje prethodna tri zahteva i Da se koristi samo neophodni kvalitet i tanost obrade pri projektovanju

proizvoda i izradi na postojeoj opremi.

Postoji vie nivoa klasifikacije tehnologinosti konstrukcije proizvoda. Prema [7,266,267] prvi nivo podele je prema uticaju na konstrukciju proizvoda, mestu ispoljavanja i vrsti trokova. Druga podela se odnosi na nain definisanja i odreivanja nivoa tehnologinosti konstrukcije proizvoda, prema kojoj postoje kvalitativna i kvantitativna tehnologinost.

Kvalitativna tehnologinost konstrukcije proizvoda obuhvata vrlo veliki broj elemenata koji utiu na pogodnost proizvoda za izradu, montau, odravanje, eksploataciju i dr. Za ocenu ove vrste tehnologinosti najee se koriste opisna pravila koja se daju u obliku tabela sa odgovarajuim ilustracijama netehnologinog i tehnologinog oblika proizvoda i objanjenjem uslova koji obezbeuju tehnologinost proizvoda za dati sluaj. U literaturi se mogu nai razni primeri ovih pravila, koja su pogodna za razvoj odgovarajuih baza znanja programskih reenja za analizu kvalitativne tehnologinosti proizvoda.

Najznaajniji pokazatelj kvantitativne tehnologinosti je stepen, odnosno nivo standardizacije konstrukcije proizvoda, specifini trokovi i vreme proizvodnje. Standardizacija, u optem sluaju obuhvata unifikaciju, tipizaciju, modularnost, simplifikacijui specijalizaciju, koji se mogu definisati kao:

Unifikacija podrazumeva utvrivanje zajednikih delova proizvoda, koji imaju istu funkcionalnu namenu i mogunost ugradnje u razliite proizvode,

Pod tipizacijom delova se podrazumeva utvrivanje najcelishodnijeg oblika proizvoda, razliitih dimenzija, sa najee istim ili slinim materijalom,

Modularni sistem projektovanja podrazumeva kombinovanje ili sastavljanje proizvoda korienjem odgovarajuih standardnih modula,

Pod simplifikacijom se podrazumeva izbor onih proizvoda iz proizvodnog programa, koji e omoguiti proizvodnju sa visokim efektima i

Specijalizacija podrazumeva proizvodnju onih proizvoda ili delova za koje su u posmatranom preduzeu trokovi, vreme i kvalitet izrade najpovoljniji.

Najvaniji pokazatelji standardizacije su koeficijent primenljivosti, ponovljivosti, zasienosti i unifikacije delova, komponenti i proizvoda [267].

48


U cilju projektovanja proizvoda sa visokim stepenom tehnologinosti, neophodno je izvriti analizu tehnologinosti konstrukcije proizvoda sa svih aspekata i po mogunosti zapoeti ovaj proces u to ranijoj fazi razvoja proizvoda. Pojmovi i zadaci koji se reavaju u okviru analize tehnologinosti proizvoda i projektovanja proizvoda za izvrsnost DFX se u velikoj meri preklapaju i dopunjuju, tako da e se ovde razmatrati u zajednikom kontekstu.

Projektovanje za proizvodnju se javlja u toku priprema za poetak Drugog svetskog rata, kada je nedostatak resursa uz stalne drutvene pritiske, inicirao da se proizvede kvalitetno oruje u najkraem moguem vremenskom periodu. Mnoga uspena oruja iz tog vremena su bila projektovana od strane malih i povezanih multi-disciplinarnih timova. Nakon Drugog svetskog rata, odeljenja za projektovanje proizvoda i tehnologije su se ponovo razdvojila, da bi tek u kasnim 70-im, usled uveanja globalne konkurencije i elje da se smanji vreme razvoja proizvoda, projektovanje za proizvodnju postaje ponovo aktuelno. U to vreme, postojala je tendencija da se formiraju timovi iz razliitih razvojnih odeljenja nalik na one iz ratnih godina. U tim projektima proizvodni inenjeri su uestvovali u procesu projektovanja proizvoda od poetka, davanjem predloga za mogue naine poveanja tehnologinosti konstrukcija. Ipak, ovako sastavljeni timovi nisu uvek harmonino funkcionisali jer su se pojavili problemi u vezi sa upravljanjem i koordinacijom rada. U nastojanju da se konstruktori to vie upoznaju sa proizvodnim ogranienjima u sopstvenom razvojno-proizvodnom okruenju, mnoga preduzea su izdavala posebna tampana izdanja za projektante u kojima su se nalazila uputstva i smernice za projektovanje tehnologinih proizvoda, kao npr. to je inio General Electric [96].

Neki autori smatraju da su se prva razmiljanja o tehnologinosti proizvoda i primena analize tehnologinosti javila kod zanatlija jo u razdoblju pre 20 veka, jer su oni istovremeno bili konstruktori, tehnolozi, realizatori proizvodnje i prodavci svojih proizvoda [110].

4.1.2.1 Sistemi analize tehnologinosti

Analiza tehnologinosti predstavlja proces u kome se utvruje stepen tehnologinosti proizvoda i vri korekcija dizajna proizvoda u cilju dobijanja proizvoda koji e biti pogodan za proizvodnju, odravanje, servisiranje, reciklau, itd.

Komercijalni sistemi za projektovanje pomou raunara su umnogome doprineli poveanju produktivnosti i smanjenju trokova razvoja i proizvodnje proizvoda. Primeri ovih sistema su programski sistemi za projektovanje pomou tipskih oblika, naponsko- deformacionu analizu primenom metoda konanih elemenata, kinematske analize i simulacije, kao i sistemi za neposrednu ili direktnu izradu prototipova. Pojava ovih sistema podstakla je dalja istraivanje u oblasti tzv. simultanog inenjerstva. Jedan od primarnih ciljeva simultanog projektovanja jeste implementacija inteligentnog CAD sistema koji bi imao ugraeno znanje u vezi sa proizvodnjom i ogranienjima koja se tamo mogu pojaviti. U ovakvom inteligentnom CAD sistemu, projektovanje za proizvodnju se vri primenom automatizovanih analiza tehnologinosti, koje ukljuuju analizu konstrukcije proizvoda, uzimajui u obzir konstrukciono-tehnoloka i eksploatacijska ogranienja i procenu trokova proizvodnje. Ovi sistemi bi uklonili potrebu za prouavanjem i pamenjem tehnolokih preporuka iz raznih tehnolokih uputstava, istovremeno pruajui projektantima mogunost za kreativniji rad. S obzirom na trend brzih promena u proizvodnim tehnologijama, ovi sistemi treba da omogue da njihove baze znanja efikasno prihvataju nova znanja u vezi sa proizvodnom tehnologijom konkretnog okruenja. Razmatranje tehnologinosti je postalo vaan deo savremenih CAD/CAPP/CAM sistema. Nenamerne greke kao to su izostavljanje zaobljenja ivica ili nepotrebno veliki zahtevi u vezi sa kvalitetom povrina koji prolaze nezapaeno kroz fazu projektovanja mogu biti izbegnuti implementacijom alata ili sistema projektovanja za proizvodnju [229,291].

49


U tipinom CAD/CAE softverskom okruenju, projektant razvija modele proizvoda i koristi ih za razliite vrste analiza funkcionalnosti predloene konstrukcije proizvoda. Ako se osnovni tok projektovanja proiri sistemom za analizu tehnologinosti, mogue je pri projektovanju proizvoda ispuniti, ne samo funkcionalne zahteve, ve i zahteve u pogledu tehnologinosti izrade, montae, itd., slika 4.5.

Prihvaenikonceptualni

dizajnproizvoda

Slika 4.5 Mesto analize tehnologinosti u projektovanju proizvoda [96]

Proces analize tehnologinosti se ne moe predstaviti jednim univerzalnim algoritmom, dijagramom toka ili emom. U zavisnosti od vrste proizvodnje, javie se specifinosti i razlike modula i pristupa u analizi tehnologinosti. Veliki broj sistema za ocenu tehnologinosti razvijen je za delove koji se dobijaju procesima skidanja materijala ali se sve vie razvijaju sistemi koji ocenjuju tehnologinost procesa koji se realizuju dodavanjem materijala, ovravanjem materijala i dr.

Postoje razni prilazi u realizaciji analize tehnologinosti, ali kod svih prilaza neophodne su informacije o predloenoj konstrukciji proizvoda, raspoloivim proizvodnim tehnologijama i resursima i drugim proizvodnim uslovima. Osnovna ideja prilaza analize tehnologinosti prema [96], odnosi se na mogunost modeliranja alternativnih interpretacija dela kao skupa tipskih oblika. Zatim se za ove interpretacije projektuju reenja idejnog tehnolokog procesa, na osnovu ega se ocenjuje tehnologinost proizvoda. Predloeni redosled koraka za posmatrani prilaz analize tehnologinosti dat je na slici 4.6.

Preliminarnidizajn

CADmodeliranje

Predloenemodifikacije

dizajna

Da li proizvod moe da se

modelira pomou

raspoloivog skupa tipskih

oblika

Da li postoji bar jedan

plan izrade pogodan za

kreiranje eljenog oblika I

dimenzija

Da li postoji bar jedan

plan izrade pogodan za ostvarivanje zahtevanih tolerancija i

kvaliteta obrade

Da li postoji bar jedan tehnoloki

proces koji zadovoljava predviene

trokove i vreme proizvodnje

Prihvaenikonceptualni

dizajnproizvoda

Slika 4.6 Jedan prilaz u analizi tehnologinosti [96]

Prema ovom modelu postoje etiri sluaja kada proizvod nije tehnologian. U tom sluaju je potrebno izvriti korekciju dizajna proizvoda, prema sledeim koracima:

Ukoliko neki delovi konstrukcije ne odgovaraju ni jednom postojeem tipskom obliku, onda je ove delove potrebno modifkovati ili eliminisati,

Ukoliko se ne moe nai odgovarajui plan izrade kojim se moe izraditi kreirani oblik konstrukcije proizvoda, onda su oblik i/ili dimenzije nezadovoljavajui i trebalo bi ih promeniti, tako da se moe primeniti bar jedan plan izrade,

DA DA DA DA DA

NE NE NE NE

50


Ukoliko ni jedan plan izrade ne moe da zadovolji zahtevane tolerancije, onda bi konstruktor trebalo da razmotri mogunost promene neodgovarajuih tolerancija ili promenu oblika i/ili dimenzija konstrukcije i

Ukoliko postoji zadato vreme i/ili cena i ni jedan plan izrade ne moe da ostvari te ciljeve, onda bi trebalo razmotriti promenu konstrukcije kako bi karakteristike proizvoda koje zahtevaju skupe i vremenski zahtevne operacije izrade bile eliminisane.

Tradicionalno, proces projektovanja proizvoda i tehnolokih procesa njihove izrade realizuje se u vie iteracija, koje se odnose na meusobna kompromisna reenja. Za efikasno odreivanje tehnologinosti konstrukcije proizvoda neophodan je razvoj i primena odgovarajuih programskih sistema. Ovi programski sistemi su namenjeni za identifikaciju potencijalnih problema u procesu proizvodnje, kao i davanje preporuka projektantima kako da ih eliminiu ili prevaziu [97].

Sistemi analize tehnologinosti se dele prema prilazu, oceni tehnologinosti i nivou automatizacije [97].

1. Prilaz

Postoje dva osnovna prilaza u analizi tehnologinosti:

Direktan prilaz ili prilaz baziran na pravilima (rule-base), slika 4.7a. Pravila se koriste da se identifikuju neodgovarajui atributi dizajna proizvoda. Ovaj prilaz je pogodan za near-net proizvodnju, ali je manje pogodan za proizvodnju veine elektro-mainskih delova zbog veeg broja zahvata i operacija, kao i njihove interakcije, ime je oteano direktno utvrivanje tehnologinosti konstrukcije proizvoda.

Indirektan prilaz ili prilaz baziran na tehnolokim procesima (plan-base), slika 4.7b. Prvo se na bazi dizajna proizvoda projektuje konceptualno ili idejno reenje tehnolokog procesa, a potom se modifikuju razni delovi procesa i odgovarajueg dizajna u cilju smanjenja trokova.

a) Direktan prilaz (rule-base) b) Indirektan prilaz (plan-base)

Slika 4.7 Osnovni prilazi u analizi tehnologinosti [181]

51


2. Ocena tehnologinosti

Postoji vie razliitih skala i njihovih kombinacija za ocenu tehnologinosti:

Binarna ocena - Primarni oblik ocene tehnologinosti, sa jednostavnim izvetajem da li je za odreeni skup atributa konstrukcija proizvoda tehnologina ili nije (0 ili 1).

Kvalitativna ocena - Ovde projektant daje kvalitativne ocene tehnologinosti proizvoda na osnovu odgovarajueg tehnolokog procesa. Na primer u [117] proizvod se ocenjuje kao "lo", "prosean", "dobar" i "odlian". Ponekad se ovakve ocene tehnologinosti teko interpretiraju i uporeuju, npr. u situaciji ako projektanti imaju vie alata za ocenu tehnologinosti, itd.

Kvantitativna ocena - Ovaj tip ukljuuje eme za ocenu konstrukcije proizvoda dodeljivanjem numerike ocene za pojedine atribute na osnovu odreene apstraktne skale, koja moe biti sa razliitim rasponom vrednosti. Isto kao i kod kvalitativnog ocenjivanja postoji problem kod interpretacije ocene, uporeivanja i kombinovanja vie skala.

Vreme i trokovi - Kako sve proizvodne operacije i zahvati imaju merljivo vreme i trokove oni se mogu koristiti kao osnova za ocenu tehnologinosti proizvoda. Ocena bazirana na vremenu i trokovima se moe kombinovati u jednu ocenu. Ovakva ocena se ne moe direktno koristiti za utvrivanje da li je projektant postigao zadovoljavajui nivo tehnologinosti proizvoda, ali predstavlja realan pogled na problem proizvodnje posmatranog proizvoda sa stanovita zadovoljenja rokova proizvodnje i cene proizvoda i moe se uspeno koristiti za donoenje odluka da li neki deo ili proizvod proizvoditi ili ne.

3. Nivo automatizacije,

Nivo automatizacije pokazuje nivo uea projektanta u donoenju odluka, kao i tipinformacija koje se prosleuju projektantu.

Koliina i vrsta interakcije projektanta - Kod nekih sistema projektant mora posebno da predstavi proizvod pomou tipskih oblika iz baze podataka, dok se kod nekih sofisticiranih sistema prepoznavanje tipskih oblika vri automatski ili uz odreenu pomo projektanta.

Koliina i vrsta povratnih informacija - Najvie sistema za analizu tehnologinosti obezbeuje neku vrstu ocene tehnologinosti kompletne konstrukcije proizvoda, dok neki sistemi daju dekompoziciju ocene tehnologinosti pojedinih atributa proizvoda. Kod pojedinih sistema, pored ocene tehnologinosti, daju se i preporuke za redizajn pojedinih povrina, tipskih oblika delova ili pak proizvoda u celini.

U cilju znaajnijeg uea u procesu projektovanja i pruanja vee pomoi projektantu da razvije kvalitetan proizvod, postojei sistemi za analizu tehnologinosti se moraju poboljati u smislu:

Obima - uzimanja u razmatranje novih materijala i procesa koji se budu pojavljivali, kao i saradnje sa dobavljaima i kupcima.

Tanosti - eliminacije greaka iz programskih sistema kao i njihovo auriranje novim znanjem kako se ne bi deavali finansijski gubici.

Brzine - dobijanje rezultata analize tehnologinosti proizvoda u to kraem vremenskom periodu, uz primenu softverskih i hardverskih sistema, pri emu se smanjuje vreme razvoja proizvoda.

52


Neki specifini pravci razvoja sistema za analizu tehnologinosti proizvoda su:

Sposobnost sistema da izvri analizu razliitih vrsta proizvodnih tehnologija i da oceni mogunost njihove primene,

Sposobnost analize i ocene razliitih alternativa tehnolokih i proizvodnih procesa,

Odreivanje tolerancija na crteu proizvoda s obzirom na zadati kvalitet obrade povrine i obrnuto,Automatsko generisanje sugestija za redizajn proizvoda,Razmatranje svih karakteristika proizvoda u ivotnom ciklusu,Stalna provera sistema i njegovo osavremenjivanje u smislu mogunosti primene novih materijala i procesa,Primena novih informacionih tehnologija kroz modeliranje procesa, virtuelnu i distribuiranu proizvodnju, itd.

4.1.2.2 Projektovanje proizvoda za izvrsnost DFX

Uspean razvoj novih proizvoda podrazumeva takva reenja koja su pogodna za sve faze njihovog ivotnog ciklusa, od projektovanja pa do reciklae i odlaganja. U nastojanju da se pomogne projektantima u to kvalitetnijoj proceni uticaja svih faza ivotnog ciklusa proizvoda, proizvodne kompanije i istraivai su razvili mnoge alate i tehnike za odluivanje, koje figuriu pod nazivom Projektovanje za izvrsnost - DFX [110], slika 4.8.

unjE

mVuo

JZ- Zahtevi trita- Marketing procene

JZ- Specifikacije konstrukcije- Miljenja konstruktora- Inovacije procesa Finalni proizvod

cMARKETING

c \Procenazahtevatrita

V y

PROJEKTOVANJEPROIZVODA

Konceptualno

Oblikovanje

Detaljno

Verifikacija

5OOao

XLLO

PROIZVODNJA

Projektovanjetehnolokih

procesa

Planiranje i upravljanje

proizvodnjom

Procesproizvodnje

5OOao

XLLQ

DRUGI ASPEKTI IVOTNOG CIKLUSA

PROIZVODA

Servis

Recikliranje

ivotnasredina

5OOaooXLL

0) 0 :=? C O'S rc

c c J c J Pitanja za kupce Sugestije za kupce

- Znanje o tehnolokim procesima- Unapreenje konstrukcije- Modifikacije procesa, inovacije- Nauene lekcije" iz proizvodnje

- Unapreenje projektovanja i proizvodnje- Povratne informacije o ponaanju proizvoda u eksploataciji, odravanju, itd.

Slika 4.8 DFX u ivotnom ciklusu proizvoda [110]

Ovaj koncept obuhvata irok spektar projektnih specifinosti i zahteva, meu kojima su prvo nastali projektovanje za izradu DFM i projektovanje za montau DFA, koji su objedinjeni u koncept projektovanja za izradu i montau DFMA, a potom i projektovanje za kvalitet DFQ, projektovanje za demontau DFD, projektovanje za reciklau DFR, projektovanje za ivotnu okolinu DFE i mnogi drugi. Veina njih su vrlo tesno meusobno

53


povezani, tako da ako je odluka doneta na osnovu jednog od njih, to moe uticati na ostale "Xi" u ivotnom ciklusu proizvoda [107,108].

DFX alati za podrku mogu da imaju razliite oblike, od procedura ili skupa smernica na papiru, do programskih sistema koji su namenjeni za razliite vrste analiza, procena i odreivanja tehnologinosti proizvoda, trokova, itd. Pojedini alati i tehnike konkurentnog razvoja proizvoda i mesto posmatranih DFX tehnika su prikazani na slici 4.9.

Pre-projektnirazvoj Projektovanje proizvoda i procesa Post-projektni razvoj

Ideja KonceptualnoprojektovanjeDetaljno

projektovanje VerifikacijaProizvodnja/Distribucija

Primena/Odravanje...

i i n

- qfd}n n n ii

I FMEA

DFM,DFA,DFP,DFS,DFR,DFE...

- C D -

n ii ii -

1 [ doT ) I

Alati i tehnike konkurentnog razvoja proizvoda j -

Slika 4.9 Alati konkurentnog razvoja proizvoda i mesto DFX tehnika [223,215]

Projektovanje za izradu i montau DFMA

Tokom 80-ih i 90-ih godina prolog veka vrena su istraivanja koja su imala za cilj da otkriju ta japansku industriju ini konkurentnijom u odnosu na industriju u USA. Ova studija je pokazala da automatizacija ini samo jednu treinu ukupne razlike u ostvarenoj produktivnosti. Autori studije su zakljuili da ne mogu poboljanjima u procesu rada da poveaju kompetetivnost i da proizvodi postanu konkurentniji ako dizajn proizvoda nije dobar. Takoe je zakljueno, za ega sada postoje brojni dokazi, da projektovanje za proizvodnju i montau DFMA uz podrku drugih DFX metoda imaju kljunu ulogu za postizanje visoke proizvodnosti u svim proizvodnim delatnostima, odnosno industriji [17,282].

Sve sloeniji proizvodi i odgovarajue tehnologije proizvodnje, nedostatak proizvodnog znanja, pritisak na projektante da to pre projektuju proizvod, stava projektanata "mi vama crte, vi ga proizvedite" ili tzv. komunikaciju "preko zida", sve vea sofisticiranost proizvodne tehnike, uticali su na to da su projektanti sve manje bili u stanju da izbegnu nepotrebne trokove proizvodnje. Jo ranih 80-ih je postalo izvesno da je neophodno razmatrati mogunost izrade i montae jo u ranoj fazi razvoja proizvoda. Jedan od naina ispunjenja ovih zahteva je da tehnolozi postanu deo tima simultanog razvoja proizvoda.

Projektovanje za izradu DFM i projektovanje za montau DFA su dve najee primenjivane DFX metodologije i veoma esto se posmatraju objedinjeno kao projektovanje za izradu i montau DFMA. Prikaz mesta i uloge analize tehnologinosti proizvoda sa aspekta projektovanja za montau i projektovanja za izradu u ciklusu projektovanja proizvoda dat je na slici 4.10.

Dva osnovna aspekta za projektovanje kvalitetne konstrukcije proizvoda s obzirom na izradu i montau su [17]:

DFM u izboru kvalitetnog odnosa materijala i procesa, kao i proceni trokova izrade delova i

DFA u pojednostavljenju strukture proizvoda i kvantifikovanju trokova montae.

54


^ Definisanje zahteva za projektovanje proizvoda

I- ( Konceptualno projektovanje proizvoda I

iDFA 1 I DFMf > Analiza proizvoda i

redukcija broja delova

W

C 'N Izbor materijalaIzbor procesa

Projektovanje delova pogodnih za montau Projektovanje delova pogodnih za izradu

Trokovi montae Trokovi izrade delova

1 1

--------------------- ^_______ Revizija dizajna proizvoda_______ J

^ Detaljno projektovanje proizvoda J

Slika 4.10 Mesto i zadaci DFMA [251]

DFM pokriva irok spektar razliitih proizvodnih procesa, odnosno tehnologija. Svaki od procesa ima irok spektar smernica za poboljanje konstrukcije proizvoda sa aspekta zahteva proizvodnje. Osnovne smernice za DFM koje se mogu primeniti za razliite procese proizvodnje su [32,33,64,251]:

Maksimalna standardizacija delova i povrina za izradu, Izbor varijante procesa za laku i jeftiniju izradu, Izbor procesa koji poboljava uniformnost, Izbor odgovarajuih tolerancija i kvaliteta obrade povrina, Izbor materijala pogodnih za izradu, Minimizacija broja operacija, pripremnih i pomonih vremena, Minimizacija potrebnih resursa, Ukljuivanje novih materijala i procesa, i dr.

Osnovne smernice metodologija projektovanja za montau DFA su [32,33,55,64,192,251,294]:

Minimizirati broj delova, Projektovati konstrukciju na modularnom principu, Koristiti standardne i simetrine delove, Konstruisati proizvod sa stabilnim baznim delom i minimalnim brojem

kontaktnih povrina, Eliminisati dodatne delove za fiksiranje uvek kada je to mogue, Konstruisati proizvod sa minimalnim brojem osa i nivoa montae, Obezbediti pristup za ugradnju delova, Obezbediti funkciju samofiksiranja i samopozicioniranja delova, Oblikovati delove sa obelejima za pravilnu orijentaciju, pozicioniranje i

privrivanje, Optimizirati manipulaciju delovima i podeavanja, Izbegavati delove koji se mogu meusobno zamrsiti ili upetljati i dr.

55


Kao zakljuak, mogu se definisati osnovni ciljevi DFMA metodologija:

Smanjenje broja delova, Poveanje stepena standardizacije, Pojednostavljenje operacija izrade i montae, Smanjenje vremena izrade i montae i bri izlazak proizvoda na trite i Smanjenje trokova izrade i montae.

Kao pomo projektantima u razvoju kvalitetnih proizvoda, razvijen je odreeni broj programskih sistema iz oblasti projektovanja za izradu i montau DFMA, meu kojima su najznaajniji i najvie korieni:

DFMA , Boothroyd Dewhurst Inc., USA, [64], programski sistem razvijen prema metodologiji koju su razvili Boothroyd i Dewhurst [32,33],

TeamSET, CSC Computer Sciences Ltd, UK, [257], programski sistem razvijen prema Lucas-Hull metodologiji koja je nastala u kooperaciji Lucas organizacije i Hull Univerziteta u UK [251] i

AEM Assembly Evaluation Method, Hitachi Corp., Japan, prema metodologiji koju su razvili Miyakawa i Ohashi [42,192,251].

Pregled tipinih koraka kod primene Boothroyd-Dewhurst DFMA metodologije i odgovarajueg programskog sistema, prikazan je na slici 4.11.

Slika 4.11 Tipini koraci primene programskog sistema DFMA [32,33]

Prvo se vri DFA analiza, ime se postie pojednostavljivanje strukture proizvoda uz procenu trokova montae. Potom se vri preliminarna DFM procena trokova izrade delova za poetni dizajn i novi dizajn dobijen nakon DFA analize, kako bi se donele kompromisne odluke. Procena trokova se vri na osnovu izbora najpovoljnije kombinacije materijala i procesa izrade delove proizvoda. Nakon ove analize vri se izbor najboljeg konceptualnog dizajna proizvoda, posle ega se vri DFM analiza, koja predstavlja osnovu za detaljno projektovanje proizvoda.

2 U znak priznanja, ko-osnivai Geoffrey Boothroyd i Peter Dewhurst su dobili Nacionalnu medalju iz oblasti tehnike od predsednika USA

56


Kao to je poznato, DFMA je integracija razliitih, ali meusobno uslovljenih zahteva projektovanja i proizvodnje proizvoda, s obzirom na mogunost procesa izrade i montae, pri emu se mogu javiti konfliktne situacije. Tako, na primer, u cilju obezbeivanja funkcionalnosti proizvoda esto dolazi do razvoja sloene strukture pojedinih delova ili proizvoda koje je teko ili nemogue ekonomino ili racionalno proizvoditi. U cilju postizanja pogodnosti za izradu javlja se potreba funkcionalnog rastavljanja jednog dela na dva ili vie delova, to je u suprotnosti sa preporukama pogodnosti za montau u pogledu minimalnog broja delova. Ovakve i sline kompromisne odluke je nemogue doneti bez dodatne analize procene trokova i/ili vremena. Prema tome, razvoj proizvoda visokog stepena tehnologinosti ima bitan uticaj na trokove izrade, odnosno njegovu cenu.

Proizvodni sistemi koji su koristili DFMA metodologije i odgovarajue softvere postigli su znaajna unapreenja u smislu [64]:

Smanjenja trokova izrade za 42%, Smanjenja broja delova za 54%, Smanjenja vremena montae za 60%, Smanjenja ciklusa razvoja proizvoda za 45% i Smanjenja cene proizvoda za 50%.

4.1.3 Izbor materijala, priprem aka i proizvodnih procesa

Zadatak razvoja i osvajanja proizvodnje novog proizvoda je viedimenzionalni problem koji odreuju zahtevi uslova upotrebe i eksploatacije proizvoda, njegova funkcionalnost i uslovi koje odreuju drutvo i trite, sa jedne strane, i proces proizvodnje u uslovima ogranienja izrade i montae, slika 4.12.Uslovi upotrebe i eksploatacije, funkcionalnost i uslovi drutva i trita u pogledu tehnolokih, estetskih, ekonomskih i drugih zahteva, koji se postavljaju pred tim za razvoj proizvoda utiu na izbor materijala, odnosno pripremka i oblikovanje i dimenzionisanje proizvoda. Pri tome, proces odluivanja pri izboru materijala, odnosno pripremka, kao i tehnolokog procesa njegove izrade i obrade do nivoa zahteva definisanih crteom proizvoda moe biti dodatno sloen zbog odreenih proizvodnih ogranienja i kriterijuma [243].

Slika 4.12 Povezanost konstruisanja, izbora materijala i izbora procesa proizvodnje prirazvoju proizvoda [86]

57


U svakom sluaju, kombinacija izabranih materijala i procesa izrade i obrade pripremaka mora biti kompatibilna, jer se tokom projektovanja, proizvodnje i primene proizvoda moraju ispuniti zahtevi inenjerskog dizajna. Postoje dva osnovna prilaza za izbor kandidata kombinacije materijal/proces za proizvodnju proizvoda [50]:

Prvo materijal pa proces i Prvo proces pa materijal.

Kod prilaza prvo materijal pa proces proizvodnje, projektanti prvo biraju klasu materijala na osnovu ulaznih zahteva, nakon toga se vri izbor moguih pripremaka i procesa proizvodnje, ukljuujui i mogunost izbora optimalnog procesa proizvodnje.

Kod prilaza prvo proces proizvodnje pa materijal, projektanti prvo projektuju preliminarni tehnoloki proces, a potom se vri izbor i evaluacija odgovarajuih potencijalnih materijala na osnovu ulaznih proizvodnih zahteva.

Izbor tehnolokog procesa je jedna od najteih odluka u proizvodnji novih proizvoda. U proizvodnoj praksi se veoma esto tehnoloki proces bira na osnovu prethodno projektovanog tehnolokog procesa za sline proizvode. U sluaju mogunosti primene vie alternativnih tehnolokih procesa, koriste se odgovarajui kriterijumi za izbor najpovoljnijeg reenja [54].

Izbor tehnolokog procesa uslovljen je, uglavnom, ekonomskim, organizacionim i tehnolokim faktorima. Neki od moguih kriterijuma za izbor primarnog tehnolokog procesa, kao to su zaostala naprezanja u pripremku, ema napregnutog stanja, obradljivost, stepen anizotropije materijala, itd., su veoma sloeni i nedovoljno precizni da bi bili osnova za donoenje odluke o izboru primarnog tehnolokog procesa [56]. Opti algoritam modela za izbor primarnog tehnolokog procesa je vrlo sloen zbog:

Nemogunosti kvantifikacije svih interakcija, odnosno neistraenosti uticaja svih tehnologija na strukturu i svojstva materijala i obrnuto,

Sve veeg broja tehnologija i procesa koji nisu potpuno ispitani i za koje nije u potpunosti poznato ponaanje materijala,

Nepostojanja potpunih i sistematizovanih podloga za izbor tehnologija i procesa,

Potreba kontinuiranog preciznog monitoringa i "Izrade pravila", odnosno primene tehnika vet

Documents

Skripta CAPP sistemi i TBP.pdf