Cax systeme final

CAx - SystemeSommersemester 2011Bearbeiter: Lukas Ott

Betreuer: Prof. Dr. Armin Denner undDipl.-Ing. (FH) Alexander Palatnik

Datum: 6.5.2011

Gliederung

1. CAx – Systeme – warum und wozu?2. Methodische Grundlagen3. Grundlagen der Modellierung4. Modellerstellung und –anwendung5. Rechnergestützte Arbeitsplanung6. Systemintegration in der Prozesskette7. Einführung und Migration von CAx-Systemen8. Quellen

6.5.2011 2CAx - Systeme

1 CAx-Systeme warum und wozu?

1.1 Kostenvermeidung1.2 Zusammenrücken von

Unternehmensbereichen (SE)1.3 Produktmodularisierung


1.1 Kostenvermeidung

Fortwährende Innovation Zunehmender Variantenreichtum Wettbewerbsfähigkeit Bessere Qualität Niedrigere Herstellkosten Schnellere Entwicklungszyklen


1.2 Zusammenrücken von Unternehmensbereichen

Interdisziplinäre Projektteams „Simultaneous Engineering“ „Concurrent Engineering“ „Supplier Integration“ „Outsourcing“ „Follow the Sun“


1.3 Produktmodularisierung

Besseres Variantenmanagement „Design for Manufacturing“ (DfX-Systeme)


2 Methodische Grundlagen

2.1 Produktdokumentation2.2 Konstruktionsmethodik2.3 Produktmodellierung auf der Basis von

Eigenschaften


2.1 Produktdokumentation

„Digital Master“ Produkt Daten Management (PDM) Server-Client (Netzwerkarchitektur)

Quelle: 1) S.89


2.2 Konstruktionsmethodik

Quelle: 1) S.26


2.3 Produktmodellierung

Analyse → Synthese → Lösung CAD → CAE → CAO


3 Grundlagen der Modellbildung

3.1 Bedeutung und Nutzen von Modellen3.2 Systeme und Modelle3.4 Modellbildung


3.1 Bedeutung und Nutzen von Modellen

Quelle: 1) S.100


Objektive Realität

Subjektive Realität

Modell der

Realität

Wahrnehmung (unbewusste Abstraktion)

Modellierung(bewusste Abstraktion)

3.1 Bedeutung und Nutzen von Modellen

Quelle: 1) S.100


Problem(Fragestellung)

Lösung

Modell Modelllösung

RealitätsebeneAbstrakte Modellebene

Problemlösungsprozess (Lösungsfindung, Realisierung )

problemspezifische problemspezifischeAbstraktion Interpretation

3.2 Systeme

Definition System:„Ein System besteht aus einer Menge von Elementen, die Eigenschaften besitzen“.Das System ist von der Umgebung abgegrenzt und steht mit der Umgebung durch Ein- und Ausgabegrößen in Verbindung.

Quelle: 1) S.101


3.2 Modelle

Definition Modell:„physikalisches-mathematisches Abbild eines technischen Bauelements, einer Baugruppe oder eines komplexen Systems.“

„Modelle sind abstrakte, materielle oder immaterielle Gebilde, die geschaffen werden, um für einen bestimmten Zweck ein Original zu repräsentieren.“

Quelle: 1) S.129/130


3.3 Modellbildung

Quelle: 1) S.153


Betrachtetes System(Original) Simulationsergebnisse

Modellbeschreibung für SimulationModell

Experimentieren

Modellbildung Durchführung der Simulation

Umsetzung Implementierung

4 Modellerstellung und-anwendung

4.1 CAD- Modellierung und Anwendung4.2 Voraussetzungen4.3 Festlegungen4.4 Finite-Elemente-Modellierung (FEM)4.5 Kopplung CAD-MKS (Mehrkörpersysteme)


4.1 CAD – Modellierung und Anwendung

Quelle: 1) S.172


4.1 CAD- Modellierung

Quelle: 1) S.173


Wissensbasiertes CADFähigkeit,Schlussfolgerungen aus der aktuellen Konstruktionssituation (Geometrie- sowie Hintergrundinformationen) zu ziehen

Featurebasiertes CADErfassen und Verarbeiten von Geometrie und hinterlegten Informationen(„Semantik“), z.B. Funktion, Fertigungstechnologie

CAD(parametrisch)Erfassen und Verarbeiten von geometrischen Elementen mit variablen Bezügena) chronologiebasiert : editierbare Modelliergeschichte(„History“)b) constraintbasiert : editierbare Gleichungssysteme

CAD(konventionell)Erfassen und Verarbeiten von geometrischen Elementen mit festen Werten

4.2 Voraussetzungen

Berücksichtigung von Erfahrung Verteilung von Aufgaben Kooperatives Entwickeln

- Schnittstellen- Know- How Schutz


4.3 Festlegungen

Bauraum Aufbau und Strukturierung Modellgenauigkeit Einbindung von Teilebibliotheken Parametrisierungsrichtlinien Dokumentationsrichtlinien


4.4 Finite-Elemente Modellierung (FEM)

Nährungsverfahren „Prinzip der virtuellen Verrückungen“ Fehler:

- Modellierungsfehler- Diskretisierungsfehler


FEM-System

4.4 FEM

Quelle: 1) S.260


Physikalisches Problem

RealesSystem(Original)

Fragestellung

Modellbildung

Struktur-beschreibung

Lastfälle

Mathematisches Modell

4.4 FEM

Vorteile von FEM:- Zeit- und Kostenersparnis- Berechnungsnachweise (Qualitätsnachweise)- Variantenstudien/Parametervariationen- Analyse von nicht zugänglichen Bereichen- Analyse von Systemen(Beispiel: Erdbebenbelastung)- 3D – Analyse von Verteilung physikalischer Größen


4.4 FEM

Nachteile von FEM:- Vernachlässigung molekularer Struktur- Approximation von physikalischen Parametern- Vereinfachung von Randbedingungen- Vereinfachung der Belastung- Vereinfachung der Geometrie


4.5 Kopplung von CAD und MKS

Quelle: 1) S.300


Definition Kinematik physikalische Eigenschaften

Dynamisches ModellParametrischer

CAD-Entwurf

MKS-Simulation

CAD-MKSKopplung

Ergebnis-auswertungRückführung

ErgänzungModifikation

Ableitung DatenmodellFeature-

Beschreibung

5 Rechnergestützte Arbeits-planung und steuerung

5.1 Magisches Dreieck der Produktion5.2 Digitale Fabrik5.3 Design for Manufacturing and Assembly

(DfMA)


5.1 Magisches Dreieck der Produktion

Quelle: 1) S.360


Kosten

QualitätTermin

5.2 Digitale Fabrik

Quelle: 1) S.360


5.2 Digitale Fabrik

Quelle: 1) S.389


Höhere Planungsqualität durch Digitale Absicherung,Datenintegration, …

5.2 Digitale Fabrik

Quelle: 1) S.389


Nutzen der Digitalen

Fabrik

Höhere PlanungseffizienzUnd –geschwindigkeit durch Automatismen,Standardbibliotheken, …

Verbesserte Abstimmungsprozesse Zwischen Entwicklung und technischer Produktionsplanung integrierte Workflows,Visualisierung, …

5.3 Design for Manufacturing and Assembly (DfMA)


Modell• Eigenschaften• Vorgaben

Produktion• Prozesoptimierung• Dreieck der

Produktion

Kunde• Bedürfnisserfüllung

6 Systemintegration in der Prozesskette

6.1 Product Lifecycle Management (PLM)6.2 Produkt Daten Management (PDM)6.3 Enterprise Ressource Planning (ERP-Systeme)


6.1 Product Lifecycle Management(PLM)

ProductLifecycle

Management

Markt

Produkt-planung

Produkt-/Prozess-

entwicklung

Produktions-vorbereitung

Fertigung &

Montage

Vertrieb &Versand

Service &Wartung

Demontage &

Recycling


Quelle: 7)

6.2 Produkt Daten Management (PDM)


• ArtikelMerkmale, Sachmerkmalsleiste

Datenbank Metadaten

Dokumente

Merkmale 1Merkmale 2

Merkmale 3

Filesystem Primärdaten

CAD-DateiTIFF-Datei

Word-Datei

Quelle: 2) S.39

CAD-GeometrienModell-StrukturenModellparameter

Teilefamilien-TabellenDrawing

CAD

6.2 Produkt Daten Management (PDM)


PDMCAD-Modelle/Strukturen

TeilefamilienKlassifikationen/SML

Zeichnungen/DokumenteStücklisten

ÄnderungsjournaleVersionstabelle

Workflowprotokoll

Daten für Schriftkopf:• Stücklisten• Änderungsjournal• Versionskennung• FreigabekennungModellparameterTeilefamilienparameter

3D-ModelleReferenzenTeilefamilien-TabellenModellparameterZeichnungen

Quelle: 2) S.82

PDM-Organisation

Quelle: 1) S.90


6.3 ERP-Systeme

Quelle: 1) S.428


7 Einführung und Migration von CAx-Systemen

7.1 Gründe für eine Einführung/Migration7.2 Einführung7.3 Migration


7.1 Gründe für eine Einführung

bessere Entwurfsqualität bessere Kommunikation mit Kunden und

Partnern leichteres PDM leichtere Simulation und Rapid Prototyping Zeitparalleles entwickeln möglich (SE)


7.1 Gründe für eine Migration

Verlagerung der Tätigkeitsfelder eines Unternehmens

Technologische Lebensdauer erreicht Systemlieferant verliert an Bedeutung Einbindung weiterer Systeme Verringerung der Abhängigkeit von einem

einzigen Anbieter


7.2 Einführung

Vorteil eines Systems: Durchgängigkeit der Daten

Nachteil eines Systems: Überdimensionierung des CAx-Systems

Horizontale Einführungsstrategie Vertikale Einführungsstrategie Systemauswahl mit Portfolio-Analyse


7.2 Einführung Projektteam

Quelle: 1) S.446


Projekt-Sponsoraus der Geschäftsleitung Projektleitung

AnwendergruppenSupportgruppeTechnische IT

VorbereitungsteamAnwendergruppenTechnische ITControlling

Umsetzungsteam 1AnwendergruppenTechnische IT

Umsetzungsteam nAnwendergruppenTechnische IT

KernteamAnwendergruppen

Technische ITAdministrative IT

ControllingExterner Berater

Usw.

Nutzwertanalyse

Quelle: 1) S.456


7.3 Migration

Übertragung des Datenbestandes Anpassungen des Altsystems übernehmbar? Schulung Migrationsstrategie:

- Parallelbetrieb- Sofort umstellen


7.3 Migration

Quelle: 1) S.464


Nicht übertragbar

Gemeinsame Elementeformate(komplett übertragbar)

System BSystem A

Mit speziellen Vorgehensweise zusätzlich übertragbar (Bypass)

Nicht übertragbar

Schulung

Quelle: 1) S.461


Fazit

Kaum ein Unternehmen kann heute noch auf CAx-Systeme verzichten

Datensicherheit Prozessoptimierung


Vielen Dank für Ihre

Aufmerksamkeit!


8 Quellen1. CAx für Ingenieure, Springer Verlag2. CAD und PDM: Prozessoptimierung durch

Integration, Hanser Verlag3. Koordinationsmesstechnik und Cax-Anwendungen

in der Produktion, Hanser Verlag4. CAD-CAM Magazin Ausgabe 4. Quartal 20105. www.cad.de6. http://www.coretechnologie.de/7. http://www.plm-info.de/de/default.html


http://www.cad.de/

http://www.coretechnologie.de/

http://www.plm-info.de/de/default.html