Автоматизация процессов подготовки производства на базе продуктов Siemens NX и Teamcenter

0
31

Автоматизация производственных процессов является одной из потенциально наиболее перспективных стратегических задач практически для любой современной производственной компании. В большинстве случае хорошо понятно, что внедрение средств САПР является довольно ёмкой задачей, требующей финансовых инвестиций, организационных ресурсов и хорошо проработанной корпоративной стратегии, позволяющей получить эффект её от реализации.

Компания Siemens PLM является флагманом в разработке ПО для автоматизации процессов подготовки производства и способна удовлетворить весь перечень потребностей практически для любого заказчика. При этом успех от внедрения САПР зависит от использования полного функционала каждого из продуктов относительно задач производства. Рассмотрим функциональные возможности Siemens NX CAM и Teamcenter для подготовки производства.

Siemens NX CAM

Наиболее важным элементом современного САПР является удобство использования. Именно оно определяет производительность специалиста, использующего такой продукт каждый день, и позволяет вести ежедневную работу над новыми проектами без дополнительных затрат времени.
Для максимальной эффективности можно работать в графическом интерфейсе системы. Например,  выбор и перемещение 3D-модели инструмента для настройки траектории его движения является быстрым интуитивным способом управления системой. В диалоговых окнах используются контекстно-зависимые рисунки с чёткими пояснениями по вводу значений, запрашиваемых меню.
В NX™ реализованы расширенные средства автоматизированного проектирования, благодаря которым специалист, занимающийся программированием станков с ЧПУ, может решать любые задачи: от моделирования новых деталей до создания чертежей наладки по данным из 3D-модели.
Для решения задач производства деталей в NX™ представлены специальные CAM-приложения, например, модули проектирования технологической оснастки и создания программ контроля для КИМ. Различные приложения согласованно используют 3D-модель без необходимости преобразования данных.
Интеграция NX™ с системой управления данными и процессами Teamcenter® является основой для интеграции в ИТ-систему компании всех участников: от разработки требований к продукции до оператора станка с ЧПУ. Teamcenter позволяет обеспечить полное управление всеми типами данных, начиная от 3D-моделей и заканчивая картами наладки, списком инструментов, а также файлами управляющих программ для станков с ЧПУ.
Благодаря реализованной в NX концепции обработки основанной на элементах feature-based machining – FBM удаётся существенно сократить затраты времени на разработку управляющих программ для обработки призматических деталей на станках с ЧПУ. Feature-based machining – это модуль NX, который автоматически распознает типовые элементы и создает для них операции обработки.

Типовые элементы определяются тремя способами:
  • извлекаются из дерева построения (identification),
  • распознаются по геометрической модели (recognition)
  • распознаются прямым указанием граней и назначением их атрибутов (mapping).

После распознанные элементы группируются по заданным признакам. Для групп рассчитываются операции, основанные на правилах и шаблонах; подбираются инструмент, метод и параметры обработки. Распознавание ведется на основе твердотельной модели, причём возможна работа с моделями без дерева построения, в том числе и с импортированной геометрией.
Технология обработки каждого типового элемента описана в базе знаний обработки (Machining Knowledge database) и доступна для редактирования. Выбор операции для каждого шага осуществляется с учётом текущего состояния заготовки. Важно и то, что операциям в базе знаний назначен приоритет, который обычно связан со стоимостью выполнения каждой из них. Это позволяет при прочих равных условиях выбрать более экономичный вариант обработки.
Для работы с базой знаний обработки в NX имеется «Редактор правил обработки» (Machining Knowledge Editor). Он позволяет создавать или модифицировать последовательность операций для обработки типовых элементов, чтобы учесть особенности конкретного производства. NX CAM поставляется с уже настроенной базой знаний. Важная особенность этого модуля в NX – возможность автоматически использовать PMI (Product Manufacturing Information)-данные или 3D-технические условия (ТУ) при назначении технологии обработки элементов.
PMI-данные применительно к CAM – это размеры, данные о допусках, качестве поверхностей, цветовые атрибуты и др., которые размещаются непосредственно в 3D-пространстве или на модели и могут связываться с ребрами или гранями. Благодаря такому функционалу можно программировать КИМ с использованием технических условий (PMI) и тем самым сократить время на контроль и верификация траектории КИМ до 80%. Чертёж содержит всю необходимую информацию, касающуюся допусков на изготовление в модуле PMI.
Механизм проверки с использованием визуальных отчетов может применяться к моделям деталей и сборок, а также к чертежам и объектам аннотаций моделей в 3D (PMI). Набор доступных проверок, поставляемых с системой NX, постоянно расширяется, и реализует большую часть задач «электронного нормокнотроля». В случае необходимости можно дополнить набор проверок, используя встроенный язык Knowledge Fusion.
Функционал NX предоставляет полный набор средств для программирования станков с ЧПУ в единой CAM-системе, а также интегрированный пакет программных приложений для производства деталей. Данные приложения позволяют моделировать детали, проектировать оснастку, создавать программы контроля для КИМ и создавать пакет документов для изготовления деталей в цехе на основе признанных технологий NX™ и Teamcenter®. Использование функционала Siemens NX CAM применимо в изготовлении оснастки и испытательных стендов, а так же в для выбора инструмента для механической обработки, что делает процесса разработки продукта абсолютно прозрачным как на этапе формирования требований так и на этапе изготовления. Выбор инструмента и средств контроля позволяет максимально исключить факторы неопределённости на этапе проектирования. Сам процесс изготовления и его себестоимость также могут быть верифицированы без запуска производства.
Система NX™ CMM Inspection Programming обеспечивает возможность использования оптимизированных рабочих процессов для сокращения сроков подготовки программ для контроля с гарантией отсутствия столкновений. Можно обеспечить точность требований к проектированию за счет программирования непосредственно на CAD модели. Применяя технические условия (ТУ) к модели (включая СДФиР и 3D аннотации) для автоматического создания программ, можно обеспечить создание именно тех операций, которые контролируют заданные требования. Для дальнейшей автоматизации процесса программирования можно применить собственные стандартные методы контроля, инструменты и шаблоны проектов. NX™ обеспечивает симуляцию работы координатно-измерительных машин, позволяя имитировать работу КИМ на базе кинематической модели для проверки возможности доступа ко всем точкам контроля и отсутствия превышения пределов перемещений.
Управление процессами подготовки производства в современной компании в большинстве случаев невозможно без средств САПР. Технологическая подготовка производства (ТПП) включает в себя огромный пласт задач, требующий тщательной проработки, оптимизации и модернизации. Для автоматизации управления процессами технологической подготовки производства требуется набор программных продуктов, позволяющий сократить затраты времени и минимизировать риски на каждом из этапов ТПП:

⦁ разработка технологических процессов,
⦁ проектирование технологической оснастки и нестандартного оборудования,
⦁ изготовление средств технологического оснащения: оснастки и нестандартное оборудование,
⦁ верификация технологических процессов и средств контроля,
⦁ обучение специалистов новым технологическим процессам.

Siemens Teamcenter позволяет автоматизировать процессы на всех этапах ТПП. Необходимость автоматизации процессов технологической подготовки производства продиктована тем, что современное производство требует не только быстро и качественно изготавливать определённую номенклатуру продукции, но и обеспечить максимальную гибкость на этапе внедрения новой продукции, соответствующей ожиданиям компании, с точки зрения себестоимости и качества. Teamcenter можно назвать ключевым элементом производственной системы и ИТ-инфраструктуры, обеспечивающим эффективность инженерных процессов, представленных в таблице1.

Таблица 1
Функциональные возможности продуктов
Siemens NX CAM и Teamcenter в ИТ структуре предприятияФункциональные возможности продуктов Siemens NX CAM и Teamcenter в ИТ структуре предприятия

Выстраивание процессов

Внедрение или развитие ИТ-системы предприятия является ключевой компетенцией, поэтому для успешного развития бизнеса необходимо понимание сильных и слабых сторон компании, которые должны стать фундаментом корпоративной стратегии. Одна из наиболее критических точек — встраиваемость архитектуры ИТ-решений подразделений и архитектуры предприятия. Наличие в подразделении ИТ большинства организаций огромного количества инструментов и приложений существенно сдерживает процесс развития. Первым шагом разработки стратегии, включающей план развития ИТ-системы, может стать разработка матрицы процессов, которая и будет отправной точкой (рис.1).

Рис.1. Матрица процессов компании

Рис.1. Матрица процессов компании

В большинстве случаев после определения того, какие процессы компании являются ключевыми, вырабатывается направление, в котором необходимо прикладывать усилия для выстраивания процессов внутри компании. Например, если ключевой компетенцией компании является разработка новых продуктов, для дальнейшего успешного развития необходимо выстроить процессы и автоматизировать их таким образом, чтоб обеспечить максимальную эффективность: от разработки до изготовления продукта. При этом необходимо понимать, что вспомогательные процессы могут быть вынесены из контура компании подрядчиков в случае обеспечения достаточного уровня качестве и себестоимости.
Описание нотаций для каждого бизнес-процесса для большинства специалистов не является приоритетной задачей и требует отвлечения, при этом необходимо обеспечить такие условия в компании, чтобы эти работы были выполнены для всех участников каждого из процессов. Поскольку только после понимания метрик каждого из процессов, становится ясной реальная себестоимость, и дается оценка затратам на обеспечение каждого из процессов — для дальнейшего развития системы.
Внедрение PLM-системы, основанной на прозрачности процессов и включающей в свою концепцию такие продукты, как Siemens NX и Teamcenter, позволяет существенно сократить время разработки продукции, уменьшить количество ошибок в процессе вывода продукта на рынок и существенным образом снизить затраты компании, занимающейся разработкой новых промышленных продуктов.

По материалам RENA SOLUTIONS

close