INFORMATIKA 2.

1. INFORMATIKA 2. NYME Informatika Intézet Kalmár János egy. docens Tartalom: • Számítógéppel támogatott tervezés és gyártás, • Vállalatirányítási rendszerek, minőségbiztosítás.

3. A vállalatirányítási rendszer összetevői és kapcsolatai

6. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II Az üzleti folyamatok kapcsolódása a vállalat műszaki feladataihoz Az üzleti folyamat vázlata: Rendelés-feldolgozás → Szükségletszámítás és ütemezés → Beszerzés → Gyártás → Kibocsátás és számlázás Kapcsolódási pontok a műszaki feladatokhoz: Számítógéppel segített tervezés (CAD/CAE) → Termékdefiníció Számítógéppel segített gyártás (CAM) → Termeléstervezés és irányítás, gyártás Rugalmas gyártórendszerek (FMS) → Gyártás A rendszereket hierarchikus számítógépes hálózattal kell összekötni, integrálni: 4. réteg: Vállalati szint: pénzügyi tervezés, terméktervezés 3. réteg: Üzemi szint: termelésirányítás, ütemezés, karbantartás 2. réteg: Cella szint: gépcsoportok felügyelete, vezérlése 1. réteg: Gép szint: NC, robot, PLC 0. réteg: Érzékelők/beavatkozók: termékmegmunkálás, folyamatirányítás

7. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II CAD : Computer Aided Design (konstrukció) CAE : Computer Aided Engineering (analízis, szimuláció) CAM : Computer Aided Manufacturing (gyártás) CAP : Computer Aided Planning (folyamat) CAST : Computer Aided Storing & Transfering (tárolás és szállítás) CAQ : Computer Aided Quality (minőségbiztosítás) CIM : Computer Integrated Manufacturing FMS : Flexible Manufacturing System (rugalmas gyártórendszer) IMS : Intelligent Manufacturing System (intelligens gyártás) PPS : Parallel Processing System (tervezés és irányítás)

8. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • Gyártási folyamatok irányításának hierarchiai szintjei : • termelés irányítás • gyártási folyamatirányítás • gépcsoportok, cellák működésének irányítása • megmunkálási folyamat komplex irányítása (gép+ megmunkálási folyamat, adaptív funkciók) • szerszámgépek és robotok alapszintű irányítása (pozícionálás, sebesség, gyorsulás) • anyagleválasztási folyamat közvetlen irányítása (áramerősség szabályozása elektronikus polírozásnál)

9. Gyártórendszer elemei Szerszámgépek Mérőgépek Szállító eszközök Raktározás eszközei Számítógépek Hálózati elemek

10. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • Gyártórendszerek fejlődése • Szerszámgép csoportok direkt numerikus vezérlése (direct numerical control DNC) a késő hatvanas években • Rugalmas gyártórendszerek (flexible manufacturing system FMS), ahol a szerszámgépek automatikus szerszám- munkadarab cserélővel vannak ellátva és a rendszerek képesek voltak az on-line ütemezési feladatok bizonyos szintű ellátására (70-es évekbeli elterjedésűk ma is tart) • Számítógéppel integrált gyártás (computer integrated manufacturing), amely a számítógéppel segített tervezés (CAD), folyamatvezérlés (CAPP) és gyártás (CAM) szintézisével jellemezhető (jelenleg a kutatási eredmények egyre szélesebb körű ipari felhasználásának lehetünk tanúi) • Intelligens gyártórendszerek (intelligent manufacturing systems, IMS)

11. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • Információ-technológiai elvárások • Intelligens alkatrész (információ hordozó memória chip kapcsolása az alkatrészhez) • Rádió kommunikáció (olcsó és vezeték nélküli kommunikáció a rendszer elemek között) • Olcsó számítógépek (rendszeren belüli minden feladathoz külön számítógép) • Előrelépés a technológia tervezésben (CAD modellre alapozott automatikus tervezés)

13. Virtuális tervezés és gyártás

15. CAD története • Ivan Sutherland (MIT) tekinthető a számítógépes grafika a CAD rendszerek „atyjának” • MIT fejlesztési projekt 1963, a számítógépes rajztábla Sketchpad” kifejlesztése • 60’ –as évek végére 2D és 3D rajzolásra volt lehetőség, USA-ban 200 CAD munkaállomás (UNIX) 1970-es évek: • megjelenik a testmodellezés • A modelleknek felülete van és analizálhatók a számítógép segítségével • 12,000 CAD munkaállomás az USA ban. 1980-as évek: • PC-k népszerűsége és teljesítőképessége a mikroprocesszorok révén jelentősen megnő. • RISC –(Redukált utasításkészletű) processzorok nagyobb feldolgozási sebességet tesznek lehetővé. • Mérnöki munkaállomások, • mainframe Számítógépek

16. CAD története 1990-es évek: • parametrikus, feature alapú testmodellezés • Szoborfelületek modellezése • NURBS felületek • Hálózati számítógép rendszerek. 2000-es évek: • parametrikus, feature alapú felületmodellezés • Jelentős koncentrálódás a rendszerek számát illetően • Webcad

17. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • E rendszerek elterjedése, hatékonyságuk főképpen a következőkkel magyarázható : • a minőségi szellemi munkát jelentő tervezést mentesítik az automatizálható rutinfeladatoktól • a tervek módosítása e rendszerekkel jóval kisebb ráfordítással, kevesebb hibával elvégezhető • nem kell költséges prototípusokat megépíteni, a tervek szimulációval jól tesztelhetők • az újabb CAD rendszerek lehetővé teszik a megtervezett objektumok valósághű, foto minőségű megjelenítését is. Ez javítja a megrendelő és a tervező kommunikációját. Például egy megtervezett házat a megrendelő 3D szimulációval "bejárhat", megnézhet, az épület valós természeti környezetben is elhelyezhető.

18. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • Alkatrészek geometriai modellezése • modellezés input adatai (konstrukciós vázlat műhelyrajz, ...) • 2D és 3D drótváz, felület és testmodellek. • alaksajátosság alapú alkatrészmodellek • modellrekonstrukciós módszerek és eszközök • felületek, testek valósághű megjelenítése, animáció • adatcsere eszközei (interface-k: DXF, IGES, VDA-FS, SAT, STEP) • dokumentáció és rajzkészítés • modellezési példák

19. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • Alkatrészmodell elemei • Technológiai modell • méret, tűrés (szerszámgép hibák stb.) • felületi érdesség (él geometria, rezgések ...) • hullámosság (deformáció, lengések ...) • alakeltérések (egyenesség, síklapuság..> deformáció) • Irányhiba (párhuzamosság, merőlegesség, szöghiba ...) • pozíció (koncentrikusság, egytengelyűség ...) • ütés (radiális, axiális szög > mozgások, gépmerevség) • Anyagmodell • keménység • szilárdság • ütőmunka • rugalmassági modulus • poisson tényező • Geometriai modell • drótváz • test • felület • features

20. Munkadarab geometriai modell elemei Pont : -a munkadarab modell legegyszerűbb eleme -a pont lehet térbeli vagy síkbeli : P=P(x,y,z) - térben , P=P(x,y,z0) - síkon Pontok : -bizonyos tervezési szempontból összetartozó pontok összerendelése (pl.: furatkör) Görbe : -osztályozhatók : 3Dgörbe - G=G(x,y,z) , 2Dgörbe - G=G(x,y,z0) -az egyenes és kör görbének kitüntetett szerepe van -az analitikus görbéken túl használunk pontokkal adott görbéket is (pl.: splines) Kontúr : -a görbékből van összerakva -tartalmazhat analitikus és pontsorozattal adott görbéket is -fontos az átmenetek kezdeti feltételeinek pontos meghatározása Felület : -csoportosítási lehetőség : "bonyolultságuk" szerint +egyszerű felületek - sík, henger, kúp, tórusz stb. +bonyolult felületek - generálható, szorzat-, spline-, szobor-, stb. (egyszerű felületek meghatározásának módjai a geometriából közismertek) Test : -a geometriai modellek legösszetettebb építőelemei - primitívek -tipikus elemkészlet lehet például: tégla, henger, kúp, gömb, ék

21. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • Modellezés input adatai • kézi vázlat • műhelyrajz • adatfile • fizikai modellről felvett ponthalmaz

22. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • Testmodellezési megszorítások • A testmodellezés a modellezett objektumra az alábbi feltételezéseket, illetve megszorításokat alkalmazza: • az objektum merev test, konkrét és invariáns alakkal rendelkezik • az általa lefoglalt teret homogénen tölti ki • kiterjedése véges, a modellje leképezhető • véges számú elemi test kompozíciójaként létrehozható • a merevtestszerű mozgások és a halmaz-műveletek szempontjából zárt halmazként modellezhető

23. Felületek létrehozása • a bonyolult felületek egy jelentős csoportja • a közelmúlt geometriai modellezésének középpontjában állt • Oka: az ilyen felületek gyártásának feltételeiben bevált változás: • többtengelyes szerszámgépek és vezérlések létrejötte volt • egy sík- vagy térgörbét (leírógörbe) • egy másik, sík- vagy térgörbe (vezérgörbe) által meghatározott pályán • előírt módon (generálási mód - transzláció) mozgatunk (pl.: eltolás, forgatás,...) • bonyolult felület keletkezik (transzlációs felület) • alakja alapvetően a fenti három összetevőből • -a generáló görbék közvetlenül szolgáltatják a lehetséges szerszámpályákat • -a generálási mód pedig egyértelmű utalást adhat a felület gépi megmunkálással történő előállításakor alkalmazható gyártástechnológiai eljárásokra, módokra, eszközökre.

25. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • Vonalfelületek • Definíció : azon bonyolult felületek, melyek egyenes leírógörbével generálhatók • Leírógörbe (generátor): egyenes • Vezérgörbe (direktrix): általános sík vagy térgörbe • A generálási módtól (transzláció) függően alapvetően három típusa: • hengeres vonalfelület • kúpos vonalfelület • általános vonalfelület

28. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • "Reverse engineering" elve • fizikai modell digitalizálása • mérési pontok editálása • mérési pontok beolvasása CAD rendszerbe • Pontokra felületi görbék illesztése • görbékre felület vagy felületek illesztése • modell pótlása, kiigazítása

29. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • "Reverse engineering" alkalmazása • alkatrészről dokumentáció készítése • alkatrész ellenőrzése, megjelenítése • többet megtudni a versenytárs konstrukciójáról • régészeti leletekből modell építése • sebészeti segédeszközök előállítása • "földidegen" alkatrészek űrkutatás számára • protézisek, művégtagok gyártása • multimédia és animáció

30. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II "Reverse engineering" folyamatábra

31. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II Letapogatási stratégiák Manuális letapogatás Ebben az esetben a felhasználó mozgatja a mérőfejet az általa legjobbnak tartott pálya mentén. Az előre maghatározott stratégia hiánya nem segít a pontokra történő görbék vagy felületek illesztésnél Lineáris letapogatás A modellek egyenes mentén kerülnek letapogatásra. A digitalizálás iránya a majdani vagy feltételezett megmunkálás irányával lehet párhuzamos, illetve azzal szöget bezáró. Egy vagy kétirányú letapogatás is lehetséges. Egyirányú letapogatás esetén a tapintó kiemelés után gyorsmenetben tér vissza kiinduló pozíciójába. Radiális letapogatás Azok a felületek digitalizálhatók ezzel a módszerrel, amelyek egy adott forgástengelyhez viszonyítva megközelítőleg szimmetrikusak. Útmenti letapogatás Egy jól definiált poligon görbe mindenkori pontjára merőlegesen történik a digitalizálás. A merőleges irányú elmozdulás mértéke tetszőleges lehet. Kontúrmenti letapogatás Egy adott kontúr irányában ekvidisztans görbék mentén történik meg a felületi pontok meghatározása.

33. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • CAD modell javítását indikáló információk • folytonossági hiányok • szabályos szöget bezáró felületek • párhuzamos felületek • egyenesek és körök (analitikus görbék) • ismétlődő elemek távolsága • él letörések, lekerekítések

34. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • CAE, a számítógépes analízis és • szimuláció eszközei és módszerei • hálógenerálás • alkatrészek hő és feszültség analízise • rugalmas, képlékeny alakváltozások • műanyagok folyásanalízise • kinematikai analízis eszközei és módszerei

35. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II Véges elemek hálója (FEM)

38. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II IPARI ROBOTOK Definíció: Ipari robotoknak azokat a szabadon programozható, többcélú mechanizmusokat nevezzük, amelyek anyag, alkatrész, szerszám vagy egyéb eszköz egyszerűen változtatható program szerinti mozgatását, térbeli helyzetének megváltoztatását vagy megtartását, megfogását vagy elengedését, vagyis manipulálását végzik.

39. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II A robotok alkotóegységei Mechanika : A tárgy pozícionálását és mozgatását biztosítja Effektorok : A tárgy megfogását vagy megmunkálását végzi Motorok : A mozgás vagy az effektorok számára szükséges energiát biztosítja Szenzorok : Érzékeli vagy analizálja a mechanizmus aktuális állapotát illetve környezetét Vezérlés : A robotmechanizmus mozgását szinkronizálja Számítógép : A robotprogram szerkesztése és futtatása, a robot tesztelése

40. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II Az inverz transzformáció A robotprogramozás alapproblémája a következő : A tárgy egy pontja a szerszám koordinátarendszerében adott, és azt kell a világ koordinátarendszerbe transzformálni, vagyis az előzőekben felírt számítás inverze a feladat. Ennek az inverz transzformációnak azonban több megoldása is lehetséges (tehát szinguláris pontjai vannak a robot munkatérnek) Néhány konfigurációs definícióval egyértelművé tehető a megoldás (jobb illetve bal kezes konfiguráció, alsó vagy felső állás)

41. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • A robot programozás három fajtája • betanítás és a feladat ismétlése • kódrendszerben történő programozás • magasszintű programnyelven történő programozás • (az utasítások az emberi nyelv azonos értelmű szavainak felelnek meg)

42. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • Számítógéppel Segített Robot Programozás • Computer Aided Robot Programming (CARP) • a robotpályák meghatározása (CAD/CAM software segítségével) • posztprocesszálás (a robot program generálása) • a program áttöltése • futtatás

43. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II A robot betanítása • A robotkar mozgatásával • Szimulátor mozgatásával • "Teach box" alkalmazásával

44. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • CAQ számítógéppel segített minőségbiztosítás • minőségbiztosítás általános elvei • mérés minősítés eszközei • SPC statisztikai minőségellenőrzés • mérőgépek és CAD rendszerek kapcsolata • felületek letapogatása (eszközök és módszerek) • felületmodell és mért értékek összevetése, minősítése • Minden ipari tevékenység célja az, hogy a termékeket : • kellő mennyiségben • megfelelő minőségben • gazdaságosan állítson elő • A minőség akkor megfelelő, ha : • a szabvány előírásainak megfelel a termék • a megrendelő átveszi a terméket • a fogyasztó (vevő) nem reklamál

45. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • Minőség meghatározása I. •  Számszerűsíthető jellemzők: • teljesítmény • hatásfok • pontosság • megbízhatóság • üzemkészség • üzembiztonság • élettartam • energiafogyasztás • tömeg • térfogat • fajlagos mutatók • moduláris felépítés • kiépítettség • zaj és rezgésmentesség • környezetkímélés • klímaállóság • software-ellátottság • HW-SW-kompatibilitás • autómatizáltsági szint • szolgáltatások (kimenetek) • külföldi szabványoknak megfelelés • felhasznált anyagok minősége • referenciahelyek száma • stb.

46. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • Minőség meghatározása II. •  Nem számszerűsíthető jellemzők: • korszerűségi szint • korszerűség tartalma • rugalmas alkalmazhatóság • sokoldalúság • integrálhatóság • a kezelés egyszerűsége • a kiszolgálás komfortja • karbantartási igény • javíthatóság • alkatrész és szervizellátottság • a szerelés minősége • értékesítési kultúra • iskolázás, kiképzés • továbbképzés, patronálás • esztétikai tartalom • (anyagok választéka, térbeli forma, felületek minősége, színek harmóniája, betűk és számok típusa, jelek és szimbólumok alakja, fény- és hanghatások stb.)

47. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • Nem megfelelő minőség következményei • Elemzés szerint a minőség nem megfelelő volta az alábbi következményekkel jár : • a termék minőségével elégedetlen vevők 90%-a ezután elkerüli a terméket • egy elfogadható átlagon felüli minden hiba legalább 3-4 %-kal csökkenti az eladási volument • az elégedetlen vevők mindegyike legalább 9 további személynek mondja el a panaszát (de ez akár 20 fölé is emelkedhet) • új vevőt csak 5-ször akkora ráfordítással lehet szerezni mint amekkorával a régit megtartani.

48. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II • Minőségirányítási alapelvek • Vevőközpontúság : A szervezetek vevőiktől függetlenek, ezért ismerniük kell jelen és jövőbeli vevői szükségletet, teljesíteniük kell a vevők követelményeit és igyekezniük kell felülmúlni a vevők elvárásait. • Vezetés : A vezetők megteremtik a szervezet céljainak és igazgatásának egységét. Hozzanak létre és tartsanak fenn olyan belső környezetet, amelyben a munkatársak teljes mértékig részt vesznek a szervezet céljainak elérésében. • A munkatársak bevonása : A szervezet lényegét minden szinten a munkatársak jelentik, és az ő teljes mértékű bevonásuk a teszi lehetővé képességeik kihasználását a szervezet javára. • Folyamatszemléletű megközelítés : A kívánt eredményt hatékonyabban lehet elérni, ha a tevékenységeket és a velük kapcsolatos erőforrásokat folyamatként irányítják. • Rendszerszemlélet az irányításban : Az egymással összefüggő folyamatok rendszerként való azonosítása, megértése és irányítása hozzájárul ahhoz, hogy a szervezet eredményesen és hatékonyan elérje el a céljait. • Folyamatos fejlesztés : A szervezet működésének átfogó, folyamatos fejlesztése legyen a szervezet állandó célja. • Tényeken alapuló döntéshozatal : Az eredményes döntések az adatok és egyéb információ elemzésén alapulnak • Kölcsönösen előnyös kapcsolatok a (be)szállítókkal : A szervezet és (be)szállítói kölcsönösen függnek egymástól, és egy kölcsönösen előnyös kapcsolat fokozza mindkettejük értékteremtő képességét.

49. NYME Informatika Intézet Tárgy : Informatika II Folyamatszemléletű minőségirányítási rendszer modellje