Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nábytku designu a bydlení
Využití softwaru pro parametrické konstruování v nábytkářském průmyslu Diplomová práce
2006 / 2007
Miroslav Bulín
Zadání diplomové práce
2
Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: Využití software pro parametrické konstruování v nábytkářském průmyslu zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně, dne:........................................ podpis studenta
3
Poděkování: Na tomto místě chci poděkovat zvláště Doc. Ing. Josefu Chladilovi Csc. za odbornou pomoc, vstřícný přístup a cenné rady při vedení diplomové práce. Dále chci poděkovat především rodičům a také všem, kteří mi při zpracování této práce pomáhali radami a připomínkami, čímž přispěli k tomu, že v této podobě mohla vzniknout. V Brně dne 27.4.2007
Bc. Miroslav Bulín
4
Jméno zpracovatele/Name processor:
Miroslav Bulín
Název diplomové práce: Využití software pro parametrické konstruování v nábytkářském průmyslu Abstrakt Tato diplomová práce se zabývá využitím parametrického softwaru v nábytkářském průmyslu. První část charakterizuje požadavky nábytkářského průmyslu na konstrukční přípravu výroby a prostředky zpracování technické dokumentace. Druhá část se zabývá výběrem vhodného softwarového systému. Při výběru je kladen důraz na maximální využití s rychlou návratností investic.V tomto softwaru je dále tvořena knihovna v parametrickém formátu a technické dokumentace vybraného výrobku. Na závěr je uvedeno vyhodnocení vhodnosti využití softwaru v nábytkářském průmyslu. Klíčová slova: CAD (Počítačová podpora konstruování), parametrický software, technická dokumentace Title diploma work: Application software for parametric design in furniture industry Abstrackt This diploma work is interesing application of parametric software in furniture industry. Forepart characterize requirements of furniture industry on design preparation of production and resources technical documentation of processing. Alternative part deals with a selection of software system. At selection the emphasis on maximum utilize with action of fast investment return is taken. In this software library in parametric size and technical documentation of choice produce is create. There is evaluated fitness of utilized software in furniture industry. Pivotal words: CAD (Computer Aided Design), parametric software, technical documentation
5
Obsah
1 Úvod.....................................................................................................................................8
2
1.1
Cíl práce..................................................................................................................9
1.2
Metodika práce .......................................................................................................9
Charakteristika nábytkářského průmyslu se zaměřením na konstrukční přípravu
výroby ...................................................................................................................................11
3
2.1
Rozdělení a druhy technické dokumentace ..........................................................13
2.2
Tvary a druhy zpracovávaných materiálů.............................................................14
2.3
Návaznost na výrobní technologie........................................................................15
Prostředky zpracování technické dokumentace............................................................17 3.1
Zákony
a
normy
související
s technickou
dokumentací
výroby
v dřevozpracujícím a nábytkářském průmyslu .................................................................18 3.2
Rozdělení CAD systémů.......................................................................................19
3.3 Doplňkové vybavení k tvorbě a podpoře technické dokumentace .............................24 3.3.1 Doplňkový software.............................................................................................25 Knihovny, databanky normalizovaných součástí .........................................................26 Software pro vizualizace...............................................................................................27 Software pro plánování interiérů ..................................................................................27 Prohlížeče a konvertory dat ..........................................................................................28 Grafický a DTP software ..............................................................................................29 3.3.2 Hardware..............................................................................................................30 Tiskárny a plotry...........................................................................................................30 Skenery .........................................................................................................................30 3D skenery ....................................................................................................................30 Tablety a polohovací zařízení .......................................................................................31 Zařízení pro Rapid Prototyping ....................................................................................32 4
Výběr softwarového systému pro tvorbu datových objektů .........................................34 4.1
Všeobecné požadavky na softwarový systém.......................................................34
4.2 Parametrický software ................................................................................................35
6
5. Tvorba knihoven v parametrickém formátu – technická dokumentace vybraného výrobku ..............................................................................................................................................38 5.1 Filozofie práce v softwaru SolidWorks ......................................................................38 5.2 Řešení knihoven..........................................................................................................39 5.2.1 3D modely pro generování výkresové dokumentace...........................................40 5.2.2 3D modely sloužící pro vizualizaci .....................................................................44 6 Aplikace doplňkových modulů..........................................................................................56 6.1 Základní přehled důležitých doplňkových modulů ....................................................56 6.2 Aplikace modulů v dřevařském průmyslu ..................................................................58 7 Technická zpráva a závěr...................................................................................................61 7.1 Technická zpráva ........................................................................................................61 7.2 Diskuse........................................................................................................................61 7.3 Závěr ...........................................................................................................................63 7.3 Summary.....................................................................................................................64 Literatura:..............................................................................................................................65 Seznam obrázků a příloh: .....................................................................................................66
7
1 Úvod
Opravdu velmi těžko bychom hledali předmět, který nás obklopuje tak významně a intenzivně jako nábytek. Ať spíme, jíme, čteme, pracujeme, vaříme, odpočíváme nebo děláme cokoliv jiného vždy je nábytek poblíž. Ovlivňuje to jak se cítíme v interiéru našeho domova, v práci ale také ve veřejných prostorách. Jako sedací rozhoduje, zda se cítíme v práci rychle unaveni. Jako lehací, určuje zda ráno vstáváme s bolavými zády a jsme více unavení než odpočatí. A takto můžeme pokračovat téměř u každé činnosti kterou vykonáváme v interiéru, ale nejenom v něm. Stačí si vzpomenout na zahradní nábytek a je jasné jak blízký je nám právě nábytek. Jestliže je náš život tolik spjat s nábytkem očekáváme od něj i jisté vlastnosti. Kvalitní nábytek musí mít dobrý design, poctivé a kvalitní zpracování, musí vyhovovat antropometrickým a ergonomickým zásadám a musí být bezpečný, zdravotně nezávadný atd. Všechny tyto vlastnosti ovlivňuje výroba. První počinem při vzniku nového nábytku je samozřejmě dobrý nápad. Pokud opomeneme návrhy, které zůstanou navždy jen na papíru, je vždy návrh následován vypracováním technické dokumentace. Tedy první činností která vede k vyrobení reálného nového výrobku je tvorba technicko technologické dokumentace. Podle vytvořené dokumentace budou následovat všechny další výrobní operace, které budou ovlivňovány pozitivně nebo negativně právě její kvalitou a správností jejího vytvoření. Nábytkářská výroba se samozřejmě postupem času rozvíjela a modernizovala. Do výroby přicházely, přicházejí a budou přicházet nové technologie spolu s novými materiály. Výrobní dokumentace se tedy musí přizpůsobit novým trendům. A nejen to, vzhledem k faktu že stojí na začátku výrobního procesu musí být vždy o krok před ním. Zhodnotíme-li jak potřeby kladené výrobou tak maximální využití s ohledem na efektivitu, je dnes nejvhodnějším produktem pro tvorbu technické dokumentace jistě software pro parametrické konstruování.
8
1.1 Cíl práce Tato práce má za cíl zhodnotit vhodnost nasazení softwaru pro parametrické konstruování v nábytkářském průmyslu. Práce také chce posoudit přednosti spolu s případnými nedostatky tohoto softwaru oproti jiným stávajícím řešením a vytvořit knihovnu modelu v parametrickém softwaru.
1.2 Metodika práce Při hodnocení vhodnosti nasazení a posouzení předností je nutné nejprve definovat požadavky nábytkářského průmyslu, definovat již stávající prostředky zpracování technické dokumentace. Dále je třeba vybrat vhodný druh softwaru pro zpracování knihovny v parametrickém formátu a také vytvořit technickou dokumentaci vybraného výrobku. Součástí práce musí být i popis a aplikace doplňkových modulů. Výsledkem práce bude technická zpráva a závěrečné zhodnocení vhodnosti použití parametrického softwaru jako celku a také praktické zkušenosti při práci na knihovnách a technické dokumentaci s konkrétním vybraným softwarem.
9
Charakteristika nábytkářského průmyslu se zaměřením na konstrukční přípravu výroby
10
2 Charakteristika nábytkářského průmyslu se zaměřením na konstrukční přípravu výroby Hlavní výrobní surovinou v nábytkářském průmyslu je dřevní hmota modifikovaná v různých materiálech. Masivní dřevo a aglomerované materiály jako dřevotřískové desky, překližované desky a další jsou klíčovým materiálem již dlouhá léta. S příchodem nových materiálů a technologií je ale vyráběn i nábytek plastový, kovový, skleněný apod. Nové materiály nejsou zastoupeny jen jako hlavní ale převážně jako doplňkové materiály. Je to jednak kombinací těchto materiálů, zde je možno uvést např.: skleněné desky jídelních stolů, kovové nohy sedacího nábytku atd. V převážné většině jsou ale zastoupeny jako doplňkové materiály. Zde se používají například ve formě různého kování, plastových hran apod. Všechny tyto materiály je nutné vhodně umět využívat při výrobě a tedy i při technické přípravě v nábytkářském průmyslu. Kromě toho je nutné vhodně využívat také nové a moderní technologie současně se zařazením těch starších ale stále progresivních. Všechny výše uvedené a mnoho dalších jako jsou technicko-organizační, technickoekonomické a jiná opatření je nezbytné vhodně zpracovávat pro výrobu kvalitního a současně na trhu úspěšného výrobku.
Souhrn
technických,
technologických,
technicko-organizačních
a
technickoekonomických prací a opatření, které jsou podmínkou dobré technické úrovně výrobků, progresivní organizace jejich výroby, optimálních ekonomických výsledků výroby a řádného i včasného zahájení výroby, souhrnně označujeme jako technickou přípravu výroby. (Trávník, 2003) V průběhu technické přípravy výroby je nutno řešit a stanovit vzhled výrobku, jeho vlastnosti, rozměry, tvar a funkci jeho jednotlivých dílců atd. Souhrn prací tohoto charakteru se označuje jako konstrukční příprava výrobků. (Trávník, 2003)
11
Obr.1 Členění činností v technické přípravě výroby (Trávník, 2003)
12
Začlenění konstrukční přípravy výroby do celku technické přípravy výroby naznačuje Obr.1. Tato práce chce zhodnotit efektivitu při nasazení parametrického softwaru ve fázi konstrukční přípravy výroby. Určily jsme, co řeší samotná konstrukční příprava. Výše bylo uvedeno že řeší a stanovuje vzhled, rozměry apod. Výstupem tedy bude výrobní dokumentace výrobku konkrétně je využití softwaru zacíleno na tvorbu výkresové dokumentace. Protože je ale parametrický software natolik komplexní řešení je vhodné jeho možností využit i jinde např. při přípravě materiálové dokumentace (tvorba kusovníků, nářezových plánů apod. ), prezentace výrobku ( vizualizace, animace), řešení montáže sestav, atd.
2.1 Rozdělení a druhy technické dokumentace Základní členění technické dokumentace bez příslušnosti konkrétnímu typu průmyslu: (dle Šťastný,1999) 1/ Výrobní dokumentace - obsahuje informace technologického a konstrukčního charakteru (převážně obrazová) 2/ Provozní dokumentace - bývá převážně textového typu a slouží k definici oblasti a hranice provozních podmínek 3/ Montážní dokumentace - její obrazová část se zpracovává v případech, kdy složitost výrobku nebo zařízení vyžaduje při montáži dodržení určitého definovaného postupu - textová část definuje podmínky a postup montáže 4/ Obchodně technická dokumentace - seznamuje zákazníky a obchodní partnery se základními technicko – ekonomickými parametry nabízeného výrobku - kladen je především důraz na atraktivní grafické zpracování a názornost, nemusí tedy dodržovat všechna pravidla platná při zhotovování výrobní dokumentace
13
Druhy výkresů v dřevozpracujícím průmyslu: (dle Brunecký, 2004) 1/ Ideový návrh – skica - nemusí být kreslen v měřítku, postačují poměrné proporce tvarů 2/ Návrhové výkresy - zobrazují přehledným způsobem výrobek jako celek - nenahrazují výrobní výkresy ale mohou však být podkladem pro vývoj modelů 3/ Výrobní výkresy - stanovují detailní konstrukční řešení výrobku, aby byly úplným podkladem pro výrobní účely - Dělí se na: o výkresy součástí (prvků) o výkresy dílců o výkresy podsestav o výkresy sestav 4/ Montážní výkresy - zobrazují kompletaci výrobku, stavby, interiéru - vysvětlují nezbytnou koordinaci – návaznost různých řemesel a mohou zahrnovat i montážní harmonogram dodávek různých výrobců 5/ Výkresy výrobního procesu - technologické výkresy organizace provozu - nebo jsou dokumentací pro schvalovací řízení a další stupeň projektové přípravy ve specializovaných oborech 6/ Výkresy zvláštní - např. obchodně propagační, uživatelské návody, podklady pro tisk atd. - základy technického kreslení se na ně vztahují jen částečně nebo vůbec
2.2 Tvary a druhy zpracovávaných materiálů Výroba v nábytkářském průmyslu je natolik komplexní že zpracovává nebo alespoň částečně využívá ve svých výrobcích téměř všechny současné materiály. Jestliže budeme nábytkářský a dřevařský průmysl brát jako celek, potom výkresová dokumentace musí mnohdy zpracovávat i stavební materiály při realizaci interiérů, kovové materiály, sklenění, plastové, textilní (čalouněný nábytek) apod. Mnohokrát je výrobek spjat s elektrotechnikou,
14
nebo je přímo součástí takového výrobku (jako příklad uveďme dřevěné části reprobeden), dále obložení přístrojových desek v luxusních automobilech, vybavení kajut lodí, obytných karavanů apod. Z tohoto plyne, že výkresová dokumentace bude tvořena také těmito materiály. Také tvary které budou zpracovány budou rozmanité a mnohdy tvarově velmi složité. Pro příklad je možné připomenout ohýbaný nábytek v několika osách. Součástí nábytku mohou být také více či méně složité řezbářské plastiky. A s tímto výčtem bychom mohly pokračovat ještě dlouho. Takže i když na první pohled nábytkářský průmysl zpracovává nejčastěji deskové materiály na bázi dřevní suroviny, je reálná situace velmi odlišná. Proto také konstrukční příprava musí dokázat efektivně zpracovat velké množství tvarů a druhů materiálů.
2.3 Návaznost na výrobní technologie Tvorba konstrukční přípravy tak jako celá technická příprava výroby je přímo spojena s výrobou a naopak. Je tedy nezbytné, aby respektovala a dokázala plně využít nových i současných výrobních technologií. V první fázi je nutné při návrhu výrobku, jeho rozměrech, proporcích, použitých materiálech, povrchové úpravě apod. využít vhodně dostupné technologie. V další fázi je nezbytné vytvořit vhodné pracovní postupy a návaznosti všech těchto technologií. A v neposlední řadě je také nezbytné zajistit přímou vazbu na výrobní technologii a použité strojní zařízení. Toho docílíme tvorbou nářezových plánů, nástřihových plánů, vytvoření řídících programů pro NC či CNC stroje apod. Právě tyto nezbytné technologické návaznosti velmi výrazně ovlivňují efektivitu výroby a tím také následně konečnou výslednou cenu výrobku.
Každý z těchto prvků při tvorbě technické dokumentace ovlivní tedy výrazně konkurenceschopnost a úspěch či neúspěch celého výrobku na trhu.
15
Prostředky zpracování technické dokumentace
16
3 Prostředky zpracování technické dokumentace V současné
době
existují
v podstatě
dvě
možnosti
zpracovávání
technické
dokumentace. První možností je klasické ruční technické kreslení a druhou možností je tvorba technické dokumentace s použitím výpočetní techniky. Klasické ruční kreslení je již výrazně na ústupu a v současné době není schopno konkurovat s tvorbou pomocí počítače. Přestože je toto řešení již zcela neperspektivní má stále použití obyčejné tužky a papíru své nezbytné místo při tvorbě výkresové dokumentace. A to při tvorbě ideových návrhů – skic. Zde je nezastupitelná možnost okamžité a bezprostřední práce bez jakýchkoliv omezení či prostojů. V současné době ale existují i tyto nástroje, které se specializují právě na tvorbu skic. Jedním z produktů je například software firmy Alias Systems - Alias SketchBook Pro. Avšak i když je software tohoto typu dostupný a jsou již dostupná zařízení jako TabletPC není efektivita takového skicování srovnatelná se skicováním přímo na papír pomocí obyčejné tužky. Spíše se využívá postup práce, kdy se z hotového 3D modelu tvoří nerealistická vizualizace připomínající skici. Tohoto výstupu je ale používáno jen pro obchodní nebo reklamní účely. I přes masivní využití PC je tedy i do budoucna běžná tužka nezastupitelným nástrojem v rukou designéru a konstruktérů. Druhou a dnes již standardní možností tvorby technické dokumentace je využití PC s vhodným hardwarem a softwarem. Počátky takového využití výpočetní techniky sahají do roku 1963 kdy byl představen první CAD systém s názvem – „DAC-1“ od společnosti General Motors, v němž se již jednalo o skutečné 3D zobrazení podobné CAD systémům, které známe dnes. Pro masivní rozvoj CAD systémů hrálo hned několik kladů, kterým nemohlo ruční kreslení konkurovat. Největší výhody byly rychlost a přesnost práce, snadná zálohovatelnost a obnova dat bez pořizování fyzických kopií. Dále možnost měnit a doplňovat výkresy bez nutnosti tvořit celý výkres znovu atd. Výčet není samozřejmě kompletní ale bude rozšířen a doplněn i o dnešní požadavky kladené na moderní software v následující části této diplomové práce. Všechny přednosti, které byly a budou ještě uvedeny, pobízeli k cestě kdy, počítače naprosto ovládly tvorbu technické dokumentace.
17
3.1 Zákony a normy související s technickou dokumentací výroby v dřevozpracujícím a nábytkářském průmyslu
Ať je technická dokumentace pořizována kterýmkoliv z uvedených druhů řešení je nutné dodržovat platné zákony, normy a přepisy. Důležitým nástrojem při prodeji výrobků v zahraničí, ale i u nás je certifikace výrobku a výroby podniku. Pro získání certifikace bude vyžadováno provedení technické dokumentace, včetně konstrukční podle normalizačních pravidel. Tato pravidla musí mít platnost nejenom státní (ČSN), ale i celoevropskou (EN) a mezinárodní (ISO). (Kletečka,Fořt, 2005) Státní normy (ČSN) – platí po celém území státu. -
vydává Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a statní zkušebnictví (ÚNMZ)
-
po věcné stránce však zabezpečuje Český normalizační institut
-
mohou se dále dělit na oborové normy (ON) a podnikové normy (PN) které však nesmějí být v rozporu s platnými normami ČSN.
Celoevropské normy (EN) – platí na území států EU. -
vydává Evropská komise pro normalizaci CEN (Comité Européén de Normalisation).
Mezinárodní normy (ISO) – platí celosvětově. -
vydává Mezinárodní organizace pro normalizaci ISO (International Organization for Standardization).
Nejdůležitější související normy a zákony jsou uvedeny v příloze této diplomové práce.
18
3.2 Rozdělení CAD systémů Softwarové CAD systémy je možné dělit podle různých hledisek. Dříve se používalo jednoduché dělení na systémy pracující ve 2D nebo 3D prostoru. Dnes jsou možnosti a použití systémů daleko širší a proto je v praxi nejpoužívanější dělení na čtyři generace: I.
generace, CAD pro 2D konstrukci -
jsou určeny pro všechny obory kde je třeba vytvářet výkresovou dokumentaci. Programy této kategorie nahrazují ve své podstatě klasickou práci pomocí rýsovacího prkna a tužky. I v této kategorii můžeme najít velmi kvalitní produkty, které jsou stále podporovány výrobci a jsou dále vyvíjeny a zdokonalovány. Mezi nejrozšířenější patří například AutoCAD LT. Zvláštním programem tohoto druhu je i Solid Edge Free 2D Drafting. Je neobyčejný hned ve dvou věcech, jednak je možné jej stáhnout zdarma po zaregistrování na stránkách výrobce UGS a další zajímavostí je, že patří mezi parametrické CADy, protože vychází ze softwaru III. generace - Solid Edge 3D.
Obr.2 Pracovní prostředí programu Solid Edge Free 2D Drafting 19
II.
generace, CAD s podporou klasického modelování -
v současnosti je nejpoužívanější ve všech oborech. Programy dovolují pracovat jak ve 2D tak 3D prostoru. Výkresy jsou tvořeny převážně ve 2D prostoru ale je zde možnost vytvořit 3D model a částečně jej využít při tvorbě výkresové dokumentace. Mezi nejpoužívanější aplikace patří například Microstation, TurboCAD a především AutoCAD který má právem nejvýraznější místo mezi CADy II. generace.
Obr.3 Pracovní prostředí programu Autodesk AutoCAD 2005
20
III.
generace, CAD/CAM/CAE založené na parametrickém modelování -
tvoří základ pro nastupující technologie. Jejich koncepce je postavena na parametrickém modelování. Tedy 3D modely jsou matematický popsány pomocí parametrů a jsou na nich definovány vzájemné vztahy. Systém práce je založen na vytvoření 3D modelu ze kterého je generována technická dokumentace, která je plně propojená s tímto modelem. V současnosti je jejich největší použití ve všeobecném strojírenství a stavebnictví. Mezi nejvýznamnější patří pro strojírenství SolidWorks, Autodesk Inventor, SolidEdge, OneSpace Modeling nebo pro stavebnictví ArchiCAD, Autodesk Revit apod. Pracují výhradně na platformě Microsoft Windows.
Obr.4 Pracovní prostředí programu Autodesk Inventor
21
Obr.5 Pracovní prostředí programu ArchiCAD
Obr.6 Pracovní prostředí programu SolidWorks (prostředí Díl)
22
IV.
generace, CAD/CAM/CAE se správou dat o výrobku -
jsou určeny speciálně pro některé konkrétní obory dnes převážně pro strojírenské. Jsou postaveny na parametrickém systému tvorby tak jako III. generace CAD systémů. Odlišují se především ve výrazné podpoře komunikace ve všech fázích vývoje a přehledná správa informací pomocí PDM a CIM aplikací. Mezi nejznámější patří Catia, Pro/Engineer a Unigraphics. Pracují na multiplatformních systémech (UNIX, Windows apod.).
Obr.7 Pracovní prostředí programu Catia
23
3.3 Doplňkové vybavení k tvorbě a podpoře technické dokumentace Kromě samotných CAD systémech je také potřeba se zmínit o doplňkových aplikacích, které se používají v nábytkářském průmyslu v součinnosti s technickou dokumentací. Je důležité brát je v potaz i při výběru hlavního CAD systému, protože tyto aplikace spolu musí pracovat v těsné vazbě, bez vzájemného omezování se. Je možné tyto aplikace rozdělit na přímé výrobní aplikace a aplikace podporující prodej výrobků. Výrobními aplikacemi rozumíme aplikace sloužící k přímému vzniku výrobku. Jsou to tedy softwarová řešení od náčrtu první skici (pokud se software tohoto typu využívá), přes doplňkové jako jsou knihovní prvky (kování apod.), dále CAM aplikace pro podporu výroby až po vizualizační software pro podporu prodeje. Poslední jmenovaný vizualizační software je možné už zařadit do druhé skupiny. Druhá skupina, aplikace podporující prodej je pro úspěch výrobku stejně důležitá jako přímé výrobní aplikace. Mezi ně řadíme kromě vizualizačních programů také programy pro plánování (interiéry, kuchyňská studia apod.), prohlížeče dat, a grafické (popřípadě DTP) programy pro zpracování reklamních materiálů apod. Při tvorbě technické dokumentace je nutno dbát také na dostatečné hardwarové vybavení. Nejde jen o samotné PC (pracovní stanice) s dostatečnou výpočetní kapacitou, protože to bývá řešeno vždy pro konkrétní softwarové řešení a složitost či charakter zpracovávaných dat. Je tím myšleno hardwarové vybavení typu tablet, plotry, tiskárny, skenery, 3D skenery zařízení pro Rapid prototyping atd. Mnohé z těchto zařízení nejen podporují tvorbu dokumentace ale také chrání zdraví zaměstnanců pracujících s nimi. V dalších oddílech si podrobněji rozebereme ty nejdůležitější z obou skupin protože před výběrem vhodného softwaru je důležité mít přehled o našich požadavcích spolu s možnostmi konkrétního softwaru. I když se na první pohled může zdát že doplnění o hardware nebo o doplňkovou softwarovou aplikaci je běžný úkol, není to tak jednoduché. Nedostatečná prozřetelnost může mít nedozírné následky v okamžiku kdy je investována mnohdy nemalá částka do řešení, které nějakým způsobem nepodporují svými ovladači naše další zařízení. Dalším problémem může být formát dat používaný v dalších 24
příbuzných aplikacích nebo u našich obchodních či výrobních partnerů. A takto je možné pokračovat dlouho. Všem těmto i jiným problémům se ale lze vyhnout, pokud máme dopředu přesně vymezené naše požadavky a potřeby. 3.3.1 Doplňkový software První věci při výběru nejen stěžejní CAD aplikace ale i doplňkového softwaru je potřeba určit platformu a operační systém pod kterým budeme všechny aplikace používat. Nejvhodnějším řešením je používat celopodnikově jen jeden typ operačního systému pod určitou platformou. Pro Evropu je nejvhodnější platforma PC s operačním systémem Microsoft Windows. Platformy Unix a Linux jsou méně rozšířené a určené převážně pro speciální obory. V zámořských státech je velice rozšířená platforma Mac. Software pro skicování Jedná se o software, který je určený pro zachycení prvotního záměru designéra. Již dříve byl zmíněn tento typ softwaru. Bylo také řečeno, že je tento software používán zřídka. Zvláštním druhem je software na tvorbu jen proporčních 3D modelů, které slouží pro zachycení proporcí a jako podklad pro další tvorbu. Jedním ze zástupců je například software SketchUp společnosti Google.
Obr.8 Pracovní prostředí programu SketchUp
25
Knihovny, databanky normalizovaných součástí Převážné použití je ve strojírenství kde nejvýraznějším produktem je nádstavba TDS - TECHNIK. V nábytkářském průmyslu je vhodné použití s knihovnami spojovacího materiálu, kování a doplňkového sortimentu spolupracujících podniků. CAM aplikace CAM – Computer Aided Manufacturing (Přímé řízení výroby počítačem) aplikace které slouží jako propojení mezi CAD softwarem a CNC strojem. Dají se rozdělit na dva druhy. První pracují jako samostatné aplikace, druhé pracují jako aplikace vložené a přímo pracující v určitém CAD softwaru. Mezi výrazné aplikace patří SURFCAM, SolidCAM aj.
Obr. 9 Pracovní prostředí programu SURFCAM
26
Software pro vizualizace Výstupem jsou materiály sloužící převážně pro obchodní a reklamní účely. Tímto výstupem nejsou jen statické materiály ale mohou jím být také animace.
Mezi
nejvýznamnější patří Cinema 4D, Softimage, LightWave 3D, 3ds Max a Autodesk Maya.
Obr.10 Pracovní prostředí programu CINEMA 4D Engineering Software pro plánování interiérů Vhodný plánovací software se musí vyznačovat snadnou a rychlou manipulací s vloženými prvky, jednoduchým exportem a importem prvků a knihoven. Důležitá je také
27
tvorba kusovníků, rozpočtů a kvalitní a zároveň rychlí výstup s možností exportu do vyspělejších vizualizačních programů. Software tohoto typu je možné rozdělit na samostatně pracující a na řešení která jsou doplňkovým modulem pro některé CAD aplikace. Rozšířeným produktem v této skupině bývá jednoduchý software, který je nabízen výrobcem jako doplněk prodeje přímo zákazníkům (např.: Furnish PRO, ALNO AG KitchenPlanner, IKEA Kuchyň a Kancelář aj.). Mezi nejvýznamnější produkty patří Floorpan, Kitchen Draw, PRO 100 a další.
Obr. 11 Pracovní prostředí programu Kitchen Draw Prohlížeče a konvertory dat Software je slouží pro rychlé prohlížení výkresů, modelů a jiných dat bez nutnosti mít přesný typ softwaru ve kterém byly data vytvořena. Dostupnost je klíčová pro vhodnou komunikaci v rámci firmy i v rámci obchodních partnerů. Významnou funkcí je také
28
možnost vkládat připomínek či konverze do jiného typu dat. Mezi výrazné produkty je možné zařadit Adobe Reader, který ve své nejnovější verzi má již přímou podporu 3D formátů včetně použití světel, rozložení sestav aj. Další významnou aplikací je eDrawings. Nutno zde říct že všechny seriózní softwarové firmy tento typ programu má k dispozici a je možnost jeho bezplatného získání.
Obr. 12 Pracovní prostředí programu eDrawings Grafický a DTP software Slouží ke zpracování převážně obchodní a reklamní dokumentace. Je možné jeho využití v přímé součinnosti s CAD systémy např. pro přípravu textur apod. Grafický dělíme na vektorový a bitmapový. Zvláštní skupinou jsou programy pro DTD (DeskTop Publishing – elektronická příprava tištěných materiálů). Mezi nejvýznamnější patří produkty firem Corel a Adobe, Adobe Photoshop, Corel Draw či Adobe InDesign.
29
Kromě uvedených doplňkových je možná spolupráce nebo použití i jiných samostatných softwarů. Mezi ně patří speciální aplikace jako jsou FEM aplikace (Ansys, Cosmos, aj.), nádstavby pro správy projektů aplikace na řešení mechanismů apod.
3.3.2 Hardware Hlavní v celém systému řešení je samozřejmě především dostatečně dimenzovaná pracovní stanice na které daný software bude pracovat. Zde je základním předpokladem funkčnosti dodržet nejen minimální ale alespoň doporučené parametry. Vhodná je samozřejmě spolupráce s výrobcem daného programového řešení. Dostatečný výpočetní výkon je nutný pro efektivitu práce. Hlavně pro práci na velkých sestavách nebo při práci na špičkových vizualizacích je nepostradatelný dostatečný výkon.
Tiskárny a plotry Slouží k vykreslení výkresů do papírové formy, která je nutná pro potřeby výroby. Plotry se používají na velké formáty. Mezi největší výrobce patří firmy Hewlett Packard a Canon. Skenery Používají se pro převod z papírové do digitální podoby. Pro další zpracování se používají trasovací programy a OCR programy. Využití skenerů je také v tvorbě textur kde je materiál naskenován pro počítačové použití. 3D skenery Převádějí fyzický model na digitální 3D model. Pracují dotekově nebo opticky. Zachovávají přesné proporce i rozměry fyzického originálu.
30
Tablety a polohovací zařízení Mají společnou vlastnost že se kladně projevují na zdraví a pracovním pohodlí uživatelů. Tablety nahrazují počítačové myši. Práce je s tabletem přesnější a také přirozenější protože se používají jako přirozené nástroje (tužka, štětec). Nejvyšší řadou jsou Tablet PC, které spojují vlastnosti tabletů a LCD monitorů. Mezi hlavní výrobce patří firma Wacom. Polohovací zařízení slouží k manipulaci s 3D objektem a efektivní práci použitím obou rukou. Nejvýznamnější firmou je 3Dconnexion.
Obr.13 Polohovací zařízení SpaceExlorer
31
Obr. 14 širokoúhlý tablet Intuos 3 A5 wide Zařízení pro Rapid Prototyping Jsou určena pro rychlé získání fyzického 3D modelu. Používá se více metod tvorby (např.: SLS, SGC, FDM). Vstupními daty jsou 3D modely. Je možné vyrobit jakýkoliv složitý výrobek bez tvorby forem. Hotové modely mají odpovídající vlastnosti, jsou funkční (pohyblivé), mají váhu od 3g –do neomezeně. Slouží k fyzickému ověření tvaru, funkčnosti apod.
Obr. 15 zařízení Rapid Prototyping typu SLS (Selective Laser Sintering – tvorba modelu pomocí laseru
32
Výběr softwarového systému pro tvorbu datových objektů
33
4 Výběr softwarového systému pro tvorbu datových objektů Pro výběr vhodného softwarového systému je nutné nejprve specifikovat požadavky, které budou na celé řešení kladeny. Je třeba myslet na stávající řešení pokud nějaké je. Dále na možnosti a potřeby výroby, pořizovací náklady apod. V předchozích částech jsme charakterizovaly konstrukční přípravu nábytkářského průmyslu, pro který vybíráme vhodný systém. Také jsme definovaly prostředky pro tvorbu technické dokumentace a následně softwarové a hardwarové doplňky které budeme potřebovat využít. Nábytkářský průmysl je odvětví jistě velmi široké. Každý podnik je do jisté míry samostatným organizmem a bude mít odlišné potřeby. Proto hledáme systém, který bude vyhovovat co nejvíce z níže definovaných požadavků.
4.1 Všeobecné požadavky na softwarový systém -
možnost vypracovat kompletní výkresovou dokumentaci s možností tvorby i jiné např.: materiálové dokumentace (kusovníky, nářezové plány), podkladů pro prezentaci (animace, vizualizaci), řešení montáží apod.
-
schopnost zpracovat neomezené množství tvarů i v několika osách
-
zajištění návaznosti na výrobní technologie (CNC stroje)
-
možnost kreslit podle platných norem s možností ukládání nastavení do softwaru pro další použití
-
jednoduchá změna a využití hotových výrobku pro využití v zakázkové výrobě či tvorbu odvozených výrobků
-
automatizace v tvorbě rutinních prací (tvorba výkresové dokumentace)
-
spolupráce s doplňkovými aplikacemi a maximální podpora hardwaru
-
lokalizace, nejen samotného programu ale také dokumentace
-
uživatelská podpora
-
přiměřená rychlá návratnost investic
34
-
možnost získat zkušební verzi
-
volně přístupný prohlížeč dat pro spolupráci s výrobními a obchodními partnery
-
možnost pracovat na výrobku ve skupině
-
a jiné další podle konkrétních potřeb podniků
S ohledem na všechny uvedené požadavky a všeobecné potřeby nábytkářského průmyslu je nejvhodnějším řešením výběr CAD systému III. generace. Přednosti parametrického softwaru jsou natolik efektivní, že jejich využití jistě podpoří progresivní růst podniku. Je velmi vhodný pro výrobu, která má v úmyslu rychlou tvorbu atypů podle přání zákazníka nebo rozšíření sortimentu o nové výrobky. Samozřejmá je také maximální možná návaznost na výrobu.
4.2 Parametrický software
Tento software pracuje odlišným způsobem než je běžné ale o to víc je efektivní. Parametrický software pracuje s 3D modelem, ze kterého se automaticky generuje výkresová dokumentace. Parametrický 3D model se používá i v navazujících aplikacích (CAM, FEM apod.) Za parametrický model považujeme takový, který je matematicky popsán pomocí parametrů. Na modelu jsou definovány charakteristiky jeho geometrických částí a vzájemné vztahy s jinými součástmi pokud je v sestavě. U takto vytvořeného modelu nejsou rozměry a další charakteristiky určeny konkrétními hodnotami, ale pomocí proměnných, výrazů a rovnic, které spolu vzájemně souvisí. Po dosazení několika základních konkrétních hodnot dojde k výpočtu skutečných rozměrů součástí.(Kletečka a Fořt, 2004)
35
Výhodou tohoto systému práce je také návaznost nejen dílců v samotné sestavě ale také návaznost na výrobní dokumentaci, která reaguje sama svým přizpůsobením pokud je provedena změna výchozího modelu.Výkres je tedy vytvořen jen jednou a všechny změny či variace se automatický upravují. V systémech pracujících na filozofii 3D parametrických CAD je situace velmi vyrovnaná. Je možné říci že odlišnosti jsou natolik minimální že výběr mezi softwarem Autodesk Inventor, Solid Edge a SolidWorks nemůžeme udělat chybu. Před samotným výběrem je důležité získání demoverzí a zkouška reálných možností softwaru. Samotný výběr je tedy na konkrétních pocitech z možností a ovládání systému. Pro tvorbu datových této práce byl vybrán softwarový systém SolidWorks. Softwarový systém SolidWorks byl vybrán pro své přívětivé uživatelské prostředí, má velké uživatelské zázemí a mimo jiné je maximálně podporován téměř každým výrobcem doplňkového softwaru a hardwaru. Přestože je také jako všechny další určen především jako strojírenský systém je možné jej efektivně využít i v nábytkářském průmyslu. Funkce parametrických softwarů jsou totiž natolik komplexní, že jakýkoliv typ výroby využije jeho možnosti.
36
Tvorba knihoven v parametrickém formátu – technická dokumentace vybraného výrobku
37
5. Tvorba knihoven v parametrickém formátu – technická dokumentace vybraného výrobku 5.1 Filozofie práce v softwaru SolidWorks SolidWorks umožňuje spojení mezi modelováním dílu, sestavy a vytvořením výkresu. Asociativita mezi dílem, sestavou a výkresem znamená, že změny provedené v jednom se promítnou do dalších. Při práci v SolidWorksu začínáme skicou, následně vytvoříme model dílu, na něm provedeme úpravy a definujeme vlastnosti. Na základě vymodelovaného dílu vytvoříte výkres
dílu.
Z vymodelovaných
dílů
vytvoříte
model
sestavy
a
z něj
výkres
sestavení.(Vláčilová, 2006) Celý systém pracuje v několika prostředích. Základní jsou Díl, Sestava a Výkres. Prostředí Díl ukazuje Obr. 6, prostředí sestava Obr. 16 a prostředí výkres obr. 17.
Obr. 16 Pracovní prostředí Sestava 38
Obr.17 Pracovní prostředí Výkres
5.2 Řešení knihoven Protože chceme posoudit využití parametrického softwaru v dřevařském průmyslu budou knihovny tvořeny jako modelová řešení která jsou typicky řešena v tomto odvětví. Jako první budou tvořeny detailní 3D modely. Jeden z vybraných modelů bude následně použit na generování výkresové dokumentace. Dále bude vytvořena sestava 3D modelů určených pro následný export a použití ve vizualizačních programech. U těchto modelů bude použito funkce definování rozměrů pomocí rovnic pro generování nových prvků.
39
5.2.1 3D modely pro generování výkresové dokumentace Stojan na ukládání CD
Obr. 18 základní rozměry stojanu na CD
Popis výrobku: CD stojan 20 x 17 x 106 cm Jedná se o výrobek pro ukládání cd, dvd medií. Rozměry výrobku jsou 20 x 17 x 106 cm. Je vytvořen z dřevotřískové laminované desky tloušťky 18 mm. Záda jsou vyrobena z překližované desky tloušťky 5 mm. Záda jsou umístěna do polodrážky. Stojan má vloženou půdu i dno je opatřen soklem a 5-ti kusy pevných polic. Tloušťka polic je 16 mm. Rozestupy polic odpovídají optimálnímu využití prostoru pro uložení maximálního počtu medií. Rohové spojení je řešeno pomocí dřevěných kolíků. K tomuto výrobku je v přiložena výkresová dokumentace. 40
TV stolek
Obr. 19 základní rozměry TV stolku Popis výrobku: TV stolek 149 x 55 x 35 cm Výrobek slouží jako stolek pro uložení tv a jiné domácí elektroniky. Stolek má celoskleněná dvířka která zakrývají úložný prostor pro DVD nebo video recordér, domácí kino apod. Skleněné provedení dvířek je vhodné z důvodů možnosti ovládání přístrojů dálkovým ovládáním i přes zavřená dvířka. Rozměry výrobku jsou 149 x 55 x 35 cm. Je vytvořen z dřevotřískové laminované desky tloušťky 18 mm. Záda jsou vyrobena z překližované desky tloušťky 5 mm. Záda jsou umístěna do polodrážky. Uprostřed úložného prostoru je dělící stěna – příčka ze stejného materiálu jako korpus. Skleněná dvířka jsou tloušťky 6 mm a je použito dvou kusů závěsů výrobce Häfele typ 361.85.501 a úchytka stejného výrobce typ 101.13.404. závěsy jsou vloženy do vyfrézovaných drážek. Rohové spojení je řešeno pomocí dřevěných kolíků.
41
Knihovny
Obr. 20 základní rozměry knihovna malá
Obr. 21 základní rozměry knihovna velká 42
Popis výrobku: Knihovna velká 80 x 28 x 170 a Knihovna malá 80 x 28 x 106 cm Knihovny slouží jednak pro uložení knih a je možné je využít také jako prosklenné vitríny na dekorační předměty. Rozměry výrobku jsou 80 x 28 x 170/106 cm. Je vytvořen z dřevotřískové laminované desky tloušťky 18 mm. Malá knihovna má dvě pevné police z dřevotřískové laminované desky tloušťky 16 mm. Velká knihovna má čtyři pevné police ze stejného materiálu. Obě knihovny jsou opatřeny skleněnými dveřmi, stejné tloušťky 6 mm jako tv stolek. Záda jsou vyrobena z překližované desky tloušťky 5 mm. Záda jsou umístěna do polodrážky. Dveře jsou upevněny pomocí závěsů výrobce Häfele typ 361.85.501 a doplněny o úchytku stejného výrobce typ 101.13.404. Závěsy jsou vloženy do vyfrézovaných drážek. Rohové spojení je řešeno pomocí dřevěných kolíků. Modely v první části knihovny jsou řešeny jako základní styl tvorby v dřevozpracujícím průmyslu. Předpokládá se že modely budou sloužit pro následné generování výkresové dokumentace. Jsou tvořeny tedy kompletními dílci které mají definované přesné rozměry. Jsou následně v sestavě uloženy na přesné pozice. U dílců jsou také definovány drážky na uložení zad a kování. Při modelování bylo využito funkce konfiguračních tabulek. Tato funkce využívá tabulek aplikace Microsoft Excel kde jsou definovány pomocí parametrů jiné rozměrově odvozené varianty. Tvorba 3D modelů se tedy výrazně zrychlila. Na začátku práce byl například dílec bok vytvořen pouze jednou a byl upraven konfigurační tabulkou. Po generování rozměrových variant byl daný dílec jen uložen jako potřebný dílec a začleněn do příslušné sestavy. Další odlišností a výhodou je možnost použití tvorby nového dílce přímo v sestavě. Máme možnost využívat geometrie jiných již stávajících dílců pro tvorbu nových. Vzhledem k faktu že 3D modely se tvoří z jednotlivých dílců, je možné lehce vytvořit výkres kteréhokoliv dílce. Samotný dílec je také možné použít například pro doplňkovou CAM aplikaci SolidCAM.
43
5.2.2 3D modely sloužící pro vizualizaci Skříňka horní jednodveřová
Obr. 22 základní model H1D 15 Popis výrobku a jeho konfigurací: Kuchyňská skříňka horní jednodveřová. Základní rozměry jsou 15 x 30 x 72 cm. Následně byly vytvořeny tyto rozměrové varianty:
Obr. 23 H1D 15
Obr. 24 H1D 20
44
Obr. 25 H1D 30
Obr. 27 H1D 40
Obr. 29 H1D 50
Obr. 26 H1D 35
Obr. 28 H1D 45
Obr. 30 H1D 60
45
Obr. 31 Hkl 60
Obr. 32 Hkl 45
Obr. 33 Hkl 50
Obr. 34 Hkl 70
Obr. 35 Hkl 80
Obr. 36 Hkl 90
46
Obr. 37 Hkl 100
Skříňka spodní dvouzásuvková
Obr. 38 základní model S2Z 40 Popis výrobku a jeho konfigurací: Kuchyňská skříňka spodní dvouzásuvková. Základní rozměry jsou 40 x 55 x 85,8 cm. Následně byly vytvořeny tyto rozměrové varianty:
47
Obr. 39 S2Z 40
Obr. 40 S2Z 45
Obr. 41 S2Z 50
Obr. 42 S2Z 55
Obr. 43 S2Z 60
Obr. 44 S2Z 70
48
Obr. 45 S2Z 80
Obr. 46 S2Z 90
Skříňka spodní třízásuvková
Obr. 47 základní model S3Z 30 Popis výrobku a jeho konfigurací: Kuchyňská skříňka spodní třízásuvková. Základní rozměry jsou 30 x 55 x 85,8 cm. Následně byly vytvořeny tyto rozměrové varianty:
49
Obr. 48 S3Z 55
Obr. 49 S3Z 30
Obr. 50 S3Z 35
Obr. 51 S3Z 40
Obr. 52 S3Z 45
Obr. 53 S3Z 50
50
Obr. 54 S3Z 60
Obr. 55 S3Z 70
Obr. 56 S3Z 80
Obr. 57 S3Z 90
Skříňka spodní jednodveřová
Obr. 58 základní model SD1 35
51
Popis výrobku a jeho konfigurací: Kuchyňská skříňka spodní jednodveřová. Základní rozměry jsou 35 x 55 x 85,8 cm. Následně byly vytvořeny tyto rozměrové varianty:
Obr. 59 SD1 55
Obr. 60 SD1 15
Obr. 61 SD1 20
Obr. 62 SD1 25
Obr. 63 SD1 30
Obr. 64 SD1 40
52
Obr. 65 SD1 45
Obr. 66 SD1 50
Obr. 67 SD1 60
Obr. 68 SD1 35
Skříňka spodní pro vestavnou troubu jednozásuvková
Obr. 69 základní model SvTR 60
53
Popis výrobku a jeho konfigurací: Kuchyňská skříňka spodní pro vestavnou troubu jednozásuvková. Základní rozměry jsou 60 x 55 x 85,8 cm. Následně byla vytvořena rozměrová varianta pro šířku spotřebiče 90cm:
Obr. 70 SvTR 60
Obr. 71 SvTR 90
Druhá část 3D modelů je řešena jako knihovna určená pro export a následnou vizualizaci. Knihovny jsou řešeny bez použití úchytek, protože při každém návrhu se používá jiný typ. Dále jsou exportované i samotné parametrické modely tvořeny tak, aby bylo možné jejich snadné otexturování. 3D model ve výsledné vizualizaci tedy může mít jiný materiál soklu, pracovní desky, korpusu apod. Spotřebič je řešen jako plocha která je připravená na namapování textury. Toto řešení je vhodné z důvodů různorodosti značek a druhů spotřebičů. Provedení dvířek lze vizualizovat také pomocí vhodné textury, případně změny profilu přímo na dílci dveře. Změna profilu se přizpůsobí automaticky na dané sestavě. Pro kvalitu vizualizace je také důležité vhodné zaoblení hran. Je nastaveno na všech potřebných plochách. Při práci bylo využito definice rozměrů pomocí rovnic. Nejprve byl vytvořen základní model, na kterém byly rozměry definované pomocí rovnic. Například šířka pracovní desky a soklu byly zadané jako rovné parametru šířka. U všech modelu se tedy například po změně kóty šířka_korpus dopočítají a automatický nastaví další rozměry. Všechny rozměrové varianty byly exportovány do datového souboru vrlm který je podporován téměř každým 3D vizualizačním softwarem. 54
Aplikace doplňkových modulů
55
6 Aplikace doplňkových modulů Software SolidWorks je i samostatně velice výkonný ale jeho možnosti ještě více rozšiřují doplňkové aplikace.
6.1 Základní přehled důležitých doplňkových modulů eDrawings Jedná se o prohlížeč pro komunikaci mezi spolupracujícími uživateli. Samotná aplikace pracuje také jako nástroj pro kontrolu a připomínkování, podporuje plnou manipulaci a také animaci modelů. Spolupráce pomocí elektronické pošty je integrována přímo v aplikaci. Je podporováno odměřování přímo z modelu a také tvorba plně definovatelných řezů. Uložení do formátu eDrawings je dostupné přímo z aplikace SolidWorks. eDrawings podporuje modely ve stavu dílec, sestava i výkres. Ukázka uživatelského prostředí viz Obr. 12. CosmosWorks Designer Aplikace plně začleněná do softwaru slouží na provádění analýzy návrhů. Pomocí průvodce uživatel nadefinuje potřebná data přímo z 3D modelu nebo sestavy a výsledek s grafickým výstupem včetně animace je automaticky spočítán. Aplikace má několik provedení podle druhu analýz. Je dostupná deformační analýza, tepelná analýza, analýza rázové zkoušky, analýza únavy, elektromagnetická analýza, analýza proudění tekutin apod. Software je pomáhá snížit náklady na výrobu prototypu a upřesňuje vhodnost použitého materiálu. 3D Instant Website 3D modely je možné publikovat pomocí tohoto nástroje v síti WWW. Je vhodný pro sdílení dat se zákazníky a spolupracovníky. Je možné s modely manipulovat a zároveň mít
56
webové stránky chráněné heslem. Stránky jsou tvořeny pomocí šablon které je možné libovolně přizpůsobovat. PhotoWorks Pomocí tohoto modulu je možné vytvořit fotorealistickou vizualizaci 3D modelů. Při tvorbě je možné definovat nejen materiály a textury ale také definovat světlení apod. SolidWorks Animátor Vytváří videozáznamy 3D modelů ve formátu AVI. Slouží pro efektivní prezentaci dílů nebo sestav. SolidWorks Utilities Je modul pro vyhledávání rozdílů mezi dvěma verzemi dílu. Porovnání je efektivní pro správu velkého počtu dílců, aby nebylo potřeba vytvářet model, který již je vytvořen třeba s rozdílnými parametry. DWG Editor Aplikace je podobná 2D CAD softwarům I.generace. Slouží k editaci DWG a DXF souboru. SolidCAM Software je plně integrovaný do SolidWorks. je možné jeho použití i v aplikaci Inventor. Jedná se o výkonný obráběcí CAM systém pro programování CNC strojů. Obsahuje plnou podporu 3D modelů. Podporuje 2D frézování, 3D frézování, 5-ti osé souvislé frézování, automatické vrtání, 2 a 4 osé řezání drátem, soustružení apod.
57
Další doplňkové moduly: Výše uvedený výčet není jistě kompletní dostupné jsou i jiné. Vhodné je se ještě zmínit o aplikaci PDMWorks pro efektivní správu výrobní dokumentace nebo aplikaci strojírenských výpočtů TDS technik. Je třeba však uvést že všechny tyto aplikace jako celý systém SolidWorks jsou určeny pro strojírenství. Software SolidWorks je natolik komplexní že jeho použití v nábytkářském nebo jiném průmyslu je velice efektivní. U doplňkových modulů je však situace jiná. Jsou převážně určeny pro speciální funkci.
6.2 Aplikace modulů v dřevařském průmyslu V této práci bylo využíváno modulů DWG editor a eDrawings. eDrawings byl použit pro publikování modelů knihoven do formátu podporující prohlížení. Modul DWG editor byl použit při tvorbě a především editaci výkresové dokumentace. Parametrické softwary jsou při tvorbě výkresové dokumentace efektivní, protože generují pohledy přímo z 3D modelů. Při editaci a úpravách se však projeví jejich slabosti. Při editaci či doplnění výkresů nedovolují takovou volnost, jaká by byla potřeba. Tato negativní vlastnost se projeví především u výkresů, které nejsou strojírenské. Použitím DWG editoru který je dodáván přímo s aplikací SolidWorks je možné výkresy téměř libovolně editovat. Použití v nábytkářském a dřevařském průmyslu je vhodná především u produktů SolidCAM, PhotoWorks, Cosmos a DWG editor. Doplňkové moduly je možné použít pro jakýkoliv průmysl ale uživatelé pracující v jiném než strojírenském průmyslu budou mít práci mnohem složitější.
58
Obr. 72 prostředí doplňkové aplikace DWG editor
59
Technická zpráva a závěr
60
7 Technická zpráva a závěr 7.1 Technická zpráva V práci
bylo
využito
parametrického
softwarového
systému
SolidWorks.
SolidWorks je CAD III. generace. Při tvorbě knihoven bylo použito funkcí konfiguračních tabulek, definování rozměrových parametrů pomocí rovnic aj. Software byl používán v prostředí díl, sestava i výkres. Dále bylo použito doplňkových modulů DWG editor, eDrawings. Knihovna prvků je vytvořena v nativním formátu SolidWorks, exportována do formátu vrlm, a také publikována do formátu prohlížeče eDrawings.
7.2 Diskuse Parametrický software je svým stylem práce odlišný od jiných systémů. Práce je kompletně zpracovávána ve 3D prostoru. Nejprve je vytvořen 3D model. Ten může být vytvořen ze samostatných dílců spojených do sestav nebo jako samostatný dílec. Z tohoto modelu je následně generována 2D výkresová dokumentace. Modelů je používáno i pro další tvorbu, např. CAM či FEM aplikace. Výhodou ale není jen tvorba v 3D prostoru ale především parametrizace vytvořených modelů. Rozměry a poloha každého dílce a sestavy jsou definovány pomocí na sobě vzájemných parametrů a rovnic. Pokud tedy chceme tvořit varianty rozměrové ale také tvarové apod. jsou definovány jen potřebné údaje a vše potřebné se automaticky přizpůsobí této změně. Tvorba variant nebo odvozených sestav obsahujících podobné dílce je tedy velice produktivní. Nutno také uvést že všechny změny se projevují u všech propojených dokumentů automaticky. Pokud tedy upravíme dílec, upraví se jeho rozměr a popřípadě i dílce související v sestavě kde je dílec umístěn pomocí vazeb a parametrů. Následně se také automaticky přizpůsobí těmto změnám i výkresová dokumentace. Produktivita práce je oproti standardní tvorbě o 20 – 30 % vyšší. Tato uváděná hodnota se potvrdila i při zpracování této diplomové práce. Produktivita se ještě výrazně zvýší při tvorbě většího množství variant jednoho výrobku. 61
Parametrický software je tedy velmi vhodný pro nasazení téměř v jakémkoliv průmyslu. Všechny průmysly které zpracovávají jiný materiál něž strojírenský, tedy i nábytkářský průmysl mají ale od výrobce téměř nulovou podporu. Materiály a jejich vlastnosti nejsou v programu kromě strojírenských dostatečně definovány, knihovny ani speciální aplikace jiné než strojírenské nejsou dostupné. Dalším negativem je částečné omezení při tvorbě 2D výkresové dokumentace.
Všechny tyto negativa ale nejsou tak
významné a je možné si systém i dostupné doplňkové aplikace plně přizpůsobit svým potřebám. Parametrické modelování je v současné době tím nejlepším řešením které je dostupné pro zpracování technické dokumentace. Začlenění parametrického softwaru do nábytkářského průmyslu lze tedy jednoznačně jen doporučit.
62
7.3 Závěr Cílem této diplomové práce je zhodnotit vhodnost nasazení softwaru pro parametrické konstruování v nábytkářském průmyslu. První část definuje požadavky a potřeby nábytkářského průmyslu. Dále vymezuje prostředky tvorby technické dokumentace a rozděluje CAD softwarové systémy. Práce uvádí také doplňkový hardware a software. U těchto aplikací je upozorněno na nutné požadavky, které je třeba dodržet pro vzájemnou spolupráci. Před výběrem určitého softwaru je pojednáno o možnostech a celkovém pojetí práce v parametrickém softwaru. Jako vhodný byl vybrán parametrický software SolidWorks, tedy CAD software III. generace. Stěžejní částí je tvorba knihoven v parametrickém softwaru. Pro posouzení vhodnosti použití je knihovna tvořena jako dva typické systémy tvorby v nábytkářském průmyslu. V první řadě jsou tvořeny detailní 3D modely pro následné generování výkresové dokumentace. Dále jsou tvořeny 3D modely pro použití ve vizualizačních programech. Při tvorbě knihoven je kladen důraz na využití funkcí které jsou typické pro parametrický software. Především využití definování rozměru a jejich závislostí pomocí rovnic, tvorba pomocí konfiguračních tabulek apod. Software a parametrický styl práce byl zhodnocen a bylo popsáno i několik významných doplňkových modulů. Některé moduly byly i přímo využity při tvorbě knihoven a výkresové dokumentace vybraného výrobku. V práci byly zhodnoceny nejen kladné vlastnosti ale bylo upozorněno i na nedostatky vybraného systému. Při vhodném využití možností softwaru je efektivita práce mnohdy ještě větší než uváděných 20 – 30 % prezentovaných výrobci. V závěru je potřeba uvést že
práce hodnotí parametrický software jako velmi vhodný pro použití
v nábytkářském průmyslu.
63
7.3 Summary Purposes those diploma work is valorize fitness setting software for parametric designed in furniture industry. Forepart define requirements and needs furniture industry. Further inclose resources production technical documentation and divide CAD software systems. Work show in too additional hardware and software. U these application is notice on necessity, that have it is necessary observe for mutual cooperation. In face of by selection definite software is treatise of about possibility and general conception work in parametric software. Like fit was chosen parametric software SolidWorks, then CAD software III. generation. Pivotal part is production bookcases in parametric software. For appreciation fitness using is library creation like two typical systems production in furniture industry. Primarily they are creation intimate 3D models for resulting generation graphical documentation. Further they are creation 3D models use it in vizualizacnich programme. At production bookcases is laying emphasis on utilize function that have individualize parametric software. Above all utilize definition proportions and their dependence by the help of quadratic, production by the help of configuration tables etc . Software and parametric style work was estimation and be described to and several meaningful additional modulus. One moduli was and directly utilize at production bookcases and graphical documentation choice produce. In work was estimation not only positive characteristics but was notice and on deficiency choice system. At fit utilize possibility software is effectiveness work frequently even greater than featured 20 – 30 % present manufacturers. V findings is need bring in that work evaluative parametric software as a very fit for use in furniture industry.
64
Literatura: 1 / Trávník, A., 2003. Technické technologická příprava výroby nábytku, Brno, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 76 s., ISBN 80-7157-697-4 2/ Trávník, A.,2005. Technologické operace výroby nábytku, Brno, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 178 s., ISBN 80-7157-865-7 3/ Brunecký, P., 1999 Výkresy ve dřevozpracujícím průmyslu, Brno, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 42 s., ISBN 80-7157-373-6 4/ Vláčilová, H. a kolektiv, 2006. Základy práce v CAD systému SolidWorks, Brno, Computer Press, 316 s. 5/ Šťastný, J. a kolektiv, 1999. Manuál technické dokumentace, České Budějovice, Česká matice technická, 326 s. 6/ Fořt, P.,Kletečka, J. 2004, Autodesk Inventor – Adaptivní modelování v průmyslové praxi, Computer Press,283 s. 7/ odborný časopis Pixel 8/ odborný časopis Computer Design 9/ uživatelský manuál softwaru SolidWorks
65
Seznam obrázků a příloh: Obr. 1 Členění činností v technické přípravě výroby (Trávník, 2003) Obr. 2 Pracovní prostředí programu Solid Edge Free 2D Drafting Obr. 3 Pracovní prostředí programu Autodesk AutoCAD 2005 Obr. 4 Pracovní prostředí programu Autodesk Inventor Obr. 5 Pracovní prostředí programu ArchiCAD Obr. 6 Pracovní prostředí programu SolidWorks (prostředí Díl) Obr. 7 Pracovní prostředí programu Catia Obr. 8 Pracovní prostředí programu SketchUp Obr. 9 Pracovní prostředí programu SURFCAM Obr. 10 Pracovní prostředí programu CINEMA 4D Engineering Obr. 11 Pracovní prostředí programu Kitchen Draw Obr. 12 Pracovní prostředí programu eDrawings Obr. 13 Polohovací zařízení SpaceExlorer Obr. 14 širokoúhlý tablet Intuos 3 A5 wide Obr. 15 zařízení Rapid Prototyping typu SLS (Selective Laser Sintering – tvorba modelu pomocí laseru Obr. 16 Pracovní prostředí Sestava Obr. 17 Pracovní prostředí Výkres Obr. 18 základní rozměry stojanu na CD Obr. 19 základní rozměry TV stolku Obr. 20 základní rozměry knihovna malá Obr. 21 základní rozměry knihovna velká Obr. 22 základní model H1D 15 Obr. 23 – Obr. 37 H1D rozměrové konfigurace Obr. 38 základní model S2Z 40 Obr. 39 – Obr. 46 S2Z rozměrové konfigurace Obr. 47 základní model S3Z 30 Obr. 48 - Obr. 57 S3Z rozměrové konfigurace Obr. 58 základní model SD1 35 Obr. 59 – Obr. 68 SD1 rozměrové konfigurace Obr. 69 základní model SvTR 60 Obr. 70 SvTR 60 Obr. 71 SvTR 90 Obr. 72 prostředí doplňkové aplikace DWG editor Příloha 1/ Nejdůležitější související normy a zákony Výkresová příloha/ Generovaná výkresová dokumentace výrobku CD stojan Příloha na CD - knihovny v parametrickém formátu SolidWorks - knihovny ve formátu vrlm - knihovny ve formátu eDrawings - výkresová dokumentace a kompletní diplomová práce ve formátu pdf
66
Příloha 1/ Nejdůležitější související normy a zákony: Zákon o technických požadavcích na výrobky 22/97 Sb.. ČSN 01 3106 ČSN 01 3101-1 ČSN 01 3101-2 -
všeobecné požadavky na výkresovou dokumentaci Technické výkresy. Názvosloví pro technické výkresy. Základní pojmy. Část 1 Technické výkresy. Názvosloví pro technické výkresy. Základní pojmy. Část 2
ČSN EN ISO 10209-2 - Technické výkresy. Terminologie – Část 2. Metody promítání ČSN 01 3105 -
Technické výkresy. Druhy konstrukčních dokumentů
-
Technické výkresy. Základní požadavky na technické výkresy
ČSN 01 3105 ČSN ISO 5457 -
Technické výkresy. Formáty a úprava výkresových listů (01 3110)
ČSN 01 3111 ČSN ISO 5455 -
Technické výkresy. Skládání výkresů Technické výkresy. Měřítka (01 3112)
ČSN 01 3114 -
Technické výkresy. Čáry. Základní ustanovení
-
Technické výkresy.Písmo pro technické výkresy. Základní požadavky
-
Technické výkresy. Písmo pro technické výkresy. Latinská abeceda
-
Technické výkresy. Písmo pro technické výkresy. Číslice a značky
ČSN 01 3115 ČSN 01 3116 ČSN 01 3119
67
ČSN 01 3121 -
Technické výkresy. Zobrazování
-
Technické výkresy. Kótování. Základní ustanovení
-
Technické výkresy. Tolerování délkových a úhlových rozměrů. Přepisování na výkresech (01 3136)
ČSN 01 3130 ČSN ISO 406
ČSN 01 3101-1 -
Technické výkresy. Tolerance tvaru a polohy. Přepisování na výkresech
ČSN 01 3151 -
Technické výkresy. Zjednodušené zobrazování spojovacích součástí
-
Technické výkresy. Změny na výkresech
ČSN 01 3160 ČSN ISO 7200 -
Technické výkresy. Popisová pole (01 3225)
ČSN ISO 7573 -
Technické výkresy. Seznamy položek (01 3125)
ČSN EN ISO 11 442 - Technická dokumentace výrobku. Zacházení s dokumenty zpracovanými na počítači ČSN 49 0000 -
Názvoslovie v drevárskom priemysle. Všeobecné pojmy a vlastnosti dreva
-
Tolerance pro dřevozpracující průmysl
-
Přídavky na opracování řeziva a přířezů řeziva, drsnost povrchu výrobků ze dřeva a na bázi dřeva
-
Názvosloví v nábytkářském průmyslu. Základní pojmy
ČSN 49 0010 ČSN 49 0231
ČSN 91 0000 ČSN 01 3801 až 3879 - Archivace technické dokumentace 68
ČSN 91 0001 -
Dřevěný nábytek. Základní ustanovení
-
Čalouněný nábytek. Základní ustanovení
ČSN 91 0015
ČSN ISO 6433 -
Technické výkresy. Odkazy na části výrobku (013108)
ČSN EN ISO 11 442-1 - Technická dokumentace výrobku. Zacházení s dokumenty zpracovanými na počítači. Část 1: Bezpečnostní požadavky (01 3196) ČSN EN ISO 11 442-2 - Technická dokumentace výrobku. Zacházení s dokumenty zpracovanými na počítači. Část 2: Originály dokumentů. ČSN EN ISO 11 442-3 - Technická dokumentace výrobku. Zacházení s dokumenty zpracovanými na počítači. Část 3: Pracovní etapy vyhotovení dokumentace výrobku (01 3196) ČSN EN ISO 11 442-4 - Technická dokumentace výrobku. Zacházení s dokumenty zpracovanými na počítači. Část 4: Správa dat a vyhledávací systémy (01 3196)
69
