Modellezés és szimuláció a tervezésben

Modellezés és szimuláció a tervezésben A tervezési feladat meghatározása

Szimuláció: egy másik rendszerrel - amely bizonyos vonatkozásokban hasonló az eredeti rendszerhez utánozzuk egy rendszer viselkedését, vagyis az eredeti rendszer modelljét kapjuk meg vele.

Az eredeti

Az eredeti tervezése

Szinkron szimulációs modell

Az eredeti viselkedése

Diakronikus szimulációs modell (viselkedési modell)

Tényleges viselkedés

Szimuláció (a viselkedés imitálása)

Értékelés

Módosítás

Vége Döntés

Megvalósítás

GÉPÉSZETI RENDSZEREK | AXGG| Dr. Horák Péter © 2010 1 / 15

Modelltípusok működési elvük szerint • szerkezeti modellek (pl. folyamatábrák, kapcsolási rajzok, kvalitatív grafikonok)

Gyors első benyomást kaphatunk velük a tervezés tárgyának megjelenési formájáról, működéséről, gyártási lehetőségeiről, és gyakran új ötletek forrásaként is felhasználhatók.

• ikonos modellek (pl. képek, rajzok, makettek, minták, léptékhelyes modellek és prototípusok)

Ha a rendszer viselkedését nem lehet teljes mértékben matematikai összefüggések formájában kifejezni, akkor az ikonos modellekkel való vizsgálatokhoz kell folyamodni.

• analóg modellek (pl. a hővezetési folyamat vizsgálható a villamos vezetési modellel)

Az analóg modellekben az eredeti valamely tulajdonságát a modell egy másik tulajdonsága reprezentálja. GÉPÉSZETI RENDSZEREK | AXGG| Dr. Horák Péter © 2010 2 / 15

Modelltípusok működési elvük szerint • matematikai modellek Elsődleges matematikai modell: fizikai és kémiai törvényszerűségek, alapelvek felhasználásával írják le a rendszer vagy a termék viselkedését. Ha ismertek a termék méretei, anyagi tulajdonságai és működési viszonyai, akkor az elsődleges matematikai modell lehetővé teszi a viselkedés azonnali meghatározását. (pl. egy adott súllyal terhelt rúd lehajlását leíró összefüggés)

Gl 3 f  3EI GÉPÉSZETI RENDSZEREK | AXGG| Dr. Horák Péter © 2010 3 / 15

Másodlagos (származtatott) matematikai modellek pl. két azonos anyagú, de eltérő geometriájú rudat vizsgálva: f 2 G l 3EI 1 G2 I 2  l2     3  f 1 3EI 2 G1l1 G1 I 2  l1  3 2 2

3

3

G2 I1  l2  f2   f1   G1 I 2  l 

felhasználhatjuk az ikonos modellel végrehajtott kísérletet is az ismeretlen rugalmassági modulus meghatározásához. Az alkalmazandó összefüggés: 3

G1l1 E 3 f 1 I1

Ezt aposteriori elsődleges matematikai modellnek hívjuk, mivel csak az ikonos modellel végzett vizsgálatot követően hozható létre. Ha minden ismert, és nincs szükség ikonos modellre a vizsgálathoz, akkor apriori elsődleges matematikai modellről beszélünk. GÉPÉSZETI RENDSZEREK | AXGG| Dr. Horák Péter © 2010 4 / 15

Az FMEA eljárás lényege • A meghibásodási módok és hatások elemzése (FMEA) és a hibafa-elemzés a termékek megbízhatóságának vizsgálatára szolgáló módszer, amely már a tervezés korai fázisában segítséget nyújthat a meghibásodás lehetséges okainak és hatásainak a felderítéséhez • Az FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) révén minden alkatrész esetében választ adhatunk két kérdésre: • Milyen módon hibásodhat meg az alkatrész, és • Mi történik, ha az alkatrész meghibásodik?

5 | AXGG| Dr. Horák Péter © 2010 GÉPÉSZETI RENDSZEREK 5 / 15

Az FMEA feladata • Az eljárás célja az összes lehetséges hibának, azok hatásainak, okainak és ellenőrzéseiknek feltárása és súlyozása. • Javaslatok készítése a hibák megszüntetésére megszüntetésére, a hiba gyakoriságának, vagy a következmény súlyosságának csökkentésére, vagy az ellenőrzés hatékonyságának a javítására. • Rendszeresen ellenőrzi a javaslatok megvalósítását és folyamatosan új javaslatokat készít a mindenkori legsúlyosabb hibaláncolat megkeresésére és megszüntetésére


FMEA Konstrukciós FMEA:

A tervezésből származó lehetséges hibamódok, okok és következmények feltárására, valamint ezek megszüntetésére, javítására szolgál. Folyamat FMEA: A gyártási vagy a szerelési folyamatból származó lehetséges hibamódok, okok és következmények feltárására, valamint ezek megszüntetésére, javítására szolgál.


Cél

FMEA-elemzés

Előkészítés Konstrukció, folyamat elem kijelölés

Elemekre bontás

Műveletek Alkatrészek

Funkciók meghatározása (csoportmunka)

Feltárás

Mikor nem teljesül a funkció ? Milyen hatás éri a vevõt ? Mi okozza a hibát ? Milyen ellenõrzések vannak ?

Hibák Következmények Okok Ellenõrzések

Súlyozás Milyen súlyos a vevõt ért hatás ? Milyen gyakori a hiba ? Milyen hatékony az ellenõrzés ?

Kiértékelés RPN - Risk Priority Number RF - Risk of Failure RP - Risk of Part

Javaslatkészítés (Csoportmunka)

Kritikus elemek

Javaslatok

Visszaellenőrzés GÉPÉSZETI RENDSZEREK | AXGG| Dr. Horák Péter © 2010 (Csoprtmunka)

8 / 15

• FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) ->hibamód és hatás elemzés Fontossági mérőszámok: – Hiba ok előfordulásának gyakorisága (Oijk) – A hiba következményének súlyossága (Sijk) – Az ellenőrzés hatékonysága (Dijk) RPN (Risk Priority Number): megadja a HIBAOK-KÖVETKEZMÉNY-ELLENŐRZÉS láncolat jelentőségét a következő képlet alapján:

RPNijk  Oijk  Sijk  Dijk GÉPÉSZETI RENDSZEREK | AXGG| Dr. Horák Péter © 2010 9 / 15

Hiba ok előfordulásának gyakorisága (Oijk) Hiba valószínűsége

Lehetséges hibaráták

Nagyon magas: a hiba szinte elkerülhetetlen

≥1:2

10

1:3

9

1:8

8

1:20

7

1:80

6

1:400

5

1:2 000

4

1:15 000

3

1:150 000

2

≤ 1:1 500.000

1

Magas: ismétlődő hibaráták Mérsékelt: alkalmi hibák

Alacsony: viszonylag kevés hiba

Távoli: hiba valószínűtlen

Értéksz ám (Oijk)


A hiba következményének súlyossága (Sijk)


Az ellenőrzés hatékonysága (Dijk) Észlelés

Kritérium: az észlelés valószínűsége terv ellenőrzéssel

Értékszám (Dijk)

Teljes bizonytalanság

A tervellenőrzés nem fog és/vagy nem tud észlelni egy lehetséges okot/mechanizmust és a rákövetkező hibamódot, vagy nincs terv ellenőrzés

10

Nagyon távoli

Nagyon távoli az esély arra, hogy a terv ellenőrzés észlelni fog egy lehetséges okot/mechanizmust és a rákövetkező hibamódot

9

Távoli

Távoli az esély arra, hogy a terv ellenőrzés észlelni fog egy lehetséges okot/mechanizmust és a rákövetkező hibamódot

8

Nagyon alacsony

Nagyon alacsony eséllyel fog észlelni a tervellenőrzés egy lehetséges okot/mechanizmust és a rákövetkező hibamódot

7

Alacsony

Alacsony eséllyel fog észlelni a terv ellenőrzés egy lehetséges okot/mechanizmust és a rákövetkező hibamódot

6

Mérsékelt

Mérsékelt eséllyel fog észlelni a tervellenőrzés egy lehetséges okot/mechanizmust és a rákövetkező hibamódot

5

Mérsékelten magas

Mérsékelten magas az esély, hogy a terv ellenőrzés észlelni fog egy lehetséges okot/mechanizmust és a rákövetkező hibamódot

4

Magas

Magas az esély, hogy a terv ellenőrzés észlelni fog egy lehetséges okot/mechanizmust és a rákövetkező hibamódot

3

Nagyon magas

Nagyon magas az esély, hogy a terv ellenőrzés észlelni fog egy lehetséges okot/mechanizmust és a rákövetkező hibamódot

2

Majdnem biztos

A terv ellenőrzés majdnem biztosan észlelni fog egy lehetséges 1 GÉPÉSZETI RENDSZEREK | AXGG| Dr. Horák Péter © 2010 okot/mechanizmust és a rákövetkező hibamódot 12 / 15

Az FMEA lépései •

•

•

Keressük meg a kritikus alkatrészt/műveletet. Bízzuk meg a konstruktőrt, technológust és termelésirányítót az elem módosításával, elhagyásával, vagy helyettesítésével, annak érdekében, hogy a minőségi problémák megszűnjenek Vizsgáljuk meg a többi - nem kritikus - elemnél a jellemző hibákat. Itt először az okok megszüntetésével majd az ellenőrzés hatékonyságának javításával próbáljuk a hibaláncokat megszüntetni. Végül nézzünk meg és szüntessünk meg minden olyan láncolatot, amelynek az RPN száma nagyobb mint 120.

13| AXGG| Dr. Horák Péter © 2010 GÉPÉSZETI RENDSZEREK 13 / 15

Konstrukciós FMEA - Varrógép



A hibafa elemzés módszere • A hibafa egy logikai diagram, ami egy rendszeren belül kimutatja egy lehetséges kritikus esemény és az azt elképzelhetően kiváltó okok között a kölcsönös kapcsolatot. • Az okok lehetnek környezeti feltételek, humán forrásból származó hibák, természetes események (azok, amelyek a rendszer életében várhatóan bekövetkeznek) és speciális elemek meghibásodásai, hibái.


• Egy „rendesen” elkészített hibafa változó meghibásodási kombinációkat és más eseményeket mutat be, amelyek a kritikus eseményhez vezetnek. • További előnye, hogy az elemzőt rákényszeríti, hogy megismerje a szerkezet hibalehetőségeit, a legalapvetőbb részletek szintjéig. Sok elem gyenge pontja lesz ezáltal felfedhető és kijavítható az elemzés szerkesztése folyamán.


• A lehetséges eredmények, amiket a vizsgálat kimutathat: – a kritikus (FŐ) eseményt kiváltó környezeti tényezők, humán hibaforrások, stb., azok lehetséges kombinációi; – egy előre megadott idő intervallumon belül a kritikus esemény bekövetkezésének valószínűsége (a diagnosztikai vizsgálatok során nem felhasználható eredmény).


• Egy szerkezet elemzése az említett módszerrel négy lépésben kivitelezhető: – a probléma definiálása és a határfeltételek megadása – a hibafa szerkesztése – a minimális metszet és mező csoportok megnevezése – a hibafa minőségi elemzése


Példa hibafa elemzésre


DfX-technikák


Gyártmány koncepció Főterv

Koncepció átalakítás

- funkcionális átalakítások - egyszerűbb struktúra kialakítása - alkatrész-szám csökkentése - kezelési és behelyezési feltételek javítása - kötési módok változtatása

DFA elemzés

DfMA -> szerelés- és gyártáshelyes tervezés

Szereléshelyes a gyártmány ?

nem

igen Anyagok és technológiák kiválasztása, korai költségbecslések

Javaslatok a gazdaságosabb anyagok és technológiák alkalmazására

A legjobb tervkoncepció

Gyártáshelyes tervezés

Részletes tervezés minimális gyártási költségekre

Prototípus GÉPÉSZETI RENDSZEREK | AXGG| Dr. Horák Péter © 2010 Gyártás

22 / 15

DFMA A DFMA- módszer (Design for Manufacture and Assembly) támogatja: • meglévő gyártmánytervek értékelése a szerelhetőség és gyárthatóság, versenyképesség szempontjai alapján, • a kézi, automatikus vagy robotos szerelés alkalmazhatóságának vizsgálata adott termékekre, • az elemzett gyártmánytervek struktúrájának elemzése, egyszerűsítése, • a szükséges minimális alkatrész-szám meghatározása a termék funkcióihoz, • szerelhetőség hatékonysági mutatójának meghatározása, GÉPÉSZETI RENDSZEREK | AXGG| Dr. Horák Péter © 2010 23 / 15

a szerelés és gyártás várható költségeinek meghatározása ill. tervezési stádiumban való becslése, • alternatív gyártási technológiák és szerelés-szervezési formák közötti választás, • a konkurens termékekkel való összehasonlítás, • konstrukciós jellemzők rangsorolása, értékelése, • a konstrukcióval kapcsolatos színvonal jellemzők számszerűsítése, • a lehetséges hibák, hibaokok vizsgálata, • gyártmányfejlesztési feladatok meghatározása, • célszerű fejlesztési irányok, trendek feltárása.


Modellezés és szimuláció a tervezésben

Recommend Documents