CAD SYSTÉMY V ODĚVNÍ VÝROBĚ
POČÍTAČEM PODPOROVANÁ VÝROBA Snaha vyrábět velké série kvalitních, ale zároveň levných výrobků, vedla k využívání výpočetní techniky pro řízení strojů. Počítače jsou v současné době využívány ve všech fázích výrobního procesu. Výroba s podporou počítačů ve všech fázích se označuje při vzájemném propojení a spolupráci všech použitých počítačů CIM – Computer Integrated Manufacturing (výroba integrovaná pomocí počítačů). Síť propojených počítačů zahrnuje veškeré činnosti související s výrobou, počínající marketingem a končící dodávkami produktů zákazníkům (viz obr.1). Propojení počítačů výrobní organizace do sítě záleží na typu organizace a na mnoha jiných faktorech jako např.: sortiment produkce, organizační struktura atd. Jedním z významných faktorů je definice rozhraní mezi jednotlivými organizačními jednotkami. Informační toky týkající se dodávek materiálů a součástek (i energie), plánování, výroby, odbytu i expedice pak procházejí pře s stanovená rozhraní v přesně stanovené datové struktuře (viz. obr.2). V minulosti byla pozornost soustředěna hlavně na automatizaci sériové výroby. Požadavky na větší pružnost výroby dnes vedou k počítačové integraci i při malých sériích nebo při kusové výrobě. Počítačovou integrací výroby (CIM) lze dosáhnout jak zvýšení produktivity, zvýšení pružnosti výroby, zvýšení jakosti a snížení výrobních nákladů, tak zlepšení přehledu o stavu výroby a možnosti zefektivnění odstraňování chyb výroby.
Počítačem podporované systémy CAD CAP CAM CAE CAQ CAA
Computer Aided Design Computer Aided Planing Computer Aided Manufacturing Computer Aided Engineering Computer Aided Quality Check Computer Aided Assembly
počítačová podpora navrhování – modelování – konstrukce počítačová podpora projektování počítačová podpora výroby (automatizovaný výrobní systém) počítačová podpora inženýrských prací počítačová podpora kontroly kvality počítačová podpora montáže
1
informace marketingu
CAE
podnikové plánování
Computer Aided Engineerign – počítačem podporované inženýrské práce objednávka
plánování programu výroby • • •
zjištění potřeb organizační zajištění zjištění kapacit
CAD
QM
Computer Aided Design – počítačem podporovaná konstrukce
Quality Management – řízení jakosti
• •
zajišťování kvality
vývoj konstrukce
BDE
PPS
CAP
BetriebsDatenErfassung – získávání provozních dat
Plánování produkce a řízení
Computer Aided Planing – počítačem podpotované plánování
plánování • • • • •
• • •
zkoušení řízení zkoušek kontrola testerů a měřidel
výroba a příprava zkoušek
termínů kapacit materiálu síťový diagram pořízení a uložení dat
• •
plánování výroby plánování zkoušek
CAM Computer Aided Manufacturing – počítačem podporovaná výroba počítačové řízení výroby a kontroly • • •
výroba kontrola výroby kontrola provozních dat
příjem zboží
dodavatel
sklady
výroba
expedice
zákazník
Obr. 1. Informační toky spojené s výrobou
CAD SYSTÉMY V ODĚVNÍ VÝROBĚ
interaktivní dialog
rozhraní
řízení výroby a plánování
řízení jakosti
PPS
zpracování vstupů
řízení systému
CAD CAM
Společná databáze
zpracování
konstrukce, příprava výroby
vstup
řízení podniku
2D databáze
3D databáze
rekonstrukce
(drátové modely ploch a těles) geometrický modul
vnitřní geometrická reprezentace
QM
manipulace správa dat
CAM výstup
výroba
správa výstupů
technické výkresy, kusovníky
Obr. 2 Struktura toku dat v podniku
NC – programy, technologická data
Obr. 3 Struktura systému CAD
3
CAD SYSTÉMY V ODĚVNÍ VÝROBĚ
KONSTRUKCE S PODPOROU POČÍTAČŮ - CAD SYSTÉMY V současné době existuje řada systémů, které zastupují konstruktéra při množství rutinní práce a tím rozšiřují prostor pro vlastní tvůrčí práci. Tyto systémy se označují souhrnně zkratkou CAD. CAD systémy jsou jednou z dynamicky se rozvíjejících oblastí software, které společně s dalšími oblastmi počítačové grafiky jako např. počítačová animace, grafické simulace, virtuální realita atd. zásadním způsobem ovlivňují vývoj hardware. Jejich počátky je možné najít již v 50. letech 20. století. V té době byly vyvinuty první NC (Numeric Control) obráběcí stroje a programy pro řízení jejich práce. I přes různé využívání CAD systémů, jako např.: ve stavebnictví, architektuře, strojírenství, elektrotechnice, v průmyslu automobilovém, hračkářském, obuvnickém, nábytkářském, oděvním, je struktura tohoto programového vybavené vždy stejná (viz. obr. 3). Komunikaci člověka se systémem CAD zajišťuje programový modul pro zpracování vstupů. Výměna dat je interaktivní, tj. zadávané příkazy jsou hned zpracovány a interpretovány se současným zobrazením změn na monitoru. Vstupní komunikační modul tvoří uživatelské rozhraní systému CAD. Geometrický modul programového systému CAD provádí výpočty potřebné pro vytvoření geometrického modelu podle zadaných parametrů. Jeho prostřednictvím je dále možné provádět různé modifikace vytvořeného modulu, výstupem může být např. kompletní technická dokumentace nebo kvalitní stínované pohledy na modelovaný objekt, výkresy jednotlivých dílů, sestav, kusovníky a NC programy. Některé programy podporují i spolupráci s databázemi, vytvářejí seznamy materiálů a nabízejí další speciální funkce. Protože programy CAD jsou založeny na náročné matematice, vyžadují také odpovídající výpočetní výkon kvalitních grafických stanic.
PLÁNOVÁNÍ S PODPOROU POČÍTAČE - CAP SYSTÉMY Plánování nebo též příprava výroby tvoří spojovací článek mezi konstrukcí a výrobou. K nejdůležitějším úlohám přípravy výroby patří: konzultace s konstruktéry a požadavky na konstrukci, sestavení plánů výroby, sestavení plánů montáže, sestavení plánů kontrol, vytvoření programů pro NC stroje a manipulační systémy a c v neposlední řade sestavení plánů výrobních prostředků. Důležitá data pro sestavení plánů výroby (výčet výrobních operací včetně časů, rozměry výrobků a kusovníky) je možné získat z databáze konstrukčních dílů v systému CAD.Z těchto údajů je možné vytvořit v systému CAP všechny parametry plánů obsahujících časové rozvrhy výrobních a montážních operací na jednotlivých pracovištích a související plány zkoušek a vybavení pracovišť.
4
CAD SYSTÉMY V ODĚVNÍ VÝROBĚ Rozvoj výpočetní techniky přinesl CNC - řízení založené na spojení NC - řízení s řídícím počítačem (DNC, Direct Numerical Control=přímé číslicové řízení). Při propojení činností systému CAD a CAP mluvíme o inženýrské činnosti s podporou počítačů CAE (Computer Aidedt Engineering). Propojením CAD, CAE a systému pro řízení výroby a montáže vznikají systémy CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing). Pojem označuje kompletní návrhářský proces, při kterém se objekty navržené v CAD programu převedou do speciálních příkazů pro stroje, schopné požadovaný výrobek vytvořit. CAM v oděvním průmyslu představuje automatický výřez na řezacích zařízeních.
VÝROBA S PODPOROU POČÍTAČE - CAM SYSTÉMY Výroba s podporou počítače (CAM) zahrnuje současné nasazení počítačů ve všech oblastech produkce. Produkce přitom zahrnuje vedle číslicově řízených strojů a robotů i automatické zakladače ve skladech tak automatické transportní systémy. Při řízení pružných výrobních systémů má zvlášť velký význam soustava řídících počítačů propojených do jedné sítě. K nejdůležitějším úlohám systému CAM patří: •
výměna dat mezi počítačem pro plánování a řízení výroby a systémy pro přímé řízení strojů, robotů, skladových a transportních zařízení,
•
automatické získávání údajů o průběhu a stavu výroby,
•
kontrola zabezpečení výroby,
•
správa a kontrola objednávek a smluv,
•
zásahy do organizace výroby, např. při změnách termínů, průběžná optimalizace využití kapacit a plnění termínů,
•
průběžná dokumentace stavu nedokončené výroby,
•
aktualizace dat pro obnovu a vyřazování strojů a nářadí.
Systém CAM je zpravidla tvořen počítačovou sítí LAN, obsahující server se záložním systémem pro data (databankou) a řídící počítače pro jednotlivé systémy. DNC systém nadřízený CNC systémům obráběcích strojů často slouží jako File-Server, ve kterém jsou uloženy všechny potřebné NC programy pro jednotlivé obráběcí stroje.Server posílá aktuální programy řídícím systémům strojů a následně sleduje pohyb toku
5
CAD SYSTÉMY V ODĚVNÍ VÝROBĚ výrobků. Počítač pro řízení výroby přebírá řízení některých oblastí a celkovou kontrolu , přičemž dostává potřebná data ze systému CAD/CAP a systému pro plánování a řízení výroby.
SYSTÉMY CAD/CAM Jsou-li systémy konstrukce (CAD) a plánování výroby(CAP) organizačně oddělené, jsou společně využívané databáze jen uvnitř těchto systémů.Konstrukce vytvoří na základě požadavků výkresy výchozích polotovarů, konečných dílů a výrobků a kusovníky.Tyto výkresy a kusovníky jsou podkladem pro vytvoření pracovních plánů (plánů výroby). Informace z plánu výroby a výkresy umožňují volbu NC-strojů a nářadí, jakož i získání dat pro vytvoření programů k řízení NC – strojů. Jsou-li vytvořeny výkresy, NC-programy a plán výroby může začít výroba. Spojení CAD/CAM systému umožňuje přístup ke společné databázi počítačových geometrických modelů výrobků. Výrobek (díl) je reprezentován geometrickými a technologickými údaji (daty), které je možno zobrazit na monitoru, tiskárně, plotteru v podobě okótovaných a popsaných výkresů. Popisy výkresů mohou obsahovat i údaje o tolerancích a vlastnostech materiálu. Automatické předávání všech potřebných dat pro NC-programování je dnes součástí všech systémů CAD/CAM.
VYUŽITÍ CAD SYSTÉMŮ V AUTOMATIZACI TECHNICKÉ PŘÍPRAVY KONFEKČNÍ VÝROBY V oděvní výrobě se CAD systémy ujaly hlavně v oblasti technické přípravy výroby - TPV, kde jsou využívány jako prostředek automatizace práce za účelem snížení výrobních nákladů a zkvalitnění výroby. Technická příprava výroby v sobě zahrnuje veškeré činnosti, kterých je nezbytné k technickému vyřešení výrobku, stanovení způsobu výroby a její přípravy. Představuje jeden z hlavních zdrojů efektivnosti celého výrobního procesu, který má bezprostřední vliv na kvalitu výrobku a hospodárné využití materiálu. Výstup z této oblasti ve formě kompletní technické dokumentace představuje vstupní informace pro vlastní výrobní etapu.
6
CAD SYSTÉMY V ODĚVNÍ VÝROBĚ V následující tabulce jsou uvedeny nejznámější tuzemské a zahraniční systémy podílející se na automatizaci oděvní výroby, zejména pak v oblasti TPV. Zařazení uvedených systému do konkrétní oblasti jejich využití je poměrně obtížné. Důvodem je, že u většiny CAD systému se oblasti jejich využití prolínají navzájem mezi sebou, např. z konstrukční do ekonomické, výrobní atd. ZASTOUPENÍ NA TRHU
OBLAST
zahraniční
design – modelová tvorba a tvarový vývoj konstrukční příprava výroby
domácí
KOPPERMANN, BROTHER, TAJIMA GERBER, INVESTRONICA, LECTRA, ASSYST
technologická příprava výroby
PARMEL, CLASSICAD MACENAUER
OPTIPLAN
oddělovací proces konfekční výroby Klady a zápory využití CAD systémů ☺ pružnost - možnost rychlé reakce na měnící se požadavky trhu a módy
vysoká cena produktů
☺ výkonnost systému a s tím spojená zvýšená produktivita práce
náročnost hardwarových prostředků
☺ přehlednost a plánovitost při zařazování prací
nekompatibilita softwarových produktů
☺ přesnost a kvalita tvorby střihové dokumentace ☺ úspora materiálu ☺ úspora pracovníků ☺ možnost operativní kontroly Následující část bude věnována metodikám práce ve vybraných CAD systémech, které jsou součástí náplně cvičení předmětu CAD systémy v oděvní výrobě garantovaného Katedrou oděvnictví na FT- TUL.
7
CAD SYSTÉMY V ODĚVNÍ VÝROBĚ Kontrolní otázky 1. 2. 3. 4. 5.
Charakterizujte výrobu s využitím CIM. Který systém zabezpečuje propojení mezi úseky konstrukční přípravy výroby a vlastní výrobou? Jaký je rozdíl mezi CNC stroji a DNC stroji? V kterých oblastech technické přípravy výroby (zaměřeno na oděvní výrobu) se v současné době nejvíce využívají systémy podporované počítačem? Charakterizujte strukturu programového vybavení CAD systémů.
8
