Varianten ontwerp Inliner

Varianten ontwerp Inliner

Naam Studierichting Inleverdatum Docent

: Sjaak Willems : ACE Mechanical Designer : 12 juni 2009 : ir. R Boeklagen

Samenvatting Dit verslag beschrijft verschillende technieken om een varianten ontwerp met Inventor te maken. Het doel van de opdracht is het terugbrengen van het aantal engineeringuren om een klantspecifieke configuratie samen te stellen, zodat deze vervolgens geproduceerd kan worden. Voor een varianten ontwerp zijn diverse methoden beschikbaar binnen Inventor. Elke methode wordt kort besproken en beoordeeld op de geschiktheid ervan voor dit betreffende varianten ontwerp. De methode met behulp van VBA is verder niet besproken in het verslag. Welke methoden het meest geschikt zijn, hangt van een aantal zaken af. O.a. hoe er binnen het bedrijf gewerkt wordt, met betrekking tot tekeningstructuur en projecten beheer. Uiteraard is de uitvoering van het ontwerp en de soort variatie van groot belang. Al deze zaken worden kort besproken en de gemaakte keuzes toegelicht. De toegepaste methoden worden allen kort geanalyseerd, tevens volgt er een vergelijk tussen deze methoden. Dit met als doel een soort leidraad te bieden voor iemand die voor het eerst een varianten ontwerp gaat maken met behulp van Inventor. Het eindresultaat voldoet aan de verwachtingen, het configureren van een uitvoeringsvariant is een kwestie van een invulblad in Excel invullen, waarna Inventor het model aanpast aan deze configuratie. Het handwerk dat overblijft, is het controleren van de gewijzigde productietekeningen. Dit blijft een hele kluif. Voor toekomstige verbeteringen binnen Inventor verdient dit de aandacht om de uitvoeringsvarianten nog sneller en beter te kunnen uitwerken tot en met het niveau van productietekeningen.

Pagina 2 van 31

Voorwoord Na mijn opleiding HTS werktuigbouwkunde in 1999 ben ik, nadat ik mijn afstudeeropdracht hier had afgerond, een klein jaar bij Coenders Machinebouw in Lottum werkzaam geweest als tekenaar/constructeur. Na een leerzame periode waarbij praktijk en theorie zeer dicht bij elkaar lagen was duidelijk dat er binnen dit bedrijf niet voldoende mogelijkheden waren om mij verder te ontwikkelen. Deze mogelijkheid bood Stork Foodsystems in Boxmeer mij wel. Hier heb ik gedurende bijna 8 jaar met veel plezier gewerkt. De eerste vier jaar als constructeur/projectleider. De laatste 4 jaar als ontwikkelaar/projectleider op de afdeling R&D (Research and Development). Tegen het einde van deze periode werd mij steeds duidelijker dat een grote organisatie minder bij mij past. De kans deed zich voor om als technisch verantwoordelijke bij een kleine club aan de slag te gaan. Deze kans heb ik een jaar geleden benut. Vanaf begin 2008 ben ik werkzaam bij Zomerdam Productidentificatie B.V. Dit is een klein bedrijf (ca 12 personen) wat zich voornamelijk bezig houdt met uiteenlopende etiketteerapplicaties en bijbehorende producthandeling. Veel van deze machines staan in de food-industrie. Hier komt mijn ervaring vanuit mijn Stork periode goed van pas. De machines die Zomerdam bouwt zijn vrijwel zonder uitzondering klantspecifiek, juist daar waar onze grotere concurrenten het af laten weten, springen wij vaak bij de klanten in op het moment dat er geen standaard oplossing te koop is in de markt. Doordat we ons bewust zo flexibel mogelijk opstellen en “verkopen” dat we altijd een oplossing hebben, geeft ons bestaansrecht in deze markt. In mijn huidige functie ben ik verantwoordelijk voor alle techniek die bij ons de deur uit gaat. In eerste lijn is dit het mechanische ontwerp van de machines, gevolgd door de besturingszijde. Op dit vlak heb ik echter goede hulp van verschillende collega’s zodat we samen een goed werkende machine bij de klant af kunnen leveren. Op dit moment werken we met 2 mensen voor de mechanische ontwerpen, terwijl er 1 persoon zich fulltime bezig houdt met het ontwerpen, documenteren en bouwen van de besturingen. Ons machinepark bij de klanten wordt in de lucht gehouden door 3 service monteurs. In drukke tijden kunnen deze monteurs ook ingezet worden voor de montage van nieuwe machines. Tevens maken we dan gebruik van enkele freelance constructeurs. Sinds begin 2008 zijn alle projecten van Zomerdam ontwikkeld en uitgewerkt met Inventor. Tenslotte wil ik dit voorwoord gebruiken om alle collega’s en in het bijzonder mijn directeur ing. Lute Aarsse te danken voor de tijd die ze voor mij vrij maakten en ik beschikbaar kreeg om deze afstudeeropdracht op een goede wijze af te kunnen ronden. Tevens wil ik mijn studiebegeleider ir. Ronald Boeklagen bijzonder danken voor de vele tips en hulp welke ik van hem gedurende deze periode mocht ontvangen. Goch, 10 juni 2009

Pagina 3 van 31

Inhoud Omschrijving

pag. nr

Samenvatting

2

Voorwoord

3

Inhoud

4

Inleiding

5

Doel

7

Beschrijving van de machine

8

Uitsluitingen

10

Varianten ontwerp met Inventor

11

Werkwijze

14

Uitwerking

18

Conclusies

21

Bijlagen

Pagina 4 van 31

Inleiding Zomerdam Productidentificatie B.V. is een bedrijf wat klantspecifieke oplossingen biedt voor allerlei producthandelingen en identificatie toepassingen. Deze strategie heeft tot gevolg dat elke opdracht specifieke engineering vraagt. Om goed te kunnen concurreren is het van wezenlijk belang dat er effectief ontwikkeld wordt en de engineeringuren tot een minimum worden beperkt. In de loop der jaren zijn een aantal concepten ontwikkeld die de basis vormen bij een nieuwe opdracht. De opdrachten zijn echter zo divers dat een geheel modulaire opbouw van machines en/of componenten niet haalbaar is. In veel machines van ons zit een etiketteerfunctie. Deze kent vele uitvoeringsvormen: bovenzijde, onderzijde, zijkant, rondom, of een combinatie van deze. Daarnaast zijn wij importeur van het Duitse Leich und Mehl. Zij bouwen zogenaamde uitprijzers. Dit zijn machines die razendsnel een product in lijn wegen en even later een etiket met het juiste gewicht en prijs aanbrengen op datzelfde product. Sinds een jaar zijn we tevens importeur van Mesutronic. Deze bouwen metaaldetectoren in allerlei vormen. Een dergelijke detector wordt steeds vaker gebruikt ivm met de steeds hogere veiligheidseisen en kwaliteitsnormen van de voedselindustrie. Wij integreren deze functie vaak, of bouwen er een passende transportband “omheen”. Tenslotte importeren we het Duitse OCS in Nederland, dit zijn zogenaamde checkwegers. Deze machines controleren in lijn of de productgewichten binnen de gestelde normen vallen. Zo niet worden deze uitgeworpen, hiervan zijn vele uitvoeringsvarianten. Deze machines volgen vaak achter een etiketteerfunctie. Naast al deze “standaard” projecten doen we regelmatig (2 a 3 keer per jaar) een project van een veel grotere omvang. Hierin zit dan af en toe (maar niet noodzakelijk) een standaard etiketteerfunctie, maar de producthandeling er omheen is zo sterk afwijkend dat er vanaf een blanco vel papier gestart wordt. Dit soort projecten heeft dan ook een aanzienlijk langere doorlooptijd dan de andere projecten. In ons “woordenboek” is 12 weken lang en 16 weken erg lang. Dit is dan inclusief alle engineering, deze kan bij dergelijke projecten tot ca 6 weken doorlooptijd vragen. Zomerdam is een relatief klein bedrijf dat geen eigen productie heeft. Bijna alle productie besteden we uit aan een machinefabriek waar we een zeer nauwe samenwerking mee hebben. We delen hetzelfde pand met elkaar, in de praktijk werken er ca 8 mensen van Zomerdam en ca 8 mensen van Brands Metaal op dezelfde locatie in Schaijk. Daarnaast werken er 5 mensen op de vestiging Noord in Westerbork. Bijgevoegd een organogram van Zomerdam, waarop de structuur van Zomerdam weergegeven is. Dit Organogram is per 1 juli geldig, hierin is mijn nieuwe functie vastgelegd na de overname van een klein bedrijfje in het Noorden, waardoor we nu ook een vestiging Noord hebben in Westerbork, voor korte service tijden.

Pagina 5 van 31

Zomerdam Productidentificatie B.V.

Lute Aarsse directeur

Secretariaat

Software engineer

Projectleider

Lute Aarsse verkoop manager

Verkoop 3 personen

Sjaak Willems technisch manager

Service 4 personen

Engineering 2 personen

Figuur 1: Organogram Zomerdam Productidentificatie B.V. per 1 juli 2009

Een uitzondering op al deze diversiteit in producten is de Inliner van Zomerdam. Dit is een machine waar weliswaar een flink aantal uitvoeringsvarianten van zijn, maar het concept is telkens hetzelfde. Helaas zijn de uitvoeringsmogelijkheden zo divers dat elke nieuwe machine weer een aantal engineeringuren vraagt. Doordat in de loop der jaren er telkens nieuwe opties bij zijn gekomen is de complexiteit van de structuur enorm toegenomen. Deze afstudeeropdracht is bedoeld om de structuur van de machine inclusief de vele opties inzichtelijk te maken. Vanuit deze brede basis zal een beperkt stukje uitgediept worden. Doel is om te analyseren wat de mogelijkheden zijn om via een specificatieblad de verkochte machine te configureren en met deze gegevens een parametrisch Inventor model samenstellen. Dit alles met als doel het aantal engineeringuren per opdracht aanzienlijk te verlagen.

Pagina 6 van 31

Doel Het doel van deze afstudeeropdracht is het verlagen van het gemiddelde aantal engineeringuren om een Inliner vanuit een order te specificeren en te produceren te verlagen. Een Inliner is een standaard concept, echter de uitvoering is voor een belangrijk deel afhankelijk van de producten die over de lijn gaan bij de klant. Hierdoor is vrijwel elke Inliner een uniek product. Variabelen in de configuratie zijn het aantal sporen van een lijn (producten naast elkaar), het aantal producten achter elkaar in een takt, en de afmetingen van de individuele producten. Deze variabelen gecombineerd maken een vrijwel oneindig aantal uitvoeringsvarianten. De uitvoeringsvarianten vragen nu per opdracht een behoorlijk aantal engineeringuren om de gewenste uitvoering te verkrijgen. Het doel van deze opdracht is een parametrisch model in Inventor te maken. Dit dient dusdanig uitgevoerd te zijn dat d.m.v. van een invulblad de configuratie bepaald kan worden. Hierbij zijn een aantal sporen en producten achter elkaar vrij te kiezen (tot een maximum). De lengte en de steek van de producten kan hierbij vrij opgegeven worden. Daarnaast is deze opdracht bedoeld om ervaringen te delen opgedaan met de verschillende mogelijkheden om een Inventormodel parametrisch te maken.

Pagina 7 van 31

Beschrijving van de machine Vaak worden kaas- en vleesproducten verpakt in zogenaamde dieptrekverpakkingen. Deze komen getakt uit een dieptrekmachine. Getakt wil zeggen dat een dergelijke machine een aantal bewerkingstappen uitvoert. Tussen deze bewerkingstappen schuift het product dan telkens 1 station op. De verpakkingen in een takt hebben meestal een patroon van bijvoorbeeld 4 naast elkaar en 3 achter elkaar. Een dergelijk patroon van producten schuift dan telkens 1 station door in de dieptrekmachine. De laatste stap in deze machine is de snijstap, hier worden de verpakkingen losgesneden en liggen vervolgen los op een transportband. De dieptrekmachine geeft in een stap een patroon producten af (bijvoorbeeld 4x3, dus 12 producten). En dan weer een hele tijd iets, Figuur 2: voorbeelden dieptrekverpakkingen gangbare takttijden zijn 10 per minuut, dus elke 6 seconden een takt.

Voor de verdere handelingen (wegen en etiketteren, vaak ook metaaldetectie) is het niet handig dat deze producten in 4 sporen verwerkt moeten worden. Om deze 4 sporen, die ook nog eens getakt (onregelmatig) aangevoerd worden, te egaliseren in 1 spoor met een (nagenoeg) constante steek, heeft de firma Zomerdam een inliner ontwikkeld. Deze machine sorteert de producten van verschillende sporen zodanig dat ze verder gaan op 1 spoor. Hierdoor heeft de klant maar 1 smalle lijn nodig die op hogere snelheid alle producten kan verwerken. Dit scheelt enorm in de vereiste uitgaven voor een dergelijke lijn. Een inliner is

Figuur 3: foto linkse uitvoering inliner

Figuur 4: 3D afbeelding rechtse uitvoering inliner Pagina 8 van 31

hiermee heel snel terugverdiend. De uitvoeringsvorm van de inliner wordt dus sterk bepaald door het patroon producten wat de klant wil draaien op de betreffende lijn. Vaak draait de klant meerdere producten op dezelfde lijn. De patronen van de producten kunnen heel verschillend zijn. 2x2 producten is mogelijk, maar ook 3x3. Soms is het mogelijk om een inliner die patronen verwerkt van 4x2 ook patronen te laten verwerken van 2x2. Dit is mogelijk door 2 banden naast elkaar gelijktijdig aan te sturen zodanig dat deze banden samen 1 product transporteren. Vaak is het echter noodzakelijk dat de klant met wisseldelen gaat werken. Een wisseldeel houdt in dat een module met bv 4 banden naast elkaar verwisseld wordt met een module van 3 banden naast elkaar. Deze wisseldelen zijn altijd klantspecifiek omdat de steek telkens anders is. Een andere uitvoeringsvorm van de inliner is de haakse uitvoering. Hierbij loopt het product niet recht door de machine heen, maar staat de uitvoerband haaks op de invoerband om de producten naar links of rechts af te voeren. De uitvoering van deze machine is sterk afwijkend van de eerder beschreven machine. Voor de hand liggend is dan ook om deze machine verder buiten

beschouwing te laten.

Figuur 5: foto haakse inliner Figuur 6: 3D afbeelding haakse inliner

Pagina 9 van 31

Uitsluitingen Doordat de Inliner op dit moment vele opties kent is het vrijwel ondoenlijk om binnen de gestelde studietijd het complete model inclusief al deze opties mee te nemen in het parametrisch model. De volgende opties en uitvoeringsvormen zullen niet worden meegenomen: • • • • •

uitwerpband met glijgoot haakse uitvoering linkse uitvoering verlengde uitvoerband wisseldelen

Wat er dan overblijft, is een rechtse uitvoering zonder opties. De volgende maat en uitvoeringsvarianten kunnen via een specificatieblad worden gekozen: • • • • •

aantal sporen steekmaat van de sporen aantal rijen lengte van de producten nominale machinehoogte

Pagina 10 van 31

Varianten ontwerp met Inventor Inleiding in variantenontwerp Inventor biedt de mogelijkheid om van een bestaand ontwerp een variant af te leiden. Wanneer duidelijk is welke varianten voor kunnen komen, is het mogelijk om tijdens het ontwerp van het basismodel rekening te houden met de latere varianten. De praktijk leert dat deze kennis en dit inzicht er tijdens een eerste ontwerp (bijna) nooit is. Een effectief (complex) varianten ontwerp zal pas gemaakt kunnen worden nadat een aantal varianten van een ontwerp zijn uitgewerkt. Pas dan kan een constructeur per variabele de juiste keuzes maken om deze effectief het ontwerp te laten beïnvloeden. Bij kleinere samenstellingen maakt de gekozen methode weinig uit. Naarmate de ontwerpen complexer en omvangrijker worden is de gekozen methode steeds belangrijker om het model stabiel te houden en de vereiste rekencapaciteit te beperken. Het succes van een varianten ontwerp valt of staat met de keuzes waar welke technieken het beste passen en het model overzichtelijk houden. De grootste uitdaging bij het maken van een varianten ontwerp, is het model op een dusdanige manier op te zetten dat het “transparant” genoeg is voor een collega constructeur om hier mee verder te werken. Hiermee wordt het uiteindelijke succes van een varianten ontwerp bepaald.

Skelet modelleren De techniek van skelet modelleren baseert op een conceptmodel waarop de verschillende onderdelen geprojecteerd worden. Deze projectie wordt gebruikt om een afgeleid (derived) onderdeel te maken. Wanneer de afmetingen van het skelet veranderen, wijzigen alle gekoppelde, onderdelen mee. Op deze manier kan heel snel en eenvoudig een variant van een model gemaakt worden. Bijkomend voordeel is dat de onderdelen in de samenstelling geen onderlinge plaatsvoorwaarden (constraints) meer nodig hebben. Het skelet bepaalt de positie en dit bespaart aanmerkelijke rekencapaciteit van de PC.

Koppeling met Excel Wanneer bij een wijziging meerder onderdelen tegelijkertijd wijzigen, kunnen de samenstellingen en bijbehorende onderdelen aan elkaar verbonden worden via Excel. Na een wijziging veranderen de samenstellingen en onderdelen, volgens de parameters in het rekenblad. Het voordeel van het koppelen van de modellen via Excel is dat hiermee meer wiskundige- en databasefuncties mogelijk zijn.

Pagina 11 van 31

Adaptieve onderdelen Inventor heeft de mogelijkheid om een onderdeel automatisch te laten aanpassen aan een samenstelling. Dit vermogen om zich aan te passen wordt adaptiviteit genoemd. Dit is een eenvoudige manier om een onderdeel mee te laten wijzigen met overige delen in een model, het kent echter nogal wat beperkingen en nadelen: • • •

Meerdere adaptieve onderdelen in een samenstelling vraagt veel rekencapaciteit van de PC en kan het model instabiel maken. Adaptiviteit, symmetrie en fix (plaats- en vormvoorwaarden) werken lang niet altijd samen en geeft snel zeer moeilijk te verklaren foutmeldingen. Adaptieve afhankelijkheid kent een aantal beperkingen: adaptieve schetsen; contourvormen van onderbepaalde schetsen; extrusie afstand en hoek van een omwentelingslichaam; werkgeometrie die naar vormen verwijst;onderdelen die adaptieve vormen of – schetsen bevatten; subsamenstellingen die adaptieve onderdelen bevatten.

VBA Visual Basic for Applications (VBA) is een programmeertaal die bestemd is om applicatieprogramma's te automatiseren. Met behulp van VBA is het mogelijk toepassingen te automatiseren en de functionaliteit van de applicatie kan daardoor enigszins worden uitgebreid. VBA wordt dan gebruikt als een macrotaal voor die applicatie, waarin extra functies voor die applicatie kunnen worden geprogrammeerd. De basisfunctionaliteit van het applicatieprogramma kan in een VBA programma worden aangeroepen. Een programmeur kan met specifieke zelfgeprogrammeerde functies in VBA een Inventormodel geautomatiseerd verwerken. Het grote nadeel van VBA programmeren is dat het specialistische kennis vraagt en moeilijk overdraagbaar is aan (eventuele) collega’s die inhoudelijke aanpassingen aan een geautomatiseerd model moeten doen.

iAssemblies Met een iAssembly kan snel gewisseld worden tussen een aantal varianten. In een iAssembly kan worden opgenomen welke onderdelen actief zijn en welke variant van een iPart actief is. Hiermee kunnen snel onderdelen gewisseld worden en de juiste variant gekozen worden. Een iAssembly is minder krachtig dan een Excel koppeling; er kan alleen gekozen worden uit vooraf ingestelde maatvarianten.

Pagina 12 van 31

iParts Met iParts kunnen vormvarianten van een onderdeel gemaakt worden. Een iPart aanmaken kost nogal wat tijd, welke zich echter terug verdient door het hergebruik van de vormen. Er bestaan 2 soorten iParts: • •

Standaard iPart Custom iPart

Beide varianten onderscheiden zich wezenlijk in hoe ze door Inventor behandeld en weggeschreven worden: Een standaard iPart bevat een tabel (lijst) waaruit een aantal, van te voren bepaalde, maat- en of vormvarianten gekozen kunnen worden. Dit kunnen voorraad artikelen zijn. Inventor schrijft deze onderdelen weg in een bibliotheek waaraan het iPart is toegewezen. Een custom iPart wordt niet beperkt door keuzes uit een tabel, maar bevat een of meerdere variabelen die door de gebruiker ingegeven kunnen worden. In theorie kunnen hiermee oneindig veel varianten gemaakt worden. Deze worden niet in een bibliotheek opgeslagen, maar in het actieve project. Vanuit het oogpunt van standaardisatie dient het gebruikt van custom iParts beperkt te worden.

Pagina 13 van 31

Werkwijze Inleiding toegepaste werkwijze In het voorgaande hoofdstuk is elke methode om een variabel model in Inventor te maken kort besproken. Deze methoden zijn: • • • • • •

Skelet modelleren Koppeling met Excel Adaptieve onderdelen VBA iAssemblies iParts

Bij het opzetten van een variabel model dient in een zo vroeg mogelijk stadium een inschatting gemaakt te worden over de aard van de variabelen en welke gevolgen deze variabelen hebben voor het model. Hoe groter het inzicht bij de start van een model, hoe beter het model opgezet kan worden, door de meest geschikte methode toe te passen. Bij deze opdracht is VBA op voorhand afgevallen, dit omdat de vereiste kennis niet, of te beperkt aanwezig is om deze te gebruiken, c.q. te beoordelen op de geschiktheid hiervan. Deze methode is om deze reden helaas niet verder meegenomen in de vergelijkingen. iAssemblies vallen voor dit model af, vanwege de beperkte vrijheid. Deze methode werkt alleen goed als er gekozen kan worden uit een beperkt aantal varianten. Dit is hier niet van toepassing doordat een aantal variabelen door de gebruiker vrij ingegeven kunnen worden. Deze methode is daardoor minder of in het geheel niet geschikt. Voor iParts geldt hetzelfde als voor de iAssemblies, tenminste indien er gekeken wordt naar standaard iParts. Ook hiervoor geldt dat de beperkte keuze uit van te voeren bepaalde varianten een te grote beperking is voor het hier uitgewerkte model. Wanneer naar de custom iParts gekeken wordt, is er wel een mogelijkheid. Ervaring uit het verleden heeft echter geleerd dat het aanmaken van een custom iPart behoorlijk wat werk vraagt om tot een goed te benaderen onderdeel te komen. Deze functionaliteit bezit een gangbaar Part ook wanneer dit part via een externe link aan Excel gekoppeld wordt. Dit gaat aanzienlijk sneller en geeft minder kans op fouten. Bijkomend voordeel is dat hetzelfde Excel bestand tegelijkertijd meerdere parts kan beïnvloeden zodat op 1 centrale plaats alle variabelen voor een modelvariant ingegeven kunnen worden. Wat overblijft na bovenstaande afwegingen zijn de volgende technieken: • • •

Skelet modelleren Koppeling met Excel Adaptieve onderdelen

Pagina 14 van 31

Deze methoden zijn in deze opdracht toegepast, soms zelfs in combinatie, wat er goede resultaten opgeleverd heeft. Elke toegepaste methode zal in de volgende pagina’s besproken worden.

Skelet modelleren Met deze methode is het basisframe opgezet, bestaande uit: • • • •

lassamenstelling van het onderstel basisplaten met montagegaten afdekkappen samenstelling aandrijving

Deze opbouw is grafisch weergegeven in bijlage 1. Het skelet (onderdeel xxx330 skelet basisframe) heeft 2 variabelen die uit een Excel bestand komen. Dit zijn de hoogte en de lengte van het frame. De losse panelen links en rechts van het basisblok steken vaste maten boven en naast dit blok uit. Als het basisblok hoger, of langer wordt, schuiven deze zijpanelen mee in de hoogte, en/of worden langer of korter. Het skelet is de basis voor het gelaste onderstel wat met behulp van de functie framegenerator verder is opgebouwd. Daarnaast zijn alle zijpanelen van het onderframe geprojecteerd op dit skelet.

Figuur 7: samenstelling basisframe

Van beide basisplaten waarop de meeste onderdelen gemonteerd zijn, zijn de hoofdafmetingen tevens geprojecteerd van dit zelfde skelet. De gatenpatronen worden vervolgens vanuit de Excel koppeling verder ingevuld, zodat de juiste gaten op de juiste plaats komen. De ervaringen van met skelet modelleren zijn erg positief. Zeker wanneer een aantal variabelen uit een Excel bestand ingelezen worden, blijkt dit een zeer krachtige en stabiele methode. Het grootste voordeel van deze methode is dat de losse onderdelen in een samenstelling geen constraints nodig hebben en altijd op de juiste plaats zitten. Het enige wat gedaan dient te worden is de occurence (positie) van de onderdelen op de oorsprong te leggen van de samenstelling en ze vervolgens vast te zetten. Dit voorkomt de vaak lastige foutmeldingen met constraints als er diverse zaken (subsamenstellingen, of onderdelen) gaan schuiven in een hoofdsamenstelling. Deze constraints vragen tevens veel rekencapaciteit van de PC. Op deze manier snijdt het mes aan 2 kanten: minder foutkansen en een sneller model.

Pagina 15 van 31

Link met Excel Deze methode is gebruikt om diverse patronen en afmetingen in samenstellingen en onderdelen vast te leggen. Feitelijk is dit de belangrijkste methode die toegepast is bij dit variantenontwerp. Diverse (sub)samenstellingen en enkelvoudige onderdelen halen informatie uit een Excel bestand. Deze informatie kunnen afmetingen en aantallen zijn. Afmetingen kunnen alle voorkomende getallen zijn, deze kunnen rechtstreeks via het invulblad komen, of via een formule bepaald worden. Aantallen worden weer gebruikt om de eigenschappen van diverse patronen in samenstellingen en/of onderdelen te bepalen. Dit zijn uitsluitend gehele, positieve getallen die rechtstreeks uit het invulblad kunnen komen, of via een formule bepaald worden. Wanneer Excel gebruikt wordt om geautomatiseerd informatie te verwerken, is een overzichtelijke opbouw van een dergelijk bestand zeer belangrijk. Zeker wanneer er na een langere periode wijzigingen doorgevoerd moet worden, is goed commentaar onmisbaar. Een tip hierbij is gebruik te maken van verschillende werkbladen, bv.: • • •

Een blad met uitsluitend de modelparameters die Inventor gebruikt bij de koppeling. Een 2de blad met een interface voor de “configurator” zodat een overzichtelijk invulformulier, voorzien van commentaar gemaakt kan worden. En tenslotte een rekenblad. Hier worden de ingevulde waarden omgezet naar de parameters voor Inventor. Wezenlijk in dit blad is de uitleg van waar en hoe de gegevens verwerkt worden tot de modelparameters.

De koppeling met Excel heeft geen problemen gegeven, alleen is 1 eigenaardigheid aan het licht gekomen: Wanneer het Inventormodel geladen wordt, is niet altijd de actuele configuratie die in Excel ingevuld is. De volgende volgorde kan dit probleem voorkomen: 1. Inventor starten en model openen (Het model volgens de laatst opgebouwde configuratie in Inventor zal opgebouwd worden, onafhankelijk van de actuele configuratie in het Excel bestand.) 2. Excel starten en invulbestand openen. 3. Wijzig de configuratie van het model in het invulblad van Excel. 4. Sla het Excel bestand op. (bij het opslaan van dit bestand, wordt de link met het openstaande Inventor model bijgewerkt, nu wordt het Inventor model pas bijgewerkt.) 5. Update het Inventor model. (Nu wordt het model opgebouwd volgens de actuele configuratie uit het Excel bestand.) Bovenstaande werkvolgorde is een weetje wat veel ellende kan besparen bij het zoeken naar fouten. Daarnaast is het zeer aan te raden, het Excel bestand in de workspace van het Inventorproject te zetten. Op deze manier verhuist het bestand altijd mee met het project en is het bestand gemakkelijk te openen vanuit Inventor. Een link met een Excel bestand vraagt weinig tot geen aanpassingen van een Inventor samenstelling en/of onderdeel. Het handigste is een samenstelling van een bepaalde configuratie op te bouwen zonder rekening te houden met variabelen. Vervolgens wordt een externe link gemaakt met het Excel bestand via de parameterlijst. Indien het een eenvoudige samenstelling of model is, kunnen de betreffende parameters rechtstreeks in de parameterlijst vervangen worden door de variabelen uit de externe link.

Pagina 16 van 31

Indien de samenstelling en/of het onderdeel complexer wordt, is de lijst met parameters erg lang en daardoor onoverzichtelijk. Een betere methode is dan via de parameterlijst de externe link aan te maken en de parameterlijst vervolgens weer te sluiten. Vervolgens kunnen de gewenste parameters via de modeltree benaderd worden door de features te bewerken en de betreffende parameter via “list parameters” te vervangen voor een variabele uit de lijst. Een eenduidige en overzichtelijke naamgeving van de variabelen in het Excel bestand is een pre, omdat dit de volgorde (alfabetisch) bepaald waarin de variabelen zichtbaar zijn in Inventor.

Adaptieve onderdelen Adaptieve onderdelen is een snelle en eenvoudige manier om afmetingen af te leiden van onderdelen uit een samenstelling. Deze methode wordt zeer veel toegepast wanneer er nieuwe ontwerpen gemaakt worden. Het grote voordeel is dat de afhankelijkheid van onderdelen tijdens het ontwerpen vanzelf volgt uit de opbouw. Hierdoor is een van te voren bepaalde strategie van ondergeschikt belang. Veel adaptieve onderdelen maken het Inventor model echter traag en instabiel. Om deze reden wordt aangeraden om de adaptiviteit van de onderdelen uit te schakelen op het moment dat vast staat dat deze niet meer zullen wijzigen. Dit is bij een variantenontwerp uiteraard niet handig! Indien deze methode beperkt toegepast wordt, is het een handig hulpmiddel. Maar een instabiel model is een risico wat als het ware op de loer ligt. Advies is dan ook deze methode beperkt toe te passen.

Vergelijking toegepaste methoden Wanneer de toegepaste methoden vergeleken worden, valt op dat de adaptieve onderdelen niet de voorkeur krijgen. Eerder genoemde nadelen wegen dermate zwaar dat het in de praktijk beperkt blijft tot enkele delen. Van collega’s is bekend dat er wat meer mee gewerkt wordt, maar vrijwel altijd wordt de adaptiviteit na afloop uitgeschakeld. Conclusie hier is dat deze methode weliswaar een gemakkelijke en eenvoudige is, maar de nadelen te zwaar wegen op dit uitgebreid toe te passen in een varianten ontwerp. Tijdens het opbouwen van het variantenontwerp zoals in dit verslag besproken, werd duidelijk dat samenstellingen en onderdelen gemakkelijk en betrouwbaar aan een Excel bestand gekoppeld kunnen worden. Wanneer een deel van de samenstelling dan met behulp van skelet modelleren opgebouwd word, ontstaat een stabiel model. De grote kracht is dat beide technieken gecombineerd kunnen worden. Zodat een aantal variabelen van een skelet via een Excel bestand gekoppeld worden. Deze methoden kunnen willekeurig door elkaar gebruikt worden, wat in dit geval goede resultaten opgeleverd heeft.

Pagina 17 van 31

Uitwerking Tekenwijze Zomerdam Alle projecten die met Inventor uitgewerkt worden, hebben een eenduidige structuur en nummering. Alle tekeningen en maakdelen hebben een 7-cijferig nummer. De eerste 4 cijfers zijn een projectnummer. De laatste 3 cijfers zijn een volgnummer binnen een project. De onderliggende indeling van de 1000 beschikbare nummers binnen een project, is vrij en naar inzicht van de betreffende constructeur. Hierop is 1 uitzondering: de hoofdsamenstelling is altijd volgnummer -000. Er kunnen altijd oudere nummers (uit voorgaande) projecten gebruikt worden. Intern is dan meteen duidelijk dat dit reeds bestaande onderdelen zijn en op voorraad (kunnen) liggen. Deze nummering heeft invloed op de manier waarop onderdelen uit dit project genoemd en genummerd worden. De onderdelen die niet veranderen wanneer er een andere uitvoering geconfigureerd wordt, beginnen met projectnummer 3050. Deze nummers zijn niet projectgevoelig en vragen daarbij slechts eenmalig aandacht bij de uitwerking. De overige onderdelen zijn uitvoeringsgevoelig en daarmee per project (verkochte uitvoering) anders. Al deze onderdelen hebben projectnummer xxxx met een volgnummer. Het projectnummer wordt toegekend op het moment dat een definitieve opdracht geplaatst wordt. Het Inventor model wordt geconfigureerd volgens de specificatie in de opdracht. Hieruit volgt een Inventormodel. De tekeningnummers beginnend met xxxx worden aangepast en krijgen het projectnummer toegekend van de opdracht. Alle werktekeningen worden nagekeken om eventuele fouten als gevolg van verschuivingen te corrigeren. Het resultaat is een tekenpakket dat gedeeltelijk bestaat uit 3050 nummers en uit nummers uit het actuele project. De 3050 nummers kunnen in grotere aantallen geproduceerd worden, de overige delen worden per opdracht aangestuurd.

Invoerband De invoerbanden bestaan uit het opgegeven aantal sporen van de machine. De effectief gebruikte breedte van deze sporen hangt af van de foliebreedte in de voorgaande machine. De inliner van 700mm nominale breedte kan een maximale foliebreedte verwerken van 635mm (40 inch). Vaak komt het voor dat een klant een smallere folie verwerkt (b.v. 500mm). In een dergelijk geval dienen de sporen verdeeld te worden over een smaller gebied van de machine. De positie van het eerste spoor door de inliner ligt dus niet op een vaste maat in de machine. Wanneer de klant een smalle folie verwerkt zal het eerste spoor verder richting het midden van de machine verhuizen. Daarnaast zal deze invoerband vrijwel altijd tussen de draaiende messen inlopen van de Pagina 18 van 31 Figuur 8: samenstelling invoerband

voorgaande machine. Om deze reden is de ruimte tussen de sporen in te stellen, zodanig dat er ruimte voor de messen ontstaat, zonder dat er onnodige effectieve bandbreedte weggegeven wordt. De basis van de invoerband in het frame, dit is een lasonderdeel opgebouwd uit plaatwerk. In het plaatwerk zitten boutgaten afgeleid van het aantal sporen en de steek van de sporen. Deze gaten zitten in een patroon waarvan de aantallen en de steek als variabele in het Excel bestand zitten. De startpositie van het eerste patroon zit als variabele in de schets van deze gaten. Deze variabele wordt ook ingelezen via de Excel koppeling. De onderdelen die betrekking hebben op de transportbanden (assen, vulbussen, looprollen glijplaten en banden zelf) zitten in een patroon waarvan de variabelen steek en aantal uit Excel komen. Op deze manier is de samenstelling uiteindelijk compleet. In de bijlagen zijn 2 verschillende configuraties van de invoerband uitgewerkt. Een keer een uitvoering met 2 sporen en een steek van 150mm en een keer een uitvoering van 4 sporen, steek 120 met een grote tussenruimte van 50mm voor de messen. De invoerbandjes zijn hier dus heel smal om voldoende ruimte tussen de messen te houden. In de bijbehorende samenstellingtekening is op de stuklijst te zien dat de aantallen van de onderdelen mee wijzigen wanneer er 4 bandjes gebruikt worden in plaats van 2. Tot op onderdelen niveau wordt alles meegenomen in de specificatie. De onderdelen zijn in deze voorbeelden nog niet hernummert voor een specifiek project, vandaar dat deze onderdelen beginnen met xxxx.

Indexbanden De indexbanden zijn vergelijkbaar opgebouwd als de invoerband, met als extra variabele het aantal producten (indexbanden) wat achter elkaar de machine in komt bij 1 takt van de voorgaande machine. De indexbanden zitten in een patroon met een wisselend aantal sporen op variabele steek en een wisselend aantal rijen op een variabele lengte. Al deze informatie wordt via het Excel bestand berekend en in parameters doorgegeven aan Inventor.

Voor de indexbanden is het tevens mogelijk de tussenruimte in te geven. Meestal wordt deze minimaal gehouden, zodat maximale Figuur 9: samenstelling indexbanden bandbreedtes mogelijk zijn, maar met speciale producten kan het mogelijk zijn deze tussenruimte toch groter te houden, zodat de producten onderling meer ruimte hebben en elkaar niet gaan raken.

Pagina 19 van 31

Basisplaten frame De basisplaten van het frame dragen de feitelijke banden, die invoerband, de uitvoerband, en de indexbanden, evenals de aandrijfcomponenten voor deze banden. Deze basisplaten hebben een vaste hoogte, de lengte varieert echter met het aantal rijen en de steek van deze rijen (lengte van de indexbanden). De benodigde lengte wordt in Excel berekend, en als basismaat gebruikt voor het skelet van het basisframe. Op dit skelet zijn de basisplaten geprojecteerd, zodat deze de juiste afmetingen hebben. De gaten voor de uitvoerband hebben vaste maten vanaf de uitvoerzijde gezien. Deze zitten altijd op dezelfde plek, onafhankelijk van de machinelengte. Hetzelfde geld voor de montagepunten van de invoerband, alleen dan vanaf de invoerzijde gezien. De montagegaten van de eerste indexband zitten op een vaste positie vanaf de invoerzijde. Een deel van deze gaten zijn afhankelijk van de lengte van Figuur 10: basisplaten frame de indexbanden. Deze variabel zit in de schets verwerkt van dit eerste gatenpatroon. De hoeveelheid gaten en de steek zit vervolgens in een patroon bepaald worden door het aantal rijen en de steek van de rijen. Om het een en ander duidelijk te kunnen maken, zit in bijlage 6 staat een productietekening van een basisplaat met commentaar hoe de locaties van de gaten bepaald is en mee veranderen met een andere uitvoering.

Pagina 20 van 31

Conclusies Het varianten ontwerp is goed geslaagd. Vooral de mogelijkheid om verschillende methoden te combineren heeft bijgedragen aan een krachtig model. Een deel wat echter behoorlijk wat restwerk met zich meebrengt is de vereiste hernummering van een flink aantal klantspecifieke onderdelen. Tevens dienen alle gekoppelde productietekeningen gecontroleerd te worden op juistheid. Door het verschuiven van de diverse afmetingen kan een tekening plotseling niet meer leesbaar zijn, of onvolledig worden. Wanneer enkel en alleen naar het werkelijk Inventor model gekeken wordt ben ik erg tevreden met het resultaat. Door de invoermogelijkheden in Excel te beperken kun je er voor zorgen dat het model stabiel blijft. Hierdoor heeft de invuller ook meteen in de gaten dat een bepaalde uitvoering of combinatie niet mogelijk is. Na de productietekeningen kijkend, kan bij een zeer consequente opbouw van de tekening een beter en stabieler resultaat verkregen worden. Dit geeft als resultaat dat de tekeningen minder aangepast hoeven te worden doordat bv aanzichten in elkaar schuiven, of bematingen verschuiven en verspringen. Een controle van elke tekening is echter niet te voorkomen en zal voorlopig noodzakelijk blijven. Bij het verder ontwikkelen van de mogelijkheden binnen Inventor voor het varianten ontwerp dient dit niet vergeten te worden. Het gaat tenslotte er om hoe de juiste productietekeningen in de werkplaats komen. Het model op het beeldscherm van de constructeur is “slechts” een leuk gereedschap om deze tekeningen te kunnen maken.

Pagina 21 van 31

Bijlage 1

Structuur basisframe met skelet modelleren

Pagina 22 van 31

samenstelling basisframe

skelet

lassamenstelling basisframe

lassamenstelling basisplaat links

lassamenstelling basisplaat rechts

afdekkap links

afdekkap rechts

samenstelling aandrijving

Bijlage 2 Model 2x2 Pagina 23 van 31

invulscherm Excel blad configuratie 2x2

Inventormodel configuratie 2x2

Pagina 24 van 31

Bijlage 3 Model 4x3

invulscherm Excel blad configuratie 3x4

Inventormodel configuratie 4x3 Pagina 25 van 31

Pagina 26 van 31

Bijlage 4 Tekening hoofdsamenstelling

Pagina 28 van 31

Bijlage 5 Tekening subsamenstelling

Pagina 29 van 31

Pagina 30 van 31

Bijlage 6 Tekening basisplaat met commentaar

Pagina 31 van 31