Autodesk Inventor a týmové řešení projektů, 1. díl

V roce 2006 byl inicializován publikační projekt Navrhujeme v Inventoru, který byl vytvořen jako rozšiřující materiál k učebnici Autodesk Inventor. V průběhu roku 2006 shlédlo tento seriál více než 100000 návštěvníků portálu DesignTech.cz. Hlavním tématem volného pokračování tohoto projektu je přiblížení současných trendů integrace digitálního modelování v průmyslové praxi podle strategií správy životního cyklu výrobku. Pro sestavení seriálu jsou využity dlouhodobé zkušenosti s praktickým nasazením CAx/PLM technologií v praxi. Všem firmám, které poskytly pro projekt své zkušenosti a materiály velmi děkujeme.

Správa životního cyklu výrobku

Dostupnost kvalitní a dostatečně výkonné výpočetní techniky v posledních letech umožňuje využívat efektivnější postupy v oblasti počítačového navrhování a přípravy výroby. Nový výrobek se stává digitálním prototypem v elektronické podobě, který může být kompletně navrhnut a zkontrolován včetně simulace jeho výroby na osobním počítači.

Nejlepší ukázkou pro pochopení významu současných trendů v nasazení ICT technologií v průmyslové praxi jsou bezesporu samostatné vývojové a technologické kanceláře v podnicích. Právě zde byla řešena řada problémů, které je nutné zvládnout pro zdárnou integraci nových přístupů.

Společnou myšlenkou činnosti organizace je zásadní přístup k využívání výpočetní techniky. Kompletní informační systém musí být optimalizován tak, aby co nejméně zatěžoval jeho tvůrčí nasazení. Po důkladném studiu metodiky a specifik profilu připravovaných projektů je běžně informační systém komplexně optimalizován z hlediska uživatelského přístupu, rychlosti a efektivnosti při dodržení vysoké kvality dokumentace. Výrazný vliv na optimalizaci informačního systému jak z hlediska hardware, tak z hlediska software mají především požadavky zákazníka a úroveň kooperace.

Pro vlastní realizační tým projektu nesmí být výpočetní technika překážkou, ale jedině a pouze nástrojem podporujícím jejich tvůrčí práci. Výpočetní technika umožňuje navíc volit zcela nové přístupy a metodiku řešení projektu. Jakýkoli problém a chyba by mohl znamenat vzhledem k výrobě probíhající často po celém světě výrazné ztráty. Proto musí být eliminován již v předvýrobní fázi. Finálním efektem je minimalizace nákladů a zkrácení doby vývoje, který je bezpodmínečně nutný pro úspěch na světovém trhu.

Správa životního cyklu výrobku a některé ze základních aplikačních oblastí

Pokud se soustředíme na zcela obecný přístup k nasazení ICT v současné průmyslové praxi, je trendem posledních let přístup vycházející z životních etap realizovaného výrobku. Oblast PLM (Product Lifecycle Management) je v současné době nejkomplexnějším popisem správy životního cyklu výrobku v produkční sféře. Ve své podstatě rozšiřuje původní řešení CIM (Computer Integrated Manufacturing) o nové oblasti, které vycházejí z posílení orientace produkce na zákaznické potřeby. PLM řešení v sobě sdružuje jak systémy, postupy a nástroje pro řešení problematiky přímo svázané s realizací nového, případně inovovaného výrobku, tak systémy, nástroje a postupy pro zabezpečení správy vlastního digitálního obsahu.

Integrální součástí PLM je přímá podpora ekonomických, účetních, správních a marketingových činností. PLM řešení je výrazně flexibilní vůči zákaznickým potřebám, které proces jako celek významně ovlivňují. Pojem PLM je ve své podstatě spíš souhrnnou a zobecněnou filosofií produkce výrobku než konkrétními aplikacemi pro řešení konstrukce, přípravy výroby nebo datové komunikace. Lze tedy například říci, že Autodesk má řešení PLM, to ovšem zahrnuje konkrétní produkty CAD, CAE, FEM, PDM apod.

Projektování a konstrukce podle strategie správy životního cyklu výrobku

Úvodní etapa životního cyklu výrobku je charakteristická nasazením konstrukčních a vývojových nástrojů. Klasické postupy „tužkového navrhování“ byly v posledních dvou desetiletích zcela zásadně nahrazeny pomocí špičkových digitálních technologií. Elektronická dokumentace může být navíc přímo distribuována pro další zpracování například prostřednictvím Internetu nebo podnikových systémů PDM pro správu dokumentace. Konstrukce tak může být řešena velmi efektivně i formou kooperace firem a podniků, což je u rozsáhlých investičních celků možné považovat za nutnost. Předvýrobní etapy a výroba je z centra pouze koordinována.

Dalším aspektem je nutnost výrazně eliminovat chyby již v průběhu vlastní konstrukce. Jak jsme již uvedli ta může být zcela oddělena od výroby, která probíhá po celém světě. Je tedy více než žádoucí vytvořit již v průběhu předvýrobních etap taková pravidla, která zaručí eliminaci chyb v konstrukční přípravě technologické fázi. Toho může být dosaženo pouze systematickým rozborem řešené problematiky s ohledem na možnosti využívaného vybavení firmy.

Navrhování ve strojírenství se díky zcela novým možnostem daným výpočetní technikou posouvá v posledních letech do třetí dimenze. Jedná se o systematické nasazení aplikací postavených na základem digitálních modelů budoucích výrobků vytvářených pomocí parametrického modelování.

Základní změny v realizaci technických projektů, které přináší nasazení Autodesk Inventor Series

Koncepce realizace projektu se ovšem díky existenci digitálních modelů zásadně mění. Model již není pouhou informací o geometrii a rozměrech budoucího výrobku. Je skutečnou virtuální kopií reálného objektu, často včetně jeho fyzikálních vlastností. Může být tedy na virtuálním stroji testován a vyroben s nulovou potřebou materiálu a lidské práce.

V technických oblastech přináší modelování řadu změn, které je nutné chápat nejen z pohledu vyjadřovacích prostředků. Informační technologie přináší do realizace projektu novinky, které jsou poměrně často špatně chápány i mezi odborníky. Výrazný vliv má na změny myšlení také klasická 2D konstrukce a její přístupy. Proto i 3D modelování bývá často chápáno jako pouhá změna vyjadřovacích prostředků.

Model je virtuální součástí, kterou jsme si museli několik století představovat ve své mysli. I z tohoto důvodu je dnes řešení otázky „Co se stane když objekt zatížím“ daleko snazší a především levnější. Nemusíme již výrobek napřed vyrobit a pak jej zkouškami rozbíjet a analyzovat, můžeme již v první fázi projektu optimalizace řešit daleko efektivněji.

Řešení konstrukčního uzlu zařízení pro výrobu švových trub pomocí digitálního modelu

Velmi diskutovaným problémem na řadě odborných setkání je budoucnost klasické výkresové dokumentace. Dlouhodobý závěr je ovšem jednoduchý. Jedná o postupy, které jdou společně, nikoliv proti sobě. Výkres je vyjadřovacím prostředkem popisujícím geometrii a vlastnosti výrobku (rozměr, tvar, povrch, tepelné zpracování apod.). Pokud tyto údaje mohou být převzaty například technologickými nástroji, může být výkres sekundární. Případů radikální eliminace klasické výkresové dokumentace je v současné praxi minimum. I zde platí ovšem do budoucna jedna poučka, vše je záležitostí efektivity a technologických přístupů.

Velký význam pro úspěšné zavedení CAx/PLM systémů v praxi má propracovaná metodika. Za metodiku považujeme především to, jak a podle jakých pravidel bude software využíván pro kreativní práci. Existují desítky možností jak tuto otázku řešit. Společným jmenovatelem v současné době je dodržování mezinárodních norem, pravidel a předpisů. Je jasné, že si to vyžaduje stále výraznější specializace výrobců dodávajících mnohdy celé části výrobku jako prakticky černé schránky, od kterých konstruktér vyžaduje určitou funkčnost.