MBD и 3D аннотации
Моделе-ориентированный подход к подготовке производства
Подход моделе-ориентированного проектирования (MBD – Model Based Definition) заключается в том, что вся информация, необходимая для производства закладывается непосредственно в трехмерную модель. Производство в этой концепции также использует трехмерную модель для подготовки производства и изготовления изделия и называется термином «цифровое производство».
В основе лежит использование 3D аннотаций (PMI - Product & Manufacturing Information), ассоциативно-связанных с геометрическим объектами этой модели. Это дает реальную возможность сделать 3D модель основным документом и источником данных для изготовления и контроля изделия и позволяет отказаться от чертежа, как обязательного документа.
Ключевым моментом в MBD является то, что 3D-модель с PMI должна быть как читаемой человеком, так и машиночитаемой: интерпретируемой людьми и используемой компьютерами и их программным обеспечением с полной прослеживаемостью по процессам.
Какую информацию можно заложить в модель в виде 3D аннотаций и затем считать при подготовке технологий и программ изготовления и контроля:
- Размеры с допусками, отклонениями размеров
- Посадки в сборке
- Допуска формы и расположения, базовые поверхности
- Обозначения резьбовых отверстий и резьбы
- Обозначения шероховатостей поверхностей
- Обозначения текстовые (Таблицы, заметки, примечания)
- Обозначения неразъемных соединений (сварка, пайка, приклейка)
- Обозначение зон покрытий
- Позиционные обозначения в сборке
и другую подобную информацию.
Также механизмы MBD позволяют выполнять различного рода анализы безошибочности проектирования:
- Анализ размерных цепей
- Анализ достаточности нанесения трехмерных аннотаций для полного описания изделия
- Анализ геометрической целостности на соответствие критериям точности геометрии
- Анализ технологичности изготовления по определенной технологии по специальным алгоритмам
На основе данных PMI возможно в автоматизированном режиме собирать и сравнивать статистические данные измерений размеров для анализа качества изготовления серии изделий, то есть интегрироваться с системами класса QMS.
3D аннотации далее могут использоваться в следующих процессах:
· Наследование в технологические документы,
- Автоматическое формирование контрольных характеристик для планов контроля качества (QMS)),
- Автоматическое программирование станков с ЧПУ для ряда задач (FBM),
- Автоматическое программирование координатно-измерительных машин (КИМ).
Окупаемость инвестиций в MBD
Как показала практика, просто нанесение 3D аннотаций на модель вместо чертежа может увеличивать трудоемкость подготовки производства. Для получения эффекта от этой технологии надо оптимизировать объем и тип наносимой информации, а также обеспечить ее считывание машинными способами. Отсюда и появились подходы, развивающие MBD до уровня MBE.
MBD для задач ТПП
С помощью встроенного визуализатора технолог может подробно изучить геометрию детали, требования к её изготовлению, нанесённых в виде трёхмерных технических условий (PMI).
Разработка технологии в электронном виде использует электронную модель технологической операции (ЭМТО) путём ассоциативного копирования геометрии и необходимых PMI с конструкторской модели. Нанесённые на конструкторскую модель или ЭМТО PMI можно использовать в тексте перехода.
Если этот параметр в дальнейшем необходимо контролировать, то у него ставится соответствующий признак и под операцией создаётся контролируемый параметр в отдельном объекте, который в дальнейшем можно передавать в другие системы, например, QMS.
В итоге формируется комплект технологической документации, созданный эскиз с электронной модели технологической операции попадает в карту эскизов, а контролируемые параметры в операционную карту контроля.
Еще один вид документации, использующей PMI – это интерактивные электронные технические руководства, служащие для представления технической информации для производства и эксплуатации.
Но MBD — это не синоним бесчертежной технологии. MBD означает, что чертежи если и используются, то они вторичны. При необходимости, можно в любой момент выпускать чертежи, но с ограниченным периодом годности. Вместо документов в PDF, основной результат MBD — пакет технических данных (TDP).
Пакет технических данных NX уменьшит зависимость от традиционных 2D-чертежей и поддержит сотрудничество с поставщиками, производством, контролем, менеджментом качества, обслуживанием и другими процессами, требующими доступа к 3D-контенту.
MBD для задач CAM
Одно из наиболее перспективных направлений развития CAM систем – обработка на основе элементов (feature-based machining - FBM). Такой подход позволяет значительно ускорить и упростить программирование обработки призматических деталей на станках с ЧПУ.
В NX Feature-based machining – это отдельный модуль, который позволяет автоматически распознавать типовые элементы и создавать для них операции обработки. Типовые элементы определяются тремя способами: извлекаются из дерева построения, распознаются по геометрической модели и прямым указанием граней и назначением их атрибутов. Затем распознанные элементы группируются по заданным признакам. Для групп рассчитываются операции, основанные на правилах и шаблонах, подбирается инструмент, метод и параметры обработки.
Технология обработки каждого типового элемента описана в базе знаний обработки (Machining Knowledge database) и доступна для редактирования. Выбор операции для каждого шага осуществляется с учетом текущего состояния заготовки.
Немаловажно и то, что операциям в базе знаний назначен приоритет, который обычно связан со стоимостью ее выполнения. Это позволяет при прочих равных условиях выбрать более экономичный вариант обработки.
Для работы с базой знаний обработки в NX создан редактор знаний обработки (Machining Knowledge Editor). Он позволяет создавать или модифицировать последовательность операций для обработки типовых элементов, чтобы лучше учесть особенности конкретного производства. Правила задает эксперт по обработке, эксперт именно в вашей области обработки. Именно он работает с редактором правил обработки. Результатом его работы служит библиотека правил обработки. Можно использовать разные библиотеки правил для разных производств внутри одного предприятия.
Модуль обработки на основе элементов в NX позволяет легко настроить процесс распознавания элементов и технологию их обработки под конкретного пользователя, что дает возможность сохранять накопленный опыт. Автоматическое использование данных 3D аннотаций позволяет в ряде случаев исключить процесс повторного ввода данных и упрощает взаимодействие конструктора и технолога.
MBD для менеджмента качества
Перед запуском производства специалисты должны спланировать контроль выпускаемой продукции, чтобы минимизировать проблемы, с которыми может столкнуться потенциальный потребитель
После того как подготовлена конструкторская документация и написан тех. процесс задача инженера по качеству или, иногда, технолога спланировать перечень значимых параметров, которые будут подвергаться контролю в процессе производства и после него. То есть задачей специалистов является составление планов контроля для производства. Эту работу может облегчить работа с 3D моделями, на которые нанесены PMI данные или, иначе, 3D аннотации.
Атрибуты 3D-аннотаций используются для формирования Списка характеристик (Bill of Characteristics), который далее используется в инструкциях плана испытаний. Соответствующий графический эскиз может выводиться в карту контроля. Этот функционал расширяет подходы безбумажного проектирования на стадию производства.
Использую систему Opcenter Quality или Teamcenter Quality мы можем спланировать контроль на основе электронного состава изделия и технологии, а также данных взятых с 3D модели, используя ручной ввод или связку с автоматизированными средствами измерений мы можем собрать данные, далее проанализировать неудовлетворительные параметры, определить причины и разработать мероприятия по их устранению, таким образом реализовав известный в области качества цикл PDCA, при это все данные будут привязаны к параметрам, изначально взятых с 3D модели.
MBD для программирования КИМ
Координатно-измерительные машины (КИМ) играют важную роль в процессе обеспечения качества изделий. Подготовка программ для контроля - это обычно отдельная задача, не интегрированная в PLM процесс. Очень часто она выполняется с использованием 2D чертежей. Этот путь медленный, при этом высока вероятность ошибок, затруднено оперативное внесение изменений при модификации изделий.
Модуль NX CMM Inspection programming может автоматически распознавать элементы контроля и их параметры на основе данных PMI. Далее он также автоматически может создавать необходимые для контроля операции, ассоциативно связанные с этими данными.
NX автоматизирует программирование контроля за счет:
- Создания контрольных элементов на основе CAD геометрии и PMI
- PMI используется для задания допусков размеров
- Метод контроля и тип элемента определяют траекторию.
Основной интеллект зашит в команду LINK to PMI, которая не только считывает эти данные, но и создает проект на основе шаблона. В шаблон может входить 3D модель самой КИМ, а также 3D модели измерительных головок, которые часто используются. Эти модели далее используются для виртуальной проверки программ контроля до выполнения реальных измерений