Σχεδιομελέτη προϊόντων με τη χρήση Η/Υ Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Τμήμα Διοίκησης Τεχνολογίας Νοέμβριος 2007 Δρ. Φώτης Χ. Κίτσιος

Περιεχόμενα Περιγραφή της τεχνολογίας Συστήματα σχεδιομελέτης και παραγωγής με χρήση Η/Υ – CAD/CAM Σύνθεση Συστήματος Σχεδιομελέτης με Η/Υ

Περιγραφή της τεχνολογίας Χαρακτηριστικά της τεχνολογίας Σκοπός Διαδικασία σχεδιασμού Χρήση Συστημάτων CAD Παράλληλη μηχανική Κόστη στη διάρκεια του κύκλου ζωής

Αυτοματοποίηση Σχεδιασμού – CAD Χαρακτηριστικά της τεχνολογίας Ο σχεδιαστής διατηρεί τον πρωταρχικό ρόλο στη διαδικασία, από τη φάση της αναγνώρισης του προβλήματος έως αυτήν της υλοποίησης

Τα συστήματα CAD εξασφαλίζουν Ακριβή και εύκολα τροποποιήσιμη γραφική αναπαράσταση του προϊόντος Ο χρήστης έχει στην οθόνη του μια σχεδόν πραγματική άποψη του προϊόντος Επιφέρει οιεσδήποτε τροποποιήσεις Παρουσιάσει τις ιδέες του επί της οθόνης χωρίς πρωτότυπο Ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια των αρχικών σταδίων της διαδικασίας σχεδιασμού Δυνατότητα για σύνθετη ανάλυση σχεδιασμού σε σύντομο χρόνο. Με την υλοποίηση των μεθόδων Ανάλυσης Πεπερασμένων Στοιχείων ο χρήστης μπορεί να εκτελέσει: Ανάλυση Στατικής, Δυναμικής και Φυσικής Συχνότητας, ανάλυση μεταφοράς Θερμότητας, Πλαστική ανάλυση, Ροής Ρευστού, ανάλυση Κίνησης, ανάλυση Ανοχής, βελτιστοποίηση Σχεδιασμού Καταγραφή και ανάκληση πληροφοριών με συνοχή και ταχύτητα. Με τη χρήση των συστημάτων Διαχείρισης Δεδομένων Προϊόντων (PDM) δίνει τη δυνατότητα αποθήκευσης όλου του ιστορικού του σχεδιασμού και της επεξεργασίας ενός συγκεκριμένου προϊόντος, για μελλοντική χρήση και αναβάθμιση

Σκοπός Σημαντικός επηρεασμός του κόστους Λειτουργικότητα προϊόντος Ποιότητα του τελικού προϊόντος Δυνατότητα απομακρυσμένης συνεργασίας διαφορετικών ομάδων σχεδιασμού

Διαδικασία σχεδιασμού Η παραδοσιακή γενικευμένη διαδικασία σχεδιασμού, και Εφαρμογές Τεχνολογίας Πληροφορικής στη διαδικασία σχεδιασμού. Χρήση περισσότερων του ενός συστήματος ιδιαίτερα όταν πρόκειται για εφαρμογές CAD - CAE

Χρόνος Ανάπτυξης & Ωφέλιμος χρόνος

Χρήση Συστημάτων CAD Μείωση χρόνου εισαγωγής προϊόντων στην αγορά άρα τόσο μεγαλύτερη θα είναι η ωφέλιμη διάρκειά του Χρήση στην παράλληλη μηχανική (concurrent engineering) που επηρεάζει σημαντικά το κόστος τη λειτουργικότητα και Την ποιότητα του προϊόντος

Παράλληλη μηχανική

Κύκλος Ζωής Προϊόντος Πωλήσεις, Κέρδη σε € Πωλήσεις Κέρδη Εισαγωγή Πωλήσεις, Κέρδη σε € Πωλήσεις Κέρδη Εισαγωγή Ανάπτυξη Ωριμότητα Πτώση Χρόνος (t)

Διαφορετικές μορφές κύκλου ζωής προϊόντων

Κύκλος ζωής προϊόντος

Κύκλος Ζωής Προϊόντος Πωλήσεις, Κέρδη Πωλήσεις Ανανέωση ή Πτώση Κέρδη Χρόνος (t) Πωλήσεις, Κέρδη Εισαγωγή Ανάπτυξη Ωριμότητα Ανανέωση ή Πτώση

Δαπάνες διαδικασίας σχεδιασμού Μικρό ποσοστό του συνολικού κόστους του προϊόντος Αεροδιαστημική βιομηχανία μπορεί να φτάσει και το 40%

Κόστος στη διάρκεια ζωής του προϊόντος

Κατανομή κόστους νέου προϊόντος

Κόστος σχόλια Το τελικό κόστος προϊόντος είναι δυνατό να προβλέπεται κατά τη διάρκεια της φάσης σχεδιασμού Ο άξονας x αναπαριστά τα διάφορα στάδια της διαδικασίας σχεδιασμού Ο άξονας y το κόστος προϊόντος Ο εννοιολογικός σχεδιασμός και ο σχεδιασμός των λεπτομερειών αντιπροσωπεύουν μόνο το 20% του τελικού κόστους κατά το μεγαλύτερο μέρος του, το κόστος προϊόντος καθορίζεται από τα αρχικά στάδια του κύκλου ζωής του, πριν την ολοκλήρωση του αρχικού κύκλου σχεδιασμού Η διακεκομμένη καμπύλη υποδεικνύει τον βαθμό ευκολίας ενσωμάτωσης αλλαγών στο προϊόν

Κατανομή χρόνου ανάπτυξης προϊόντος Τα συστήματα CAD έχουν τη δυνατότητα να παρέχουν, κατά τα αρχικά στάδια της διαδικασίας σχεδιασμού, ένα ψηφιακό πρωτότυπο του προϊόντος, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σκοπούς δοκιμών και αξιολόγησης Η ύπαρξη ενός ψηφιακού πρωτοτύπου κατά τα αρχικά στάδια του σχεδιασμού επιτρέπει την επικέντρωση των προσπαθειών στο στάδιο καθορισμού (αρχικό στάδιο) της διαδικασίας σχεδιασμού και όχι στον επανασχεδιασμό ενός ολοκληρωμένου σχεδιασμού

Κατανομή χρόνου ανάπτυξης

Κόστος αλλαγής

Πραγματικά κόστη

Σύγκριση ποσοστού αλλαγών

Περιεχόμενα Περιγραφή της τεχνολογίας Συστήματα σχεδιομελέτης και παραγωγής με χρήση Η/Υ – CAD/CAM Σύνθεση Συστήματος Σχεδιομελέτης με Η/Υ Εφαρμογή Διαδικασία Υλοποίησης

Ορισμός Σχεδιομελέτης και Παραγωγής με χρήση Η/Υ Ως σχεδιομελέτη με χρήση Η/Υ ορίζεται η χρήση της τεχνολογίας των υπολογιστών σε όλα τα στάδια ανάπτυξης του προϊόντος, και ιδιαίτερα: Δημιουργία Μεταβολή Ανάλυση και Βελτιστοποίηση της μορφής του προϊόντος. Περιλαμβάνει: Την τεχνολογία γραφικών Των βάσεων δεδομένων Της μαθηματικής μοντελοποίησης Της προσομοίωσης και Του ελέγχου δεδομένων για τη δημιουργία του ψηφιακού μοντέλου του προϊόντος

Εφαρμογές του γραφικού μοντέλου Παρουσίαση στον πελάτη υπό πραγματικές συνθήκες λειτουργίας, με χρήση της τεχνολογίας του φωτορεαλισμού. Παραγωγή του προϊόντος, κύρια σε μηχανές ψηφιακής καθοδήγησης (συστήματα σχεδιομελέτης και παραγωγής με χρήση Η/Υ - Computer Aided Design and Manufacture - CAD/CAM), όπου έχουμε αναπαραγωγή στην οθόνη του υπολογιστή της κίνησης του κοπτικού εργαλείου της εργαλειομηχανής, που αποδίδει την μορφή του, πριν από τη πραγματική του κατεργασία. Ανάλυση με πεπερασμένα στοιχεία για έλεγχο αντοχής, συμπεριφορά σε ροή, κατεργασιμότητα, κλπ. και παρουσίαση των αποτελεσμάτων στην οθόνη, για αξιολόγηση και βελτιστοποίηση. Ανάλυση λειτουργικότητας του πρωτοτύπου με τη χρήση τεχνικών εικονικής πραγματικότητας (εικονικό ή πλασματικό πρωτότυπο – Virtual Prototype), για τη μείωση του αριθμού των πρωτοτύπων και για την αξιολόγηση των τεχνικών λύσεων σε πρώιμο στάδιο. Ταχεία παραγωγή πρωτοτύπου και παραγωγή (Rapid Prototype and Manufacturing) Παραγωγή πρωτοτύπων άμεσα από το μοντέλο με χρήση ειδικών μηχανών. Επικοινωνία μεταξύ συνεργαζομένων ομάδων. Ανταλλαγή δεδομένων για τη μεταφορά των μοντέλων, ανταλλαγή εικόνων, συνεργασία ομάδων.

Στάδια Ανάπτυξης Προϊόντος Διακρίνονται δύο κύριες δραστηριότητες: Το στάδιο της μελέτης και ανάπτυξης του προϊόντος (The Design Process) Το στάδιο της παραγωγής (The Manufacturing Process) Η μελέτη και ανάπτυξη του προϊόντος ολοκληρώνεται σε δύο κύκλους, οι οποίοι όμως δεν είναι ανεξάρτητοι μεταξύ τους: Η σύνθεση (Synthesis) και Η ανάλυση (Analysis) Η παραγωγή μπορεί να στηριχθεί σε όλα τα βήματά της σε προϊόντα λογισμικού CAD/CAM, εκτός του Marketing και της Αποστολής

Να μη θεωρηθεί σειριακή διαδικασία εκτέλεσης Υπάρχει μεταφορά αρχείων και σχεδίων από στάδιο σε στάδιο Ενιαία αναφορά στο προϊόν με συστήματα PDM

Σύνθεση Ανάλυση της απαίτησης για το νέο προϊόν, που προέρχεται από έρευνα, από ανάγκη της αγοράς, από μελέτη του ανταγωνισμού Προμελέτη, που περιλαμβάνει τις απαιτήσεις του πελάτη και τη σύνταξη των προδιαγραφών Μελέτη σκοπιμότητας, όπου αξιολογούνται εναλλακτικές ιδέες και σχέδια. Σύλληψη προϊόντος και αξιολόγηση των πρώτων ιδεών και Μοντελοποίηση και προσομοίωση του τελικού προϊόντος

Ανάλυση την ανάλυση της συμπεριφοράς του προϊόντος, όπου χρησιμοποιούνται μοντέλα προσομοίωσης, τόσο υπολογιστικά όσο και πρωτότυπα, την βελτιστοποίηση της μοντελοποίησης και τελική αξιολόγηση του προϊόντος, και την τεκμηρίωση του, με έντυπα και σχέδια

Επίδραση στην παραγωγή του προϊόντος Αρχική ιδέα Φυσικό πρωτότυπο από εύπλαστο υλικό Αλλαγές για ικανοποιητικό πρωτότυπο Σχέδιο 3D Λειτουργικά πρωτότυπα από σχεδιαστές Τεχνίτες παράγουν μοντέλα αντιγραφής Καλούπια Αρχική ιδέα Σχέδιο 3D στ Επιθεώρηση στην οθόνη Η/Υ Ανάλυση με τη χρήση κατάλληλων προγραμμάτων εφαρμογών Καθοδήγηση στις εργαλειομηχανές