Definice založená na modelu slibuje ohromný přínos pro zajištění kvality

Během dlouhého vývoje 3D CAD by vás nenapadlo, jaký skokový pokrok je v současnosti ještě možný. Vezměte si MBD, Model Based Definition – Definici založenou na modelu, termín a metodologii, kterou se dlouho zabývali vývojáři softwaru a letecký průmysl. Je překvapivé, že v tomto oboru probíhá výrazná aktivita a tato technologie může přinést do výroby skutečnou hodnotu.

Kouzlo MBD spočívá v její schopnosti zjednodušit vývoj produktu do procesu bez výkresů, založeného na informačně bohatém 3D CAD modelu, který kompletně definuje a poskytuje specifikace pro díly a sestavy. Tento nový přístup k vývoji produktu má několik větví úspory času a finančních prostředků od zjednodušení výrobních operací po výrazné zdokonalení procesů kontroly.

Diskuse o kontrolách MBD

Přechod směrem k 3D CADu se v posledních letech zrychlil, když stále více a více konstrukčních a výrobních společností implementuje techniky modelování výplní a povrchů. Nicméně 3D modely postrádaly informace GD&T (geometric dimensioning and tolerancing, tj. o geometrických rozměrech a tolerancích), takže z hlediska povolených odchylek dílu bylo možné se jen dohadovat. A dále, každá změna původního designu se proměnila ve zdlouhavý proces přepracování podrobných tisků – někdy opakované – takže každá změna spotřebovala drahocenný čas a zanášela potenciální chyby. Všechny tyto komplikace se shromažďovaly na stole inspektora kvality.

Ve světě kontroly kvality spočívá hlavní problém s typickým CAD modelem v tom, že vyžaduje samostatný nákres k určení struktury údajů, klíčových charakteristik a tolerancí, aby bylo možné vytvořit plán kontroly. Tento scénář příležitostně vyžaduje přístup ke konstruktérovi produktu, aby interpretoval některé informace GD&T, což není pro nadnárodní korporace právě pohodlné. Přidejte nepříjemnou otázku, zda máte k dispozici poslední aktuální verzi CAD dat nebo nákresu, a máte zaděláno na problém.

K odstranění tohoto problému se na scéně objevila MBD, neboť několik softwarových balíků pro CAD nyní zahrnuje GD&T. Všechny relevantní informace o produktech a data plánování kontroly jsou zahrnuty do jediné entity – 3D CAD modelu. MBD konsoliduje do modelu strukturu údajů komponent a úrovně revizí, interpretaci GD&T, detaily produktu a další nezbytné rozměrové informace. Pro účely zajištění kvality to jsou dobré, velmi dobré zprávy.

Skutečné výhody

Abychom pochopili, co je vůbec možné, je potřeba prostudovat si přirozené výhody informačně bohatého CAD modelu. Jako předkrm poskytuje MBD poprvé možnost formální komunikace mezi návrhem a kvalitou bez použití nákresů, takže konstrukční záměr je automaticky dostupný již v okamžiku vytvoření programu pro díl. Pomocí softwarových nástrojů pro CAD můžou výrobci komponent přijmout jediný soubor CAD a dokončit nezbytné kroky pro výrobu a kontrolu daného dílu.

Zadruhé, MBD řeší problémy s lidskými chybami tím, že přenáší poznámky do kontrolního softwaru. Při tradičním používání 2D výkresů pro dodání dokumentace, například GD&T, seznamu materiálu a dalších technických konfigurací byly společnosti vystaveny přirozenému riziku lidských chyb v interpretaci těchto informací. Definice založená na modelu spoléhá při definici a poskytování specifikací pro díly a sestavy produktů výhradně na 3D digitální data, čímž dodává hodnověrnost termínu „kontrola bez použití papíru“.

V neposlední řadě poskytuje MBD automatizovaný mechanismus pro vytváření programů pro díly přímo z informací 3D návrhu. Se změnami návrhu se mění kontrolní programy a rovněž se automaticky aktualizují závislosti. Když se změní tolerance jednoho prvku, program aktualizuje všechny související prvky. Tato schopnost přináší cennou úsporu času, zvláště u složitějších dílů. Například když díl obsahuje 80 otvorů s podobnými tolerancemi a změnami specifikací, jedním klepnutím se okamžitě aktualizují všechny přidružené rozměry bez dalšího zásahu operátora.

PC-DMIS pro offline programování již není jen teorií

V přirozeném schématu vývoje drží několik platforem kontrolního softwaru na bázi CADu krok s MBD a těží z výhod nově integrovaných dat GD&T. Některé systémy poskytují základní možnost vytvářet prvky, definice dat a související rozměry pomocí jednoho klepnutí myší. PC-DMIS Planner, kontrolní a plánovací software vyvinutý společností Hexagon Metrology, ji posouvá o krok dál, když automatizuje proces kontroly na základě změn návrhu a integrovaných informací GD&T. Software může vytvářet kompletní a dílčí programy a revize ovládacích prvků, to vše pomocí programu nezávislého na zařízení. Dá se rovněž použít nezávisle na použité měřicí technologii, například dotykové, skenovací, spojité analogové, optické nebo laserové.
 
Když se tento kontrolní software dynamicky propojí s CADem, funkce Change Manager oznámí technikovi v oddělení kvality aktualizace nebo změny CAD modelu. Tyto změny lze akceptovat nebo odmítnout, přičemž software automaticky reviduje dráhu kontroly na základě nejefektivnější dráhy pro zakomponování požadovaných změn. Ačkoli je program pro kontrolu prvků a rozměrů generován automaticky s důrazem na efektivitu měření, uživatel může snadno přizpůsobit zprávu o měření tak, aby vyhovovala daným požadavkům.

Kopie obrazovky PC-DMIS Jedná se o jednoduchý proces importu dat z CADu a výběr snímků pro ovládání funkcí nebo jiné lineární dimenzování z 3D modelu. Každý vybraný rozměr přidá aktuální funkce a tolerance do plánu kontroly založeného na záměru návrháře, aniž by byla nutná jakákoli interpretace ze strany technika kontroly kvality. Software používá algoritmy s certifikací PTB pro normy ASME Y14.5 – 1994, ASME Y14.5 – 2009 a ISO, aby byla zajištěna nejvyšší úroveň přesnosti měření. To se provádí automaticky při vytvoření počátečního plánu. Kontrolní software rovněž zajišťuje, že společné prvky údaje odkazované více snímky pro ovládání funkcí nejsou v kontrolním programu duplikovány, což zajišťuje efektivní dobu kontroly při zachování přesnosti. Jedná se o nový přístup v procesu, protože zajištění kapacity a přesnosti vždy bylo zodpovědností technika kontroly kvality. V kostce lze konstatovat, že Definice založená na modelu přesouvá toto břímě z technika na software.

S pomocí nástrojů PC-DMIS Planner lze dráhu měření optimalizovat automaticky. Skupiny softwaru kontrolovaly prvky pomocí přiblížení a natočení sondy, čímž se minimalizoval počet rotací sondy a výměny snímačů. Výchozí parametry plánu vícenásobného měření může kontrolor kvality nastavit tak, aby vyjasnil počet měřených bodů a jejich umístění pro různé zákazníky nebo interní požadavky kontroly. A po importu plánu lze využít funkce PC-DMIS v reálném čase buď pro krokování plánem měření a provádění změn za pochodu, nebo bodové úpravy známých oblastí zájmu nebo klíčových charakteristik. Většina kontrolních programů zaznamená při tomto novém přístupu třicetiprocentní zvýšení výkonu, zatímco ostatní programy mohou zaznamenat zvýšení o více než padesát procent.

Protože efektivita se rovná rychlost a rychlost vyžaduje zabezpečení, další sofvérové zlepšení představuje zavedení bezpečnostního rámečku (tj. obálky) kolem CAD modelu v PC-DMIS. Kulaté nebo nepravidelně tvarované díly (například lopatky turbín, ramena řídicího ústrojí, protézy/implantáty atd.) lze také zahrnout do bezpečnostního rámečku. Když je toto „silové pole“ aktivováno v PC-DMIS, pokročilé algoritmy při přejezdu automaticky povedou snímač sondy mimo díl. K tomu je zapotřebí, aby se sonda bezpečně odsunula od dílu a upínacího prvku předtím, než se přesune k dalšímu prvku nebo dokončí rotaci snímací hlavy. Operátor si již s pohyby nemusí dělat starosti.

S pomocí nezastavitelné síly 3D informací pokračuje MBD v cestě za využitím svého plného potenciálu. Společnosti mohou použít své CAD modely k dalšímu vylepšení procesu vývoje produktů a současně těžit z vylepšení kontrolního softwaru a směřovat k plnému využití výhod MBD. Po zakomponování všech relevantních informací do CAD modelu může organizace očekávat úsporu času a snížení potenciálu lidské chyby.

MBD slibuje, že sníží zatížení kontrolorů kvality, když je zbaví části nezáživné práce spojené se změnami revizí. Ačkoli kontroloři kvality budou stále muset obratně interpretovat výsledky pomocí svých odborných znalostí metrologických postupů, upínání, požadavků zákazníků a aplikace GD&T, ubude jim značné procento času, který trávili úpravami kontrolních programů tak, aby odpovídaly revizím, neboť tuto zodpovědnost převezme software.

Jak se stále více společností bude snažit vytěžit zlato z MBD, oddělení kontroly kvality zaznamenají nárůst produktivity, zatímco inženýři se posunou ještě blíže k zachování svého původního konstrukčního záměru u navrhovaných dílů a sestav. Při takovém pokroku není těžké si představit svět, ve kterém budou technici oddělení kvality provádět kontroly dílů bez jediné kapky potu.