TERMÉKANALÍZIS ÉS VÁLTOZÁS MENEDZSMENT

Átírás

1 1 BOÓR Ferenc 1, MIKÓ Balázs 2, KUTROVÁCZ Lajos 3, SZEGH Imre 4 Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépgyártástechnológia Tanszék 1 - Tudományos munkatárs, 2 Tudományos segédmunkatárs, 3 Tanszéki mérnök, 4 Egyetemi docens TERMÉKANALÍZIS ÉS VÁLTOZÁS MENEDZSMENT Összefoglalás A fokozódó minõségi követelmények, az alacsonyabb költségû és egyre rövidülõ fejlesztési idejû termékek és a dinamikusan fejlõdõ globális piac arra készteti az ipari résztvevõket, hogy új, variatív termékeket létrehozó fejlesztési stratégiákra helyezzék a hangsúlyt. A különbözõ ipari folyamatok szakaszainak és területeinek integrálása kihangsúlyozza az összefüggéseket a különbözõ mérnöki és menedzsment tevékenységek között egy számítástechnikai rendszereket használó cégen belül a tervezéstõl a gyártáson át az összeszerelésig. Jelen cikkünk a termék elemei közötti összefüggések kezelésének, feltárásának új módszerét mutatja be. Kulcsszavak: konkurens mérnöki tervezés, változás menedzsment, termékmodell, összefüggés-analízis 1 BEVEZETÉS Az ipari cégek, vállalatok jelenlegi, ún. konkurens mérnöki tervezést (concurrent engineering) és változást (engineering change) menedzselõ, ad. hoc. szervezõdõ csoportjai a következõ problémákkal állnak szemben: globalizáció, fokozódó verseny, átállás az eladó orientált piacról a vevõ orientált piacra, változó termék típusok, termék változatok igénye, kombinált termékek, termék családok igénye, rövidebb termékfejlesztési ciklus igénye, gyakori és összetett termékmódosítás, ami hatékony felügyeletet, irányítást igényel. A különbözõ ipari folyamatok szakaszainak és területeinek integrálására különbözõ megközelítések léteznek. A gyártási költségcsökkentés (Lean Production) koncepciója a fejlesztési és adminisztrációs költségek minimalizálását célozza meg, amit olyan szervezeti és kulturális változtatásokkal próbál elérni, amellyel az alkalmazottak nagyobb beleszólással rendelkezhetnek a vállalat életébe, így tudásuk kiaknázása hatékonyabbá válik. A párhuzamos (ún. szimultán) tervezés az egymást kiegészítõ mérnöki szaktudás integrálására, együttmûködésre helyezi a hangsúlyt. Jellemzõje, az együttmûködés az egymással versengõ célok között, párbeszéd a jövõbeni és múltbeli termék életciklus gondozói között és koordináció, csoportos probléma megoldás. Más stratégiák, mint például a virtuális tervezés és gyártás, mind a termékfejlesztés kritikus és iparilag versenyképtelen termékeit próbálják kiszûrni. 2 INTEGRÁLT TERMÉKFEJLESZTÉSI FOLYAMAT Bár a fent említett stratégiák mind másra helyezik a hangsúlyt, és más szemléletmóddal közelítik meg a problémát, egy valamiben alapvetõen közös vonással rendelkeznek: szükségük van egy új információ technológiára, hogy integrálják és koordinálják a változó termék életciklus tényezõket a fejlesztési tevékenység ideje alatt. Ezen információ technológiák között a központi kérdés az olyan folyamat orientált modellezés, amely olyan információ gyûjteményt állít elõ a termék teljes adatbázisából, ami támogatja a változó mérnöki tevékenységeket a termék különbözõ fejlesztési fázisaiban. Ezen az adatbázison már olyan vizsgálatokat kezdeményezhetünk, amelyek segítségével a vállalati munkafolyamat személyekre, vállalati osztályokra, termékekre és technológiákra lebontható, illetve felállítható. Az elsõ kihívás generálni egy folyamatláncot (termékfejlesztési munkafolyamat, termelésitechnológiai munkafolyamat, karbantartási feladatok és adminisztráció) egy specifikus termék teljes vagy részleges életciklusának követésére, majd felügyelni a kooperációt és integrációt (bevonva a cég különbözõ részlegeit és erõforrásait, tisztázva a jogokat és a felelõségeket, stb.) a különbözõ termékek folyamatláncai között egy cégen belül. Tehát, ha a cég termékskálájából csupán egy gyártmánynak csak egyetlen alkotórészét is megváltoztatjuk, nem hagyhatjuk figyelmen kívül annak más termékekre kifejtett hatását, és ennek következtében a munkafolyamatok változását. Egy integrált termékfejlesztési folyamatláncnak a generálása a legkritikusabb és legfontosabb feladata a mérnöki változás menedzsmentnek és a legnagyobb kihívás a vállalati szintû munkafolyamat menedzsment részére. Az integrált termék és munkafolyamat tervezés célja segíteni és fejleszteni a szervezeti rendszert, valamint támogatni a projekt menedzsmentet egy vállalatnál,

2 2 befolyásolva az információ áradatot és döntési folyamatot, szétosztva a különbözõ termékfejlesztési és termékmodellezési tevékenységeket. Az integrált termékfejlesztési munkafolyamatot emberi, szervezeti, termék stratégiai és informatikai állapottényezõk határozzák meg. Egy korszerû mérnöki változás menedzsment megoldás kifejlesztése a következõ területeken érinti: A termék adat szerkezet és a munkafolyamat tervezésének dinamikus kapcsolatát közelítõ durva koncepció kidolgozása annak érdekében, hogy termékobjektum orientált munkafolyamat menedzsment funkciókat valósítsunk meg az integrált termékfejlesztésben. Autonóm tudás reprezentáló technikák alkalmazása egy intelligens dinamikus mérnöki változásokat kezelõ munkafolyamat menedzsment mûködtetése érdekében Egy termék orientált munkafolyamat menedzsment eszköznek bevezetése a termék adat (PDM Product Data Management) és munkafolyamat (WFM WorkFlow Management) menedzsment kétirányú kapcsolatainak megvalósítására. Az integrált termék és munkafolyamat tervezés két fontos tervezési területet hangol össze: a termékfejlesztési és a munkafolyamat fejlesztési területeket. Így, a termékmodell és a termékfejlesztés magában foglalja az integrált tervezési tevékenységeket, a termékmodellezést, a termékmodell adatbázisát, az integrált termékfejlesztésre vonatkozó menedzsmentet, valamint a hozzáférési algoritmusokat. A folyamatláncok és a munkafolyamatok fejlesztése amelyek rendszerint szintén kapcsolódnak a termékfejlesztési munkafolyamathoz vagy a termékmodellezési folyamathoz magában foglalják a termék modellezés folyamatát, a technikai és dokumentáció menedzsment funkciókat, amelyek szükségesek a kezdeti ötlet megtestesítéséhez a végsõ termékben. A folyamatláncok egyik legfontosabb eredményei a termékfejlesztési folyamat- és a modelladatok, amelyek elõállítására irányuló tevékenységeket szimultán mérnöki munkafolyamat menedzsmentnek nevezhetjük. A szerzõk javaslata szerint az objektum orientált szimultán mérnöki munkafolyamat menedzsment lényeges területei a következõk: A változásban érintett összes objektum azonosítása. A vállalati részlegek és személyek feladatainak és felelõségeinek definiálása. A definiált feladatok végrehajtási sorrendjének meghatározása. A változás folyamatának irányítása és ellenõrzése (felügyelete). Tehát az integrált termékfejlesztési munkafolyamatnak kiinduló, kritikus területe, hogy a változás menedzsment által meghatározott objektumok amelyek a változás igények által közvetlenül érintett elemek (pl.: egy gyártott termék szerelési részegységének egy vagy több alkotóeleme) milyen kapcsolatban vannak, milyen összefüggésbe hozhatók más termékek (objektumok, dokumentumok ) illetve folyamatok (részlegek, résztvevõk, párhuzamosan futó folyamatok) elemeivel. Szimultán mérnöki munkafolyamat menedzsment? MIT? KI? HOGYAN? 1. ábra Változás menedzsment feladatai A fenti fejtegetés értelmében egyértelmû, hogy egy célravezetõ, a termék modellezésére alkalmas információs technológiának képesnek kell lennie arra, hogy támogassa a termék fejlesztésének folyamatláncát a termék teljes gyártási életciklusán keresztül, és az összes szükséges információt tárolja mint a termék modell adatait amire csak szüksége lehet a vállalati munkafolyamat számára. Ezt az információ technológiát hívjuk termék adat menedzsmentnek. Annak érdekében, hogy hatékonyak és eredményesek legyünk az ipari gyakorlatban, az ilyen a termékmodellezési technológiának teljesítenie kell a fenti követelményeket. Tehát a modellezés, a termék alkatrészeinek egymásra hatásának modelljei és adatbázisai, a mérnöki változás folyamatainak egymásra hatásának analízise, az alkotórészek sajátosságainak, kölcsönhatás módjainak és típusainak specifikációja lehet a kulcs a sikeres integrált tervezési munkafolyamathoz. Az elsõ szakaszban megszületik a döntés egy változásról, például egy új technológia, termék bevezetésérõl, vagy egy termékmódosításról, vagy csak egyszerûen a párhuzamos tervezés során kiderül egy változtatás szükségessége (1. ábra). Alapvetõen fontos az összes változási igény (közvetlen és közvetett), majd a változás kezelés által érintett résztvevõk és folyamatok pontos felderítése. A döntésbe bevont személyek szerepe a tapasztalatok szerint rendkívül fontos az implementáció sikere szempontjából. Nem szabad megfeledkezni egyetlen érintett szakterület (termelésirányítás, minõségszabályozás, anyagbeszerzés, stb.) tehát a vállalati részleg (vállalati hierarchia különbözõ

3 3 szintjeinek) képviselõirõl sem. Azonban az is tapasztalható, hogy a változást kezelõ projektek által nem érintett emberek csak hátráltatják a döntéshozatalt, ezért õket jobb nem bevonni (2. ábra). A döntés kritériumai és bemenõ adatai, amelyek alapján a technológia vagy a termék megváltoztatása mellett döntöttünk, fontos tényezõk. 2. ábra Project csapatok Ehhez viszont szükség van az objektumok halmazán belül annak tisztázására, hogy melyek a változásban érintettek, hiszen csak így tudjuk a valóban érintett személyeket, részlegeket és munkafolyamat elemeket összegyûjteni (3. ábra). Ha a termékmodellt megfelelõ információ technológiával dolgoztuk fel, ez a részhalmaz könnyen generálható, hiszen a modell alapján a termék összefüggés analízise elvégezhetõ. Az is elképzelhetõ, hogy egy már kész adatbázisból kell az információkat kinyernünk. Ekkor a termék adat menedzsment (PDM) elõre generálja az összefüggéselemzés eredményeit akár több, vagy az összes lehetséges alkatrészre is, s így csak a végeredményt kell lekérdeznünk. Termék (variációk) Szerelvények Alkatrészek Dokumentáció??????!?? 3. ábra Változás terjedése Változás Ha ismerjük az objektumokat, amelyek a változásban érintettek, akkor a termék adat menedzsment egy jól meghatározott eleme már szolgáltatni tudja számunkra azon személyeket és vállalati részlegeket, amelyeket a változás menedzsmentnek mozgósítania kell, sõt ha megfelelõen dinamikus a kapcsolat a termék adatok és a munkafolyamat adatai között, akkor szolgáltatni tudja azokat a folyamatláncokat, amelyeket újra át kell gondolni, továbbá a vállalati hierarchiában elfoglalt tevékenységeket és felelõségeket is definiálhatja. 3 TERMÉKMODELLEK A konstrukciós tervezés és a gyártás között van egyfajta természetes függetlenség, ami konfliktusba kerülhet a tervezés, a gyártástervezés és a gyártás közötti szorosabb integráció megvalósítása esetén. A gyártmány és a gyártás fejlesztésével elavulhatnak azok a kapcsolatok, amelyeket a konstruktõr hozott létre. A függetlenség megléte nagyobb szabadságfokot biztosít a gyártástervezõnek az optimális gyártási folyamat meghatározása során. A konstruktõr, akinek nincs megfelelõ rálátása a gyártórendszer képességeire és korlátaira, fölöslegesen csökkenti a gyártástervezõ lehetõségeit a legalkalmasabb gyártási variáns kiválasztása során. A kapcsolat szétválasztása lehetõvé teszi a gyártás konstrukciótól független fejlesztését. A kapcsolat integrálása és szétválasztása közötti dilemma logikus megoldása, hogy megfelelõen magas szintû termékmodelleket alkalmazunk a konstrukciós tervezés, a gyártástervezés és a gyártás közötti információcsere során. Ha a konstruktõr által létrehozott sorrendben és módon rögzítjük a termékrõl keletkezõ információkat, az nem tartalmaz olyan részleteket, amelyek a termék funkciója szempontjából nem fontosak, azonban gyártási szempontból lényegesek lehetnek. Ekkor a legkisebb elkötelezettség elvét követjük. A teljes körû folyamatintegráció megvalósítása során a termékmodell csak egy szükséges információforrás. Ebbõl következik, hogy egy jövõben megvalósuló, konstrukciós, gyártástervezési és gyártási funkciókat integráló megoldás négy alapvetõ modellre kell épüljön: 1. Általános termék-tudás, amely a termékek általános információit rögzíti, valamit alapvetõ mûszaki és alkalmazási információkat tartalmaz. A tárolt tudásnak alkalmazhatónak, érthetõnek és ellenõrizhetõnek kell lennie. 2. Termék modell, amely egy termék összes gyártási szempontból releváns tulajdonságát tartalmazza, elkerülve a szükségtelen információk megadását. Alkalmasnak kell lennie nem teljes vagy bizonytalan tudás reprezentálására is. 3. Általános folyamat modell a gyártási folyamat általános tulajdonságait rögzíti rendezett formában, beleértve az igényelt erõforrásokat, azok képességeit, idõ és költség adatait. A folyamatmodellben a vevõkiszolgálás teljes folyamatát le kell írni. 4. Gyármodell, amely rögzíti a gyár által megvalósított folyamatok tulajdonságait. A gyármodell dinamikusan képes rögzíteni a gyártórendszer állapotát a rendelésfelvételtõl a termékkövetésig. Ezen modellek közül a termék modell az, amely elfogadott egy olyan rendszerben, amely integráltan

4 4 kezeli a tervezési - gyártási folyamatot. Az általános és a speciális modellek szétválasztása a tervezés, a gyártástervezés és a gyártás közötti felelõsség szétválasztását célozza. Az általános tudás, mint tudásbázis mûködik és relatíve állandó információkat tartalmaz. A termékinformációk integrált és strukturált kezelésének elõnyei és szükségessége különösen nagy léptékû, komplikált termékeknél, mint például személygépkocsi, hajó, stb., mutatkozik meg. A termékinformációkat sokféle formában tárolhatjuk, melyek közül a legfontosabbak a következõk: 1. Struktúra orientált termékmodell a termék felépítését reprezentálja, melyre számos eszköz létezik: darabjegyzék, termék-családfa stb. 2. Geometria orientált termék modell: a termék alakjának leírására szolgáló termék modell, amely lehet 2D-s rajz, drótváz, felület, test vagy hibrid modell. Nem geometriai információk csak korlátozottan adhatók meg. 3. Alaksajátosság orientált termék modell a geometria orientált termék modell kiterjesztése, a leggyakrabban használt összetartozó geometriai mintázatok, csoportok, az úgynevezett alaksajátosságok (feature) írják le a terméket. A geometriai alaksajátosságok alkalmazás függetlenek, mivel nem tartalmaznak speciális, nem-geometriai szemantikát. A legtöbb alaksajátosság geometriai mintázatot ír le, melyeknek speciális jelentésük van konstrukciós vagy gyártási szempontból. 4. Tudásbázisú termékmodellt különbözõ mesterséges intelligencia technikák alkalmazása jellemzi, úgymint objektum orientált programozás, szabály-alapú következtetés, korlátozás és igazság karbantartó rendszerek stb. Ezen technikák alkalmazásával lehetõvé válik a termékekhez, folyamatokhoz illetve a gyártási környezethez kapcsolódó humán szaktudás explicit tárolása. A tudás-alapú modell fontos jellemzõje, hogy képes objektumként felépíteni a termék vagy folyamat fejlõdését, képes alternatív alkatrészek termékbe illesztésére és kezelésére. 5. Integrált termék modell lefedi a struktúra-, a geometria-, az alaksajátosság- és a tudás-alapú termékmodelleket. Minden termékinformáció egyetlen modellben, integráltan van tárolva. Az integrált termékmodellezés és adatkezelés mögött a termékfejlesztési folyamatot egy általános tervezési tudásbázis támogatja. Ez az általános tervezési tudás magában foglalja a termék történetét, a fejlesztési irányelveket, a vásárlói, tervezési és gyártási elvárásokat valamint a hibákat. 6. Szabványosított termék modell (STEP) az egyik legjelentõsebb eredménye az integrált termékadat kezelés megvalósításának. A STEP (Standard for exchange of product model data) egy semleges adatfomátumot definiál a termékadatok leírására, illetve cseréjére. A cél a termékkel összefüggõ adatok teljes és rendszerfüggetlen leírása a termék teljes életciklusán át. A STEP a jövõben a termék modell leírás infrastruktúrájaként mûködhet a termékfejlesztési folyamat teljes integrálása érdekében. Ahogy a gyártórendszerek egyre komplexebbé és dinamikusabbá vállnak, a gyártórendszer mûködésének modellezése és szimulációja a mérnöki információs rendszerek központi összetevõjévé válik. Fenntartva a függetlenséget a konstrukció és a gyártás között a hatékonyság és a rugalmasság feláldozása nélkül, a konstrukciós és folyamattervezési funkciókat újra kell strukturálni, ahol a konstrukciós tervezés mindinkább kötötté válik egy adott gyármodellben. Végül a gyártás orientált termékmodell információs forrásként használható a gyártórendszer felügyeletében. A jövõben számos feladat, amely jelenleg a gyártástervezés témakörébe tartozik, átkerülhet a gyártórendszer felügyelet körébe. 4 AZ ÖSSZEFÜGGÉSEK KEZELÉSÉNEK MÓDSZEREI Mielõtt rátérnénk az összefüggések kezelésének módszereire, azt kell tisztáznunk, mit értünk összefüggés alatt, milyen típusai vannak, illetve mit tekinthetünk komponensnek. Két komponens között akkor van kapcsolat, ha az egyik megváltoztatása a másik komponensen is változást okoz. Ez alapján az összefüggés lehet például átfedés, közelség, helyzet- vagy alakazonosság (pl. szimmetria, tükörkép, szabványos elemalkalmazás stb.), sõt, egészen elvont vagy közvetett kapcsolata a komponenshez kötõdõ tevékenységeknek, információknak a változáskezelés jellegétõl, mélységétõl és kiterjedésétõl függõen. Az elemzés során fontos kérdés, hogy mi legyen az összefüggés analízis legkisebb termékmodell eleme. Ez lehet felületelem, alakzat, alkatrész, funkcionális vagy topológiai alszerelvény, melyek közül mi az alkatrészt választottuk, vagyis a szerelvényben lévõ alkatrészek összefüggéseit vizsgáljuk. Fontos kérdés, hogy milyen összefüggés típusokat érdemes megkülönböztetni, illetve ezek közül melyek a leghangsúlyosabbak. A jellemzõ összefüggések típusai a termékelem sajátosságok alapján - változáskezelési szempontból - a következõk lehetnek: anyag-, geometriai, topológiai, funkcionális, technológiai összefüggések, kapcsolatok. Ezek közül a szerzõk a topológiai és geometriai kapcsolatok feltérképezését találták leginkább automatizálhatónak. Az összefüggéseket feltáró analízis végezhetõ dinamikus és/vagy statikus módon. Ez azt jelenti, hogy közvetlenül a termékváltozást detektáljuk, vagy a komponensek változást megelõzõ és/vagy követõ állapotát analizáljuk, majd abból következtetünk a termékváltozás hatására.

5 5 Az alak és geometriai információk mindig speciális szerepet töltöttek be a mérnöki tervezésben. A geometria pontos leírásának követelménye mindig alapvetõ volt az ipari tömegtermelésben. A geometriai információk rögzítésére és értelmezésére legkülönbözõbb szisztematikus és konvencionális módszereket dolgoztak ki. A mérnökök új generációinak képzése mind ezen konstrukciós tervek, gyártási információk, mûhelyrajzok és rajzi konvenciók értelmezésére és elõállítására alapozott. A termékek összefüggéseit így leíró tipikus dokumentációk a következõk: Összeállítási rajz, Mûhelyrajzok, Darabjegyzék (BOM), Termék szerkezet vagy termék családfa, Robbantott szerelési ábra, Szerelési családfa, Mûködési és kezelési útmutatók, stb. Ezen dokumentumokban az összefüggések meghatározására a következõ direkt és/vagy indirekt, kézi módszerek állnak a mérnökök rendelkezésére: Robbantott szerelési ábra és az összeállítási rajz szemrevételezése. Szöveges direktívák és elõírások feldolgozása, pl.: mûködési és kezelési útmutatókban, összeállítási vagy mûhelyrajzokon. Általános tûrés értékek azonosítása a kapcsolódó és összetartozó alkatrészek között. Azoknak a mérnöki folyamatoknak meghatározása a felület folytonossági paraméterekbõl, amelyek meghatározzák a lényeges kapcsolatokat a különbözõ komponensek között (pl.: felületi minõség, méret tûrések, anyagminõség és hõkezelés). 4.1 Összeállítási rajz Az összeállítási rajz a termék végsõ felépítését jeleníti meg 2D-s grafikus formában. Megmutatja az összetartozó egységeket (szerelvényeket és alkatrészeket), befoglaló és lényeges méreteket, illesztéseket, alkatrész tétel- vagy rajzszámokat és egyéb hivatkozásokat, valamint a szükséges gyártási és szerelési elõírásokat. Az összeállítási rajz egyike a legjellegzetesebb és legfontosabb dokumentumoknak a mérnöki tervezésben és a termelésben. 4.2 Robbantott szerelési ábra A robbantott szerelési ábra grafikus módon jeleníti meg a végsõ termék felépítését. Megmutatja az összetartozó egységeket (szerelvényeket és alkatrészeket) és többnyire nem tartalmaz szöveges leírást, méretezést vagy egyéb szabványos mérnöki jelképet. Ennek a népszerû dokumentumnak az a célja, hogy bemutassa a termék alkatrészeinek helyzetét és topológiáját, továbbá elõsegítse 2D-s rajzok és a szöveges leírások kapcsolatának kiértékelését. 4.3 Termékszerkezet A termékszerkezet (termék családfa) megmutatja a konstrukciós elemeket és szinteket egy szerelvényben. A fõ célja az ipari gyakorlatban, hogy tisztázza a lehetséges termék elemek és a már többféle létezõ termékhez tartozó termelési folyamatok párhuzamait. A struktúra minden egyes csomópontja egy elfogadható és fizikailag létezõ építõelemét alkotja a végsõ terméknek, mellõzve a valós állapotokat a folyamat különbözõ termelési és szerelési fázisaiban. Egyszóval a termék szerkezet használható de indirekt (sokszor virtuális) információkat nyújt a funkcionális és technológiai kapcsolatokról, összefüggésekrõl. 4.4 Szerelési családfa A szerelési családfa mutatja meg a szerelési egységeket és fázisokat egy szerelt termékben. Egy szerelési struktúra felállításának a fõ célja az ipari gyakorlatban, hogy tisztázza a lehetséges termékszerelési fázisokat és folyamatokat. Egy szerelési folyamat modellezhetõ vagy leírható elemi szerelési lépésekkel, úgymint anyagmozgatás (tárolás, pozicionálás, beillesztés, szállítás), elrendezés, minõségellenõrzés és más speciális elemek. A modellezés megvalósítható blokkdiagram, szimbólumok és vázlatos elemek segítségével. 4. ábra Példa szerelvény 4.5 Topológiai mátrix Ha a teljes gyártmány összes alkotóelemének összefüggés analízisét bármilyen módon elvégezzük, létre tudunk hozni egy mátrixot, amely reprezentálhatja a szerelvény topológiai összefüggéseit.

6 6 Lássunk példát egy geometriai alapokon nyugvó topológiai mátrixra. A példa alszerelvény legyen a következõ: Dokumentáció neve Detektálható kapcsolatok Alkalmazható eljárások Az információ teljessége 2. táblázat 2 Az információ formája 5. ábra Példa alszerelvény A fenti alszerelvény topológiai mátrixa a következõ: táblázat X O O O O O O O X O X O O X O X O O O X O X O O O X A geometriai értékek alapján felállított topológiai mátrix mindig szimmetrikus, hiszen akár az egyik, akár a másik alkatrészt változtatjuk meg, a változás oda-vissza, azaz mindkét alkatrészre érvényes lehet. A különbözõ tervezési dokumentumok információ tartalmát a 2. táblázat foglalja össze. Összeállítási rajz Robbantott szerelési ábra G D T G, S To D T SZ, S F O R G A D T SZ Te D R SZ To O R G F O R G Termékszerkezet To O R G, SZ Te O R G, SZ Szerelési családfa To K R G, SZ 5 TÉRFOGAT METSZÉS MÓDSZERE 5.1 Koncepció Célunk egy olyan számítógépes eljárás kifejlesztése, amely komplex, sok alkatrészt tartalmazó szerelvény esetén is lehetõvé teszi a geometriai, illetve topológiai kapcsolatok, kötöttségek analizálását. A kifejlesztett "valósághû" Térfogat Metszés Módszer (Volume Section Method VSM) a felületek befoglaló méreteit használja (6. ábra). A módszer lényege, hogy irányított (konvex vagy konkáv) köbös térfogat elemek segítségével kerül feltérképezésre a topológiai kapcsolat a határolt alkatrészek közötti valós metszések és átfedések becslésével. Az eljárás alkalmas komplex topológiai kapcsolatok vizsgálatára anélkül, hogy a számítási idõ a szükségesnél/elfogadhatónál hosszabb lenne. 6. ábra Térfogat elemek 1 O: Topológiai összefüggés téglatest darabolással (negatív téglatestek figyelembe vétele) : Topológiai összefüggés téglatest darabolás nélkül 2 Detektálható kapcsolatok: Geometriai, Topológiai, Funkcionális, Anyag, Technológiai Alkalmazható eljárások: Direkt, Indirekt (Konvencionális, Opcionális) Az információ teljessége: Részleges, Teljes Az információ formája: SZöveges, Grafikus, Szabványos

7 7 A prototípus algoritmus implementációja speciális de igen elterjedt Pro/Engineer interface-re, a NEUTRAL adatformátumra épül. Ez az interface közvetlenül tartalmazza a komponens, illetve felületeinek maximális méretét és helyzetét a szerelési modellben. Mint a 7. ábra mutatja, a bekeretezett méretek határozzák meg az irányított térfogat elemeket, amelyek egy alkatrész, alszerelvény vagy szerelvény egyszerû, de könnyen kezelhetõ modelljét alkotják. 7. ábra Irányított térfogatelemek A modell elemeit közelítõ térfogat elemek között létrejövõ átfedések, metszetek és távolságok írják le az összeszerelt elemek közötti geometriai és topológiai kapcsolatokat. Az eredeti modellen belül a konvex és konkáv térfogatelemek megkülönböztetésével finomabb, de még alkalmazható, az elõzõleg vázolt követelményeket kielégítõ modell hozható létre. A kerettel jelölt elemek irányítottsága adja a Neutral interface alkalmazhatóságát és elõnyeit. Ennek megfelelõen egy konkáv hengeres felületnek negatív elõjele van a Neutral file-ban, így furatként kezelhetõ az elemzés során. Például egy hengeres csapot helyezve egy hengeres furatba a VSM eljárás helyes eredményt ad, figyelembe véve az átfedést illetve a távolságot a két elem között. 5.2 Elemek viszonyának elemzése a VSM módszerrel Az elemzés különbözõ típusai segíthetik a topológiai kapcsolatok feltárását a termék modellben az analízis céljától és eszközétõl függõen. A topológiai kapcsolatok feltárásának legfontosabb és leggyakoribb esetei a következõk: Átmetszés vizsgálat: Ebben az esetben az összeszerelt alkatrészek topológiai/geometriai analízisének fõ célja a virtuális vagy valós elemek átfedésének/átmetszésének feltérképezése. Bár a VSM módszerrel végzett - téglatesteket használva - átmetszés vizsgálat, a piacon meglévõ szoftverekhez hasonlóan, a bonyolult geometriai elemek egyszerûsítésére épül, a VSM módszer jóval részletesebb és realisztikusabb eredményeket ad a komponensek közötti topológiai kapcsolatok tekintetében. Fõ elõnye, hogy helyi, felület szintû közelítést alkalmaz ahelyett, hogy globális, alkatrész szintû téglatest közelítést használna. Üres hely analízis: Speciális vizsgálat annak eldöntésére, hogy egy újabb, tervezett komponens beillesztésére elegendõ hely áll-e rendelkezésre a szerelvényben. A VSM eljárásban ez azt jelenti, hogy a kérdéses, vizsgált alkatrész egy egyszerû téglatesttel definiált virtuális elem, melynek meg kell adni a sarokpontjainak koordinátáit. Az eljárás jövõbeni fejlesztésének egyik célja, hogy olyan virtuális elemmel tudjon dolgozni, melynek helyzete nem definiált és megkeresse valamennyi lehetséges elhelyezést a szerelvényben. Szomszédos alkatrészek keresése: Az elemzés ezen formájában a cél a vizsgált alkatrész elõírt távolságon belüli szomszédainak megtalálása. Tér elemzés: Az elemzés ezen módja során azt vizsgálja az algoritmus, hogy az egyes alkatrészek mely térrészeket töltik ki. Az alkatrészek közötti kapcsolatok meglétét a közösen birtokolt térrészek vizsgálatával lehet feltárni. A módszer elõnye, hogy az eljárás pontossága a térrészek méretének csökkentésével növelhetõ. 5.3 Az algoritmus helye a tervezési folyamatban A hatékony munkafolyamat (8. ábra) menedzsmentnek jól szervezett adatbázisra van szüksége. Ennek az adatbázisnak a feltöltésére add lehetõséget az algoritmus kétféle futtatási módja: 8. ábra Változás menedzsment munkafolyamata A program mindig lefut, ha el akarjuk készíteni a változás listáját. A program egy adatbázis alapján dolgozik, innen szerzi a modell információkat. A program kimeneteit esetleg egy adatbázis feltöltésére is használhatjuk. A program csak akkor fut le, ha az adatbázisban még nem létezik a konkrét kérdésre a konkrét válasz, vagy ugyan létezik, de a vizsgálatot ismételten el akarjuk végezni. Az fenti két verziónak megfelelõen az adatbázis feltöltésének két módja van: Tudásbázis létrehozása: A programot minden lehetséges összefüggés felderítésére lefuttatják egy teljes adatbázist létrehozására a munkafolyamat menedzsmenttõl függetlenül. Így

8 8 igény esetén minden kérdésre a választ azonnal megkaphatjuk az adatbázisból. 9. ábra Tudásbázis létrehozása Folyamatos feltöltés: A programot, mint önálló analízis eszközt használják a munkafolyamat menedzsment feltételes kérdéseinek megválaszolására (pl.: mely alkatrészek érintettek egy lehetséges konstrukciós változással). Ez esetben minden egyes futtatáskor tölthetjük is az adatbázist, amennyiben szükséges, azaz ha késõbb ugyanaz a kérdés újra elõfordulna, akkor a választ már az adatbázis adhatná (ez utóbbi esetben az adatbázis tartalma ideiglenes, nem tekinthetõ tudásbázisnak). 10. ábra Folyamatos adatfeltöltés Mindkét módszernek megvan a maga elõnye és hátránya, azaz szerepe és helye a munkafolyamat menedzsmenten belül. A felhasználó cég nagyságától, a termékek sorozatnagyságától, a feladatok bonyolultágától, az analízis szempontjainak állandóságától vagy specialitásaitól függõen más és más stratégia lehet helyes. Például, egy kis cég szabványos tömegcikkeinek folyamat menedzseléséhez az elsõ verzió teljes tudásbázis mellet dönt, míg egy autóipari cég, már a termékskála variációinak nagyságrendje miatt is, el fogja utasítani egy mindenre kiterjedõ, rögzített, totális adatbázis létrehozását. 6 ÖSSZEGZÉS Konkurens mérnöki tervezést megvalósító, sok komponensbõl álló bonyolult termékeket tervezõ vállalatnál a változások menedzselése elkerülhetetlen és a vállalat hatékonyságát lényegesen befolyásoló feladat. E folyamat automatizálása több szempontból is nehézségekbe ütközhet. Cikkünkben megvizsgáltuk az integrált termékfejlesztés, valamint a változás menedzsment szükségszerûségének okait és folyamatát. Ismertettük a termékmodellek típusait, a fejlesztések jövõbeni várható irányait. Bemutattuk az összefüggések kezelésének hagyományos módszereit, valamint az általunk kifejlesztett térfogat metszési módszert és annak illesztését a tervezési folyamatba. Kutatásainkat az OTKA (T032732) támogatásával folytattuk. Ezen kívül köszönetet szeretnénk mondani Dencs Árpádnak a VSM eljárás kifejlesztésében és implementálásában való közremûködéséért, valamint Dorner Károlynak, az MMG Gáztechnika Kft ügyvezetõ igazgatójának az ipari példák rendelkezésünkre bocsátásáért. 7 IRODALOMJEGYZÉK [1] Van der Wolf, Alting, L., etc.: Product Modelling, Annals of the CIRP Vo. 42/2, 1993 pp [2] Pikosz,P., Malmqvist,J.: Possibilities and Limitations when Using PDM Systems to Support the Product Data Process, Chalmers University of Technology, Göteborg, orddesign96/pdm96.fm.html, Sweden 1996 [3] Boór,F., Kovács,J., Mikó,B.: Case studies The analysis of product interdependencies and integrated development in the company, Document No.: CONFLOW B, ConFlow, INCO Copernicus programme (project no ), 1997 [4] Demmer,J.: Using Pro/PDM & Netscape for Geometry Management Presentation at Pro/USERS' Conference Orlando [5] Márkus,T., Szécsi,Z.: Capabilities of the product data management system, Doc. No.: CONFLOW.97.10, ConFlow, INCO Cop. Prog. (project no ), 1997 [6] Boór,F., Kovács,J., Mikó,B.: Capabilities of the workflow management system, Doc. No.: CONFLOW.97.12, ConFlow, INCO Cop. Prog. (project no ), 1997 [7] Pro/INTRALINK Functional Overview, Parametric Technology Corporation, [8] Boór,F., Grigorova,K.: Component interference influencing the engineering process, Doc. No.: CONFLOW.98.04, ConFlow, INCO Cop. Prog. (project no ), 1998 [9] Dencs,Á., Popov,K., Boór,F.,: Tools for the identification of geometrical interdependencies, Doc. No.: CONFLOW , ConFlow, INCO Cop. programme (project no ), 1998 Függelék Termék Adat (Product Data): A termék információk emberi illetve számítógépes kommunikáció, értelmezés és feldolgozás centrikus reprezentációja. Termék Adat Menedzsment (Product Data Management PDM): Azon adatkezelési funkciók összessége, amelyek termék adatok kezelését, szervezését és követését tipikusan adatbázis kezelõ rendszereken keresztül biztosítják.

9 9 Munkafolyamat (WorkFlow): Automatizált (Munka) Folyamatok szûkebb értelmezésben üzleti folyamatok, amelyek teljesen vagy részben lefedik a feladatok, információk és dokumentációk a folyamat résztvevõi közötti szabályozott áramlását. A szabályozottság elõzési illetve követési feltételekre, ütemezésre, párhuzamossági és sorrendiségi követelményekre, hatáskörökre és jogokra is kiterjedhet egy adott tevékenység érdekében. Munkafolyamat Menedzsment Rendszer (WorkFlow Management System WFM): Az a rendszer, amely szoftver eszközökön keresztül definiálja, hozza létre és menedzseli a (munka) folyamatok végrehajtását egy vagy akár több folyamatvezérlõ (ún. WorkFlow Engine) rendszer segítségével, és amely képes a folyamat definícióit értelmezni, kapcsolatba hozni a munkafolyamatban érintett részvevõkkel ha szükséges a legfejlettebb információ-technológiai eszközök és alkalmazások használatával. Konkurens mérnöki tervezés (Concurrent Engineering) /I/: Egy munkaszervezési megközelítés, amely a termékek tervezését, elõállítását, kezelését és karbantartását a lehetõségek (hardver és szoftver eszközök) állandó fejlesztésén keresztül korszerû módon, szerteágazó területekért felelõs személyek (konstrukciós tervezés, termelés és gyártás, marketing, folyamattervezés, kiszolgálás ) együttmûködésével és a teljes életciklusra kiterjedõ termék adatok folyamatos megosztásával teszi lehetõvé. Konkurens mérnöki tervezés (Concurrent Engineering) /II/: A terméktervezés és minden kapcsolatos folyamat egy szisztematikusan integrált, szimultán (párhuzamos) megközelítése, a gyártást és kiszolgálást is beleértve. Ez a megközelítés arra készteti a fejlesztõket, hogy a termék életciklus minden elemét vegyék figyelembe az igények felvetésétõl a koncepció teljes részletezéséig minõségellenõrzési, költségelemzési, ütemezési és felhasználói követelményeket beleértve. Geometriai kapcsolat: A kapcsolat geometriainak tekinthetõ, ha a vizsgált elemek geometriai tulajdonságai függenek egymástól, illetve vannak kapcsolatban egymás geometriai jellemzõivel, mint például alakjuk, méretük Topológiai kapcsolat: A kapcsolat topológiainak tekinthetõ, ha a vizsgált elemek tulajdonságai alapvetõen a komponensek topológiájától függnek, vagyis a helyzetparaméterektõl, mérettûrésektõl, felületminõségtõl, helyzettûrésektõl, bázisoktól, vagyis egy vagy több komponens közötti, általában közvetlenül nem mérhetõ paraméterektõl. Funkcionális kapcsolat: Az összefüggések széles körét kezelhetjük funkcionális kapcsolatként, mint például különbözõ mechanikus, elektronikus, pneumatikus vagy hidraulikus kapcsolatot. Ezen típusú kapcsolat jellemzõi nem mindig fejezhetõk ki fizikai, geometriai vagy topológiai jellemzõkkel, a termék elemei közötti kapcsolat ténye jellemzi egyedül a kapcsolatot. Anyag kapcsolat: A termék komponensek egyik legfontosabb paramétere. Ez tartalmazza az anyag elõélete (anyagbeszerzés, elõkészítõ folyamatok) és utóélete (kezelés, karbantartás, szétszerelés) szempontjából lényeges korlátait és közös vonásait Technológiai kapcsolat: A kapcsolat technológiai, ha a különbözõ elemek technológiai folyamatai között olyan magas szintû hasonlóság van, hogy az a tervezésben lehetõvé teszi a variáns elv alkalmazását.