Doskonalenie procesów produkcyjnych z wykorzystaniem narzędzi do komputerowej wizualizacji / PAR 2/2009 / 2009 / Archiwum / Strona główna | PAR Pomiary - Automatyka - Robotyka

Pełen tekst

(1)Pomiary Automatyka Robotyka 2/2009. dr hab. in. Dariusz Plinta Katedra Inynierii Produkcji Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Biaej. DOSKONALENIE PROCESÓW PRODUKCYJNYCH Z WYKORZYSTANIEM NARZDZI DO KOMPUTEROWEJ WIZUALIZACJI Technologie informatyczne s wspóczenie podstawowym narzdziem gromadzenia i wymiany informacji w przedsibiorstwie. Coraz powszechniej w procesach zarzdzania znajduj zastosowanie aplikacje do modelowania systemów produkcyjnych i przeprowadzania symulacji zachodzcych w nich procesów. Artyku przedstawia praktyczne przykady zastosowania takich aplikacji. IMPROVING OF PRODUCTION PROCESSES WITH THE USAGE OF TOOLS FOR COMPUTER VISUALIZATION Computer technologies are the basic tools of the accumulation and exchange of information in contemporary enterprises. Software for the modelling of production systems and for the simulation of actual processes is becoming more commonly used in management processes. In this paper, there are presented practical examples of the usage of such software. 1. WPROWADZENIE Dziaanie przedsibiorstwa w warunkach gospodarki rynkowej wymusza podejmowanie coraz bardziej zoonych i skomplikowanych procesów produkcyjnych. Nastpstwem tego jest konieczno synchronizacji narastajcej iloci czynników technologicznych, co determinuje poszukiwanie efektywniejszych metod zarzdzania procesami produkcyjnymi. Jednym z najwaniejszych zada przedsibiorstwa jest planowanie produkcji oraz zarzdzanie ni. Celem tych dziaa jest wytworzenie wyrobów w planowanym terminie. Ponadto musz one odpowiada wymaganiom jakociowym, a koszty ich wytworzenia winny by jak najmniejsze. Wprowadzeniu komputerów do przedsibiorstwa towarzyszy rozwój oprogramowania wspomagajcego planowanie i zarzdzanie produkcj. Wanie w tym celu powstay systemy PPC (Production Planning and Control), zajmujce si planowaniem produkcji na poziomie operacyjnym. Rozwój systemów PPC zwizany jest z nowymi technologiami informatycznymi. Obecnie charakteryzuj si one moliwoci integracji z innymi systemami komputerowymi oraz budow moduow. Ostatnio coraz czciej mówi si o tzw. digitalizacji zakadów produkcyjnych. Wiele firm realizuje ten koncept przez wdraanie zintegrowanych pakietów, które integruj w sobie róne moduy poznaczone dla rónych obszarów funkcjonalnych przedsibiorstw. Gównym elementem integrujcym takich systemów jest wspólna baza danych. Rozwizanie takie umoliwia szybsze i bardziej efektywne projektowanie nowych produktów. Zastosowanie narzdzi informatycznych w wytwarzaniu to nie tylko planowanie i rejestrowanie wykonywanych prac, ale równie wizualizacja procesów zwizana z projektowaniem wydziaów, linii produkcyjnych, poszczególnych stanowisk, analiza wykonywanych prac pod ktem ergonomii, sterowanie obrabiarkami NC, symulacja procesów i zarzdzanie produkcj [2]. automation 2009. 165.

(2) Pomiary Automatyka Robotyka 2/2009. Tendencje rozwoju nowych generacji systemów informatycznych s zwizane midzy innymi z potrzeb doskonalenia systemów produkcyjnych. Dziki komputerowej wizualizacji zachodzcych w nich procesów moliwe jest: • bardziej efektywne projektowanie systemów produkcyjnych, • ksztatowanie systemów pracy pod ktem ergonomii, bezpieczestwa i higieny pracy, wydajnoci oraz jakoci wykonania, • podejmowanie decyzji w zakresie inwestycji, projektowania stanowisk pracy oraz dziaa wykonywanych w kooperacji, itd. 2. MODELOWANIE SYSTEMÓW PRODUKCYJNYCH Modelowanie systemów produkcyjnych staje si obecnie standardem. Rozwój narzdzi informatycznych do modelowania zakadów, które wspomagaj projektowanie rozmieszczenia stanowisk, planowanie wykorzystania przestrzeni produkcyjnej oraz posiadaj moliwo symulacji zachodzcych w nich procesów, przyczyni si do tego, e istnieje ju moliwo zamodelowania dowolnego systemu produkcyjnego. Obecnym trendem, który mona zauway szczególnie w przemyle motoryzacyjnym jest przechodzenie na modelowanie 3D. Dziki tej technologii osignito oszczdnoci do 10 % kosztów inwestycji. Problemem w realizacji tych projektów jest dotrzymanie terminów wdroenia. Opónienie czsto wynika z stosowania konwencjonalnych metod modelowania systemu, które s drogie i pracochonne.. Rys. 1. Digitalizacja systemu produkcyjnego Czstym problemem jest opracowanie kompletnego i szczegóowego modelu przestrzennego. Jest to bardzo pracochonna praca – wykonanie wielu pomiarów i wprowadzenie danych do komputera. Doskonaym narzdziem s skanery laserowe, dziki którym mona w cigu kilku minut w sposób automatyczny uzyska model 3D skanowanego przedmiotu lub pomieszczenia – rys. 1. Skaner laserowy wraz z oprogramowaniem do modelowania i symulacji stanowi kompletny zestaw, który moe by wykorzystany w projektach racjonalizacji systemów produkcyjnych [2, 3, 4]. Proces tworzenia modelu 3D moe by realizowany w trzech krokach: • przygotowanie do skanowania, • skanowanie laserowe, • wygenerowanie modelu 3D.. 166. automation 2009.

(3) Pomiary Automatyka Robotyka 2/2009. Najistotniejsze korzyci modelowania z wykorzystaniem skanera laserowego: • moliwo szybkiego opracowania szczegóowego i dokadnego modelu 3D pomieszczenia wraz z wyposaeniem, • moliwo skorygowania istniejcej dokumentacji (rysunków hal produkcyjnych wykonanych w 2D), • moliwo uwzgldnienia w modelu sieci wykorzystywanych mediów (woda, gaz, energia elektryczna), • moliwo szybkiego dokonania zmian w modelu (projektowanie nowego systemu produkcyjnego). 3. PRZYKADY WYKORZYSTANIA MODELI SYSTEMÓW PRODUKCYJNYCH 3.1. Komputerowa symulacja procesów wytwórczych. Rys. 2. Model symulacyjny wydziau produkcyjnego [7] Do typowych zastosowa symulacji komputerowej w systemach wytwórczych zaliczamy: • szczegóowe analizy procesów wytwórczych, • analizy zoonych systemów obsugi klienta, • analizy globalnych acuchów dostaw, • analizy systemów produkcyjnych pod ktem rónych kryteriów np. kosztów, wielkoci produkcji w toku, czasu realizacji zamówie, obcienia itp., • identyfikacja wskich garde procesu, • planowanie zatrudnienia, wykorzystania zasobów oraz zapotrzebowania na materiay. Modelowanie i symulacja procesów produkcyjnych jest obecnie coraz szerzej stosowana w przedsibiorstwach produkcyjnym.. automation 2009. 167.

(4) Pomiary Automatyka Robotyka 2/2009. 3.2. Projektowanie ergonomicznych stanowisk pracy Nowy obszar zastosowa to na przykad projektowanie stanowisk pracy pod ktem ergonomii (3Ds MAX firmy Autodesk i Anthropos Ergo MAX) – rys. 3 i 4 [5, 6].. Rys. 3. Projektowanie ergonomicznego stanowiska pracy Modu Anthropos ErgoMAX zawiera bibliotek modeli postaci ludzkich, które mona wykorzysta do wizualizacji funkcjonowania stanowisk pracy [6]. Oprócz moliwoci umieszczania takich obiektów w modelowanej przestrzeni analizowanego systemu produkcyjnego mona dodatkowo skorzysta z narzdzi umoliwiajcych: • definiowanie rónych cech antropometrycznych, • definiowanie struktury ciaa, • edycj graficzn i selekcyjn, • animacj czci ciaa, • definiowanie rónych pozycji, • analiz ergonomiczn. Zaprezentowany na rys. 3 przykad przedstawia model zakadu produkcyjnego wyrobów biurowych – gniazda montaowego pojemników biurowych [5]. Gniazdo skada si z trzech stanowisk montau, z czego dwa s przewidziane do obsugi przez pracowników z niepenosprawnoci koczyn dolnych. Narzdzie Analysis pozwala generowa wykresy przedstawiajce obcienia poszczególnych czci ciaa (krgosupa, koczyn górnych i koczyn dolnych). Mona m.in. sprawdzi, jakie jest obcienie wybranych czci ciaa lub ich dyskomfortu, z uwzgldnieniem podnoszonego ciaru [6]. Rozwizanie takie umoliwia skuteczne projektowanie ergonomicznych stanowisk pracy i daje moliwo symulowania panujcych tam warunków. Rys. 4 przedstawia analiz obcienia krgosupa (krgów szyjnych, grzbietowych i ldwiowych).. 168. automation 2009.

(5) Pomiary Automatyka Robotyka 2/2009. Wartoci procentowe to wspóczynniki dyskomfortu statycznego, jeli pozycja ciaa dla wybranej czynnoci, podczas wykonywanej pracy jest bezpieczna to wykresy s zielone, jeli istnieje niebezpieczestwo obcienia ciaa, to mamy kolor óty (jak najszybciej powinnimy usprawni miejsce pracy), a przy zej pozycji ciaa pokazuje si nam kolor czerwony, który wymusza na nas natychmiastow popraw warunków pracy.. Rys. 4. Analiza obcienia krgosupa - obcienia ramion i prawej rki Wykres prezentuje 100 % obcienia przedramienia (Lower arm) oraz przecienia obojczyka (Clavicle) w 79 %. wiadczy to o niewaciwie zajmowanej pozycji pracownika i sugeruje zmian w organizacji pracy na tym stanowisku.. x(2) x(1). 13.5 m. Rys. 5. Projektowanie rodowiska pracy [1] 3.3. Projektowanie wentylacji na hali produkcyjnej Kolejny przykad to modelowanie i symulacja dyspersji zanieczyszcze w hali produkcyjnej. Emisj zwizków szkodliwych mona zamodelowa na przykad za pomoc programu ARENA, który umoliwia symulacj procesów produkcyjnych realizowanych w rónych uwarunkowaniach – rys. 5. Uwzgldniajc przebieg procesu produkcyjnego oraz wystpowanie emisji zwizków szkodliwych mona tak zaprojektowa wentylacj lub rozmieszczenie stanowisk, aby maksymalnie zminimalizowa wpyw zwizków szkodliwych na pracowników. automation 2009. 169.

(6) Pomiary Automatyka Robotyka 2/2009. 4. PODSUMOWANIE Opisana technologia wizualizacji (skanowania, modelowania i symulacji) procesów produkcyjnych jest podstaw efektywnej digitalizacji istniejcych przedsibiorstw. Przedstawione narzdzia umoliwiaj: • stworzenie modelu opisujcego system i zachodzce w nim procesy – zdefiniowanie procesów, opracowanie elektronicznej dokumentacji oraz poprawa komunikacji midzy pracownikami, • symulacj zachowania systemu przy rónych uwarunkowaniach – zrozumienie zoonych relacji i zidentyfikowanie ogranicze systemu, • wizualizacj i dynamiczn animacj, • sprawdzenie alternatywnych rozwiza proponowanych zmian. LITERATURA [1]. [2] [3] [4] [5]. [6] [7]. 170. Brzozowska L., Plinta D.: The production systems designing with special taking into account of working conditions. 1st International Workshop “Advanced methods and trends in production engineering”, Baia Mare 2004. Debnár R., Patay L., Horváth L.: New technology for factory digitizing. Materiay z konferencji „Inynieria Produkcji 2003”. Bielsko-Biaa 2003. Gregor M., Medvecki ., Mi ieta B., Matuszek J., Hr ekova A.: Digitálny podnik. Žilinská univerzita. Žilina 2006. Košturiak J., Gregor M., Mi ieta B., Matuszek J.: Projektovanie výrobných systémov pre 21 storo ie. Uniwersytet Techniczny w ylinie, EDIS, ylina 2000. Matuszek J., Plinta D., Kubica S., cieszka D.: Modelowanie i symulacja procesów produkcyjnych z punktu widzenia ergonomii i bezpieczestwa pracy. Materiay z konferencji MKEN2008,

(7) ód 2008. Materiay szkoleniowe pakietu Anthropos Ergo MAX. Materiay szkoleniowe pakietu symulacyjnego ARENA.. automation 2009.

(8)