Cax systeme final

CAx - SystemeSommersemester 2011Bearbeiter: Lukas Ott

Betreuer: Prof. Dr. Armin Denner undDipl.-Ing. (FH) Alexander Palatnik

Datum: 6.5.2011

Gliederung

1. CAx – Systeme – warum und wozu?2. Methodische Grundlagen3. Grundlagen der Modellierung4. Modellerstellung und –anwendung5. Rechnergestützte Arbeitsplanung6. Systemintegration in der Prozesskette7. Einführung und Migration von CAx-Systemen8. Quellen

6.5.2011 2CAx - Systeme

1 CAx-Systeme warum und wozu?

1.1 Kostenvermeidung1.2 Zusammenrücken von

Unternehmensbereichen (SE)1.3 Produktmodularisierung

6.5.2011 3CAx - Systeme

1.1 Kostenvermeidung

Fortwährende Innovation Zunehmender Variantenreichtum Wettbewerbsfähigkeit Bessere Qualität Niedrigere Herstellkosten Schnellere Entwicklungszyklen

6.5.2011 4CAx - Systeme

1.2 Zusammenrücken von Unternehmensbereichen

Interdisziplinäre Projektteams „Simultaneous Engineering“ „Concurrent Engineering“ „Supplier Integration“ „Outsourcing“ „Follow the Sun“

6.5.2011 5CAx - Systeme

1.3 Produktmodularisierung

Besseres Variantenmanagement „Design for Manufacturing“ (DfX-Systeme)

6.5.2011 6CAx - Systeme

2 Methodische Grundlagen

2.1 Produktdokumentation2.2 Konstruktionsmethodik2.3 Produktmodellierung auf der Basis von

Eigenschaften

6.5.2011 7CAx - Systeme

2.1 Produktdokumentation

„Digital Master“ Produkt Daten Management (PDM) Server-Client (Netzwerkarchitektur)

Quelle: 1) S.89

6.5.2011 8CAx - Systeme

2.2 Konstruktionsmethodik

Quelle: 1) S.26

6.5.2011 9CAx - Systeme

2.3 Produktmodellierung

Analyse → Synthese → Lösung CAD → CAE → CAO

6.5.2011 10CAx - Systeme

3 Grundlagen der Modellbildung

3.1 Bedeutung und Nutzen von Modellen3.2 Systeme und Modelle3.4 Modellbildung

6.5.2011 11CAx - Systeme

3.1 Bedeutung und Nutzen von Modellen

Quelle: 1) S.100

6.5.2011 12CAx - Systeme

Objektive Realität

Subjektive Realität

Modell der

Realität

Wahrnehmung (unbewusste Abstraktion)

Modellierung(bewusste Abstraktion)

3.1 Bedeutung und Nutzen von Modellen

Quelle: 1) S.100

6.5.2011 13CAx - Systeme

Problem(Fragestellung)

Lösung

Modell Modelllösung

RealitätsebeneAbstrakte Modellebene

Problemlösungsprozess (Lösungsfindung, Realisierung )

problemspezifische problemspezifischeAbstraktion Interpretation

3.2 Systeme

Definition System:„Ein System besteht aus einer Menge von Elementen, die Eigenschaften besitzen“.Das System ist von der Umgebung abgegrenzt und steht mit der Umgebung durch Ein- und Ausgabegrößen in Verbindung.

Quelle: 1) S.101

6.5.2011 14CAx - Systeme

3.2 Modelle

Definition Modell:„physikalisches-mathematisches Abbild eines technischen Bauelements, einer Baugruppe oder eines komplexen Systems.“

„Modelle sind abstrakte, materielle oder immaterielle Gebilde, die geschaffen werden, um für einen bestimmten Zweck ein Original zu repräsentieren.“

Quelle: 1) S.129/130

6.5.2011 15CAx - Systeme

3.3 Modellbildung

Quelle: 1) S.153

6.5.2011 16CAx - Systeme

Betrachtetes System(Original) Simulationsergebnisse

Modellbeschreibung für SimulationModell

Experimentieren

Modellbildung Durchführung der Simulation

Umsetzung Implementierung

4 Modellerstellung und-anwendung

4.1 CAD- Modellierung und Anwendung4.2 Voraussetzungen4.3 Festlegungen4.4 Finite-Elemente-Modellierung (FEM)4.5 Kopplung CAD-MKS (Mehrkörpersysteme)

6.5.2011 17CAx - Systeme

4.1 CAD – Modellierung und Anwendung

Quelle: 1) S.172

6.5.2011 18CAx - Systeme

4.1 CAD- Modellierung

Quelle: 1) S.173

6.5.2011 19CAx - Systeme

Wissensbasiertes CADFähigkeit,Schlussfolgerungen aus der aktuellen Konstruktionssituation (Geometrie- sowie Hintergrundinformationen) zu ziehen

Featurebasiertes CADErfassen und Verarbeiten von Geometrie und hinterlegten Informationen(„Semantik“), z.B. Funktion, Fertigungstechnologie

CAD(parametrisch)Erfassen und Verarbeiten von geometrischen Elementen mit variablen Bezügena) chronologiebasiert : editierbare Modelliergeschichte(„History“)b) constraintbasiert : editierbare Gleichungssysteme

CAD(konventionell)Erfassen und Verarbeiten von geometrischen Elementen mit festen Werten

4.2 Voraussetzungen

Berücksichtigung von Erfahrung Verteilung von Aufgaben Kooperatives Entwickeln

- Schnittstellen- Know- How Schutz

6.5.2011 20CAx - Systeme

4.3 Festlegungen

Bauraum Aufbau und Strukturierung Modellgenauigkeit Einbindung von Teilebibliotheken Parametrisierungsrichtlinien Dokumentationsrichtlinien

6.5.2011 21CAx - Systeme

4.4 Finite-Elemente Modellierung (FEM)

Nährungsverfahren „Prinzip der virtuellen Verrückungen“ Fehler:

- Modellierungsfehler- Diskretisierungsfehler

6.5.2011 22CAx - Systeme

FEM-System

4.4 FEM

Quelle: 1) S.260

6.5.2011 23CAx - Systeme

Physikalisches Problem

RealesSystem(Original)

Fragestellung

Modellbildung

Struktur-beschreibung

Lastfälle

Mathematisches Modell

4.4 FEM

Vorteile von FEM:- Zeit- und Kostenersparnis- Berechnungsnachweise (Qualitätsnachweise)- Variantenstudien/Parametervariationen- Analyse von nicht zugänglichen Bereichen- Analyse von Systemen(Beispiel: Erdbebenbelastung)- 3D – Analyse von Verteilung physikalischer Größen

6.5.2011 24CAx - Systeme

4.4 FEM

Nachteile von FEM:- Vernachlässigung molekularer Struktur- Approximation von physikalischen Parametern- Vereinfachung von Randbedingungen- Vereinfachung der Belastung- Vereinfachung der Geometrie

6.5.2011 25CAx - Systeme

4.5 Kopplung von CAD und MKS

Quelle: 1) S.300

6.5.2011 26CAx - Systeme

Definition Kinematik physikalische Eigenschaften

Dynamisches ModellParametrischer

CAD-Entwurf

MKS-Simulation

CAD-MKSKopplung

Ergebnis-auswertungRückführung

ErgänzungModifikation

Ableitung DatenmodellFeature-

Beschreibung

5 Rechnergestützte Arbeits-planung und steuerung

5.1 Magisches Dreieck der Produktion5.2 Digitale Fabrik5.3 Design for Manufacturing and Assembly

(DfMA)

6.5.2011 27CAx - Systeme

5.1 Magisches Dreieck der Produktion

Quelle: 1) S.360

6.5.2011 28CAx - Systeme

Kosten

QualitätTermin

5.2 Digitale Fabrik

Quelle: 1) S.360

6.5.2011 29CAx - Systeme

5.2 Digitale Fabrik

Quelle: 1) S.389

6.5.2011 30CAx - Systeme

Höhere Planungsqualität durch Digitale Absicherung,Datenintegration, …

5.2 Digitale Fabrik

Quelle: 1) S.389

6.5.2011 31CAx - Systeme

Nutzen der Digitalen

Fabrik

Höhere PlanungseffizienzUnd –geschwindigkeit durch Automatismen,Standardbibliotheken, …

Verbesserte Abstimmungsprozesse Zwischen Entwicklung und technischer Produktionsplanung integrierte Workflows,Visualisierung, …

5.3 Design for Manufacturing and Assembly (DfMA)

6.5.2011 32CAx - Systeme

Modell• Eigenschaften• Vorgaben

Produktion• Prozesoptimierung• Dreieck der

Produktion

Kunde• Bedürfnisserfüllung

6 Systemintegration in der Prozesskette

6.1 Product Lifecycle Management (PLM)6.2 Produkt Daten Management (PDM)6.3 Enterprise Ressource Planning (ERP-Systeme)

6.5.2011 33CAx - Systeme

6.1 Product Lifecycle Management(PLM)

ProductLifecycle

Management

Markt

Produkt-planung

Produkt-/Prozess-

entwicklung

Produktions-vorbereitung

Fertigung &

Montage

Vertrieb &Versand

Service &Wartung

Demontage &

Recycling

6.5.2011 34CAx - Systeme

Quelle: 7)

6.2 Produkt Daten Management (PDM)

6.5.2011 35CAx - Systeme

• ArtikelMerkmale, Sachmerkmalsleiste

Datenbank Metadaten

Dokumente

Merkmale 1Merkmale 2

Merkmale 3

Filesystem Primärdaten

CAD-DateiTIFF-Datei

Word-Datei

Quelle: 2) S.39

CAD-GeometrienModell-StrukturenModellparameter

Teilefamilien-TabellenDrawing

CAD

6.2 Produkt Daten Management (PDM)

6.5.2011 36CAx - Systeme

PDMCAD-Modelle/Strukturen

TeilefamilienKlassifikationen/SML

Zeichnungen/DokumenteStücklisten

ÄnderungsjournaleVersionstabelle

Workflowprotokoll

Daten für Schriftkopf:• Stücklisten• Änderungsjournal• Versionskennung• FreigabekennungModellparameterTeilefamilienparameter

3D-ModelleReferenzenTeilefamilien-TabellenModellparameterZeichnungen

Quelle: 2) S.82

PDM-Organisation

Quelle: 1) S.90

6.5.2011 37CAx - Systeme

6.3 ERP-Systeme

Quelle: 1) S.428

6.5.2011 38CAx - Systeme

7 Einführung und Migration von CAx-Systemen

7.1 Gründe für eine Einführung/Migration7.2 Einführung7.3 Migration

6.5.2011 39CAx - Systeme

7.1 Gründe für eine Einführung

bessere Entwurfsqualität bessere Kommunikation mit Kunden und

Partnern leichteres PDM leichtere Simulation und Rapid Prototyping Zeitparalleles entwickeln möglich (SE)

6.5.2011 40CAx - Systeme

7.1 Gründe für eine Migration

Verlagerung der Tätigkeitsfelder eines Unternehmens

Technologische Lebensdauer erreicht Systemlieferant verliert an Bedeutung Einbindung weiterer Systeme Verringerung der Abhängigkeit von einem

einzigen Anbieter

6.5.2011 41CAx - Systeme

7.2 Einführung

Vorteil eines Systems: Durchgängigkeit der Daten

Nachteil eines Systems: Überdimensionierung des CAx-Systems

Horizontale Einführungsstrategie Vertikale Einführungsstrategie Systemauswahl mit Portfolio-Analyse

6.5.2011 42CAx - Systeme

7.2 Einführung Projektteam

Quelle: 1) S.446

6.5.2011 43CAx - Systeme

Projekt-Sponsoraus der Geschäftsleitung Projektleitung

AnwendergruppenSupportgruppeTechnische IT

VorbereitungsteamAnwendergruppenTechnische ITControlling

Umsetzungsteam 1AnwendergruppenTechnische IT

Umsetzungsteam nAnwendergruppenTechnische IT

KernteamAnwendergruppen

Technische ITAdministrative IT

ControllingExterner Berater

Usw.

Nutzwertanalyse

Quelle: 1) S.456

6.5.2011 44CAx - Systeme

7.3 Migration

Übertragung des Datenbestandes Anpassungen des Altsystems übernehmbar? Schulung Migrationsstrategie:

- Parallelbetrieb- Sofort umstellen

6.5.2011 45CAx - Systeme

7.3 Migration

Quelle: 1) S.464

6.5.2011 46CAx - Systeme

Nicht übertragbar

Gemeinsame Elementeformate(komplett übertragbar)

System BSystem A

Mit speziellen Vorgehensweise zusätzlich übertragbar (Bypass)

Nicht übertragbar

Schulung

Quelle: 1) S.461

6.5.2011 47CAx - Systeme

Fazit

Kaum ein Unternehmen kann heute noch auf CAx-Systeme verzichten

Datensicherheit Prozessoptimierung

6.5.2011 48CAx - Systeme

Vielen Dank für Ihre

Aufmerksamkeit!

6.5.2011 49CAx - Systeme

8 Quellen1. CAx für Ingenieure, Springer Verlag2. CAD und PDM: Prozessoptimierung durch

Integration, Hanser Verlag3. Koordinationsmesstechnik und Cax-Anwendungen

in der Produktion, Hanser Verlag4. CAD-CAM Magazin Ausgabe 4. Quartal 20105. www.cad.de6. http://www.coretechnologie.de/7. http://www.plm-info.de/de/default.html

6.5.2011 50CAx - Systeme