Aplicação padrão ISO automatizando o planeamento

Nas aplicações dos vários sistemas de CAD sendo estes diferentes entre si, impedindo assim o desenvolvimento de produtos eficientes e automatizados, no planeamento de processos é especialmente um passo importante que determina a maioria dos custos de produção ou o sucesso da obtenção de um potencial pedido, como a etapa entre o desenho técnico e a produção, planeamento de processos é importante para a fabricação de um produto de uma forma económica. Neste post discutira-se sobre os requisitos necessários para o planeamento do processo automatizado e do desenvolvimento de produtos eficientes, além disso é apresentada uma possível ideia destinada a inovar o desenho de um produto focalizando-se sobre o planeamento do processo automatizado, por isso em alguns aspectos relacionados com a característica do projecto são baseada na representação de dados de produtos padronizados com a norma ISO 10303 e a troca de dados através de ficheiros STEP neutros, e sobre isso focando os protocolos de aplicação e as suas causas de falta de implementação, que revelam.
As PME – Pequenas e médias empresas são confrontados com a intensificação da globalização, da crie económica mundial e dos mercados altamente competitivos de hoje em dia, a orientação para o cliente, a flexibilidade, a riqueza de variantes e conviver com a pressão dos custos intensificado são factores essenciais para o sucesso e também para grandes desafios. Na Alemanha especialmente na Saxônia, a o desenho técnico de engenharia mecânica é um dos ramos mais importantes, por isso focar a atenção na maquinação de peças porque existe em grande abundância de variantes individuais. As PME são obrigadas a dar estimativas de custo exactos e o mais rapidamente possível para obter as potenciais pedidos e depois executá-los de uma forma rentável, para se criar uma possível cotação completamente gerada só é possível, se as encomendas iguais ou semelhantes já tiverem sido realizadas anteriormente e todos os parâmetros necessários, como os processos de fabrico, o acumular dos custos podem ser obtidos automaticamente. Depois de receber uma ordem os dados de oferta incluindo as estimativas de custo, decisão de projecto e fabricação são obrigados novamente a inicializar o processo de fabricação, o desenvolvimento de produtos optimizados em seguida, é dificultado por um cenário bastante de aplicações de CAD bastante diferentes e com contextos dependente resultando assim em diferentes descrições de produtos incompatíveis ou ficheiros de arquivo incompatível.
Para uma descrição do produto mais eficiente e da interpretação dentro de áreas de aplicação de diferentes formas de abordagens actuais e sem focar apenas na descrição geométrica do produto, o objectivo também será um aprimoramento dos modelos geométricos com informações sobre o produto estendido e intercâmbio de dados padronizados, além disso é seguido a informação completa do desenvolvimento do produto durante todo o ciclo de vida do produto sem qualquer informação independente de qualquer sistema ou da hora exacta no lugar ideal.
Na área do desenho técnico dos produtos e a sua modelação, a tecnologia característica pode ser uma abordagem muito prometedora, mas para esses propósitos é abrangido por algumas normas ISO assim podendo haver uma solução para a integração de sistemas de aplicações em áreas de diferente desenvolvimento do produto e a discrição dos modelos de produtos completos e extensíveis podendo reutilizar a sua interpretação. Portanto as normas prevêem os chamados protocolos de aplicação, e cada protocolo abrange uma área de aplicação especial do ciclo de vida do produto, a definição do produto mecânica para o processo de planeamento usando os recursos de maquinação que apoia a descrição do produto com as características interpretáveis. Neste post tentara ser se apresentado ideias sobre a aplicação da AP 244 para desenvolvimento de um produto mais eficiente, e a integração contínua de produtos de dados e planeamento de processos automatizados, assim como abordagens para a implementação de protocolos da aplicação, por isso neste post tentará se abordar os problemas actuais do desenho mecânico de produto e desenvolvimento de produtos, também a característica tecnologia e os termos e conceitos correspondentes.
O processo de planeamento é uma etapa fundamental do ciclo de vida do produto para a criação de novos produtos ou na optimização de qualquer ideia já existente, não importa como o desenhador vai realizar este processo o único aspecto importante é o resultado, além disso a maioria das decisões de projecto são baseadas na intuição e experiência subjectiva, em geral essas decisões não são parte do modelo de desenho técnico embora sejam importantes para o processo de planeamento e criação do produto porque são considerados requisitos funcionais ou não funcionais.
Além disso é essencial considerar as seguintes fases do ciclo de vida do produto durante o processo de desenho, sendo responsável pelos desenhadores e projectistas pela co-gestão na cadeia de todo o processo e não apenas nas fases de concepção e desenvolvimento do produto, mas na prática não podem ser considerar todos os aspectos, dado o facto de que existirem vários actores ao longo do ciclo de vida do produto com informações e necessidades muito diferentes é óbvio que os dados do produto e troca de acesso é um instrumento crucial para o desenvolvimento de produtos e sistemas de aplicação correspondente. Por causa de pontos de vista diferentes exigisse informações diferentes em cada contexto de um processo contínuo de produtos e da integração de dados que é necessária por um lado é difícil perceber. Hoje por causa do aumento do poder de computação os produtos são elaborados principalmente virtualmente antes de sua produção real esta etapa pode ser tratada através de sistemas de CAD, como CATIA, ProEngineer ou Autodesk Inventor, cada um deles têm seus os próprios formatos de arquivo e não são realmente compatíveis uns com os outros, além disso os dados de projecto que são necessários para mais tarde o planeamento de processo auxiliado e manufactura auxiliada por computador CAM. Para optimizar o desenvolvimento de todo o produto é necessário fornecer um modelo do produto extensível dentro de cada sistema de aplicação, tal produto consistente de integração de dados que ainda não é suportado. Assim a informação existente tem de ser adoptada manualmente o que é muito demorado e podendo levar a erros, em resumo pode-se afirmar que o modelo de desenho CAD é um alicerce fundamental do desenvolvimento do produto e que deve ser acessível e extensível com todas as informações diferentes em diferentes pontos de vista a qualquer momento.
Outro aspecto importante é estar à frente em relação aos concorrentes e à interpretação automática do modelo de desenho, por exemplo prever a viabilidade para dar uma estimativa de custo exacto. Com os modelos 3D o desenhador pode simular a construção de conjuntos e, assim, detectar erros nos primeiros estágios de desenvolvimento do produto a análise e cálculo peças caras, sem produzir qualquer protótipo dispendioso, para o marketing é possível criar uma imagem ilustrativa do produto acabado, embora ainda não existe.
Finalmente o produto modelo de representação de dados é importante para o planeamento de processo automatizado pelo que os dados geométricos são limitados à representação da geometria e da topologia com elementos primitivos assim os modelos sólidos B-rep como representação de fronteira apoiam uma definição de forma completa, mas não há nenhuma oportunidade para interpretar a forma resultante de obter processos de fabricação para produzir o produto. Informações adicionais do produto associado à geometria, como medições ou tolerância que têm que ser modelada utilizando primitivas como linhas e componentes de texto livre, talvez em diferentes camadas, pode se descrever que as informações fornecidas pelos modelos geométricos como dados microscópicos de nível baixo, em vez disso o desenvolvimento de produtos eficazes requer macroscópica de dados de alto nível incluindo a informação geométrica, a verdade é que preciso um modelo de produto completo e extensível de informação dependente do contexto, incluindo a geometria e a informações sobre o produto assim como o acabamento de superfície, propriedades dos materiais, dimensões e tolerâncias.
Como existem modelos de produtos de alto nível que podem ser reutilizados durante as várias fases do ciclo de vida do produto e automaticamente interpretados, portanto os dados macroscópicos que representa as informações dos produtos exigidos depende da actual área de aplicação e interpretação automática do produto modelo que é necessário, técnicas de modelação de recursos são uma abordagem para melhorar o desenvolvimento de produtos virtuais, relativamente à descrição geométrica de uma peça de um recurso pode ser visto como a definição de uma forma geral como seja o contorno ou a sua forma. Os desenhadores projectistas com o conhecimento associado e as propriedades das características conseguem tirar conclusões sobre sua forma ou função, dos componentes da geometria, que são importantes para a concepção e definição do produto, o termo recurso pode ser definido da seguinte forma:
· Características dos recursos são entidades distintas e semanticamente significativas em um ou mais pontos de vista de engenharia.
· Um recurso é um objecto para a descrição de uma montagem, uma peça ou uma forma com o objecto específico de propriedades geométricas e semântica.
· Recursos são objectos para a descrição de partes do trabalho que têm propriedades funcionais, geométricas e tecnológicas, também podem apresentar dados específicos orientados ao sistema de CAD como seja os custos ou propriedades físicas, o tempo de vida do produto.
Como indicado há diferentes definições para o recurso que pode-se afirmar sendo uma característica é um objecto dependente do contexto chamado, cujo nome indica o seu significado, propriedades significativas de função ou de formulário resultante, estes são classificados como forma, a tolerância, a montagem, características funcionais e material.
Por exemplo, um simples buraco pode ser definido como um objecto de recurso de desenho técnico com os seus atributos importantes que são a posição, direcção, diâmetro e profundidade, como se vê na IMAGEM01 abaixo, uma peça com algumas formas definidas por características de recursos.
Aqueles de alto nível de apoio aos objectos macroscópicos, por causa de sua semântica e as definições das suas propriedades podem ter uma interpretação automática de um modelo de produto. Além disso, esses objectos podem ser associados com outros objectos que definem os dados do produto alargados como as medições, as propriedades dos materiais ou o que seja necessário dentro de um contexto específico.
O conceito básico que se tenta focar para a instanciação de objectos de definidos por formulário é designado por recurso baseado no desenho na modelação do sólido CAD do projecto de base que implica que os recursos estejam directamente instanciados, por exemplo, com um modelador de recurso é descrito com as suas propriedades significativas, podendo depois ser derivável a geometria resultante dos dados do recurso, este processo é chamado de geometria de recurso. Além disso podem existir outras abordagens, sendo a primeira variação o tratamento e obtenção dos dados relativamente ao volume do recurso definido a partir de um formulário, a segunda abordagem centra-se na síntese de características de projecto. A primeira variante pode estar associada com a remoção de geometria do sólido que é idêntico como a geometria do sólido de construção, mas limitado à subtracção. Focalizando nesta abordagem o conceito básico é o de descrever o processo de maquinação de peças correspondentes aos seus processos de fabricação incluindo a capacidade de associar informações sobre o produto estendido usando recursos materiais, funcionais ou tolerância de cada recurso, por causa da similaridade com processos de fabricação, esta variante é também chamado de “destruição de recurso por maquinação”. Finalmente aquelas peças de maquinação também podem ser combinadas usando os recursos de montagem, e para instanciar os recursos precisamos de uma biblioteca de recursos que é abstractamente especifica os objectos dependendo do seu contexto actual como se vê na IMAGEM02 abaixo que resume essas relações.
A norma ISO 10303 é intitulada “Industrial automation systems and integration – Product data representation and exchange” sistemas de automação industrial e de integração de representação de dados e de partilha, devido ao formato de arquivo adequado e seu principal objectivo na maior parte é chamada informalmente de STEP – “Standard for the exchangeof product model data”, o STEP apoia a representação e intercâmbio entre todas as fases do ciclo de vida do produto, por exemplo, a modelação, desenho técnico, prototipagem, processo de planeamento, produção, utilização e manutenção ou reciclagem e eliminação de resíduos. Portanto a ISO 10303 é organizada como um conjunto de peças publicadas separadamente, actualmente o STEP oferece 40 protocolos de aplicação para satisfazer a maioria das demandas em torno do ciclo de vida do produto e 22 deles já estão declaradas como um padrão internacional.
O protocolo de aplicação 224 da ISO 10303 – “Standard for The Exchange of Product model data” porque apoia a abordagem de recursos baseado no desenho destrutivo usando recursos de maquinação, a AP 224 suporta a descrição geométrica de uma peça e adicionalmente a extensão com informações sobre o produto de manufactura, neste contexto de características de maquinação são a descritos a origem ou o volume retirado e informações da superfície, estes podem ser aplicados pelas operações de maquinação por torneamento e desbaste, a forma resultante é implicada pela semântica da sua atribuição e pode ser estendida com dados administrativos, documentações externas e especificações, informações relevantes ou tolerâncias. Para criar o desenho CAD do modelo de projecto com base na AP 224 é necessário especificar o volume mínimo exigido identificando a forma de base como o que foi inicial colocado na forma, sendo depois necessário especificar as diversas características de maquinação para descrever a forma final da peça, em geral este protocolo de aplicação define 84 características forma diferente, que são classificadas como processo de maquinação de transição e reprodução de recursos. Para dar um exemplo, descrever-se um veio começa com uma forma de base cilíndrica, seguidos dos recursos especificados de maquinação de diâmetros externos, chanfros, furos e de caixa aberta, sendo o chanfro uma característica de transição que afecta a área de transição entre duas superfícies, a IMAGEM03 ilustra a descrição destrutiva dessa peça.
A semântica de cada recurso da maquinação é um aspecto importante para o planeamento do processo automático, pois cada recurso implica a atribuição de operações de fabricação correspondente para a criação da forma resultante com este protocolo de aplicação pode-se descrever um modelo de desenho mecânico interpretável e contendo todas as informações necessárias para o planeamento de processos automatizados, além disso pode ser suporta uma transferência normalizada de dados de um modelo de um produto entre outros sistemas ou aplicações com base em STEP durante todo o ciclo de vida do produto.
Para a interpretação e planeamento do processo automatizado pode-se recuperar informações sobre o ambiente de fabricação de um sistema de planeamento de recursos empresariais como um SAP. Pode ser se desenvolvido um estrutura que apoia outros sistemas mais tarde, com as informações sobre o ambiente de produção que pode recuperar as operações de fabrico mais adequadas e possível, e articulá-las com os recursos correspondentes, seguindo-se de uma criação de dependência e fabricação gráfica que representa a prioridade da aplicação dos vários recursos, por exemplo o veio de segurança exige pelo menos que a aplicação da menor rodada exterior para aplicar o recurso de transição, mas para além disso podem ser colados recursos independentes directamente, no total pode haver uma enorme quantidade de variantes de fabricação possível porque as operações sucessivas são sempre dependentes de selecções anteriores como da depenica gráfica e do ambiente de produção por exemplo as máquinas disponíveis.
Finalmente para a avaliação das variantes do processo através de agendamentos com sistemas de gestão da empresa e optimização através de algoritmos genéticos, actualmente podes-se ver o desenvolvendo uma codificação adequada e um algoritmo para seleccionar uma variante do processo optimização dependendo de diferentes critérios como os custos decorrentes, carga máxima de trabalho ou tempo de entrega determinado na IMAGEM04 podes-se ver essa interacção.
Apesar de existirem já 22 protocolos de aplicativos classificados como padrão internacional, somente alguns protocolos são estabelecidos na prática, em análises a diferentes sistemas CAD como o Autodesk Inventor, e o CATIA, os resultados podem ser preocupantes, porque o STEP é geralmente associada AP 203 porque apoiada pelos principais vendedores de CAD, o AP 203 contém uma representação pura do contorno e não satisfazer todas as necessidades. O problema pode ser explicado com a sua forte especialização e do desenvolvimento a longo prazo até que o presente protocolo se tornou num padrão internacional, o AP 224 é um protocolo muito específico e não estabelecidos na prática, a abordagem do recurso baseado no desenho força uma pequena mudança no pensamento para a descrição do desenho, mas é muito apropriado para as peças de maquinação e planeamento de processos automatizados, para a solução destinada poderá ser necessário uma biblioteca de recurso não apenas para criar o desenho do modelo, mas também para o processo de planeamento que interpreta a descrição geométrica e os dados dos produtos relacionados, assim devido à falta de implementações de tais bibliotecas podes-se começar a implementar as próprias bibliotecas com características particulares da ISO 10303 AP 224.
Cada um protocolo de aplicação da ISO 10303 é composta por três modelos formais que definem pontos de vista diferentes do protocolo, primeiro há um modelo de actividade de aplicativos, que define o alcance e os limites que a protocolos adjacentes, esse modelo especifica os dados necessários dos fluxos de informação incluindo as principais actividades com controlo de entrada assim como mecanismo de saída. O modelo de actividade de aplicativos resume o contexto da aplicação de um ponto de vista do utilizador considerando também os sistemas e actores, sendo apenas uma parte informativa que é necessário para compreender a intenção e o alcance do protocolo ou para identificar o protocolo responsável por um contexto de aplicação específica.
Além disso, existe um modelo de referência da aplicação que é um modelo de dados puros que representam os dados do produto identificado num modelo de actividade de aplicativos e contendo neste modelo as estruturas e as informações que são necessárias dentro do contexto de aplicação específica, os dados do produto são explicado com a descrição textual e para questões complexas também com imagens, além disso os objectos específicos, de atributos, de relacionamentos, de regras e propriedades para representar os dados dos produtos, também podem ilustrados em EXPRESS-G que é uma notação gráfica para a descrição de objectos com atributos, relacionamentos e tipos, esses objectos são as características exigidas no AP 224.
Para a execução desses objectos pode ser se criar um objecto correspondente ao código fonte orientado representando por classes para a instanciação dos objectos recurso, seguindo o conceito da especificação formal e essa abordagem também é independente de qualquer linguagem de programação, portanto pode se ter um mapeamento de esquemas formais EXPRESS-G, sucessões e relações, atributos, documentação e imagens em vários diagramas de classe UML. Posteriormente pode se traduzir o modelo UML em código fonte na linguagem de programação dependentes usando um converto próprio e de preferência um que utilize linguagem de programação orientada para objecto, e com essa razão que poderia modificar a geração de modelos para incluir todos os aspectos da especificação formal, incluindo documentação e imagens para gerar o código fonte consistente, finalmente, como se vê na IMAGEM05
Para a visualização das características de um projecto, pode ser implementado uma biblioteca de visualização que percebe a abordagem da geometria a partir de recurso, portanto as classes do visualizador especial teriam de correspondente a cada característica de projecto tendo assim desenvolvidos. A visualização pode ser realizada através do código fonte de um sistema de CAD. Um visualizador instanciado recupera as propriedades significativas do desenho de recurso relacionado com a visualização em três dimensões e finalmente retira o volume da forma aplicada.
Para alcançar a característica de remoção, a abordagem de desenho de base, os visualizadores têm de calcular o volume retirado da forma inicial e criar construções ajustando as apropriadamente as que representam o volume removido com através do código fonte, depois do volume ser removido do é necessário com uma subtrair o boleado da peça. Finalmente com esta biblioteca pode se visualizar uma parte que foi modelado com recursos de manufactura AP 224, por exemplo se mostra um na IMAGEM06.
O modelo de aplicação interpretado é o terceiro modelo definido em cada protocolo de aplicação, esse modelo realmente define a aplicação concreta do STEP pois é responsável pela troca de dados, sendo esse modelo de aplicação interpretado essencial para a troca modelo de actividade de aplicativos de objectos de recurso diferentes entre as implementações que suportam este protocolo de aplicação, além disso esse modelo pode definir a exacta estrutura e os conteúdos necessários para uma troca de dados neutros dos dados do modelo do produto. Portanto a norma ISO 10303 fornece os chamados recursos integrados que definem as entidades primitivas para o mapeamento dos atributos dos objectos do modelo de actividade de aplicativos na estrutura de transferência, pelo que cada protocolo utiliza apenas algumas dessas entidades pois os recursos integrados podem conter os blocos de construção para cada protocolo de aplicação, sendo assim que entidades requeridas sejam especificadas em um esquema de protocolo EXPRESS dependentes. Além disso o modelo de aplicação interpretado define os caminhos de referência para o mapeamento de cada atributo de um objecto e cada entidade do modelo de aplicação interpretado é formalmente especificado no Express que é definido na norma ISO 10303 parte 11-A, o manual EXPRESS de referência da linguagem. EXPRESS é uma linguagem de especificações formais para uma descrição precisa dos modelos de dados. Os resultados expressam a partir de linguagens que podem definir as entidades e atributos como o modelo de entidade relacionada e também inclui os conceitos de abordagens objectos orientadas. O esquema EXPRESS de cada protocolo declara entidades, tipos, categorias, constantes, funções, procedimentos, regras, associações e relações entre as entidades. Embora não seja uma linguagem de programação a sintaxe se parece com Pascal, mas é mais poderoso relativamente às especificações de tipos definidos pelo utilizador.
Para a transferência baseada em STEP para objectos instanciados da biblioteca de recurso configurada que exigem às entidades do modelo de aplicação interpretado do regime EXPRESS para mapear as propriedades correspondentes para os caminhos de referência definido, essa estrutura de transferência pode ser ascendida e alterados através da rede de base de dados ou arquivos STEP e XML. A especificação da AP 224 contém os requisitos de conformidade a aplicar ao produto em troca de dados com ficheiros STEP. Podendo existir duas abordagens diferentes em como vincular uma linguagem de programação especial para um regime EXPRESS ou das abordagens precoces e tardias de ligação, assim significando que a vinculação antecipada para traduzir o programa exprime-se numa linguagem de programação. Depois essas entidades podem ser usadas como classes concretas para o desenvolvimento de aplicações, devido à definição do sistema formal de variáveis independente, essas entidades podem ser transformados em quase toda linguagem de programação orientada pelo objecto, por exemplo, Java, C # ou C + +. Contra isso a ligação tardia usa os chamados dicionários para acesso a dados com consultas, sendo esta abordagem usada com linguagens de programação que não têm uma verificação de tipo forte. A vantagem dessa abordagem é que ela também pode ser usada como objecto e não como linguagens de programação orientada em C. Por outro lado a grande vantagem da ligação antecipada é a de verificar o tipo do compilador por isso é menos propensa a erros do que a abordagem de vinculação.
Para realizar a abordagem precoce de ligação que pode ser implementado um intérprete EXPRESS que carrega o regime EXPRESS e analisa o conteúdo para criar uma estrutura lógica dos elementos definidos. Posteriormente cada entidade incluindo as relações as funções, regras, tipos ou constantes é mapeado num modelo próprio de código-fonte para gerar o correspondente intérprete Express que ira fornece uma interface para apoiar os geradores de código diferentes e até um gerador de documentação ser automatizado.
Ainda é uma questão do facto que os sistemas heterogéneos estão impedindo o desenvolvimento de produtos eficientes e automatizados, formatos de arquivo de diferentes representações de objectos lógicos ou um mapeamento de dados inconsistentes é um problema na área de sistemas CAD e CAM e podem ser generalizados quase em todos os sistemas em que se está interagindo com os outros. A ISO 10303 define uma linguagem para o desenvolvimento de produtos durante todo o ciclo de vida do produto e através de pesquisas pode-se que ainda há uma surpreendente falta de implementações de protocolos de aplicação especial e assim STEP pode optimizar o produto de transferência de dados e também fornecer um modelo de referência para uma completa descrição dos dados do produto durante todo o ciclo de vida do produto. Para aceitar a metodologia da AP 224 na indústria execução passo não é suficiente pode ser necessário aplicações convincentes como uma ferramenta de CAD AP 224 ou um sistema de planeamento destinado a processo. Aqui ficou o registo de uma forma de padronizar a fase de concepção do PLM através da implementação de um AP específico, podendo assim haver a continuação para forma de como lidar com a optimização de processos com variantes de algoritmos genéticos em relação ao ambiente de uma produção inteira.
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