ŠKODA Auto - Modelcheck, nástroj pre riadenie kvality modelov v Creo Elements/Pro (predtým Pro/ENGINEER)i

Vývojový tím motorov v Škoda Auto sa stal víťazom PTC Award Automotive za návrh ich Benzínového motora 1.2 HTP.

Škoda Auto, Mladá Boleslav, ČR vyrába motory už od roku 1899. V súčasnosti produkuje tri modely osobných automobilov – Superb, Octavia a Fabia – ktoré sa predávajú v 78 krajinách sveta. Škoda Auto vyvinula motor s dvomi ventilmi na valec a VW navrhol modifikovanú verziu so štyrmi ventilmi na valec (1,22 47kW). Výsledkom je nová koncepcia motora, ktorá sa dostala do výroby v roku 2002.

 

Výroba v Creo Elements/Pro (predtým Pro/ENGINEER)

Tento nový motor bol prvým, ktorý Škoda Auto kompletne vytvorila v CAD, a to od prvej súčiastky, až po poslednú skrutku. CAD model motora bol vytvorený v Creo Elements/Pro (predtým Pro/ENGINEER)® s podporou ďalších CAx systémov (kalkulácie, simulácie, kinematické a dynamické analýzy, rapid prototyping, atď.)
Veľký rozsah CAD dát v projekte generovaných Škodou Auto, ako aj jej dodávateľmi a partnerskými konštrukčnými firmami, vytvorili bezpečný transfer a uloženie informácií neodkladnej priority. Z tohto dôvodu spoločnosť vytvorila nové pracovné miesto správcu dát (administrátor projektových dát) a implemetovala jednoduchú štruktúru adresára s náležitými prístupovými právami pre užívateľov. (Tento mód uloženia dát bol vybraný z toho dôvodu, že vývoj systému administrácie pre Pro/E dáta bol v tom čase nejasný). Správca dát bol zodpovedný za zabezpečenie obojsmernej výmeny dát a za kontrolu kvality a archivácie dát v Škoda Auto archívneho systému.
Počas práce na projekte sa ukázalo, že kontrola kvality dát je dôležitým prioritným prvkom. Často sa stávalo, že modely sa dali modifikovať len s ťažkosťami a niektoré z nich sa nedali prepracovať. Prechod Pro/E dát do iných formátov bol nespoľahlivý. Dokonca modely, ktoré boli „úspešne“ prevedené, potrebovali korekcie. Okrem toho, nízka kvalita dát mala za následok vytvorenie DMU modelov ťažko analyzovateľných z hľadiska kolízií. Všetky tieto problémy prerušili proces, zapríčinili oneskorenia a zvýšili nákladovosť. Preto bolo potrebné nájsť takú cestu, ktorá by eliminovala problémy týkajúce sa hlavne slabej kvality CAD dát.

 

Definovanie Kvality CAD Dát

Veľa spoločností dostatočne nerozoznáva význam kvality dát a to bez rozdielu, či ide o veľké a významné firmy. Napríklad jedným z najhorších (a najrozšírenejších) postojov k zmene je, že ak 3D model je dobre zobrazený na monitore, všetko je v poriadku.

Podľa štandardov Škoda Auto, kvalitné CAD dáta musia:
1. Plne reprezentovať požadované funkcie výrobku. To znamená tvar, vzhľad, funkcionalitu, ukazovatele a technologické aspekty, atď.
2. Zabezpečiť požiadavky kvalitnej organizácie dát, zahŕňajúc:
· Spustenie modelov
· Triedenie a pomenovanie základných prvkov v strome modelu
· Referenciu typu a metódy základných prvkov
· Vytvorenie výkresov a ich náležitostí
· Identifikácia parametrov a mnohé ďalšie metodické zásady.
3. Zabezpečiť požiadavky pre zabezpečenie kvality z matematického hľadiska. Toto zahŕňa správnosť matematického popisu modelu (norma VDA 4955), vrátane:
· Malých častí
· Zakrivenia a vzdialenosti
· Tangentnú linku krivky a plôch
· Vlnitosť plôch
· Smer kriviek
· Pretínavosť častí
· Zakrivenie polynomickej hladiny
· Identické prvky

Treba podotknúť, že CAD dáta priamo alebo nepriamo ovplyvňujú viac ako 50% oddelení v Škoda Auto. A ako ukazuje nasledujúci diagram, dodávatelia sú taktiež veľmi dôležitou časťou v procese. Z tohto dôvodu je dôležité stanoviť požiadavky pre kvalitné dáta nie len v rámci spoločnosti, ale taktiež aj v partnerských spoločnostiach.

 

Zlepšenie Kvality Dát

Bez komplexnej stratégie nebolo možné skompletizovať návrh. Preto sme museli definovať aktivity a činnosti, ktoré boli priamou príčinou problémov a navrhnúť metódu pre ich riešenie. Nasledujúce body sa stali kľúčovými:
· Tam, kde sa to dá, eliminovať všetky chyby v modeloch, ktoré by neskôr boli príčinou problémov
· Zdôvodniť si príčiny možných problémov a výhody všetkých dostupných zdrojov
· Nedať sa presvedčiť argumentami ako „teraz na tom nezáleží“ (hoci je dôležité počúvať názory a návrhy užívateľov)
· Nakonfigurovať Pro/E tak v rámci skupiny, ako aj u dodávateľa
· Dôkladne používať nadstavené postupy a techniky
· Zjednodušiť operácie prostredníctvom špecifických aplikácií a funkcií
· Nepretržite používať nástroje kontroly od začatia vývoja modelu
· Neustále školiť užívateľov
· Ukladať dáta v PDM/PLM systémoch
· Trvať na zmluvných záväzkoch dodávateľov

Proces skvalitnenia kontroly je jasne dlhodobým úsilím, vyžadujúcim si systematický a nepretržitý tlak na zúčastnené firmy a ľudí. Ale taktiež je nevyhnutné hneď pri prvej definícií tvaru súčiastky (pred začatím práce v CAD systéme) stanoviť si metódu a filozofiu tvorby dát, štruktúry dát, štandardov a podmienok za účelom ich dodržiavania a neustálej kontroly. Uplatnenie kvality až po vytvorení dát nevedie k úspechu a prináša to nárast nákladov tak z hľadiska času, ako aj financií.

 

Použitie ModelCHECK-u

Základným zvratom na projekte bolo pridanie ModelCHECK-u k Creo Elements/Pro (predtým Pro/ENGINEER) portfóliu. Od tohto momentu sme mali k dispozícii rýchly, ľahko užívateľný nástroj pre kontrolu kvality dát, ktorý poskytol konštruktérovi možnosť riešenia problémov a vytvoriť správu o procese kontroly. Príprava a testovanie konfigurácie, ktorá by spĺňala medzinárodné (ako aj naše interné) štandardy, začala okamžite.
Stále sme však neboli úplne spokojní. ModelCHECK môže kontrolovať len takzvané organizačné a rozmerovo limitované matematické dáta. Na začiatku tento nástroj používal len správca dát odelenia motorov. Taktiež to bol práve on, kto rozšíril know-how v oblasti Creo Elements/Pro (predtým Pro/ENGINEER) kvality dát a vyvinul systematický, priamy tlak za účelom zlepšenia kvality dát. Správca dát ukladal takmer všetky CAD dáta oddelenia motorov do centrálneho administračného systému a vykonával jeho systematickú kontrolu.
Bolo nevyhnutné naučiť jednotlivých konštruktérov ako pracovať s ModelCHECK-om. Veľkou výhodou je, že správca dát pracuje priamo na pracovisku konštruktérov a je s nimi v každodennom kontakte. Takto sa konštruktéri naučili ako pracovať s ModelCHECK-om a teraz ho už pravidelne sami využívajú. Toto dopomohlo k odbúraniu všeobecného odporu a nedôvery používať tento nástroj a uplatniť proces kontroly.
Dáta poskytované partnerskými firmami sa analyzovali pravidelne. Nevhodné dáta boli vrátené späť pre korekciu prostredníctvom ModelCHECK reportov o chybách. V niektorých prípadoch boli analýzy robené v prítomnosti predstaviteľov niektorých partnerských spoločností. S niektorými spoločnosťami sa viedli diskusie o probléme kvality dát. Oddelenie motorov vyvíjal tlak na svojich partnerov, aby začali používať ModelCHECK. K úspechu napomohlo aj to, že tento nástroj sa stal súčasťou Creo Elements/Pro (predtým Pro/ENGINEER), čo eliminuje potrebu zakúpenia ďalších licencií.

 

Dodatočné nástroje

Dokumentácia. Začiatkom roka 2001, Škoda Auto postupne pretransformovala všetky dôležité základné dáta, smernice a štandardy pre výmenu dát a kvalitu a súbory pre konfiguráciu Creo Elements/Pro (predtým Pro/ENGINEER) prostredia do všetkých svojich partnerských firiem. Dodávatelia môžu získať všetky Pro/E a ModelCHECK konfigurácie a príbuzné dokumenty na našom dodávateľskom portáli (nový na www.vwgroupsupply.com).

Jednotná Inštalácia. Takzvaná GRI (Group Reference Installation) bola zavedená na jar roku 2001. Okrem spoločnej a neporušiteľnej konfigurácie Pro/E parametrov, tento systém ponúka:
· Možnosť konfigurovať systém podľa požiadaviek jednotlivých pobočiek a lokalít
· Špecifické Pro/TOOLKIT aplikácie
· Možnosť integrovať dodatočné aplikácie do jednotlivých pobočiek za účelom prípravy nových GRI verzií
· Spoločné riadenie výroby
· Bezplatný konfiguračný balík a vybrané Pro/TOOLKIT aplikácie pre partnerov
GRI významne zjednodušilo prácu systémových administrátorov, ale hlavne užívateľov. Obzvlášť je cenený dodávateľmi, ktorí predtým museli aplikovať rôzne konfigurácie napriek skutočnosti, že pracovali pre tú istú spoločnosť. Implementácia GRI eliminovala problém nezlúčiteľných dát, ktorý bol spôsobený rôznymi systémovými konfiguráciami.

Zjednodušená Manipulácia. Jazyková bariéra, ktorá vždy existuje pri určitej veľkosti medzinárodných spoločností a komplikovaná práca s parametrami modelu si vyžiadali tvorbu Pro/TOOLKIT aplikácie, Modpar (MODify PARameters). Týmto sa vložili premené, ktoré vyplnili tabuľku pečiatky výkresu. Online aplikácia je prepojená s centrálnou databázou čísel súčiastok, eliminujúc možnosť vymedzenia neexistujúcich čísiel. Názov súčiastky je automaticky pridelený a spojený s číslom súčiastky. Zároveň je aplikácia spojená s knižnicou materiálov. Nechuť vkladania potrebných dát zmizla, a to od implementácie aplikácie, pretože konštruktér prakticky vypĺňa tabuľku pečiatky výkresu priamo, namiesto často bezvýznamných názvov cudzích jazykových parametrov.

Podmienené uchovanie dát v PDM/PLM systéme. Napriek existencii mnohých smerníc, manuálov, odporučení a štandardov, je neustále potrebné presvedčiť konštruktérov a partnerov, aby sa nimi riadili. Oproti našej predchádzajúcej skúsenosti s kontrolou kvality dát v CATIA, podmienené uchovanie dát v centrálnom archívnom systéme je efektívny nástroj. V praxi to znamená, že uloženie dát do centrálneho archívneho systému automaticky spúšťa ModelCHECK. Tento systém vyhodnocuje model a dáta sú akceptované alebo vyradené vzhľadom na výsledok.
Táto zmena nemôže byť implementovaná naraz. Od polovice februára 2004 sú dáta v Pro/E kontrolované v centrálnom archívnom systéme a v súčasnosti sú akceptované bez ohľadu na výsledok. Ale každý model je označený ikonou, ktorá indikuje, či model spĺňa požiadavky kontroly alebo nie. Takto ktokoľvek môže vidieť, ako konštruktér alebo partner pracuje. Odmietnutie dát v prípade negatívnej kontroly je naplánované pre implementáciu v budúcom roku.

Dodatočné nástroje kontroly. Počas práce na projekte bolo evidentné, že formálna a matematická kvalita modelu nie je jedinou požiadavkou použiteľnosti dát. Taktiež je dôležitá produktívnosť príslušnej súčiastky, čo v prípade motora zahŕňa množstvo zložitých odliatkov. Doteraz bola kontrola týchto súčiastok veľmi zložitá, časovo náročná a nie 100% spoľahlivá. Všetko záviselo od toho, či užívateľ neprehliadol nejaký dôležitý bod alebo či zrealizoval nejakú časť projektu nesprávnym spôsobom.
Z toho dôvodu sme sa rozhodli použiť 3DCaliper – produkt, ktorý rieši problém kontroly hrúbky steny bez vynechania požiadaviek. Narozdiel od Pro/E, táto kontrola zahŕňa celý model a je veľmi rýchla a spracované výsledky sú ľahko prehliadateľné. Týmto sa úspešne eliminovali také problémy ako sú tenké steny, ktoré boli obrábané v procese vzniku prototypu.
Výhody Kontroly Kvality Dát.
Počas tvorby projektu sa stáva, že navrhnutá súčiastka prechádza mnohými zmenami. Nakoniec sa môžu dvaja dodávatelia podielať nezávisle na tej istej práci. Toto je prípad umiestnenia olejovej pumpy. Prvý model bol vytvorený pred viac ako tromi rokmi podľa systému dostupného v tej dobe (t.j. bez akejkoľvek kontroly požiadaviek). Hlavným kritériom bolo úspešné zobrazenie na monitore a tvorbe výkresu.

 

Všeobecne sa môžu výhody kvality dát zosumarizovať nasledovne:

· Vyššia deklarovaná schopnosť modelov
· Podstatný nárast v úspešnosti prevodu do iných systémov a formátov
· Zredukovanie súboru údajov umožňujúce rýchlejšie načítanie modelov a nižšie požiadavky na kapacitu disku
· Menšie opakovania za účelom dosiahnutia vhodného modelu
· Ľahšia a rýchlejšia manipulácia s dátami a ich modifikácia, vyžadujúca si menšiu komunikáciu
· Úspora času a financií vo všetkých častiach procesu
· Redukcia nepodarkovosti

 

Ďalšie kroky

V súčasnosti je najvyššou prioritou implementovať kompletné CAD kvalitné riešenie v ostatných oddeleniach, ktoré vytvárajú alebo modifikujú modely v Pro/E. Bude veľmi dôležité osvojiť si tieto ciele ako svoje vlastné, a nie ako len jednu z mnohých inštrukcií. Paralelne k tomuto sa zvýši aj počet partnerských firiem. Od začiatku im bude potrebné postupne odôvodňovať a vysvetľovať naše požiadavky a učiť ich pracovať s týmito nástrojmi, aby pochopili ich reálne výhody.
Nemenej dôležitými úlohami sú:
· Implementovať automatickú kontrolu počas ukladania dát do centrálneho archívneho systému, vrátane odmietnutia nevyhovujúcich modelov
· Pridať kontrolu kvality matematických dát podľa VDA 4955 – konfigurácie GeomIntegrityCHECK nástrojov
· Dôsledne zaviesť zmluvné pokuty pre partnerov, ktorí dodávajú dáta slabej kvality

 

Záver

Je potrebné zdôrazniť, že kvalita dát sa nemôže preskočiť. Je to dlhodobý proces pozvolného zdokonalenia, ktoré často trvá niekoľko rokov. Nie je možné požadovať elimináciu všetkých chýb naraz. Týmto by sa zvýšili náklady na čas a financie, ktoré by v princípe paralyzovali projekt.
Napriek tomu, prostredníctvom neustáleho systematického a silného tlaku vyvíjaného na kvalitu dát a ich prebiehajúcu kontrolu, oddelenie motorov v Škoda Auto zdokonalilo svoje výsledky v ModelCHECK-u na: CHYBY = 0 a VAROVANIE = minimalizované, ktoré zvyčajne boli až do hodnoty 5. Oddelenie motorov bolo včas pripravené pre generálnu implementáciu automatickej kontroly kvality počas uloženia Pro/E dát do centrálneho archívneho systému.
Od našich partnerov, ktorí taktiež spolupracujú s inými medzinárodnými spoločnosťami vieme, že naše požiadavky kvality dát sú veľmi vysoké.
Avšak súčasne môžeme z našich skúseností potvrdiť, že toto sú dosiahnuteľné a zmysluplné požiadavky

Zdroj: PTC/USER