Strojniški vestnik 54 (2008)6

Uvodnik

V Našim bralcem z zadovoljstvom predstavljamo tematsko izdajo Strojniškega vestnika, posvečenega Povečanju konkurenčnosti tehnološkega načrtovanja in rešitev. Objavljeni prispevki obravnavajo različne metodološka, tehnološka in praktična vprašanja v zvezi z izboljšanjem tehnološkega načrtovanja, ki prinese boljše izdelke. Prispevke smo izbrali med najbolj primernimi referati, predstavljenimi na sedmem Mednarodnem simpoziju o orodjih in metodah konkurenčnega konstruiranja (TMCE 2008). Simpozij je potekal v turškem Izmirju med 21. in 25. aprilom 2008, sodelovalo pa je več kot 220 govornikov in delegatov...

Slika na naslovnici

Interactive Augmented Prototyping combines digital and physical modeling means to support design processes. The cover plate shows an I/O Pad implementation weighing 1,5 kilograms, based on a LED-Based projector and an Ultra-Mobile PC. The physical object is being augmented with 3D texture maps, optical markers were used to track location. Courtesy of the Section of Computer-Aided Design Engineering, Faculty of Industrial Design Engineering, Delft University of Technology, the Netherlands.

 

---

Kognitivni razvoj izdelka: metoda stalnega izpopolnjevanja izdelkov in postopkov

Vodilni avtor - Wim Gielingh

Povzetek

Trenutna praksa konstruiranja je takšna, da konstrukterji običajno začnejo nov projekt s praznim listom papirja ali v praznem modelirnem prostoru. Ker posamezen konstrukter nima vsega znanja o vseh vidikih izdelka, morajo njegovo zasnovo potrditi še drugi strokovnjaki. Zasnovo je včasih treba spremeniti, dopolniti, ponovno preveriti ter potrditi in tako naprej, dokler ni pripravljena. Vendar bo samo končni izdelek, ko je enkrat končan, pokazal, če je zasnova pravilna. Glede na zapletenost današnjih industrijskih izdelkov so vmesna preverjanja in spreminjanja časovno precej potratna, kar zelo negativno vpliva na trajanje razvoja in ceno izdelka. Kognitivni razvoj izdelka (CPD), kakršnega predlagamo na tem mestu, se konstruiranja loteva na način znanstvenega učnega postopka. Temelji na dobro znani in uspešno preizkušeni teoriji kognitivne psihologije. Namesto da bi se zanašali izključno na izkušnje vsakega posameznika, CPD združuje znanje z različnih področij, ki se zbira skozi celotno dobo trajanja obstoječih izdelkov, in ga ponuja preko generičnih konstrukcijskih objektov. CPD torej obravnava konstruiranje kot konfiguracijo obstoječega in potrjenega znanja. Pričakujemo, da se bo na ta način pospešil proces razvoja izdelkov. To naj bi pripomoglo k hitrejšemu razvoju izdelkov in posledično k njihovi višji kakovosti in zanesljivejšim zasnovam, ne da bi s tem prizadeli kreativno svobodo konstrukterjev. 

Ključne besede - kognitivni razvoj izdelka, metode stalnega izpopolnjevanja, parametrično modeliranje 

Kataloške informacije
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 54(2008)6, 385-397 
UDK 658.5

 Kognitivni razvoj izdelka: metoda stalnega izpopolnjevanja izdelkov in postopkov (pdf)

---

  

Modeliranje družine izdelkov v zasnovnem konstruiranju na podlagi vzporednih oblikovnih gramatik

Vodilni avtor - Eugeniu-Radu Deciu

Avtorji - Egon Ostrosi - Michel Ferney - Marian Gheorghe

Povzetek

V prispevku predlagamo in razvijamo modeliranje družine izdelkov v zasnovnem konstruiranju na podlagi konfiguracijskih gramatik. Modeliranje izdelkov je bistvenega pomena v času zasnovnega konstruiranja tako v funkcionalnem kot strukturnem konstrukcijskem prostoru. Vendar pa nimamo na voljo nobene prilagojene formalne oblike, za podporo modeliranja izdelkov, ki jih je mogoče oblikovati. Gramatiko lahko razumemo kot močno formalno orodje za predstavljanje odnosov znotraj izdelkov, ki jih je mogoče oblikovati. Zato predlagamo konstruiranje z oblikovno gramatiko, ki temelji na dveh gramatikah: funkcionalno gramatiko za oblikovanje in strukturno gramatiko za oblikovanje. Obe oblikovni gramatiki delujeta sočasno na različnih ravneh abstrakcije družine izdelkov. Zato razvoj modela izdelka, od funkcijske strukture do fizične strukture, lahko predstavimo na prilagojen način. Konstruiranje na osnovi oblikovne gramatike je učinkovito orodje za predstavljanje in modeliranje družin izdelkov, ki jih je mogoče oblikovati. Predlagani pristop do konstruiranja se je potrdil ob njegovi uporabi v primeru industrijskih izdelkov - zasnovi družine zunanjih zobniških črpalk. Rezultati so potrdili primernost omenjenega pristopa.

Ključne besede - družine izdelkov, zasnovno konstruiranje, oblikovanje izdelkov, modeliranje, CAD

Kataloške informacije
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 54(2008)6, 398-412
UDK 658.51

 Modeliranje družine izdelkov v zasnovnem konstruiranju na podlagi vzporednih oblikovnih gramatik (pdf)

---

 

Ravnanje z združenimi funkcijami v dvonivojskem optimizacijskem postopku

Vodilni avtor - Benoît Guédas
Avtorji - Philippe Dépincé

Povzetek

Pri optimizaciji zapletenih konstrukcijskih sistemov pogosto gre za večfunkcijsko optimizacijo - vsaka funkcija, področje mora zadovoljiti več ciljev - na različnih področjih - potrebnih je več področij. Področja so med seboj povezana: izhodni parametri enega področja postanejo vhodni parametri drugega področja (združene spremenljivke), posamično področje pa nima neposrednega dostopa do drugih spremenljivk. Zato je potrebno približevanje združenih spremenljivk. IRCCyN je razvil sodelavno optimizacijsko strategijo večfunkcijskih sistemov (COSMOS), katere namen je izvajanje sočasne večfunkcijske optimizacije na več področjih, s tem, da je avtonomija posameznega področja zagotovljena. Ta metodologija uporablja enostavno metodo približevanja združenih spremenljivk in predpostavlja, da se kakovost približevanja poveča, ko se algoritem bliža optimalnim rešitvam. V prispevku predstavljamo eksperimente, s katerimi smo skušali dokazati resničnost te domneve. V nekaterih testnih primerih smo dosegli zadovoljive rezultate, hkrati pa opozarjamo tudi na omejitve te metode.

Ključne besede - večfunkcionalno optimiranje, večobjektivno optimiranje, genetski algoritmi, združene funkcije

Kataloške informacije
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 54(2008)6, 413-425
UDK 658.51

 Ravnanje z združenimi funkcijami v dvonivojskem optimizacijskem postopku (pdf)

---

Kako prilagoditi inovacije informacijske tehnologije industrijskemu oblikovanju in proizvodnji tako, da pridemo do največjih možnih koristi

Vodilni avtor - Bart H. M. Gerritsen

Povzetek

Razvoj informacijske tehnologije (IT) se odvija s silovito hitrostjo. Industrija nima nobene druge možnosti, razen, da se temu prilagodi. Vse prepogosto si ob pogledu nazaj rečemo, da bi inovacije IT lahko bolje izkoristili, če... Prispevek obravnava težnje v IT in skuša ovrednotiti njihov vpliv na industrijsko oblikovanje ter proizvodnjo v bližnji prihodnosti in čez 5 do 20 let. V članku predpostavljamo, da IT nakazuje pot, snovanje in proizvodnja pa ji sledita. V tem smislu ugotavljamo, katere komplementarne tehnologije bi industrija morala razvijati, da bi se pripravila na omenjene težnje in da bi od tega imela kar največje koristi. Prispevek predstavlja skupne akademske in industrijske raziskovalne napore na poti do skupnih inovacij. 

Ključne besede - informacijske tehnologije, CAx tehnologije, pametni objekti, epistemološke raziskave

Kataloške informacije
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 54(2008)6, 426-445
UDK 005.336.5:004

 Kako prilagoditi inovacije informacijske tehnologije industrijskemu oblikovanju in proizvodnji tako, da pridemo do največjih možnih koristi (pdf)

---

Lastnostni okvir za semantično povezanost modelov izdelkov

Vodilni avtor - Ravi Kumar Gupta

Avtorji - B. Gurumoorthy

Povzetek

Prispevek se ukvarja z vprašanjem izmenjave semantike izdelkov skupaj z drugimi podatki o izdelku, na primer obliki. Izmenjava semantike/pomena v povezavi s podatki o obliki omogoča manipuliranje in presojanje oblikovnega modela na višjih ravneh abstrakcije. Semantika v povezavi s podatki o obliki lahko s seboj nosi podatke o namenu zasnove in o medsebojnih odnosih med posameznimi enotami oblike, pa tudi druge podatke, pomembne za uporabe vzdolž verige, na primer proizvodnjo. Ker model izdelka ne podpira semantike, njena uporaba v drugih sistemih/področjih privede do izdelave novih modelov. Uporaba enega modela izdelka za njegovo celotno dobo trajanja je koristna zaradi vzdrževanja neokrnjenosti podatkov in izogibanja delu, ki ga prinaša gradnja več modelov. V prispevku najprej identificiramo različne vrste težav s semantično interoperabilnostjo, do katerih prihaja pri izmenjavi modelov izdelkov v času njihovega razvoja. To so: različni izrazi za isto obliko, različne predstavitve oblike, pomen izrazov je odvisen od konteksta, napake pri povezavah med posameznimi enotami oblike. Predstavljamo enoten okvir za izmenjavo informacijskega modela izdelka, zlasti njegove semantike. Okvir je zgrajen s pomočjo modela oblikovne funkcije, neodvisne od območja (DIFF), in sicer v obliki predstavitve funkcij oblikovnega modela skupaj z ontologijo, ki zajema besednjak modelov funkcij. Razvili smo pojasnjevalni modul, ki lahko izlušči različne konstrukcije in/ali poglede na določeno funkcijo. Ta modul uporabljamo za povezovanje različnih konstrukcijskih poti do funkcij in povezovanje vseh ustreznih pomenov iz ontologije z modelom DIFF. Z vsakim sistemom CAD, ki ima to možnost, lahko sedaj s pomočjo semantike in zgodovine konstrukcije nadalje manipuliramo z modelom izdelka. Predstavili in razpravljali bomo o rezultatih uporabe zgoraj navedene rešitve za izmenjavo semantike izdelka s tržnimi sistemi CAD. 

Ključne besede - izmenjava informacij, doba trajanja izdelka, izmenjava podatkov, semantična povezanost

Kataloške informacije
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 54(2008)6, 446-457
UDK 658.5:659.2

 Lastnostni okvir za semantično povezanost modelov izdelkov (pdf)

---

Omogočanje medsebojne obogatitve razvoja prototipov s pomočjo prenosne strojne opreme in programske arhitekture z enostavnim priklopom

Vodilni avtor - Jouke Verlinden

Avtorji - Imre Horváth

Povzetek

Medsebojna obogatitev razvoja prototipov (IAP) vključuje obogateno resničnost (AR), namen fizične izdelave prototipa pa je pomoč pri načrtovalskem postopku. Tudi če pilotska uvedba nakazuje na možnost dodane vrednosti, praktično uporabo zavira pomanjkanje standardnih rešitev. Ta prispevek na podlagi izkustvenih študij in ocene prihajajočih tehnologij predstavlja na projektorju zasnovano IAP platformo za medsebojno obogatitev razvoja prototipov (IAP), imenovana plošča I/O. Poleg tega predstavljamo prilagodljivo programsko arhitekturo, ki podpira različne vhodne naprave in možne rabe. Bistveni element te arhitekture je dejstvo, da obstoječo uporabo 3D CAD za modeliranje razširimo s številnimi priključki za manipulacijo posamičnih elementov postopka medsebojne obogatitve razvoja prototipov, medtem ko uporaba CAD poskrbi za domače okolje, kjer lahko urejamo in predstavljamo vzorčni model. Trenutno razvijamo pilotsko izvedbo, ki jo bomo preizkusili na terenu.  

Ključne besede - obogatena resničnost, razvoj prototipov, programska arhitektura, CAD

Kataloške informacije
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 54(2008)6, 458-470
UDK 621.7

 Omogočanje medsebojne obogatitve razvoja prototipov s pomočjo prenosne strojne opreme in programske arhitekture z enostavnim priklopom (pdf)

---

Razumevanje tehničnih značilnosti samorazteznih stentov (bistvo uspešnega razvoja izdelka)

Vodilni avtor - Daisuke Yoshino

Avtorji - Katsumi Inoue - Yukihito Narita

Povzetek

Stent je mrežasta cevka, ki se v zdravstvu pogosto uporablja za razširitev zoženih krvnih žil. Stent je običajno narejen iz zaporednih vzdolžnih valovitih žičnatih delov in opornih vezi. Njegove mehanske lastnosti, kot so pregibna prilagodljivosti in togost v radialni smeri, so večinoma odvisne od oblike valovite žice in od konstrukcije opornih vezi. V prvem delu prispevka vrednotimo mehanske lastnosti samorazteznih stentov s pomočjo metode nelinearnih končnih elementov. Prvi modeli stentov so nastali s pomočjo 3D-CAD sistema. Najprej smo simulirali njihovo obliko v raztegljivem stanju in dobili končne elemente za vrednotenje mehanskih lastnosti. Nato smo s pomočjo računalnika ugotavljali in komentirali vpliv oblike stenta na njegove mehanske lastnosti. V drugem koraku predlagamo osnovno metodo za izbiro stenta z vidika mehanike. To nam omogoča, da izberemo uporabne stente, ki se dobro prilagajajo stanju pacienta, čeprav je še vedno potreben zdravniški pregled. 

Ključne besede - samoraztezni stenti, modeliranje, 3D-CAD sistemi, metode končnih elementov, biomehanika 

Kataloške informacije
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 54(2008)6, 471-485
UDK 615.471:591.413

 Razumevanje tehničnih značilnosti samorazteznih stentov (bistvo uspešnega razvoja izdelka) (pdf)

 

---

 

Metodološki razvoj inovativnih robotskih pogonov

Vodilni avtor - Ralf Stetter

Avtorji - Andreas Paczynski - Michał Zajac

Povzetek

Predstavljene so strategije, metode in orodja, ki konstrukterjem pomagajo pri razvoju zapletenih mehatronskih sistemov, na primer mobilnih robotov. Osrednja točka prispevka je postopek medsebojno povezanega razvoja izdelkov v okviru mehatronskih sistemov. Postopek je bil razvit in preizkušen na primeru razvoja zelo dinamičnih robotskih pogonov. Osnova tega postopka razvoja izdelkov je poenostavljen V-model, kot ga imenujejo tisti, ki se ukvarjajo s programsko opremo in mehatronskimi projekti v strokovnih organizacijah. V prispevku govorimo o prednostih in slabostih sistematične sheme postopka. Na podlagi izkušenj, pridobljenih med razvojem zelo dinamičnih robotskih pogonov, smo razvili stvarna priporočila. Prispevek govori tudi o študiji primera na vedno pomembnejšem področju mehatronskega konstruiranja. Namen razvitih pogonskih sistemov za premične robote je v tem, da se zmanjša zapletenost njihovih pogonov. Takšne robote lahko uporabljamo za številne naloge. Praktična uporaba takšnih mobilnih robotov se je že začela s popolnoma avtomatiziranimi kosilnicami in sesalniki za prah.  

Ključne besede - razvoj izdelkov, mehatronika, metodološki razvoj, robotski pogoni

Kataloške informacije
Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 54(2008)6, 486-498
UDK 658.512

 Metodološki razvoj inovativnih robotskih pogonov (pdf)