Utveckling av konstruktionssystem

TEKNISK PRODUKT- och PRODUKTIONSFRAMTAGNING 90 hp MAGISTERUPPSATS Utveckling av konstruktionssystem Håkan Petersson Maskinteknik 30 hp HALMSTAD 20130701 Sammanfattning I detta examensarbete har ett datorstött konstruktionssystem, som stöd vid utveckling av lätta automatiskt datorstödd konstruktionssystem anpassat för en användare med liten eller ingen kunskap inom konstruktionsarbete ska kunna använda konstruktionssystemet. Andra delen består i att integrera konstruktionsanalys i konstruktionsprocessen där teknikutveckling och Knowledge Based Engineering (KBE) är integrerat som ett stöd under användningen. Integrering av konstruktionsanalys i konstruktionsprocessen har både fördelar och nackdelar. Eftersom det är konstruktören som utför både konstruktion och analys kan arbetet utföras direkt när det behövs, och det eliminerar eventuella brister eller missuppfattningar i det informationsutbyte som kan uppstå när en analys arbete överlämnas från konstruktören till analysen experten. Konstruktören kan utföra utvärderingar av konceptet tidigt i konstruktionsfasen och kan eliminera ett stort antal koncept utan inblandning av analysavdelningen, arbetet kan fokuseras på de koncept som är bättre lämpade för att bli konstruktionslösningar. Ledtiden för att utveckla nya produkter kan avsevärt förkortas när konstruktören kan utföra beräkningar direkt när det finns ett behov i stället för, som vanligt, att arbetet skickas till analysavdelningen och sedan utföras när de har möjlighet [49]. Konstruktörens kunskaper i analys kan vara begränsad, vilket innebär att tydliga instruktioner/rutiner för hur verktyget ska användas måste utvecklas. Införandet av Teknikutveckling, som en mall, gör det möjligt att både begränsa, men även för att säkerställa utförd analys. Trots detta kan konstruktören behöva hjälp, av en expert, när resultat från utförda analyser ska tolkas. Den andra delen handlar om utvecklingen och likaså arkitekturen i et datorstöt konstruktionssystem avsett att stödja utformningen av lätt (kolfiber komposit) fixturer. Den nuvarande robotutrustningen stod inför olika problem under transport och anpassning av delarna, problem relaterade till masströghet, noggrannhet och stabilitet. Dessutom, de ökade kraven för anpassning till olika varianter och konfigurationer, medförde att det krävs ett datorbaserat stöd för utformningen av lämpliga fixturer. I examensarbetet presenteras lösningarna till de olika frågeställningar som examensarbetet utgörs av. Dessutom visas resultatet från både i ord och bild. Abstract In this thesis, a computer based design system has been developed for support during the development first part is about developing an automated computer-aided design system for a user with little or no knowledge of design work should be able to use the design system. The second part consists in integrating design analysis in the design process where technology Development (TD) and Knowledge Based Engineering (KBE) is integrated as a support during use. Integration of design analysis in the design process has both advantages and disadvantages. Since it is the designer, who performs both designs work and analysis the work can be carried out directly when needed and it eliminates any deficiencies or misconceptions in the exchanges of information that might occur when an analysis work is handed over from the designer to the analysis expert.The designer can perform evaluations of the concept early in the design phase and can eliminate a large number of concepts without the involvement of the analysis the work can be focused on the concepts that are better suited to become design solutions. The lead-time for developing new products can be significantly shortened when the designer can perform calculations directly when there is a need instead of, as usual, that the work is sent to the analysis department and then executed when they have the possibility [49]. Designer’s knowledge in analysis may be limited, which means that clear instructions/procedures on how the tool is to be used must be developed. The introduction of TD as a template makes it possible to both limit but also to ensure the performed analysis. The designer may still need assistance from an expert when analyzes are carried out and to interpret the results. The second part deals with the development and also the architecture of computer et shock design system intended to support the design of light (carbon fiber composite) fixtures. The current robotic equipment was facing various problems during transport and alignment of parts, problems related to inertia, accuracy and stability. Moreover, the increasing demands for adaptation to different variants and configurations meant that it required a computer-based support for the design of appropriate fixtures. The architecture, the process and the constituent elements of the design system are also described and illustrated. 1 INTRODUKTION .............................................................................................................................................1 1.1 PROBLEMDEFINITION ................................................................................................................................................. 2 1.2 AVGRÄNSNINGAR ...................................................................................................................................................... 2 1.3 SYFTE OCH MÅL MER TEXT ........................................................................................................................................... 3 2.0 TEORETISK REFERENSRAM ...........................................................................................................................3 2.1UTVECKLINGSPROCESSEN FÖR FIXTURER .......................................................................................................................... 3 2.1.2 Setup planning............................................................................................................................................... 5 2.1.3 Fixtur planering ............................................................................................................................................. 6 2.2 SPECIFIKATIONER ....................................................................................................................................................... 6 2.3 MJUKVARUINTEGRERING............................................................................................................................................. 6 2.4 TEKNIKUTVECKLING .................................................................................................................................................... 7 2.5 INTEGRERING AV PROCESSER ........................................................................................................................................ 8 2.6 KONSTRUKTIONSANALYSPROCESS .................................................................................................................................. 9 3.0 METOD ..................................................................................................................................................... 10 3.1 INTEGRERING AV KONSTRUKTIONSANALYS ..................................................................................................................... 12 4.0 RESULTAT .................................................................................................................................................. 14 4.1 YTTERLIGGARE KRAV FÖR KONSTRUKTIONSSYSTEMET....................................................................................................... 14 4.2 KONCEPTFRAMTAGNING ........................................................................................................................................... 14 4.2.1 Standard komponenter och dess relation.................................................................................................... 15 4.2.2 Utvärdering av koncept för konstruktionssystem ........................................................................................ 16 4.2.3 Hopfogning av kolfiberelement ................................................................................................................... 16 4.3 ARKITEKTUR ........................................................................................................................................................... 17 4.4 PROCESS ................................................................................................................................................................ 17 4.5 KBE OCH CATIA V5 ................................................................................................................................................. 18 4.6 REFERENSGEOMETRI ................................................................................................................................................ 19 4.7 GEOMETRISK MODELL .............................................................................................................................................. 20 4.8 ANALYSIS MODELL.................................................................................................................................................... 21 4.9 INSTANSIERING AV GEOMETRISK MODEL ....................................................................................................................... 21 4.10 INSTANSIERING AV ANALYS MODELL ........................................................................................................................... 23 4.11 OPTIMERING ........................................................................................................................................................ 23 4.12 KVALITETSKONTROLL .............................................................................................................................................. 24 5.0 SLUTSATS .................................................................................................................................................. 25 6.0 REFERENSER ............................................................................................................................................. 26 7.0 BILAGOR ................................................................................................................................................... 30 7.1 UTVÄRDERING AV OLIKA KONCEPT FÖR FRAMTAGNING AV GRUNDGEOMETRI. ....................................................................... 30 Lastbilsindustrin (och bilindustrin i allmänhet) står inför den dubbla utmaningen att utveckla och släppa nya produktversioner i en allt ökande takt och tillåta ökad anpassning av deras produkter. Dessa utmaningar kräver stora krav på att produktionssystem som måste vara flexibla men samtidigt vara kostnadseffektiva. I detta sammanhang är utvecklingen av lämpliga fixturer en viktig del av planeringsprocessen. I ett tidigare utför projekt mellan ett stort lastbilsföretag och ett stort robotteknikföretag, har utveckling av en ny typ av produktionscell för tillverkning av lastbilshytter genomförts med de övergripande målen att öka produktkvalitet och produktiviten. I produktionscellen används robotar för att säkerställa produktens fastsättning av de olika delarna mot pelarna av produktionscellen, detta system består av 4 pelare (se figur 1). Figur 1. Produktionscell. Roboten bär en fixtur till vilken produkten sätts fast i. En fixtur är här ett lyfthjälpmedel som är kopplad till en robot via ett robotfäste, och som hanterar plåtdelen (den del som ska bifogas Body-in-White eller BIW) under sin rörelse från lagret till sin slutliga plats där den svetsas till de övriga plåtdetaljerna i BIW strukturen. Monteringsprocessen presenteras i figur 2. 1 Roboten hämtar en product från lagret Fixturen riktas in mot pelarna sheet metal part robot mounting bracket gripper Fixturen låses till pelarna Fixturen kopplas bort från roboten Figur 2. Illustration hanteringsprocessen för en av de 6 robotarna I produktionscellen. Detta krävde dock införande av materialet kolfibrer, ett material med specifika egenskaper som komplicerar konstruktionsarbetet. Dessutom är det mycket svårt att utveckla modulära fixturer i kolfiberkomposit på grund av svårigheterna att sammanfoga sådana element med andra. Samtidigt kräver anpassning av olika konfigurationer av lastbilar snabb utveckling av lämplig fixtur. Det var därför nödvändigt att ha datorstöd för konstruktionsarbetet. Arbetet som redovisas i detta examensarbete syftar till att utveckla ett datorstött konstruktionssystem (hädanefter konstruktionssystem) och syftar till att stödja utformningen av lätta gripdon helt integrerat i datormiljö. P blem ef Traditionellt är dessa fixturer byggda av en kärna vanligen tillverkad av stål. På denna del placeras olika typer av låsningar, styrningar och schimslådor, vilka alla är nödvändiga för att tillgodose de efterföljande monteringsoperationerna. Sådana fixturer är ganska tunga och därmed begränsar den tillåtna vikten av arbetsstycket för en robot med en given storlek. Detta, i kombination med ambitionen att begränsa antalet olika storlekar av robotar i produktionen, medför att nya lättare fixturer krävs. De nya fixturerna bör också ge tillräcklig flexibilitet för att tillgodose nuvarande och framtida plåtdetaljer, bidra till förbättrade toleranser i monteringen, samt eliminera eller avsevärt minska behovet av täta kalibreringar, dyra reparationer och underhåll samt bidra till en ökad produktionskapacitet. Avg ä s ga Utöver de tekniska aspekterna samt utformningen av systemet, var det nödvändigt att ta hänsyn till den industriella tillämpningen inom detta projekt: i företaget där fixturerna har utvecklats, är det produktionstekniker som har ansvarar för utformningen av fixturer men de har inte kunskap och kompetens att konstruera med kolfiber. Utformningen av systemet måste inrikta sig de 2 specifika behov som kan finnas hos de framtida konstruktörerna, en aspekt som ibland försummas i litteraturen inom fixturer[33, s. 749]. fe mål Konstruktionssystemet ska integreras i konstruktionsmiljön (informationsutbyte mellan konstruktionsavdelningen och produktionsavdelningen), ett område som också har en mindre roll i forskning om fixturer [39, s. 791]. Vidare skall utvecklingen integreras i programvaran Catia V5 och resultatet skall vara ett helautomatiskt konstruktionssystem som kan användas för produktionsingenjörer vilka har mindre kunskap inom konstruktion och analys. !e e s "efe e s am Fixturer kan grovt delas in i speciellt utformade, flexibla och universella (allmänt ändamål) fixturer. Dedikerade fixturer är konstruerade för ett visst arbetsstycke, medan flexibla fixturer kan hålla en mängd olika enskilda produkter under tillverkningen medan universella fixturer är universella arbetshållare såsom chuckar, skruvstycken och liknande, som används för arbetsstycken av enkel geometri [33]. Dedikerade fixturer har främst använts för massproduktionssystem, och då utvecklingen går mot flexibla tillverkningssystem är det naturligt att forskningen de senaste 20 åren har behandlat flexibla fixturer system [34] eftersom de är ! " #-5]. Ändå är omfattningen av användningen av flexibla fixturer inte så omfattande p.g.a. begränsningar från dagens avancerade tillverkningssystem: fixturer måste bli styvare, kompaktare (utrymmes effektiv), och mer exakta [38, s. 95-96]. Dessutom är funktioner som guidning och gripning mindre nödvändiga på grund av avancerade tillverkningssystem [38, sid. 96]. Slutligen, eftersom fixturerna själva blir allt mer komplexa, är det allt viktigare att ha dedikerad fixtur komponenter. Detta är fallet för den typ av fixtur som redovisas i detta projekt. Det industriella sammanhanget är en produktionscell tillägnad monteringen av en lastbilshytt. Alla plåtdetaljer som utgör stommen till hytten transporteras med robotar och svetsas samman på en gång med hjälp av fixturer (eller gripdon). Med ökande produktionstakt stod den nuvarande robotutrustningen inför olika problem som t.ex. under transport och anpassning av delarna, problem relaterade till masströghet, noggrannhet och stabilitet. Lösningen var att antingen uppgradera produktionssystemet med mer kraftfulla robotar eller att utveckla lättare fixturer. Anskaffningskostnaderna för dessa kraftfullare robotar är mycket hög, varför den andra lösningen är den som valts. # ve l gs$ esse f% f & e Följande korta beskrivning av den övergripande lastbilshyttsutvecklingen/produktions process är baserad på intervjuer med representanter från både lastbilsföretaget och robot företaget. Lastbilshytten är utvecklad av företaget på en plats och de olika konstruktionsförslagen skickas (som digitala konstruktionsfiler eller CAD-filer) till produktionsteknikern som ansvarar för processutveckling, vilka arbetar på en annan ort. På båda platserna används CAD-programmet Catia V5 för utveckling av plåtdetaljer och geometrin för fixturerna. Figur 3 visar de olika stegen i lastbilshyttens utvecklingsprocess samtidigt med fixturens utvecklingsprocess. Den avancerade konstruktionsanalysen för fixturen presenteras separat, eftersom produktionsingenjörerna inte har den kompetens som krävs för detta. 3 % & !#( # -#)*+ , ' . - $' + / /0 . $* , . !$3*+ . 2 !#1 2 '!#$* - / . !$" "1"* / . - . / . / . / . $ . Product design (CAD) Setup planning Standard fixture component library Fixture planning Dedicated fixture component model Fixture design • Conceptual design • Detail design Fixture component relationship mapping Fixture design verification Process planning (CAPP) Figur 4. Konstruktion av fixturer (hämtad från [38, pp. 97, 102] and [37, p. 3]). Utvecklingen av ett datorstött konstruktionssystem följer i grunden processen för fixturer, men fixturer kräver hänsyn i möjligaste mån till de olika fallen som systemet kan stöta på. Det är nödvändigt att bestämma de olika inställningar och konfigurationer som kan utfalla. Det är också nödvändigt att fastställa vilka fixturelement som kommer att vara nödvändiga och användbara. Konstruktionssystem för dedikerade fixturer har särdrag i jämförelse med system för modulära fixturer. Som påpekas i [38, sid. 103], kan fixturer vara helt anpassade men så är det sällan i praktiken. Dedikerade fixturer har oftast vanliga låsningar, styrningar och andra element såsom schimslådor, endast basen för fixturen måste vara unik. Ett typisk datorstött konstruktionssystem kommer därför att bestå i ett bibliotek av standard fixtur komponenter, ett bibliotek av olika utformningar av fixturer och en relationsdatabas där information om hur du ansluter fixtur komponenterna lagras (se figur 4, vänster). Rong et al. [38, sid 136ff] föreslår också en metod för modellering olika generetiska parter. I det aktuella fallet var det inte nödvändigt eftersom arbetsstycket är geometriskt enkel (en rektangulär form) och varierar endast i termer av bredd och längd. $ & $ Specifikationerna för fixturen bestäms under setup och fixtur planeringsaktiviteten [37]. $$ Denna produktionscell är relativt enkel och kräver endast en positionering av BIW-strukturen i förhållande till svetsroboten innan färdigställandet av svetsningen kan påbörjas. Det finns också bara en setup för arbetsstycket, vilken är förklarad tidigare. Eftersom alla plåtdelarna svetsas till varandra samtidigt, finns det mycket snäva toleranser, under en millimeter, som är liten i jämförelse med storleken av delen. 5 F& $ Utrustning för positionering, fastspänning och schimsbox är nödvändig för dessa typer av fixturer. Arbetsstycket presenterar fyra eller sex hål för positioneringen, alltid positionerat på ett visst avstånd från arbetsstycket yttre konturer så att låsningens positioner lätt kan fastställas (motsvarar de punkter vid periferin av plåtdelen i figur 10). $ Vad som är unikt för gripdon, i jämförelse med andra typer av fixturer, är att det finns en förflyttning av ett arbetsstycke. Gripdon är därför föremål för särskilda krav som vanligtvis inte nämns i litteraturen (t.ex. [37, sid. 3]). För att säkerställa en systematisk identifiering av alla krav, har POME metoden [42] (även kallad "Olsson tabellen" [43]) använts. I POME betraktas detta som ett tekniskt system [44] utför en process i en miljö, möjligen interagera med människor (arbetare), och med ekonomiska konsekvenser. De potentiella interaktionerna mellan de olika elementen studeras längs hela produktens livscykel, och krav är listade för dessa interaktioner. Dessa krav har främst identifierats genom intervjuer med de arbetstagare som deltar i utvecklingen av fixturer. Särskild omsorg lades in i analysen om uppgifterna tillhörande begränsningar (tid, resurser, användning av företagens normer, konfidensnivå för resultatet), som är viktiga för en korrekt analys aktivitet [3]. Dessutom har särskilda analyser genomförts för transportögonblicket för att bestämma trögheten för fixtur och arbetsstycke (och därmed den högsta vikten av fixturen), med tanke på att robotarna skulle röra sig på en med hög hastighet (som tidigare nämnts, tyngre fixturer skulle kräva en ökad och mycket dyrare robot). Likaså har olika toleranser fastställas: hål i fixturen för att möjliggöra snabb fixering till roboten, hål i arbetsstycken för att möjliggöra snabb positionering. De viktigaste kraven är listade nedan (den kompletta listan över krav redovisas i [4]): • Vikt av fixtur måste minimeras och kan inte vara mer än 25 kg, • Statisk deformation < X mm (företagshemligheter), • Vikt med fullt utrustat gripdon <175 kg, • Avstånd mellan tyngdpunkten för fixturen, plåten och robotfästet måste minimeras för att minimera tröghetskrafterna under transport. • Tillgänglighet till svetsutrustning. Notera att utöver de krav som anges ovan, har även ett antal projekt-orienterade krav identifierades. Exempel på dessa är projektkostnaderna, varaktighet av projekt, etc. Eftersom detta examensarbete fokuserar på utveckling av konstruktionssystemet som sådant, är dessa krav inte är representerade här. Mj v Gällande integrationsfrågan på mjukvarusidan har en hel del författare bidragit med information till detta område så även systemutvecklare. I [11] används en integrerade CAD/CAE för optimering av produkter genom användning av konstruktionsanalys och KBE (Knowledge Based Engineering). Använda KBE är bara en av många fördelar som CAD/CAE integrerad programvara erbjuder och är uppbyggd genom att använda de funktioner som finns tillgängliga inifrån samma programvara, i detta fall, Catia V5, i [12] anges att datorstöd bör vara enkelt, underordnad, flexibelt och användbart. Ett av problemen vid export av geometri från CADprogram till analys programvara är att länkningen till den ursprungliga geometrin går förlorad. 6 Ett annat problem är om det finns fel i den exporterade geometri vilket då innebär att beräkningsexperten måste reparera denna i en programvara vilken inte är avsedd för att hantera geometri. Det kan också finnas problem med geometrins utformning, problem vilka inte konstruktören tänkte på när man skapade geometri, till exempel små hål, liten radie och annan geometri som inte är nödvändig för analysen. Konstruera geometri som passar alla typer av användning kräver hög kompetens från konstruktören, men är lätt att lösa. Genom att använda annan konfiguration som styrs av en parameter kan konstruktören aktivera och de aktivera geometriska egenskaper endast genom att ändra ett värde på en parameter. Andra parametrar kan kontrollera dimensioner för skisser och funktioner och kan användas för optimering. Efter varje iteration från optimeringen ändras den styrda parameterns värde och den ursprungliga geometrin uppdateras automatiskt. Många publikationer har fokuserat på denna programvaruintegration på olika nivåer: interoperabilitet på funktions nivå CAD till CAE-funktioner för förenkling och idealisering [1, 13], CAE till CAD rekonstruktion [14, 15], ny geometrisk representation [16] vid en högre informationsnivå [17, 18] eller en fullständig integration i programpaket som PTC ® 's Creo ® Parametric ANSYS ® Workbench miljö, Simulera ®, Dassault Systems ®' Catia ® och SIMULIA ® etc. 4T v Integrationen av de båda processerna till en är beroende på vilken teknik som kommer att integreras och vem som ska använda den. Integrationsprocessen vilka beskrivs är två normala processer som används varje dag inom branschen, vad som är nytt är själva integrationen och att det är en konstruktör som är användaren. Konstruktörer använder normalt CAD-program för att kunna skapa geometri men när det gäller att göra konstruktionsanalyser skickar de ofta det till en beräkningsexpert. För att kunna kvalitetssäkra och se till att konstruktören bara göra vad de får göra har valet hamnat på att göra en teknikutveckling. Inom litteraturen om teknikutveckling finns det några författare som har skrivit om detta ämne och enligt [19] är teknikutveckling en specifik uppsättning där vetenskaplig och teknisk kunskap tillämpas för att åstadkomma en önskad funktion vilken slutar med ett tillräckligt resultat för användning i tillämpningar. Teknikutveckling och produktutveckling är både representerade av steg eller faser i produktutvecklingsprocessen. I [20] definitionen av teknikutvecklingsprocessen kan definieras som verksamheter och beslut att omvandla kunskap och idéer till utrustning och teknikplattformar eller processer som möjliggör de nödvändiga förutsättningarna för utveckling av produkter. I figur 5 [20] är den teoretiska modellen av Technology Development Process beskrivna. Modellen är uppdelad i tre olika steg i enlighet med sin gruppering av aktiviteter som presenteras i den teoretiska modellen. Alla ansträngningar som olika författare hänvisar i de flesta fall är det scenariot när integrationen av konstruktionsanalys görs av en beräkningsexpert och konstruktören fortfarande måste skicka objekten till beräkningsavdelningen. I detta examensarbete fokuserar vi på när konstruktören utför analysen. Detta kräver en annan typ då konstruktörer inom produktutvecklingsprocessen utför analysen och inte i de fall när en beräkningsexpert gör analysen utanför konstruktionsprocessen. Det är också viktigt att relevant kunskap samlas in och erhålls i syfte att minska risker och osäkerheter [23, 24]. 7 ! 3* 4 ! "* . 2 5 - + 2 ( $ 0 5 - 6+ ! * ' 6 '7 0+ / -0 8 1) 2) 3) 4) 5) 7 0 . 9 : 9 : !) ; ( < / • • • • • = 2 8 - Figur 6. Förenklad Produktutvecklings process. ) <* 2.6 Konstruktionsanalysprocess Många svenska företag planerar för full integrering av konstruktionsanalys i konstruktion aktiviteten för användning av en konstruktör. Programvaruintegration med CAE integrerat med CAD har funnits i många år men inte många har använt den. Anledningen till detta är som tidigare nämnts, problem med övervakning, kvalitetsaspekter samt konstruktörer med begränsad eller ingen kunskap i konstruktionsanalys. Integration av processer och problem med uppföljning och kvalitetssäkringsaspekter kan lösas genom KBE. I många produktutvecklingsprojekt vilka inkluderar konstruktion, spelar konstruktionsanalys en viktig roll för de mekaniska egenskaperna som den tänkta produkten kommer att erhålla. En viktig del i konstruktionsprojekten är kostnader och genom att använda konstruktionsanalys istället för att ta fram fysiska prototyper kan dessa reduceras avsevärt. Genom att integrera konstruktionsanalys som en aktivitet i konstruktionssystemet, som en del i att utvärdera koncept, kommer integreringen av konstruktionsanalys att bli en viktig del i detta examensarbete. Under utvecklingen av ett nytt koncept finns det en hel del iterationer mellan konstruktions- och analysavdelningarna. Efter varje iteration kan det finnas ett krav på för förbättringar av konceptet, i många fall medför ett förslag från analysavdelningen till konstruktionsavdelningen förändringar på geometrin vilket sedan föranleder till nya analyser. Antalet iterationer kan vara ganska stora för högteknologiska produkter. Till exempel, i Haldex, ett svenskt företag specialiserat på broms produkter och bromskomponenter för tunga lastbilar, släpvagnar och bussar, den största delen av en skivbroms, bromsoket, kan genomgå 70-100 iterationer mellan olika avdelningar, de flesta av dem mellan konstruktions- och analysavdelningen [1]. Eftersom analytiker och konstruktörer arbetar med, och ansvarar för olika områden, har de inte nödvändigtvis har full insyn i varandras arbete. Detta kan leda till missförstånd, förseningar och ännu värre, mindre robusta och effektiva konstruktioner. Det är därför viktigt att på lämpligt sätt integrera analysverksamheten i produktutvecklingsprocessen för att erhålla en betydande minskning av ledtiden och ökad effektivitet i utvecklingsprocessen. Betydelsen med denna integration är att tillåta konstruktörer att arbeta med analys som ett integrerat verktyg i CAD/CAE-miljö. 9 . (eto Utvecklingen av nya inbyggda funktioner i CAD/CAE-programvara öppnar för nya funktioner för konstruktörer, nu är det inte bara verktyg för att skapa geometri men också verktyg för t.ex. optimering, KBE(Knowledge Based Engineering) och konstruktionsanalys. Som konstruktör har man erfarenhet och förmågan att arbeta med geometri, det är då ett naturligt steg att låta dem börja använda konstruktionsanalys som en del av sitt arbete. Integrationen skapar också nya problem, vem kommer att övervaka och utvärdera de analyser som gjorts av konstruktören? I [2], är det visat att det är möjligt att göra en mall med inbyggda funktioner för övervakning. Genom att integrera KBE, är parametrar för de materiella mekaniska egenskaperna och egenskaper design, det fullt möjligt att bygga in en kvalitetssäkring för övervakning av konstruktörens arbete med optimering och konstruktionsanalys. Analys skiljer sig från det arbete som normalt en konstruktör utför. Inom analys finns det begrepp som fulla beräkningsmodeller där mesh och konvergens spelar en viktig roll. Genom att introducera KBE och olika typer av specifikationer som t.ex. tolerans eller meshens noggrannhet, är det enkelt att koppla dessa värden till t.ex. optimering där dessa utgör målvärde för funktionen. En del av dessa värden genereras från mjukvaran. På organisatorisk nivå, är en särskilt viktig aspekt av denna integration hur man hanterar konstruktören verksamhet konstruktionsanalys: initiering av uppgiften: identifiera behov, planera arbetet och dess uppföljning och kommunicera det till berörda parter i projektet, i Figur 7, är en modell för hur man inleder uppgiften presenterad [3]. Tillsammans med projektdeltagarna måste konstruktionsförutsättningarna översättas till värden som kan användas som målvärden inuti CAD/CAE-programvara och värden för kvalitetssäkringen måste anges [4]. Med rätt information om konstruktionsanalysens mål och konstruktions krav, kan antalet iterationer mellan konstruktören och beräkningsexperten minskas avsevärt då konstruktionssystemet nu kan övervakas av målvärden(KBE). På samma sätt kan en formaliserad process undvika eventuella brister i detta skede, och leda till en effektivare produktutvecklings aktivitet. Denna integrations aspekt av analys uppgiften i produktutvecklingen har varken prioriteras i finita element analys (FEA) eller i konstruktion litteraturen. Den förstnämnda har främst fokuserat på själva analysuppgiften (se t.ex. [5,6,7]), i vilken genomförandet av och hantering av den FEA teknik inom företag diskuteras med syfte att tillhandahålla medel för att övervaka och öka dess effektivitet. Konstruktionslitteraturen fokuserar främst på syntes aspekten av konstruktions aktivitet, inte på analys (se t.ex. [8, 9, och 10]). 10 Figur 7. Initiering av uppdraget [3]. > . . . - ? 0 4 . '-04+ . ! 1 )* . 8 4 . 2 . 2 % -04, ' Agency for Finite Element Methods+ 9 How to plan a FEA !(* . 2 @ ! ;* 2 . 9 A "" . 33) 5B0- . National . analys är tidskrävande och att nivån på tillgänglighet och användandet av fastställda regler ökar värdet av sådana system. Task Clarification PreProcessing Solving PostProcessing Figur 8. Förenklad konstruktionsanalysprocess. En förenklad processmodell som skall användas i den integrerade processen modellen beskrivs i figur 8. Varje steg innehåller viktiga aktiviteter och varje steg är: • Task Clarification: Ett avtal bestående av en detaljerad planering av analysuppgiften. • Pre-Processing: Förberedelse och upprättande av analysen modellen. • Solving: Analys utförande. • Post-Processing: utvärdering av resultatet. .1 nte rerin a konstruktionsanalys Som tidigare nämnts måste integration av konstruktionsanalys i konstruktionsprocessen anpassas så att den kan användas av konstruktörer som inte har någon eller liten kunskap inom konstruktionsanalys. Ett viktigt inslag är att alla åtgärder måste övervakas av konstruktionssystemetsystemet och teknikutveckling kan integreras i form av mallar där teknikutvecklingen har testats och utvärderats av en analys expert innan integrationen sker i CAD-systemet. I figur 9 är en integrering schematiskt illustrerad. Technology Development Engineering Design Design Analysis Figur 9. Integrering av teknikutveckling Integrationen bygger på användningen av en integrerad CAD / CAE-system. För denna processmodell och för själva integrationen har Dassault Systemes© Catia V5© använts. Lång erfarenhet av både mjukvara, konstruktionsanalys och även att det industriella målet gjordes för ett företag som använder denna programvara, så var uppgiften att göra det så att det är lätt att hantera, lösa problem snabbt och det ska kunna konfigureras. Vid användning av CAE integrerad programvara är det normalt att samspelet mellan konstruktion och analys kombineras på ett naturligt sätt. I figur 10. alla processer visas i samma modell. 12 Embodiment Design Concept Design Specifications Technology Development Task Clarification Detail Design Verification & Testing Knowledge Ware PreProcessing Solving PostProcessing Figur 10. Schematisk process modell för integreringen. Eftersom teknikutveckling, då integrerad som mall, märker inte användaren något om integrationen så länge resultatet är inom godkända värden. För att spara tid, är det under produktutvecklingen viktigt, att tillgängligheten av konstruktionsanalys alltid är tillgänglig. Konstruktionsanalys kan med fördel användas under konceptkonstruktion för att söka möjliga lösningar. Under primärkonstruktionen kan det användbart för utvärdering på systemnivå och för analys av detalj konstruktioner för fastställande av det slutliga dimensionerna på konstruktionen. Oavsett vilken av de olika steg som konstruktören befinner sig i så övervakar KBE-systemet hela tiden och avger ett meddelande så snart en oönskad förändring sker. Verifiering är en funktion som övervakas under all aktivitet och det är en integrering av funktionerna i KBE-system som gör detta möjligt. Den sista analysen måste göras an en beräkningsexpert där tillgången till mer sofistikerade mjukvaran är tillgänglig. Processen och arketekturen av integrationen presenteras i figur 11 och detaljerat i nästa avsnitt. 13 *. "esultat 8 5B0- . . . A 6 2 6 '!#3 <11* !"1*+ 8 . 8 . 9 . *.1 .tterli are kra %r konstruktionssyste et Konstruktionen av fixturerna utförs av produktionsingenjörer, därför måste särskild försiktighet vidtas när det gäller användarvänlighet av konstruktionssystemet. Konstruktionssystemet utför inte fullständiga analyser av de slutliga fixturerna (t.ex. detaljerad struktur analys och stabilitets analys), eftersom de kräver tolkning av en expert (se Figur 3). För detta ändamål måste konstruktionssystemet presentera relevant information för de efterföljande utvärderingarna. Konstruktionssystemet är avsett att användas under de olika stegen i utvecklingen av BIW och fixturer (se figur 3). Konstruktionssystemet måste vara kompatibelt med Catia V5, så att det fullt ut kan integreras i den samtidiga utvecklingen av BIW (se Figur 3). Konstruktionssystemet har därför utvecklats med hjälp av Knowledge Ware, Catia V5: s KBEsystem. *.2 Koncept ra ta nin - !#) . . 2 62 8 . 2 6! 0 - 8 ;;* 8 "" C . ? '. '":$+ !$(* "$ * För detta ändamål har flera koncept av fixturer och detaljkonstruktion av balkelement med lämpliga tvärsektioner genererats och analyserats [45]. Egenskaperna hos kolfiber material i förhållande till specifika geometriska förändringar (hål och olika utskärningar) testades också. För att finna bäst lämpade koncept där de goda egenskaperna för kolfiber används, gjordes en mycket omfattande underökning. Figur 12 visar olika förslag till koncept för balkar som har undersökts, objekten i figuren har senare valts bort. Denna undersökning visade att enkla balkar med rektangulära eller runda tvärsnitt var mest lämpade och fördelaktigast då egenskaperna för kolfiber användes bäst. Detta resulterade i ett slutligt koncept bestående i en kombination av två koncentriskt ihåliga boxar som stödjer och stabiliserar robotfästet och balkarna på vilka referenspinnar, låsningar samt schimsboxar är fästa. Balkar av denna typ kan köpas prefabricerade, vilket dramatiskt minskar tillverkningskostnaderna för fixturen. Figur 13 visar möjliga konfigurationer av fixturens huvudgeometri. Det kan finnas antingen fyra (vänstra sidan av figur 13) eller sex kontaktpunkter (höger sida) på produkten. Referenspinnar, låsningar och schimsboxar för koppling till produktions cellens huvudramen är placerade på de yttre delarna av fixturens huvudram (jämför Figur 1 och Figur 2). Den dubbla balken på fixturens "arm" tillåter generering av fixturer för alla möjliga storlekar av produkt, produktionscell och deras respektive kontaktpunkter. I bilaga 7.1 finns ytterligare koncept från framtagningen av geometrisk grundmodell. figur 13. Möjliga konfigurationer av fixturens huvudgeometri. Catia V5 gör det möjligt att använda modeller med material av kompositmaterial. Dock skulle detaljerad modellering av kolfiberfiber göra analys och optimering alldeles för tidskrävande. Det var också nödvändigt att ha en förenklad men ändå representativ modell av kolfiber materialet. Tester utfördes för att hitta ett material som gav tillfredsställande resultat [45]. * $ Låsningar, referenspinna och schimsboxar är standard fixtur komponenter vilka köps in färdiga från leverantör. Eftersom dessa komponenter alltid är placerade på samma position på fixturen (se Figur 14), var det lätt att utveckla fixturkomponenternas relation och dessa beskrivs i [38]. 15 , * ' # + $ % 5 . 0 . 8 . 92 . . ? 9 !"<* * . 2 / $ - , . 0 . !(3* 5 . 8 "< "( . 2 . 8 . 2 C . . 2 C 9 D "< & 0 . "1 4 "1 8 9 4 * Konstruktionssystemet . D ' . + . B9E 8 / 2 . . / ** % . . , ? . . A 2 2 % . . ") "1 * 5 -01 2 35 Catia V5’s KBE system, Knowledge Ware, består av ett antal olika moduler vilket möjliggör automatisering av många konstruktions aktiviteter. 2 av dessa används till konstruktionssystemet: Knowledge Advisor och Product Engineering Optimizer. Knowledge Advisor är en samling av olika funktioner för formulering och paketering av kunskap vilken används med olika typer av kunskapsrepresentation genom fördefinierade egenskaper (definition från [30]): • “Parameters” är grundläggande verktyg för att parametrisera en komponent. • “External parameters” används för att referera till egenskaper på externa produkter. • “Formulas” referensegenskaper i form av matematiska ekvationer. • “Rules and checks” används för att implementera avgörande produktegenskaper för produktens funktioner villkorligt till regler som är relevanta för produktens funktion eller användning. • “Power Copy” möjliggör återanvändning av kunskap inom produkten. • “Reactions” lägger till en villkorad händelse till en produkt. Product Engineering Optimizer är ett optimeringssystem vilken använder lokala algoritmer (Conjugate Gradient) och en global algoritm (Simulated Annealing) [31]. Tabell 1 visar antalet kunskaps-baserade funktioner implementerade utveckla mönstret systemet. Externa Referenser 18 Regler 24 Externa Parametrar 10 Kontroller 8 Parametrar 30 Power Copy 3 Design Tables 4 Reactions 1 Ekvationer 242 Tabell 1. Nummer av implementerade KBE egenskaper. 18 9 *," D B E' ";+ . . 8 A . 9 ' + "; *45 8 . / . 2 6 ;# . F 8 6 2 "# - . . + , . ' 0 8 . . 8 ' G 3+ 7 8 8 , 2 D ' + 4 % 2 . . 9- 5B0 3 A C 4 3 B > 9 I Figur 21, kan vi se hur man med hjälp av ett Visual Basic-skript kan man anpassa användargränssnittet. Genom att skapa en dialogruta för indata kan man sedan koppla dessa värden till parametrarna. Detta medför även att felinmatade värde kan avhjälpas då även denna dialogruta kan styras av KBE. Eftersom denna integrering av konstruktionsanalys görs med hjälp av teknikutveckling, är viktigt att se till att användaren anger värden utanför de tillåtna. I Visual Basic-scriptet finns funktioner vilka kontrollerar reglerna så att värdena är inom tillåtna värde. Om inmatade värde ligger utanför de tillåtna ges en varning eller så accepteras inte de felaktiga värdena. I dialogrutan kan användaren se alla parametrar samt även vad respektive värde styr för parameter. Parametrar för optimering sätts också i denna dialogruta. När alla parametrar är inställda finns två knappar för att överföra dessa värden till modellen. *6 Analysmodellen innehåller information om materialegenskaper, randvillkor och lastfall. Den innehåller också mesh diskretiserings regler. För optimeringen börjas analysen med en grovt meshad modell, elementet storlek 8 mm, linjär element, geometrisk representation inom 0,5 mm. För en förbättrad geometrisk representation, går den automatiskt över till paraboliska element. Beroende på ordningen av elementen samt kvaliteten på elementen, är lösningstiden olika lång. Tabell 2 visar ett exempel på skillnaderna mellan 1: a ordningen och 2: a ordningen element för en särskild analys. Varje yta har sitt eget material och representativa egenskaper för tjockleken. 1st order 2nd order Antal noder Antal element Frihetsgrader Beräkningstid* 112385 337763 112,962 112,962 674 10 2026578 3 min. 6 min. Tabell 2. Skillnaden mellan första och andra ordningens meshing.(*Inkl. tid för regenerering av mesh). De 3 olika positionerna för fixturen - transporterar del plåt, vertikal och horisontell positionering - resulterar i 3 olika lastfall. Samtliga lastfall kommer att lösas inom en analys setup. En uppsättning sensorer (kännare som hämtar analysresultaten inom särskilda noder i modellen) är placerad i närheten av låsningarna för att erhålla stress och deformation. Liksom i den geometriska modellen, finns det ett antal kontroller för systemet som genomförs för att säkerställa strukturell integritet och robust analysmodell. I Catia V5, används Generativa Structural Analysis modulen med modulen Advanced Meshing Tool för att koppla ihop de 93 ytorna som modellen består. *7 Den geometriska modellen instansiering är det första steget i konstruktionen av fixturen och syftar till att skapa en första geometri som passar referenspunkterna och består av flera olika moment. Först kopplas de olika referenserna från produkten, robotfästet och huvudramen ihop. Tyngdpunkten av produkten och fixturen kopplas så att kravet på masströghetens minimering 21 respekteras. Båda positioneras sedan i förhållande till huvudramen, denna information kommer från processplanering (se Figur 4). De sammankopplade elementen är representerade i Figur 22. Ett skelett skapas sedan (Figur 23). Med skelettet kan slutligen KBE definiera fixturen, komponenternas relation i förhållande till fixturens huvudgeometri, låsningarna, referens pinnar, och Power Copy, kan en första geometri av fixturen kan genereras (Figur 24). Med dessa funktioner och element behöver inte produktionsingenjören manipulera fixturens geometri. Figur 22. Koppling av produkt, huvudram och robotfäste. Figur 23. Skeleton. Figur 24. Generering av första geometrin för fixturen. Den geometriska modellen instansiering är första steget i fixturens utformning, och syftar till att skapa en första geometri. Värdena tilldelas den geometriska modellen genom det grafiska interfacet och modellen uppdateras automatiskt. KBE kontrollerar att alla dimensioner ligger inom de tillåtna värdena. 22 * En analysmodell byggs sedan upp med skalelement på varje yta tillsammans med tilldelade fysikaliska egenskaper. En första beräkning av modellen görs med målet att upprätta alla nödvändiga indata till den efterföljande optimeringen, figur 25. Efter analys av modellen finns resultat från spänningar och deformationer tillgängliga för optimering via sensorerna. Användaren behöver inte utföra någon åtgärd för detta steg i utvärdering av modellen. Figur 25. Detaljerad vy på deformationerna från analysen av fixturen. * 8$ Optimeringsfunktionerna introduceras när en första analys av modellen har utförts. Dessa element består i fria parametrar, villkor och målvärden. De fria parametrarna är de som det optimeringssystemet kan förändra. I detta problem, är det tvärsektioner, tjocklekar och diametrar på balkelementen på fixturen som kan förändras. Villkor är de som ges av specifikationerna (största möjliga vikt och statisk deformation...) och från leverantören av de prefabricerade kolfiberbalkarna. Målvärdet (optimeringsfunktionen) är att minimera vikten på fixturen. Införandet av optimerings funktioner kan automatiseras, men de kommer troligtvis även att ändras beroende på nya krav för BIW produkten eller från processplaneringen. När optimeringen har startat det körs utan interaktion från användaren. Optimeringen algoritm som används i Product Engineering Optimizer of Knowledge Ware är simulated annealing algorithm vars uppgifter beskrivs i [31]. Efter optimering tilldelas balkarna ett optimerat värde i fråga om tvärsektioner är tjocklek och diametrar som visas i figur 26. En subrutin (en "reaktion" från Knowledge Ware) rundar av värdena för att passa de prefabricerade balkarna från leverantören. Mellan 30 och 90 iterationer behövs vanligen för att optimera fixturen och en lösningstid som uppgår till ca 90 till 270 min. När optimeringen har startat körs det utan interaktion från användaren. 23 ? * - , 0 5 . 2 . ' $ - 8 #+ 5 I detta projekt har konstruktionsanalys integrerats i konstruktionsprocessen. Denna integration har både fördelar och nackdelar. En sammanfattning av dessa är listade nedan: • Eftersom det är konstruktören som utför både konstruktion och analys av arbetet kan detta utföras direkt när det behövs, och det eliminerar eventuella brister eller missuppfattningar i det informationsutbyte som kan uppstå när ett analys arbete överlämnas från konstruktören till analysexperten. • Konstruktören kan utvärderinga koncept tidigt i konstruktionsfasen och kan eliminera ett stort antal koncept utan inblandning av analysavdelningen, arbetet kan fokuseras på de koncept som är bättre lämpade för att bli konstruktionslösningar. • Ledtiden för att utveckla nya produkter kan avsevärt förkortas då konstruktören kan utföra beräkningar direkt när det finns ett behov i stället för, som vanligt, att arbetet skickas till analysavdelningen och sedan exekveras när de har möjlighet [24]. • Konstruktörens kunskaper i analys kan vara begränsad, vilket innebär att tydliga instruktioner/rutiner för hur verktyget ska användas måste utvecklas. • Konstruktören kan behöva hjälp av en expert när analyser utförs och att tolka resultaten. • Införandet av Teknikutveckling, som en mall, gör det möjligt att både begränsa, men även säkerställa att analysen utförts korrekt. Använda avancerade material är en utmaning i ett område där stål har använts i många olika applikationer. Detta examensarbete visar att det är möjligt, genom att ändra material och använda KBE, att utveckla ett konstruktionssystem som automatiskt och effektivt genererar lättare fixturer och samtidigt höjer prestandan. Även om konstruktionssystemet underlättar helautomatisk framtagning av fixturer finns fortfarande förbättringar att göra. Möjliga implementeringar är: utökad analys av fixturens olika delar, toleransanalys, införande av kompositmodellering av materialet samt beräkning av limfogar. För att kunna implementera vissa av dessa, kommer det att krävas testning av kolfibermaterialet för att säkerställa att rätt analyser utförs utifrån givet kolfibermaterial. Att analysera kolfibermaterial är tidskrävande och det är nödvändigt att planera för dem redan under utvecklingen av konstruktionssystemet [3]. 25 , " 1. Hofvendahl, M., Nilsson, P., 2012, Analysis and Improvement of Haldex Brakes' Innovation Processes. Master Thesis. Division of Machine Design, Department of Design Sciences LTH, Lund University, Lund. 2. Petersson, H., Motte, D., Eriksson, M., Bjärnemo, R., "A computer-based design system for lightweight grippers in the automotive industry". International Mechanical Engineering Congress & Exposition - IMECE2012, Houston, TX, November 9-16. 3. Petersson, H., Eriksson, M., Motte, D., Bjärnemo, R., 2012a, "A process model for the design analysis clarification task". 9th International NordDesign Conference NordDesign'12, Aalborg, Denmark, August 22-24, 2012a, pp. 494-501. 4. Petersson, H., 2008, Establishment of an Evaluation Criteria List for a Lifting Device in the Automotive Industry (In Swedish. Original title: Kriterieframtagnings-formulär för lyfthjälpmedel inom bilindustrin). Lund University, Faculty of Engineering LTH, Department of Design Sciences, Division of Machine Design, Lund. 5. Baguley, D., Hose, D. R., NAFEMS, 1994, How to Plan a Finite Element Analysis. NAFEMS, Glasgow. 6. Adams, V., 2006, How to Manage Finite Element Analysis in the Design Process. NAFEMS, Glasgow. 7. Stolt, R., 2005, "A CAD-integrated system for automated idealization of CAD-models for finite element analysis". 25th Computers and Information in Engineering Conference DETC/CIE'05, Vol. 2, Long Beach, CA, September 24-28, 2005, pp. 457-466. 8. Pahl, G., Beitz, W., Feldhusen, J., Grote, K.-H., 2007, Engineering Design – A Systematic Approach (3rd Edition). Springer, London. 9. Ulrich, K. T., Eppinger, S. D., 2012, Product Design and Development (5th Edition). McGraw-Hill, London. 10. Dieter Dieter, G. E., Schmidt, L. C., 2013, Engineering Design (5th Edition). McGraw Hill. 11. Johansson, J., 2008, Design automation systems for production preparation - Applied on the Rotary Draw Bending Process. Licentiate Thesis. Department of Mechanical Engineering, School of Engineering, Jönköping University, Jönköping. 12. Blessing, L. T. M., 1994, A Process-Based Approach to computer-Supported Engineering Design. PhD thesis. University of Twente, Enchede. 26 13. Dabke, P., Prabhakar, V., Sheppard, S. D., 1994, "Using features to support finite element idealizations". 14th Computers and Information in Engineering Conference - CIE'94, Vol. 1, Minneapolis, MN, September 11-14, 1994, pp. 183-195. 14. Belaziz, M., Bouras, A., Brun, J. M., 2000, "Morphological analysis for product design". Computer-Aided Design, 32(5-6), pp. 377-388. 15. Lee, S. H., 2005, "A CAD-CAE integration approach using feature-based multi-resolution and multi-abstraction modeling techniques". Computer-Aided Design, 37(9), pp. 941-955. 16. Hamri, O., Léon, J.-C., Giannini, F., Falcidieno, B., 2010, "Method, models and tools for CAD-CAE integration". Recent Patents on Mechanical Engineering, 3(2), pp. 106-130. 17. Bajaj, M., Peak, R. S., Paredis, C. J. J., 2007, "Knowledge composition for efficient analysis problem formulation. Part 1: Motivation and requirements". 27th Computers and Information in Engineering Conference - DETC/CIE'07, Vol. 2, Las Vegas, NV, September 4-7, 2007, pp. 789-801. 18. Dolsak, B., Novak, M., 2011, "Intelligent decision support for structural design analysis". Advanced Engineering Informatics, 25(2), pp. 330-340. 19. Hruby, F. M., 1999, TechnoLeverage: Using the Power of Technology to Outperform the Competition. Amacom Books. 20. Caetano, M., de Arajo, J. B., Amaral, D. C., 2012, "A framework for the application of eco-efficiency to the technology development process". Journal of Technology Management and Innovation, 7(2), pp. 28-38. 21. Herstatt, C. V. C. e. a., 2004, "Reducing project related uncertainty in the fuzzy front-end of innovation, a comparison of German and Japanese product innovation projects". International Journal of product development, 1(1), pp. 43-65. 22. King, G. S., Jones, R. P., Simner, D., 2003, "A good practice model for implementation of computer-aided engineering analysis in product development". Journal of Engineering Design, 14(3), pp. 315-331. 23. Moenaert, R. K., De Meyer, A., Souder, W. E., Deschoolmeester, D., 1995, "R&D/marketing communication during the fuzzy front-end". IEEE Transactions on Engineering Management (3), p. 243. 24. Mullins, J. W., Sutherland, D. J., 1998, "New product development in rapidly changing markets: An exploratory study". Journal of Product Innovation Management (3), p. 224 25. Ullman, D. G., 2003, The Mechanical Design Process (3rd Edition). McGraw-Hill, New York, NY. 26. Cooper, R. G., 2011, winning at new products: creating value through innovation. 27 27. Zienkiewicz, O. C., Cheung, Y. K., 1967, The Finite Element Method in Structural and Continuum Mechanics - Numerical Solution of Problems in Structural and Continuum Mechanics. McGraw-Hill, London. 28. Zienkiewicz, O. C., Taylor, R. L., Zhu, J. Z., 2005, The finite element method: its basis and fundamentals (6th Edition). Elsevier Butterworth-Heinemann, Oxford. xiv, 733. 29. Adams, V., 1999, "Preparation of CAD geometry for analysis and optimization". NAFEMS World Congress 1999, Vol. 2, Newport, RI, April 25-28, 1999, pp. 59-70. 30. Skarka, W., 2007, "Application of MOKA methodology in generative model creation using CATIA". Engineering Applications of Artificial Intelligence, 20(5), pp. 677-690. 31. Dassault Systèmes, 2010, CATIA V5.20 Documentation - Product Engineering Optimizer. 32. Randelman, R. E., Grest, G. S., 1986, "N-city traveling salesman problem: Optimization by simulated annealings". Journal of Statistical Physics, 45(5-6), pp. 885-890. 33. Hargrove, S. K. and Kusiak, A., 1994, "Computer-aided fixture design: A review", International Journal of Production Research, 32(4), pp. 733-753. 34. An, Z., Huang, S. H., Rong, Y. and Jarayam, S., 1999, "Development of automated fixture design systems with predefined fixture component types: Part 1, basic design", International Journal of Flexible Automation and Integrated Manufacturing, 7(3-4), pp. 321-341, pre-print version accessed at http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.41.5568. 35. Kang, X. and Peng, Q., 2009, "Recent research on computer-aided fixture planning", Recent Patents on Mechanical Engineering, 2(1), pp. 8-18. 36. Bi, Z. M. and Zhang, W. J., 2001, "Flexible fixture design and automation: Review, issues and future directions", International Journal of Production Research, 39(13), pp. 28672894. 37. Boyle, I., Rong, Y. and Brown, D. C., 2011, "A review and analysis of current computeraided fixture design approaches", Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 27(1), pp. 1-12. 38. Rong, Y., Huang, S. H. and Hou, Z., 2005, Advanced Computer-Aided Fixture Design, Elsevier Academic Press, Amsterdam. 39. Pehlivan, S. and Summers, J. D., 2007, "A review of computer-aided fixture design with respect to information support requirements", International Journal of Production Research, 46(4), pp. 929-947. 40. Rong, Y., Liu, X., Zhou, J. and Wen, A., 1997, "Computer-aided setup planning and fixture design", International Journal of Intelligent Automation and Soft Computing, 3(3), pp. 191-206. 41. Ma, W., Li, J. and Rong, Y., 1999, "Development of automated fixture planning systems", International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 15(3), pp. 171-181. 42. Olsson, K. G. F., 1995, Conceptual Design (In Swedish. Original Title: Principkonstruktion), Department of Machine Design LTH, Lund University, Lund. 28 43. Schachinger, P. and Johannesson, H. L., 2000, "Computer modelling of design specifications", Journal of Engineering Design, 11(4), pp. 317-329. 44. Hubka, V. and Eder, W. E., 1988, Theory of Technical Systems - A Total Concept of Technical Systems (Completely revised English edition of Theorie technischer Systeme), Springer, London. 45. Werius, P., 2008, Modelling of Carbon Fiber Structures to a Design System for Production Equipment (In Swedish. Original title: Modellering av kolfiberstrukturer till konstruktionssystem för produktionsutrustning), Master Thesis, Lund University, Faculty of Engineering LTH, Department of Design Sciences, Division of Machine Design, Lund. 46. Stokes, M., 2001, Managing engineering knowledge - MOKA: Methodology for Knowledge Based Engineering Applications, Professional Engineering Publishing, London. 47. Kostál, P., Kiss, I. and Kerak, P., 2011, "The intelligent fixture at flexible manufacturing", Annals of the Faculty of Engineering Hunedoara, 9(1), pp. 197-200. nd 48. French, M. J., 1985, Conceptual Design for Engineers, 2 Edition, Design Council, London. 49. Aberdeen Group (2006) Simulation Driven Design Benchmark Report Getting It Right the First Time. URL: http://www.aberdeen.com/AberdeenLibrary/3591/BM_Simulation_driven_Design_3591.aspx (2013-04-21) 50. Holloway, C. L., Sarto, M. S., Johansson, M., 2005, "Analyzing carbon-fiber composite materials with equivalent-Layer models". Electromagnetic Compatibility, IEEE Transactions on, 47(4), pp. 833-844. 29 4 0 4 # $ % Balkmodell av gripper. 30 Val av grundkonfiguration av grippern 31 Hybridmodell. 32