Siemens PLM Software A tecnologia de automação de programação NC mais recente para aumentar a eficiência de manufatura de peças www.siemens.com/nx W h i t e p a p e r A eficiência de usinagem e a produtividade de programação NC podem ser facilmente aprimoradas com o uso dos mais recentes avanços em tecnologia de automação de programação NC. As tecnologias atuais oferecem um estímulo enorme para a produtividade de manufatura, ao mesmo tempo em que minimizam os esforços e as despesas. Este documento apresenta uma visão geral da mais recente automação de programação NC disponível no software NX CAM para ajudar a maximizar a eficiência de manufatura de peças. PLM Software Respostas para a indústria.
A tecnologia de automação de programação NC mais recente para aumentar a eficiência de manufatura de peças. SUMÁRIO Sumário executivo 1 FBM (usinagem com base em recursos) 2 Usinagem orientada por PMI (informações de manufatura de produtos) 4 Os resultados 5
Sumário executivo Muitos dos desafios comuns enfrentados por negócios de manufatura podem ser minimizados ou eliminados com o uso da tecnologia de automação de programação NC. A perda de conhecimento por meio da rotatividade de funcionários, os altos custos relacionados à manutenção e atualização de normas, a incapacidade de capturar e reutilizar práticas recomendadas com eficiência e o fracasso em aumentar a produtividade reduzindo ao mesmo tempo os custos são exemplos de desafios comerciais que podem ser solucionados com o uso de um sistema CAM equipado com a mais recente tecnologia de automação de programação. Os benefícios adquiridos com a programação automatizada são extensivos. As empresas conseguiram benefícios consideráveis com programação automatizada, como: Redução de 80% no tempo de programação NC Redução de erros de programação Redução no tempo de configuração da máquina Aumento no uso da ferramenta da máquina Capacidade de capturar e reutilizar processos comprovados na forma de normas e práticas recomendadas A necessidade de automação da programação se torna aparente nas atividades do dia-a-dia dos departamentos de engenharia de produção e de usinagem de chão de fábrica. Operadores e programadores NC que enfrentam os seguintes desafios diariamente podem obter importantes benefícios com a automação da programação: Programação NC Programação manual que resulta em erros e atrasos no chão de fábrica Esforço de programação redundante para tipos de peças semelhantes Interpretação errada de desenhos Tempo de treinamento excessivo para pessoal menos qualificado Chão de fábrica Programas NC incorretos (recursos ausentes, seleção incorreta de ferramentas) Documentação da fábrica especificada incorretamente Tempo de treinamento excessivo para pessoal menos qualificado Dependência de processos impressos Processos/normas de usinagem padrão não seguidos de modo adequado Este documento destaca as mais recentes tecnologias de automação de programação NC disponíveis na Siemens PLM Software e como essas tecnologias podem melhorar a produtividade de manufatura. FBM (usinagem com base em recursos) Usinagem orientada por PMI (informações de manufatura de produtos) 1
FBM (usinagem com base em recursos) A FBM (usinagem com base em recursos) destina-se a deixar a programação NC mais rápida e mais fácil com programação automatizada. Por apresentar menos erros, a FBM pode proporcionar melhor qualidade e oferecer maior padronização por meio do uso de processos e recursos comprovados e preferenciais. O conceito de FBM necessita de software que possa reconhecer os recursos de usinagem, determinar o processo de usinagem que seja mais adequado ou preferencial para cada recurso e gerar os caminhos da ferramenta para cada operação - tudo automaticamente. Métodos existentes para seleção de estratégias de FBM O modo mais comum de automatizar a programação é por meio da criação de uma ampla gama de sequências de usinagem alternativas e armazenamento delas como um tipo de modelo, onde cada uma representa efetivamente outra variante do processo de usinagem. Quando um recurso é identificado na peça, o software de FBM seleciona e aplica o modelo de processo de usinagem mais parecido para aquele tipo de recurso. Um dos problemas dessa abordagem é a ampla gama de processos que podem ser exigidos para que o sistema seja útil. O tipo de recurso, seu tamanho, sua precisão e o acabamento são exemplos de fatores que podem alterar o modo como um recurso necessita ser usinado. Uma maneira de resolver isso é criar um sistema com centenas (senão milhares) de modelos de usinagem de recursos para contemplar todos os tipos possíveis de recursos e permutações de tamanho. Essa proliferação de modelos de processo FBM na abordagem de variantes cria um problema de gerenciamento. Quando um elemento comum (como um parâmetro de seleção de ferramenta preferencial) precisa ser alterado, essa alteração pode aparecer em diversos modelos separados. Atualizá-los e mantê-los desse modo pode trazer uma sobrecarga significativa. Isso também gera uma falta de padronização e um aumento do inventário de ferramentas, já que as diversas variantes de processo diferentes aumentam o número de variantes de modelagem acessadas. Para fazer com que esses sistemas atraiam o usuário, eles podem ter criadores de modelos de fácil utilização ou "professores de recursos", como eles podem ser chamados. Isso permite que uma fábrica adicione rapidamente processos de usinagem para serem aplicados pelo sistema a um tipo específico de recurso. No entanto, conforme indicado acima, a criação de mais e mais variantes de processo não é algo tão produtivo em longo prazo. FBM Geradora Figura 1: Exemplos de tipos de recursos. Como alternativa à abordagem básica de modelos, é possível criar lógica nos modelos de usinagem, de modo que um modelo de processo possa ser aplicado a diversas instâncias diferentes do mesmo tipo de recurso. Por exemplo, o modelo do processo de usinagem pode conter algum tipo de regras para verificar diâmetros, profundidades, tolerância etc. e, em seguida, selecionar ou cancelar a seleção de etapas opcionais do processo criadas no exemplo. Essas regras capturam o processo de tomada de decisão que um programador experiente 2
seguiria ao orientar diretamente o software CAM em programação CAM convencional. Quando o modelo é aplicado a um recurso exclusivo do tipo correto, o sistema usa a combinação de modelo básico e das regras criadas nele para gerar um processo de usinagem como uma série de operações. Normalmente, essa abordagem reduz o número de modelos de processo de usinagem. O lado negativo é que o os modelos de processo tornam-se muito mais complexos. Assim, são necessárias habilidades especiais para criar, testar e editar essas regras posteriormente. A tarefa pode exigir pelo menos algum tipo de programação básica e, em alguns casos, o uso de métodos de codificação próprios para criar as regras. FBM de última geração A versão mais recente do sistema de usinagem com base em recursos NX CAM representa uma maneira mais inteligente de aplicar um método gerador de criar conjuntos de operações de usinagem para um determinado recurso. Esse novo sistema adota blocos de criação que representam as operações de usinagem mais comuns, mais básicas. Eles são mantidos por um banco de dados de conhecimento de usinagem. Cada operação é definida por fatores que comandam sua seleção. Em cada um deles encontra-se uma definição simples dos estados inicial e final esperados ou exigidos para aquela operação. Essas informações são configuradas somente uma vez. Além disso, o NX vem com uma biblioteca de operações pré-definidas prontas para uso. Geração do processo A parte essencial do sistema é o software, que observa cada recurso exclusivo e literalmente cria uma sequência geral de operação de usinagem automaticamente a partir dos blocos de criação disponíveis. Esse software central avalia a gama de opções de cada etapa de uma sequência de usinagem. A lógica considera os requisitos de cada recurso identificado e faz a correspondência entre eles e os estados inicial e final das operações disponíveis no banco de dados de conhecimento de usinagem. Ela seleciona as operações que correspondam a todas as tolerâncias de dimensão e exigências de materiais, bem como aquelas para as quais haja uma ferramenta de corte disponível. Figura 2: use a FBM para realizar a programação automatizada de peças com muitos recursos semelhantes. Quando houver diversas soluções alternativas possíveis, o software selecionará aquela que tiver a maior classificação de preferência atribuída a ela - talvez o custo mais baixo ou o melhor tempo de usinagem. O sistema também oferece diversas vantagens essenciais em relação a outros métodos. 3
Cada etapa separada do processo de usinagem (ou bloco de criação, conforme citado acima) precisa existir somente uma vez no banco de dados de conhecimento de usinagem. Se a fábrica decidir mudar o momento em que esse processo padrão deverá ser usado, as condições sob as quais ele deverá ser usado ou o tipo de ferramenta que deverá ser utilizada com ele será necessário realizar apenas uma alteração. Assim, todos os usos subsequentes do sistema gerarão automaticamente operações de usinagem levando em conta a alteração central. Há bem menos dados para gerenciar e trabalhar em comparação com os sistemas de FBM tradicionais, que criam cópias e variantes de diversos processos de usinagem de recursos possíveis. Além de nosso sistema ser muito superior por conta da mudança de perspectiva, ele também melhora o desempenho. O sistema lida somente com um número limitado de blocos de criação básicos, em vez de lidar com centenas de modelos que podem ter regras complexas integradas. Não é preciso utilizar programação para usar o sistema ou para criar novos processos de usinagem. Na realidade, o sistema vem com um Editor de Conhecimento de Usinagem, desenvolvido para gerenciar a simples tarefa de trabalhar com os dados do processo de usinagem. Usinagem orientada por PMI (informações de manufatura de produtos) e sua função na automação Os métodos descritos acima para a última geração de usinagem com base em recursos oferecem uma oportunidade especial para fazer uso prático de dados nãogeométricos, que podem ser anexados a um modelo 3D de peça do CAD. A Siemens PLM Software tem sido ativa no apoio da definição dos padrões industriais relacionados à anotação de modelos 3D e à base do que é conhecido como informações de produto e manufatura, ou PMI. Figura 3: a PMI adicionada ao modelo CAD NX pode ser usada para orientar a usinagem com base em recursos no NX CAM. O uso de dados de PMI para anotar modelos 3D é efetivamente um passo à frente na adição de dados semelhantes, como informações GD&T, a desenhos. Embora a PMI possa ser usada para se referir a qualquer dado adicionado à geometria de um modelo 3D por exemplo, elementos próprios como codificação de cores há um conjunto de normas que foram e que estão sendo desenvolvidas para definir o conteúdo e a formatação da anotação de modelos, incluindo a norma 16792 de documentação técnica de produtos da ISO. O sistema FBM no NX também oferece a vinculação de programação NC à anotação de modelo 3D. Na primeira etapa do processo de FBM reconhecimento do recurso O NX pode procurar e ler dados não-geométricos anexados ao modelo, o padrão industrial de dados PMI de formato. 4
Nesse caso, os atributos principais que afetam a seleção posterior da operação de usinagem, como tolerâncias e rótulos de acabamento de superfícies, podem ser lidos e usados pelo NX CAM no processo de FBM. Esses valores de PMI anexados a recursos reconhecidos podem ser usados para orientar a seleção do método de usinagem. Isso é feito por meio de comparação com os critérios mantidos no banco de dados de usinagem. Por exemplo, uma baixa tolerância pode exigir uma ferramenta e um processo de acabamento específicos. Esse processo de acabamento é selecionado como uma etapa na sequência geral de usinagem daquele recurso. Desse modo, os dados de PMI adicionados ao modelo NX CAM durante o projeto realmente orientam o processo posterior de programação NC e usinagem. Combinadas à usinagem geradora com base em recursos do NX CAM, as funções de usinagem orientadas por PMI estabelecem uma posição significativa na definição da automação de programação NC com base em normas. Até agora, a PMI foi usada principalmente por funções de nível inferior que pretendam ou que sejam capazes de consultar e captar dados 3D por meio de consulta manual nos visualizadores 3D. A visão por trás dos dados de PMI vai muito além. O uso de PMI para comunicar a intenção do projetista para funções posteriores de modo automatizado reduz os erros, acelera o processo e gera maior padronização. A Siemens PLM Software espera expandir o uso de PMI no que tange aos elementos utilizados e ao modo como eles são aplicados para orientar a programação NC no NX CAM. Os resultados Os clientes da Siemens PLM Software relatam redução de 80% no tempo de programação NC usando FBM em NX. Os usuários também mencionam redução nos erros que podem ocorrer com programação manual, tais como: seleção da ferramenta errada, seleção dos orifícios errados para operações ou recursos confundidos. Se não forem identificados, esses erros poderão resultar em custos extras em função do retrabalho ou inutilização e reusinagem de uma peça inteira. Esses erros não podem ser identificados completamente por meio da verificação e simulação NC; portanto, o uso de automação FBM pode ser um processo de programação NC bastante confiável e valioso. A usinagem com base em recursos com recursos de PMI está incluída em diversos pacotes de software NX CAM (e CAM Express) existentes ou disponível como um módulo adicional. 5
Sobre a Siemens PLM Software A Siemens PLM Software, uma unidade de negócios da Siemens Industry Automation Division, é líder em fornecimento global de software e serviços de PLM (gerenciamento do ciclo de vida do produto), com 6,7 milhões de usuários licenciados e mais de 63.000 clientes no mundo todo. Com sede em Plano, no Texas, a Siemens PLM Software trabalha de forma colaborativa com empresas para fornecer soluções abertas que as ajudam a transformar mais ideias em produtos bem-sucedidos. Para obter mais informações sobre os produtos e serviços da Siemens PLM Software, visite www.siemens.com/plm. Siemens PLM Software Sedes da empresa Granite Park One 5800 Granite Parkway Suite 600 Plano, TX 75024 EUA 972 987 3000 Fax 972 987 3398 www.siemens.com/plm Américas Granite Park One 5800 Granite Parkway Suite 600 Plano, TX 75024 EUA 800 498 5351 Fax 972 987 3398 Europa 3 Knoll Road Camberley Surrey GU15 3SY Reino Unido 44 (0) 1276 702000 Fax 44 (0) 1276 702130 Ásia-Pacífico Suites 6804-8, 68/F Central Plaza 18 Harbour Road WanChai Hong Kong 852 2230 3333 Fax 852 2230 3210 Brasil Avenida Goiás, 1320 São Caetano do Sul / SP 09521-300 Brasil +55 11 4224 7155 Fax +55 11 4224 7107 2009 Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. Todos os direitos reservados. A Siemens e o logotipo da Siemens são marcas registradas da Siemens AG. Teamcenter, NX, Solid Edge, Tecnomatix, Parasolid, Femap, I-deas e Velocity Series são marcas comerciais e marcas registradas da Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. ou de suas subsidiárias nos Estados Unidos e em outros países. Todos os outros logotipos, marcas comerciais, marcas registradas ou marcas de serviço mencionados neste documento pertencem aos respectivos proprietários. W9-BR 18934 12/09 L