Virtuelni Razvoj Proizvoda (Seminarski Rad)

UNIVERZITET U NIŠU MAŠINSKI FAKULTET

SEMINARSKI RAD

DOKTORSKE STUDIJE

PREDMET: VIRTUELNI RAZVOJ PROIZVODA

Niš, maj 2011.

Student:

MSME Marko Ristić 91/09

Profesor:

Dr Vojislav Miltenović red. prof.

Seminarski rad – Virtuelni razvoj proizvoda Ristić Marko 91/09 2

Sadržaj 1. Razvoj proizvoda ...................................................................................................................................... 4

1.1 Drajveri i osposoblajvači virtuelnog razvoja proizvoda............................................................................... 6 1.2 Softver virtuelnog razvoja proizvoda .......................................................................................................... 7 1.3 Glavne prednosti računarski podržanog razvoja proizvoda ...................................................................... 10

2. Geometrijsko modeliranje ..................................................................................................................... 11 2.1 Istorijski razvoj geometrijskog modeliranja .............................................................................................. 12 2.2 Tipovi geometrijskog modeliranja - osnove .............................................................................................. 13

3. Modeliranje proizvoda ........................................................................................................................... 15 3.1 Kompozitni fičeri ....................................................................................................................................... 20 3.2 Biblioteke fičera ........................................................................................................................................ 21 3.3 Fičeri oblika ............................................................................................................................................... 21 3.4 Fičeri tolerancija ........................................................................................................................................ 22 3.5 Fičeri sklopova ........................................................................................................................................... 23 3.6 Parametarsko modeliranje ........................................................................................................................ 23

4. Vizuelizacija i interakcija ........................................................................................................................ 26 4.1 Virtuelna realnost ..................................................................................................................................... 29 4.2 Augmentovana realnost ............................................................................................................................ 31

5. Integrisani, distributivni i kolaborativni sistemi ...................................................................................... 33 5.1 Razmena podataka o proizvodu ................................................................................................................ 34 5.2 Računarski podržan kooperativni rad (CSCW) i Groupware ..................................................................... 38

6. Informacioni sistemi .............................................................................................................................. 40 6.1 PLM – Product Lifecycle Manegement ..................................................................................................... 40 6.2 PDM – Product Data Manegement ........................................................................................................... 42

7. Simulacija u razvoju proizvoda ............................................................................................................... 44 7.1 Uobičajena korisnička interakcija, sistemi za virtuelno simuliranje ......................................................... 45 7.2 Simulacija i proizvodnja ............................................................................................................................ 46 7.3 Digitalna simulacija životnog ciklusa ......................................................................................................... 47 7.4 Uvod u metodu konačnih elemenata........................................................................................................ 52 7.5 Maketa i prototip ...................................................................................................................................... 56 7.6 DMU (Digital Mock-Up) i VP (Virtual Prototype) ...................................................................................... 56

8. RP – Rapid Prototyping .......................................................................................................................... 58 8.1 RP tehnologije ........................................................................................................................................... 62 8.2 AM – Aditive Manufacturing ..................................................................................................................... 63 8.3 SLS – Selective Laser Sintering .................................................................................................................. 64 8.4 DMLS – Direct Metal Laser Sintering ........................................................................................................ 65 8.5 FDM – Fused Deposition Modeling ........................................................................................................... 66 8.6 SLA - Stereolitography ............................................................................................................................... 67 8.7 LOM – Laminated Object Manufacturing ................................................................................................. 68 8.8 EBM – Electron Beam Melting .................................................................................................................. 68 8.9 3D štampanje ............................................................................................................................................ 69

9. Sistemi za skladištenje i obradu znanja .................................................................................................. 73


10. Kompjuterska optimizacija ..................................................................................................................... 75 10.1 Analiza i konstrukcija............................................................................................................................... 76 10.2 Traženje optimuma ................................................................................................................................. 77

11. Literatura 1 ............................................................................................................................................ 79


1 . RAZVOJ PROIZVODA

• Razvoj proizvoda je - proces koji se sastoji od niza koraka ili aktivnosti koje kompanija koristi da začne, konstruiše, razvije i komecijalizuje proizvod. - jedan deo u proizvodnom ciklusu proizvoda. - organizaciona jedinica unutar kompanije.

• Razvoj proizvoda sadrži - sve aktivnosti od početne ideje za proizvodom pa do lansiranja na tržešte - glavne faze su

- konceptualni dizajn - dizajn na sistemskom nivou - detaljni dizajn - testiranje i poboljšanje - proizvodnja

Slika 1.1: Proces razvoja proizvoda

Razvoj proizvoda je proces koji počinje od početne ideje za novi proizvod, pa sve do lansiranja proizvoda na tržište. Računarski hardver, komunikacije i softver danas igraju veliku ulogu u procesu razvoja proizvoda. Njihovo korišćenje koje podržava razvoj proizvoda može se povezati sa prednostima


koje donose kao što su smanjeni troškovi do lansiranja novog proizvoda na tržište, poboljšani kvalitet, i globalno podržani razvojni procesi. Računarski podržan razvoj proizvoda je više od samo računarskog modeliranja proizvoda, ali igra ključnu ulogu u razvoju i više je od običnog alata u tom procesu. Integrisani pristup CAx alatima i njihovo korišćenje su neophodni prilikom razvoja proizvoda, jedinstvenih zahteva tokom raznih faza razvoja, i razvoja celokupnog sistema uključujući industrijski dizajn, tehnički dizajn i proizvodnju. [1]

Slika 1.2: Tok informacija prilikom razvoja proizvoda

Povezivanje razvoja proizvoda sa računarima i softverom

• U računarskoj terminologiji razvoj proizvoda sadrži radnje kao što su: - reprezentacija i modeliranje - obrada i menadžment podataka i informacija - dokumentacija - analize i zaključci - proračuni i simulacije - pretraga - optimizacija - dijagnostika - obrada znanja i menadžment - sinteza ili generisanje koncepta

• Sve radnje uključuju obe i ljudske i računarske verzije ili radnje • Neke radnje kao što su sinteza su trenutno bolje odrađene od strane ljudi, dok druge kao

simulacija bolje od strane kompjutera.


1.1. Drajveri i osposobljivači virtuelnog razvoja proizvoda

• Drajveri

1. Smanjeno vreme koje je potrebno za konstruisanje i smanjeno vreme potrebno za lansiranje proizvoda na tržište. - Modeli i crteži – automatska izrada radioničkih crteža, smanjeno vreme za izradu crteža, automatizovani repetativni zadaci - Simulacije – Povećana količina računarskih simulacija - Validacija – Automatska provera i validacija konstrukcije - Integracija – Integrisani razvoj različitih divizija - Izmene u dizajnu – Potrebno je manje vremena da bi se izvršila izmena u konstrukciji i smanjeno je vreme prisjedinjavanja izmena u konstrukciji.

2. Smanjeni troškovi - Smanjeni troškovi u inženjerstvu - Smanjeni troškovi fizičkih prototipova i testiranja, - Smanjeni proizvodni troškovi - Smanjeni garancioni troškovi

3. Poboljšani kvalitet - Poboljšana preciznost modela i proizvoda, - Poboljšane performanse - Poboljšane tolerancije - Uzimanje u obzir više konstrukcionih varijanata i alternativa istovremeno - Poboljšane komunikacije, tok i kvalitet informacija tokom perioda razvoja - Poboljšana komunikacija između različitih disciplinarnih oblasti - Poboljšano razumevanje sistema.

4. Povećana proizvodna kompleksnost - Povećana veličina, razmera, i nivo integracije konstrukcija koje mogu biti realizovane

5. Povećan broj mogućih konstrukcionih varijanti - Moguće korišćenje adaptivnog modeliranja radi proizvodnje većeg broja varijanti.

6. Raštrkani konstruktorski timovi - Omogućena digitalna razmena informacija o modelu i drugih informacija

7. Raštrkane jedinice za dizajn, proizvodnju i servisiranje - Omogućena globalna kolaboracija i revizija konstrulcija i dizajna

Zajednička svojstva između drajvera

o Modeliranje - Korišćenje računara radi modeliranja proizvoda sa većom kompleksnošću pri

većoj tačnosti i sa većim sadržajem informacija radi integracije i automatizacije kroz različite oblasti.

o Podrška pri promeni dizajna i menadžment – Smanjeni troškovi prilikom izmene u konstrukciji i dodatnom radu, kao i brža izmena u konstrukciji.

o Simulacija – Izvođenje računarske simulacije kako bi se smanjili troškovi izrade fizičkog prototipa, kao i izrada simulacije radi boljeg razumevanja sistema i boljeg donošenja odluka

o Integracija i tok informacija – Integrisani CAx alati, poboljšana dostupnost informacija tokom perioda razvoja, i dobar menadžment podataka i informacija.

o Automatizacija – Automatizacija dosadnih i repetitivnih zadataka, automatizacija čisto računskih zadataka (simulacija), automatizacija veza između CAx alata


• Omogućavači: [1]

1. Povećana snaga računarskog hardvera i komunikacija 2. Povećane mogućnosti softvera 3. Bolja saradnja preko računara između dizajnera i inženjera 4. Integrisani CAx alati

1.2. Softver virtuelnog razvoja proizvoda

• CAD softver trenutno u upotrebi

- 3D parametarsko i solid modeliranje - baze za proizvodnju i konstrukcije - “jedinstveni” digitalni model (produkcioni model) - menadžment životnog ciklusa proizvoda (PLM – Product Lifecycle Manegment)

• U 3D CAD softveru danas dominiraju četiri proizvođača: - Dassault (Catia & SolidWorks) - PTC (Pro/ENGINEER) - UGS (Unigraphics, I-deas NX, SolidEdge) - Autodesk (Inventor)

• Pregled CAD softvera

o CAD Computer Aided Design – Računarski podržano konstruisanje o CAE Computer Aided Engineering – Računarski podržano inženjerstvo - FEM/FEA Finite Element modeling/ Finite Element Analysis –

Modeliranje korišćenjem konačnih elemenata/ Analiza konačnim elementima

- MBS Multi-Engineering/Multi-Physics simulation Multi-Inženjerska/Multi-Fizična simulacija - CFD Computational Fluid Dynamics – Računarska dimanika fluida - Kinematska simulacija - Baze podataka i informacija - Sistemi znanja - Generativni sistemi - Optimizacija o DMU Digital Mock-Up – Digitalni model (Digitalna maketa) o VP Virtual Prototyping – Virtuelni prototip o AR Augmented Reality – Augmentovana realnost o RP Rapid Prototyping – Brza izrada prototipa o RM Rapid Manufacture – Brza proizvodnja o CAPP Computer Aided Process Planning – Računarski podržano planiranje procesa o CIM Computer Integrated Manufacturing – Računarski podržana proizvodnja


o CAA Computer Aided Assembly – Računarski podržana montaža o CAQ Computer Aided Quality Assurance – Računarski podržana procena kvaliteta o CAR Computer Aided Robotics – Računarski podržana robotika o CAI Computer Aided Inspection – Računarski podržana inspekcija o CAT Computer Aided Testing – Računarski podržano testiranje o EDM Engineering Data Management – Menadžment inženjerskim podacima o PDM Product Data Management – Menadžment podacima o proizvodu o PLM Product Lifecycle Management – Menadžment životnog ciklusa proizvoda o Groupware (email, scheduling, etc), Word Processors, Spresdsheets

Slika 1.3: Računarski alati kod razvoja proizvoda

Slika 1.4: Računarski podržani sistemi za razvoj proizvoda


MODELIRANJE

PRILAGODJAVANJE VIZUELIZACIJA

INTEGRACIJA RAČUNANJE

MENADžMENT

KORISNIK

Ulazni uređaji Eksterni programi

Ulazni fajlovi

Komandna linija GUI (GKI) Eksterni

Eksterni programi Izlazni uređaji

KORISNIK

Slika 1.5: Disekcija CAD alata – osnovni moduli

• Modeliranje • Vizualizacija - geometrija - Grafički korisnički interfejs (GUI)

• 2D geometrija - Algoritmi za kreiranje pogleda i renderovanje

• 3D površi • Menadžment • 3D solidi - Istorija komandi • Biblioteke primitivnih delova - Menadžment promena

- struktura modela - Istorija revizija • Lejeri i grupe - … • Fičeri, komponente i sklopovi • Prilagođavanje • Informacije o proizvodu -

• Izračunavanja preko algoritama • Integracija - Evaluacija (detekcija preklopa) - formati za razmenu fajlova između

programa - Definisanje međusobnih odnosa (constraint) - …


Slika 1.6: Razvoj i perspektiva proizvođača CAD softvera

1.3. Glavne prednosti računarski podržanog razvoja proizvoda

• Fokusiranje na module i funkcionalnost CAD sistema izvan čisto geometrijskog modeliranja • Povećanje želje za korišćenjem CAD i CAx alate u ranijim fazama konstruisanja i dizajniranja, kada

je proizvod manje definisan. • Povećana upotreba simulacija u ranim fazama razvoja

→ “virtuelni test centri” ili “virtuelne laboratorije” na računarima.

• Važnost razvoja i vizuelizacije u “vizuelnom inženjerstvu”. • Potreba za integrisanijim modelima i pogledima kompleksnijih proizvoda. • Povećano interesovanje za automatizaciju radi većeg povećanja produktivnosti. • Tranzicija od alata baziranih na informacijama prema alatima baziranih na znanju. • Potreba za poboljšanim procesima radi efektivnijeg korišćenja CAD i CAx alata. [1]


MODELIRANJE



MENADžMENT

KORISNIK

Ulazni uređaji Eksterni programi Ulazni fajlovi



KORISNIK

2. GEOMETRIJSKO MODELIRANJE

Geometrijsko modeliranje čini osnovu CAD sistema i integralni je deo skoro svih velikih proizvodnih sistema i razvojnih procesa. Originalni drajveri za geometrijsko modeliranje uključujući NC mašine, tehničku dokumentaciju i iteraktivni grafički dizajn ostaju takođe važni. Geometrijsko modeliranje ide od 2D crteža do parametarskog 3D solid modeliranja, i može se reprezentovati skoro svaka kriva ili krivudava površ. Slobodne krivudave površi su naročito interesantne kod modeliranja gde je prioritet reprezentacija, kao na primer kod dizajna automobila. Parametarsko modeliranje se sada nalazi u većini CAD sistema i široko se koristi kod mehaničkog konstruisanja. Parametarsko modeliranje ima prednost zato što sadrži u sebi neke konstrukcione namere, omogućavajući brzo i jednostavno dobijanje raznih konstrukcionih varijanti, pamćenje izmena u konstrukciji i ponovno korišćenje ranijih modela. Treba imati u obziru da su CAD alati dobri za definisanje geometrije, ali ne i dovoljno dobri za razvoj dizajna i konstrukcija.

Slika 2.1: Disekcija CAD alata – osnovni moduli (geometrijsko modeliranje)


• Modeliranje • Vizualizacija - geometrija - Grafički korisnički interfejs (GUI)

• 2D geometrija - Algoritmi za kreiranje pogleda i renderovanje

• 3D površi • Menadžment • 3D solidi - Istorija komandi

• Biblioteke primitivnih delova - Menadžment promena - struktura modela - Istorija revizija

• Lejeri i grupe - … • Fičeri, komponente i sklopovi • Prilagođavanje • Informacije o proizvodu -

• Izračunavanja preko algoritama • Integracija - Evaluacija (detekcija preklopa) - formati za razmenu fajlova između

programa - Definisanje međusobnih odnosa (constraint) - … - …

Tabela 2.1: Disekcija CAD alata –moduli (udeo geometrijskog modeliranja) [1]

2.1. Istorijski razvoj geometrijskog modeliranja

Slika 2.2: Istorijski razvoj geometrijskog modeliranja


Slika 2.3: Informacioni sadržaj CAD modela

2.2. Tipovi geometrijskih modela – osnove

• 2D crteži (grafički model) – 2D tačke i linije • 3D žičani model (grafički model) – 3D tačke i linije • 3D površinski modeli

o Ekstruzija i svipovanje (extrusion, sweeping) o Bezier-ove krive i površine o B- splajnovi (krive i površine) o NURBS (krive i površine) o Skinovanje

• 3D solid modeli o Granična reprezentacija (B – reps) o Constructive solid geometry (CSG) o Prostorna dekompozicija (octrees) o Hibridni modeli

• Parametarski modeli


Tačnost Domen Jedinstvenost Validnost Kompaktnost ili efikasnost

B - rep Uglavnom približna

Uglavnom solidi i krive površine uz pomoć površinskih delića

Generalno nije jedinstveno; ali jednostavnije poređenje nego CSG

Uvek validna topologija ali ne obavezno i geometrijski tačna

efikasno

Quadtrees octrees

Uglavnom približna

Bilo koji solid Jedinstven za datu rezoluciju

Uvek validna reprezentacija nekih solida

efikasno

CSG Tačno Bez površinskih delića (pačeva)

Nije jedinstveno

Uvek validno ako su primitive validne

kompaktno

Tačnost – koliko tačno 3D model reprezentuje 3D objekat? Domen – koji se 3D objekti mogu predstaviti Jedinstvenost – reprezentacija je jedinstvena ako se može iskoristiti za predstavljanje bilo kog solida samo na jedan način Kompaktnost - čuva prostor u memoriji Efikasnost – efikasni algoritmi za računarske osobine, operacije i grafiku [1]

Tabela 2.1: Poređenje solid reprezentacija


KORISNIK


Ulazni fajlovi



KORISNIK

MODELIRANJE



MENADžMENT

3. MODELIRANJE PROIZVODA

Budući CAD sistemi će morati da skladište u sebi mnogo širi dijapazon informacija i podataka. Cilj je da modeli proizvoda u sebi sadrže osim modela i široki niz podataka koji je generisan i korišćen tokom procesa razvoja proizvoda i da obezbede centralno skladište konstrukcionih podataka koje je svima dostupno. Fičer modeliranje se trenutno koristi u većini CAD paketa koji se koriste u mašinstvu. U poređenju sa čisto geometrijskim modeliranjem, modeliranje sa fičerima obezbeđuje dodatni nivo informacija o modelu, sadrži informacije oprocesu kreiranja modela sa čime se lakše određuju radni zadaci, omogućava brže kreiranje modela, lakše i brže promene u konstrukciji.

Slika 3.1: Disekcija CAD alata – osnovni moduli (modeliranje proizvoda)


Proces konstruisanja detaljno opisuje proizvod od prvobitne ideje do dobijanja podloga za njegovu proizvodnju. Radi ispunjenja svih zahteva često su neophodne izmene u konstrukciji. Na primer rezultati FEM ili BEM proračuna mogu da zahtevaju izmenu na objektu konstruisanja. Za podršku takvih izmena može da se primeni parametarsko konstruisanje, gde je geometrija modelirana preko promenljivih parametara. Upravo u fazi nacrta, kada geometrija još nije detaljno razrađena, vrši se prevođenje funkcionalnih zavisnosti u geometrijske mere. Zbog toga se konture i elementi površina definišu preko promenljivih parametara i nizom relacija međusobno povezuju. Postupci konstruisanja odnosno oblikovanja baziraju se najčešće na jednostavnim geometrijskim elementima (primitivama). Takav pristup vrlo često ne daje konstruktoru dovoljnu predstavu o samoj konstrukciji. Vrlo često sam konstruktor ima potrebu da razmišlja o samoj funkciji proizvoda i postupcima njegove izrade. Kompjuterska nadogradnja ovakvog pristupa poznata je kao Feature-primena, čime je omogućen fleksibilniji rad u procesu razvoja proizvoda. Stremljenje ciljevima računarom integrisanog razvoju proizvoda nije moguće ispuniti raznim oblicima unutrašnjih računarskih prezentacija. Sredinom 80-ih godina uveden je pojam Model proizvoda, jer je poznato da nisu od značaja za integrisani razvoj proizvoda samo geometrijski podaci. Neophodnost prenošenje podataka iz jednog u drugi ili u više različitih CAD sistema je uzrokovala pojavu standardnog opisa modela proizvoda (STEP standard). Feature potpomaže kompjutersku razradu konstrukcionog zadatka. Informacije koje ona sadrži koriste se u svim fazama procesa razvoja proizvoda, tako da predstavljaju osnovu za metodski pristup razvoju proizvoda. Feature objekti sastoje se od semantičkog i geometrijskog dela. Form-Feature predstavlja skup geometrijskih elemenata. Takav geometrijski objekat može da se sastoji od grupe elemenata vezanih za konture, površine, zapremine ili delova, koji se shodno zahtevima kombinuju. Primer za to može biti veza vratilo-glavčina, gde postoji adekvatna kombinacija žlebova i otvora. Ovi objekti sadrže odgovarajuće geometrijske informacije. Suprotno tome semantika sadrži negeometrijske informacije, na primer podatke vezane za strukturu ili tehnološke podatke. Feature sematičke informacije mogu se opisati preko tri vrste atributa:

• Statički, tehnološki atributi, kao što su na primer tolerancije oblika i položaja, dodaci za obradu, • Parametri za odgovarajuće geometrijske veličine, kao što su na primer dužina rupe, standardni

prečnik zavrtnja, • Funkcionalni i tehnološki granični uslovi, kao na primer pravila ugradnje ili informacije o

kompletnoj Feature strukturi delova ili sklopova. Feature može na ovaj način da sadrži semantičke informacije vezane za oblik, koje daju i opis svrhe primene. Treba razlikovati Feature vezane za konstrukciju, izradu ili kvalitet. Konstruktoru se daje mogućnost da radi sa konstrukcionim elementima, čiji informacioni sadržaj obuhvata i kasnije procese, na primer vezane za NC-programiranje. Za razliku od konvencionalne tehnike modeliranja, koja se bavi čisto geometrijskim parametrima, ovde konstruktor ima na raspolaganju i semantičke sadržaje objekta konstruisanja. On može u svakom trenutku da ponovo definiše ili menja konstrukciju, ukoliko se na primer postupak izrade objekta konstruisanja menja, što ima za posledicu na primer promenu kvaliteta površina. U tom slučaju stoji na raspolaganju specijalna Feature-biblioteka, koja je u svakom trenutku dostupna korisniku. Sa uvođenjem Feature kao semantičkog objekta moguća je obrada informacija u sistemu razvoja proizvoda, koje su i izvan geometrijskog opisa samog proizvoda. Informacioni sadržaji Feature orijentisani su na semantičke parametre, koje su od izuzetnog značaja za korisnika (sl.3.2). [1]


SI.3.2. Korisnički aspekt Feature

• Modeli proizvoda su korisni za: - prezentovanje informacija - čuvanje informacija - pristup informacijama - razmenu informacija - ponovno korišćenje informacija

• Modeli proizvoda treba da sadrže ceo raspon informacija generisanih i korišćenih u procesu razvoja proizvoda

• Modeli proizvoda omogućavaju vezu između različitih disciplina i grupa - konstruisanje - marketing - …

• Zadak konstruktivnog izvođenja proizvoda dosta varira u mašinstvu i generalno je nerealno očekivati da jedan proizvodni model zadovolji sve namene.

• Model proizvoda treba da sadrži u sebi potrebne informacije tokom konstruisanja i razvoja proizvoda • Informacije koje treba da sadrži određeni deo, sklop…

- funkcija – koja je svrha konkretnog dela, predviđeno ponašanje - forma – predviđeno konstruktorsko rešenje (geometrija, materijal) - ponašanje – kako posmatrani deo implementira svoju funkciju, inženjerske performanse, proizvodljivost, cena - fizička dekompozicija - funkcijski i odnosi oblika - …

• Budući CAx sistemi đe morati da uskladište u sebi mnogo širi opseg informacija i podataka. • Geometrijski konstrukcioni metodi su najčešće veoma niskog nivoa za precizan dizajn • Promene u konstrukciji oduzimaju vreme


• Baza podataka koja predstavlja završenu konstrukciju napravljenu na geometrijski baziranom modelu CAD sistema najčešće ne sadrži sve informacije koje su potrebne za proizvodnju

• Modeliranje sa fičerima daje dodatni nivo informacija u CAD modelima:

- čini ih pogodnijim za konstruisanje - čini ih pogodnijim za integraciju u drugim aplikacijama, CAPP, CAM

Ciljevi konstruisanja sa fičerima - geometrija nije više najvažnija kod proizvoda - inženjerske modelske funkcije su materijalizovane preko geometrije - implicitne funkcije i fabrikacija su sada centralni model proizvoda

Originalna motivacija - sredinom 1970-tih - želja za integrisanjem CAD sa CAPP (Computer Aided Process Planing) - potreban pristup za pravljenje fičr podataka

Prednosti - prezentacija proizvoda koja je pravljena prema funkciji - poboljšanje svrhe konstrukcije tokom započinjanja procesa konstruisanja - poboljšana integracija između korisnika i CAx sistema - poboljšana komunikacija između različitih CAx sistema

Sada - modeliranje sa fičerima se trenutno nalazi u svim značajnijim CAD paketima u mašinstvu - to je ključna tehnologija u omogućavanju CAD/CAM

• Omogućava strategije i procedure koje su orijentisane prema korisniku, radi modeliranja i konstruisanja korišćenjem fičera za dizajn, proizvodnju i inspekciju

• Omogućava intuitivniji i brži process pravljenja geometrije preko fičera • Reprezentuje parametarske odnose i relativno pozicioniranje između fičera radi omogućavanja

izmena u konstrukciji • Obezbeđuje biblioteku sa fičerima koju korisnik može proširiti, na primer sa specifičnim fičerima

koji su karakterističnu za određenu kompaniju • Generični fičeri predstavljaju najčešće korišćene objekte • Obezbeđuje rutinu prilikom validacije fičera • Omogućava prepoznavanje fičera i rutinu ekstraktovanja fičera radi poboljšane integracije sa

drugim domenima, npr. CAM • Fičer je generični oblik ili karakteristika proizvoda sa kojim inženjeri mogu povezati određene

attribute i znanje korisno za razumevanje proizvoda • Fičer = geometrija i semantika

• Fičer je:

- fizički element dela - može biti mapiran kao generički oblik - ima inženjersku važnost - ima predvidljive osobine

• Primer fičera: Slepa rupa izbušena u materijalu Geometrijska forma: cilindar sa kupom na kraju (prečnik, dužina, ugao…) Semantika: Rupa koja je napravljena uz pomoć bušilice ne ide celom dužinom kroz material [3]


Nezavisne osobine fičera • Geometrijski oblik • Parametarske karakteristike,

npr. otvor koji se buši • Korisnički definisani parametric

i dimenzije, npr. prečnik • Zavisni parametric i dimenzije • Tolerancije orijentacije

Zavisne osobine fičera • Izvorni parametric fičera, npr.

debljina materijala u kome se buši otvor

• Lokacija fičera • Orijentacija fičera • Odnosi i veze vezane za

veličinu fičera, lokaciju, i orijentaciju

• Spoljne tolerancije

Tipovi fičera • Fičeri forme (oblika) – odnosi nominalne geometrije • Fičeri tolerancija – odstupanje od nominalne veličine, lokacije… • Sklopni (montažni) fičeri – relativne pozicije, spojevi, kinematske relacije … • Fečeri materijala – tip materijala, termička obrada… • Funkcionalni fičeri – funkcionalni parametric, performance… • …

Slika 3.3: Geometrijski model zasnovan na fičerima [2]


Slika 3.4: Tehnike kreiranja fičera

3.1. Kompozitni fičeri

Slika 3.5 Kompozitni fičeri

• Kompozitni fičeri dele dva ili više prostija fičera

• Grupni fičeri koji dele: - zajedničku konstrukcionu funkciju - zajedničku informaciju vezanu za proizvodnju -zajedničke geometrijske lokacije i odnose - zajednički material

• šablonski fičeri – predstavljaju ponavljajuće relacije među fičerima (šablon rupa)

• Kompaund fičeri – predstavljaju neponavljajuće relacije

• Odnosi su definisani parametarski u celom kompozitnom fičeru

• Prednost je mogućnost manipulisanja grupom fičera kao jednom jedinicom nego li individualno

• Kompozitni fičeri viših nivoa mogu biti napravljeni od dva ili više kompozitna fičera [1]

Fičer model

Fičer model Definicija oblika Atributi dimenzija Pozicija fičera Geometrijski odnosi (veze) Ne-geometrijski atributi

Geometrijski model

Geometrijski model B-rep CSG

Oba ili hibridni

Interaktivni grafički-korisnički interfejs za kreiranje fičera

1 konstruisanje uz pomoć fičera

2 Automatsko prepoznavanje fičera


3.2. Biblioteke fičera

Fičeri su uskladišteni u okviru CAD sistema u bibliotekama. Biblioteke fičera sadrže generične informacije o često upotrebljavanim fičerima. Biblioteke fičera takođe mogu biti organizovane po klasama kompozitnih fičera vezanih za domen aplikacije (npr. hidraulična instalacija). Ove biblioteke takođe se mogu proširiti dodavanjem gotovih biblioteka iz drugih aplikacija, kreiranjem novih biblioteka, uklanjanjem postojećih fičer biblioteka.

3.3. Fičeri oblika

• Delovi ukupne geometrije nekog dela • Predstavljaju ponavljajuće i uobičajene oblike • Parametri fičera oblika se klasifikuju kao

- nezavisne dimenzije - dobijene dimenzije – dimenzije dobijene od jednog ili više drugih fičera - pozicioniranje – orijentacija fičera

Slika 3.6.: Fičeri oblika


• Fičeri bazirani na skeču - Blokovi - Džepovi - Tanki solidi - Vratila - žlebovi - Rupe - Rupe sa navojem - Rebra - Slotovi - …

• Fičeri na modelu - Zaobljenja - Zaobljenja sa promenljivim radiusom - … - Obaranje ivica - Školjke - Navoji

Generični fičeri oblika – primer u programu CATIA:

Slika 3.7: Primer generične biblioteke šablona

3.4. Fičeri tolerancija

• Specifikacija, alokacija i analiza tolerancija: - osiguranje da će delovi ispravno funkcionisati - osiguranje da će delovi koji se masovno proizvode biti međusobno zamenljivi - osiguranje da se delovi mogu proizvesti i montirati - osiguranje robusnosti konstrukcije

• Tipovi tolerancija: - tolerancije veličina - tolerancije oblika (pravac, ravnost, kružnost, cilindričnost) - tolerancije pozicije (lokacija, sklopljivost) - složene otlerancije - tolerancije profila [2]


3.5. Fičeri sklopova

• Predstavljaju odnos između dva fičera oblika koji se nalaze na različitim delovima - Jedan nasuprot drugog i nasuprot dodirnih površina - Poravnjani ili paralelni – dve površine različitih delova su poravnjane i nalaze se u istoj ravni - Koaksijalni – Ose dvaju dela se nalaze u istoj liniji - Koincidentni – dve tačke su vezane i nalaze se na istom mestu [1]

Slika 3.8: Fičeri sklopova

3.6. Parametarsko modeliranje

Pored eksplicitnog geometrijskog modeliranja za mnoge konstrukcione zadatke primenjuje se parametarsko modeliranje. Najčešći zadatak u virtuelnom konstruisanju sastoji se u prilagođavanju postojećih projekta novim zahtevima. Glavni zahtev CAD sistema za konstruisanje sastoji se odatle u podršci varijantnom konstruisanju i ponovnoj upotrebljivosti postojećih projekata. Za bavljenje sa parametarskim modeliranjem treba praviti razliku između čisto parametarskog i varijantnog modeliranja. Osnova parametarskog i varijantnog konstruisanja je takozvana dimenziona geometrija (dimension driven geometry). Za razliku od klasičnih vrsta konstruisnja, dimenziona geometrija omogućava promene na konstrukciji kroz promene dimenzija. To znači da konstruktor najpre skicira konstrukciju, da bi se kasnije preko tačnih dimenzija bavio detaljisanjem. Drugim rečima dimenzioni podaci predstavljaju u dimenzionom projektu granične uslove geometrije. Stoga, govoriti o parametarskom i varijantnom konstruisanju znači govoriti o konstruisanju zasnovanom na ograničenjima (constraint based design). Značajni ciljevi računarom podržanog konstruisanja su automatizacija delova konstrukcionog procesa i ponovna primenljivost već egzistirajućih rešenja. Na osnovu slike 3.9. može se pratiti razvoj računarom podržanog konstruisanja sa stanovišta parametarskog modeliranja. Najpre se težilo razvoju sistema koji su podržavali čisto izradu crteža. Kasnije su ovi sistemi prošireni sa mogućnošću konstruisanja varijanti, npr. kroz pozivanje odgovarajućih geometrijski proizvedenih programa, koji su često integrisani u sistem ili izradom eksternog opisa varijanti za složene delove. Istovremeno


se razvijaju postupci, koji dozvoljavaju geometrijske granične uslove kao što su paralelnost i ortogonalnost kao i negeometrijske granične uslove kao što je definisanje funkcionalnih zavisnosti u crtežu. Zajedno sa razvojem dimenzione geometrije iz nje se razvijaju principi varijantnog konstruisanja.

Slika 3.1. Razvoj računarom podržanog konstruisanja

Kod makrotehnike konstrukcioni koraci i geometrijski modeli su memorisani u biblioteci modela, koji se, sa odgovarajućim parametrima, proizvoljno često ponovo izvršava, odnosno može se povezati sa geometrijom postojećeg modela. Iz ovoga je razvijena metoda 2D-parametarskog konstruisanja. U prošlosti su se primenjivaii atributi ''parametarski'' i ''varijantni'' uopšte kao sinonimi. Osnova parametarskom i varijantnom konstruisanju je mehanizam, koji povezuje geometriju konstrukcije sa parametrima, a ovi su jedni sa drugim u vezi. U biti razlikuju se dve metode: zamena dimenzionisanja preko promenljivih parametara u ekspiicitnom opisu kao što je B-Rep i implicitni opis konstrukcije preko opisnog jezika kao što je CSG ili PDGL Prva metoda se najčešće koristi kod 2D crteža i za ekstrudiranje 3D objekata iz 2D skica, dok se druga metoda primenjuje isključivo za opis 3D objekata. Veze između parametara se daju u obliku jednačina i nejednačina. Zajedno sa geometrijskim graničnim uslovima, kao što je paralelnost i upravnost, koje se na isti način prevode u oblik jednačina i nejednačina, daju sistem graničnih uslova (constraint system). Parametarske i varijantne konstrukcije se razlikuju se preko vrste rešenja ovih sistema graničnih uslova: dok kod parametarskih nastaju strogo sekvencijalna rešenja, dotle se kod varijantnih simultano rešavaju jednačine. Otuda je kod parametarskih konstrukcija neophodan sekvencijalni redosled ulaznih podataka graničnih uslova, dok sa kod varijantnih konstrukcija mogu dati granični uslovi u proizvoljnom redosledu. Ograničenja parametarskog modeliranja Problem rešavanja odgovarajućih ograničenja sistema preko parametarskog i varijantnog konstruisanja označava se kao centralni problem razvijenih sistema. S toga se, kada je u pitanju parametarsko konstruisanje, govori često samo o konstruisanju zasnovanom na ograničenjima. Ograničenja su prinudni uslovi na parametre oblika i položaja odnosno na geometrijske objekate modeliranog objekta. Oni se predstavljaju kao sistem jednačina i nejednačina parametara. Pri tom se razlikuju geometrijska i funkcionalna ograničenja. Često se ova ograničenja označavaju i kao topološki i ne geometrijski granični uslovi.


Na primer geometrijska odnosno topološka ograničenja su:

• vezivanje tačaka jedne linije, • paralelnost linija, površina, • tangentnost linija na krivama, glatkost površina na krivim površinama, • položaj prijanjanja tačaka, linija, površina.

Funkcionalna odnosno ne geometrijska ograničenja predstavljaju zavisnosti između parametara oblika i položaja. Ova se sastoje od promenljivih dimenzija i drugih, npr. tehnološki uslovljenih parametara. Primer za ovo su:

• određivanje rastojanja dveju tačaka, • funkcija parametara treba da ima određenu vrednost, npr. zapremina je funkcija parametara L, H i

B, ne sme da prekorači 100 mm3 (V=f(L, H, B)<=100), • zavisnost između parametara definiše npr. l=(a+b)/2, • dužinu poluge izabrati srazmerno sili kao i • montaža podsklopova u kućištu.

Sistem ograničenja može biti:

• preodređen, kada ograničenja zavise od drugih ograničenja, tj. naveden je preveliki broj ograničenja,

• dobro određen odnosno tačno određen, kada postoji konačan broj rešenja odnosno tačno jedno rešenje • podređen, kada ne egzistiraju jednoznačna rešenja odnosno neograničen broj rešenja.

Problem preodređenog sistema ograničenja je da za ovaj slučaj često ne egzistira rešenje. U praksi se najčešće sreće podređen sistem ograničenja. Za predstavljanje ograničenja uglavnom se primenjuju dva oblika:

1. sistemi jednačina i nejednačina za čije rešavanje se koriste numeričko-algebarski solveri, 2. sistem ograničenja u obliku predikata i pravila za čije rešavanje se koristi simboličko-algebarski solveri koji

su baziran na pravilima.


MODELIRANJE



MENADžMENT

KORISNIK


Ulazni fajlovi

Komandna linija

GUI (GKI) Eksterni

Eksterni programi

Izlazni uređaji

KORISNIK

4. VIZUALIZACIJA I INTERAKCIJA

Slika 4.1: Disekcija CAD alata – osnovni moduli (VIZUELIZACIJA I INTERAKCIJA)

Vizuelizacija može biti je bilo koja tehnika za kreiranje slika, diagrama, ili animacija radi prenošenja poruka.Vizuelizacija danas ima sve širu upotrebu u nauci, inženjerstvu, multimediji, medicini, itd. Tipičan primer vizuelne aplikacije je u kompjuterskoj grafici. Izum kompjuterske grafike je najverovatnije najvažni događaj u razvoju vizuelizacije još od otkrića centralne prespektive u renesansi. Razvoj animacije takođe je doprineo usavršavanju vizuelizacije. Naročito velika primena vizuelizacije je u raznim granama nauke. Vizuelizacija u nauci predstavlja transformaciju, selekciju ili reprezentaciju podataka dobijenih uz pomoć simulacija ili eksperimenata, kako bi se omogućilo istraživanje, analiziranje i razumevanje podataka. Tradicionalne oblasti naučne vizuelizacije su analiza strujanja fluida, vizuelizacija u medicini, astrofizička vizuelizacija i hemijska vizuelizacija. Vizuelizacija u razvoju proizvoda uključuje vizuelizacionu tehnologiju za posmatranje i


manipulaciju nad 3D modelima, tehničkim crtežima i drugom dokumentacijom koja je važna za proizvodnju komponenata i sklopova. Ona je klučni deo menadžmenta životnog ciklusa proizvoda. Softver za vizuelizaciju proizvoda obično pruža visok nivo fotorealizma, tako da se proizvod može videti pre nego što bude napravljen. Tehnička vizuelizacija je važan deo razvoja proizvoda. U početku su tehnički crteži izrađivani ručno, ali sa usponom napredne kompjuterske grafike crtačka tabla je zamenjena CAD softverom. CAD crteži i modeli imaju nekoliko prednosti nad ručno izrađenim crtežima kao što su mogućnost 3D modeliranja, brza izrada prototipa i simulacija. [4] Virtuelno inženjerstvo se definiše kao integracija geometrijskih modela i srodnih inženjerskih alata kao što su alati za analiza, simulaciju, optimizaciju i alati za donošenje odluka u okviru kompjuterski generisanog okruženja koje obuhvata midtidisclipinarni kolaborativni razvoj proizvoda. Virtuelno inženjerstvo deli mnoge karakteristike sa softverskim inženjerstvom, kao što su sposobnost dobijanja različitih rezultata kroz različite implementacije. Okruženje virtuelnog inženjerstva je korisnički orijentisano, omogućava korisniku prirodnu interakciju sa projektovanim sistemom i pruža širok raspon dostupnih alata. Ovo zahteva inženjerski model koji uključuje geometriju, fiziku, kvantitativne i kvalitativne podatke realnog sistema. Korisnik ima mogućnost da posmatra projektovani sistem, njegov rad i reakciju na promene u konstrukciji, radu, ili bilo koje druge inženjerske modifikacije. Interakcija sa virtuelnim okruženjem treba da ima shvatljiv interfejs, pogodan korisnikovim tehničkim znanjima i ekspertizama, kako bi korisniku bilo omogućeno da istražuje i otkriva nepredviđene i kritične detalje u vezi ponašanja sistema. Takođe inženjerski alati i softver treba da budu prirodno ukomponovani u okruženje kako bi omogućili korisniku da se fokusira na inženjerski problem. Glavni cilj virtuelnog inženjerstva je da podstakne ljudski kapacitet za kompleksnom evaluacijom. Virtuelno inženjerstvo omogućava inženjerima da rade sa objektima u virtuelnom prostoru bez razmišljanja o tehničkim informacijama vezanim za objekat. Kada inženjer uzme virtuelnu komponentu, pomera je i menja je, on samo treba da razmišlja o posledicama koje takvi potezi donose antipodu te komponente u stvarnom svetu. Inžinjeri takođe treba da budu sposobni da naprave sliku sistema, različite delove sistema, i kakav će biti međusobni odnos između elemenata. Kada inženjeri mogu de se fokusiraju na donošenje odluka vezanih za konkretne inženjerske probleme umesto da razmišljaju o tehničkim informacijama, skraćuje se vreme potrebno za ciklus konstruisanja kao i troškovi. [4] Glavni cilj korišćenja kompjuterske vizuelizacije u razvoju proizvoda je poboljšanje komunikacije i razumevanja ideja, problema i solucija. Mnoge inženjerske kompanije danas oslanjaju se svakodnevno na 3D grafičku vizuelizaciju u CAx alatima. Vizuelizaciona funkcionalnost nastaviće da se širi i poboljšava koristeći povećanje kompjuterske snage i reprezentativne tehnologije. Virtuelna realnost omogućava korisnicima da urone u virtuelni svet, komuniciraju sa virtuelnom realnošću koristeći osim vizuelnih i druge senzorske kanale kako bi zamislili da su i oni deo virtuelne realnosti. Augmentovana realnost omogućava integraciju virtuelnih informacija u stvarnom svetu kako bi pomogla korisnicima da lakše obavljaju zadatke u stvarnom svetu. [1]

• Interaktivno oblikovanje i manipulacija modela danas igraju glavnu ulogu u CAx alatima • Vizualizacija uz pomoć kompjuterske tehnologije omogućava efektivnu komunikaciju između ljudi

prilikom razvoja proizvoda u mnogubrojnim funkcijama prilikom tog procesa • Kompjuterska vizuelizacija omogućava:

- Konstrukcionu komunikaciju - Jednostavno razumevanje, npr. između konstruktora i proizvođača - Smanjuje vreme i poboljšava donošenje odluka

• Glavni cilj vizuelizacije i interakcije sa CAx alatima je kreiranje sistema koji su: - Visoko vizuelni i interaktivni (virtuelno) - Intuitivni - Laki za učenje i korišćenje - Stabilni - Prilagodljivi


Slika 4.2: Razvoj korisničkih interfejsa

Slika 4.3: Evolucija CAD interfejsa

Većina današnjih CAD sistema su pravljeni za intuitivno korišćenje u Windows okruženju, može ih koristiti širi krug ljudi jer je potrebno kraće vreme za obuku. Poseduju visokokvalitetnu vizuelizacionu funkcionalnost, i omogućavaju prilagođavanje interfejsa prema potrebama korisnika. [1]


4.1. Virtuelna realnost

• Virtuelna realnost je visokotehnološki korisnički kompjuterski interfejs koji uključuje simulacije u realnom vremenu i interakcije kroz više senzorskih kanala

• Senzorski kanali mogu biti: vizuelni, zvučni, taktilni, kanali mirisa i ukusa • VR omogućava intuitivnu interakciju sa virtuelnim svetom • Računari sa velikom kompjuterskom snagom omogućavaju rad takvih interfejsa • Korisniku koji se takođe u ovom slučaju naziva i Sajbernaut omogućenu je da uroni u virtuelni svet

• Za integrisanje korisnika u virtuelni svet potrebne su tri komponente: - Uranjanje: biti uronjen u virtuelni svet. Što je veći broj čula povezan ili adresiran sa virtuelnim svetom to je impresivnije i uranajnje - Interakcija: interakcija sa virtuelnim svetom. Korisnik je sposoban da koristi i manipuliše sa virtuelnim svetom. - Imaginacija: je neophodna kako bi se imao osećaj pripadnosti i dela sa virtuelnim svetom. [1]

Virtuelna realnost (VR) je termin koji se odnosi na kompjuterski simulirana okruženja koja mogu da simuliraju fizičko prisustvo u mestima iz stvarnog sveta kao i u mestima iz izmišljenog sveta. Većina trenutnih okruženja u virtuelnoj realnosti su pre svega vizuelne prirode, prikazana ili na kompjuterskom displeju, ili preko specijalnih stereoskopskih displeja, ali neke simulacije uključuju i dodatne čulne informacije, kao što su zvuk preko zvučnika ili slušalica. Neki napredni haptički sistemi sada imaju i taktilne informacije, generalno poznate kao povratna reakcija i koriste se u medicinskim i igračkim aplikacijama. Simulirano okruženje može biti slično stvarnom svetu kako bi se kreiralo iskustvo slično stvarnom – na primer, pilotske borbene simulacije, ili može bitno da se razlikuje od realnosti – na primer VR igrice. U stvarnosti, veoma je teško napraviti istinski verno VR iskustvo, uglavnom zbog tehničkih ograničenja vezanih za procesorsku snagu, rezoluciju slika, i protok informacija, ali ipak tehnologija pruža nadu da će ova ograničenja biti vremenom prevaziđena sa povećanjem procesorske snage i njenjim pojeftinjenjem. Virtuelna realnost se često koristi za opisivanje širokog opsega aplikacija često povezanih sa uranjajućim, visokovizuelnom 3D okruženjima. U knjizi “Metafizika virtuelne realnosti” koju je napisao Michael R. Heim, identifikovani su sedam različitih koncepta virtuelne realnosti: simulacija, interakcija, izveštačenost, uranajnje, teleprisustvo, uranjanje celim telom, i mrežne komunikacije. [5] Postoji povećano interesovanje za potencijalni socijalni uticaj novih tehnologija, kao što su virtuelna realnost. Mychilo S. Cline u svojoj knjizi “ Moć, ludilo i besmrtnost: budućnost virtuelne realnosti” govori o tome da će virtuelna realnost dovesti do brojnih promena u ljudskom životu i aktivnosti ljudi. Njegova najvažnija zapažanja su: Virtuelna realnost biće integrisana u svakodnevni život i aktivnosti, i biće korišćena na različite

načine Doći će do razvoja tehnika koje će uticati na ljudsko ponašanje, međuljudsku komunikaciju i

razumevanje Kako provodimo sve više i više vremena u virtuelnom svetu, doći će do “blage migracije u virtuelni

svet”, što će dovesti do velikih promena u ekonomiji, pogledu na svet, i kulturi. Dizajn virtuelne realnosti može biti iskorišćen za proširenje osnovnih ljudskih prava na virtuelni

svet, radi promovisanja ljudskih sloboda, i radi promovisanja socijalne stabilnosti kako budemo prelazili sa jednog stupnja socio-politićkog razvoja na sledeći. [6]


Virtuelna realnost se takođe koristi za razvoj novih proizvoda, kao pomoćni alat u inženjerskim i proizvodnim procesima, za razvoj novih prototipova, i simulaciju. Pored ostalih primera: automatizovanje elektronskih dizajna, CAD, analiza konačnih elemenata, i kompjuterski podržana proizvodnja. Korišćenje stereolitografije i 3D štampe pokazuje kako grafičko modeliranje može biti primenjeno za kreiranje fizičkih delova realnih objekata koji se koriste u pomorstvu, aeronautici i automobilskoj industriji. Pored modeliranja, montaže delova, 3D računarske grafičke tehnike se trenutno koriste u istraživanju i razvoju medicinskih uređaja i terapija, tretmana, praćenja stanja pacienata, i ranih dijagnoza kompleksnih bolesti.

Slika 4.4: Primeri virtuelne realnosti [1]


4.2. Augmentovana realnost

• Augmentovana realnost je takođe poznata i kao miksovana realnost • Radi omogućavanja ljudima da obavljaju određene zadatke u realnom svetu, realni svet se

obogaćuje virtuelnim informacijama • Neophodne komponente za dobijanje augmentovane realnosti su

- specializovani izlazni uređaji, npr. specialne naočare - dobri sistemi za praćenje - algoritmi za prepoznavanje šablona

• Augmentovana realnost se najčešće koristi u sledećim oblastima - vojska - medicina - montaža - održavanje

Slika 4.5: Primeri augmentovane realnosti

• Augmentovana realnost u hirurgiji:

- stari sistem – korišćenje monitora za prikaz podataka sa instrumenata unutar tela - AR sistem – prikaz podataka korišćenjem poluprovidnih naočara radi obogaćivanja stvarnog sveta sa virtuelnim informacijama - sistem praćenja radi bolje preciznosti [1]

Slika 4.6: Primena augmentovane realnosti u hirurgiji [1]


Augmentovana realnost (AR) je termin za direktni ili indirektni prikaz u realnom vremenu fizičkog okruženja iz stvarnog sveta, čiji elementi su izmenjeni uz pomoć kompjuterski-generisanog senzorskog ulaza, kao što su zvuk ili grafika. Povezana je sa opštijim konceptom nazvanim mešana ili miksovana stvarnost, u kojem je prikaz realnosti modifikovan od strane računara. Kao rezultat, tehnologija funkcioniše obogaćivanjem nečije trenutne percepcije stvarnosti. U kontrastu sa ovim, virtuelna realnost funkcioniše tako što zamenjuje stvarni svet sa simuliranim. Augmentacija je u realnom vremenu i u semantičkom kontekstu sa elementima iz okruženja, kao što je prikaz rezultata sa sportskih događaja na televizoru. Uz pomoć napredne AR tehnologije (dodavanjem kompjuterske vizuelizacije i sistema za prepoznavanje objekata) informacije iz okolnog realnog sveta u kome je korisnik postaju interaktivne i digitalno manipulativne. Istraživači proučavaju mogućnost korišćenja kompjuterski generisanih slika prilikom prikaza video materijala u realnom vremenu kako bi se obogatila percepcija o realnom svetu. Glavne hardverske komponente za ostvarivanje augmentovane realnosti su: procesor, displej, ulazni uređaji i mikroelektromehanički senzori kao što su akcelometari, GPS sistemi. Primena augmentovane realnosti Podrška pri radu: Kompleksne radnje kao što su montaža, sklapanje ili hirurški zahvati mogu biti pojednostavljeni umetanjem dodatnih informacija u polje vidokruga. Na primer, moguće je prikazati oznake na delovima u nekom sklopu kako bi se dala uputstva osobi koja izvodi montažu, održavanje i popravku sistema. AR može da prikaže skrivene objekte, što može da bude naročito značajno u medicini i dijagnostici. Primeri za to su virtuelni rentgenski vid koji se zasniva pre svega na tomografiji ili slika dobijenih u realnom vremenu uz pomoć ultrazvuka, mikrokonfokalnih sondi, nuklearno-magnetne rezonance. Navigacija: AR može poboljšati efikasnost navigacionih uređaja. Na primer navigacija unutar zgrade može doprineti boljem održavanju fabrika. Navigacija može biti augmentovana za vojne operacije, ili saniranje katastrofa. Primer ove primene augmentovane realnosti je na primer u automobilima kao što je projektovanje relavantnih podataka na šoferšajbni automobila. Takođe i prikaz informacija na pilotskoj kacigi u borbenom avionu F-35, koja omogućava pilotu da “vidi” kroz zidove pilotske kabine aviona. Industrija: AR može biti korišćena za upoređivanje digitalnih modela sa fizičkim modelima radi povećanja efikasnosti u nalaženju razlika među njima. Upoređivanjem digitalnih podataka sa postojećim realnim prototipovima može se smanjiti broj realnih prototipova i poboljšati kvalitet finalnog proizvoda. Kolaboracija: AR može poboljšati kolaboraciju između članova tima uz pomoć konferencija bilo sa realnim ili virtuelnim učesnicima.


5. INTEGRISANI, DISTRIBUTIVNI I KOLABORATIVNI SISTEMI

Veći broj ponekad simultanih procesa je ponekad neophodan prilikom razvoja proizvoda. Kontinualna upotreba podataka o proizvodu u računarskim modelima je veoma važna za održanje kontinualnosti i smanjenja veremena razvoja i troškova. Ovo čini razmenu podataka neophodnom.

Slika 5.1: Kontinualno korišćenje podataka o proizvodu

Razlozi za razmenu podataka:

• Smanjenje potrebnog vremena i troškova prilikom razvoja proizvoda • Smanjenje grešaka • Poboljšanje kvaliteta uz pomoć jasnoće • Poboljšanje dostupnosti informacijama i internu/eksternu razmenu • Smanjenje administrativnih troškova


Problem koji se javlja prilikom razmene digitalnih informacija je međusobna nekompitabilnost određenih tipova fajlova kod kompjuterskih programa:

- Interna studija u jednoj od velikih američkih automobilskih industrija pokazala je da su troškovi zbog nekompitabilnosti kompjuterskih fajlova između $200 miliona i $400 miliona po programu za jedno vozilo. - STEP ima potencijal da uštedi oko $928 miliona godišnje tako što će smanjiti probleme oko razmene fajlova u automobilskoj industriji, avio industriji i brodogradnji. - Trenutne uštede od STEP formata su oko $156 miliona godišnje [1]

Slika 5.2: Integracija alata u razvoju proizvoda

5.1. Razmena podataka o proizvodu

• Izazovi - Različiti CAD sistemi često imaju potpuno drugačije načine definisanja geometrije, parametara, geometrijskih karakteristika, i stabla događaja prilikom konstruisanaja. - Potpuno automatizovani transfer jednog modela u potpuno drugačiji softver je vrlo retko moguć. - Maksimalna količina podataka koji se mogu preneti je ograničena prema specifičnim mogućnostima modelovanja slabijeg siatema

• Alternative - transfer fajlova

o Izabrani format fajla o Neutralni format

- zajednička baza - zajednička arhitektura


Slika 5.3: Direktna i indirektna razmena fajlova

Mogući scenariji prilikom razmene fajlova

• Standardizacija uz pomoć jedinstvenog sistema - Zagarantovana mogućnost razmene, ako je i verzija takođe standardizovana - Posledica: Nametanje jedinstvenog standarda svim članovima lanca snabdevanja može da bude veoma teško i skupo.

• Lični translatori (prevođenje od tačke do tačke) - Translatori rade dobro za dobro definisane podatke i prevodilačke zadatke - Posledica: Potreban veliki broj translatora, i njihovo apdejtovanje

• Razmena uz pomoć neutralnog formata - Potrebno je manje translatora - Posledica: gubitak dela podataka

• Ručna izrada izpočetka - prednost – dobijanje fajla u izvornom formatu - posledica – skupo i sklono ljudskim greškama

Interoperiabilnost Cena Fleksibilnost Jedinstveni sistem

Visoka Niska Niska

Lični translatori Visoka Visoka Niska Neutralni format

Srednja Niska Visoka

Tabela 5.1: Prednosti i mane različitih načina razmene fajlova


Slika 5.4: Proces razmene podataka

Uobičajene poteškoće prilikom razmena fajlova preko neutralnog formata: [1]

• Kvalitet podataka: - Numerička zaokruživanja i netačnosti - Različito implementirani modeli algoritama – kreiranje površina i zaobljenja - Interna reprezentacija u oba sistema može biti različita prema neutralnom formatu i međusobno:

o Luk preko IGES-a je definisan preko centra, početne i krajnje tačke o Luk u CAD sistemu je definisan preko centra, radiusa, početnog i krajnjeg ugla

- Urušene ili preokrenute površi - Modeli koji ne oformljuju zatvorene solide (površi i ivice se ne dodiruju) - Modeli sa pogrešnom orijentacijom fičera - …

• Razmena podataka - Podaci se gube ukoliko:

o Neutralni format ne podržava unete podatke o Postprocesor ne podržava unete podatke o Primajući CAD sistem ne podržava unete podatke

- Pre i post procesor neutralnog formata različitih CAD sistema može da ne uzme u obzir puno značenje trenutne specifikacije što može da dovede do veoma različitih i nepreciznih rezultata.

Kompletni modeli se možde i ne razmene pouzdano, pa je: - Potrebno uložiti znatan rad na uveženim fajlovima ili modelima proizvedenih od njih što dovodi do gubitka vremena i novca - korišćenje programa za automatsko krpljenje i popravljanje:


Primer neutralnog formata – IGES

IGES (Initial Graphics Exchange Specification) je bio prvi standard za razmenu formata, i godinama je bio najčešće korišćeni neutralni format između sistema, CAD, FEM…

• Informacije koje se prevode kod IGES (podaci koji definišu proizvod):

- Geometrija (CSG, B-rep, površine, krive, tačke) - Napomene i vrednosti dimenzija - Informacije o lejerima, bojama, debljini linija, tipova linija - Konačni elementi i rezultati (tačke i elementi)

• Prednosti: - Najčešće korišćeni format u svetu - Može ga koristiti skoro svaki CAD softver - Jednostavni format, što omogućava i jednostavno korišćenje - Pouzdano rešenje neutralnog formata

• Mane: - Ograničen na konstrukcione podatke (geometrija, topologija i napomene) - Ne podržava mnoge druge oblike podataka koji su potrebni za druge aspekte razvoja proizvoda: proizvodnja, marketing, tehnička analiza, analiza troškova, i konfiguracioni menadžment - IGES 6.0 je i poslednji upgrejd IGES-a

Primer neutralnog formata – VDA-FS Prenosni format VDA-FS (VDA-Flaechen Schnittstelle) je razvijen od strane VDA (Nemačke asocijacije u automobilskoj industriji) specijalno za transfer podataka o 3D krivama i površinama slobodne forme.

- Cilj je poboljšanje efikasnosti u CAD/CAM sistemima uz pomoć prilagođavanja neutralnog IGES formata specifičnim potrebama u automobilskoj industriji - IGES može prevesti slobodne krive i površi samo do trećeg stepena - VDAFS može prevesti slobodne krive i površi do n-tog stepena - Baziran na IGES-u ali je sa njim konkurentski - Ograničenja:

o Ograničen samo na krive linije i površi slobodne forme o Krive i površi moraju biti u polinomskoj reprezentaciji

- Jednostavno pre i post-procesiranje

Primer neutralnog formata – STEP STEP (Standard for the Exchange of Product Data – Standard za razmenu podataka o proizvodu)

• Namenjen za razmenu svih podataka o proizvodu između različitih CAx sistema - podaci za kompletni opis proizvoda - podaci relevantni za ceo životni ciklus proizvoda

• Pruža okvir za modele proizvoda • Predviđena su četiri nivoa razmene podataka

- Fizički transfer fajlova - Pristup i razmena u deljenjoj memoriji - Pristup i razmena u deljenoj bazi podataka - Razmena podataka baziranih na znanju


• Specifični podaci vezani za aplikaciju se drže u zasebnom modulu odvojeno od geometrije • Koristi se formalni jezik EXPRESS, za definisanje strukture podataka koja onda kreira fajl, umesto

kreiranja samo formata fajla • Obezbeđuje superiorniju funkcionalnost u odnosu na IGES, ali je još uvek u procesu sticanja

naklonosti u industriji [1]

Razmenjeni podaci o proizvodu VDAFS 2.0

IGES V 5.3

STEP AP 214

Geometrija i topologija (2D, 3D)

Crteži sa dimenzijama (Raspored, reference za trodimenzionalnu geometriju)

/

Osobine proizvoda (Materijal, težina, odlaganje)

/ /

Površinske karakteristike (hrapavost, tvrdoća)

/ /

Tolerancije (forma, situacija, mera, naleganje)

/ /

Kinematika (informacije o spojevima, stepenima slobode)

/ /

Fičeri oblika (Osovina, rupa)

/ / /

Parametarska geometrija (Parametarski odnosi i veze)

/ / /

Tabela 5.2: Upoređivanje neutralnih formata

5.2. Računarski podržan kooperativni rad (CSCW) i Groupware

Fokus na proces rada : CSCW Tehnološki fokus: Groupware • CSCW prati kako grupe rade i

pokušava da otkrije tehnologiju (naročito računare) koja može da im pomogne.

• Groupware se definiše kao: kompjuterski bazirani sistemi koji podržavaju grupe ljudi koji su udruženi radi obavljanja zajedničkog zadatka ili cilja i to pruža interfejs deljenom okruženju. • CSCW adresira sledeće specifične

zahteve kooperativnog rada - sinhronizacija kooperativnog rada - deli informacije - adaptira tehnologiju u organizaciji i obratno

• Groupware se bavi tehničkim problemima sjedinjavanja interfejsa između čoveka i računara tako što pruža višekorisnička okruženja za, u principu, bilo koji aplikativni program

Značajke vezane za računarski podržani kooperativni rad Podrška sinhronizovanom radu

• Kooperativni rad zahteva sinhronizaciju. Sinhronizacija obuhvata sve zadatke potrebne za koordinaciju određenog zadatka, uključujući i podzadatke, oporavljanje od grešaka i okupljanje resursa.


• Kada se razmatra kooperativni rad kao tok informacija, sinhronizacioni rad neophodan za ostvarivanje toka mogućim ne sme se zapostaviti.

• Cilj kompjuterske podrške treba da bude podrška samoorganizovanju kooperativnih sklopova pružajući više alternativnih kanala interakcije.

Deljenje informacionog prostora

• Deljene informacije moraju biti transparentne • Deljene informacije moraju pružiti kontekstualno znanje • Mora se uzeti u obzir raznolikost i neskladnost umešanih učesnika

Dizajniranje socio-tehničkih sistema

• Sistem podrške će uvek uticati na radnu organizaciju • Kada se dizajniraju CSCW aplikacije gomila formi socialnih interakcija koje igraju ulogu u

oblikovanju radnih organizacija moraju biti analizirane. [1] Koncept višekorisničkog okruženja Mane konvencionalnih samostalnih programa

• Dostavljanje većem broju korisnika – zasebne instalacije na više mašina • Menadžment verzija – apdejtovanje više kopija jednog te istog programa

Alternative samostalnim programima koji rade na samostalnim mašinama

• Instalacija na višekorisničkim serverskim mašinama (Unix, Mainfram) • Fajl serveri

Definicija: Klijent-Server (C/S) arhitektura

• Pristup aplikacionom dizajnu koji koji dekompozituje funkcionalnost cele aplikacije na dva razdvojena kompjutera, klijent i server koji rade zajedno preko mreže

• Glavne prednosti: - Lakše organizovanje - Interoperabilnost (heterogene platforme)

Definicija: Klijent, server, middleware (međusistem) • Klijent: Proces koji šalje zahteve preko mreže ka serveru radi obavljanja određenog zadatka • Server: Proces koji prima zahteve od klijenata i obrađuje ih • Zadatak: Bilo koji specializovani zadatak • Međusistem: Softverska komponenta koja se nalazi između klijenata i servera i omogućava

interakciju između njih Primeri sistema klijent-server

• Fajl serveri – omogućavaju manipulaciju nad sistemima fajlova preko udaljenih računara • Serveri baza podataka – Podhranjuju traženim podacima i modifikuju podatke prema zahtevu • Grupver serveri – Omogućavaju razmenu nestruktuiranih informacija kao što se e-mail,

dokumenti… • Serveri operativnog sistema – Dozvoljavaju pristup udaljenim korisnicima • Web serveri – obrađuju HTTP zahteve i obezbeđuju dokumente (obično HTML) [1]


6. INFORMACIONI SISTEMI Poboljšanje kolaboracije i toka informacija

• Povećana kolaboracija je poželjna u aktivnostima kompanije i kroz ceo lanac snabdevanja • Jedno istraživanje pokazuje da inženjeri potroše 11% njihovog vremena na kreativne aktivnosti,

34% vremena na administraciju, 31% na komunikacije, 24% vremena čekajući odobrenja, odluke i informacije.

• 50-80% komponenata koje proizvođači ugrađuju u svoje proizvode se danas proizvode potiče iz neke druge kompanije

• Motivacija za globalizacijom sadrži: - smanjene troškove - najbolju moguću stručnost bez obzira na lokaciju

• Postavlja se pitanje kako sve držati u toku i ići napred

6.1. Menadžment životnog ciklusa proizvoda (PLM – Product Lifecycle Management)

U industriji , menadžment životnog ciklusa proizvoda je proces upravljanja celog životnog ciklusa proizvoda od njegovog začeća, do konstruisanja i proizvodnje, servisiranja i odlaganja. PLM povezuje ljude, podatke, procese i poslovne sisteme i daje informacije o proizvodu. PLM treba razlikovati od PLCM – Product Life Cycle Management. PLM se bavi inženjerskim aspektom proizvoda, dok se PLCM bavi komercijalnim menadžmentom životnog ciklusa proizvoda na poslovnom tržištu sa naglaskom na cenu i tržižnu vrednost.

Slika 6.1: Opšti životni ciklus proizvoda


Nedavno ICT razvoj je dozvolio širenje PLM-a izvan granica tradicionalnog PLM-a i integrisanje senzorskih podataka i “podatke o događajima iz životnog ciklusa” u realnom vremenu u PLM, kao i dozvoljavanje da ove informacije budu dostupne različitim učesnicima u totalnom životnom ciklusu individualnog proizvoda (zatvaranjem informacione petlje). Ovo je rezultiralo proširenjem PLM-a u CL2M – Closed Loop Lifecycle Management. Dobiti od PLM-a:

• Smanjeno vreme do izlaska na tržište • Poboljšan kvalitet proizvoda • Smanjeni troškovi prototipa • Sposobnost brzog identifikovanja potencijalnih prilika za prodaju • Uštede kroz ponovno korišćenje originalnih podataka • Okvir optimizacije proizvoda • Smanjen otpad • Uštede pomoću potpune integracije aktivnost svih inženjera

Oblasti PLM-a:

1. Sistemsko inženjerstvo (SE – Systems Engineering) 2. Menadžment proizvoda i portfelja (PPM – Product and Portfolio Management) 3. Dizajn proizvoda (Product Design) 4. Menadžment procesa proizvodnje (MPM – Manufacturing Process Management) 5. Menadžment podacima o proizvodu (PDM – Product Data Management)

Sistemsko inženjerstvo je fokusirano izlaženju u susret potrebama, pre svega izlazi u susret potrebama potrošača, i koordiniše proces Sistemskog dizajna uključivanjem svih relevantnih disciplina. Menadžment proizvoda i portfelja je fokusiran na upravljanje alokacija resursima, praćenje progresa planiranih projekata u razvoju novih proizvoda. Menadžment portfelja je alat koji pomaže menadžmentu u procesu praćenja progresa novog proizvoda i prodajnih odluka prilikom alociranja deficitarnih resursa. Menadžment podacima o proizvodu je fokusiran na dobavlajnje informacija o proizvodu i/ili servisima kroz njihovu fazu razvoja i tokom korisnog životnog veka. Uvod u proces razvoja Jezgro PLM-a je u pravljenju centralnog menadžmenta svih podataka o proizvodu i tehnologija korišćenih za pristup ovim informacijama i znanju. PLM je disciplina koja je proistekla iz alata kao što su CAD, CAM i PDM, ali se može posmatrati i kao integracija ovih alata sa metodama , ljudima i procesima kroz sve razvojne faze životnog veka proizvoda. Nije u pitanju samo softver i tehnologija već i poslovna strategija. Radi jednostavnosti faze koje su opisane prikazane su da diagramu na slici 6.2 Tačan redosled radnji će varirati u zavisnosti od industrije u kojoj se priozvod izrađuje ali galvni procesi su: - Začeće (Specifikacija, konceptualni dizajn) - Dizajn/konstrukcija (detaljni dizajn, validacija i analize – simulacija, dizajn alata) - Realizacija (plan proizvodnje, proizvodnja, sklapanje, testiranje-provera kvaliteta) - Servisi (prodaja i isporuka, korišćenje, održavanje i podrška, odlaganje) Realnost je ipak malom drugačija od ovoga, ljudi i odeljenja ne mogu da obavljaju zadatke u izolaciji, i jedna aktivnost se ne može jednostavno završiti i da nakon toga počne sledeća. Konstruisanje je iterativni proces, često se konstrukcija mora modifikovati zbog proizvodnih ograničenja i sukobljenih zahteva. Gde


se potrošačev zahtev tačno stavlja u ovoj vremenskoj liniji zavisi od tipa industrije, bilo da li su proizvodi na primer napravljeni po narudžbini, konstruisani po narudžbini ili sklopljeni po narudžbini. [1]

Slika 6.2: proces razvoja proizvoda

6.2. Menadžment podacima o proizvodu (PDM – Product Data Management) Menadžment podacima o proizvodu je poslovna funkcija često unutar PLM-a koji je odgovoran za pravljenje, menadžment i publikovanje podataka o proizvodu. PDM je korišćenje softvera ili drugih alata za praćenje i kontrolu podataka povezanih za određeni proizvod. Podaci koji se prate obično uključuju tehničke specifikacije o proizvodu, specifikacije za proizvodnju i razvoj, i tipove materijala koji će biti potrebni za proizvodnju dobara. Korišćenje PDM-a dozvoljava kompaniji da prati različite troškove povezane sa kreacijom i lansiranjem proizvoda na tržište. PDM je deo PLM-a i pre svega ga koriste inženjeri.

• Rukovođenje podacima o proizvodu i toku izrade proizvoda kroz ceo životni ciklus proizvoda • Ekstrakovanje traženih podataka idealno, bilo gde, na pogodan i jednostavan način • Delokrug sadrži:

- struktuiranje informacija o proizvodu iz širokog raspona izvora • Podrazumevajući CAD crteže, informacije o projektu, beleške i dokumente, specifikacije

testova i izveštaje o testiranjima, analize troškova, numeričke kontrolne programe, procedure održavanja, informacije o logističkoj podršci…

- Centralno skladištenje informacija o proizvodu - Centralno rukovođenje informacija o proizvodu - Dostupne informacije o proizvodu svakome kome su potrebne, bilo kad i bilo gde - Integracija sa drugim softverom


- Standardizovane i informacije podrške u procesima razmene - Standardizovani i podržani procesi promene u konstrukciji

Unutar PDM-a fokus je na upravljanju i praćenju kreacije, promeni i arhiviranju svih informacija vezanih za proizvod. Informacije koje su uskladištene (na jednom ili više fajl servera) sadrže i inženjerske podatke kao što su CAD modeli, crteži i ostali dokumenti koji su sa njima povezani. [1] PDM serveri su centralni magacini znanja vezani za procese i istoriju proizvoda, i promoteri integracije i razmene podataka između poslovnih korisnika koji imaju kontakta sa proizvodima – uključujući i menađere projekata, inženjere, prodavce, kupce, i timove za osiguranje kvaliteta. Centralna baza podataka će takođe rukovati metapodacima kao što su vlasnik fajla i starus odobrenja komponenata. Paket će čekirati: ulaz i izlaz podataka o proizvodu, rukovoditi inženjerskim promenama i davati podatke o svim verzijama i karakteristikama vezano za proizvod, manipulisati sa struktorom matreijala proizvoda, i pomagati u konfiguracionom menadžmentu varijanata proizvoda. Ovo omogućava dobijanje automatskih izveštaja o ceni proizvoda, itd. Osim toga, PDM omogućava kompanijama da proizvode kompleksne proizvode. PDM je fokusiran na dobijanju i održavanju informacija vezanih za proizvod i/ili servise kroz ceo razvojni ciklus i korisni životni vek proizvoda. Tipične informacije koje se obrađuju uz pomoć PDM modula su:

• Broj dela • Oris dela • Dobavljač/isporučilac • Broj dela isporučioca i opis • Jedinica mere • Troškovi/cena • Šeme CAD crteža • Podaci o proizvodu

Prednosti PDM-a:

• Praćenje i rukovođenje svim podacima vezanim za proizvod • Skraćenje vremena povratka investicije jednostavnim merama • Manji utrošak vremena na organizovanje i praćenje podataka o konstrukciji • Poboljšana produktivnost kroz ponovno korišćenje podataka o proizvodu • Ojačana kolaboracija

PDM polazi od tradicionalnih inženjerskih aktivnosti koje kreiraju crteže proizvoda i šeme na papiru uz pomoć CAD alata da bi kreirao listu delova (Bills of Material structures – BOM). PDM i BOM podaci se koriste u sistemima za planiranje resursa u preduzeću (ERP – Enterprise Resource Planning), kako bi se planirale i koordinisale transsekcionalne operacije u kompaniji (rukovođenje prodajom, kupovina, procena troškova, logistika…). PDM je podgrupa većeg koncepta PLM-a. PLM obuhvata potrebne procese za lansiranje novih proizvoda, rukovodi promenama postojećih proizvoda (ECN/ECO) i povlači proizvode na kraju njuhovog upotrebnog veka. Oblast PDM-a i ERP-a ERP sistemi se fokusiraju na odnose između, i potrebama za. Komponente koje su neophodne za proizvodnju proizvoda kao i njihove druge organizacione sposobnosti kao što su rukovođenje potrebnim nabavkama, računovodstvo i funkcije ljudskih resursa. [7]


7. SIMULACIJA U RAZVOJU PROIZVODA

Simulacija je imitacija neke stvarne stvari, stanaja stvari ili procesa. Prilikom simulacije predstavljene su neke ključne osobine ili ponašanja selektovanog fizičkog ili abstraktnog sistema. Simulacija se koristi u mnogim konceptima, kao što su simulacija tehnologije radi optimizacije performansi, sigurnosti, testiranja, treniranja, edukacije i video igara. Trenažni simulatori se takođe koriste za simulaciju letova kako bi se pilotima pružilo iskustvo slično stvarnom. Simulacije se takođe koriste u naučnom modeliranju i ispitivanju prirodnih sistema ili sistema napravljenih od strane čoveka kako bi se stekao uvid o njihovom funkcionisanju.[8] Simulacija se može koristiti za analiziranje realnih efekata u alternativnim uslovima i drugačijim spletovima okolnosti. Simulacija se takođe koristi kada se realni sistem ne može pokrenuti, iz razloga nedostupnosti, ili možda zato što bi njegovo poštanje u pogon bilo opasno, ili možda zato što još uvek nije konstruisan ili jednostavno ne postoji. [9] Istorijski gledano, simulacije su korišćene u različitim poljima, i u njima uglavnom razvijala nezavisno, ali u 20-tom veku izučavanja teorije sistema i Kibernetike kombinovano sa sve većom upotrebom kompjutera u svim tim poljima dovodi do unifikacije i sistematičnijeg gledanja na koncept simulacije. Fizička simulacija se odnosi na simulaciju u kojoj fizički objekti zamenjeni sa stvarnim objektom koji se želi proučiti. Ovi fizički objekti su najčešće izabrani zato što su manji i jeftiniji od aktuelnog objekta u sistemu. Interaktivna simulacija je specijalna vrsta fizičke simulacije, u kojoj su u fizičkoj simulaciji uključene i ljudske radnje, kao što su simulator letenja ili vožnje, to se ponekad zove i sintetička okolina. Kompjuterska simulacija je pokušaj da se modeluje hipotetička situacija iz stvarnog života na računaru, kako bi mogla biti proučavana. Menjanjem promenljivih, dobijaju se predviđanja o ponašanju sistema. Kompjuterska simulacija je postala korisni deo modeliranja mnogih prirodnih sistema u fizici, hemiji i biologiji, modelovanja ekonomskog sistema i socialnih nauka, kao i u inženjerstvu. Tradicionalno, formalno modeliranje sistema je bilo uz pomoć matematičkih modela, koji pokušavaju da pronađu analitičko rešenje koje će predvideti ponašanje sistema iz niza parametara i početnih uslova. Kompjuterska simulacija se najčešće koristi kao dodatak, ili zamena, prilikom modeliranja sistema kod kojih nije moguće dobiti jednostavna analitička rešenja. Postoje mnogo različitih tipova kompjuterskih simulacija, zajednička karakteristika im je pokušaj da naprave reprezentativni scenario za modele koji obuhvata sva moguća i nemoguća stanja. Postoje nekoliko softverskih paketa koji omogućavaju računarsko modeliranje, oni se uglavnom zasnivaju na Monte Carlo simulaciji, stohastičkim modelima, multimetodskom modelovanju. Simulirana realnost je predlog da realnost može biti simulirana – obično uz pomoć kompjuterske simulacije – do nivoa kada se više ne razlikuje od istinske stvarnosti. Takože može sadržati i svestne umove koji mogu a i ne moraju biti svestni da žive unutar simulacije. Ovo jeste znatno drugačije, od trenutno tehnoliški dostupnog koncepta virtuelne realnosti. Virtuelna realnost se trenutno vrlo lako može prepoznati i razlikovati od stvarnosti, učesnici nikad ne sumnjaju u prirodu njihovog iskustva. Nasuprot tome simuliranu realnost bi bilo nemoguće razlikovati od istinske realnosti. Postoje naravno dosta debata što se tiču ove teme, idući od filozofskih do praktičnih aplikacija u računarstvu.[10]


7.1. Uobičajena korisnička interakcija, sistemi za virtuelno simuliranje Virtuelno simuliranje predstavlja specifičnu kategoriju simuliranja koje koristi simulacionu opremu kako bi stvorilo virtuelni svet korisniku. Virtuelno simuliranje dozvoljava korisniku interakciju sa virtuelnim svetom. Virtuelni svetovi postoje zahvaljujući integrisanim hardverskim i softverskim komponentama. U ovom smislu sistem može prihvatiti ulaz od korisnika (praćenje tela, perpoznavanje zvuka/glasa, fizički kontroleri) i proizvesti izlaz korisniku (vizuelni prikaz, zvučni prikaz, hepatički prikaz). [11] Ulazni hardver za virtuelnu simulaciju Praćenje tela. Metod za snimanje pokreta se često koristi za praćenje korisnikovih pokreta i prevođenje tih pokreta u ulazne podatke za virtuelnu simulaciju. Na primer ako korisnik fizički okrene glavu, taj pokret će biti zabeležen od strane simulacionog hardvera i biti preveden u odgovarajuću promenu unutar simulacije.

• Odela za praćenje pokreta ili rukavice za praćenje pokreta se mogu koristiti za praćenje pokreta delova tela. Sistem može imati senzore koji su ugrađeni unutar njih kako bi osetio pokrete različitih delova tela (npr. prstiju). Alternativno, ovi sistemi mogu imati spoljne uređaje za praćenje ili markere koji mogu biti detektovani uz pomoć spoljnjeg ultrazvučnog uređaja, optičkih risivera ili elektromagnetnih senzora.

• Senzori za praćenje pokreta očiju se takođe koriste tako da sistem može precizno odrediti gde gleda korisnik u bilo kom trenutku.

Fizički kontroleri. Omogućavaju unos podataka u simulaciju samo preko direktne manipulacije korisnika. U vitalnim simulacijama, taktilna povratna informacija od strane ovih uređaja korisniku je izuzetno poželjna u većem broju simulacionih okruženja.

• Instrumentacija visoke vernosti prikaza kao što su instrumentacioni paneli u virtuelnom kokpitu aviona pružaju korisniku uvid u kontrole realnog aviona kako bi se podigao nivo uranjanja.

Zvučno/glasovno prepoznavanje. Ova forma interakcije se može koristiti bilo za interakciju sa agentima unutar simulacije (virtuelnim ljudima) ili radi manipulisanja sa objektima unutar simulacije (informacijama). Prepoznavanje glasa povećava nivo uranjanja korisnika u simulaciju.

• Korisnici mogu koristiti hedsetove sa mikrofonima, mogu imati džepne mikrofone ili soba može biti opremljena sa mikrofonima koji su postavljeni na strateška mesta.

Trenutno istraživanje na daljem razvoju ulaznih korisničkih sistema. Istraživanje budućih ulaznih uređaja dosta obećava u virtuelnom simuliranju. Sistemi kao što su moždano-kompjuterski interfejsi (Brain-Computer Interface – BCI). BCI sistemi pružaju mogućnost za dalje povećanje nivoa uranjanja korisnika u virtuelni svet. Istraživanja su pokazala da korisnici sa vrlo malo pripreme mogu dosta dobro da se kreću u virtuelnom svetu uz pomoć BCI uređaja. Vrlo je verovatno da će ovakva vrsta sistema postati standardni ulazni uređaj u budućim virtuelnim simulacijama. Izlazni hardver za virtuelnu simulaciju Vizuelni displeji. Vizuelni displeji pružaju vizuelni stimulans korisniku

• Stacionarni displeji mogu varirati od konvencionalnog desktop displeja, većeg broja displeja postavljenih u krugu do 360° ili lučnih displeja, i stereoskopskih 3D displeja. Okruženje sa većim brojem displeja ponekad se naziva i CAVE (pećina) - Cave Automatic Virtual Environment. 3D displeji proizvode 3D slike bilo sa ili bez specialnih naočara, zavisno od dizajna.


• HMD - Head Mounted Didplays – displeji vezani za glavu. Ovi sistemi su direktno povezani sa virtuelnom simulacijom i korisniku pružaju još impresivniji osećaj uranjanja u virtuelni svet. Negativna strana je što stvaraju zamor posle dužeg vremena, i ukoliko je brzina reagovanja i osvežavanja manja sistem će reagovati sa zakašnjenjem na korisnikove reakcije pomeranja glave. Zakasnelo reagovanje sistema može izazvati mučninu i oslabiti osećaj uranjanja.

Zvučni prikaz. Postoje nekoliko različitih tipova audio sistema koji mogu pomoći korisniku da čuje i lokalizuje izvor zvuka. Moguće je korišćenje specialnog softvera koji će prizvesti 3D audio efekte, i stvoriti iluziju da su zvučni izvori raspoređeni na različitim mestima u prostoru oko korisnika.

• Stacionarni konvencionalni zvučni sistemi mogu biti korišćeni radi ostvarivanja stereo ili multikanalnog zvuka. Ali ipak, eksterni zvučnici nisu dovoljno dobri u proizvodnji 3D efekata kao slušalice.[11]

• Konvencionalne slušalice pružaju prenosnu alternativu stacionarnim zvučnicima. One takođe imaju prednost jer prigušuju zvukove iz spoljnjeg sveta, i stvaraju bolji osećaj 3D zvuka.[11]

Hepatički displeji. Ovi displeji pružaju korisniku osećaj dodira.

• Taktilni displeji koriste različite tipove akutatora ventilatori, vibratori, subvuferi niskih frekvencija ili termoakutatori kako bi proizveli odgovarajući osećaj kod korisnika.

• Efektorski uređaji mogu reagovati prilikom korisnikovog korišćenja uz pomoć sile ili otpora. [11] Ovakvi sistemi se često koriste u medicinskim aplikacijama za udaljene operacije kod kojih se koriste robotički sistemi.[12]

Vestibularni sistemi. Ovi sistemi pružaju osećaj kretanja u simulatoru. Oni se najčešće koriste kod simulacije kretanja u vozilu, leta u avionu

7.2. Simulacija i proizvodnja Proizvodnja predstavlja jednu od najvažnijih aplikacija u simulaciji. Ova tehnika predstavlja važan alat korišćen od strane inženjera kada se ocenjuje efekat kapitalnih investicija u opremi i fizičkim odeljenjima kao što su fabrike, skladišta, i distributivni centri. Simulacija se može koristiti radi predvižanja performansi postojećeg ili planiranog sistema i poreženja alternativnih rešenja za odreženi konstrukcioni problem.[13] Drugi važan cilj proizvodnih simulacija je kvantifikovanje performansi sistema. Zajedničke mere efikasnosti sistema sastoje se u sledećem:[14]

• Ocenjivanje proizvodnosti prilikom prosečnih i maksimalnih opterećenja • Vreme potrebno za proizvodnju jednog dela • Utilizacija resursa, rada i mašina • Pronalaženje uskih grla • Čekanja na radnim mestima • Zahtevi za stručnim osobljem • Efektivnost u zakazivanju sistema • Efektivnost u kontrolnim sistemima


Slika 7.1: Razlozi za simulaciju u proizvodnji

Slika 7.2: Mesto simulacije u razvoju proizvoda [1]

7.3. Digitalna simulacija životnog ciklusa Simulaciona rešenja se sve više integrišu sa CAx (CAD, CAM, CAE.. ) alatima i procesima. Korišćenje simulacile životnog ciklusa proizvoda, naročito u ranim fazama koncepta i konstrukcionim fazama, ima potencijal da obezbedi značajne benificije. Ove benificije idu od smanjenja direktnih troškova kao što su smanjenje broja prototipova i skraćenje vremena do lansiranja proizvoda na tržište, pa do boljih performansa proizvoda. [1]


Slika 7.3: Virtuelni proizvod

Uspešna upotreba simulacije, u ranim fazama razvoja je velikim delom zavisna od povećane integracije simulacionih alata u celom CAD, CAM, i PLM paketa. Simulaciona rešenja sada mogu da funkcionišu kroz prošireni sistem multi-CAD alata, i sadrže rešenja za menadžment simulacionih podataka i procesa osiguravajući da se rezultati simulacije u skladu sa životnim ciklusom proizvoda. Simulacija je veoma važna u inženjerskim sistemima ili bilo koji drugim sistemima koji u sebi uključuju dosta procesa. Mnoge inženjerske simulacije koriste matematičke modele i računarsko podržano ispitivanje. Postoje mnogo slučajeva u kojima matematičko modeliranje nije pouzdano. Simulacija problema u dinamici fluida često zahteva oba, i matematičko i fizičko simuliranje. U ovom slučaju fizički modeli zahtevaju dinamičko uporeživanje. Fizičke i hemijske simulacije takože imaju direktne realistične primene, drugačije od istraživačke namene; u hemijskom inženjerstvu, na primer simulacije procesa se koriste za dobijanje parametara procesa koji se odmah direktno koriste za rad hemijskih postrojenja kao što su rafinerije nafte. Generalna pitanja prilikom simulacije u razvoju proizvoda:

• Šta treba simulirati i kako • Kada treba uraditi simulaciju

prilikom razvoja proizvoda • Kako transferovati podatke od CAD

modela u simulacione modele? • Kako napraviti i održavati efektivnu

komunikaciju između konstruktora i analitičara?

Slika 7.4: Povezanost konstruisanja i simulacije prilikom

razvoja proizvoda


Slika 7.5: Primer procesa konstruisanja i analize [1]

Metodama analize se u fazi projektovanja mašina i opreme traže odgovori o njihovim svojstvima otpornosti, pouzdanosti, nosivosti, kinematskom ponašanju, dinamičkom odgovoru. U domenu nosećih struktura, postavljaju se i rešavaju njihovi matematički modeli proračuna. Skup svih zahvata traženja odgovora o svojstvima bazi fizičke forme, postavljaju se uprošćeni mehanički modeli. Za te uprošćene mehaničke modele postavljaju složenog sistema - strukture, predstavlja strukturnu analizu. Na bazi kriterijuma koje struktura mora da zadovolji u pogledu mehaničkih i funkcionalnih karakteristika, analizom se ocenjuje posmatrana struktura i traže njeni nedostaci. Očigledno, metode analize usavršavaju strukturu po sistemu "korak po korak" i one kao takve i danas zadovoljavaju konstruktorske zahteve.

Velika promena

Velika promena

Mapiranje

Inženjer Konstruktor Analitičar

Konceptualni funkcionalni

dizajn

Akcija transformacije:

Funkcija- u-formu

Konceptualna prostorna

konstrukcija

Preliminarna konstrukcija

Promene u konstrukciji

Detaljna konstrukcija

Promene u konstrukciji

Konačna konstrukcija

Manja promena

Manja promena

Mapiranje

Idealizacija

Mapiranje

Idealizacija

Evaluacija

Detaljna analiza

Evaluacija

Preliminarna analiza

Zadovoljavajuće

Nezadovo-ljavajuće

Zadovoljavajuće

Nezadovo-ljavajuće


Metode sinteze su mnogo pogodnije za funkcionalne i geometrijske kreacije. One direktno daju rešenje strukture ali zahtevaju najsavremeniji pristup, korišćenje ekspertnih znanja i efikasnih računarskih sredstava. Primena matričnih metoda za analizu struktura, rešila je zahteve sistematskog predstavljanja kontinuuma, uvodjenja polja spoljašnjih koncentrisanih sila, polja površinskih opterećenja kakva se javljaju kod brodskih struktura, aviostruktura, struktura vozila i polja temperatura svojstvena za raketne konstrukcije, toplotne turbine i nuklearne reaktore. Pogodnost matričnih metoda analize pokazala se kod rešavanja zadataka plastičnosti, puzanja i ojačanja elemenata, kao i kod uvođenja istorije prethodnog opterećenja strukture.

Slika 7.6: Generalni proces simulacije

Definicija termina: Simulacija – konstrukcija matematičkog modela radi reprodukcije karakteristika fenomena, sistema ili procesa, uz pomoć računara radi donošenja zaključka i rešavanja problema Validacija – dokaz, koji model daje na osnovu rezultata ili daokaz da je sistem efektivno reprezentovan Verifikacija – potvrda ispravnosti modela ili rezultata uz pomoć inspekcije Važan elemenat primene metoda analize, je brzina izvođenja procedura, čime se u ranom periodu razvoja strukture, identifikuju posmatrane (prognozirane) osobine. Shodno tome, vrši se korekcija do postizanja zadovoljavajućih osobina. Dovoljnim brzinom analiza, moguće je istovremeno razvijati više konstruktivnih varijanti i odabrati najpovoljnije rešenje. Ideja analize dakle, govori da se nizom iteracija dolazi do rešenja. Taj opšti koncept definisan je na slici 7.6. Prema ovom konceptu, na bazi postavljenih ciljeva, formiraju se kriterijumi za ocenu svojstava strukture. Pri tome je iskustvo osnovna sprega izvedenih strukture i očekivanih osobina traženog rešenja. Sama analiza (prikazana zatamnjenim poljima), izvodi se izabranom teorijskom metodom. Na osnovu dobijenih rešenja ocenjuje se polazno predpostavljeno rešenje. Ocena dobijenih osobina vodi modifikaciji strukture delimično ili u celosti. Nakon korekcije, obnavlja se procedura analize modela i analize osobina, dok postavljeni ciljevi ne budu dostignuti.


Slika 7.7. Koncept korišćenja metoda analize u projektovanju

Metode strukturne analize, dele se na analitičke i numeričke. Primena analitičkih metoda je ograničena na jednostavne slučajeve za koje je moguće naći rešenje u zatvorenom obliku. Rešenja se kod analitičkih metoda traže preko redova ili specijalnih funkcija. Realne strukture se u praksi tretiraju numeričkim metodama i one se mogu odnositi na kontinualne i diskretne sisteme. Slika 7.8 pokazuje klasifikaciju danas aktuelnih numeričkih metoda strukturne analize. [15]

Slika 7.8. Pregled numeričkih metoda za analizu struktura

1. METODA KONAČNIH RAZLIKA je numerička metoda pogodna za rešavanje raznovrsnih zadataka. Bazira se na matematičkoj diskretizaciji diferencijalnih jednačina prevođenjem na jednačine sa konačnim razlikama. Uspešno se može primeniti na tankozidim nosačima, na problemima plastično deformabilnih konstrukcija. Efikasnost metode se smanjuje sa složenošću unutrašnjih veza posmatranog mehaničkog sistema.

2. METODA NUMERIČKOG INTEGRISANJA DIFERENCIJALNIH JEDNAČINA se koristi široko u mnogim zadacima. Metoda se svodi na rešavanje zadatka Cauchy-ja s obzirom na postojanje dobrih matematičkih procedura za integraciju sistema diferencijalnih jednačina. Za rešavanje se dosta dobro mogu upotrebiti metoda Euler-a, metoda Runge-Kutta i druge.

3. METODA KONAČNIH ELEMENATA - (Finite Element Method - FEM), koristi različite tipove varijacionih metoda, primenjenih na diskretnom modelu za strukturnu analizu kontinuuma.


Kontinuum se diskretizuje konačnim brojem elemenata i stepeni slobode kretanja. Uspeh primene metode je u kvalitetu izabranih aproksimacija konačnih elemenata postavljenog modela. Pogodnost metode je u vrednostima varijacione metode. Zadatak se opisuje sistemom diferencijalnih jednačina koje se formiraju iz uslova minimuma funkcionala konstrukcije. Ovaj zadatak je rutinski, a rešavanje sistema diferencijalnih jednačina ide matričnim metodama, vrlo pogodnim za tretman računarom. Tačnost izračunavanja je definisana kvalitetom izabranih funkcija oblika (interpolacionih funkcija), mrežom i tipom konačnih elemenata. Zavisno od izabranih nezavisno-promenljivih veličina i načina formiranja jednačina, postoje četiri osnovne metode: metoda pomeranja (metoda deformacija), metoda sila, mešovita i hibridna metoda

4. METODA GRANIČNIH ELEMENATA je specifična metoda prelaza iz sistema parcijalnih diferencijalnih jednačina i zadatih graničnih uslova ka njihovoj integralnoj analogiji na granici oblasti koju posmatramo. Postupak se sastoji u diskretizovanju granične oblasti strukture graničnim elementima, primenom različitih vrsta aproksimacija geometrije granica i graničnih funkcija. Iz integralnih odnosa, diskretnom analogijom, formira se sistem algebarskih jednačina. Rešavanjem sistema dolazi se do traženih veličina na granicama oblasti.

5. SLO@ENE METODE PRORAČUNA STRUKTURA. Inženjerski zahtevi proračuna složenih struktura, uslovili su razvoj metode konačnih elemenata. Naime, pokazalo se daje moguće grupisanje elemenata u velike makro-eiemente da bi se analizirale osobine na njihovim granicama. Ova metoda poznata je kao METODA SUPER-ELEMENATA (MSE). Metoda se koristi naročito u aviogradnji, brodogradnji gde super-elementi predstavljaju sekcije struktura koje se ponavljaju. Prednost metode je što isključuje unutrašnje nezavisno - promenljive, pa preostaju samo nepoznate na granicama superelemenata. Na ovaj način je značajno smanjen računski obim problema te je realizacija brža i uspešnija. Pri tome se formiraju algebarski sistemi koji se rešavaju metodama Gauss-a., Holeckog, Crout-a, frontalnom metodom i drugim iteracionim metodama. [15]

7.4. Uvod u metodu konačnih elemenata

Koncept metode konačnih elemenata (MKE) je zasnovan na diskretizaciji kontinuuma konstrukcije jednostavnim delovima konačnih dimenzija. Nad tim delovima - konačnim elementima, metodama i principima fizike uspostavljaju se osnove statičke, kinematičke, dinamičke i termodinamičke veze, koje se proširuju do granica kontinuuma. Koristeći neki od osnovnih principa mehanike, formira se sistem diferencijalnih jednačina (običnih, parcijalnih ili integralnih). Nepoznati parametri koji se kod nosećih struktura traže su kinematičke veličine - pomeranja, statičke veličine - unutrašnje sile ili mešovite veličine (pomeranja i unutrašnje sile istovremeno). Osim ovih dveju metoda koristi se metoda reziduma (tamo gde je teško definisati potencijal) i metoda energetskog bilansa kod zadataka koji tretiraju različite tipove energija (mehaničku, toplotnu, elektromagnetnu). Za ove diferencijalne jenačine, traži se rešenje, najčešće približno. Pretpostavljene forme rešenja omogućavaju prelazak sa diferencijalnih jednačina na algebarske jednačine. Rešenja tih jednačina su pomeranja, unutrašnje sile ili dinamički odgovor konstrukcije. Pojedine etape traženja rešenja, zasnivaju se na matričnoj algebri i numeričkoj analizi koje se realizuju matematičkim metodama naročito pogodnim za računar. [15] Koncept metode je definisao 1941. Hrenikoff. Godine 1956. istraživači Claugh, Martin, Turner i Torr računarom su rešili zadatak ravanskog naponskog stanja krila aviona "BOEING", primenom trougaonih konačnih elemenata. Tada je na predlog američkog istraživača Claugh-a definisano današnje ime metode: "the finite element method", skraćeno FEM. Značajan doprinos širenju ideja i koncepta metode imala je štampa prve monografije autora Zienkiewicz-a i Cheng-a 1970. Sedamdesetih godina istraživač Oden značajno uopštava metodu, uvodeći u nju trodimenzionalnost, nelinearnost, dinamiku struktura, talasno prostiranje, uticaj fluida i optimalnost struktura. Prava, široka primena metode počela je razvojem računarske tehnike i pojavom komercijalnih softverskih paketa. Prvi komercijalni programski paketi bili su: NASTRAN (program NASE), SESAM -(Super Eiement Stntctuial Antdysis Modulus - Norveška), SAP (Structural Analysis Program-USA). [15]


Slika 7.9: Modeliranje uz pomoć konačnih elemenata

Postupak izbora konačnih elemenata Analiza metodom konačnih elemenata zahteva fizičku diskretizaciju konstrukcije i izbor konačnih elemenata koji adekvatno opisuju njeno ponašanje pri spoljačnjem uticaju. Raznovrsnost uticaja i geometriji struktura, uslovila je brojnost vrsta i podvrsta konačnih elemenata. Osnovna razlika među njima ogleda se u različitosti "unutrašnjih" funkcija. Te "unutrašnje" funkcije, funkcije oblika (shape fumction), opisuju polje pomeranja u elementu i određuju aproksimacije kontinuuma u metodi konačnih elemenata. Izbor konačnog elementa osim topologije podrazumeva izbor interpolacione funkcije i direktno određuje tačnost metode. Osnovni tipovi konačnih elemenata su odredjeni prostorom koji koriste. Jednodimenzioni konačni elementi su zatege, štapovi, grede, užadni elementi, granični elementi, cevni elementi. Granični elementi su kategorija koja služi za formiranje veza na granicama kontinuma, koja matematičkom modelu definiše neki uslov. U ovu podgrupu spadaju elementi: opruge, zazori (gap), veze (link), stepeni slobode (DOF) i drugi. Dvodimenzioni konačni elementi definišu napone i deformacije ravanskog kontinuuma, pa shodno tim vrstama osnovni elementi su membrana, ploča, ljuska. Trodimenzioni konačni elementi su prizmatični i osnosimetrični. U ovu grupu spadaju i debela ploča i debela ljuska, prizma, piramida, osnosimetrični elementi i 3D konačni elementi sa ortotropnim osobinama kao što su slojevite forme. [15] Konačne elemente je moguće klasifikovati i prema familiji - grupaciji (ljuska, ploča, greda), prema redu interpolacionih funkcija (linearan, paraboličan, kubni), geometriji (trougaoni, četvorougaoni), prema fizičkim osobinama (tanka ljuska, debela ljuska) i prema materijalnim svojstvima (izotropan, anizotropan). Izbor konačnog elementa za modeliranje, zavisi od geometrijske forme posmatranog kontinuuma i procene unutrašnje distribucije sila i deformacija. Geometrijska forma je zadata konceptom konstrukcije i sadržana je na projektnoj dokumentaciji. Forme dugačkih članova (malih dimenzija poprečnog preseka u odnosu na dužinu) zamenjuju se jednodimenzionim konačnim elementima. Ravne površine zidova, pregrada, dijafragmi, lamela nosača, zamenjuju se dvodimenzionim konačnim elementima (obično za analizu napona). Tamo gde se javljaju koncentrisana lokalna naprezanja usled geometrijske složenosti, koriste se trodimenzioni konačni elementi. Njima se obično opisuju kompaktne geometrije kao što su


kotrljajući delovi ležajeva, lopatice rotacionih kola turbomašina, glavčine rotacionih elemenata, zupčanici, lančanici, kućišta motora SUS, kućišta klipnih mašina, složeni elementi (kolenasta vratila, helikoidni zupčanici) i drugo. [15] Proces simulacije uz pomoć metode konačnih elemenata Analiza metodom konačnih elemenata se obično sastoji od tri koraka podržanih od strane različitih alata: - predprocesiranje: generisanje simulacionih modela iz geometrije (CAD) - rešavanje: izračunavanje željenog ponašanja - postprocesiranje: vizuelizacija i izveštaj

Slika 7.10: Proces simulacije metodom konačnih elemenata

Predprocesiranje skoro uvek zahteva modeliranje od strane čoveka i proveru. Rešavanje i postprocesiranje su automatizovani [1]

• Predprocesiranje u FEA metodi: 1. Kreiranje geometrije (ako je geometrija kreirana iz CAD modela onda njeno uprošćavanje) 2. Generisanje mreže (može biti automatsko) 3. Izbor materijala 4. Definisanje opterećenja 5. Definisanje graničnih uslova (oslonci, veze i stepeni slobode kretanja) 6. Dodela parametara analize (linearni-statični, maksimalno vreme…) 7. Verifikacija modela

Slika 7.11: Predprocesiranje kod metode konačnih elemenata


• Rešavanje u FEA metodi

1. Desinisanje matrica krutosti elemenata

2. Sastavljanje globalne matrice krutosti

3. Dodeljivanje graničnih uslova vezanom modelu

4. Generisanje vektora opterećenja 5. Rešavanje pomeranja {𝒖}:

[𝑲]{𝒖} = {𝒇} gde je: [𝑲] = matrica krutosti {𝒖} = vektor pomeranja čvorova {𝒇} = vektor opterećenja

6. Izračunavanje sila i naprezanja u elementima

Slika 7.13: Primer FEA koncepta: a) parametarski model, b) mrežni model, c) simulacioni model sa

definisanim materijalom, opterećenjima i graničnim uslovima

Slika 7.12: Definisanje matrica i rešavanje kod FEA [1]


7.5. Maketa i prototip

• Maketa:

- U inženjerstvu – skalirani model, najčešće u punoj veličini, strukture, aparature ili vozila - Koristi se za proučavanje, treniranje, ili testiranje i radi procene da li se aparatura može proisvesti lako i ekonomično

• Prototip - U inženjerstvu – model pune veličine strukture ili dela opreme, korišćen za evaluaciju konstrukcije, pogodnosti i performansi - Rana originalna forma

• U svakodnevnom jeziku: - termini “prototip” i “maketa” se često koriste jedan umesto drugog - Oni oba uključuju ili skalirani ili model u punoj veličini strukture ili aparature korišćene za testiranje i evaluaciju

• Različite industrije i kompanije imaju svoje tumačenje ovih termina.

7.6. Digitalna maketa (DMU – Digital Mock-Up) i Virtuelni prototip (VP – Virtual Prototype)

Digitalna maketa je koncept koji dozvoljava opis proizvoda, obično u 3D, za njegov ceo životni ciklus. DMU je obogaćen svim aktivnostima koje doprinose opisu proizvoda. Konstrukcioni inženjeri, proizvodni inženjeri i inženjeri za podršku rade zajedno da naprave DMU. Jedan od uslova je imati neophodno znanje budućeg proizvoda kako bi se zamenili svi fizički prototipovi sa virtuelnim, korišćenjem 3D kompjuterske grafike. Kao dopuna to se takođe često naziva i digitalni ili virtuelni prototip. Ove dve definicije odnose se na proizvodnju fizičkog prototipa, ali su deo DMU koncepta. DMU omogućava inženjerima da konstruišu kompleksne proizvode i verifikuju njihovu konstrukciju bez da ikada naprave fizički model. DMU omogućava lakše proučavanje sklopova, mugućih sukoba delova u sklopu, analizu tolerancija, simulaciju ponašanja i funkcije, ergonomsku simulaciju. [1] Među tehnikama ili tehnologijama koje ovo omogućavaju su i :

• Direktan interfejs između DMU i PDM sistema. • Aktivna DMU tehnologija koja ujedinjuje sposobnost prikaza sklopa makete sa sposobnošću

merenja, analize, simulacije, dizajna i redizajna. [16] Ciljevi DMU:

• Smanjeno vreme potrebno za lansiranje proizvoda na tržište zahvaljujući identifikovanju potencijalnih problema u konstrukcionom procesu.

• Smanjeni troškovi razvoja proizvoda minimiziranjem broja fizičkih prototipova koji treba da se naprave

• Povećan kvalitet proizvoda dozvoljavanjem većem broju konstrukcionih alternativa da budu ispitane pre nego što bude izabrana konačna. [16]


Pravljenje virtuelnog prototipa je tehnika u procesu razvoja proizvoda. Ovo uključuje upotrebu CAD i CAE softvera kako bi se verifikovana konstrukcija pre odluke da se napravi fizički prototip. Ovo se radi kreiranjem računarskih 3D delova i njhovim sklapanjem u sklopove i testiranjem različitih mehaničkih kretanja, spojeva i funkcija ili čisto estetskog izgleda. Sklop ili individualni delovi se mogu simulirati u CAE softveru kako bi se videlo ponašanje proizvoda u stvarnom svetu. Proces razvoja i konstruisanja proizvoda su se ranije uglavnom oslanjali na iskustvo i procenu inženjera u proizvodnji inicijalnog konstrukcionog koncepta. Fizički prototip bi onda bio napravljen i testiran kako bi se ocenile performanse. Bez ikakvog načina da se ocene performanse unapred, inicijalni prototip je retko kad zadovoljavao očekivanja. Inženjeri su obično morali da redizajniraju inicijalni koncept više puta kako bi uklonili slabosti koje su uočene prilikom fizičkog testiranja. Danas su proizvođači pod pritiskom da smanje vreme potrebno za razvoj proizvoda i njegovo lansiranje na tržište i da povećaju nivo performansi i pouzdanosti. Mnogo veći broj proizvoda se razvija u formi virtuelnih prototipova u kojima se koristi softver za inženjersku simulaciju radi predviđanja performansi pre pravljenja fizičkog prototipa. Inženjeri mogu brzo da prouče performanse na hiljade konstruktorskih alternativa bez utroška vremena i novca potrebnog za pravljenje fizičkih prototipoba. Mogućnost istraživanja širokog raspona konstrukcionih alternativa dovodi do poboljšanja u performansama i kvalitetu. Takođe je značajno smanjeno vreme potrebno da se proizvod lansira na tržište, jer je vreme potrebno za izradu virtuelnih prototipova značajno manje nego li fizičkih prototipova. [17][18][19][20]


8. RP – RAPID PROTOTYPING

Rapid Prototyping (brza izrada prototipova) je automatska konstrukcija fizičkih objekata korišćenjem proizvodne tehnologije dodavanja primesa. Prve tehnike za RP postale su dostupne kasnih 1980-tih, i korišćene su za proizvodnju modela i prototipova. Danas se koriste u mnogo širem opsegu aplikacija a čak se i koriste za proizvodnju delova proizvodnog kvaliteta u relativno malom broju. Neki skulptori ih koriste za proizvodnju složenih delova na umetničkim egzebicijama. [21] Korišćenje tehnologije proizvodnje dodavanjem primesa omogućava da se virtuelni modeli iz CAD-a ili softvera za animaciju, transformišu u tanke slojeve, a zatim se sukcesivnim slaganjem tih slojeva dobije kompletan model. Tim procesom se dobija fizički model koji je skoro potpuno indentičan virtuelnom modelu. Sa proizvodnom tehnologijom dodavanja primesa, mašina čita podatke iz CAD crteža i pravi sukcesivne slojeve tečnosti, praha ili slojevitog materijala, i na ovaj načim pravi model iz serije sukcesivnih slojeva (slika 8.1). Ovi slojevi koji odgovaraju virtuelnom preseku iz CAD modela, spajaju se zajedno kako bi napravili konačan oblik. Primarna prednost aditivne fabrikacije je njena sposobnost pravljenja skoro bilo kog geometrijskog oblika. Standardni data interfejs između CAD softvera i mašine je STL format fajla. STL aproksimira oblik dela ili sklopa korišćenjem trougaonih faseta. Manje fasete daju površine modela višeg kvaliteta.

Slika 8.1: Proces 3D štampe Reč “rapid – brzo” je relativna: konstrukcija modela ovakvim aditivnim metodama može trajati od nekoliko sati do nekoliko dana, zavisno od metode koja se koristi i veličine i složenosti modela. Aditivni sistemi za RP mogu obično da napravo modele za nekoliko sati, mada to može znatno varirati u zavisnosti od mašine koja se koristi i veličine i brija modela koji se proizvode simultano. [21]


Neke tehnike fabrikacije koriste dve vrste materijala prilikom pravljenja delova. Prvi materijal je glavni materijal od koga se deo sastoji dok je drugi materijal pomoćni materijal koji služi radi efikasnijeg pravljenja naglih izbočina na delu. Pomoćni materijal se kasnije uklanja uz pomoć toplote ili se rastvara uz pomoć rastvarača u vodi. Tradiciomalno livenje ubrizgavanjem može da bude jeftinije za proizvodnju delova od polimera u velikim količinama, ali aditivna fabrikacija može biti brža i jeftinija kada se proizvode delovi u malim količinama. 3D štampači daju dizajnerima i razvojnim timovima mogućnost da proizvode delove i koncept modele koristeći stoni 3D štampač. Rp sada ulazi u fazu “brze proizvodnje” – Rapid Manufacturing, i mnogi stručnjaci veruju da je to sledeći nivo u tehnologiji proizvodnje. [22] KorIšćenje RP-a u razvoju proizvoda: [1]

• Koncept modeli • Provera forme i međusobnih odnosa • Proučavanje ergonomije • Testiranje funkcionalnisti • Predlizi i prezentacije • Verifikacija CAD podataka • Proizvodne analize • Brza izrada alata (Rapid Tooling) • Brza proizvodnja (Rapid Manufacturing)

Slika 8.2: Neki od proizvoda izrađenih pomoću RP-a

Fizički prototip ↔ Virtuelni prototip + moguća prirodna ljudska interakcija + verifikacija karakteristika proizvoda + detekcija grešaka i mana

+ integracija podataka i simulacija kompleksnih proizvoda (DMU) + niži troškovi


Slika 8.3: Klasifikacija RP tehnologija [1]

Slika 8.4: RP proces


8.1. RP tehnologije

Na tržištu je dostupan veliki broj konkurentskih tehnologija. Kako su sve aditivne tehnologije njihova glavna razlika je način na koji se prave slojevi i kreiraju delovi. Neke tope ili omekšavaju materijale kako bi proizvele delove (SLS, FDM) dok druge slažu tečne termosetove koji se očvršćavaju na različite načine. U slučaju laminarnih sistema, tanki slojevi se seku a zatim spajaju zajedno. Od 2005. Konvencionalne mašine za RP koštaju oko 30000€.

Slika 8.5: Udeo korišćenja RP u različitim oblastima

RP tehnologije Osnovni materijali Selective Laser Sintering (SLS) Selektivno lasersko sinterovanje

Termoplastika, metalni prah

Direct Metal Laser Sintering (DMLS) Direktno lasersko sinterovanje metala

Skoro sve legure metala

Fused Deposition Modeling (FDM)

Termoplastika, eutektički metali

Stereolitography (SLA) Stereolitografija

Fotopolimeri

Laminated Object Manufacturing (LOM)

Papir

Electron Beam Melting (EBM) Topljenje elektronskim zrakom

Titanijumske legure

3D Printing (3DP) Različiti materijali

Tabela 8.1: RP tehnologije [23]


8.2. AM – Additive Manufacturing

AM (adidivna proizvodnja) se definiše kao proces spajanja materijala radi izrade objekta iz 3D digitalnog modela, obično sloj po sloj, za razliku od tehnologija kod kojih se oduzima materijal, kao što je tradicionalna obrada rezanjem. AM opisuje tehnologije koje se svuda mogu koristiti kroz ceo životni ciklus počev od pre-produkcije (Rapid Prototyping) do proizvodnje punog obima (Rapid Manufacturing) pa čak i za izradu alata i postprodukcijsku kostumizaciju. Za ostvarivanje AM proizvodnje potrebne su samo tri stvari: materijali, energija i CAD model. AM je ekstremno novi metod proizvodnje, tako da mnogi od procesa nisu potpuno dokazani. [24] Napredak u RP tehnologiji omogućio je korišćenje materijala koji su pogodni za finalnu proizvodnju. Ovaj napredak u korišćenju materijala omogućio je direktnu proizvodnju finalnih komponenti, ali ipak, potrebno je prevazići još dosta prepreka kako si se adidivna proizvodnja mogla uzeti kao realističan izbor prilikom proizvodnje.

Slika 8.6: Prototipi izrađeni aditivnom proizvodnjom


8.3. SLS – Selective Laser Sintering (selektivno lasersko sinterovanje)

Selektivno lasersko sinterovanje je tehnika aditivne proizvodnje koja koristi lasere velike snage radi spajanja malih delove plastike, metala, keramike ili stakla u masu koja ima željeni 3D oblik. Laser selektivno spaja prah materijala uz pomoć skeniranja preseka generisanih iz 3D digitalnih modela na površinu korita sa prahom. Nakon što se skenira jedan presek, korito sa prahom se spušta za debljinu jednog sloja, i dodaje se novi sloj materijala na vrhu, i proces se ponavlja dok deo ne bude gotov. [25]

Gustina dobijenog dela zavisi od maksimalne snage impulsa lasera a ne od dužine delovanja lasera, zbog toga SLS mašine obično koriste pulsirajući laser. SLS mašine predzagrevaju prah u koritu negde do ispod temperature topljenja, kako bi olakšale laseru da podigne temperaturu selektovanih regiona do temperature topljenja. [26] Neke SLS mašine koriste jednokomponentni prah, kao što je direktno lasersko sinterovanje metala. Ali ipak, većina SLS mašina koriste dvokomponentne prahove, obično ili obložene prahove ili mešavinu prahova. Kod jednokomponentnih prahova laser topi samo spoljnu površinu čestica (površinsko topljenje) spajajući čvrsta neotopljena jezgra međusobno i za predhodni sloj. [26] U poređenju sa drugim metodama aditivne proizvodnje , SLS može proizvesti delove široke raznovrsnosti komercijalno dostupnih prahova materijala. Ovo uključuje polimere kao što su najlon, polistiren, kompozitni materijali, metale uključuju čelik, titanijum, legure, kao i peskove za pravljenje peščanih ili školjkastih kalupa za livenje.

Slika 8.7: SLS proces izrade i mašina za SLS sinterovanje


Fizički proces može biti sa potpunim topljenjem, parcijalnim topljenjem, ili sinterovanjem u tečnoj fazi. U mnogim slučajevima veliki broj delova se može upakovati u korito sa prahom, što omogućava visoku produktivnost. SLS se ostvaruje na mašinama koje se zovu SLS sistemi. SLS tehnologija je u širokoj upotrebi širom sveta zbog njene mogućnosti lakog pravljenja veoma kompleksnih geometrijskih oblika direktno iz CAD modela. Iako je počela kao način izrade delova prototipova u ranom razvojnom ciklusu konstruisanja, proširila se na ograničenu proizvodnju konačnih delova. Za razliku od nekih drugih metoda aditivne proizvodnje kao što su SLA i FDM, SLS ne zahteva konstrukcije za potporu zbog činjenice da se deo koji se izrađuje okružen svo vreme nesinterovanim prahom.

8.4. DMLS – Direct Metal Laser Sintering (diresktno lasersko sinterovanje metala) DMLS je aditivna tehnologija fabrikacije metalnih delova. U procesu se koristi 3D CAD model koji se prevodi u .stl fajl i šalje softveru mašine. Zatim se geometrija 3D modela odgovarajuće orijentiše kako bi mogla da se napravi i dodaje se konstrukcija za podupiranje. Tehnologija spaja metalni prah u čvrsti deo tako što ga lokalno topi uz pomoć fokusiranog laserskog snopa. Delovi se izrađuju dodavanjem materijala sloj po sloj, obično koristeći slojeve debljine 20 µm. Ovaj proces dozvoljava visokokompleksne geometrijske oblike koji su napravljeni u 3D CAD alatima, potpunu automatizaciju i bez korišćenja ikakvih alata. DMLS metoda dozvoljava izradu delova visoke tačnosti i detaljnosti, visok površinski kvalitet i dobijanje odličnih mehaničkih karakteristika izrađenih delova.

Slika 8.8: Neki od prototipa i proizvoda izrađenih DMLS metotom

DMLS ima mnoge prednosti u odnosu na tradicionalne tehnike proizvodnje. Brzina je najočiglednija zato što nije potreban specijalan alat a delovi se mogu proizvesti za nekoliko sati. Pošto DMLS može koristiti


većinu legura, prototipi izrađeni na ovaj način mogu biti i funkcionalni delovi napravljeni od istog materijala kao i proizvodne komponente. Prednosti nisu samo kod izrade prototipova, DMLS se takođe može koristiti i u proizvodnji. Ova metoda dozvoljava slobodu pri konstruisanju, i efikasnija konstrukciona rešenja u tehničkim aplikacijama. Pošto se delovi izrađuju sloj po sloj, moguđe je izraditi unutrašnje oblike i prelaze koji nebi mogli biti izliveni ili izrađeni na drugi način. Kompleksne geometrije i sklopovi sa više komponenata mogu biti uprošćeni sa manje delova i jeftinijom konstrukcijom. Ova tehnologija se osim za RP koristi i za proizvodnju delova u različitim industrijama uključujući aeronautiku, medicinu, stomatologiju i druge industrije koje imaju male ili delove srednje veličine visoke kompleksnosti kao i u alatnoj industriji. Sa radnim područjem od 250x250x185mm i mogučnošću izrade (“rasta”) više delova istovremeno, DMLS je tehnologija koja štedi vreme i novac. [27] Materijali koji se koriste kod ove metode mogu biti nerđajući i ugljenični čelici, kobalt, hrom, titanijumske legure. Teoretski se može koristiti bilo koja legura kada je proces u potpunosti razvijen i dokazan.

8.5. FDM – Fused Deposition Modeling

FDM je aditivna proizvodna tehnologija često korišćena za modeliranje, izradu prototipova i proizvodne aplikacije. FDM počinje sa softverskim procesom, koji procesira STL fajl nekoliko minuta, matematički izrezujući i orijentišući model za proces izrade. Ako je potrebno automatski se dodaje i konstrukcija za potporu. Mašina u sebi ima uskladištena dva materijala, jedan za izradu modela i drugi za potpornu konstrukciju koja se nakon toga odbacuje, ili rastvara. Termoplastika se topi i deponuje u glavi za ekstruziju koja se kreće po putanji livenja koja je definisana CAD crtežom. Materijal se lije u slojevima debljine 0,125 mm, a deo se izrađuje sloj po sloj od dna ka vrhu. FDN radi po aditivnom principu dodavanja materijala u slojevima. Plastična nit ili metalna žica se odmotavaju od kotura, i dostavljaju u štrcaljku za brizganje, štrcaljca se zagreva kako bi se istopio materijal, i može da se pomera horizontalno ili vertikalno uz pomoć numerički kontrolisanog mehanizma, koji se kontroliše uz pomoć CAM paketa. Za pomeranje štrcaljke obično se koriste koračni ili servo motori. [28] Za izlivanje modela obično se koristite različiti polimeri. Za izradu potporne konstrukcije obično se koriste materijali koji su rastvorljivi u vodi ili zagrejanom rastvoru natrijum hidroksida. Kovanica FDM – Fused Deposition Modeling je vlasništvo korporacije Stratasys. Ekvivalent ovom terminu je FFF – Fused Filament Fabrication, i predložena je od strane članova RepRap projekta kako bi se dobila fraza koja može da se koristi bez zakonskih ograničenja.

Slika 8.9: FDM metoda: 1- štrcaljka za izlivanje materijala, 2 –

izliveni model, 3 – pokretni sto


8.6. SLA – Stereolithography (Stereolitografija)

Stereolitografija je tehnologija aditivne proizvodnje modela, prototipova, šema i u nekim slučajevima proizvodnih delova. Kod ove tehnologije se koristi korito sa tečnim fotopolimerom “smolom” i UV laser radi izrade delova sloj po sloj. Na svakom sloju, laserski snop iscrtava presek modela po površini tečne smole. Izloženost UV laserskom snopu očvršćava šemu koja je iscrtana na tečnoj smoli i spaja je sa čvrstim slojem ispod nje. Nakon što se iscrta šema, platforma se spusti naniže za veličinu jednog sloja, obično 0,05 mm do 0,15 mm. Onda smola ponovo prekrije model, i ponovo se iscrtava šema sledećeg sloja. Nakon izrade kompletnog 3D modela, deo se čisti u hemijskom rastvoru od zaostale smole, a zatim se dodatno očvršćava u UV komori. [29]

Slika 8.10: Mašina za stereolitografiju Slika 8.11: Prototip izrađen SLS metodom Stereolitografija zahteva upotrebu potpornih konstrukcija radi pričvršćivanja dela nanoseću platformu, i radi sprečavanja narušavanja geometrije ne samo zbog gravitacije, već i zbog tačnosti držanja 2D poprečnih preseka na mestu prilikom ponovnog premazivanja smolom. Nosači se automatski generišu prilikom pripreme 3D CAD modela za korišćenje na stereolitografskoj mašini, mada se sa njima može i manuelno manipulisati. Stereolitografija ima mnogo drugih imena kao što su: 3D štampa, optička fabrikacija, foto-solidifikacija, slobodno-formna fabrikacija. Jedna od značajnih

Slika 8.12: SLS proces izrade modela


prednosti je što se željeni deo ma koliko komplikovan bio može proizvesti za jedan dan. Količina vremena koje je potrebno za izradu bilo kog dela zavisi od veličine i kompleksnosti projekta i može potrajati od nekoliko sati pa možda i više od jednog dana. Većina SLS mašina mogu da proizvedu delove maksimalne veličine od 500x500x600 mm. Prototipi napravljeni stereolitografijom mogu biti veoma značajni pošto su dovoljno čvrsti da budu dodatno obrađivani, a mogu biti korišćeni i kao kalupi za injekciono livenje, termoformiranje, livenje duvanjem, a takođe i za druge različite postupke livenja metala. Iako se stereolitografijom mogu napraviti različiti oblici, proces je često veoma skup – foto-očvršćavajuća smola košta od 60-150 € po litru. SLS mašina može koštati od 60000 do preko 400000 €.

8.7. LOM – Laminated Object Manufacturing (slojevita proizvodnja)

LOM je sistem RP-a razvijen od strane korporacije Helisys. Kod ove metode slojevi papira, plastike ili metalnih laminata su premazani adhezivom i sukcesivno međusobno zalepljeni i izrezani na odkovarajući oblik mehaničkim reznim sredstvom ili laserom. Ovaj proces se odvija sledećom procedurom: [30]

1. List (tabla) materijala je premazana adhezivnim sredstvom uz pomoć zagrejanog valjka. 2. Laser iseca odgovarajući oblik i dimenzije prototipa. 3. Uklanja se višak materijala 4. Platforma sa završenim slojem se pomera na dole. 5. Novi list materijala se stavlja na poziciju. 6. Platforma se pomera na gore i pozicionira za primanje novog sloja. 7. Ponavljanje procesa.

Karakteristike:

• Niska cena zbog spremnog i gotovog sirovog materijala • Papirni modeli imaju karakteristike slične drvetu, pa mogu i da se obrađuju u skladu sa tim • Dimenziona tačnost je malo manja nego kod stereolitografije i SLS-a • Mogu se izrađivati relativno veliki delovi, zato što nije potrebna nikakva hemijska reakcija.

Slika 8.13: Mašina za LOM proizvodnju


Slika 8.14: šematski prikaz postupka izrade prototipa LOM tehnologijom

8.8. EBM – Electron Beam Melting (topljenje elektronskim zrakom)

EBM je tip aditivnog procesa proizvodnje metalnih delova. Često se klasifikuje kao RP i RM metod. Tehnologija priozvodi metalne delove topljenjem metalnog praha sloj po sloj sa elektronskim snopom u visokom vakuumu. Za razliku od nekih tehnika sinterovanja, delovi imaju punu gustinu, bez šupljina su, i ekstremno jaki. Ovom metodom se proizvode metalni delovi direktno iz metalnog praha. EBM mašina čita podatke sa 3D CAD modela i pravi sukcesivne slojeve od praškastog materijala. Ovi slojevi se sjedinjavaju zajedno uz pomoć elektronskog snopa koji je kompjuterski kontrolisan. Na ovaj način se izrađuju delovi. Proces se odvija u vakuumu, što ga čini pogodnim za proizvodnju delova od materijala koji imaju visoki reaktivni afinitet prema kiseoniku, npr. titanijum. Istopljeni materijal je od čiste legure u prahu od konačnog materijala koji treba da se napravi (bez filera). Iz tog razloga kod EBM nije potrebana dodatna termička obrada za dobijanje punih mehaničkih karakteristika dobijenih delova. Taj aspekt dozvoljava klasifikaciju EBM-a sa SLM-om gde je kod konkurentskih tehnologija kao što su SLS i DMLS potrebna dodatna termička obrada nakon izrade. U poređenju sa SLM i DMLS, EBM ima superiorniju brzinu izrade zbog veće gustine energije i metoda skeniranja. [31]


EBM proces se odvija na povišenoj temperaturi, obično između 700 i 1000 °C, pri tpme se dobijaju delovi koji su praktično bez ikakvih zaostalih napona, što isključuje potrebu za termičkom obradom nakon izrade. Brzina topljenja: do 80 cm3/h. Minimalna debljina slojeva: 0,05 mm. Tolerancijska tačnost: ±0,2 mm. [31] Titanijumske legure se široko koriste sa ovom tehnologijom, što je čini pogodnom za tržište medicinskih implanta. Veštački kukovi se serijski proizvode ovom metodom od strane dva proizvođača u Evropi od 2007. godine i do danas je ugrađeno više od 10000 kukova proizvedenih na ovaj način. Nedavno je osvojena i proizvodnja od γ-TiAl (gama titanijum aluminid) legura za proizvodnju lopatica kod avionskih mlaznih motora.

8.9. 3D štampanje

3D štampanje je oblik aditivne proizvodne tehnologije gde se kreiraju trodimenzionalni objekti slaganjem sukcesivnih slojeva materijala. 3D štampači su generalno brži, pristupačniji i jednostavniji za korišćenje od ostalih aditivnih tehnologija RP-a. 3D štampači omogućavaju razvojnim timovima mogućnost štampanja delova i sklopova napravljenih od nekoliko materijala sa različitim mehaničkim i fizičkim karakteristikama, u jednom procesu izrade. 3D štampač radi tako što uzima 3D kompjuterski fajl a zatim koristi i pravi seriju slojeva u poprečnom preseku. Svaki sloj se onda štampa preko predhodnog kako bi se napravio 3D objekat. Od 2003. došlo je do značajnog porasta prodaje 3D štampača. Posledično tome došlo je i do pada cene 3D štampača. [32] Tehnologija se takođe koristi i u juvelirstvu, izradi obuće, industrijskom dizajnu, arhitekturi, inženjerstvu i konstrukcijama, automobilskoj industriji, aeronautici, stomatologiji i medicini.

Osim 3D štampe na tržištu je dostupan veliki broj konkurentskih tehnologija. Glavne razlike se ogledaju u načinu na koji se izrađuju slojevi. Svaki metod ima svoje prednosti i mane. Generalno glavni parametri prilikom izbora su brzina, cena izrađenog prototipa, cena uređaja, izbor materijala i mogućnost izbora boja. Za razliku od stereolitografije, inkjet 3D štampanje je optimizovano za brzinu, niske troškove, lako korišćenje, što ga čini pogodnim za vizuelizaciju tokom konceptualnih faza razvoja u inženjerstvu tokom testiranja u ranoj fazi razvoja. Koriste se netoksične hemikalije za razliku od onih koje se koriste u stereolitografiji, i potreban je samo minimalan dodatni rad na nakon štampanja. Danas se uspešno mogu štampati i objekti od keramike. Veličina čestica je obično od 50 do 100 µm.

Slika 8.15: Poređenje dva keramička umetnička dela,

oreginal je napravio John Balistreri, a replika je napravljena 3D skeniranjem i 3D štampom


Primena 3D štampe Standardna primenu uključuje vizuelizaciju dizajna, pravljenje prototipova iz CAD-a, livenje metala, arhitektura, edukacija, medicina, prodaja i zabava. Ostale primene su rekonstrukcija fosila u paleontologiji, pravljenje replika antičkih umetničkih dela u arheologiji, rekonstrukcija kostiju i delova tela u forenzičkoj patologiji i rekonstrukcija teško oštećenih dokaza sa mesta zločina. Od nedavno se 3D štampa koristi i u artističke svrhe. 3D štampanje se trenutno proučava u biotehnologiji radi mogućeg korišćenja u izradi tkiva gde se organi i delovi tela izgrađuju korišćenjem tehnike 3D štampe. Slojevi živih ćelija se deponuju na gelastom medijumu i polako se izgrađuje forma trodimenzionalne strukture tkiva. Za ovu namenu se koriste nekoliko termina: štampanje organa, bio-štampanje, kompjuterski podržani inženjering tkiva. Korišćenje tehnologija 3D skeniranja dozvoljavaju replikaciju realnih objekata bez korišćenja tehnika livenja, koje u mnogim slučajevima mogu da budu skuplje, teže, ili previše invazivne: u slučaju repliciranja antičkih artefakta, gde bi direktan dodir smesa za livenje oštetio površinu originalnog objekta. [33] Tržižna vrednost 3D štampača kreće se od 12000-50000€, u zavisnosti od brzine, rezolucije štampe, da li se radi o monohromatskim ili kolor štampačima. Najnoviji 3D kolor štampači pružaju mogućnost štampanja u 390000 boja. Takođe imaju i mogućnost štampanja teksta i slika na izrađenim 3D modelima. Materijal gotovih delova košta oko 0,50 €/cm3. Kolor 3D štampa takođe omogućuje i bolju FEA analizu.

Slika 8.17: Primer monohromatske i kolor 3D štampe

Slika 8.16: Primer replike umetničkog dela, 3D skeniranjem

preveden u virtuelni model, a zatim 3D štampanjem dobijeno realno fizičo delo


Slika 8.18: Primena kolor 3D štampe kod FEA analize

Slika 8.19: 3D štampači (Z Corporation ZPrinter 650 - $60000) [34]


Tržižna vrednost 3D skenera kreće se od 10000-40000€. Savremeni 3D skeneri mogu da rade u bilo kom okruženju, bez potrebe zaustavljanja radi repozicioniranja i rekalibrisanja. Samopozicioniranje eliminiše potrebu za glomaznim mehaničkim rukama, i spoljnim uređajima za pozicioniranjem, što takođe smanjuje i cenu i skraćuje proces skeniranja. Kontinualno skeniranje takođe eliminiše potrebu za postprocesiranjem skenova.

Slika 8.20: Savremeni 3D skener (Z Corporation ZScanner 800 - $50000) [34]


9. SISTEMI ZA SKLADIŠTENJE I OBRADU ZNANJA

Sistemi za skladištenje i obradu znanja (Knowledge Management Systems – KM Systems) u organizacijama služe radi podrške stvaranju, sakupljanju, čuvanju i širenju informacija. Svrha ovih sistema je da omoguće zaposlenima da uvek imaju pristup dokumentovanoj bazi činjenica, izvora, informacija i rešenja u nekoj organizaciji. Na primer tipična tvrdnja koja opravdava kreiranje KM sistema u nekoj organizaciji može biti sledeća: inženjer može znati metaluršku kompoziciju legure koja smanjuje šum u zupčastom prenosniku. Deljenje ove informacije celoj organizaciji može dovesti do bolje konstrukcije motora a takođe može dovesti i do novih ideja za novu i poboljšanu opremu. [35] Menadžment podacima je eksplicitni menadžment vitalnih podataka i informacija koje poseduju pojedinci kako bi se informacije efektivno podelile i bile korišćene od strane drugih pojedinaca unutar organizacije. Kroz efektivno deljenje kooperativnog intelektualnog kapitala, organizovano znanje se mora efikasno transformisati u poslovnu inteligenciju. Personalno znanje koje uključuje poslovni proces mora se prevesti u kooperativno znanje kako bi se moglo koristiti u korist organizacije i kako bi se dosledno koristilo. Osnovna funkcija sistema za skladištenje i obradu znanja bi trebalo da bude omogućavanje informacija dostupnim autorizovanim korisnicima. Ipak, implementacija jednostavnog menadžmenta podacima, indeksiranje dokumenata i pronalaženje sistema je samo početak. Objedinjavanje kooperativnog znanja uključuje više od softvera i tehnologije, zahteva takođe i dobar i jak softver za menadžment dokumentima kao i kulturnu transformaciju načina procesiranja podataka, njihovog skladištenja, distribucije kao i njihovo pretvaranje u inovaciju. Dobar softver za skladištenje i obradu znanja u nekoj radnoj organizaciji treba da obezbedi: [37]

• Podstiče deljenje i kolaboraciju kooperativnog znanja i intelektualne svojine. • Omogućava lak pristup svežem i apdejtovanom sadržaju. • Poseduje mehanizam obaveštavanja koji obaveštava zaposlene o novim ili izmenjenim

dokumentima. • Poseduje robustne alate za pretragu egzistirajućih informacija i znanja kako bi ovi podaci mogli

ponovo da se koriste, a ne da se iznova generišu. • Klasifikaciju i kategorizaciju informacija radi lakog pristupa i ponovnog korišćenja. • Definisane meta-podatke kako bi se dokumenti i informacije brzo pretražili. • Poseduje templejtove (šablone) za informacije kako bi sve informacije bile ažurirane u skladu sa

prepoznatljivim kooperativnim standardom. • Efektivni sistem obaveštavanja koji oformljuje informisano društvo korisnika. • Okruženje koje podržava i dozvoljava zajednici korisnika da doprinose uvećanju informacija i

znanja. Sistemi za skladištenje i obradu znanja barataju sa informacijama (mada se menadžment podacima i znanjem kao disciplina može proširiti izvan informaciono-centričnog aspekta bilo kog sistema) tako da su oni klasa informacionog sistema i mogu se nadograđivati, ili koristiti druge informacione izvore.


Prepoznatljive osobine KM sistema mogu da sadrže: [36]

1. Svrha: KM sistem imaće eksplicitni zadatak za menadžment znanja kao što je kolaboracija, deljenje.

2. Sadržaj: Jedna svrha KM sistema je pogled na znanje kao informaciju koja je veoma dobro organizovana, akumulirana i usađena u sadržaj kreacije i aplikacije.

3. Procesi: KM sistemi su razvijeni da podrže i razmenjuju procese, zadatke ili projekte zasnovane na znanju, odnosno da razmenjuju stvaralaštvo, konstrukciju, identifikaciju, prikupljanje, selekciju, valuaciju, organizaciju, povezivanje, struktuiranje, formalizaciju, vizuelizaciju, transfer, distribuciju, održavanje, poboljšanje, reviziju, evoluciju, pristup, povraćaj i zadnju ali ne i poslednju primenu znanja, poznatu kao životni ciklus znanja.

4. Učesnici: Korisnici mogu igrati ulogu aktivnih, upletenih učesnika u mrežama znanja i zajednica čuvanih od strane KM sistema, mada ovo ne mora obavezno biti slučaj. Dizajn KM sistema se pravi tako da reflektuje činjenicu da se znanje razvija kolektivno i da distribucija znanja dovodi do njegove neprekidne promene, rekonstrukcije i primene u različitim kontekstima, od strane različitih učesnika sa različitim pozadinama i iskustvima.

5. Instrumenti: KM sistemi podržavaju KM instrumente, odnosno hvatanje, pravljenje i deljenje iskustava, pravljenje kooperativne baze znanja, taksonomija ili ontologija, menadžment veštinama, kolaborativno filtriranje i nošenje sa interesima koji se koriste za povezivanje ljudi, pravljenje ili održavanje zajednica ili mreža znanja.

KM sistemi pružaju integrisane servise za primenu KM instrumenata mrežama učesnika, odnosno aktivnim radnicima u znanju, u poslovnim procesima intezivno zasnovanim na znanju kroz ceo životni ciklus znanja. KM sistemi mogu biti korišćeni u širokom rasponu kooperativnog, kolaborativnog, adhok i hijearhijskim zajednicama, virtuelnim organizacijama, društvima i drugim virtuelnim mrežama, radi upravljanja medijskim sadržajima: aktivnostima, interakcijama i tokom rada; projektima; radom, mrežama, odeljenjima, privilegijama, ulogama, učesnicima i drugim aktivnim korisnicima radi izdvajanja i generisanja novog znanja i radi obogaćivanja, izjednačavanja i transfera u novim ishodima znanja omogućavajući nove servise korišćenjem novih formata i različitih komunikacionih kanala. Neke od prednost koje pružaju sistemi za skladištenje i obradu znanja su:

1. Deljenje vrednih organizacionih informacija kroz celu organizacionu hijearhiju. 2. Mogu da izbegnu “ponovni pronalazak točka”, smanjujući suvišan rad. 3. Mogu smanjiti potrebno vreme za obuku novih zaposlenih. 4. Zadržavanje intelektualne svojine u organizaciji nakon što određeni radnik napusti organizaciju.


10. KOMPJUTERSKA OPTIMIZACIJA

Jasno je da se prilikom konstruisanja treba tražiti optimalno konstrukciono rešenje. Ono što nije jasno je kako prepoznati “optimalnu” konstrukciju. Prema rečniku “optimalno” je “najviši stepen ili najbolji rezultat dobijen ili koji se može dobiti pod određenim uslovima”. Fraza “pod određenim uslovima” daje slobodu prilikom konstruisanja. Konstruktor može definisati uslove koji dozvoljavaju procenu prema alternativnim rešenjima. U inženjerskoj terminologiji, to znači definisanje matematičkih jednačina koje kvantifikuju karakteristike konstrukcije. Na primer izjava “dobre vozne karakteristike” prevedeno bi značilo maksimalne vrednosti što se tiče ubrzanja i iskustva koje se može doživeti prilikom vožnje. Kvantifikacioni parametar koji se koristi za evaluaciju konstrukcije predstavlja glavni cilj koji treba da se zadovolji. Naravno, ponekad je moguće imati više glavnih ciljeva. Na primer, vrlo je moguće da će konstruktor automobila kao glavne ciljeve simultano postaviti sigurnost i nisku cenu. Na žalost u mnogim slučajevima, ovi ciljevi su kontradiktorni, što konstruktoru veoma otežava posao da dostigne najbolji kompromis. Konačna konstrukcija najčešće zahteva neku vrstu kompromisa. [38]

Slika 10.1: Optimizacija volana

Radi još većeg otežavanja cele stvari veoma mali broj konstruktora ima na raspolaganju luksuz beskrajnih resursa kako bi gonili svoje ciljeve. Bilo da su resursi novac koji može da se potroši na materijale, količina goriva koju svemirska letelica može da ponese ili maksimalni koeficijent otpora kod sportskih automobila, najčešće postoje granice u okviru kojih se može raditi. Ove granice ili ograničenja doveli su do razvoja grane koja se naziva optimizacija sa ograničenjima. Rešenje koje zadovoljava ograničenja je podesno rešenje konstrukcije. Važno je razumeti da se ne dobijaju sve konstrukcije kao potpuno nova rešenja. U nekim slučajevima, mora se početi od postojećih konstrukcionih rešenja i vršiti njihovo poboljšanje do najboljih mogućih


rezultata. Ovo može biti iz više razloga, počevši od potrebe da se iskoristi postojeći inventar pa do modifikacije proizvedene konstrukcije koja nije dala dobre rezultate. Ukoliko se počinje ni iz čega, odnosno pravi potpuno novo rešenje, mogu se navesti ciljevi i ograničenja i onda tražiti najbolje rešenje. Ako se radi na modifikaciji postojeće konstrukcije stvari su obično malo teže pošto postoji manja mogućnost za fleksibilnost prilikom menjanja stvari. Mašinski inženjeri se suočavaju sa još jednim zahtevom. Većina komponenata koje se konstruišu se moraju uklopiti sa drugim komponentama u sklopu. Ovo znači da se komponente moraju konstruisati u ograničenom prostoru u kome komponente moraju da se uglave, a čitav sklop daje vrlo malo mogućnosti za odstupanja pošto ograničenja definišu druge komponente. Konačno, možda i ne bude dozvoljeno menjati svaki mogući parametar. Na primer materijal koji se koristi možda poseduje ograničenja koja su izvan kontrole konstruktora: ukoliko se koristi čelični lim ograničenja su takođe i komercijalno dostupne debljine limova. [38]

10.1. Analiza i konstrukcija Pravljenje koncepta uključuje sintezu ideja koje sugerišu različite alternative i predloge. Ocenjivanje performansi svakog predloženog rešenja uključuje analizu funkcije određenog predloženog rešenja. Kod konstruktora se postavlja pitanje na koju funkciju treba da se fokusira. Pogodana strana korišćenja konstruktorske optimizacije kao deo CAE paketa je što se simultano mogu raditi obe stvari, umesto raditi jednu za drugom. Kao što smo ustanovili, separacija konceptualne konstrukcije i verifikacije konstrukcije u odvojene korake je bila jedna od glavnih razloga zašto analiza nije najbolje uspevala. U konvencionalnom procesu konstruisanja, konstruktor bi morao da se osloni na iskustvo ili instinkt i intuiciju kako bi došao do rešenja. Nakon toga se koriste alati za analizu radi ocenjivanja svakog predloga, zatim konstruktor koristi rezultate ove analize kako bi izabrao najbolje. Kompjuterska optimizacija ovo menja. Konstruktor definiše ograničenja i postavlja optimizacionom alatu da dođe do predloga. Optimizator koristi alat za analizu radi odlučivanja kako da promeni početnu konstrukciju kako bi dobio bolju. U kvalitativnoj terminologiji, analizirani problem ima samo jedan tačan odgovor ( ili barem u linearnoj analizi, gde je jedinstvenost rešenja važna). Konstrukcija naravno, nema jedinstveno “tačno” rešenje. Uvek postoji veći izbor opcija koje mogu da zadovolje iste zahteve, zbog čega je veoma važno je tragati za optimalnim rešenjem. Ovo je razlog zbog čega dobar analitičar najčešće nije i dobar konstruktor. Za konstruktora, analiza i optimizacija su više komplementarne funkcije. One su jednako važni delovi konstrukcione optimizacije: model konstrukcione optimizacije se sastoji od analitičkog modela i optimizacionog modela. Ovo su povezane i zavistne ali odvojene oblasti, tako da treba razumeti koji delovi konstrukcionog problema su definisani u analitičkom modelu a koji u optimizacionom modelu. Svet optimizacije bi bio veoma težak za život. To je otprilike kao zadatak naći crnu mačku u mračnoj sobi. Znate da je negde tamo, ali morate da osećate ispred sebe, vraćate se nazad i menjate pravac veoma često sobzirom da i mačka menja poziciju svaki put kada se pomerite. U svetu linearnih jednačina, barem smo sigurni da postoji mačka u sobi, i da postoji samo jedna mačka koju tražimo. Na ovo se ne može računati sa mnogim problemima u stvarnom svetu. Sobzirom da se osoba koja analizira zove analitičar,


možda bi osoba koja teži optimizaciji trebala da se zove optimista! Cilj optimizacije je naći bolje konstrukciono rešenje od onog sa kojim počinjemo. U nekim slučajevima će ono biti i najbolje dok u drugim neće.

10.2. Traženje optimuma Sobzirom da bi smo bili srećni makar da nađemo bolje rešenje iako ono nebi bilo i najbolje, obično tražimo neko optimalno rešenje, a ne obavezno određeno optimalno rešenje. Teorija optimizacije, po konvenciji, je traženje minimuma funkcije optimizacije. Funkcija koja ima samo jedan minimum u domenu optimizacije zove se konveksna funkcija. Krive drugog reda imaju samo jedan ekstremum. Krive višeg reda mogu imati više ekstremuma u optimizacionom domenu. Ekstremum u kome optimizaciona funkcija ima najmanju vrednost se zove globalni minimum, dok se svi ostali minimumi nazivaju lokalni minimumi. Problemi u stvarnom svetu mogu imati na stotine, ako ne i hiljade konstrukcionih promenljivih. A funkcija optimizacije je najčešće višeg reda, sa više lokalnih minimuma u domenu optimizacije.

Slika 10.2: Optimizaciona funkcija

Matematika optimizacije Problemi optimizacije mogu da budu linearni – kada postoji linearna zavisnost između ulaznih veličina i izlaznih i nelinearni. Da bi se definisao problem u konstrukcionoj optimizaciji mora se prvo definisati konstrukcioni prostor, konstrukcione promenljive, ograničenja i ciljevi. Primer Napraviti laku konzolu koja treba stati u zapreminu 300 x 300 x 600mm. Treba da bude napravljena od čelika, nosivost 100 kg, maksimalna dozvoljena deformacija 0,1mm, maksimalni dozvoljeni napon 200 N/mm2. Dozvoljeno je koristiti čelični lim koji može biti debljine 1mm, 2mm ili 4mm. U ovom slučaju, prostor za konstrukciju bi bio 300 x 300 x 600mm. Cilj je minimizirati masu. Ograničenja bi bila dozvoljeni napon i deformacija. Konstrukcione promenljive bi bile debljina ima, konstrukcija-lokacija materijala unutar dozvoljenog prostora za konstruisanje.


Za rešavanje ovakvog problema, treba početi od inicijalne konfiguracije ili predloga. Pri tome se koristi softver za analizu radi izračunavanja mase, napona i deformacija konfiguracije – vrednost izračunate uz pomoć paketa za analizu i praćene od strane osobe koja vrši optimizaciju zovu se odgovori konstrukcije. Konstruktor će oceniti osetljivost odgovora na različite konstrukcione promenljive, i odlučiti koje će promeniti i za koliko. Kada se konstrukcione promenljive promene, takođe se menjaju i odgovori. Ako se promeni debljina lima, menja se i masa konzole. Promeniće se i deformacija i napon. Tako da će konstruktor morati ponovo da traži odgovor od paketa za analizu da oceni odgovore. Ova iterativna procedura će se nastaviti dok konstruktor ne zaključi da je našao najbolju moguću konstrukciju za data ograničenja i promenljive. Deo izazova prilikom optimiziranja proizvoda je to da konstruktori nisu uvek u mogućnosti da jasno definišu njihov konstrukcioni problem ili daju definiciju “optimalnog”. Ovo ne treba previše da zastrašuje čak i ako se ne dobije najbolja konstrukcija, bilo koja promena na postojećoj dovodi do bolje. Tehnologija optimizacije je veoma robustna danas. Većina metoda su inteligentno implentirane od strane softvera.

Slika 10.3: Povezivanje optimizacionih modela, metoda i alata kod kompjuterske optimizacije[1]

start

Finiš

Početni model

CAD, FEA model, Excel, Matlab…

Analiza/evaluacija

Nastran, LSDyna, Matlab, Excel…

Izabrani model

Excel, SOL2000, LSOpt, Matlab, sopstveni kod

Optimizacioni metod

Excel, Matlab, LSOpt, SOL2000, sopstveni kod


LITERATURA [1] Kristina Shea, Computer Aided Product Development, Technischen Universitat Munchen, (TUM),2006 [2] Jivka Ovtcharova, A framework for feature-based product design: fundamenyal principles, system concepts, applications [3] Miltenović V., Razvoj proizvoda – strategija, metode, primena, Univerzitet u Nišu – Mašinski fakultet, Niš, 2003. [4] Michael Friendly (2008). "Milestones in the history of thematic cartography, statistical graphics, and data visualization". [5] Kalawsky, R. S. (1993). The Science of Virtual Reality and Virtual Environments: A Technical, Scientific and Engineering Reference on Virtual Environments, Addison-Wesley, Wokingham, England [6] Mychilo Stephenson (2005). Power, Madness, & Immortality: the Future of Virtual Reality. [7] Kenneth Crow "Product Data Management/Product information management" [8] In the words of the Simulation article in Encyclopedia of Computer Science, "designing a model of a real or imagined system and conducting experiments with that model". [9] Sokolowski, J.A., Banks, C.M. (2009). Principles of Modeling and Simulation. Hoboken, NJ: Wiley. p. 6. ISBN 978-0-470-28943-3. [10] Simulated reality (http://en.wikipedia.org/wiki/Simulated_reality) [11] Sherman, W.R., Craig, A.B. (2003). Understanding Virtual Reality. San Francisco, CA: Morgan Kaufmann. ISBN 978-1-55860-353-0. [12] Zahraee, A.H., Szewczyk, J., Paik, J.K., Guillaume, M. (2010). Robotic hand-held surgical device: evaluation of end-effector’s kinematics and development of proof-of-concept prototypes. Proceedings of the 13th International Conference on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention, Beijing, China. [13] Benedettini, O., Tjahjono, B. (2008). "Towards an improved tool to facilitate simulation modeling of complex manufacturing systems". International Journal of Advanced Manufacturing Technology43 (1/2): 191–9. doi:10.1007/s00170-008-1686-z. [14] Banks, J., Carson J., Nelson B.L., Nicol, D. (2005). Discrete-event system simulation (4th ed.). Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-13-088702-3. [15] Dr. M. Jovanović, Mr. J. Jovanović : CAD/FEA Praktikum za projektovanje u mašinstvu, Podgorica 2000. [16] Digital Mockup (http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_mockup) [17] James C. Schaaf, Jr. and Faye Lynn Thompson. “Systems Concept Development with Virtual Prototyping”. Proceedings of the 29th conference on Winter simulation, pp. 941 - 947. 1997. DOI 10.1.1.74.2308 [18] Dan LaCourse, “Virtual Prototyping Pays Off”. Cadalyst Magazine. May 1, 2003. [19] Tim Ghazaleh. “Virtual Prototyping” (PDF). Printed Circuit Design & Manufacture Magazine. November 1, 2004. [20] Von Thomas Otto. "Endlich umfassend simulieren". Digital Engineering, 6/10 – July–August 2010 [21] Rapid Prototyping (http://en.wikipedia.org/wiki/Rapid_prototyping) [22] Wohlers Report 2009, State of the Industry Annual Worldwide Progress Report on Additive Manufacturing, Wohlers Associates, 2009, http://www.wohlersassociates.com/, ISBN 0-9754429-5-3 [23] Wright, Paul K. (2001). 21st Century manufacturing. New Jersey: Prentice-Hall Inc. [24] Hopkinson, N & Dickens, P 2006, 'Emerging Rapid Manufacturing Processes', in Rapid Manufacturing; An industrial revolution for the digital age, Wiley & Sons Ltd, Chichester, W. Sussex [25] Selective Laser Sintering (http://en.wikipedia.org/wiki/Selective_laser_sintering) [26] Prasad K. D. V. Yarlagadda, S. Narayanan. "GCMM 2004: 1st International Conference on Manufacturing and Management". 2005. [27] Additive Companies Run Production Parts (http://www.rapidtoday.com/rqm.html) [28] http://en.wikipedia.org/wiki/Fused_deposition_modeling [29] Kalpakjian, Serope and Steven R. Schmid. Manufacturing Engineering and Technology 5th edition. Ch. 20 (pg 586-587 Pearson Prentice Hall. Upper Saddle River NJ, 2006. [30] http://en.wikipedia.org/wiki/Laminated_object_manufacturing [31] http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_beam_melting [32] Close-Up On Technology - 3D Printers Lead Growth of Rapid Prototyping - 08/04". Ptonline.com. [33] Paolo Cignoni, Roberto Scopigno (June 2008), "Sampled 3D models for CH applications: A viable and enabling new medium or just a technological exercise?" (PDF), ACM Journal on Computing and Cultural Heritage 1 (1): 1, doi:10.1145/1367080.1367082. [34] Z Corporation (http://www.zcorp.com) [35] Akscyn, Robert M., Donald L. McCracken and Elise A. Yoder (1988). "KMS: A distributed hypermedia system for managing knowledge in organizations". Communications of the ACM 31 (7): 820-835. [36] Maier, R (2007): Knowledge Management Systems: Information And Communication Technologies for Knowledge Management. 3rd edition, Berlin: Springer. [37] Document Management Software: infoRouter: http://www.inforouter.com [38] Singiresu S. Rao, Engineering Optimization: Theory and Practice

Documents

Virtuelni Razvoj Proizvoda (Seminarski Rad)