A method for the generation of assembly information from product design
Authors: Πίντζος Γεώργιος 
Published: September 2021

Οι μέθοδοι σχεδιασμού και προγραμματισμού συστημάτων συναρμολόγησης βρίσκονται στο κέντρο της βιομηχανικής και ακαδημαϊκής έρευνας εδώ και πολλές δεκαετίες, κυρίως λόγω του κόστους της χειρωνακτικής συναρμολόγησης, που μπορεί να αφορά ακόμη και τις μισές από τις συνολικές δαπάνες παραγωγής ενός προϊόντος. Οι υπάρχουσες και αναδυόμενες βιομηχανικές τάσεις, όπως η μαζική προσαρμογή και εξατοµίκευση προϊόντων (mass product customization and personalization), απαιτούν μικρούς χρόνους για τη λήψη αποφάσεων υλοποίησης των σχετικών συστημάτων παραγωγής. Παρόλο που έχουν προταθεί και εφαρμοστεί μεθοδολογίες όπως ο παράλληλος τεχνικός σχεδιασµός (concurrent engineering), υπάρχουν ακόμα κενά μεταξύ του σχεδιασμού ενός προϊόντος και της παραγωγής του. Τα υπάρχοντα συστήματα διαχείρισης του κύκλου ζωής των προϊόντων (Product Lifecycle Management systems) εστιάζουν στο συντονισμό των δραστηριοτήτων μεταξύ μηχανικών διαφορετικών ειδικοτήτων, χωρίς όμως να υποστηρίζουν άμεσα τη λήψη αποφάσεων από τους ιθύνοντες μηχανικούς. Επιπλέον, αρκετές λύσεις που έχουν προταθεί και αφορούν τις διαφορετικές φάσεις σχεδιασμού των συστημάτων παραγωγής, δεν λαμβάνουν υπόψη την ολιστική φύση του σχεδιασμού και άρα τις επιμέρους φάσεις που τον αποτελούν. Κατά συνέπεια, οι υπεύθυνοι για το σχεδιασμό και την ανάπτυξη προϊόντων εξαρτώνται ακόμα από τις ειδικές γνώσεις των μηχανικών που ασχολούνται με τις μετέπειτα φάσεις του κύκλου ζωής ενός προϊόντος.Η εν λόγω διατριβή προτείνει μια μέθοδο παραγωγής πληροφοριών συναρμολόγησης, που αφορούν διαφορετικές φάσεις του κύκλου της ζωής ενός προϊόντος, από τα αρχεία σχεδίου των προϊόντων (CAD files). Η προσέγγιση αυτή συνοδεύεται από τρεις εφαρμογές που εστιάζουν στο σχεδιασμό συστημάτων συναρμολόγησης, στην εκτέλεση της συναρμολόγησης και στην ανακύκλωση ή επαναχρησιμοποίηση του προϊόντος, ή τμημάτων αυτού, στο τέλος της ζωής του. Η κύρια μέθοδος αποτελείται από έναν αλγόριθμο που προσδιορίζει τις σχέσεις προτεραιότητας μεταξύ όλων των συστατικών στοιχείων ενός προϊόντος (υποσυναρμογές, κομμάτια και σύνδεσμοι). Ο αλγόριθμος κάνει χρήση της ανίχνευσης σύγκρουσης (collision detection) μεταξύ των στοιχείων, καθώς επίσης και των περιορισμών και άλλων συναφών πληροφοριών που έχουν οριστεί από τους σχεδιαστές του προϊόντος. Έχοντας αυτά σαν κύρια μέσα, ο αλγόριθμος προσδιορίζει τις πιθανές ακολουθίες συναρμολόγησης. Τα αποτελέσματα του αλγορίθμου χρησιμοποιούνται στην συνέχεια από τρεις διαφορετικές εφαρμογές: εφαρμογή εκτίμησης αξίας στο τέλος ζωής (End of Life value estimation), εφαρμογή εξισορρόπησης και προσομοίωσης γραμμών συναρμολόγησης και εφαρμογή παραγωγής οδηγιών συναρμολόγησης (Assembly Instructions Generation). Οι εφαρμογές αφορούν μηχανικούς που εργάζονται στις φάσεις του σχεδιασμού και της ανάπτυξης προϊόντος και γραμμών συναρμολόγησης καθώς και τους χειριστές κατά τη διάρκεια της εκτέλεσης των πραγματικών διαδικασιών.Ο αλγόριθμος παραγωγής διαγραμμάτων προτεραιότητας συναρμολόγησης (Assembly Precedence Diagram Generation - APDG) αναπτύχθηκε ως πρόσθετη εφαρμογή (add-on) σε ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο σύστημα σχεδιασμού (CAD). Η απόδοση του αλγορίθμου έχει εξεταστεί με τη χρήση δεδομένων που έχουν παραχωρηθεί από την αυτοκινητοβιομηχανία. Οι υπόλοιπες εφαρμογές αναπτύχθηκαν χρησιμοποιώντας τρεις διαφορετικές προσεγγίσεις. Πιο συγκεκριμένα, οι εφαρμογές σχετικές με τον σχεδιασμό γραμμών συναρμολόγησης αναπτύχθηκαν ως τμήματα μιας πλατφόρμας συνεργασίας που μπορεί επίσης να εξαγάγει και να χρησιμοποιήσει δεδομένα που βρίσκονται σε αρχεία τεχνικού σχεδιασμού (CAx files). Η εφαρμογή παραγωγής και απεικόνισης οδηγιών συναρμολόγησης αναπτύχθηκε ως ανεξάρτητη εφαρμογή ενώ η εφαρμογή αξιολόγησης του προϊόντος για ανακύκλωση ή επαναχρησιμοποίηση αναπτύχθηκε ως μακρο-εφαρμογή (macro). Η ανάπτυξη των εφαρμογών σχετικών με το σχεδιασμό γραμμών συναρμολόγησης συμπεριλαμβάνει την ανάπτυξη μιας νέας μεθόδου ενσωμάτωσης μεθόδων εξισορρόπησης γραμμών συναρμολόγησης με μεθόδους προσομοίωσης αυτών. Όλες οι αναπτυγμένες εφαρμογές ελέγχθηκαν χρησιμοποιώντας δεδομένα από την βιομηχανία και τα αποτελέσματά τους παρουσιάζονται με την χρήση δεικτών που εκφράζουν χρόνο και κόστος.