Implementation of 3D CAD- and EDM-systems in foundry industries

Abstract

Tämä työ on tutkimus tietokoneavusteisten 3D-suunnitteluohjelmien ja suunnittelutiedon hallintaohjelmien käyttöönotosta valimoteollisuudessa. Työssä pyritään kuvaamaan valunsuunnittelun erikoispiirteet niin mallinnusteknisestä kuin tiedonhallinnallisestakin näkökulmasta. Teoriaosuudessa selvitetään kirjallisuustutkimuksen avulla valunsuunnittelun sekä mallinnusohjelmistoille että tiedonhallinnalle asettamia haasteita. Lisäksi selvitetään, millä aikataululla 3D-suunnitteluohjelmistojen käyttöönotto on suomalaisissa valimoissa edennyt. Käytännön tutkimuksessa osallistuttiin käyttöönottoprojektiin, jonka aikana Metso Lokomo Steels Oy:n teräsvalimolla viimeisetkin 2D-piirustusohjelmat korvataan 3D-suunnittelujärjestelmällä. Myös suunnittelutiedon hallintaohjelmisto otettiin käyttöön. Käyttöjärjestelmäpohjaisen tiedonhallinnan korvaamista sillä harkitaan. Uudet ohjelmistot ovat UGS PLM Software -konsernin 3D-suunnittelujärjestelmä NX ja suunnittelutiedon hallintajärjestelmä Teamcenter. Käyttöönottoprojektin tavoitteena on, että uusien ohjelmistojen myötä suunnitteluprojektien läpimenoaika lyhenisi ja että muutosten tekeminen sekä tiedonhallinta helpottuisi. Myös suunnitteluprosessin tuloksena syntyvien dokumenttien havainnollisuutta pyritään parantamaan. Tähän 3D-järjestelmä näyttäisikin tarjoavan hyvät mahdollisuudet.

Käytännön tutkimustyö tehtiin paikan päällä Metso Lokomo Steels Oy:n suunnitteluosastolla Tampereella. Haastatteluilla ja työskentelyä seuraamalla selvitettiin nykyinen suunnitteluprosessi lähtien asiakkaan piirustuksesta tai 3D-mallista aina valmiiksi dokumenteiksi. Tutkimuksen ohessa suunnittelijoita koulutettiin 3D-järjestelmän käytössä. Koulutuksen aikana kohdattuja mallinnusteknisiä haasteita vertailtiin kirjallisuustutkimuksen tuloksiin. Nykyisen suunnitteluprosessin, tavoitteiden ja suunnittelijoiden haastattelujen perusteella kehitettiin suunnitteluprosessia, jota noudattamalla saataisiin suurin hyöty uusista ohjelmistoista. Prosessin kehittämisessä käytettiin arvoanalyysin menetelmää. Yksittäisten päätösten tukena käytettiin suunnittelijoiden haastatteluja ja pisteytysmatriiseja. Kehitettyä suunnitteluprosessia testattiin suunnittelemalla uudestaan jo valmiita projekteja. Tutkimuksen loppuvaiheessa uutta prosessia ja uusia järjestelmiä käytettiin hyväksi kokonaan uudessa suunnitteluprojektissa.

Tutkimuksen tuloksena oli ohjeistettu valunsuunnitteluprosessi käyttäen NX- ja Teamcenter- ohjelmistoja. Ohjeistuksessa kartoitettiin yksityiskohtaisesti vaiheet asiakkaan piirustuksesta tai 3D-mallista valmiiksi tuotteeksi. Lisäksi muutosten- ja tiedonhallinta ohjeistettiin. Ohjelmistojen ja tutkimuksen perusteella kehitetyn prosessin 2D-ohjelmat korvaavan täysimittaisen käytön on suunniteltu toteutuvan 2007 syksyyn mennessä. Näin ollen lopullisia tuloksia ei voitu tarkkailla tämän työn puitteissa. Alustavat tulokset olivat kuitenkin ajankäytön ja muutostenhallinnan kannalta lupaavia. Dokumenttien havainnollisuuden todettiin jo tutkimuksen aikana parantuneen huomattavasti. Tutkimuksessa todettiin myös, että kirjallisuustutkimuksen tulokset mallinnuksen haasteista pitivät hyvin paikkansa.