컴퓨터 보조 생산공학
Computer-aided production engineering
컴퓨터 보조 생산 공학(CAPE)은 비교적 새롭고 중요한 공학 분야다.글로벌 제조업은 상품이 생산되는 환경을 바꿔 놓았다.한편 전자통신기술의 급속한 발전은 보조를 맞추기 위해 디자인과 제조가 필요하게 되었다.[1]null
CAPE 설명
자본금은 제조/산업 기술자의 생산성을 향상시킬 새로운 형태의 컴퓨터 지원 엔지니어링 환경으로 간주된다.이 환경은 엔지니어가 미래의 제조 시스템과 서브시스템을 설계하고 구현하기 위해 사용할 것이다.현재 미국 국립표준기술연구소(NIST)에서 CAPE 시스템에 대한 작업이 진행 중이다.NIST 프로젝트는 제조 시스템의 설계와 엔지니어링을 위한 소프트웨어 환경과 도구의 개발을 진전시키는 것을 목적으로 한다.[2]null
자본비용과 제조업의 미래
제조의 미래는 새로운 기술을 통합할 수 있는 효율성에 의해 결정될 것이다.엔지니어링 제조 시스템의 현재 과정은 종종 임시방편적이며, 컴퓨터화된 도구들이 제한적으로 사용되고 있다.제조 시스템의 건설과 운영에 수반되는 비용과 자원을 감안하여, 엔지니어링 프로세스를 보다 효율적으로 만들어야 한다.엔지니어링 제조 시스템을 위한 새로운 컴퓨팅 환경은 이러한 목표를 달성하는 데 도움이 될 수 있다.null
왜 자본금이 중요한가?제품 설계자가 컴퓨터 보조 설계 시스템을 필요로 하는 것과 마찬가지로, 제조 및 산업 엔지니어들은 복잡한 문제를 해결하고 제조 시스템의 설계와 관련된 방대한 데이터를 관리하기 위한 정교한 컴퓨팅 능력이 필요하다.null
이러한 복잡한 문제를 해결하고 설계 데이터를 관리하기 위해서는 제조 시스템의 설계 및 이행 문제에 대한 과학 및 엔지니어링 방법의 적용에 전산화된 도구를 사용해야 한다.엔지니어들은 공장 전체를 하나의 시스템으로서 그리고 그 시스템의 주변 환경과의 상호작용을 다루어야 한다.공장 시스템의 구성 요소는 다음과 같다.
- 제조 설비를 수용하는 물리적 발전소
- 제조 작업을 수행하는 생산 시설
- 생산 시설에서 사용되는 기술
- 생산 시설에서 구성되거나 사용되는 작업 센터/스테이션, 기계, 장비, 도구 및 재료
- 각종 지원 시설
- 공장과 그 환경 사이의 관계
설비투자는 공장의 초기 설계와 엔지니어링에 관심을 가져야 할 뿐만 아니라 시간이 지남에 따라 개선사항도 다루어야 한다.KAPE는 표준 엔지니어링 방법과 문제 해결 기법을 지원하고 일상적인 작업을 자동화하며 의사결정 프로세스를 지원하는 참조 데이터를 제공해야 한다.null
환경은 엔지니어가 작업에서 더 생산적이고 효과적이 될 수 있도록 설계되어야 한다.이는 적절한 주변 장치로 구성된 개인용 컴퓨터 또는 엔지니어링 워크스테이션에서 구현될 것이다.엔지니어링 도구 개발자는 예를 들어 다음과 같은 다양한 분야에서 사용되는 기능과 데이터를 통합해야 한다.
- 제조, 산업 및 플랜트 엔지니어링
- 재료 가공 및 품질 엔지니어링
- 환경공학,
- 수학적 모델링/평가, 통계적 프로세스 제어 및 컴퓨터 과학,
- 경제 및 비용 분석 및 관리 과학,
이러한 기술 분야와 관련된 많은 방법, 공식 및 데이터는 현재 엔지니어링 핸드북에만 존재한다.일부 전산화된 도구를 이용할 수 있지만, 매우 전문적이고 사용이 어려우며, 정보를 공유하거나 함께 작업하지 않는 경우가 많다.서로 다른 벤더에 의해 구축된 엔지니어링 도구는 오픈 시스템 아키텍처와 인터페이스 표준을 통해 호환이 가능해야 한다.[3]null
CAPE는 어떻게 보일 것인가?
설비투자는 설계와 엔지니어링 도구의 통합 세트를 제공하는 컴퓨터 시스템을 기반으로 할 것이다.이러한 소프트웨어 도구는 회사의 제조 엔지니어들이 생산 시스템을 지속적으로 개선하기 위해 사용할 것이다.그들은 제조 자원에 대한 정보를 유지하고 생산 능력을 향상시키며 새로운 시설과 시스템을 개발할 것이다.다른 워크스테이션에서 일하는 엔지니어들은 공통 데이터베이스를 통해 정보를 공유할 것이다.null
기술팀은 설비투자(CAPE)를 활용해 공장 전체의 세부 계획과 작업 모델을 며칠 안에 마련한다.생산 문제에 대한 대안적 해결책이 신속하게 개발되고 평가될 수 있을 것이다.이것은 몇 주 또는 몇 개월간의 집중적인 활동이 필요할 수 있는 현재의 수동 방법에 비해 상당히 개선될 것이다.null
이 목표를 달성하기 위해서는 새로운 엔지니어링 도구 세트가 필요하다.지원해야 하는 기능의 예는 다음과 같다.
- 제품 사양 및 생산 요구 사항의 확인
- 제품의 생산 가능성 분석 및 제품 설계의 수정으로 제조 가능성 문제 해결 및 프로젝트 관리, 일정 수립 및 추적
- 제조 공정, 공장 배치 및 설비 계획의 모델링 및 사양
- 다양한 제조 프로세스, 시스템, 도구 및 재료의 다양한 경제적/비용 절충 고려
- 시스템/장비 선정 및 제조 장비 및 지원 시스템 조달 지원 분석
- 작업 및 작업 장소 설계
- 다양한 규정, 규격 및 표준 준수 및 위험 물질 통제
이러한 기능을 구현하는 도구는 고도로 자동화되고 통합되어야 하며, 광범위한 데이터에 대한 빠른 액세스를 제공해야 한다.이 데이터는 엔지니어링 도구에 접근하여 사용할 수 있는 형식으로 유지되어야 한다.이러한 전자 라이브러리에 포함될 수 있는 정보의 예는 다음과 같다.
- 생산 프로세스 모델, 데이터 및 일반 제조 시스템 구성
- 기계 및 장비 사양 및 공급업체 카탈로그
- 권장 방법, 관행, 알고리즘 등 및 벤치마킹 데이터
- 일반적인 발전소/시스템 배치도,
- 비용 추정 모델, 인건비, 기타 비용 데이터 및 예산 템플릿,
- 시간 기준, 산업 표준, 프로젝트 계획 및 법률/정부 규정.
이러한 온라인 라이브러리는 엔지니어가 다른 사용자의 작업에 기반한 솔루션을 신속하게 개발할 수 있도록 한다.null
이 엔지니어링 환경의 또 다른 중요한 측면은 가격 대비성이며, 이것은 맞춤 제작 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어가 아닌 저가의 " 기성품" 상용 제품에서 건설될 수 있는 환경을 설계함으로써 가장 잘 달성할 수 있다.기본 엔지니어링 환경은 저렴해야 한다.비용 및 기술적 이유 모두 증분 업그레이드를 지원할 수 있도록 설계되어야 한다.점진적인 업그레이드를 통해 기업은 필요에 따라 기능을 추가할 수 있다.상용 소프트웨어 제품은 이미 사용 중인 다른 소프트웨어와 설치 및 통합하기 쉬워야 한다.이러한 기능은 오늘날 워드프로세서, 데이터베이스, 스프레드시트와 같은 일부 범용 상업용 소프트웨어에 제한적으로 존재한다.[4]null
기술적 문제
많은 기술적 문제들은 자본조달에 대한 새로운 엔지니어링 도구의 설계와 개발에서 고려되어야 한다.이러한 문제에는 다음이 포함된다.
- 도구 자체의 필수 기능
- 엔지니어링 방법의 공식화 및 개선
- 온라인 기술 참조 라이브러리 및 사용자 엔지니어링 및 그래픽 시각화 개발
- 사용자 엔지니어링 및 그래픽 시각화 기술
- 시스템 연결 및 정보 공유 및 컴퓨팅 환경의 통합 표준
- 도구에 지능적인 행동의 통합
해결해야 할 세 가지 중요한 요소가 있다: 공통 제조 시스템 정보 모델 작성, 엔지니어링 수명 주기 접근법 사용, 소프트웨어 도구 통합 프레임워크 개발.null
이러한 요소들의 분해능은 독립적으로 개발된 시스템이 함께 작동할 수 있도록 보장하는 데 도움이 될 것이다.공통 정보 모델은 제조 시스템의 요소와 상호간의 관계, 각 요소에 의해 수행되는 기능 또는 프로세스, 그러한 기능을 수행하는 데 필요한 도구, 재료 및 정보, 그리고 모델과 그 구성요소 요소에 대한 효과 측정치를 식별해야 한다.null
수년간 제조의 다양한 측면에 대한 정보 모델을 개발하기 위한 많은 노력이 있었지만, 알려진 기존 모델은 CAPE의 필요를 완전히 충족시키지 못했다.따라서, CAPE 환경이 지원해야 하는 다양한 프로세스를 식별하기 위해 라이프사이클 접근법이 필요하며, 제조 시스템 또는 서브시스템 존재의 모든 단계를 정의해야 한다.시스템 라이프사이클 접근법에 포함될 수 있는 주요 단계로는 요구사항 식별, 시스템 설계 규격, 공급업체 선정, 시스템 개발 및 업그레이드, 설치, 테스트 및 교육, 생산 운영 벤치마킹 등이 있다.null
관리, 조정 및 관리 기능은 라이프사이클의 각 단계에서 수행되어야 한다.변화하는 요구를 충족시키거나 새로운 기술을 통합하기 위해 시스템을 업그레이드 또는 재설계할 때 시간이 지남에 따라 단계가 반복될 수 있다.null
소프트웨어 도구 통합 프레임워크는 도구를 독립적으로 설계하고 개발할 수 있는 방법을 명시해야 한다.이 프레임워크는 CAPE 도구가 공통 서비스를 어떻게 처리하고, 상호 작용하며, 문제 해결 활동을 조정하는지를 정의할 것이다.비록 현존하는 일부 소프트웨어 제품과 표준이 현재 공통 서비스 문제를 다루고 있지만, 도구 상호작용 문제는 대부분 해결되지 않은 채로 남아 있다.도구 상호작용 문제는 컴퓨터 지원 제조 시스템 엔지니어링 영역에만 국한되지 않고 소프트웨어 산업 전반에 걸쳐 퍼져 있다.[5]null
케이프현황
상용 기성품(COTS) 소프트웨어 패키지로부터 초기 자본금 환경이 구축되었다.이 새로운 환경은 자본비용 기능을 수행하기 위해 상용화된 도구를 시연하고, 개별 엔지니어링 도구와 전체 환경에 대한 기능 요건을 더 잘 이해하고 정의하며, 미래에 호환되는 환경을 구현하기 위해 해결해야 하는 통합 문제를 식별하기 위해 사용되고 있다.e
COTS 도구를 사용한 몇 가지 엔지니어링 데모가 개발 중에 있다.이러한 시연들은 제조 시스템을 엔지니어링할 때 수행되어야 하는 다양한 유형의 기능을 설명하기 위해 고안되었다.null
현재 COTS 환경에서 지원되는 기능으로는 시스템 사양/다이아그램, 프로세스 흐름도, 정보 모델링, 제품의 컴퓨터 지원 설계, 플랜트 배치, 재료 흐름 분석, 인체공학적 작업 공간 설계, 수학적 모델링, 통계적 분석, 라인 밸런싱, 제조 시뮬레이션, 투자 분석, pr.주제 관리, 지식 기반 시스템 개발, 스프레드시트, 문서 준비, 사용자 인터페이스 개발, 문서 일러스트레이션, 양식 및 데이터베이스 관리.[6]null
메모들
원천
- J.P. 태너, 제조 엔지니어링:1991년 뉴욕 마르셀 데커의 기본 기능 소개
- 1992년 뉴욕 Wiley Interscience 산업공학 핸드북
- 1976년 뉴욕 맥그로힐의 D. 달라스(edd.) 공구 및 제조 엔지니어 핸드북
- W.D 콤프턴(ed.), 통합 제조 시스템의 설계 및 분석, National Academy Press, Washington, DC, 1988
