A gépi rendszerek funkcionális felépítése

A rendszer által ellátandó általános funkciót részfunkciókra, azokat pedig elemi funkciókra bontjuk. A köztük lévő kapcsolatok kölcsönösen és hierarchikusan valósulnak meg.

A géprendszer egésze által ellátott funkció az általános funkció. A géprendszeren belül funkcionális és zavaró alrendszerek vannak. Funkcionális alrendszerek lehetnek: geometriai, kinematikai, energetikai, kommunikációs-információs, anyagi alrendszerek stb. Zavaró alrendszerek lehetnek: statikus és egyéb deformációk, dinamikus instabilitás, kopás, zaj stb.

Ha a rendszer változó hatású környezetben működik, ami a rendszer működési folyamataiban is zavarokat okoz. A zavar miatt olyan veszteségek lépnek fel, amelyek csökkentik a rendszer hatásfokát, és a rendszert a megengedett üzemi feltételeken kívülre juttatják. A rendszerállapot olyan adathalmaz, amely teljes körű információt ad a rendszer adott időpontban és adott környezeti feltételek melletti viselkedéséről az idő függvényében.

A rendszer alapállapotát a cél feladat paramétereinek időben történő megfigyelésével határozzuk meg. A cél feladat paramétereinek megengedett határokon belüli megváltoztatása határozza meg a rendszer kielégítő állapotát, ami azt jelenti, hogy a rendszer sikeresen látja el az előlátott feladatot. Mindaddig, amíg a rendszer sikeresen ellátja feladatát, addig biztosítottak a megfelelő kimeneti értékek. A rendszer hibás állapota azt jelenti, hogy a funkcionális alrendszerek és elemek között lévő kapcsolat és ezek jellemzői meghibásodnak és szükséges a rendszer megfelelő állapotba, azaz működőképes állapotba való visszaállítása. Ezt különféle karbantartási eljárásokkal érik el.

Részfunkciók az energiafelhasználás folyamatában

Minden géprendszerben a bevitt energia felhasználásával valósul meg a hasznos munka vagy egy bizonyos funkció elvégzése. Ebben a vonatkozásban a munkavégzés során nem mozgó gépek, mint például a gyártógépek (szerszámgépek), a vegyipar, élelmiszeripar, a textilipar és számos más iparág géprendszerei többnyire elektromos energiát használnak. Általános szabály, hogy a villanymotorokban mechanikai energiává alakul át az elektromos energia. A működés közben mozgó géprendszerek, mint a közúti járművek, hajók, repülőgépek, traktorok, munkagépek stb., az üzemanyag vegyi energiáját használják fel, amelynek a belső égésű motorokban történő égése először hőt termel, majd átalakul mechanikai energiává.

A motorok tervezésének alapvető felfogása, hogy az adott energia előállítására az minél kisebb legyen. Ebből kifolyólag a motoroknak nagyobb szögsebességgel és kisebb nyomatékkal kell rendelkezniük. Mivel azonban a gépi rendszerek végrehajtó szervei leggyakrabban kisebb szögsebesség és nagyobb nyomaték mellett tudják sikeresen ellátni feladatukat, szükség van a mechanikai energia állapotának megváltoztatására. A gépi rendszerek azon részei, amelyekben az energia állapota, azaz a szögsebességek és a nyomatékok nagysága változik, azok az áttételek. Az energia átadása a motor tengelyéről a végrehajtó szervbe állapotváltoztatás nélkül vagy váltómű, vagy egyéb átviteli elemekkel (tengelykapcsolók, közbenső tengelyek stb.) valósul meg. A funkció jobb elérése érdekében bizonyos gépi rendszereknek rendelkezniük kell bizonyos mennyiségű tárolt, felhalmozott energiával. Például a hidraulikus rendszerekben a folyadék egyenletesebb áramlását nyomástároló (hidraulikus akkumulátor) segítségével érik el. Így az energia a végrehajtó géprendszerekben egyik formából a másikba átalakulhat, megváltoztathatja állapotát, átvihető egyik helyről a másikra és felhalmozódhat. Ezen energiaváltozási folyamatok mindegyike egy funkció a rendszerben. A végrehajtó rendszerek funkciójától eltérően az energiarendszerek funkciója elsősorban az energiaátalakításon alapul.

A vízerőművekben a vízturbinákban áramló víz potenciális és mozgási energiája mechanikai energiává alakul, amelyet elektromos generátorok segítségével alakítanak át elektromos energiává. A hőerőművekben a tüzelőanyag vegyi energiája az égés során hőenergiává alakul át, amely a víz melegítésével gőz formájába kerül és a gőzturbinát meghajtva a mechanikus energia a generátorokban elektromos energiává alakul. Az atomerőművekben a fűtőanyag atomenergiáját hővé alakítják, amelyet a hőerőművekhez hasonlóan tovább hasznosítanak.

Részfunkciók a feldolgozási folyamatokban

Minden géprendszerben van egy anyag, a szó legáltalánosabb értelmében, amely annak a feladatának a tárgyát mutatja be, vagy amely által a rendszer funkciója megvalósul. Szerkezetük, összetételük, állapotuk, alakjuk, eredetük és tulajdonságaik szerint az anyagok nagyon eltérőek lehetnek. Például a bányászati géprendszerekben a munkaanyag elsősorban az érc, az üzemanyagok a közlekedési eszközökben, a gyártógépekben a feldolgozott anyag. Az aktuális folyamat típusától függően amelyek a kívánt funkciókat látják el, az anyagok számos változtatáson, azaz feldolgozáson eshetnek át. Például a bányászati géprendszerekben a munkaanyagot (ércet) bányásszák, szállítják, zúzzák és tárolják további felhasználás és feldolgozás céljából.

A mezőgazdaságban gépekben a munkaanyag lehet a gabona, amelyet aratnak, szállítanak, majd tárolnak. A vegyipar az alapvető anyagokból kémiai folyamatok által új, eltérő összetételű, szerkezetű és tulajdonságú termékeket állítanak elő. Ezek a példák azt mutatják, hogy a munkafolyamat során a munkaanyagok változhatnak forma, szerkezet, kémiai összetétel, hő- és egyéb viszonyok, átadandó, tárolás. Mindezek a változási folyamatok részfunkciókat képviselnek. Az üzemanyag (szén, olaj, gáz) mint hajtóanyag a géprendszerekben fizikai és kémiai átalakulásnak, állapotváltozásnak, szállításnak és tárolásnak vannak kitéve.

A felsorolt anyagokon kívül a géprendszerek olyan anyagokat használnak, amelyek általános alkalmazásúak, azaz lehetővé teszik a rendszer egyes elemeinek működését, a rendszer általános funkciójától függetlenül, például csúszó- és gördülőpárok kenésére szolgáló kenőanyagokat. Ezek funkcionális anyagok, a munkafolyamat során más anyagokhoz hasonlóan megváltoztathatják állapotukat, átvihetők vagy tárolhatók. pl.: amikor csúszó vagy gördülő csapágyakat kennek az olaj kényszerkeringetésével a szivattyúban, az olajat egy bizonyos nyomásra összenyomva, a kenési helyre eljuttatja, ahol ellátja feladatát, majd visszavezetik a tartályba. Ezek a részleges kenési folyamatok képviselik a géprendszer részfunkcióit.

A géprendszerek vezérlésére használt részfunkciók

A géprendszerek kezelése és ellenőrzése, a rendszer megfelelő működéséhez fontos munka- és hajtóanyagok, energia és alapelemek állapotának ismerete alapján valósul meg. Ezekre a feltételekre vonatkozó adatokat állapotjelzők közvetlen mérésével nyerjük, amelyek a fizikai mennyiségek, hőmérséklet, nyomás, sebesség, áramerősség, rezgés, alkatrészek deformációja, zaj stb. mérésére redukálódnak. Például a gép helyes üzemének elemzésekor, a kenési funkciók megvalósulásának ellenőrzése elsősorban az olaj paramétereinek figyelésével, valamint a nyomás és az olaj hőmérsékletének ismerete alapján történik a szükséges helyeken. A kenési alrendszerben, amely egy szívó- és nyomóvezetékkel ellátott szivattyúból, egy tisztítóból, olajhűtőből, tartályból szelepekből áll, általában a következő értékeket mérik: nyomás és hőmérséklet a nyomóvezetékben, némely esetben a kenési hely mögötti olajhőmérséklet, nyomásesés a szűrő előtt és után és a tartályban lévő olajszint. A mérési folyamat leggyakrabban az egyik energiafajtának a másikra való átalakításával, valamint bizonyos mérőműszerek használatával történik. Például a hőmérséklet mérésének legegyszerűbb módja a higanyos vagy alkoholos hőmérők használata, amelyek a hő hatására tágulnak. A hőmérsékletátadást a közegből a működő mérőanyag felé áramló hő átadásával érjük el. Az ilyen hőmérőket alacsonyabb hőmérsékleten és jól hozzáférhető helyeken történő mérésre használják. A mérések magasabb hőmérsékleten és a szabályozási ponttól távolabbi helyeken is mérhetők elektromos műszerek segítségével. Az egyik módszer azon alapul, hogy a vezető elektromos ellenállása a hőmérséklet függvényében változik. Ha olyan vezetőt használunk, amelynek hőállapotát az elektromos ellenállás változásának mérésével határozzuk meg, akkor a termikus állapotra, azaz a hőmérséklet nagyságára vonatkozó adatokat kapunk. A hőátadás folyamata, az elektromos jel továbbítása a vezérlőponthoz, valamint a jel vizuális vagy egyéb jelzővé alakítása, a gépi rendszerek vezérlésére használt részfunkció.

Elemi funkciók

A gépek teljes funkciója olyan elemi funkciókból áll, amelyek több különböző gépben is megtalálhatók. Az elemi funkciók mindegyike számos fizikai elven alapulhat. A lehetséges fizikai elvek felhasználásával több fizikai eszköz (mechanizmusok, gépek) tervezésére van lehetőség.

modul tervezése lépésenként

Minden gép és berendezés öt elemi funkcióval tervezhető, nevezetesen:

• közvetlen csatolás, például fogaskerekek
• laza csatlakozás, például szíj;
• teljes korlátozás, például csavar;
• részleges korlátozás, például csapágy és
• egységesítés, például sebességváltó ház.

Az összes funkcionális modul a következő hat alrendszerbe integrálható:

• felhalmozódás;
• elágazás;
• változás;
• irányítás;
• megbízás és
• variáció.

A logikai operátorok alkalmazhatók vagy nem alkalmazhatók a funkcionális modulokra, így minden funkcionális modulnak és alrendszernek több változata van. Így a rendszer funkciója többféle változatban is elképzelhető, amelyeket azután ki kell értékelni. Ezenkívül minden modulnak és alrendszernek megvannak a saját korlátai, amelyeken keresztül anyagot, energiát és információkat cserél a rendszer többi moduljával. A gépgyártás folyamatának kreatív része a megoldandó funkció struktúrájának meghatározása, valamint a megoldás legkedvezőbb változatának felmérése és kiválasztása.

Az tervezés minden egyes figyelembe vett modulja egy halmazból áll:

• információ a szabványos méretekről, a megfelelő anyagról, folyamatról stb.;
• a természeti törvények vagy a tapasztalat által meghatározott szabályok;
• tervezési paraméterek, amelyeket úgy kell megoldani, hogy az alkatrész (termék) teljesen meghatározott legyen és
• paraméterek (méret), amelyekkel egy modul szülő, párhuzamos vagy alárendelt hierarchikus kapcsolaton keresztül kapcsolódik más modulokhoz.

Az egyes modulok koncepcionális elemzése és megvalósítása szakaszosan történik, pl. az előzetes ötlettől (koncepciótól) kezdve, az ötlet kidolgozásán keresztül a teljes megvalósításig.

Rész- és elemi funkciók végrehajtói

A részfunkciók végrehajtói, azaz a gépi rendszerek azon részei, amelyek segítségével részfunkciókat valósítanak meg, a rendszer elemei alkotják. Ezek alrendszereket, csoportokat vagy összeállításokat képviselhetnek. A részfeladatokat végző részegységek fenti példáiban a mechanikai energia állapotát megváltoztató erőátvitel lehet a rendszer eleme vagy egy csoportja, a tengely a tengelykapcsolóval pedig egy csoport az energia átvitelére annak állapotának megváltoztatása nélkül. Az elemi funkciók végrehajtói a szerkezetek vagy a gépek elemei. A megadott példákban ezek a következők: tengelyek, tengelykapcsolók, tengelykötések, ékek, hornyok, szorítócsuklók, szíjak, fogaskerekek vagy egyéb elempárok.

Azok a gépelemek, amelyeket nem lehet roncsolás nélkül több részre bontani, egy géprendszer, gép vagy szerelvény alapvető részei.

A végrehajtás módja szerint a részfunkciók csoportokba sorolhatók. Az elemi funkciókat részfunkciókon belül látják el. A részfunkciók mindegyike olyan elemi funkciók végrehajtásával valósul meg, amelyek különböző módon kombinálhatók vagy megfelelő szerkezetbe kapcsolhatók. Például mindegyik csapágy különálló vagy központi kenéssel rendelkezik. Az emelő hajtómechanizmusában lévő tengelykapcsoló-fék tengelykapcsolóra és fékre bontható, amelyek mindegyike ellátja a maga részfeladatát. Az elemi funkciók felépítése akkor a legegyszerűbben kialakítható, ha ezek mindegyike egy gépelem segítségével végrehajtható.

A gépi rendszerek ellenőrzése működés közben

Gépi rendszerek karbantartásának tervezése

A termékfejlesztés, a gyártás és a géprendszer karbantartása a rendszer teljes életciklusának egymással összefüggő szakaszai. Így a megfelelő integrált logisztikai, karbantartási folyamat csak akkor valósítható meg, ha a géprendszer fejlesztési szakaszában figyelembe veszik a karbantartási feltételeket. Ez azt jelenti, hogy a géprendszert úgy kell kialakítani, hogy az optimális gyártási lehetőségek mellett megfelelően karbantartható is legyen. A géprendszer működése azonban nem csak a tervezési megoldástól, hanem a karbantartástól is függ. A tervezőnek figyelemmel kell kísérnie a tervezett eszközt működés közben is. Így értékes tapasztalatokra tesz szert a jövőbeni új megoldásokhoz.

Mivel a géprendszer karbantartásának tervezése a fejlesztés korai szakaszában kezdődik, a tervezőnek rendelkeznie kell bizonyos, a géprendszer karbantartásával kapcsolatos információkkal, mint pl.

• hol végzik a karbantartást (a helyszínen, műhelyben, gyárban);
• melyik szervíz (vagy cég) felelős a karbantartásért;
• milyen alapvető támogatási feltételek szükségesek az egyes karbantartási szinteken (műhely, szerszámok, vizsgáló és diagnosztikai berendezések, alkatrészek, személyzet képzése stb.);
• milyen támogatás szükséges a rendszer rendelkezésre állásának minimális követelményeinek teljesítéséhez (például a karbantartó berendezések rendelkezésre állása és megbízhatósága, minimális karbantartási állásidő, javítási idő stb.).

A géprendszer karbantartása során számos olyan probléma figyelhető meg, amelyek akadályozzák az sikeres működését, mint pl.

• a karbantartó szolgálat nem képes a karbantartási műveleteket elvégezni a rendszer hiányosságai miatt (például bizonyos helyek elérhetetlensége, ahol karbantartási műveletekre van szükség, nehéz diagnosztika stb.);
• nem tudja elvégezni a karbantartást, mert nem biztosítottak pótalkatrészeket, vagy nem állnak rendelkezésre megfelelő műszaki adatok.

Ilyen és ehhez hasonló problémák adódnak abból, hogy a logisztikai támogatás és a fejlesztésük szükségességét nem vettük figyelembe.

A karbantartás összetett tevékenységi rendszer. A célnak megfelelően megkülönböztetünk megelőző és hibajavító karbantartásokat. A megelőző karbantartási eljárásokat a meghibásodás előtt hajtják végre. A megelőző karbantartás olyan tevékenységekből áll, amelyeket a „meghibásodás” előfordulásának megelőzésére végeznek. A javító karbantartási eljárást a rendszerben fellépő zavarok után hajtják végre, hogy a rendszert visszaállítsák működőképes állapotba. A munkafeladatok ellátásának módszertana szerint vannak tervezett és nem tervezett karbantartások. A finanszírozási források szerint lehet folyamatos és beruházási karbantartás. A folyamatos karbantartás magában foglalja: tisztítás, kenés, ellenőrzés, kopó alkatrészek cseréje stb. Forgótőkéből finanszírozzák. A beruházási karbantartás nagyobb javításokat jelenti, és az eszközök amortizációjábol finanszírozzák.

A géprendszer alkatrészeinek kopása és felújítása

A géprendszerek alkatrészei az anyag kopása, korróziója és kifáradása miatt elhasználódnak. A tapadási kopás az anyagok mechanikai kopásának alaptípusa. Ez a relatív mozgás során az egyenetlenségek tetején lévő felületek érintkezésének következménye, amely során nagy nyomás keletkezik. Intenzív a gépalkatrészek élettartamának kezdetén, valamint az indítási vagy leállási időszakokban. A kopási folyamat csökkentésére a legjelentősebb megoldásokat a géprendszer alkatrészeinek tervezése és gyártása során, illetve azok késztermékként történő kiválasztása során érhető el. Az anyag típusa, az érintkező felületek állapota, a hőkezelés, a kenés módja és az erőhatások intenzitása azok a tényezők, amelyek leginkább befolyásolják az anyag tapadókopásának intenzitását.

A korrózió az anyag elhasználódása a környezettel való kémiai vagy elektrokémiai reakció során. Megkülönböztetünk felületi és mély korróziót. A felületi korrózió könnyen észlelhető, ezért különféle védekezési lehetőségek állnak rendelkezésre. A mély korrózió veszélyesebb. Repedések és kezdeti karcolások okozzák, amelyek a korrózió hatására gyorsan kitágulnak, és így felgyorsítják az alkatrészek törését.

Az anyag kifáradása a feszültség méretének és irányának változása miatt következik be. Statisztikailag megállapították, hogy a géprendszer-alkatrészek törésének mintegy 90%-a fáradásos törés, nevezetesen: anyaghiba miatt 4%, nem megfelelő tervezési megoldás miatt 11%, gyártási hibák miatt 48% és a nem megfelelő körülmények miatt 37%. A törések hátterében leggyakrabban hegesztési, szerelési, üzembe helyezési hibák, illetve termikus igénybevételek és korrózió állnak.

Az anyag korábbi deformációjával jellemezhető statikus terhelések során fellépő törésektől eltérően a fáradásos törések általában az anyag előzetes deformációja nélkül következnek be, egészen addig, amíg a keresztmetszeti terület annyira le nem csökken, hogy a feszültségek elérik a kritikus szintet.

A karbantartási módszerek fejlődése

A gépi rendszerek fejlesztésének fő irányai: a rendszerelemek automatizálása, informatizálása és szabványosítása. A fejlesztés alapvető jellemzői: a rendszer összetettsége, modulok alkalmazása a tervezésben és a könnyű karbantarthatóság. Az NC és CNC technológiák bevezetése új ismereteket igényel a karbantartáshoz az elektronika területén. A CAD, CAM, CAP és egyéb technológiák mellett a gépi rendszerek karbantartására és felügyeletére is léteznek megfelelő számítógépes technológiák (CAMT – Computer Aided Maintenance).

Tervezett karbantartási rendszer tulajdonságai: A rendszereket egy meghatározott cél elérése érdekében alkalmazzák, az információk fogadása, továbbítása, feldolgozása és felhasználása alapján. A cél annak a folyamatnak a szabályozása, amely lehetővé teszi a géprendszer működését. A pontos információ növeli a rendszer munkaképességét és befolyásolja a működését. A megelőző karbantartás feladata a műszaki állapot és az üzembiztonság optimális szintjének elérése, amely biztosítja a géprendszer maximális hatékonyságát. Az információs rendszer tervének tartalmaznia kell a műszaki rendszer állapotát meghatározó adatokat és adatbázisokat, adat- és információfeldolgozást, a megszerzett információk elemzésének eredményeit. Mivel ezeket az információkat a rendszer technikai folyamatának eredményességének kezelésére használjuk fel, célját akkor fogja szolgálni, ha ezeket az információkat gyorsan megkapjuk. Az információáramlás folytonosságának megteremtése a géprendszer moduljai számára a működési folyamat minden fázisában lehetővé teszi azok felhasználását a géprendszer megbízhatósági mutatóinak előrejelzésére. Ezek az adatok felhasználhatók az újgenerációs géprendszerek műszaki követelményeinek kialakításában.

Adat- és információhordozók: Az adat- és információhordozók olyan tárolók, amelyek a rendszer állapotára vonatkozó releváns információk mérésének eredményeit tartalmazzák. Az adatok és információk számának a lehető legkisebbnek kell lennie, de elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy átfogó képet kapjon a rendszer állapotáról.

Az alapvető adat- és információhordozók:

• a rendszer szerkezeti térképe, amely áttekintést tartalmaz a rendszer azon összetevőiről, amelyek karbantartását felügyelik, valamint az ezekre vonatkozó jellemző adatokat
• a géprendszer viselkedésének térképe, amely adatokat tartalmaz a meghibásodási állapot előfordulására vonatkozóan. A meghibásodás leírására és megnyilvánulásának módjára, a hely, a lehetséges okok stb. meghatározására szolgál;
• a rendszer megbízhatósági mutatóinak áttekintése statisztikai mutatók alapján;
• állapot valós idejű követése, amely adatokat tartalmaz a működő géprendszerről és meghibásodásokról.

Ezeket az alapvető információkat egyidejűleg a megbízhatóság előrejelzésére, nyomon követésére és a karbantartási költségek meghatározására használják. A változó meghibásodási arányú alkatrészeknél célszerű meghatározni a statisztikai eloszlásokat.

A karbantartási rendszer alapdokumentációja, amely az információs rendszer és a karbantartási feladatok alapját képezi, a következőkből áll:

• Szerkezeti dokumentáció (a géprendszer szerelési rajza, műhelyrajzok, beépítési rajzok stb.);
• technológiai dokumentáció (tartalmazza a karbantartási feladatokat, kenési útmutató stb.);
• tervezési dokumentáció (munkalap, karbantartási utasítás, pótalkatrészek felsorolása stb.).

A karbantartás ésszerű végrehajtásához egyéb, a karbantartási műveletekhez szükséges dokumentumokra van szükség. Az egyik ilyen dokumentum az üzemeltetési és karbantartási kézikönyv, amely leírja az adott géprendszer alkatrészeinek össze- és szétszerelési módját.

A megelőző karbantartás kidolgozott technológiája és a kialakított információs rendszer alapján lehetőség nyílik a karbantartási rendszer információdiagramjának elkészítésére. Az ábra a rendszer folyamatábráját mutatja a tervezett karbantartás előtt.

Géprendszer felbontása

Összetettségtől függően egy géprendszer összeállítható kisebb-nagyobb számú alrendszerből. pl.: hajtómű, szállítórendszer, mérő-, vezérlő-, biztonsági és egyéb eszközök. A géprendszer minden alkatrészét pontosan kell összeállítani, hogy a rendszer megbízhatóan elláthassa feladatát, amit a tervezéskor előláttak neki. A géprendszer sikeres működéséhez biztosítani kell a szükséges munkaanyagot, energiát stb. Ezért az elkészítendő alkatrészek tervezése és szerkezeti kidolgozása során a gépi rendszer elemzése is történik.

A géprendszer egyes elemeinek a feladatának megfelelő végrehajtása, minden szempontból ellenőrzésre kerül. Ilyenkor speciális gépekről, azok moduljairól, a rendszer egyes részei közötti kapcsolatokról, részleges vagy elemi funkciókról, szerelvényekről, végrehajtó eszközökről vagy alkatrészekről van szó. Elemezzük a munkakörülményeket, a biztonságot, a megbízhatóságot, a kapacitást, a rezgéseket, a zajt, az alkatrészek és szerelvények geometriai jellemzőit, a kész alkatrészek gyártási vagy beszerzési feltételeit, az össze- és szétszerelés feltételeit stb. Ugyanakkor nagyon fontosak az egyes elemek szerelvényeken, modulokon és gépeken belüli kölcsönös kapcsolatának elemzése is. Például, ha elemezzük a nyomaték átvitelét az villanymotorról a munkagépre, ahol a hajtómű egy csigahajtómű, akkor először a rendszer egészét kell elemezni: munkagép-tengelykapcsoló-átvitel-villanymotor. Ezután elvégezzük a géprendszer bontását és a hajtómű elemzését a követelménylista alapján, amely elsősorban a hajtómű bemeneti és kimeneti paramétereire vonatkozik.

Az elfogadott koncepcionális megoldáshoz, amelyhez a változatos megoldások elemzése és értékelése után jutottunk, először a hajtóműben lévő elemek összefüggéseit, kapcsolatait elemezzük és számítjuk ki. Majd ezeket tovább bontjuk fogaskerekekre, csigákra és ezeket is elemezzük és kiszámítjuk. Végül az egyes számítások paraméterei alapján a forgómozgás átvitelére szolgáló felsorolt elemek mindegyikét megszerkesztjük és ellenőrizzük. pl.: egy emelő szerkezetnél a legtöbb alkatrész és szerelvény szabványosított. Egy ilyen géprendszer bontása lehetővé teszi az egyes összeállítások és alkatrészeinek elemzését a rendszerben való kölcsönös kapcsolatuk paraméterei alapján. Így például a tárcsa kiválasztása a kötél átmérője, a teher súlya és a szükséges emelési sebesség, valamint a tárcsa és a hajtómű típusa alapján történik. A szerkezetben levő tengelykapcsolók a nyomaték alapján, a fékek a fékezőnyomaték alapján stb. A rendszer egyes elemeinek kapcsolatának elemzéséből nyert paraméterek lehetővé teszik az egyes átvett szerelvények alkatrészeinek, például horgok, gerendák, összekötő lemezek, csapágyak és a tárcsa egyéb alkatrészeinek ellenőrzését, valamint a biztonsági tényező ellenőrzését.

Műszaki dokumentáció

Minden termék gyártásához műszaki dokumentáció szükséges. Az alábbi ábra a termékalkotás tevékenységeinek sorrendjét mutatja: megrendelés – tervezés – kivitelezés – technológiai fejlesztés – gyártás.

A cégeknél végzett elemzések azt mutatják, hogy egy új termék szállítási idején belül a szerződött idő 75%-át a műszaki dokumentáció elkészítésére fordítják. Jelentős munkavégzés, magasabb minőség elérése, a műszaki dokumentáció elkészítésének időigényének lerövidítése lehetséges a korszerű, nagyobb számítógéphasználaton alapuló munkamódszerek bevezetésével a gyártás minden fázisában: költségvetésben, kivitelezésben, technológiai fejlesztésben és a műszaki dokumentáció elkészítésében. A feltétel az, hogy mindezen tevékenységek egyetlen integrált rendszerbe legyenek.

A gépi rendszer gyártása során az első fázis a projekt kidolgozása. A projektnek tartalmaznia kell minden olyan elemet, amely a géprendszer gyártásához, használatához és karbantartásához szükséges. Ennek értelmében a projektnek tartalmaznia kell: a kitűzött feladat és a rendszerben végrehajtandó folyamatok elemzését a meghatározott feladat elérése érdekében, a rendszer használati- és karbantartási útmutatása, valamint a termelési feltételeket. Az elemzéseket a folyamat megvalósulásának szükséges, számítások alapján meghatározott mutatókkal kell alátámasztani, és a teljes rendszerre vagy elemeire vonatkozó kísérleti tesztekkel igazolni. Technológiai, kinematikai és dinamikai megoldások bemutatása mellett a munka- és felhasznált energia- és energiaváltoztatási folyamatok részfunkcióinak megvalósítására. A projektnek tartalmaznia kell a rész- és alapfunkciók végrehajtóinak, azaz szerelvényeinek és alapelemeinek minden munkakörülményére, biztonságára és megbízhatóságára vonatkozó számításokat is.

A projekt szerves részét képezik a megoldások grafikus ábrázolása sémák és rajzok formájában: géprendszer, gépek, gépcsoportok, szerelvények és az elkészítendő alapelemek részletes rajzai a gyártáshoz, vezérléshez és beszereléshez szükséges összes adattal. A projektnek a fentieken túlmenően tartalmaznia kell a géprendszer és alkatrészeinek használatára, ellenőrzésére és kezelésére vonatkozó utasításokat; karbantartási útmutató az állapotellenőrzéshez szükséges összes adattal, az alapvető alkatrészek és szerelvények cseréjéhez és beszereléséhez, a kenőanyagok cseréjének feltételeivel kapcsolatos információkkal.

A projektfejlesztés folyamata, azaz a projektben megfogalmazott tartalom megvalósításán való munka a géprendszerek kiépítése. Az alapvető műszaki és munkadokumentáció minden terméknél azonos, felépítését az alábbi ábra mutatja.

Az elsődleges dokumentáció a következőkből áll: a projekthez kapcsolódó költségvetések, – rajzok és alkatrészek, – technológiai folyamat, ellenőrzési előírások és munkadokumentáció: munkalap, kísérőkártya, raktári rendelések, számlák, számlalap és ellenőrző lap.

A másodlagos dokumentáció a következőket tartalmazza: – anyagnorma, – munkanorma, – szerszámok és tartozékok rajzai.

A harmadlagos dokumentáció ad alapot a technológiai munkához.

Az elsődleges dokumentáció közvetlenül befolyásolja a termék szállítási idejét és az elkészítéséhez szükséges időt. A számítógép segíthet a gyártás felgyorsításában és lerövidítheti a műszaki funkciók dokumentációjának elkészítéséhez szükséges időt. A gyártási ciklusidő (T_R) csökkentése is fontos feladat, amelyet a vállalat CIM stratégiájában sikeresen megold. A modern termelésben egy olyan információs rendszer kiépítése a feladat, amely a szerkezet elemeiből származó adatokat számítógép segítségével feldolgozza az anyagok és szabványos alkatrészek megrendeléséhez, és lehetővé teszi a szerszámok és tartozékok egyszerűbb és gyorsabb elkészítését.

A harmadlagos dokumentáció közvetlenül nem befolyásolja a termékfejlesztés határidejét, de lehetővé teszi az elsődleges és másodlagos dokumentációfejlesztés folyamatának gyorsabb és jobb végrehajtását. A harmadlagos dokumentáció a következőkből áll: szabványos alkatrészek katalógusai, technológiai besorolások, munkahelyek, szerszámok és tartozékok specifikációi, szabványos vágó- és mérőeszközök, gépek jellemzői, a munka szabványosításának alapja, szabványok és előírások, áttekintés, szakirodalom és tanulmányok stb. Az ábra az alkatrészek rendeltetés szerinti csoportosítását mutatja egy terméktípushoz (villanymotor), amelyek adatbázisban való megléte lehetővé teszi az optimális eredmények elérését a tervezésben, a technológiai fejlesztésben és a gyártásban.

A műszaki dokumentáción belül fontos helyet foglal el a szerszámok és tartozékok szabványosítása. A szükséges szerszámok szabványosításának számítógépes elkészítéséhezz a következőkre van szükség: – szabványosítani az eszközöket az egyes műveleteken belül a munka és a technológiai folyamat szabványos rajza alapján, katalógust készíteni a szerszámokról és tartozékokról. Mivel a terméket meghatározó összes alapvető műszaki adat a rajzon és az összeállítási útmutatón található, az információs rendszert úgy kell kialakítani, hogy már a kivitelezés során számítógép segítségével létrejöjjön a termék alkatrészeinek és műszaki adatainak, valamint a technológiai eljárásoknak, szerszámok és készülékek adatai. Majd meghatározzák az anyagok adatait és a termékek gyártásának munkanormáit.

A technológia feladata ilyenkor a technológiai folyamatok meghatározása, programozása és számítógépes adatbázisba ágyazása. A technológiai eljárás dokumentum formájában meghatározza a kivitelezési dokumentációban meghatározott alkatrészenként, összeállításonként, termékenként a technológiai műveletek ütemezését, a gyártáshoz szükséges összes alapadat meghatározásával. A regisztrációs számot az egyes gazdálkodó szervezeteknél már kialakult gyakorlatnak megfelelően minden rajzhoz és alkatrészhez hozzárendeljük. Ahhoz azonban, hogy a számítástechnikai eszközök hatásait a lehető legjobban kiaknázzuk az új berendezések építése és fejlesztése során, szükséges egy egyedi üzleti tényezők jelölési rendszerének bevezetése a vállalatnál, hogy az egyes rajzokhoz aszerint kerüljön sorszámozás. Az egyszer elkészült rajzon minden lehetséges változtatást és kiegészítést is ennek a rendszernek megfelelően kell elvégezni.

Amikor a rajz elkészült és iktatva van, utána tárolják. Általában az ilyen rajz (eredeti) a cég titka, és csak korlátozott számú ember számára érhető el. Az eredeti alapján meghatározott számú másolat készül (általában egy a technológiára, a gyártásra és az ellenőrzésre), amely a szerkezet elkészítéséhez szükséges. A rajzokat régebben pauszpapírra rajzolták. A pauszpapír után a mikrofilmen való tárolás terjedt el. Az eredeti dokumentumok tárolásának korszerű módja a pauszpapír mellett a nagy kapacitású és viszonylag olcsó optikai lemezen történő tárolás. A dokumentáció optikai lemezen történő tárolása azt jelenti, hogy a dokumentáció számítógép segítségével készül.

Ahhoz azonban, hogy az ilyen dokumentáció könnyen továbbítható legyen, a kimeneti dokumentumot olyan formátumban kell továbbítani, hogy azt mások is meg tudják tekinteni. Az ilyen esetekben univerzális fájlformátumokat használnak például parasolid, IGES, VDA, SET és hasonlók. Ha valakinek rajzot vagy egyéb dokumentumot küldünk elektronikus formában, akkor tudnunk kell, hogy a felsorolt formátumok közül melyiket tudja megnyitni és így ilyen formában küldjük el azt. Ha a rajz számítástechnikai eszközökkel készül, és az alkatrészt készítő munkaállomások hálózatban vannak kapcsolva, akkor az közvetlenül elektronikus formában kerül a gép memóriájába. Az alábbi ábra a DNC dokumentáció mozgását mutatja be.