Panasonic a CAD rendszerek hajnalán

A Matsushita Electric Industrial Co. Ltd., melynek a legismertebb márkanevei a Panasonic, a National és a Technics, a világ egyik legnagyobb villamos és elektronikus termékek gyártásával foglalkozó vállalata. Forgalmazott termékeik között megtalálhatók alkatrészek, elektronikus fogyasztási cikkek, háztartási gépek, gyártásautomatizálási berendezések, valamint kommunikációs és távközlési felszerelések.

1996-ban a Panasonic AVC Networks Company egyik csoportja, a Network Business Group – akkori nevén AVC Company Audio Buisness Group – mérlegelni kezdte a 3D-s CAD rendszerek bevezetését. Ez a csoport számos hangtechnikával és rádiózással foglalkozó korábbi csoport egyesítésével jött létre, több ezer alkalmazottja pedig termékek széles skálájának fejlesztésével foglalkozott. A szervezet újraformálásának előrehaladtával az alkalmazottak számát a csúcsérték 30%-ára csökkentették, így a fejlesztés hatékonyságának növelése kulcsfontosságúvá vált. Ezen kívül az újraszervezést irányítók vállára komoly nyomás nehezedett a termékek fröccsöntéséhez szükséges formák magas ára miatt. Az öntőformák költsége nagyban függ a gazdasági aktivitástól és az árfolyamtól, emiatt nagy tőkét kell nagy kockázat mellett befektetniük, minden korábbi értékesítési statisztikától függetlenül, jóval azelőtt, hogy a tényleges termék értékesítése megkezdődhetne. A Network Business Group öntőformákba fektetett tőkéjének évenkénti mennyisége folyamatosan nőtt, ahogy egyre több termék gyártásával kezdtek foglalkozni, ami végeredményben évente már több mint 4 milliárd dollár kiadást jelentett. Egyszerű példaként egy mini sztereo rendszer házának fröccsöntéséhez szükséges öntőformák előállítási költsége több mint százmillió dollár. Ez öntőformák áráért felelős tervezőkre egyre nagyobb felelősséget helyezett, a csoport egésze számára pedig egy nagy kihívást jelentett, amire hatékony megoldást kellett találni.

Mr. Motoyama (bal), Mr. Kaneo (közép) és Mr. Yonekura (jobb)

Mr. Motoyama (bal), Mr. Kaneo (közép) és Mr. Yonekura (jobb)

A feladat megoldására négy mérnök vállalkozott, azzal a kitűzött céllal, hogy „egy olyan rendszert hozzanak létre, amely az öntőformákat a legkevesebb pénz és idő felhasználásával képes előállítani az egész világon”. Ez a négy mérnök név szerint Yoshiaki Miyazaki, Yoshio Yamashita, Toshihiro Kaneo és Kohichi Motoyama a Network Business Group munkatársai voltak. Azonban a fröccsöntőforma rendelésének megszokott útvonalán elindulva, ami az üreg megmunkálásához szükséges 3D-s CAD felületmodellnek és a mag 2D-s rajzainak elkészítését és az öntőformagyártókhoz történő eljuttatását jelentette, semmilyen lehetséges megoldást nem tudtak kitalálni a fröccsöntőformák gyorsabb és olcsóbb előállítására. Ahhoz, hogy az öntőformagyártók gyorsan előállítható, megbízható adatok alapján tudjanak dolgozni, a 3D-s CAD rendszerek lehetőségeit kezdték el vizsgálni.

Yamashita és Kaneo, akik a 3D-s CAD rendszerek bevezetésének központi figurái voltak, a középkategóriájú CAD rendszerekkel kezdtek el foglalkozni, ahelyett hogy a fejlettebb CAD rendszerekre koncentráltak volna. Ezen középkategóriás CAD rendszerek közül is elsősorban a modellezési képességük szerint válogattak, hogy az alkatrész modellje a fröccsforma tervezésénél is felhasználható legyen. Ez alapján a választásuk a francia Missler Software által fejlesztett és Japánban a KODAMA Corporation által forgalmazott TopSolid tervezőrendszerre esett.

TopSolid-ban tervezett SC-HDA800 sztereó hifi

TopSolid-ban tervezett SC-HDA800 sztereó hifi

Kezdetben Kaneo két dolog miatt aggódott. A 3D-s CAD rendszer bevezetésével fenn állt annak a veszélye, hogy a korábbi 2D-s CAD rendszereknél megszokott tervezési metódust alapjaiban kell majd megváltoztatni. A másik kétsége az volt, hogy az akkoriban még javában fejlődő 3D-s rendszerek (legyen szó akár csúcskategóriás szoftverekről) a jövőben is képesek lesznek-e olyan funkcionális újításokkal előállni, amik biztosítják a megtérülésüket. Mivel a TopSolid lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy az alkatrész modellezését testmodellként, felületmodellként vagy akár huzalvázként kezelve végezzék, mindezt termékenként egyetlen fájlon belül, képesek voltak a gyártmányt lépésről-lépésre a 2D-s rajzok alapján létrehozni, a már megszokott modellezési technikákból kiindulva. A folyamatos fejlesztéssel kapcsolatban felmerülő kétségek eloszlatására pedig a Missler Software már a fejlesztési stádium során betekintést engedett a következő verzióba, így Kaneo és munkatársai már több mint egy évvel a tényleges nyilvánosságra hozatal előtt megismerhették az új, innovatív funkciókat. Ez volt az a pont, amikor a Panasonic AVC Networks Company Network Business Group átállt az új, innovatív módszer alapján történő tervezésre és gyártásra.

„Ezt követően elkészült az első TopSolid 3D-s modell alapján gyártott fröccsöntőforma, és ugyan képesek voltunk az öntőforma gyártásának költségeit kissé csökkenteni, a gyártás átfutási ideje hosszabb lett a korábbihoz képest. Ez további problémákhoz vezetett a gyártási ütemezésben a formagyártó vállalatoknál, és hamar felmerült a TopSolid használatának felfüggesztése. Döntenünk kellett, hogy folytatjuk-e a 3D-s CAD rendszerek használatát vagy sem.” emlékezett vissza Kaneo. A projekt leállítása helyett azonban Kaneo és munkatársai inkább megpróbálták a hosszabb átfutási idő okát megtalálni.

Mr. Kaneo tervezés közben

Mr. Kaneo tervezés közben

Miután egyeztettek az öntőformagyártó cégek tervezőivel és a megmunkálásért felelős szakemberekkel, arra a következtetésre jutottak, hogy a hosszabb átfutási időt a fröccsöntőforma megrendelésének módja okozza. Úgy találták, hogy habár 3D-s modellt is biztosítottak, a formális megrendelés továbbra is a 2D-s rajzok alapján történt. Mielőtt az öntőforma tervezését megkezdték volna a gyártók, a kettőt gondosan ellenőrizték. Ez tette semmissé az átfutási idő csökkentésére tett erőfeszítéseiket. Habár voltak olyan követelések, hogy ne használják többé a TopSolid-ot, és a tervezést 2D-s CAD szoftverrel végezzék, de Kaneo feladta a szabadnapjait, és ezt az időt használta fel arra, hogy elkészítse a 3D-s modelleket az öntőformák megrendeléséhez.

Mielőtt megrendelték volna a fröccsöntőformát konzultáltak az alkatrész- és az öntőformagyártókkal, hogy hitelesítsék a modellt, és kikérték a véleményüket, hogy miként lehetne az öntőformákat olcsóbban és gyorsabban előállítani. Szerintük a legfontosabb a megmunkálási idő csökkentése volt az alkatrész formájának megváltoztatásával, például a csatlakozó felületek aprólékos kidolgozásával és a szikraforgácsolást igénylő műveletek minimalizálásával. Az alkatrészek tervezéséhez is szabályokat állítottak fel, melyek például az éllekerekítésekre és a formaferdeségekre vonatkoztak, hogy azokat a már meglévő szármarókkal is megmunkálhatók legyenek. Hogy az öntőformagyártóknak ne kelljen a modellt módosítani, úgy döntöttek, hogy a tervezés során átlagos tűrésértékekkel dolgoznak. A tapasztaltabb tervezők egy adatbázist hoztak létre a gyakran előforduló formákból és alkatrészekből az általuk bevezetett modellezési szabályok szerint, ezáltal lehetőségük nyílt például a tudás megosztására is a többi tervezőmérnökkel. Ezzel egy időben bejelentették, hogy ha a tervek pontos követése mellett bármilyen hibát eredményez a megmunkálás, akkor a Matsushita áll minden további, a hiba kijavításával kapcsolatos költséget.

DVD-F85 mechanizmusának kinematikai szimulációja TopSolid segítségével

DVD-F85 mechanizmusának kinematikai szimulációja TopSolid segítségével

Ezeknek a változtatásoknak köszönhetően az összeg, amit az öntőformák költségein spóroltak az 1997-es pénzügyi évben csupán 8 millió dollár volt, de folyamatosan nőtt és 1998-ban már 42 millió dollárra rúgott, 1999-ben 100 millióra és 2002-ben több mint 150 millióra. A fröccsöntőforma átfutási ideje is csökkent, például egy kisméretű sztereo rendszer előlapjának esetében 55 napról 29 napra, és egy hordozható CD-lejátszónál 45 napról 24 napra. Leszámítva – például szikraforgácsolásnál – az emberi hibákat soha nem volt szükség az öntőforma utólagos módosítására hibás 3D-s modell miatt.

Napjainkban a Network Business Group a TopSolid 55. verzióját használja, és ezzel küldik terveiket az alkatrész és formagyártó vállalatoknak. Yamashita szerint: „Végeredményben az emberi kapcsolatok a legfontosabbak. Amikor vállalattól és beosztástól függetlenül szabad véleménycsere folyik és olyan adatokat, terveket cserélünk, amik egyes emberek véleményét tartalmazzák, felelősség és kötődés jön létre. Ez vezet a jobb minőség és a rövidebb gyártási idő felé.”

forrás: topsolid.com

További információ

A TopSolid hivatalos hazai képviselete a Cad-Cam Solutions Kft.