Gestión de Modelos CAD

Gestión de Modelos CAD
Tutorial desarrollado por:
TATIANA ARROYAVE MADRID
LUISA FERNANDA ARANGO FERNÁNDEZ
DANIEL ZULUAGA SIERRA
UNIVERSIDAD EAFIT | Medellín | 2010
Gestión de Modelos CAD
Este tutorial pretende exponer las diferentes fases que integran un proceso exitoso de adaptación
entre una modelación 3D con la plataforma de ARAS Innovator. En el documento se analizará
como hacer de la gestión del diseño de un producto una metodología más eficiente que haga de la
gestión de modelaciones CAD dentro de ARAS un proceso mucho más claro y ágil.
DISEÑO
En el proceso de diseño es necesario definir ciertas etapas coherentes que varían de acuerdo con
las necesidades establecidas. Una metodología modelo puede estar compuesta por los siguientes
pasos:
Figura 1. Metodología de Diseño
1. DEFINICIÓN DEL PRODUCTO
Dentro de la definición del producto se debe especificar el contexto bajo el cual se encontrará
cada producto a diseñar y la diferenciación entre modelos existentes de cada uno. Esto con el fin
de identificar las diferentes estructuras que luego se generarán en el plan de trabajo da cada
modelo a diseñar.
En una empresa de herramientas eléctricas por ejemplo, se deben identificar todos los productos
que la empresa planea diseñar tales como taladros, caladoras, grapadoras, entre otras. Sin
embargo, cada producto puede tener uno o varios modelos, como un taladro eléctrico, taladro sin
cable, taladro percutor, entre otros.
PRODUCTOS
MODELOS
Figura 2. Definición del Producto
2. CODIFICACIÓN DE COMPONENTES
Para lograr una correcta definición en la estructura de cada uno de los productos a diseñar, es
necesario comenzar ideando una codificación mnemotécnica de las piezas que le permita al grupo
de trabajo tener el listado de piezas de cada producto con la mayor información posible sobre su
procedencia y los diferentes productos donde se encuentran utilizadas.
Todas las piezas utilizarán una misma codificación y si en principio una pieza es utilizada
solamente una vez dentro de todos los productos, entonces un metadato personalizado en ARAS
será llenado como Especial (E). Pero dado el caso en el que dicha pieza sea utilizada o comience a
hacer parte por ejemplo de diferentes sub ensambles, modelos o inclusive productos, entonces se
recurrirá a cambiar la información de dicho metadato a Standard (S).
La siguiente es la codificación completa propuesta para la identificación de cada componente.
Brinda información sobre en cual producto, modelo y sub ensamble están siendo utilizada cada
parte y, si su origen es de fabricación interna por la empresa o de adquisición externa. De querer
nombrar el ensamble general de un producto entonces se llegará solamente hasta el primer
campo, para el ensamble de un modelo hasta el segundo y para el sub ensamble hasta el tercero.
Figura 3. Codificación de componentes
 Producto:
Indica el producto que contiene la componente. Se utilizan las dos primeras letras si es una sola
palabra, o las iniciales de cada una de las dos palabras. Por ejemplo, en el caso de los autos Nissan
estarán los productos Pathfinder (PA), Murano (MU), Tida (TI) y así sucesivamente.
 Modelo:
Dado que un producto puede tener uno o varios modelos, entonces en este campo se utilizan de
igual manera los dígitos para su identificación. Si se tuvieran tres modelos de un producto de tenis
deportivos Jordan de Nike, se denotarían Old School (OS), Phly Legend (PL) y Trunner (TR).
Cada modelo tiene asignado además el primer dígito de los cuatro que conforman la serie del
número de la pieza, que ayuda a la identificación del código de cada componente y es digitado de
manera consecutiva para cada modelo. Con este ejemplo de del producto de tenis Nike, se
tendría:
Old School:
OS –
Serie 1###
Phly Legend:
PL –
Serie 2###
Trunner:
TR –
Serie 3###
 Sub ensamble:
Las componentes hacen parte de un sub ensamble dentro de cada producto y para este también
se utilizan dos dígitos sobre el nombre del sub ensamble. Por ejemplo en una motocicleta, los sub
ensambles podrían llamarse Amortiguación (AM), Chasis (CH), Motor (MO), Tracción (TR), y
demás.
Cada sub ensamble tiene asignado el segundo de los cuatro dígitos que conforman la serie del
número de pieza, llenado consecutivamente para cada sub ensamble. Para los sub ensambles
anteriores de la motocicleta, las series equivalentes serían:
Amortiguación:
AM –
Serie #1##
Chasis:
CH –
Serie #2##
Motor:
MO – Serie #3##
Tracción:
TR –
Serie #4##
 Pieza:
En este campo se ingresa un número consecutivo para los dos últimos dígitos de cada
componente dentro de la serie correspondiente.
 Origen:
Este último campo indica si la pieza debe ser obtenida de forma Interna (I) o Externa (E), haciendo
referencia a si debe ser fabricada o adquirida del mercado, respectivamente.
3. DEFINICIÓN DE LA ESTRUCTURA
Luego de tener definida la codificación con la que se generará cada una de las componentes de los
productos a diseñar, se procede a definir la estructura de los modelos de productos para
identificar la relación que existe entre un componente de último nivel y los sub ensambles,
modelos y productos en el árbol de modelo.
La estructura de los productos tiene la siguiente forma:
Figura 4. Definición de la estructura
Según esta estructura, en un ejemplo de Turbinas Hidráulicas, se tendría como productos Turbina
Francis, Turbina Kaplan y Turbina Pelton, dentro de las cuales la empresa puede fabricar cuatro
diferentes modelos dependiendo del tamaño de generación: 20 MW, 40 MW, 60 MW y 80 MW.
Cada uno de estos modelos estará a su vez conformado por sub ensambles dentro de los cuales se
encuentran finalmente las componentes, que pueden ser utilizadas tanto en uno o en varios sub
ensambles como en varios modelos e inclusive en diferentes productos.
4. INGRESO DE ARCHIVOS EN ARAS
Luego de tener definida la estructura de cada uno de los dos productos, se procede a ingresar cada
una de las componentes en el software ARAS mediante el uso de la estructura Design. Aquí se
utilizarán las opciones de Parts y Products, donde se ingresarán las componentes, sub ensambles y
ensambles de cada producto sin el archivo CAD asociado aún.
Figura 5. Contenido de Diseño en ARAS
Una Familia de Partes es un grupo de partes que comparten características comunes.
Generalmente esta caracterización de piezas es utilizada al realizar un Análisis de Modo y Efecto
de Falla (FMEA), pues así es fácil de aplicar a un grupo de piezas que difieren en pequeñas
características pero mantienen otras en común.
Una Parte es lo que puede ser definido como Assembly, Component, Material, Software o Variant,
y donde se ingresan los archivos correspondientes de cada modelo.
Producto es el artículo final fabricado por la empresa que llega a las manos del consumidor. Sin
embargo, cada producto tiene al menos un Modelo, el cual es ingresado en ARAS igualmente
como un ensamble dentro del Producto.
Primero se comienza por ingresar cada producto y sus respectivos modelos. Se hace click derecho
sobre Products y selecciona New Product. Esto carga una nueva ventana donde es necesario
completar campos como el número de producto y el nombre. En el primero se ingresan los dos
caracteres referentes al producto que se desea ingresar tal como se definió previamente en la
codificación de archivos y en el segundo el nombre correspondiente del producto. En el ejemplo
de los tenis deportivos, se ingresa OS como Product Number y Old School en el campo de Name.
Adicionalmente se puede ingresar una descripción sobre el producto.
Figura 6. Creación de un nuevo producto en ARAS
En esta instancia, es necesario agregar al producto el o los modelos correspondientes antes de
guardar y cerrar el archivo. Para esto se oprime sobre el símbolo de hoja en blanco New
Relationship y se completan los campos necesarios. En Model Number se ingresa el código de los
modelos pertenecientes a este producto y en Name su respectivo nombre. Por ejemplo TI-SE es el
número del modelo, y Sedán el nombre, del producto Tida de la marca de autos Nissan.
En el campo de Part Number se selecciona la parte asociada al ensamble general del respectivo
modelo. Presionando F2 es posible obtener la lista de partes disponibles, por lo que se infiere que
dicha parte debe haber sido creada anteriormente para poder ser seleccionada en el modelo.
Figura 7. Definición de los modelos de un producto en ARAS
Llenada la información sobre cada modelo del respectivo producto, se oprime Guardar,
Desbloquear y Cerrar
Luego se procede con la creación de una parte correspondiente al ensamble general de cada
modelo. Para esto se oprime click derecho sobre Parts dentro de Design y selecciona New Part.
Esto carga una nueva ventana donde es necesario completar varios campos con la información
sobre la parte.
Figura 8. Creación de un Ensamble en ARAS
En Part Number se ingresa el código del ensamble general del modelo, como puede ser TF-20 para
el modelo de 20 MW de una Turbina Francis en el ejemplo de las turbinas hidráulicas. En Name irá
el nombre del modelo: Turbina Francis 20MW. El siguiente campo es la clasificación del tipo de
parte que se desea generar. Como se está generando el ensamble general de un modelo en una
Part, se selecciona Assembly y cierra la ventana.
Figura 9. Definición de una parte como Ensamble en ARAS
Después se selecciona las unidades métricas utilizadas en la parte y los demás campos pueden ser
completados de ser necesario. Así se procede a realizar la lista de partes del ensamble general del
modelo en edición. En la parte baja de la ventana se selecciona la pestaña BOM (Bill Of Materials)
donde se ingresarán los sub ensambles que formen parte del modelo. Para esto es posible escoger
una relación con un archivo ya existente o generar una relación nueva desplegando el campo junto
al ícono de creación de New Relationship, que se oprime luego de configurar el tipo de relación
deseada.
Si se desea seleccionar una relación entonces un cuadro con la lista de las partes disponibles se
desplegará para efectuar la selección. Si se crea la relación, entonces se deben completar al menos
los campos referentes a Part Number y Name. En el ejemplo del modelo de 20MW de Turbinas
Francis, se ingresan tantas partes en el BOM como sub ensambles conformen el modelo. Dado que
las partes son sub ensambles adoptan números de parte (Part Number) tales como TF-20-CA
(Caracol), TF-20-CO (Cojinetes), TF-20-AN (Anillos), y más, según la codificación definida. Los
nombres (Name) son Turbina Francis 20MW Caracol, Turbina Francis 20MW Cojinetes, Turbina
Francis 20MW Anillos, respectivamente. Otros dos campos que deben ser completados son la
cantidad de piezas (sub ensambles en este caso) y sus unidades métricas correspondientes.
Figura 10. Creación de Sub ensambles desde un Ensamble en ARAS
Teniendo la parte del ensamble general con sus campos de información completos y la lista con las
partes que lo componen, se oprime Guardar, Desbloquear y Cerrar
El siguiente paso es generar o editar las partes para los sub ensambles que acabaron de ser
utilizados en el modelo. Para generarla, se vuelve a dar click derecho sobre Parts y se escoge New
Part; mientras que para editarla basta con darle click derecho sobre ella mientras se encuentre en
la lista de partes del ensamble donde es utilizada y escoger Edit.
El procedimiento se genera de forma similar a la parte del modelo, solo que es de un nivel
jerárquico menor y aunque la clasificación seguirá siendo Subassembly, en su lista de partes
(BOM) estarán ahora las partes que componen dicho sub ensamble. Las partes de componentes
también pueden ser escogidas si ya se encuentran en la base de datos o creadas y diligenciadas
directamente desde la lista de partes.
Continuando con el sub ensamble Caracol del modelo de 20MW de la Turbina Francis, entonces se
generan partes con número como por ejemplo TF-20-CA-1101-I con el nombre de Tramo 1. Ahora
bien, de los cuatro dígitos, el primero se debe a que el modelo de 20 MW es la serie 1, el segundo
es debido a que el sub ensamble Caracol es la serie 1, y los dos últimos dígitos son el número
consecutivo de la componente Tramo 1. Por último, la I significa que es de adquisición Interna.
Habiendo creado y agregado todos los componentes a la lista de partes del sub ensamble Caracol,
se coloca entonces la cantidad y las unidades métricas de cada uno, para después presionar
Guardar, Desbloquear y Cerrar
Figura 11. Creación de Componentes desde un Sub ensamble en ARAS
Finalmente resta generar o editar las partes correspondientes a los componentes que conforman
los sub ensambles generados anteriormente. También se realizan de igual manera que las partes
anteriores. Sin embargo la clasificación ahora será de dos tipos: Unique Component hace
referencia a aquellas piezas que solamente son o están siendo utilizadas en un producto, modelo o
sub ensamble dentro de toda la empresa. Common Component se refiere a aquellas que por el
contrario, desde la concepción de varios productos o a partir de nuevos desarrollos, se encuentran
presentes en varios de ellos. Dado el caso que una componente sea clasificada en principio como
única (Unique) y luego sea requiera hacer uso de ella para otro producto, entonces la clasificación
debe cambiar a común (Common) y así se identificará que la pieza hace parte de más de una lista
de partes dentro de la empresa.
Figura 12. Definición de una parte como Componente en ARAS
Es necesario anexar un documento en donde se cargará el archivo CAD correspondiente a cada
componente. Para esto se selecciona la pestaña Documents y se selecciona si escoger de la base
de datos o generar un nuevo documento.
Figura 13. Asociar Documentos a una Componente en ARAS
Es importante resaltar que en la ventana de edición del documento debe ingresarse el mismo
número de documento y mismo nombre del componente al que se va a agregar.
Figura 14. Definición del Documento con archivo CAD en ARAS
En el campo de clasificación se selecciona si por ejemplo el documento contiene un modelo CAD y
en el siguiente cual fue la herramienta de creación de dicho archivo.
Figura 15. Definición de un Documento como Modelo CAD en ARAS
Al terminar con la edición de los campos del documento, se presiona Guardar, Desbloquear y
Cerrar
Este sería entonces el último archivo a generar para la completa generación de la estructura de los
productos en ARAS. Debe cerciorarse que todos los documentos, las partes y los productos que
fueron editados dentro del software queden guardados y desbloqueados para permitir el acceso
de otros usuarios en determinado momento.
En esta instancia ya se encuentran generados en ARAS los archivos correspondientes a los
productos y los ensambles generales de los modelos.
5. EDICIÓN DE ARCHIVOS CAD
Cada parte previamente generada en ARAS, debe tener asociado un archivo con el modelo CAD,
bien sea un ensamble, sub ensamble o componente.
Para esto, resultó conveniente implementar la metodología Top-Down utilizando como
herramienta de diseño el software de modelación Pro/Engineer, que permite a partir de unos
parámetros iniciales definidos sobre un Esqueleto, diseñar todas las componentes del modelo de
forma conjunta en un grupo de trabajo.