This paper addresses the methodologies for manufacturing systems design. While a number of design methods are used in product or part design, methods for manufacturing systems design are rarely known. Two approaches, simulation and axiomatic design theory, are discussed with respective case examples. The usual purpose of using simulation is to identify the bottleneck of a manufacturing system or to evaluate its performance with the aim of configuring the manufacturing system. The simulation typically proceeds in steps such as problem definition, model building, numerical experimentation, analysis and evaluation. The axiomatic design method transforms customer attributes into functional requirements and repeats mapping processes between functional domain and physical one until a satisfactory level of refinement of the functional requirements and the design parameters is reached. Possible design alternatives are evaluated by applying the independence axiom as well as the information axiom.
As naval ships become more complex with the reduced cost and time for their development, modeling and simulation are increasingly used. The US navy has being applied the concept of a simulation-based acquisition(SBA) to their acquisition process. However, there have been few studies on a simulation-based acquisition for naval ships (SBA-NS) in the Korean naval shipbuilding. In this paper, we discuss a framework to establish collaborative environment(CE) for an advanced naval ships acquisition based on PLM. For this, we propose architectures and a naval ship information model for design the framework of the SBA-NS. To design the framework, we develop the methodology that is composed of three major processes that are the requirement analysis process, the SBA-NS architectures design process and the design process of a reference model of a naval ship product information. Applying the methodology, the framework suitable for the Korean Navy context is developed.
Process design of hot forging, asymmetric to symmetric rail, which is used for the turnout of railway express has been investigated. Owing to the big difference in shape between the initial billet and the final forged product, it is impossible to hot forge the rail in a single step. Therefore, multi step forging as well as die design for each step are necessary for the production. The deformation behavior during hot forging has been analyzed by the numerical simulation through commercial FEA software, DEFORM$^{TM}$-2D. Modification of the design and repeated simulation have been carried out on the basis of the simulation result. For comparison with the simulation results, flow analysis experiment using plasticize has been also carried out. The results of the flow analysis experiment showed good agreement with those of the simulation. Therefore, the developed process design could be applied to the actual production.
Time to market and cost-efficient production are some of the challenge that manufacturing industries face. Modern methods of engineering can't help such organizations attain competitive advantage. To help these situations, MEMPHIS (Middleware for Exchanging Machinery and Product Data in Highly Immersive Systems) was introduced as an approach that enables VE (Virtual Engineering) and links engineering applications with VR (Virtual Reality) solutions. Thus an environment is provided to implement virtual design reviews and enable the application of virtual prototyping methods. However MEMPHIS could just handle Product data for virtual design review and simulation. In this paper, we newly define and develop the extended MEMPHIS that enables virtual manufacturing with Process, Resource and Plant data as well as Product data.
본 연구는 선박 추진시스템 설계를 위한 제품정보관리(Product Data Management, PDM) 시스템의 구현 사례를 소개하였다. 객체 지향 모델링 언어(Unified Modeling Language, UML)를 이용하여 중소형 선박 추진성능 추정 시스템을 설계하였으며, 프로펠러의 3차원 디지털 모크업(Digital Mock-Up, DMU)을 중심으로 제품정보를 구축하였다. 또한 설계 과정에 필요한 모델링 및 시뮬레이션(Modeling & Simulation, M&S) 기술을 PDM 시스템과 통합하기 위한 방안을 제안하고, 추진기 및 축계 설계 검증 모델을 동시에 구현하였다. 시스템 개발에는 Open Scene Graph(OSG) 라이브러리 및 객체 지향 시스템 개발 도구를 사용하였다. 최종적으로는, 설계 검증용 M&S 소프트웨어와 PDM 시스템을 연동한 구현 사례를 보임으로써 추진성능 추진 시스템의 개발환경 구축 방안을 제시하였다.
In the multi-stage former, a manufacture of hexagonal fitting nut was generated in a defective products about 70∼80% in the industry field. Products generated in defects manufactured to be a machining about 60%. Additional process increased a product cost and decreased a product rate. Therefore, it is important to predict and design a preform reducing defective products in the early stage of process design. So in the study Defects for manufacturing hexagonal fitting nut verified a cause through the finite element simulation. To reduce a defective generation. a preform designed and a designed preform verified through the finite element simulation. In conclusion, a generated defects when a hexagonal fitting nut manufactured should reduce if a round dimension of preform reduced and a part of opposition angle distributed in plenty a volume.
The concept of VDD(Virtual Design & Development) based on high performance computing technology is introduced. The whole process of design and development could be carried out in cyber space through VDD technology in which high-precision simulation technology is combined with virtual reality technology. Therefore, time for design and development of a new product can be shorten and quality of product can be also improved. However, efficient simulation technology must be developed and appropriate supercomputing system must be available to realize VDD technology. In this work, several technologies for obtaining cost-effective supercomputing systems for VDD technology are introduced and investigated. The detail informations about optimization technology for PC(Personal Computer) computing, clustering technology, Internet Supercomputing technology, and Piggyback technology are provided and numerical results are also presented.
Virtual Manufacturing is a powerful methodology for developing a new product, new equipment and new production system. It enables us to check the errors in design before production. This paper deals with a case study of virtual manufacturing in an excavator factory. Boom and rotating table of upper body are selected for application. 3D models of parts and fixtures are developed with CATIA and 3D simulation models are developed with IGRIP. These models are used for the design of fixture to verify the motion of the equipment. As a result, the manual welding systems are replaced by automatic systems and many design errors are corrected in the design phase, which enables us to reduce the developing cost and time.
For the development of a better product which fits to the target user population, physical workloads such as reach and visibility are evaluated using digital human simulation in the early stage of product development; however, ergonomic workload assessment mainly relies on visual observation of reach envelopes and view cones generated in a 3D graphic environment. The present study developed a quantitative assessment method of physical workload in a digital environment and applied to the evaluation of a Korean utility helicopter (KUH) cockpit design. The proposed assessment method quantified physical workloads for the target user population by applying a 3-step process and identified design features requiring improvement based on the quantified workload evaluation. The scores of physical workloads were quantified in terms of posture, reach, visibility, and clearance, and 5-point scales were defined for the evaluation measures by referring to existing studies. The postures of digital humanoids for a given task were estimated to have the minimal score of postural workload by finding all feasible postures that satisfy task constraints such as a contact between the tip of the index finger and a target point. The proposed assessment method was applied to evaluate the KUH cockpit design in the preliminary design stage and identified design features requiring improvement. The proposed assessment method can be utilized to ergonomic evaluation of product designs using digital human simulation.
A proform for engine valve was designed by finite element method. In the preform design of engine valve, various initial billets are simulated for better preform to get sound final product. Here a preform is design to get desirable metal flow in the forming so that the final product has more uniform strain distribution. after forming. The analysis of the micro-structure of the value formed through the designed process was also performed and result was compared with that of simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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