En praktisk guide til automatisering af konstruktionsarbejdet for producenter af specialfremstillede komponenter: hvad automatiserede CAD-arbejdsgange egentlig ændrer, hvilke komponentfamilier det kan betale sig at automatisere, hvordan implementeringen foregår, og hvordan man vurderer tilbagebetalingstiden, inden man afsætter midler til projektet.
Harsh Joshi
Co-founder & Technical Director
En maskinproducent får en ordre på en transportbåndsramme på 4,2 meter i stedet for de sædvanlige 4 meter. En ingeniør åbner den seneste lignende model, gemmer en kopi, redigerer dimensionerne, retter de sammenkoblinger, der er gået i stykker, genererer tegningerne på ny, indtaster titelblokken igen, opretter styklisten på ny og afleverer den til produktionen tre dage senere. Virksomheden har fremstillet denne ramme, i forskellige varianter, mere end fyrre gange.
Det er netop i det mellemrum mellem »det har vi gjort før« og »vi skal stadig tegne det igen«, at gentagelige arbejdsgange for specialfremstillede dele kan medføre et betydeligt tab af ingeniørtid. Automatisering af konstruktionsarbejdet lukker dette hul ved at indkode de regler, der allerede findes i ingeniørernes hoveder, direkte i CAD-systemet, så en konfigureret komponent, dens tegninger og styklisten genereres ud fra et sæt indtastninger i stedet for at blive modelleret manuelt hver gang.
Denne vejledning beskriver, hvilke ændringer automatiserede CAD-arbejdsgange reelt medfører for specialfremstillede og konfigurerede dele, hvilke ordrer der er værd at automatisere, og hvilke der ikke er, hvordan implementeringen rent faktisk foregår, hvor tilgangen bryder sammen, og hvordan man vurderer tilbagebetalingstiden, inden man afsætter budgetmidler. Monarch Innovations tjenester inden for automatisering af konstruktionsdesign er netop bygget op omkring dette problem, og meget af det følgende afspejler, hvordan disse projekter typisk forløber i praksis.
Automatisering af ingeniørdesign i korte træk
| Spørgsmål | Svar |
|---|---|
| Hvad er det? | Regelbaseret automatisering af gentagelige tekniske designopgaver |
| Hvad kan den automatisere? | CAD-modeller, tegninger, styklister, varenumre og tilhørende dokumentation |
| Hvem får gavn af det? | Producenter og OEM’er med standardiserede produktfamilier |
| Hvornår virker det bedst? | Når produktvariationerne er forudsigelige, og reglerne kan dokumenteres |
| Hvilke systemer kan den tilsluttes? | CAD, CPQ, PDM, PLM og ERP |
| Er det en erstatning for ingeniører? | Nej. Det mindsker det gentagne arbejde, samtidig med at den tekniske gennemgang bevares. |
Hvad er automatisering af konstruktionsarbejdet inden for specialfremstilling?
Automatisering af konstruktionsarbejdet anvender parametriske CAD-modeller, konstruktionsregler, scripts og softwareintegrationer til at generere konfigurerede modeller, tegninger, styklister og relaterede konstruktionsresultater ud fra definerede inddata i stedet for manuel modellering.
Hvordan automatiserede CAD-arbejdsgange ændrer økonomien
For en producent af specialfremstillede komponenter betyder det normalt, at en ingeniør eller en sælger indtaster en række parametre, såsom længde, belastningskapacitet, materiale, monteringsform og spænding, hvorefter systemet genererer en gyldig 3D-model, produktionstegninger, en stykliste og varenumre.
Ordet »automatisering« skaber forvirring her, så det er værd at være præcis. Der er ikke tale om generativ AI, der skaber ny geometri, og det er heller ikke et CAD-system, der gætter på designintentionen. Det er deterministisk. Reglerne giver det samme resultat hver gang, fordi en ingeniør har defineret dem, og det er netop derfor, man kan stole på resultatet på produktionsgulvet. Autodesk beskriver denne kategori som regelbaseret design, hvor reglerne er indlejret direkte i komponent-, samlings- og tegningsdokumenter og styrer parameter- og attributværdier, som beskrevet i hjælpen til Inventor iLogic.
Den praktiske konsekvens er en ændring i enhedsøkonomien. Manuel specialudvikling kræver omtrent det samme antal ingeniørtimer for den fyrretyvende variant som for den første. Et automatiseret arbejdsforløb lægger hovedvægten på opbygningen af regelsættet, hvorefter den ingeniørindsats, der kræves for hver valideret variant, kan falde betydeligt, især når produktfamilien og dens regler er meget gentagelige. Det er hele argumentet, og det gælder kun, når din produktfamilie rent faktisk gentager sig.
Hvor ugerne egentlig forsvinder hen i en manuel specialordre
Inden man automatiserer noget som helst, er det en god idé at se, hvilke dele af processen der tager mest tid. I de fleste arbejdsgange for specialfremstillede emner udgør selve modelleringen ikke den største tidsmæssige udgift.
| Indtast en manuel specialbestilling | Hvad det typisk indebærer | Hvilke ændringer medfører automatiseringen? |
|---|---|---|
| Fortolkning af ordren | Gennemgang af specifikationerne, afklaring af mulighederne med salgsafdelingen, vurdering af gennemførligheden | En indtastningsformular med begrænsninger sikrer, at ugyldige kombinationer slet ikke når frem til ingeniørafdelingen |
| Genopbygning af modellen | Kopiering af en tidligere fil, redigering af dimensioner, reparation af defekte elementer og sammenkoblinger | Parametrene styrer en valideret hovedmodel, så geometrien genopbygges korrekt |
| Opdatering af tegninger | Opdatering af visninger, justering af mål og anmærkninger, redigering af titelblokken | Udsnit, mål og titelblokke genereres automatisk ud fra modellen |
| Stykliste og varenumre | Manuel redigering, kopiering og indsættelse fra et tidligere projekt, afstemning af regneark | Styklisten og nummereringen stammer fra det samme regelsæt, så de stemmer overens med modellen |
| Teknisk kontrol | Gennemgang af ovenstående for at finde eventuelle transskriptionsfejl | Gennemgangen fokuserer nu på vurderingen af designet frem for at kontrollere for stavefejl |
| Overdragelse | At sende filer via e-mail, forklare ændringerne endnu en gang over for produktions- og indkøbsafdelingen | Resultaterne vises altid på samme sted og i samme format |
To af disse fortjener særlig opmærksomhed, fordi teams konsekvent undervurderer dem. Udarbejdelse af tegninger og dokumentation tager ofte længere tid end selve modelleringen, og omarbejde som følge af uoverensstemmelser mellem en tegning, en stykliste og et tilbud er en af de dyreste fejlkilder inden for specialproduktion. Af denne grund fokuserer Monarchs CAD-automatiserings- og workflow-løsninger typisk først på generering af tegninger og styklister, da det er i disse trin, at manuel indsats og risikoen for fejl overlapper hinanden mest.
Hvilke specialfremstillede dele er det værd at automatisere?
Ikke alle dele er egnede til et automatiseringsprojekt. Det afgørende kriterium er gentagelse ganget med variation, som kan afgrænses.
En delfamilie er en stærk kandidat, når den opfylder de fleste af disse betingelser:
- Det samme produkt tilbudsberegnes og fremstilles gentagne gange med forudsigelige ændringer, såsom størrelse, kapacitet, materiale eller monteringskonfiguration.
- Variationen kan beskrives ved hjælp af regler og intervaller i stedet for tekniske vurderinger fra sag til sag.
- Designlogikken er stabil, så reglerne behøver ikke at blive omskrevet hvert kvartal.
- Resultatet er meget dokumentationskrævende, hvilket betyder, at tegninger, styklister og varenumre er lige så vigtige som selve modellen.
- Der er nogen i organisationen, der klart kan forklare, hvorfor hver enkelt regel findes.
En komponentfamilie er ikke en god løsning, når geometrien ændrer sig fundamentalt fra ordre til ordre, når hvert projekt kræver nye analyser eller nye designbeslutninger, når produktionsmængden er lav, eller når ingen kan formulere de gældende regler uden at sige »det afhænger af opgaven«. Ægte engangsarbejde hører hjemme hos et dygtigt team af mekaniske konstruktører, ikke i et automatiseringsscript.
| Signal | Velegnet til automatisering | Dårlig pasform |
|---|---|---|
| Bestillingsmønster | Samme serie, forskellige størrelser eller varianter | Hver bestilling er arkitektonisk forskellig |
| Designvalg | Reglerne kan nedskrives på forhånd | Der skal træffes afgørelse for hvert enkelt projekt |
| Mængde | Hyppig, vedvarende efterspørgsel | Et par ordrer om året |
| Dokumentation | Udskrivning af komplekse tegninger og styklister | Kun model, minimal dokumentation |
| Regelstabilitet | Standarder ændrer sig langsomt | Kravene varierer fra kunde til kunde |
Den praktiske tærskel er enkel. Hvis en bestemt produktfamilie udgør en stor andel af dine specialbestillinger, og variationerne heri i dag kan nedskrives som regler, er det værd at gennemføre et pilotprojekt. Hvis det ikke er muligt, vil ingen mængde software kunne gøre den til en god kandidat.
Sådan opbygges en automatiseret CAD-arbejdsgang
Et designautomatiseringsprojekt ligner mere et softwareprojekt end et CAD-projekt, og det gennemføres normalt i seks faser.
- Workflow-gennemgang. Kortlæg, hvordan en specialordre i dag bevæger sig fra forespørgsel til frigivne tegninger, og kortlæg, hvor tiden går hen. Dette trin har til formål at sikre, at automatiseringen målrettes mod den reelle flaskehals i stedet for den mest synlige.
- Indsamling af regler. Sæt dig sammen med de ingeniører, der i øjeblikket træffer beslutningerne, og skriv logikken ned: tilladte intervaller, materialevalg, regler for fastgørelseselementer, overholdelse af standarder samt undtagelser. Dette er som regel den sværeste og mest værdifulde del af projektet, da meget af denne viden aldrig før er blevet dokumenteret.
- Mestre modeludviklingen. Opbyg en parametrisk model – eller et lille sæt modeller – der er robust nok til at kunne genopbygges korrekt på tværs af hele inddataspektret. En model, der fungerer ved nominel størrelse, men svigter under ekstreme forhold, vil ikke kunne klare produktionsbrug.
- Automatisering af udskrivning. Automatiser generering af tegninger, dimensionering, anmærkninger, titelblokke, udtræk af styklister og nummerering af dele. Teams, der stopper efter 3D-modellen, udnytter som regel kun en brøkdel af den mulige tidsbesparelse.
- Integration. Forbind arbejdsgangen med de omkringliggende systemer, typisk PDM eller PLM til filhåndtering, ERP til varenumre og omkostningsberegning samt en salgskonfigurator, hvis en sådan findes.
- Validering og implementering. Kør tidligere ordrer gennem den nye arbejdsgang og sammenlign resultatet med det, der rent faktisk blev bygget. Dette er den mest pålidelige måde at finde regler, der er subtilt forkerte.
Valget af platform følger reglerne, ikke omvendt. Regelbaseret automatisering implementeres typisk med iLogic i Autodesk Inventor, DriveWorks eller SolidWorks API i et SolidWorks-miljø, med videnbaserede værktøjer i CATIA eller med Python- og .NET-automatisering, der lægges ovenpå. Monarch Innovation udgiver også sine egne produktivitetsværktøjer til Inventor og SolidWorks, som ligger inden for samme område, nemlig at fjerne gentagende CAD-arbejde.
At forbinde designautomatisering med salgssiden
De største gevinster opnås som regel, når automatiseringen krydser grænsen mellem salg og teknik. I en manuel proces udarbejder en sælger et tilbud på en bestemt konfiguration, hvorefter teknikafdelingen senere opdager, at konfigurationen ikke kan realiseres eller ikke er prissat korrekt, og ordren sendes tilbage i kredsløbet.
Med CPQ-integration deler konfiguratoren og CAD-regelsættet de samme begrænsninger. Der kan kun udstedes et tilbud på en kombination, som de tekniske regler rent faktisk kan generere, og tegningssættet kan genereres, så snart ordren er bekræftet. Det kan forvandle en tilbuds-til-tegning-cyklus, der normalt strækker sig over flere uger, til en langt hurtigere arbejdsgang, der kan afvikles samme dag, når konfigurationsreglerne og integrationerne er modne.
Der er én risiko, der fortjener en advarsel, fordi den er almindelig og kostbar. Hvis prisreglerne i CPQ-systemet og de tekniske regler i CAD vedligeholdes hver for sig, vil de glide fra hinanden. En konfiguration, der sælges til én pris, men koster noget andet at fremstille, er værre end slet ingen automatisering. Beslut tidligt, hvilket system der skal stå for de enkelte regler, og sørg for, at der kun er én autoritativ kilde til de regler, der deles mellem systemerne.
Hvad designautomatisering ikke kan løse
Realistiske forventninger er nøglen til, at disse projekter lykkes, så det er værd at gøre grænserne helt klare.
Automatisering overtager din nuværende proces, herunder dens mangler. Hvis nummereringen af dele er inkonsekvent, eller hvis tegningsstandarderne varierer fra ingeniør til ingeniør, vil en automatisering af denne tilstand blot føre til dårlige resultater på kortere tid. At få orden i standarderne er en del af arbejdet.
Regler skal også have en ansvarlig. Materialer udgår, standarder revideres, og produktserier ændres. Et regelsæt uden en vedligeholdelsesplan forringes gradvist, indtil en ingeniør manuelt tilsidesætter det, og på det tidspunkt er investeringen tabt.
Der er stadig brug for ingeniører til at håndtere grænsetilfælde. Et veludviklet system bør afvise inddata, der ligger uden for det validerede område, og videresende dem til en person i stedet for at generere en plausibel, men forkert model. »Silent failure« er netop det, man skal undgå i designet.
Endelig forsvinder den tekniske gennemgang ikke. Den ændrer karakter og går fra at omfatte kontrol af dimensioner og indtastning til at sikre, at konfigurationen er hensigtsmæssig for anvendelsen. At fjerne gennemgangstrinnet helt kan medføre unødvendige risici, især for konfigurationer uden for det validerede område.
Sådan beregner du tilbagebetalingstiden, før du forpligter dig
Ingen kan give dig et troværdigt tal for afkastet ved designautomatisering uden at have set dit arbejdsforløb, og enhver leverandør, der nævner et tal allerede ved den første samtale, gætter blot. Det, du kan gøre, er selv at samle de relevante variabler, inden du anmoder om et tilbud:
- Gennemsnitligt antal ingeniørtimer pr. specialordre i dag, fordelt på modellering, tegning, arbejde med styklister og kontrol.
- Antal sammenlignelige ordrer pr. måned eller pr. år.
- Den nuværende behandlingstid fra tilbud til tegning, og hvor ofte denne tid koster dig en ordre.
- Omarbejde og fejlprocent, herunder tegninger, der er rettet efter frigivelse, og emner, der er fremstillet på ny.
- Antallet af forskellige komponentgrupper og hvor stor en andel den største udgør af jeres samlede volumen.
- Udviklingsindsats, der omfatter indsamling af regler, modeludvikling, integration, test og løbende vedligeholdelse.
Den mest pålidelige måde at afprøve konceptet på er et afgrænset pilotprojekt, der fokuserer på en enkelt produktfamilie med store produktionsmængder, frem for et program, der omfatter hele fabrikken. Et pilotprojekt leverer konkrete tal, afslører, hvor godt dokumenterede jeres regler rent faktisk er, og giver teamet et praktisk referencegrundlag, inden omfanget udvides.
Udvikling internt eller i samarbejde med en udviklingspartner
Designautomatisering kræver to kompetenceområder under samme tag: maskinteknisk dømmekraft til at fastlægge de rigtige regler og softwareudviklingsdisciplin til at skabe noget, der er vedligeholdeligt. Virksomheder, der besidder begge dele samt har ledig kapacitet, kan udvikle løsninger internt og holde viden internt. De fleste specialproducenter har det første kompetenceområde fuldt udnyttet til at levere ordrer og mangler det andet fuldstændigt.
Den realistiske mellemvej er en partner, der opbygger den første automatiserede arbejdsgang, dokumenterer reglerne og oplærer en intern ansvarlig i at vedligeholde og udvide den. Når du vurderer en partner, skal du spørge, hvilke CAD-platforme og automatiseringsrammer de arbejder med i hverdagen, hvordan de indsamler tekniske regler fra dit team, hvad der sker, når en regel skal ændres efter overdragelsen, hvem der ejer den resulterende kode og de resulterende modeller, og om de kan vise sammenligneligt arbejde inden for en lignende produkttype. En partner, der udelukkende taler om software og aldrig om tekniske standarder, er ikke den rette til dette arbejde.
At opskalere produktionen af specialfremstillede dele uden at ansætte flere medarbejdere
For en producent, hvis ordrer er variationer over et velkendt tema, kan ingeniørarbejdet udgøre en væsentlig begrænsning mellem kundens specifikationer og det godkendte tegningssæt. Automatisering af konstruktionsarbejdet kan fjerne en stor del af denne arbejdsbyrde ved gentagelige opgaver, og værdien forstærkes med hver eneste ordre, som regelsættet dækker.
Vejen frem er ikke særlig glamourøs, men effektiv: Vælg den komponentfamilie, der kræver mest udviklingstid, dokumentér de regler, der gælder for den, automatiser både dokumentationen og modellen, og valider resultatet i forhold til de opgaver, I allerede har udviklet.
Monarch Innovation samarbejder med producenter og OEM’er om netop denne type arbejdsgange og kombinerer dybdegående viden inden for maskinteknik med udvikling af skræddersyede automatiseringsløsninger i Inventor-, SolidWorks-, AutoCAD- og Revit-miljøer. Hvis du overvejer, om din arbejdsgang for specialfremstillede komponenter er egnet til dette, kan du kontakte vores ingeniørteam for at få udarbejdet en gennemførlighedsundersøgelse vedrørende designautomatisering.
Bestil en gennemførlighedsundersøgelse vedrørende designautomatisering
Fortæl os om en bestemt familie af specialfremstillede dele, hvor ofte I udarbejder tilbud på den, og hvad jeres ingeniører udfører manuelt for hver enkelt ordre. Kontakt Monarch Innovation, så vil vores ingeniørteam vurdere, om et regelbaseret CAD-arbejdsforløb er teknisk gennemførligt, hvor de største besparelser sandsynligvis vil komme fra, og hvad det vil kræve at implementere det.
Ofte stillede spørgsmål om automatisering af konstruktionsarbejde
Hvad er automatisering af den tekniske projektering inden for fremstillingsindustrien?
Automatisering af konstruktionsarbejdet anvender parametriske modeller, kodede konstruktionsregler, scripts og API-integrationer til at generere CAD-modeller, tegninger og styklister ud fra definerede inddata i stedet for manuel modellering. For producenter af specialfremstillede komponenter kan en konfigureret ordre resultere i en valideret model og fuldstændig dokumentation på en brøkdel af den tid, det tager at udføre arbejdet manuelt.
Hvor meget tid kan automatiserede CAD-arbejdsgange egentlig spare?
Det afhænger af, hvor gentagende dine ordrer er, og hvor meget dokumentation hver enkelt kræver. Besparelserne er størst, når den samme komponentfamilie fremstilles gentagne gange med forudsigelige variationer, og når tegninger, styklister og komponentnummerering tager længere tid end selve modelleringen. Et pilotprojekt på én komponentfamilie giver et pålideligt tal.
Hvilke CAD-platforme understøtter regelbaseret designautomatisering?
Det gør de fleste større platforme. Autodesk Inventor bruger iLogic, SolidWorks understøtter DriveWorks og sit eget API, CATIA tilbyder videnbaserede ingeniørværktøjer, og AutoCAD og Revit kan automatiseres via scripts og API’er. Python, VBA og .NET bruges ofte til at udvide disse miljøer og forbinde dem med andre forretningssystemer.
Hvad er CPQ-integration inden for ingeniørarbejde, og hvorfor er det vigtigt?
CPQ-integrationen forbinder et salgssystem til konfiguration, prisfastsættelse og tilbudsgivning med ingeniørafdelingens regelsæt, så begge parter arbejder ud fra de samme rammer. Salgsafdelingen kan kun udarbejde tilbud på konfigurationer, som ingeniørafdelingen kan fremstille, og tegninger kan genereres, så snart en ordre er bekræftet. Det fjerner den gentagne tilbudsrunde, der forsinker de fleste specialordrer.
Er designautomatisering det værd, når der er tale om specialfremstillede dele i små serier?
Normalt ikke, hvis geometrien ændrer sig væsentligt fra ordre til ordre, eller hvis omfanget kun udgør et par opgaver om året. Automatisering betaler sig gennem gentagelse. Når hver enkelt ordre kræver egentlig ingeniørmæssig vurdering frem for blot ændringer af parametre, er traditionelt mekanisk konstruktionsarbejde den mest fornuftige investering.
Hvor lang tid tager det at gennemføre et projekt inden for designautomatisering?
Tidsrammerne varierer afhængigt af antallet af komponentfamilier, reglernes kompleksitet og omfanget af den nødvendige integration. En enkelt, veldefineret komponentfamilie kræver langt kortere tid end et program, der dækker hele fabrikken. Fasen med kortlægning af reglerne er ofte den længste, især når den nuværende designlogik aldrig før er blevet dokumenteret nogen steder.
Hvem sørger for at overholde reglerne, når et automatiseringsprojekt er afleveret?
En intern medarbejder bør have ansvaret for dem. Materialer, standarder og produktlinjer ændrer sig, så regelsættet skal gennemgås og opdateres med jævne mellemrum. En god leverandør dokumenterer logikken, overdrager koden og modellerne og uddanner en intern ansvarlig, så arbejdsgangen kan udvides uden at man skal henvende sig til leverandøren ved hver eneste ændring.
