Hydrauliikka- ja sähköreitityssuunnittelun kehittäminen CAD- ja PDM-järjestelmissä
Kantojärvi, Lauri (2017)
2017
Konetekniikka
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2017-10-04
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201708241806
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201708241806
Tiivistelmä
Ponsse Oyj suunnittelee ja valmistaa metsäkoneita, jotka sisältävät monia hydraulisia ja sähköisiä toimilaitteita sekä johtimia. Hydrauliikka- ja sähköjohtimia käytetään energian siirtoon ja järjestelmän ohjaukseen koneessa. Johtimien reititys koneessa on perinteisesti toteutettu fyysistä prototyyppiä apuna käyttäen, koska tehokkaita 3D-mallinnustyökaluja ei ole reititykseen ollut. Siksi tässä työssä kehitetään Ponsse Oyj:n hydrauliikka- ja sähköreitityssuunnittelua tietokoneavusteisen suunnittelun (CAD) ja tuotetiedonhallinnan (PDM) näkökulmasta.
Hydrauliikkaletkujen ja sähkökaapelisarjojen reitityssuunnittelussa käytetään CAD-järjestelmää, jolla johdinreitin 3D-mallintaminen tehdään. Työn tavoitteena on löytää toimintatapoja tehokkaalle johtimien reitityssuunnitteluprosessille. Tavoitteena on myös, että mallinnettu johdinreitti saadaan linkitettyä osaksi siihen kuuluvaa nimikettä, jotta sitä voidaan helposti hallita. Siksi tässä työssä perehdytään siihen, kuinka eri reittien mallit saadaan linkitettyä nimikkeeseen PDM-järjestelmässä.
Työn alussa käsitellään teoria hydrauliletkujen ja sähköjohtimien ominaisuuksista ja reitityksestä, jotta helpotetaan tehtävää mallinnustyötä. Lisäksi esitetään teoria tuotetiedonhallinnasta sekä kohdeyrityksen käytössä olevasta CAD-ohjelmasta reitityssuunnittelun osalta. Tämän jälkeen tutustutaan kohdeyrityksen tilaan nykytila-analyysin muodossa. Analyysi perehtyy kohdeyrityksen toimintatapoihin hydrauli- ja sähkösuunnittelun osalta ja siinä tutustutaan nykyiseen mallinnustekniikkaan johdinkomponenttien reititystä suunniteltaessa. Lisäksi kartoitetaan hyötyjä eri osastojen kannalta siitä, että johtimet ovat täydellisesti reitteineen mallinnettuna kohdeyrityksen kokoonpanoissa.
Soveltavassa osuudessa reititetään määritetyllä tavalla hydrauliletkuja erikseen CAD-ympäristön perusohjelmistolla sekä siihen kuuluvalla reitityslisäosalla liikkuvan työkoneen moduulikokoonpanoon. Sähköreitityksien osalta tehdään testimalli, sekä kartoitetaan eri vaihtoehtoja 2D-sähkösuunnittelun yhdistämisestä 3D-mallinnusohjelmaan. Seuraavassa kappaleessa esitetään ja vertaillaan tapoja sille, kuinka eri johdinreitit saadaan linkitettyä nimikkeeseen PDM-järjestelmässä.
Tulosten tarkastelussa käsitellään ja arvioidaan reitityksen tekemistä eri menetelmin Ponsse Oyj:n tapauksessa. Työn tärkeimpänä lopputuloksena voidaan pitää määriteltyä johtimen mallinnustapaa, jolla tavalla mallinnettu reitti voidaan linkittää helposti osaksi PDM-järjestelmää. Samalla saadaan kartoitettua nykyisen CAD-järjestelmän antamia mahdollisuuksia johdinreitin mallintamiseen ja vertailtua sitä muihin tietokoneavusteisiin suunnitteluohjelmistoihin. Ponsse Plc is a company developing and manufacturing forest machines which contain many hydraulic and electric devices such as hoses and cables. Hydraulic hoses and electrical cable sets are used for the transfer hydraulic fluids and the control system in the machine. The routing of hoses and cables in the machine has usually been done using a physical prototype because there have not been efficient 3D modelling tools. This thesis is aiming to develop hydraulic and electrical routing in computer-aided design and Product Data Management systems.
Three-dimensional modelling is commonly used in the routing design of machines. The main goal of the thesis is to find new effective methods to route hydraulic hoses and electrical cable sets. Hoses and cables have many different shapes of routes which need to link in the PDM system. Each route of the cable or hose is an independent document. Many different documents have to link to the same title therefore another goal in this thesis is finding workable linkage between the 3D document and the item.
The beginning of this thesis contains a theory of hydraulic and electrical routing, properties of hoses and cables and theory of PDM and CAD software. The current routing design methods and links to Product Data Management in the company are introduced. The company’s current routing design process is explained in a present state analysis.
After the description of the process the focus moves to the use of CAD as a part of the route design process. The characteristics of CAD software and its applicability to routing design with basic software and routing add-in are presented. The purpose of the work is to find a suitable way to use software specifically for the need of Ponsse Plc. At the end of the work there are several design examples.
New routing methods are evaluated in the results. The most important result of the work is the defined routing process where the different shapes of hoses or harnesses can easily be linked to the PDM system. At the same time the present CAD system is compared with different Computer Aided Design software.
Hydrauliikkaletkujen ja sähkökaapelisarjojen reitityssuunnittelussa käytetään CAD-järjestelmää, jolla johdinreitin 3D-mallintaminen tehdään. Työn tavoitteena on löytää toimintatapoja tehokkaalle johtimien reitityssuunnitteluprosessille. Tavoitteena on myös, että mallinnettu johdinreitti saadaan linkitettyä osaksi siihen kuuluvaa nimikettä, jotta sitä voidaan helposti hallita. Siksi tässä työssä perehdytään siihen, kuinka eri reittien mallit saadaan linkitettyä nimikkeeseen PDM-järjestelmässä.
Työn alussa käsitellään teoria hydrauliletkujen ja sähköjohtimien ominaisuuksista ja reitityksestä, jotta helpotetaan tehtävää mallinnustyötä. Lisäksi esitetään teoria tuotetiedonhallinnasta sekä kohdeyrityksen käytössä olevasta CAD-ohjelmasta reitityssuunnittelun osalta. Tämän jälkeen tutustutaan kohdeyrityksen tilaan nykytila-analyysin muodossa. Analyysi perehtyy kohdeyrityksen toimintatapoihin hydrauli- ja sähkösuunnittelun osalta ja siinä tutustutaan nykyiseen mallinnustekniikkaan johdinkomponenttien reititystä suunniteltaessa. Lisäksi kartoitetaan hyötyjä eri osastojen kannalta siitä, että johtimet ovat täydellisesti reitteineen mallinnettuna kohdeyrityksen kokoonpanoissa.
Soveltavassa osuudessa reititetään määritetyllä tavalla hydrauliletkuja erikseen CAD-ympäristön perusohjelmistolla sekä siihen kuuluvalla reitityslisäosalla liikkuvan työkoneen moduulikokoonpanoon. Sähköreitityksien osalta tehdään testimalli, sekä kartoitetaan eri vaihtoehtoja 2D-sähkösuunnittelun yhdistämisestä 3D-mallinnusohjelmaan. Seuraavassa kappaleessa esitetään ja vertaillaan tapoja sille, kuinka eri johdinreitit saadaan linkitettyä nimikkeeseen PDM-järjestelmässä.
Tulosten tarkastelussa käsitellään ja arvioidaan reitityksen tekemistä eri menetelmin Ponsse Oyj:n tapauksessa. Työn tärkeimpänä lopputuloksena voidaan pitää määriteltyä johtimen mallinnustapaa, jolla tavalla mallinnettu reitti voidaan linkittää helposti osaksi PDM-järjestelmää. Samalla saadaan kartoitettua nykyisen CAD-järjestelmän antamia mahdollisuuksia johdinreitin mallintamiseen ja vertailtua sitä muihin tietokoneavusteisiin suunnitteluohjelmistoihin.
Three-dimensional modelling is commonly used in the routing design of machines. The main goal of the thesis is to find new effective methods to route hydraulic hoses and electrical cable sets. Hoses and cables have many different shapes of routes which need to link in the PDM system. Each route of the cable or hose is an independent document. Many different documents have to link to the same title therefore another goal in this thesis is finding workable linkage between the 3D document and the item.
The beginning of this thesis contains a theory of hydraulic and electrical routing, properties of hoses and cables and theory of PDM and CAD software. The current routing design methods and links to Product Data Management in the company are introduced. The company’s current routing design process is explained in a present state analysis.
After the description of the process the focus moves to the use of CAD as a part of the route design process. The characteristics of CAD software and its applicability to routing design with basic software and routing add-in are presented. The purpose of the work is to find a suitable way to use software specifically for the need of Ponsse Plc. At the end of the work there are several design examples.
New routing methods are evaluated in the results. The most important result of the work is the defined routing process where the different shapes of hoses or harnesses can easily be linked to the PDM system. At the same time the present CAD system is compared with different Computer Aided Design software.