CAD/CAM handleiding SolidWorks deel IV

Transcriptie

1 CAD/CAM handleiding SolidWorks deel IV Vakcode Universiteit Twente Vakgroep Ontwerpen, Productie en Management door Ir. H.Tragter m.m.v. studenten B.Koopman, P.te Morsche, S.Wolbers en M. Röring 5e druk, 26 september 2003 (geschikt voor SolidWorks vanaf versie 2003) Copyright 1999, 2003 by the University of Twente

2

3 Inhoudsopgave Preface Hoe is het Opgebouwd: welke delen...xii Beoogde gebruikers... xiii Benodigde voorkennis... xiii Structuur van deze handleiding...xiv Benodigdheden... xviii Waar beginnen en hoeveel tijd kost het?... xviii Andere informatiebronnen... xviii xi Sectie 1 Methode Inleiding Methode Hoofdstuk 1-1 Analyse van Ontwerpproces en Product...3 Ontwerp van het CAD-systeem...5 Implementatie...7 Analyse van Ontwerpproces en Product Hoofdstuk 2-1 Casebeschrijving Centrale Verwarmigs Installatie (CV)...2 Analyse van het Verloop van het Ontwerpproces...3 Analyse van het Product...4 Eisen / wensen inventariseren...5 Systeem grenzen en Doel van de applicaytie...6 Functies en Sub-functies Hoofdstuk 3-1 Functies in het CV-installatie Systeem...2 Functiemodel Ontwerpen...3 Functie analyse...4 Regels voor Functie analyse...5 Hiërarchisch Functiemodel...6 Functionele Eenheden Hoofdstuk 4-1 Functie Attribuut Specificatie (FAS)...2 Functionele Eenheden...3 Gebruikers Interface Hoofdstuk 5-1 Overzicht...1 Algemene Richtlijnen...2 Voorbeeld CV-installatie...4 v

4 Inhoudsopgave Onderdelen Bibliotheek Hoofdstuk 6-1 ElementKlassenmodel... 2 Opslagnormen... 5 Opslagnormen CV-installatie Applicatie... 6 Symboolelementen...7 Macro s... 9 Programma Ontwerp Hoofdstuk 7-1 Ontwerp... 2 Programma Hiërarchie... 3 Programma Definities...4 Selectie- en Constructieprogramma s... 7 Voorbeeld CV-installatie Case... 8 Implementatie Hoofdstuk 8-1 Sectie 2 Visual Basic Visual Basic Inleiding Hoofdstuk 1-1 Inleiding Visual Basic Design Environment Hoofdstuk 9-1 Starting Visual Basic... 2 Starting and Loading Projects... 3 The Parts of the Visual Basic Window... 4 The Code Window... 6 Menus and the Toolbar... 7 Creating a Project Hoofdstuk 10-1 Three Programming Steps... 2 Step 1: Creating the User Interface... 2 Adding the Program Source Code... 5 Creating Your Program's Executable File... 7 Variables Hoofdstuk 11-1 Programs and Input/Output... 2 Variables and Input... 3 Declaring Variables... 5 Variable types... 7 Labeling Your Text Boxes... 8 Example with Input and Output... 9 Strings Hoofdstuk 12-1 Joining Strings... 2 The Length of a String...2 Extracting a Substring... 4 Finding Substrings... 6 Changing Case... 8 vi

5 Inhoudsopgave Converting Numbers to Strings...9 Control Statements Hoofdstuk 13-1 Program Flow and Branching...2 The If /Then Statement...2 The Select Case statement...5 The For/Next Loop...6 The Do, While, and Until Loop...8 File Input / Output Hoofdstuk 14-1 Steps in Accessing a File...2 Opening a File...2 Saving Data to the File...3 Closing the File...3 Trying It Out...4 Loading Data from a File...5 Appending Data to a File...6 Procedures and Functions Hoofdstuk 15-1 Top-Down Approach to Programming...2 Using Procedures...3 Variable Scope...5 Using Functions...7 Objects and Controls Hoofdstuk 16-1 Objects, Methods, Properties and Events...2 User defined types...3 CheckBox Controls...4 OptionButton Controls...7 List Controls...9 Sectie 3 SolidWorks API API Inleiding Design Tables Hoofdstuk 17-1 Dimensies hernoemen...2 Design Tables aanmaken...3 Invoegen Design Tables...3 Design tables aanpassen...5 Macro's en API Help Hoofdstuk 18-1 Opnemen en afspelen van Macro's...2 API Documentatie...4 vii

6 Inhoudsopgave Sketching Hoofdstuk 19-1 Open a Visual Basic Project... 2 Uitleg Programma Structuur... 3 Eerste Run Programma... 5 Uitbreiden van het Programma... 6 Test van het Programma... 9 Besturing van Dimensies Hoofdstuk 20-1 Openen Bestaande Documenten... 2 Uitleg Programma Structuur... 2 Runnen van het programma... 4 Opnemen van Excel Sheet in SolidWorks Part... 5 Opnemen van Solidworks Part in Excel Sheet... 5 Selecties behandelen Hoofdstuk 21-1 Open Visual Basic Project... 2 Eerste Run Programma... 3 Uitleg Programma Structuur... 4 Aanpassen van de Basis Code... 7 Testen van het Programma Uitvoeren van Selecties Hoofdstuk 22-1 Openen Visual Basic Project... 2 Eerste Run Programma... 3 Uitleg Programma Structuur... 3 Implementatie SuppressFeatures Part... 6 Totale Programma... 9 Attributen creëren en opvragen Hoofdstuk 23-1 Openen Bestaande Project... 2 Eerste Run Programma... 2 Uitwerking Programma Frame... 3 Form Form Form AttrFrm... 6 Implementatie Form Implementatie AttrFrm... 9 Attributen verzamelen Hoofdstuk 24-1 Openen Bestaande Project... 2 Toevoegen extra Command button... 2 Implementatie Private Sub SummaryBtn_Click()... 3 Creëren van een Assembly Hoofdstuk 25-1 Open Visual Basic Project... 2 Uitleg Programma Structuur... 3 Macro Opnemen... 5 Aanpassen van de Basis Code... 6 Configureren van een Assembly Hoofdstuk 26-1 Aanmaken Design Tables... 2 Aanpassen BuildAssembly... 3 Assembly traversal Hoofdstuk 27-1 Open Bestaand Document... 2 viii

7 Inhoudsopgave Structuur aanwezige module1...2 Toevoegen extra code...4 Test Run...6 Tekeningen creëren Hoofdstuk 28-1 Uitleg Programma Code...2 Aanpassen van de Basis Code...4 The proof of the pudding is in the eating...8 Topology traversal Hoofdstuk 29-1 Open Bestaand Document...2 Aanwezige Programma Code...2 Aanvulling Programma Code...4 Test het programma...6 APPENDICES Visual Basic Syntax Appendix A-1 ix

8

9 Preface SolidWorks is het modelleer programma dat bij de Faculteit CTW van de Universiteit Twente is gekozen als standaard gereedschap bij alle ontwerp activiteiten en voor het CAD/CAM onderwijs. Met deze software kunt u drie-dimensionale vormen vastleggen, er verschillende analyses op los laten en er de bijbehorende tekeningen van genereren. Nieuwe gebruikers kunnen er, dankzij een intuïtieve gebruikers interface, in korte tijd mee leren werken. Deze handleiding (deel IV) beschrijft een methode om een CAD-systeem te voorzien van een uitbreiding, een zogenaamde CAD-applicatie. Door een systeem aan te passen aan de specifieke situatie kan een ontwerpproces (gedeeltelijk) worden geautomatiseerd. De beschreven methode kent drie hoofdactiviteiten: de analyse van ontwerpproces en product, het ontwerp van de applicatie en de realisatie. De eerste twee hoofdactiviteiten zijn CAD-systeem onafhankelijk en kunnen dus voor iedere software-omgeving worden gebruikt. De laatste activiteit, de realisatie, is dat niet. In deze handleiding wordt de realisatie beschreven voor de SolidWorks CAD-software, in combinatie met een de Microsoft Visual Basic programmeer omgeving. Er is gebruik gemaakt van materiaal dat beschikbaar is gesteld door SolidWorks Corporation en van ingeleverde opdrachten van talloze studenten. Waarvoor dank. HT. xi

10 Preface Hoe is het opgebouwd: welke delen De serie handleidingen over SolidWorks bevat vier delen. In één (werktuigbouw-) studiejaar wordt telkens één deel behandeld. Eerder in uw studie heeft u gewerkt met de delen I, II, en afhankelijk van uw vakken pakket met deel III. CAD/CAM Handleiding SolidWorks, Deel I In het eerste deel wordt de stof behandeld die voor een kennismaking met Solid Modelling nodig is. Er wordt uitgelegd wat solid modelling is. U leert eenvoudige onderdelen modelleren en er de tekeningen van genereren. Er komen er een aantal technieken aan de orde om samenstellingen te maken en u leert hoe u een foto-realistische afbeelding kunt maken. Modelleren van onderdelen (2.5 D) Maken van tekeningen Gebruiken van een bibliotheek met onderdelen Modelleren van samenstellingen Maken van een samenstelling vanuit een ontwerpschets Foto-realistische afbeeldingen (PhotoWorks) CAD/CAM Handleiding SolidWorks, Deel II In het tweede deel worden een aantal onderwerpen toegevoegd die aan de order komen in het 2e jaar, met name in het project Consumentenproducten. Hiermee wordt erg goed geïllustreerd wat de toegevoegde waarde is van dit soort programma s. Behandeld worden onder andere het modelleren van complexe oppervlakken (een grote vormgevingsvrijheid) en een breed scala van analyse gereedschappen die goed zijn geïntegreerd in SolidWorks. Modelleren van dunwandige producten Modelleren van complexe oppervlakken Ontwerpen van een matrijs (R&B MoldWorks) Animatie van het assemblage proces (SolidWorks Animator) Spuitgiet-simulatie software (3D QuickFill) CAD/CAM Handleiding SolidWorks, Deel III (gepland) In het derde deel komen allerlei specifieke CAD/CAM onderwerpen aan de orde, zoals interfacing naar andere CAD-systemen, werkvoorbereidingssytemen en de koppeling naar Rapid-prototyping tools. Bill Of Materials Interfacing naar o.a. CAM-, PDM-, ERP-systemen Analyse tool voor stijfheid & sterkte (Design Space) Werkvoorbereidingssoftware (CAMWorks) CAD/CAM Handleiding SolidWorks, Deel IV In het vierde deel komt Applicatie bouw aan de orde. Dit is een onderdeel van het vak CAD/CAM waarin wordt uitgelegd hoe u zelf software kunt ontwikkelen en aan een CADprogramma kunt toevoegen. Voor iedere fase in de ontwikkeling van een dergelijke uitbreiding wordt een stuk theorie behandeld en geïllustreerd aan de hand van een voorbeeld. Uiteindelijk ontwikkelt u zelf (in teamverband) een bepaalde toepassing. Analyse van het ontwerpproces Ontwerpen van applicaties Programmeren in een object georiënteerde omgeving Microsoft Visual Basic Gebruik van de SolidWorks API xii

11 Preface Beoogde gebruikers Deze handleiding is geschikt voor iedereen die de functionaliteit van een CAD-systeem wil uitbreiden: met name het ontwikkelen van software voor het programma SolidWorks zal uitgebreid aan de orde komen. Enige vaardigheid in het gebruik van SolidWorks, enige vaardigheid in het programmeren en kennis van de Engelse taal worden verondersteld. Benodigde voorkennis Het grootste deel van deze handleiding is geschreven in de Nederlandse taal. Voor de sectie over Visual Basic (hoofdstuk 9 t/m 16) is de Engelse taal gebruikt. De overweging hiervoor is dat Engels een betere aansluiting geeft op de terminologie die bij softwareontwikkeling wordt gebruikt en op de documentatie over Visual Basic die op de computer beschikbaar is. Er wordt verondersteld dat u vaardigheid heeft in het gebruik van SolidWorks op het niveau dat wordt bereikt bij het doorlopen van de oefeningen in Handleiding SolidWorks deel I. Uitgebreide computerkennis is niet vereist, maar enige vaardigheid in het ontwikkelen van (kleine) programma s wordt wel verondersteld. Wanneer u deze kennis niet heeft, kunt u literatuur bestuderen die een inleiding over programmeren geeft. Aan het eind van deze inleiding vindt u hiervoor een aantal suggesties. xiii

12 Preface Structuur van deze handleiding Deze handleiding bestaat uit drie secties. In de eerste wordt de methode voor het bouwen van een applicatie behandeld. De tweede sectie geeft een introductie in het gebruik van de programmeer taal Visual Basic. De derde sectie behandelt de SolidWorks API: de Application Program Interface. De laatste twee secties zijn geschreven in een tutorial vorm, door doen krijgt u de ervaring. Verder is er nog een Appendix. Methode De sectie Methode beslaat de hoofdstukken 1 t/m 8. Hierin wordt de methode voor het bouwen van een CAD-applicatie beschreven met daarin de hoofdactiviteiten analyse, ontwerp en realisatie. Ieder hoofdstuk behandelt één stap van het ontwikkelproces. Hoofdstuk 1, Inleiding Methode In dit hoofdstuk wordt een overzicht gegeven van de activiteiten die achtereenvolgens doorlopen dienen te worden voor het bouwen van een CAD-applicatie. Hoofdstuk 2, Analyse Ontwerpproces en Produkt In dit hoofdstuk komen de analyse van ontwerpproces- en produkt aan de orde. Aan de hand van een voorbeeld (CV-installatiesysteem) wordt het een en ander verduidelijkt. Hoofdstuk 3, Functies en Subfuncties Het derde hoofdstuk behandelt het opstellen van het functiemodel, een hiërarchische boomstructuur van functies en subfuncties in het product. Er wordt aandacht besteed aan het opstellen van functies en de bijbehorende subfuncties. Hoofdstuk 4, Functionele Eenheden Het inventariseren van de functionele eenheden met hun kenmerken. Tevens worden eisen ten aanzien van de functies vastgelegd in FAS-diagrammen. Hoofdstuk 5, Gebruikers Interface Opstellen van het gebruikers-interactiemodel oftewel, in wat voor termen de gebruiker de reacties van de applicatie gepresenteerd krijgt. Er wordt vastgelegd hoe de gebruiker (de ontwerper) de objecten (functionele eenheden) kan manipuleren om tot een eindproduct (een ontwerp) te komen dat aan de eisen voldoet. Hoofdstuk 6, Onderdelen Bibliotheek Dit hoofdstuk behandelt het vastleggen van de onderdelenbibliotheek. De componenten die hierin staan vormen de bouwstenen voor het ontwerpsysteem. Hoofdstuk 7, Programma Ontwerp In deze stap worden programma s gedefinieerd en ontworpen. In een Windows omgeving heeft ieder menu-commando en iedere dialoog zijn eigen procedures. Per programma of procedure wordt vastgelegd welke gegevens er in gaan, welke gegevens eruit komen en hoe het probleem wordt opgelost. Hoofdstuk 8, Implementatie Realisering van de gebruikersinterface in Visual Basic, vertaling van programma-ontwerp naar programma s. Het maken van symbolen en onderdelen gebeurt waarschijnlijk met SolidWorks. xiv

13 Preface Visual Basic Deze sectie behandelt de Microsoft Visual Basic programmeeromgeving en de belangrijkste eigenschappen van die taal. Ieder hoofdstuk heeft een korte inleiding van het onderwerp. Daarna volgt er een voorbeeld in tutorial vorm: u maakt zelf een programma. Tot slot volgt een beknopte opsomming van de mogelijkheden. Hoofdstuk 9, Visual Basic Design Environment Een kennismaking met de software ontwikkelomgeving. Uitgelegd wordt hoe het programma wordt gestart en wat er zoal op het scherm is te zien. Hoofdstuk 10, Creating a Project Hierin start u een nieuw project, voegt code toe en creëert een eerste executable. Hoofdstuk 11, Variabels Het declareren van variabelen, de verschillende data typen en de bijbehorende operatoren. Hoofdstuk 12, Strings Het datatype string wordt gebruikt om karakters op te slaan. In dit hoofdstuk wordt uitgelegd hoe ze gebruikt kunnen worden. Hoofdstuk 13, Control Statements In dit hoofdstuk wordt verteld hoe in een programma beslissingen kunnen worden genomen en hoe stukken code kunnen worden herhaald. Hoofdstuk 14, File Input/Output Hierin wordt gewerkt met een eenvoudig programma dat een bestand opent, er gegevens in schrijft en vervolgens het bestand sluit. Hoofdstuk 15, Procedures and Functions Een belangrijk hoofdstuk om gestructureerde software te kunnen ontwikkelen: het gebruik van procedures en functies. Hoofdstuk 16, Objects and Controls Meer informatie over objecten en object-georiënteerd programmeren. Verder wordt het gebruik van een aantal elementen uitgelegd die voor het bouwen van een user-interface van pas komen: check boxes, option buttons en de list box. xv

14 Preface SolidWorks API Deze sectie behandelt het gebruik van de SolidWorks Application Program Interface (API). De API is de verbinding tussen uw programma en het SolidWorks systeem. Het wordt gevormd door een (groot) aantal data-types en proceduredefinities. Ieder hoofdstuk behandelt een aspect aan de hand van een opdracht. Bijvoorbeeld het werken met attributen of het verwerken van items die door de gebruiker zijn geselecteerd. Hoofdstuk 17, Design Tables Alle afmetingen van onderdelen worden in SolidWorks bepaald door parameters. Design Tables geven de mogelijkheid verschillende configuraties te bouwen van onderdelen of assemblies door zogenaamde driving parameterwaarden in te lezen uit een Microsoft Excel spreadsheet. Hoofdstuk 18, Macro s en API Help In dit hoofdstuk wordt een inleiding gegeven over het gebruik van de SolidWorks macro faciliteiten. De macro taal van SolidWorks is (niet toevallig) dezelfde als de API programmeertaal: Visual Basic. Met behulp van voorbeelden wordt uitgelegd hoe u macro s kunt opnemen en afspelen. Tegelijk maakt u kennis met eenvoudige Basic programma s die via API-aanroepen opdrachten aan SWorks geven. Hoofdstuk 19, Sketching Hier wordt stap voor stap het eerste echte Visual Basic programma gebouwd. Er wordt een programma gemaakt waarmee ruwheidssymbolen aan een tekening kunnen worden toegevoegd. Hoofdstuk 20, Besturing van Dimensies In dit hoofdstuk wordt een voorbeeld behandeld van het werken met onderdelen familie s. Uit één tekening en een tabel met parameter waarden wordt een familie van parts gegenereerd. De tabel is een Excel spreadsheet, de celwaarden besturen de dimensies van het onderdeel. Hoofdstuk 21, Selecties behandelen Het komt regelmatig voor, dat er een aantal handelingen moeten worden toegepast op een set onderdelen die door de gebruiker zijn geselecteerd. In dit hoofdstuk wordt stap voor stap aangegeven hoe u toegang krijgt tot een set geselecteerde vlakken en hoe de materiaaleigenschappen zoals kleur en transparancy van deze oppervlakken gewijzigd kunnen worden. Hoofdstuk 22, Uitvoeren van Selecties Dit hoofdstuk legt uit hoe onderdelen van het ontwerp door het programma kunnen worden herkend en geselecteerd. Met het gebruikte voorbeeld programma kunnen naar keuze featuretypes worden suppressed en unsuppressed. Hoofdstuk 23, Attributen creeren en opvragen In Solidworks kunnen gegevens worden toegevoegd aan het model. Dit wordt gedaan met attributen. Eerst wordt een attribuut type gedefinieerd, daarna wordt het aan een feature toegekend, vervolgens kunnen er attribuut waarden in worden gezet. Het voorbeeld laat zien hoe attributen aan een Face kunnen worden gekoppeld, gewijzigd en opgevraagd. Hoofdstuk 24, Attributen verzamelen Het tweede hoofdstuk over attributen behandelt het verzamelen van gegevens uit de part. Het programma uit het vorige hoofdstuk wordt hiervoor verder ontwikkeld. xvi

15 Preface Hoofdstuk 25, Creëren van een Assembly Het komt voor dat assemblies opgebouwd worden uit een variabel aantal standaard delen. Hier wordt een voorbeeld behandeld dat een nieuwe assembly aanmaakt vanuit configuratie gegevens in een Excel spreadsheet. Aan de orde komen het toevoegen en plaatsen van onderdelen in een assembly. Hoofdstuk 26, Configureren van een Assembly In deze oefening breiden we het programma uit het vorige hoofdstuk uit. In plaats van een groot aantal kopieën van onderdelen, wordt gebruik gemaakt van we design tables en configuraties. Hoofdstuk 27, Assembly traversal Deze oefening is gericht op het vergaren van component informatie uit een assembly door het doorlopen van de datastructuur (traversal). De oefening is wordt uitgevoerd vanuit een Excel sheet. Er wordt een lijst gemaakt van alle componenten en het aantal keer dat ze in de assembly voorkomen. Hoofdstuk 28, Tekeningen creëren Het kan wenselijk zijn om van een onderdeel in een bepaalde view een tekening te hebben, waarin attribuut waarden van vlakken worden weergegeven als notes bij die betreffende vlakken. Er wordt een Visual Basic programma ontwikkeld dat dit automatisch voor u doet. Hoofdstuk 29, Topology traversal In het programma van hoofdstuk 24, Attributen verzamelen, is duidelijk geworden hoe alle faces van een part kunnen worden benaderd. In deze opdracht benaderen we ook andere geometrie. De complete topologie wordt gescand (traversal) om de verschillende loops en edges van faces te beoordelen. In deze oefening wordt het aantal gaten in een vlak geteld.. Appendices Achter in de handleiding kunt u een overzicht van de belangrijkste Visual Basic commando s vinden. Appendix A, Visual Basic Lijst met van de belangrijkste syntax, commando s en systeemfuncties. xvii

16 Preface Benodigdheden Voor het uitvoeren van de oefeningen in deze handleiding heeft u nodig: Een PC waarop is geïnstalleerd: SolidWorks, SolidWorks online User s guide en API Help files, Microsoft Visual Basic 6.0, Microsoft Developer Network (de MSDN Visual Basic online documentatie), Een aantal oefenbestanden te downloaden vanaf Klik op Onderwijs, CADCAM, De handleiding CAD/CAM Handleiding SolidWorks deel I, Deze handleiding CAD/CAM Handleiding SolidWorks deel IV. Waar beginnen en hoeveel tijd kost het? SolidWorks is een erg gebruikersvriendelijk programma maar gebruik ervan gaat niet helemaal zonder oefening. Om te kunnen werken met deze handleiding is enige vaardigheid in het bedienen van dit pakket vereist. Deze vaardigheid kunt u opdoen door de opdrachten uit de CAD/CAM handleiding deel I uit te voeren. De hoofdstukken 1 t/m 10 hieruit kosten u ongeveer 10 uur. De eerste sectie van de handleiding behandelt de te hanteren methode voor het ontwerpen van een CAD-applicatie. Alle uit te voeren stappen worden uitgelegd en met voorbeelden verduidelijkt. Ontwerp uw eigen applicatie parallel aan het doorwerken van de eerste 8 hoofdstukken. Benodigde tijd 5 uur. De tweede sectie behandelt de Visual Basic taal en ontwikkelomgeving. Er wordt verondersteld dat u al beschikt over programmeerervaring (b.v. door het volgen van het vak Inleiding Programmeren). Op een beknopte wijze worden de belangrijkste aspecten van deze taal behandeld zodat u er zelf mee aan de slag kunt om eenvoudige programma s en user-interfaces te ontwikkelen. Het is de bedoeling dat u uw applicatie in deze taal gaat schrijven. Het beslaat de hoofdstukken 9 t/m 16, die vol staan met korte opdrachten. Benodigde tijd 5 uur. Het venijn zit in de staart: de laatste sectie behandelt de SolidWorks API (Application Program Interface). Dit is een (grote) set van procedures die je vanuit je eigen programma kunt aanroepen om SolidWorks iets te vragen of iets te laten doen. Het valt erg tegen om met weinig ervaring programma s vanuit het niets te schrijven. Vandaar dat voor dit complexe onderdeel gewerkt wordt met een groot aantal voorbeeld programma s. Daarvan zijn telkens twee versies gegeven: het startprogramma dat dient als geraamte voor de ontwikkeling en een werkende eind versie voor wanneer u niet goed uit de opdracht komt, maar toch wilt zien hoe het probleem moet worden opgelost. De voorbeeldprogramma s behandelen telkens een bepaald type probleem. U kunt een combinatie van deze oplossingen waarschijnlijk goed gebruiken als structuur voor uw eigen applicatie. Benodigde tijd 15 uur. Andere informatie bronnen SolidWorks, user s guide, SolidWorks Corporation Teach Yourself Visual Basic 6, Scott Warner, Osborne Visual Basic 6 in 24 hours, Perry and Hettihewa, SAMS Running Microsoft Windows, Microsoft Corporation CAD/CAM, From principles to practice, Mc Mahon and Browne, Addison Wesley xviii

17 Methode De sectie Methode beslaat de hoofdstukken 1 t/m 8. Hierin wordt de methode voor het bouwen van een CAD-applicatie beschreven met daarin de hoofdactiviteiten analyse, ontwerp en realisatie. Ieder hoofdstuk behandelt één stap van het ontwikkelproces.

18

19 Hoofdstuk 1 Inleiding Methode Alvorens in te gaan op een systematische methode voor het ontwerpen en bouwen van CAD-applicaties dient het duidelijk te zijn wat onder een CAD-applicatie verstaan wordt. Een CAD-applicatie is een software-systeem (programma) dat tot doel heeft een ontwerpproces of een deel van een ontwerpproces te ondersteunen. In het dagelijkse spraakgebruik wordt gesproken van een CAD-systeem. Een CAD-systeem is een combinatie van computerapparatuur (hardware) met standaard- en speciaal ontwikkelde CAD-software. Een voor de hand liggend voorbeeld van CAD is een systeem waarmee het mogelijk is om werktuigbouwkundige tekeningen te maken (voorbeelden zijn AutoCAD, Vellum of SolidWorks). In dit geval beperkt de ondersteuning zich tot de detailleringsfase van het ontwerpproces, waarin het definitieve ontwerp vastgelegd wordt in werkplaatstekeningen. Maar ook in andere fasen van het ontwerpproces kunnen CAD-systemen ingezet worden. Bijvoorbeeld een systeem waarmee producten kunnen worden geconfigureerd, een systeem dat het voorontwerp van schepen of vliegtuigen ondersteunt, of een systeem om schema's van procesinstallaties te ontwerpen (tekenen): Proces and Instrumentation Diagrams (PID). Een belangrijk aspect bij het invoeren van een CAD-applicatie is o.a. de herhalingsgraad van het product. De herhalingsgraad heeft te maken met de mate waarin het product / systeem "nieuw" is voor de onderneming: Bij een nieuw ontwerp moeten alle ontwerpstappen worden doorlopen. Voor een aanpassingsontwerp (onderhoud, renovatie) is zowel de functie als de principe-oplossing bekend, deze kunnen gehandhaafd blijven. De structuur van bestaande producten behoeft slechts aangepast te worden aan het nieuwe eisenpakket. Bij een variantontwerp wordt gebruik gemaakt van reeds eerder ontworpen en gestandaardiseerde modules. Dit betreft zowel productmodules als ontwerpnormen en ontwerpregels. Door selectie van de juiste modules kan een nieuw product / systeem worden samengesteld en dimensies worden ingevuld. Door modulebouw wordt de herhalingsgraad per (deel)product / systeem groter. Het gaat steeds nadrukkelijk om het ondersteunen van het ontwerpproces, niet om het compleet automatiseren ervan. Dit betekent dat de ontwerper op essentiële momenten beslissingen moet kunnen blijven nemen en dat de ontwerper het ontwerpproces moet kunnen besturen. De acceptatie van een CAD-applicatie staat of valt met de mate waarin de ontwerper werkelijk gesteund wordt bij zijn ontwerpproces. Als eerste stap bij het ontwerpen en bouwen van een CAD-systeem is het noodzakelijk om het betreffende ontwerpproces (van producten) grondig te analyseren. Pas als er een bruikbare beschrijving van het ontwerpproces is, kunnen we gaan kijken hoever we voor dit ontwerpproces een ondersteunend CAD-systeem kunnen bouwen. Om het gehele traject succesvol te doorlopen is het noodzakelijk gebleken: de complexiteit van de te bouwen applicatie af te breken in beheersbare (overzienbare) delen en functies, top-down te analyseren en bottom-up te bouwen, de applicatie systematisch en stapsgewijs te ontwerpen, te bouwen, te onderhouden en bij te stellen. 1-1

20 Hoofdstuk 1, Inleiding Methode In het gehele proces van ontwikkelen van een CAD-applicatie zijn drie hoofdactiviteiten te onderscheiden: analyse van het te ontwerpen product en te ondersteunen ontwerpproces, ontwerp van de CAD-applicatie, gebaseerd op de vorige activiteit, bouw (programmering) en implementatie van het CAD-systeem. De hiervoor aangegeven drie hoofdactiviteiten staan ook in het volgende schema. Ieder hoofdactiviteit is op te splitsen in een aantal deelactiviteiten (stappen). Ieder deelactiviteit wordt afgesloten met een duidelijk resultaat. In de volgende paragrafen wordt het schema stap voor stap besproken. Stappenplan Hoofdactiviteit Activiteit Resultaat Analyse van Ontwerpproces en Product Ontwerp van het CAD-systeem Implementatie Stap 1 Analyse verloop van het ontwerpproces Inventariseer eisen en wensen Stap 2 Functies en sub-functies van het product opstellen Stap 3 Functie eisen opstellen Functionele eenheden met kenmerken vaststellen Stap 4 Gebruikers interface ontwerpen Stap 5 Onderdelen bibliotheek ontwerpen Stap 6 Programma s ontwerpen Stap 7 Symbolen invoeren (geparametriseerde) Onderdelen invoeren Stap 8 Gebruikers interface bouwen Programmering Stap 9 Documentatie complementeren Ontwerpproces Product beschrijving Systeem grenzen en Doel Hiërarchisch functiemodel FAS Functionele eenheden met kenmerken Menu en Dialoog ontwerp Gebruikers handleiding Elementklassenmodel Opslagnormen Definities van Symbolen, Geometrische macro s, Geparametriseerde onderdelen Programma hiërarchie Programma definities Symbolen Geometrische macro s Geparametriseerde onderdelen Menu s Forms Programma's Documentatie Gebruikershandleiding Analyse van Ontwerpproces en Product 1-2

21 Hoofdstuk 1, Inleiding Methode De activiteiten ten aanzien van de analyse van het te ondersteunen ontwerpproces zijn op te delen in een aantal stappen: 1 Analyse van het verloop van het ontwerpproces, analyse van het in dit proces te ontwerpen, dimensioneren of te configureren product. 2 Hoofdfunctie(s) van het product uiteen rafelen in functies en sub-functies tot een hiërarchisch functiemodel. 3 Functie eisen per sub-functies concretiseren in een FAS en de verschijningsvormen van de oplossingen vastleggen in functionele eenheden. In stap 1 gaat het om het vastleggen van drie dingen: het verloop van het ontwerpproces (handmatig en vervolgens computerondersteund) in beschrijfbare stappen die, wanneer het proces doorlopen wordt, een goed productontwerp opleveren. Hier moet dus duidelijk worden met welk type ontwerpproces we te maken hebben: in het algemeen zal het product opgebouwd worden uit standaard elementen en eventuele varianten daarop. Het "ontwerpproces" heeft in dit geval niet betrekking op het concipiëren van geheel nieuwe dingen, maar op het samenstellen, dimensioneren en configureren van (samengestelde) producten of productsystemen op basis van door een klant aangegeven eisen en wensen, de gang van zaken die binnen een product of productsysteem zorgt voor het juist functioneren van het product / ontwerp. Deze "gang van zaken" wordt vastgelegd door middel van: een eisenprogramma, specificaties en een blokschema. Dit blokschema legt "de gang van zaken" ofwel het procesverloop binnen het productsysteem vast in de vorm van een tijd-functiemodel. Het tijd-functiemodel geeft de samenhang in de tijd van de (hoofd)functies die zorgen dat het systeem "functioneert", Tenslotte moet in stap 1 duidelijk worden waar de systeemgrenzen liggen van de productsystemen die ontworpen moeten kunnen worden (het toepassingsgebied van de ontwerpen). Duidelijk moet ook zijn wat de applicatie gaat doen: wat wordt er geautomatiseerd en welke werkzaamheden blijven er over voor de gebruiker / ontwerper. 1-3

22 Hoofdstuk 1, Inleiding Methode In stap 2 wordt de productbeschrijving verder uitgewerkt in termen van functies en subfuncties op verschillende hiërarchische niveaus. Een functie beschrijft wat er moet gebeuren en niet hoe of waarmee. De functies worden op een logische manier gerangschikt in een functiemodel, waarvan de volgende figuur een voorbeeld geeft. Figure 1, Hierarchisch Functie-model In stap 3 worden de eisen gespecificeerd per (sub)functie. Om uiteindelijk te kunnen komen tot informatie die op een computer te verwerken is, is het nodig om de verschillende functies en sub-functies te beschrijven in termen van kenmerken, in relatie tot het eisenpakket. Het betekent dat hier een begin gemaakt wordt met het opstellen van de zogenaamde Functionele Attribuut Specificatie (FAS). Het FAS is een tabel met kenmerken (attributen) en bijbehorende waarden (soms gegeven, soms nog nader te bepalen of af te leiden in het proces). In het functiemodel zou men aan de functie "doorgang afscheiden" de kenmerken warmteen geluiddoorlaatbaarheid kunnen relateren. (Het werk in deze fase van het analyseproces komt overeen met de activiteiten die men verricht in de probleemdefiniërende fase van het ontwerpproces). Het is noodzakelijk om een functiemodel te maken, zoals hierboven aangegeven, om te kunnen waarborgen dat de functies en functievervullers onafhankelijk van elkaar zijn! Attribuut Waarde Minimum Maximum Afmeting 880 x 2015 mm Kleur RAL 2001 Geluidsisolatie 3 db 2 Prijs 205 Ook worden de functievervullers gedocumenteerd. De functie "doorgang afscheiden" in het functiemodel heeft o.a. als functievervuller (mogelijke oplossing) een deur. De verzameling mogelijke functievervullers (ook wel werkwijzen of principe oplossingen), worden beschreven als functionele eenheden. De variaties worden beschreven in termen van kenmerken (b.v. hoogte, breedte, kleur). 1-4

23 Hoofdstuk 1, Inleiding Methode Ontwerp van het CAD-systeem Het ontwerp van het CAD-systeem (niet te verwarren met het ontwerp van het product) is op te delen in drie stappen: 4 Gebruikers interface ontwerpen, 5 Symbolenbibliotheek en / of (geparametriseerde) onderdelen ontwerpen, 6 Programma s ontwerpen. Stap 4 legt vast hoe de gebruiker met het programma om gaat. Hiervoor wordt de gebruikers interface ontworpen: er wordt vastgelegd hoe de gebruiker (de ontwerper) de objecten (functionele eenheden) kan manipuleren om tot een eindproduct (een ontwerp) te komen dat aan de eisen voldoet. De gebruikers interface wordt beschreven met behulp van menu- en dialoog-ontwerpen en de gebruikershandleiding. Door de handleiding te schrijven voordat met programmeren wordt begonnen, is het bij de ontwikkeling duidelijk hoe de werking van de diverse commando s en invoervelden zal worden. In stap 5 wordt alle vaste- en variabele geometrie gedefinieerd en in een bibliotheek opgeslagen. Functionele eenheden (oplossingen) die weinig of niet van vorm veranderen worden hier als symbool of standaard onderdeel gedefinieerd. In 2D-tekenapplicaties worden vaak symbolen gebruikt. Deze komen uit een bibliotheek. De bibliotheek is geordend en gecodeerd volgens een elementklassenmodel. Als in een bepaalde branche een uniforme codering is opgezet, moet deze gebruikt worden. Deze uniforme structuren kunnen bijna nooit volledig overgenomen worden, vaak moet men aanpassingen maken. Ook wordt voor de applicatie dikwijls maar een klein deel toegepast. Het opstellen van een eigen elementklassenmodel kan derhalve noodzakelijk blijven. Gewoonlijk worden alle elementen voorzien van een hiërarchische code die afgeleid is uit het elementklassenmodel. De volgende figuur geeft hiervan een voorbeeld. elementklassenmodel gecodeerd volgens iec-code 1-5

24 Hoofdstuk 1, Inleiding Methode Voor 3D applicaties zijn geen normen beschikbaar, maar de 3D onderdelenbibliotheken kunnen volgens het zelfde principe worden opgezet. Het zal echter vaker voorkomen dat er gebruikt wordt gemaakt van een beperkte set geparametriseerde onderdelen. Deze worden dan door de applicatie van de juiste parameter-waarden voorzien en in een assembly gezet. Na afronding van stap 5 ligt vast welke objecten (functionele eenheden) met welke gegevens (FAS en variatie kenmerken) in het CAD-systeem gemanipuleerd moeten worden. Stap 6 omvat het ontwerpen van de programma s. Per menu-commando wordt een programma uitgevoerd. Dit programma kan weer andere (sub)programma s aan roepen. Deze wie-roept-wie wordt vastgelegd in de programma hiërarchie. Wat ieder (sub)programma doet is gedocumenteerd in de programma definities. Hoe de activiteit wordt verricht is vastgelegd in stroomdiagrammen. De programma hiërarchie, de programma definitie en de stroomdiagrammen beschrijven samen hoe producten (een productsysteem) door programma's (aangestuurd door menu's) worden samengesteld uit deelproducten. Note De programma hiërarchie vertoont grote gelijkenis met het hiërarchisch functiemodel. De oplossing wordt namelijk volgens deze structuur opgebouwd uit functionele eenheden en / of standaard element. Tot nu toe zijn alle stappen onafhankelijk van de hardware, van de programmeertaal en van de CAD-software. 1-6

25 Hoofdstuk 1, Inleiding Methode Implementatie In de vorige fase is het te bouwen CAD-systeem uitgewerkt in een vorm die computeronafhankelijk is. Dit betekent dat de beschrijving van de door het systeem te verwerken gegevens en de manier waarop dat in interactie met de gebruiker (ontwerper) gebeurt niet afhankelijk zijn van de ter beschikking staande of aan te schaffen onderliggende (basis)systeem. Met het onderliggende (basis)systeem wordt bedoeld de hardware en de basis-software als bijvoorbeeld een tekensysteem, een (grafische) programmeertaal en een databasesysteem. Het onderliggende basissysteem heeft bepaalde eigenschappen (mogelijkheden en onmogelijkheden) die het noodzakelijk maken het ontwerp van de CAD-applicatie aan te passen aan de basissoftware. Alfanumerieke en grafische informatie kan in het systeem worden geïntegreerd door het gebruik van attributen. Hierdoor kan alle relevante informatie als één object worden gemanipuleerd. De volgende werkzaamheden moeten nu worden uitgevoerd om de applicatie te realiseren. Stap 7 Symbolen invoeren, (geparametriseerde) onderdelen invoeren. Alle vaste geometrie en geparametriseerde geometrie wordt in het CAD-systeem aangemaakt en opgeslagen in een bibliotheek. Stap 8 Gebruikers interface bouwen en programmering. De menu s en dialoog vensters worden gedefinieerd met behulp van een programmeer-tool, in ons geval Visual Basic. Hiermee worden ook de programma s gebouwd. Stap 9 Documentatie complementeren. De programmadocumentatie moet worden samengesteld. De documentatie die in de vorige analyse- en ontwerp fasen stappen is gemaakt kan gebundeld worden tot een beschrijving van het ontwikkelde systeem. De gebruikershandleiding is gedeeltelijk al gemaakt in stap 4. De ontbrekende onderdelen moeten hieraan worden toegevoegd. Onder de gebruikersdocumentatie vallen vier onderdelen: installatie handleiding, tutorial, een voorbeeldsessie die op eenvoudige wijze verklaart hoe met het systeem om te gaan, een referentie-handleiding: hierin staat tot in detail beschreven welke faciliteiten beschikbaar zijn en hoe ze gebruikt moeten worden, gebruikershandleiding, waarin wordt uiteengezet hoe de bediener moet reageren op situaties die tijdens het gebruik van het systeem optreden. Afhankelijk van de grootte van het systeem worden de documenten apart afgeleverd of samengebundeld tot één boekwerk. 1-7

26

27 Hoofdstuk 2 Analyse van Ontwerpproces en Product Overzicht Hoofdactiviteit Activiteit Resultaat Analyse van Ontwerpproces en Product Stap 1 Analyse verloop van het ontwerpproces Inventariseer eisen en wensen Ontwerpproces Product beschrijving Systeem grenzen en Doel Activiteit Dit hoofdstuk behandelt de eerste stap uit het stappenplan. Het betreft twee globale taken: analyse van het ontwerpproces en het inventariseren van gebruikerseisen. Ook wordt het product zelf globaal geanalyseerd. De resultaten uit deze analyse worden ook gebruikt om de systeemgrenzen aan te geven en het doel van de applicatie te formuleren. Deze stap wordt toegelicht aan de hand van een case (hydraulische cilinder). Resultaat Een beschrijving van de ontwerpactiviteiten die nodig zijn om tot een ontwerp te komen (het ontwerpproces), een globale productbeschrijving en het doel van de te bouwen applicatie (wat er wordt geautomatiseerd, ofwel welk deel van de ontwerptaak door de computer verricht wordt). Wat er wel- en wat er niet wordt geautomatiseerd is vastgelegd in de systeemgrenzen. 2-1

28 Hoofdstuk 2, Analyse van Ontwerpproces en Product Casebeschrijving Centrale Verwarmings Installatie (CV) Hiernaast staat de beschrijving van een situatie waarvoor een applicatie gebouwd moet worden. Dezelfde case wordt ook verder in de handleiding gebruikt. De complete beschrijving is opgenomen in bijlage C. De firma Gaspiepe B.V. is een bedrijf dat installaties voor centrale verwarming, airconditioning en warmwatervoorzieningen ontwerpt, installeert en onderhoudt. Hun systemen worden toegepast in de grotere woningen en utiliteitsgebouwen, zoals kantoren en fabrieken. In de huidige situatie worden de installaties ontworpen met behulp van het Vellum systeem waarbij alle componenten afzonderlijk getekend worden. Als warmtebron hanteert men een voorkeursreeks van drie keteltypen. Wanneer één ketel onvoldoende capaciteit heeft, schakelt men een aantal ketels parallel. In één installatie worden altijd identieke ketels geplaatst. Het betreft een typische variant ontwerp: het aantal vrijheidsgraden is beperkt, de installatie wordt grotendeels samengesteld uit een set standaard componenten. Omdat dit soort ontwerpen zich goed leent voor automatisering, heeft de directie besloten een CADapplicatie te laten bouwen t.b.v. het CV-schema. Men denkt door middel van deze automatisering te komen tot: een verdergaande standaardisering, door de ontwerper een aantal standaard regelkringen aan te bieden ten behoeve van de temperatuurbeheersing, een automatische ketelconfiguratie, waarbij de gebruiker de totale capaciteit op geeft en het systeem automatisch het type en aantal ketels bepaalt, een grote reductie in ontwerptijd die echter niet ten koste van de flexibiliteit mag gaan. schema van een CV PI G1 G2 G3 G4 ketel 1 ketel 2 N20 N20 V1-1 TI TIC M V1-2 TI M TA TIC tapwate r TIC M R1-1 G1 G2 G3 G4 installatie 2-2

29 Hoofdstuk 2, Analyse van Ontwerpproces en Product Analyse van het Verloop van het Ontwerpproces De complete beschrijving van de CV-installatie case is opgenomen in bijlage C. De analyse dient om het doel van de CAD-applicatie te bepalen. De analyse bestaat uit het beschouwen van de gang van zaken omtrent het tot stand komen van het ontwerp van de CV installatie (zie case). Voorbeeld CV-installatie Case eisen klant m.b.t. apparatuur in Bepaalde ruimtes definieren van de geschematiseerde ruimtes kiezen voor standaard Configuraties m.b.t. apparatuur bepalen van de benodigde aansluitingen kiezen voor aansluiten bepaalde Ruimtes op groepen bepalen van de benodigde capaciteit bepalen van de ketelconfiguratie genereer het installatieschema Resultaat van analyse (Case CV) 2-3

30 Hoofdstuk 2, Analyse van Ontwerpproces en Product Analyse van het Produkt Vastleggen van kenmerken en eisen (van de hoofdfunctie) van het ontwerp. Voorbeeld CV-installatie Case Kenmerken Ketels: ketel Type Capaciteit Viking-3 N16 16 kw Viking-5 N20 20 kw Viking-6 N24 24 kw Door middel van een of meerdere pompen moeten de volgende apparaten op de ketels aangesloten kunnen worden: radiator, vloerverwarming, luchtverwarming, warmtewisselaar. Er kan een expansievat in de kring worden opgenomen. De apparaten moeten handbediend en/of temperatuurgestuurd of zonder besturing uitgevoerd kunnen worden. Eisen De leidingen worden, afhankelijk van hun functie, in verschillende lagen geplaatst. Alle andere componenten worden in laag 0 geplaatst. Leiding Layer color linepattern CV-aanvoer PP4 red outline CV-afvoer PP5 red hidden Besturing PP6 blue dashed In één installatie worden altijd identieke ketels geplaatst 2-4

31 Hoofdstuk 2, Analyse van Ontwerpproces en Product Eisen / wensen inventariseren Iedere CAD-applicatie dient gebaseerd te worden op een aantal uitgangspunten c.q. eisen en wensen van de gebruiker welke kunnen leiden tot een doelformulering. Binnen de geformuleerde doelen dient men na te gaan welke daarvan de primaire doelen vormen. Zo kunnen meerdere gebruikers van de te ontwikkelen applicatie hun eisen en wensen hebben waarvan deels dezelfde. Meestal worden meerdere eisen en wensen weer door een doel ondersteund, zie onderstaande figuur. inventarisering eisen / wensen Probleembeschrijving De eerstvolgende stap is het uitvoeren van een probleemanalyse. Het is hierbij de kunst en taak van de analist om ervoor te zorgen dat de gewenste eindresultaten vastgelegd worden. Wanneer deze inventarisatie van eisen en wensen overgeslagen wordt, moeten we vaak de analyse baseren op wat vage omschrijvingen en gegevens. Soms wordt een oplossing aangeboden. Zowel de vage aanduiding als de specifieke oplossing dient nader onderzocht te worden. In beide gevallen moet namelijk de vraag gesteld worden voor welke problemen men dan wel een oplossing wenst. De gebruiker is bij de inventarisatie sterk betrokken. Als deze gebruiker, met verantwoordelijkheid voor de probleemstelling, niet gevonden kan worden is een inventarisatie zinloos. De gebruiker moet immers met het "ontwerpsysteem" (CADapplicatie) werken. Gebruikers hebben dus recht om hun eigen problemen te beschrijven in hun specifieke termen. Het is niet aan te raden om de probleeminventarisatie alleen in een automatiserings- of projectgroep uit te voeren. De analist stelt de probleemformulering vast in eventuele individuele gesprekken met de gebruikers! Over het aantal eisen en wensen en de mogelijke relevantie ervan wordt niet ingegaan. Ze worden op schrift gesteld zonder selectie toe te passen. Een te vroege selectie doet geen recht aan de gebruiker en ontneemt het management een mogelijkheid bij de prioriteitsstelling. 2-5

32 Hoofdstuk 2, Analyse van Ontwerpproces en Product Samenvattend bestaat een goede probleembeschrijving uit een aantal eisen en wensen opgesteld in samenwerking met de gebruikers en wordt door deze personen gefiatteerd. De probleembeschrijving dient wel duidelijke grenzen van het te bouwen "ontwerpsysteem" aan te geven. Deze grenzen kunnen vastgesteld worden door een objectieve vaststelling van de gestelde eisen en wensen. De prioriteit die aan bepaalde zaken gegeven is kan aan de hand hiervan goed gemotiveerd worden en is bovenal controleerbaar. Inventarisatie Eisen en Wensen De inventarisatie wordt vastgelegd in gesprekken tussen de analist (bouwer CAD applicatie) en de gebruiker (ontwerper van het product) in eventuele individuele gesprekken. Het werken in werkgroepverband betekent soms een inbreuk op de bij het bedrijf gevolgde procedures voor projectorganisatie. Men zal iedere keer de betreffende personen als werkgroep in vergadering bijeen willen roepen om vervolgens tot een formulering van eisen en wensen te komen. Dit betekent vaak een vertraging omdat de agenda's op elkaar afgestemd moeten worden, waardoor de doorlooptijd onnodig verlengd wordt. Systeem grenzen en Doel van de applicatie De applicatie ondersteunt de ontwerper hoofdzakelijk bij het tekenen van het schema (zie Analyse van het Verloop van het Ontwerpproces, blz 2.3). Er komen commando s waarmee standaardregelkringen kunnen worden geplaatst. Een ketelconfiguratie kan worden gegenereerd op basis van een in te voeren totaal capaciteit. Tijdwinst kan worden geboekt doordat groepen componenten die in min of meer vaste samenstelling voorkomen in één keer kunnen worden geplaatst. 2-6

33 Hoofdstuk 3 Functies en Sub-functies Overzicht Hoofdactiviteit Activiteit Resultaat Analyse van Ontwerpproces en Product Stap 2 Functies en sub-functies van het product opstellen Hiërarchisch functiemodel Activiteit Dit hoofdstuk behandelt het opstellen van het functiemodel. Het functiemodel is een hiërarchisch model dat een weerspiegeling is van het te produceren product (ontwerp) in termen van functies en sub-functies. Hulpmiddel hierbij vormt de analyse van het product en het vastleggen van eisen en wensen. Resultaat Een hiërarchisch model waarbij functies naar behoefte worden opgesplitst in een aantal sub-functies die samen dezelfde functie vervullen. Een sub-functie komt vaak overeen met een sub-assembly in het product: een groep onderdelen die samen een taak vervullen in een groter geheel. 3-1

34 Hoofdstuk 3, Functies en Sub-functies Functies in het CV-installatie Systeem 1 PI G4 G1 G2 G3 ketel 1 ketel 2 N20 N20 V1-1 TI TIC M V1-2 TI M 3 TA TIC 2 tapwater TIC M R1-1 G1 G2 G3 G4 Opsporen van de te vervullen functies Na bestudering van een aantal voorbeeld ontwerpen (zie ook bijlage C) kan de volgende globale functie indeling gevonden worden: 1. Warmte opwek functie 2. Verdelende functie 3. Vier verschillende warmte overdracht functies verwarmen van de vloer verwarmen van het tapwater verwarmen van de lucht door straling (radiator) verwarmen van de lucht waarbij gedwongen convectie tot stand wordt gebracht 3-2

35 Hoofdstuk 3, Functies en Sub-functies Functiemodel Ontwerpen Doel van deze stap is het vastleggen van alle functies welke met de CAD-applicatie gerealiseerd moeten worden. Alle gegevens voor de te bouwen applicatie worden in deze analyse vastgelegd, alsmede de eisen en wensen welke aan iedere functie binnen het product gesteld worden, de zogenaamde Functionele Attribuut Specificaties. Als uitgangscriterium voor de analyse wordt de probleembeschrijving met aanvullende kennis van de engineers als leidraad gebruikt. Hieruit moet afgeleid kunnen worden wat de uiteindelijke applicatie moet presteren. Het vastleggen van de analysegegevens voor het functie- en productmodel is het vooral grafisch noteren van de resultaten. Op deze wijze worden zodanig documenten geproduceerd dat een evaluatie hiervan op eenvoudige en toegankelijke manier plaats kan vinden. Ook na implementatie van de CAD-applicatie moet het mogelijk blijven de analyse eenvoudig uit te breiden en / of bij te stellen, dit is een voortdurend proces. Een goed overzicht van de gemaakte documenten en het accuraat bijhouden hiervan is van grote betekenis en helpt de gebruiker en de analist bij het beoordelen van het resultaat. Het is van belang dat de geproduceerde documenten onderhoudbaar zijn. Het overzicht en de toegankelijkheid van deze documenten moet zo duidelijk mogelijk zijn, meer grafisch dan tekstueel documenteren is hierbij een goed uitgangspunt. Tijdens de analyse zal men moeten onderkennen dat er voortdurend overleg gepleegd moet worden met de verschillende engineers en disciplines. Dit kan betekenen dat deze stap complex, lastig en tijdrovend kan zijn. Men moet er echter voor waken dat de voortgang van het project niet door lange discussies of andere zaken in gevaar komt. Het is veelal een goed compromis, vooral wanneer men voor de eerste keer een applicatie ontwerpt, de analyse in eerste instantie voor 80% goed op te zetten. Deze analyse kan men dan in een later stadium uitbreiden tot het gewenste resultaat. De aanpak van CAD-Applicatie Engineering is vooral gericht op het "altijd" snel en efficiënt aan kunnen passen van de CAD-applicatie bij het voordoen van nieuwe situaties. 3-3

36 Hoofdstuk 3, Functies en Sub-functies Functieanalyse De functieanalyse concentreert zich voornamelijk op het in kaart brengen van alle functies van het te bouwen ontwerpsysteem. Het heeft tot doel de probleemstelling in zijn totale samenhang in kaart te brengen. Het is van groot belang dat de functies in een duidelijke relatie weergegeven worden. Een hiërarchische structuur is kenmerkend binnen de primaire taak van de functie analyse. Deze analyse is gebaseerd op een stapsgewijze opdeling van een functie in meer gedetailleerde functies. Dit houdt in dat delen die in de opsplitsing van een geheel worden onderscheiden zelf ook als geheel kunnen functioneren en eventueel weer kunnen worden opgesplitst in delen. Dit proces staat ook wel bekend als functionele decompositie of black box benadering en gaat door tot het niveau van elementaire functies, zie volgend figuur. hoofd functie 0 subfunctie A 1 elementaire functie AA 1.1 elementaire functie BB 1.2 hiërarchische functiestructuur De functies krijgen een nummer dat afhankelijk is van de plaats in de hiërarchie. Een elementaire sub-functie is de kleinste eenheid van de applicatie welke voor de analyse van het ontwerpsysteem nodig is. Met de functie analyse is het mogelijk om op grote schaal ordening aan te brengen in het ontwerpproces. Het ontwerpen wordt hiermee meer een kunde dan een kunst, waarbij de combinatie van beide het sterkst is. Het opsplitsen van functies in sub-functies gaat door tot het laatste punt van detail is bereikt dat voor de ontwerper nog interessant is. Wanneer een schokbreker wordt ontworpen, zijn de componenten waaruit deze is opgebouwd wel interessant; wanneer daarentegen een machine wordt ontworpen, waar schokbrekers als koopdeel in voor komen, is een opsplitsing niet nodig. 3-4