در صنعت يكي از عوامل مهم ايجاد زبان مشترك بين قسمتهاي مختلف، بهمنظور توليد يك محصول، استفاده از يك مفهوم براي توليد مدل قطعه است. يكي از اين مفاهيم، Feature است كه كل شكل هندسي قطعه، با استفاده از آن ساخته شده و معني پيدا ميكند. Featureها اشكال اصلي و ثابتي هستند كه در طراحي (مدل قطعه، ابزار) و برنامهريزي فرايند، مفاهيمي ديگر دارند. در اين مقاله، به بررسي انواع Feature و تعاريف مختلف آن پرداخته شده است.
جدايي مفاهيم از يكديگر، ناشي از ديدگاه خاص هر قسمت مدل، بهمنظور تحليل و آناليز آن است. در ادامه مقاله براي درك و تفهيم Feature و كاربردهاي آن، تعاريف، طبقهبندي و تشخيص آن ارائه و سپس مطالب اصلي مقاله تشريح شده است.
اين روند را از لحاظ جامع و كاربردي بودن آن در هر زمينه، ميتوان به قسمتهايي مختلف نظير طراحي و كنترل كيفيت (QC) تعميم داده و بهكار برد. اهميت موضوع، غير از سيستماتيك شدن فرايند عمليات در هر قسمت، ايجاد زبان مشترك، صرفهجويي در زمان و كاهش هزينه است.
تعريف Feature
Feature شكلهايي اصلي هستند كه مهندسين با استفاده از آنها، صفاتي مشخص و اطلاعاتي مفيد را براي توجيه محصول بهكار ميبرند. Featureها واجد اهميت مهندسي اجزاي هندسي بوده و در طراحي، تعريف و توجيه انواع كاربردهاي محصول اهميت بسزايي دارند. بسياري از محققين، تعاريف متعددي براي Feature ارائه دادهاند كه برخي از آنها عبارتند از:
- خصوصيات قابل كدگذاري حاصله از طبقهبندي اشكال براي يك طبقهبندي خاص
- پيكرهبندي هندسي خاص كه روي سطح، لبهها يا كنجهاي يك قطعه كار صورت ميگيرد تا شكل ظاهري را حفظ و يا با عملكرد موردنظر تطبيق داده شود
- حجمي ويژه كه بخشي از قطعه مانند سوراخ، Boss، Pad و... را توصيف ميكند
بهمنظور شمول تمام جنبههاي مختلف يك Feature، تعريف زير پيشنهاد ميشود: يك Feature، منطقه موردتوجه در مدل يك قطعه است.
طبقهبندي Feature
Feature را ميتوان بهطور كلي به دو دسته زير طبقهبندي كرد:
Featureهاي صريح1: كه در آنها، تمامي جزئيات هندسي مربوط به Feature بهصورت كامل تعريف ميشود.
Featureهاي مطلق2: كه در آنها، اطلاعات لازم براي تعريف Feature كافي است، اما جزئيات هندسي كامل، در صورت لزوم، محاسبه ميشود.
بهعنوان مثال: يك سوراخ استوانهاي بسته را در نظر بگيريد. يك ارائه صحيح، در مدل صلب، شامل تمامي جزئيات سطح استوانه، سطحي كه سوراخ روي آن نباشد و معادله انحناي لبههاست. در ارائه مطلق از همان سوراخ، ممكن است محور مركزي، عمق و شعاع آن مشخص شود.
اطلاعات صريح را ميتوان براساس دادههاي مطلق محاسبه كرد.
Feature عمومي بهشرح زير وجود دارد:
1 . سوراخ مدور سرتاسر (شكل 1)
2. Pad مدور
3 . Pad چهار ضلعي
4 . پاكت 4 ضلعي با boss داخلي 4 ضعلي با يك سوراخ بسته (شكل 2)
5 . سطح (شكل 3)
6 . يك لبه پخدار (شكل 4)
7 . يك گوشه پخدار (شكل 4)
 |
شكل 1: سادهترين Feature شامل سوراخ مدور سرتاسري
شكل 2: Feature از نوع پاكت چهار ضلعي با boss داخلي چهار ضلعي و سوراخ
شكل 3: Feature از نوع سطح و سوراخ
شكل 4: شماي چند Feature بهطور همزمان شامل پاكت، لبه و گوشههاي پخدار
انواع مختلفي از Feature وجود دارند كه به مهمترين آنها اشاره ميكنيم:
يك قطعه بهمنظور دستيابي به اهداف كاربردي مشخصي طراحي ميشود اين طراحي، شكل كمي قطعه و جزئيات آن را در دسترس قرار ميدهد. Featureهاي واجد جنبههاي عملكردي اجزا را Featureهاي عملكردي مينامند. آنها ميتوانند بهصورت شيارهاي خنككاري، سوراخهاي نگهدارنده، شبكههاي تقويتي و مواردي مشابه باشند. اطلاعاتي كه از طراحي تا برنامهريزي فرايند وجود دارد، در واقع تعريف قطعهاي هستند كه بايد ساخته شود. در واقع تعيين چگونگي ساخت قطعه، وظيفه برنامهريزي فرايند است.
Featureهايي كه مشخصات ساخت را تعريف ميكنند، Featureهاي ساخت ناميده ميشوند. در بسياري از موارد، اين Featureها مشابه Featureهاي طراحي هستند.
براي يك برنامهريز فرايند، يك استوانه توخالي (سوراخ) فقط يك سوراخ نيست. طراح فرايند، به اطلاعات بيشتري نياز دارد تا دريابد كه اين سوراخ لازم است برقو كاري شود؟ تلرانس آن چقدر است؟ نياز به رزوه دارد؟ و غيره (شكل 5).
شكل 5: مشخصات هر سوراخ ميبايستي به مثابه بايدي كاملاً گويا باشد
وجود شباهت بين Featureهاي ساخت و طراحي، به طراح فرايند كمك ميكند تا با زباني مشترك (بين طراحي و برنامهريزي فرايند) قطعه را تحليل كرده و روش لازم براي ساخت هر Feature را تعيين كند. گرچه مفهوم Feature در طراحي و برنامهريزي فرايند متفاوت است، اما در طراحي، دقت و تلرانس هر Feature و تأثير متقابل آنها بر يكديگر، تعيين كننده اهميت انتخاب روش مناسب براي ساخت و دقت عمليات است. لذا هر مدل هندسي قطعه، ميبايستي به اجزاي سازنده آن تجزيه شود، ارتباط بين آنها مشخص و روش مناسب براي ايجاد هر Feature، تعريف شود. Featureهاي ساخت را عموماً ميتوان به سه دسته ذيل طبقهبندي كرد:
- Featureهاي اصلي
- Featureهاي وابسته
- Featureهاي غيروابسته
Feature از ابتدا در مدل كردن قطعه مشاركت دارد. تعاريف كلي Feature در library قرار ميگيرد و براساس مشخص كردن ابعاد، پارامترهاي موقعيتي نسبت به ساير صفات، انتخاب ميشود. وقتي Featureها انتخاب شوند، ميتوان عملياتي مختلف از جمله حذف و اضافه كردن را روي آنها انجام داد. طراحي با استفاده از Feature، كيفيت طراحي را ارتقاء ميدهد (امكان سيستماتيك عمل كردن را ايجاد ميكند) و مدل حاصل، از طبيعت عملي بسيار بالايي برخوردار ميشود. زيرا طراح از يك سري Featureها بهره ميبرد و ميتواند Feature موردنظر را انتخاب كرده و بلوكهايي را براي تعريف محصول ايجاد كند.
پس از اتمام طراحي آن بهصورت ارائه اوليه ذخيره شده و براي كاربردهاي downstream طرح از طريق ارائه دوم ارسال ميشود. اين تبديل را ميتوان از طريق استفاده از اطلاعات كدگذاري شده در برنامههاي رايانهاي، صورت داد. اين روش، توسعه سيستمهاي CAD هوشمند را امكانپذير ميسازد توانايي يك سيستم براي تبديل موفقيتآميز اطلاعات، هسته اصلي سيستم CAD هوشمند بهشمار ميآيد.
تشخيص Featureها
شناخت Feature واژهاي ساده و به معني استخراج و شناخت Feature بوده و عبارت است از: تبديل مدل هندسي به عوامل سازنده آن نظير خط، نقطه و غيره. دليل عمده اين تبديل يا شكست مدل به عوامل سازنده، تعيين روش براي ساخت هر Feature است. لذا به محض ساخته شدن مدل هندسي توسط طراح، نرمافزار و يا برنامه رايانهاي ميبايستي بانك اطلاعاتي معرفي شده توسط طراحي را تحليل و Featureها را استخراج كند. نمايي از اين تشخيص در شكل 6 نشان داده شده است.
 |
شكل 6: نماي فرايند تشخيص Feature
براي رسيدن به اهداف فرايندهاي شناخت Feature، رعايت نكات زير توسط تشخيصدهنده Feature، امري ضروري است. سيستمي كه براي تشخيص Feature بهكار ميرود، ميبايستي امكان تشخيص را براحتي ميسر سازد.
هر يك از Featureها ميبايستي تعريفي واحد داشته باشد. روش مورد استفاده بايد Feature را بهطور كامل و صحيح تعريف كند. گفتني است كه تحليل و تشخيص Featureها و دستهبندي آنها، با توجه به روش ساخت، متفاوت است. مثلاً براي توليد قطعه به روش ماشينكاري، Featureها بهصورت سطح، سوراخ، پخ و... (كلاً المانهاي ماشينكاري) دستهبندي شده و مراحل عمليات برمبناي آنها تعريف ميشود. براي توليد قطعه به روش پرسكاري، Featureها برمبناي سه طبقه اصلي تفكيك شده و مراحل كار برمبناي آنها تعيين ميگردد. لذا براي تحليل و تفسير Feature متناسب با روش ساخت، لازم است كه شيوه توليد، تعريف و قرارداد شود. روش ابداعي زير كه سيستم تحليلي براي ساخت با استفاده از Feature است قابل كاربرد براي هر نوع روش ساخت بوده، اما نظير مثال ارائه شده، ميبايستي براي هر روش ساخت انتخابي، تعريف و قرارداد شود.
كاربرد مهندسي سيستم، در واقع توانايي قضاوت از نقطهنظر مونتاژ بوده و پاسخ به اين سؤال است كه آيا قطعه اصلي و قطعات الحاقي را ميتوان در يك ايستگاه مونتاژ كرد يا خير؟ اگر امكانپذير باشد، قطعه اصلي با Featureهاي موقعيتدهي سطوح مونتاژ، به طرح اوليه مونتاژ قطعات تبديل خواهد شد. كاربر ميتواند جزء اصلي سوم را دور زده و به جزء اصلي چهارم بپردازد.
در صورتيكه امكانپذير نباشد، كاربر ميبايستي با اطلاعات بهدست آمده، به برنامهريزي فرايند جزء اصلي سوم برگردد و طرح اوليه مونتاژ قطعات جديد با Featureها را تعيين كند. اين روند تا زمان تكميل برنامه فرايند تكرار ميشود. براي ارزيابي قابليت مونتاژ قطعات، قطعه اصلي به اجزاي هندسي منحصربفرد خود شكسته ميشود (شكل 7 جزء اصلي چهارم). اجزا يا بلوكهاي مجزا، با استفاده از تقريبهاي مهندسي يا روشهاي تجربي، تحليل ميشوند. (جزء اصلي پنجم شكل 7). خروجي نهايي سيستم برنامه فرايند مونتاژ، انتخاب انبر جوشكاري، سر الكترود، شرايط اتصال و مونتاژ قطعات است. علاوهبر آن، فايلي بهوجود ميآيد كه در آن، فرايند ذخيره و ثبت ميشود. اين فايل براي بروزآوري اطلاعات در هر لحظه بايد در دسترس باشد.
 |
شكل 7
پانوشتها
1 . Explicit Feature
2 . Implicit Feature
منابع
1. Hong – chao zhang, leo alting,.“computerized manufacturing process planning systems”, (chapman & hall , London) 2004.
2. T. Aboutour, T. hook, J. Kolodziejski, M.Karima., A sheet Metal stamping classification system for product process design and material spification, (auto body stamping applications & analysis, SP-897, SAE) 2002.
3. M. J. Karagoulis., “control of materials processing variables in production resistance spot welding”,(body assembly & manufacturing, IBEC, Ltd. Publications, September 21-23 Detroit, Michigan, USA)1993.
4. DIN standards, DIN 1912 T.1, DIN 1912 T.2, DIN 50124, DIN EN 24063, DIN50/45, DIN 44 750, DIN 44 7578.