Kun CAD ei riitä – ohjelmoinnin hyödyntäminen 3D‑suunnittelussa NX Openilla
Mitä vaihtoehtoja suunnittelijalle jää jäljelle, kun CAD-ohjelmisto ei pysty vastaamaan alati kehittyviin insinöörityön vaatimuksiin? CAD-ohjelmistojen ratkaisut voivat olla rajallisia, eivätkä tarjoa nopeaa teknistä ratkaisua. Työkalut saattavat myös olla ulottumattomissa, kalliiden ohjelmistolisenssien takia.
Opinnäytetyön toimeksiantajana toimineen ABB Oy:n myynnin teknisen tuen käyttöön suunniteltiin ja toteutettiin 3D-konfiguraattori tahtikoneiden päämittakuvien generointiin. Projektien esimyyntivaiheiden suunnittelutyön avuksi haluttiin löytää ratkaisu, jonka avulla päämittakuvien tekemisestä aiheutuvaa työtä voitaisiin tehostaa ja nopeuttaa. 3D-konfiguraattori toteutettiin Siemens NX -ympäristössä, joka on yksi tärkeimmistä ABB:lla käytössä olevista suunnittelutyökaluista. Tämä mahdollisti Siemensin NX Open -ohjelmointirajapinnan hyödyntämisen, jonka avulla konfiguraattorin tueksi kehitettiin myös NX:ään integroitu sovellus. Tuotetiedon hallinnassa hyödynnettiin Teamcenter PLM-järjestelmää.
Konfiguraattori sunnittelutyön tukena
Konfiguraattorin avulla suunnittelija ohjaa halutun tuoteperheen tahtikoneen konfiguroitavaa 3D-kokoonpanoa sekä komponenttivalintoja reaaliaikaisesti NX:ään integroidulla sovelluksella. Sovellukseen avautuva käyttöliittymä sisältää ABB:n tahtikoneille ominaisen lajimerkin, jonka avulla kokoonpanon konfigurointi voidaan aloittaa. Lisävalikko tarjoaa vielä yksityiskohtaisemmat muokkausvaihtoehdot tahtikoneelle. Jokainen ennalta määritelty tahtikoneen kokoonpanoon tehtävä valinta voidaan päivittää NX:ään välittömästi sovelluksen käyttöliittymän kautta. Lopputuotteena variantin pohjalta generoidaan ABB:n standardit täyttävä päämittakuva.
Tieto kulkee molempiin suuntiin
Konfiguraattori tarvitsee myös dataa toimiakseen ja toteuttaakseen tarvittavat toiminnot. Sovellus voidaan jakaa kolmeen eri tasoon:
- Käyttöliittymätaso (lomake)
- Sovellustaso (logiikka ja äly)
- Tietotaso (NX)
Käyttöliittymätaso toimii rajapintana käyttäjän ja sovelluksen välillä. Sen tarkoitus on näyttää informaatiota ja kerätä sitä käyttäjältä syötteenä. Sovellustaso toimii käyttöliittymä- ja tietotason välissä. Se kommunikoi näiden kahden välillä ja ohjaa toimintoja. Tietotasolla tarkoitetaan NX:ää ja 3D-kokoonpanoa, joka sisältää kaiken kokoonpanoon ja komponentteihin liittyvän geometrisen tiedon. Malli ei tiedä sovelluksesta mitään, se tietää vain omat parametrit, joita voidaan nimetä määrittelemään mittoja ja etäisyyksiä. Sovellustasoa voidaan myös pitää tietotasona, koska se sisältää ABB:n tahtikoneiden vakioidut säännöt ja ehdot, jotka toteutuvat tietyillä totuusarvoilla. Tätä rakennetta voidaan hallita erillisillä sovellukseen kuuluvilla tiedostoilla.
Ratkaisun toimivuus
Tutkimustulosten perusteella konfiguraattorin käytön arvioitiin vähentävän huomattavasti päämittakuvien suunnittelutyöhön kuluvaa aikaa. Kvalitatiiviset tulokset osoittivat, että päämittakuvien läpimenoaikaa pystyttiin ihannetilanteessa, jossa laskelmat ja lähtötiedot ovat selvillä, vähentämään päivistä tunteihin. Kvantitatiiviset vaikutukset taas vaikuttavat positiivisesti työn laatuun ja suunnittelun johdonmukaisuuteen. Konfiguraattorin avulla suunnitteluprosessi voidaan standardoida, mikä madaltaa virheiden mahdollisuutta. Johdonmukaisuus varmistaa, että tulokset ovat yhdenmukaisia. Tahtikoneen valmiin 3D-mallin todettiin myös tuovan etuja asiakkaan silmissä
Keskeiset havainnot
Konfiguraattorin suunnittelu ja toteutus tarjosi arvokasta tietoa NX Open ‑ohjelmointirajapinnan hyödyistä. Ohjelmoinnin avulla Siemens NX‑ympäristöön voidaan luoda täysin uusia, yrityksen tarpeisiin räätälöityjä työkaluja. Ohjelmointiin perustuva ratkaisu voi tarjota virtaviivaisemman ja tehokkaamman lähestymistavan automatisointiin verrattuna NX:n sisällä toteutettaviin mekaanisiin sääntö- ja ehtorakenteisiin. Tuotteeseen liittyvää tiedonhallintaa voidaan myös toteuttaa sovelluslogiikan kautta, mikä mahdollistaa yhtenäisemmät toimintamallit ja paremman hallinnan tuotekohtaisten sääntöjen, ehtojen ja parametrien käsittelyssä. Keskeinen havainto oli myös se, että ohjelmoinnin avulla suunnittelutyöhön voidaan tuoda joustavuutta ilman, että varsinainen 3D-malli tai sen rakenne monimutkaistuu tarpeettomasti. Suunnittelumalli pysyy geneerisenä ja hallittavana, kun taas sovellustasolle voidaan keskittää päätöksenteko, logiikka ja ehdot. Tämä tukee mallien uudelleenkäyttöä, parantaa ylläpidettävyyttä ja mahdollistaa ratkaisun laajentamisen tulevaisuudessa uusiin tuotevariaatioihin tai käyttötarkoituksiin.
Lähteet
Lievonen, K. 2026. 3D-konfiguraattorin suunnittelu ja toteutus päämittakuvien generointiin – Theseus, Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.
Kuva: Vilius Kukanauskas, Pixabay https://pixabay.com/fi/images/download/vilkasss-ai-generated-8567351_1920.jpg