Integracja elementów mechanicznych, elektrycznych, elektronicznych, 

układów sterowania i oprogramowania  

w projektowaniu mechatronicznym (2) 

 
 

 
Problem:   Czy moŜna przyjąć „nietechniczną” miarę zintegrowania 

komponentów w produkcie (projekcie) mechatronicznym? 

 
 

Czy przyjęta miara zintegrowania komponentów będzie miarą 
uniwersalną? 

 
 

Czy sformułowanie zadania (projektu) mechatronicznego ma 
wpływ na stopień zintegrowania komponentów w produkcie? 

   
 
 

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Kształtowanie optymalnych własności wyrobu  

na etapie projektowania mechatronicznego 

 

Aspekty techniczne 

 

⇒

 

minimalizacja masy – usztywnienie konstrukcji  

⇒

 

optymalizacja sztywności – nośność, trwałość, wytrzymałość 

⇒

 

przewidywanie rzeczywistych warunków pracy 

 

Aspekty ekonomiczne 

 

⇒

 

technika komputerowa – obniŜenie kosztu prac projektowo–

badawczych 

⇒

 

minimalizacja masy – zmniejszenie kosztów materiałowych 

⇒

 

wyrób – efekt dojrzałej koncepcji – zmniejszenie udziału badań 

niszczących 

⇒

 

skrócenia czasu wdroŜenia technologii wyrobu 

 

Czy udział w kosztach wyrobu moŜe być miarą zintegrowania? 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rozwiązania konwencjonalne 

Rozwiązania mechatroniczne 

60 % 

35 % 

20 % 

15 % 

5 % 

25 % 

20 % 

20 % 

Wzrost udziału w kosztach komponentu „

Informatyka

” 

–  

Udział w kosztach jest warunkową miarą zintegrowania 

 
 
 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

 

Problemy eksploatacji systemów liczących  

 

Efektywność:   obliczenia równoległe – jednocześnie pracuje kilka procesorów 

Rezultat:

   skrócenie czasu pracy solvera 

 

czas total nadal długi –  

tworzenie baz danych 

czasochłonne

 

 

Przykład: pakiet FEGraph 

Kierunki prac: 

⇒

 

optymalizacja baz danych

 – wprowadzanie, indeksowanie 

⇒

 

rozbudowa solverów

 o moŜliwości pre– i post processingu –  

MSC NASTRAN 

⇒

 

przekształcanie

 pre– i postprocesorów w autonomiczne systemy obliczeń – 

PERMAS, FEGraph 

⇒

 

tworzenie pakietów

 uŜytkownika w kodzie źródłowym  

•

 

brak licencji

 do uŜytkowania komercyjnych systemów obliczeniowych    

•

  konieczność rozwiązywania problemów szczegółowych 

•

  wymagana znajomość 

programowania strukturalnego

 i 

stereomechaniki

 

inŜynierowie mechanicy

 

→

→

→

→

 sformułowanie problemu, programy pilotowe 

  

informatycy

 

→

→

→

→

 optymalizacja kodu, bazy danych, zarządzanie pamięcią 

⇒

 

komputery osobiste, stacje robocze – większe zadania obliczeniowe 

Modelowanie zastępcze

 

na poziomie modelu strukturalnego

  

Cel:

   skrócenie czasu obliczeń  

 

zmniejszenie zapotrzebowania na pamięć operacyjną

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

SES A 

SES B 

EST nr h 

Belka frezarki FWD32J 

Model dyskretny – MES 

liczba stopni swobody 

192

 

 

Model zastępczy

 – 

metoda SES

 

liczba stopni swobody 

12

 

model abstrakcyjny

 – brak 

interpretacji fizycznej 

Kryterium zgodności 

przemieszczeń w węzłach 

 

metoda najmniejszych 

kwadratów 

Rezultat

:  skrócenie czasu obliczeń 

ok. 

4096 razy 

oszczędność pamięci operacyjnej 

ok. 

256 razy

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Podstawowe komponenty 
mechatroniki 

Mechanika 
  Konstrukcja maszyn 
  Dynamika maszyn 

Technologia maszyn 

Elektronika 

System pomiaru i analizy 
drgań 

  System sterowania pracą 

obrabiarki  

Informatyka 

Przetwarzanie sygnałów 
Algorytm sterowania 
Identyfikacja, ocena 
zgodności i symulacja 
modelu obliczeniowego – 
tryb on-line 
Post-procesor – 
dodatkowy moduł 
obliczeniowy systemu 
CAD/CAM  

Sterowanie 
 

sterowanie w układzie 
otwartym 
optymalizacja prędkości 
obrotowej wrzeciona 

 

Nieznaczna zmiana sformułowania projektu mechatronicznego moŜe 

radykalnie zmienić strukturę kosztów