CAD (COMPUTER AIDED DESIGN) DAN CAM (COMPUTER AIDED MANUFACTURING) PENDAHULUAN Kita kini telah berada dalam zaman digital. Implikasi perkembangan teknologi komputer dan teknologi maklumat dan komunikasi (ICT) amat mengesankan kehidupan dari pelbagai aspek. Selaku institusi pengajian tinggi (IPT) yang mempunyai tugas menjana modal insan untuk pembangunan negara, cabaran utama ialah untuk sentiasa relevan dan berjaya menyediakan tenaga kerja dan agen perubahan untuk negara yang mampu bersaing pada peringkat global dalam persekitaran dunia tanpa sempadan kini. Keupayaan bersaing pada peringkat tinggi sedemikian menuntut proses pembelajaran dan latihan agar lebih objektif, berdaya saing, anjal, cekap, bersepadu dan mampu bertahan mengharungi cabaran masa akan datang. Pendidikan kejuruteraan di Malaysia sudah pasti relevan untuk merealisasikan hasrat tersebut. Isu kualiti kurikulum dan latihan, pendekatan dan orientasi serta pengiktirafan dalam dan luar negara mengalami perkembangan positif dan memberangsangkan. Teknologi CAD/CAM telah dikenal pasti sebagai teknologi penting yang boleh menjana industri Malaysia untuk mengeluarkan produk yang tinggi mutunya pada kadar kos yang kompetitif. Pengenalan, liputan dan penghayatan teknologi CAD/CAM pada peringkat IPT mestilah tepat dan berkesan agar pelaburan masa, wang ringgit dan tenaga mendapat pulangan yang setimpal. Padanan graduan jurutera dengan industri di Malaysia menjadi tuntutan semasa. Jurang amalan teknologi antara IPT dengan industri masih wujud. Formula untuk saling membantu jurutera daripada fasa pembelajaran di IPT dan kerjaya dalam insdustri perlu dicari segera. Penyelidikan dan pembangunan dengan pengkomersialan juga menjadi satu tuntutan untuk dijalin sama agar Malaysia dapat menghasilkan produk baru buatan Malaysia yang diterima luas di seluruh dunia. Teknousahawanan juga telah menjadi satu ajakan kepada graduan agar tidak bergantung pada kerajaan semata-mata untuk mendapatkan pekerjaan. Strategi IPT untuk melaksanakan CAD/CAM dalam penyediaan graduan akan disemak statusnya dan amalan CAD/CAM dalam industri pembuatan juga akan diterokai. Harapan masa akan datang dibincang dalam konteks pemajuan dan penambahbaikan daripada keadaan sekarang.
PENGENALAN A. CAD CAD adalahsuatu program lomputer untuk menggambarkan sesuatu produk atau bahagian dari suatu produk. Produk yang ingin digambarkan boleh diwakili oleh garisgaris mahupun simbol-simbol yang memiliki makna tertentu. CAD kebiasaannya berupa gambar 2 dimensi dan gambar 3 dimensi. Computer Aided Design atau Computer Aided drafting adalah merupakan teknologi untuk membuat rencana gambar (merancang sesuatu produk) dengan bantuan komputer. Sistem CAD membantu penerangan semasa membuat perancangan daripada melakukan kerja pengiraan hingga membuat gambar produk dan elemenelemennya. Selain itu seorang jurutera boleh mendapatkan ukuran komponen, menganalisa tegangan dan faktor-faktor lainnya. Sistem ini pada komputer boleh menggantikan banyak instrumen gambar, dan ciri-ciri gambar. Tidak seperti alat gambar lain yang sebelumnya, sistem CAD meningkatkan produktiviti tanpa menggantikan fungsi-fungsi dasar pembuat rencana, jurutera dan teknik gambar tersebut. Kepentingan yang paling utama dari sistem CAD adalah mempermudahkan secara meringankan pekerjaan harian seperti mengambil gambar, mengedit gambar dengan ukuran dan tulisan, membuat daftar komponen dan terutamanya membuat berbagai variasi dan konstruksi yang sedia ada. Dengan menggunakan sistem CAD ini dapat meringankan kerja jurutera kerana dia haya perlu untuk menentukan data dan memprogramkannya. Selain itu, risiko dalam melakukan kesilapan dapat dikurangkan, misalnya kesilapan yang disebabkan oleh salah penafsiran gambar atau salah menterjemahkan ukuran gambar dalam suatu sistem koordinat. Hal ini bertujuan untuk memendekkan waktu penyelesaian dan waktu penyiapan suatu produk. Keuntungan lainnya ialah sewaktu diperlukan perhitungan yang statik atau dinamik, pengiraannya akan jadi lebih mudah. Pada proses CAD ini akan menghasilkan basis data design yang terdiri dari data geometri (ukuran) dan data nongeometri seperti bills of material, keperluan peralatan dan data-data lain yang berguna bagi penggunaan design data.
Kategori CAD adalah seperti berikut: 1. Pengembangan design/rekabentuk
Design gambar dibuat pada terminal grafik dari elemen geometrik dasar, seperti garis, titik, lingkaran yang ditambah atau dikurangkan, dipotongkan atau diuba dalam bentuk lain mengikut ukuran geometrik yang kita ingini.
2. Analisis design
Digunakan untuk menghitung bahagian-bahagian dari design (berat, isipadu dan sebagainya) dan untuk menganalisa tegangan, bahagian dari pemindahan tekanan dan fakto-faktor yang lain. Dengan cara ini, komputer dibahagikan menjadi stu jaringan dari lemen sederhana yang digunakan oleh komputer untuk menghitung tekanan, pembelokan dan karakteristik strukturnya.
3. Simulasi design
Digunakan untuk mempelajari pola pergerakan komponen dan untuk untuk menganalisa mekanisma yang lebih lengkap.
4. Pemerhatian dan penilaian design
Pemerhatian semula design dapat membantu mengurangkan risiko dua atau lebih komponen dalam sistem assembly untuk memasuki tempat yang sama dalam waktu yang sama. Pemerksiaan rutin bentuk dan dimensi disediakanuntuk menolong mengurangkan kemungkinan berlakunya kesalahan ukuran.
5. Pembuatan konsep secara automatik
Keistimewaannya adalah penilaian ukuran secara automatik, pembentukan pandangan satah tertentu, penggarisan silang, pemberian skala pada gamber dan pandangan sudut.
6. Pembaikan dan modifikasi design
Jurutera dapat memperbaiki dan memodifikasi komponen yang telah ada untuk mendapatkan fungsi-fungsi yang diperlukan dari komponen baru.
B. CAM Computer Aided Manufacturing (CAM) merupakan teknologi perencanaan, pengaturan dan pengawalan pembuatan produk dengan bantuan komputer. Sistem CAM merangkumi bidang-bidang seperti CAPP (Computer Aided Process Planing = persiapan pekerjaan yang dibantu oleh komputer), pemogrman NC (Numeric Control) dan pemograman robot, pembuatan instruksi pekerjaan (peraturan kerja), perencanaan material dan penyediaan perkakas potong dan alat-alat serta merangkumi juga FMS (sistem komputer untuk pengawalan sistem produksi agara f leksibel). Tujuan dari pengenmbangan sistem CAM ini adalah untuk mengurangkan keperluan interaksi antara mesin dengan operator. Salah satu dari bahagian CAM yang paling berkembang adalah Numeric Control atau NC. In i adalah teknik yang menggunakan interaksi program untuk mengawal sesebuah peralatan mesin yang memotong, grind, proses miling, melarik, menebuk atau mengubah bahan mentah menjadi barang jadi. Sistem NC pada peralatan mesin akan mengaktifkan mesin untuk mematuhi arahan seperti mengawal kelajuan atau kecekapan altan pemotong, meningkatkan penggunaan material atau bahan, aliran, penaksiran, pemilihan alat dan perubahan alat; dimana program disimpan sebagai data digital bagi tujuan rekod. Sejumlah intruksi NC berdasarkan data geometrik dari base data CAD, ditambah maklumat tambahan yang disediaka oleh operator.
Komponen-komponen NC adalah seperti berikut: 1. Program
Arahan design dari operato akan memberitahu mesin apa yang harus dilakukan mengikut turutan. 2. Unit kawalan mesin
Merupakan peralatan elektromekanikal yang membaca dan menginterpretasikan program intruksi dan mengubahnya menjadi tindakan mekanikal pada mesin. 3. Perlengkapan proses
Biasanya berupa peralatan mesin yang merupakan bahagian dari sistem yang benar-benar melakukan kerja. Fungsi lain dari CAM adalah pemograman robot, dimana robot itu boleh beroperasi dalam sebuah susunan workcell, memilih dan menempatkan alat serta benda kerja untuk mesin NC. Robot-robot ini boleh melaksanakan tugas seperti membawa peralatan atau bahagian-bahagian kerja lantai.
C. CAD/CAM DALAM PENYIAPAN PRODUK (CAP) Saat dimana kita merancang dengan CAD, komputer akan membuat satu model matematik yang menguraikan segala geometri dari komponen yang dibina. Selain itu, dalam data pembinaan juga telah ditentukan dengan menggunakan teknologi dimana geometri tersebut akan direalisasikan. Untuk menghindari daripada pemasukan berulang data geometri, sedang diusahakan agar data geometri yang ditentukan dengan CAD dapat digunakan dalam program NC agar lebih memudahkan kerja. Kombinasi antara CAD dan CAM dapat dijalankan dengan baik dengan penggunaan bahasa program yang tinggi (misalnya APT, EXAPT, COMPACT) kerana didalam arahan geometri dan teknologi sudah jelas dipisahkan. Tujuan teknologi CAD/CAM adalah menyedikan semua informasi yang ditentukan pada
waktu perancangan dan untuk peghasilan produk secara lnagsung dan untu arahan seterusnya perlu dimasukkan sekali lagi kedalam komputer. Sistem CAD ataupun kombinasi CAD/CAM memang belum dipraktikkan dalam hidupan harian, namun boleh dikatakan dalm hampir keseluruhan perusahaan industri telah menggunakankannya ataupun baru mahu mula menggunakannya. Sistem CAD/CAM secara keseluruhannya tidak dapat diterapkan secra sekaligus, tetapi memerlukan pengenalan langkah demim langkah. Perhatian lebih perlu diberikan kepada tyiga permasalahan utama ini: •
Permasalahan teknik
Pilih sistem yang paling sesuai untuk situasi tertentu dan harus dilakukan penyesuaian jika ada perkembangan yang diperlukan •
permasalahan organisasi
penggunaan CAD/CAM sering mempengaruhi prosedur yang telah diuji dan pembahagian tugas dalam perusahaan, dimana hal ini memerlukan perubahan susunan dan cara kerja dalam organisasi •
masalah personaliti
proses pendidikan peralihan dan penyesuaian perlu dilakukan secepat mungkin CAD
KEBAIKAN •
mempercapatkan proses rekabentuk
•
lebih banyak design dapat dihasilkan
•
meningkatkan kualiti design
•
ketepatan yang lebih baik
•
•
perubahan yang dapat dilakukan dengan lebih cepat maklumat dapat disimpan secara elektronik dan boleh diambil semula apabila diperlukan
•
boleh dihantar ke seluruh dunia
•
boleh melakukan penyelesaian matematik seperti jisim, isipadu atau titik tengah graviti
•
•
rekabentuk boleh digunakan terus dalam pemasaran pandangan dalam bentuk yang lebih nyata
KEBURUKAN •
kos yang tinggi
•
memerlukan processor yang besar
•
pekerja/operator perlu dilatih terlebih dahulu
•
pekerja mahir diperlukan dalam pengawalan
CAM
KEBAIKAN •
maklumat disimpan secara elektronik, maka produksi mesin dapat ditentukan semula bagi design yang seterusnya
•
perubahan kecil dalam rekabentuk dapat diubah dengan mudah
•
pengeluaran lebih tinggi, lebih-lebih lagi jika mesin beroperasi berterusan
•
kualiti produk yang lebih konsisten
•
mesin boleh bekerja dengan bahan chemical
KEBURUKAN •
kos yang tinggi
•
memerlukan pekerja mahir
•
operator perlu dilatih
•
memerlukan peralatan berat dan kos penjagaan yang tinggi dan pengawalan rapi
INDUSTRI PENGELUARAN
Dalam Industri Pengeluaran, terdapat 3 proses utama yang dibina secara bersepadu untuk menghasilkan produk dengan baik, kerja yang berkesan sehingga dapat memperoleh beberapa kelebihan yang terdapat di dalamnya. 3 Hal tersebut adalah automasi kilang, perancangan dan kawalan pembuatan dan produk(proses) Sebelum keputusan akhir produk boleh digunakan dengan tahap prestasi yang boleh diterima, maka aktiviti reka bentuk perlu dilakukan sebagai salah satu proses pengeluaran. Reka bentuk yang baik merupakan hal yang penting dalam menepati pasaran kebangsaan dan eksport yang boleh dilakukan dengan pelbagai kaedah dan bantuan teknologi. TeknologiCAD / CAM merupakan salah satu penyelesaian untuk meningkatkan kualiti produk dengan pertimbangan produktiviti dalam proses literasi yang interaktif, standardiasidata, mempercepatkan proses semakan dan pengubahsuaian, mengesankesalahan seawal mungkin, sehingga memastikan kos reka bentuk ataupun kos pengeluaran menjadi lebih r endah Negara - negara industri, penggunaan CAD/CAM sudah meluas dalam pelbagai bidang industri seperti bidang industri automotif, kapal terbang, alat perkakasan rumah, pertanian, elektronik, seni bina, pembinaan juga dalam perancangan pemetaan, perancangan supil, seni bina, interior dan sebagainya.
Banyak keuntungan yang diperolehi daripada penggunaan aplikasi CAD/CAM dalam pembuatan. Berikut ini beberapa keuntungan yang berpotensi yang diperolehi dalam penggunaannya:a) Peningkatan Produktiviti
Peningkatan produktiviti bererti membuat syarikat lebih kompetitif. Peningkatan produktiviti
bergantung pada peringkat butir-
butir perancangan yang semakin terperinci, maka produktiviti semakin meningkat, peringkat simetri gambar perancangan (semakin banyak bahagian yang simetri, maka semakin tinggi produktiviti)
b) Masa Penghasilan lebih singkat
Sistem CAD yang interaktif akan mempercepatkan proses pembuatan gambar atau model.Sistem tersebut boleh menghasilkan gambar lengkap dengan keterangannya dalam masa relatif cepat. c) Analisis terhadap Perancangan
Sistem CAD yang mempunyai kemampuan analisis akan sangat membantu perancangan dalam melakukan pekerjaannya. Proses perancangan dan analisis dapat dilakukan pada sistem yang sama, hal ini akan sangat memudahkan bagi perancangan kerana analisis dapat dilakukan dengan cepat, maka hasil untuk melakukan sesebuah produk boleh optimum.
d) Perancangan kerja yang lebih baik
Dalam perancangan kerja, boleh dilakukan perubahan sehingga terdapat beberapa altenatif lain untuk membuat sesuatu perancangan(produk). Hal ini dimungkinkan dengan adanya kemudahan dalam pembuatan gambar mahupun analisis dan pengubahsuaian gambar dalam system CAD/CAM. e) Pengurangan kesalahan
Sistem CAD/CAM yang interaktif dapat mengurangkan kesalahan-kesalahan yang berlaku dalam proses perancangan, penggambaran dan penyusunan dokumentasi. Hal ini mungkin kerana dalam system CAD tidak diperlukan lagi pemprosesan maklumat secara manual selepas gambar awal selesai.
f) Peningkatan ketelitian
Dengan sistem CAD/CAM kawalan dimensi akan jauh lebih teliti daripada kawalan dimensi secara manual. Sistem CAD akan dapat memberikan ruang 3 dimensi(3D) yang jauh lebih teliti daripada rancangan secara manual
g) Mempercepat pembuatan program CNC
Dengan penggunaan sistem CAD/CAM geometri dan dimensi benda kerja sudah tersusun secara lengkap dan tepat. Hal ini memudahkan penyusunan program CNC untuk proses pembuatannya.
h) Memudahkan dalam perancangan alat
Dengan adanya CAD/CAM kemampuan untuk melakukan pandangan dari pelbagai sudut akan memudahkan dalam memilih dan merancang penggunaan alatan i) Pengendalian Prosedur perubahan teknikal
Pengendalian prosedur perubahan dapat dilakukan dengan baik.Gambar gambar dan dokumen dokumen asal disimpan di dalam pangkalan data system CAD. Hal ini memudahkan dalam melakukan pengeecekan jika berlaku perubahan atau pengubahsuaian.
j) Gambar lebih mudah difahami
Benda kerja dapat digambarkan secara isometrik dan sehingga tampak menyeluruh.Untuk memahami suatu gambar seringkali lebih mudah jika dibuat isometrik kerana gambaran sebenar produk yang akan dihasilkan dapat dilihat dengan menyeluruh. k) Penyiapan dokumen
Sistem CAD/CAM yang lengkap boleh menghasilkan bill of materials dalam format yang tertentu. Hal ini akan memendekkan proses penyiapan dokumen mahupun spesifikasi teknikal.
Computer Aided Design merupakan perkembangan dari interavtivce computer graphics (ICG), sedangkan ICG merupakan pewrkembangan lebih banyak dari kemampuan computer membuat graphics. Kemampuan grafik computer tersebut dibangunkan lebih akhir dari kemampuan pengkomputeran, kemampuansatu-satunya yang dimiliki computer.
Penggunaan CAD/CAM dalam pelbagai Industri dan aplikasi lain:Industri Pesawat Terbang
Industri kapal terbang telah menggunakan CAD /CAM dalam perancangan dan pembuatan pesawat terbang sejak tahun 1960.Program ini dibangunkan sendiri oleh industri kapal terbang untuk keperluan perancangan dan pembuatan pesawatnya malah kini sudah dipasarkan untuk umum termasuk pesaingannnya. Prestasi yang diperolehi dalam pembuatan pesawat berbadan lebar 757 dan 767 dengan menggunakan teknologi CAD adalahdiselesaikannya tepat pada masanya dan dengan kos yang sedikit lebih rendah daripada yang dianggarkan. Beberapa program CAD yang dibangunkan olehIndustri pesawat CATIA (Boeing), CADD (McDonnel Douglas), NCAD (Northrup ).
Industri Kereta
Aplikasi CAD/CAM mula mula dipilih untuk perancangan badan kereta.Kemudian terdapat
hardware untuk keperluan perancangan badan kereta, maka hardware tersebut dipakai pula untuk perancangan mekanikal,perancangan detail, perancangan rangkaian elektrik kereta, program finite element untuk struktur badan kereta, CNC dan plant-layout . Di Amerika Syarikat syarikat yang telah membangunkan CAD/CAM beberapa diantaranya General Motors, Ford, Chryser. Sementara di Eropah dan Jepun seperti Peugeot, Renault, Mercedes, Volkswagen,Leyland, Fiat, Toyota, Nissan dan Mazda ju ga sudah memakai teknologi ini.
Dalam 3D modeling dengan CAD dpat dirancang pula prestasi sesuatu produk kereta dari style dan estetikanya
Elektrik Dan Elektronik
Contoh pemakaian CAD / Cam dalam bidang elektrik dan Elektronik adalah •
Pembuatan diagram skematik elektrik dan diagram wiring
•
Perancangan printed circuid board (PCB)
•
Perancangan integrated circuit
•
LSI (very large integration ) dan VLSI
Seni bina, Kejuruteraan dan Pembinaan
Untuk perancangan senibina dibuat program khas seperti Computer Aided Building Design yang dibuat oleh Evert I.Brown Company pada tahun 1982. Sementara program untuk pengurusan projek masih berasingan daripada program AEC pada umumnya. Integrasi keseluruhan aktiviti pembangunan bangunan dengan bantuan computer belum tercapai sepenuhnya..
Dalam merancang rekabentuk bangunan, proses pembuatan reka bentuk menuntut peranti yang boleh digunakan dengan mudah, praktikal, fleksibel dan berkualiti. Peranti bantu CAD
sangat diperlukan, dan software yang paling popular digunakan dalam seni bina dan interior adalah ArchiCAD dan AutoCAD. Dengan menggunakan ArchiCAD dalam perancangan, seorang arkitek akan lebih mudah untuk menyampaikan idea dan dapat dilakukan dalam tempoh yang singkat. Dengan ArchiCAD boleh digunakan untuk menggambar 2D dan visual 3D sekaligus dengan menampakkan realistik dan arsitektural (perspektif dan isometric dari pelbagai sudut pandang / multiview). Sementara itu, dengan Auto CAD boleh dibuat gambar kerja sukar, dan potongan bebentuk vector yang tepat dan tepat yang fleksibel untuk penerbitan antara pasukan dalam suatu projek kerana gambar boleh dicetak dengan pelbagai skala dengan menggunakan plotter. Gambar dari AutoCAD juga mudah diterbitkan / dieksport ke software lain.
Instrumentasi Gambar
Instrumentasi memerlukan format gambar tersendiri. Gambar rancangan tersebut boleh digolongkan dalam 2 kategori, iaitu gambar skematik dan gambar isometrik. Gambar skematik menunjukkan aliran dan pengendalian proses dalam kilang.Gambar gambar tersebut mengandungi maklumat tentang pelbagai jenis injap dan kawalan serta hubungannya yang digunakan dalam kilang. Gambar skematik menggunakan simbol-simbol untuk menyatakan pelbagai macam injap, sambungan dan lain-lain. Gambar isometrik menunjukkan pemasangan secara stereometrik, suatu pembinaan yang rumit bentuknya.
Pemetaan
Dengan bantuan computer pembuatan peta, dapat diperolehi beberapa keuntungan, antaranya: •
Meningkatkan kelajuan pembuatan peta berbanding dengan pembuatan secara manual
•
Menghasilkan peta sebagai ketelitian yang lebih tinggi
•
Mempunyai kemampuan untuk mencari kesalahan pembuatan peta secara automatic
•
Tidak perlu lagi menggambar untuk mengadakan semakan dan / ataupembetulan kesalahan di atas peta, sebab pembetulan dan semakan dpat dilakukanpada data base peta lama
•
lama Membolehkan penggunaan baru bagi peta yang disimpan didalam data base digitalseperti perancangan pembahagian tanah, telaah keserasian bahan untuk suatu pengguna, amalisis lokasi perumahan, kedai-kedaidan lain-lain
KESIMPULAN penggunaan sistem CAD/CAM dapat meningkatkan efisiensi dan keefe ktifan perusahaan dalam hal kesesuaian, kekuatan dan kelengkapan data produk mahupun proses pembinaan dan pengeluaran dalam sebuah perusahaan manufaktur. CAD/CAM ini boleh membantu dengan proses pembinaan mulai dari awal proses bahan mentah hingga penyimpanan produk akhir di gudang setelah menjadi produk. Ertinya, selain merangkumi rekabentuk produk, sistem ini juga dapat merangkumi dalam proses pembuatan. Selain untuk masalah rekabentuk, CAD/CAM juga dapat digunakan untuk proses pemantauan produk.
Penggunaan CAD/CAM semakin luas digunakan dalam konsep jaringan yang konstruktif. Untuk mengatasi masalah jarak antara pembekal dengan pengilang, pembekal dengan pengguna, atau pihak-pihak yang memerlukan data produk, teknologi informasi dengan internet dan jaringan akan sangat membantu integrasi data yang diperlukan dan dalam waktu yang relatif cepat. Teknologi informasi akan sangat membantu perkembangan perusahaan dalam meningkatkan arus informasi dalam rangkaian supply chain management dan penggunaan sistem CAD/CAM akan dapat membantu pengusaha dalam mengurangkan kos penghasilan dan dapat menjimatkan masa.
