Automatiserade kostnadsberäkningar för
plåtformningsverktyg
Automated cost calculations of tools for sheet metal
forming
Mario Mamic
Philip Nordström
EXAMENSARBETE 2013
Maskinteknik med inriktning industriell ekonomi och
produktionsledning
Postadress: Besöksadress: Telefon:
Detta examensarbete är utfört vid Tekniska Högskolan i Jönköping inom maskinteknik med inriktning industriell ekonomi och produktionsledning. Arbetet är ett led i den treåriga högskoleingenjörsutbildningen.
Författarna svarar själva för framförda åsikter, slutsatser och resultat. Examinator: Jörgen Dernroth
Handledare: Joel Johansson Omfattning: 15 hp (grundnivå) Datum: 2013-05-10
Abstract
Abstract
The current situation is that Thor Ahlgren AB lacks in the basis of a simple tool to calculate and estimate the price for tools used for sheet metal forming. The company receives an inquiry from a customer regarding if they can produce a product. Further on they must present a price for the customer where the tooling cost is included. Before a price can be presented to the customer Thor AhlgrenAB needs to contact several toolmakers for the price of the tool and this process can vary in time. The goal of this work is to reduce or eliminate the time for this process and then be able to offer a price for the tool to the customer faster. To do this the authors of the report had to identify the essential parameters in the manufacturing of pressing tools. In order to identify the essential parameters the group had help from the production technician Björn Johansson at Thor Ahlgren AB and several interviews with
toolmakers. The group conducted three interviews with experienced toolmakers from different parts of the country. The interviews were spread out over the project time to make it possible to discuss ideas and theories that arose during the collection of tool data and literature review.
From discussion with Björn Johansson at Thor Ahlgren AB the group was able to identify several tool parameters as essential, i.e. they were founded as cost drivers for the design in manufacturing of pressing tools. These parameters were identified as the material and thickness of the product that will be produced by the tool, the number of steps in the tool and the size of the tool. Tool prices was found in Thor Ahlgren’s Enterprise resource planning system called Monitor while data concerning the number of steps and tool dimensions that were retrieved from examination of the tools in the company’s production site. This information was assembled in the program Microsoft Excel as a database. In the future the company will be able to continue to fill the list with more tools and parameters. The list will be used as a database in a calculation model or specially designed computer software for estimating price for manufacture of tools.
A computer software has been developed by the group instructor Joel Johansson to be used in this purpose. Easy CBR is an easy tool to use that will serve as a platform for the automation of simple construction processes. The software has a link to Microsoft Excel to make it possible to retrieve data from the database and analyze it using the tool. New tool data will be compared with the old data of the tools and the best match will be presented. This follows the theory of Case-based Reasoning that’s based on comparing new cases with old, already solved cases or problems. This theory is applied to the database with help of Easy CBR. In this way similar tools can give the engineer an estimated price for the new tool.
The authors of this report believes that there is potential in this area of work and if the work continues it is possible to develop a software that will be useful for Thor
Sammanfattning
Sammanfattning
I dagsläget saknar Thor Ahlgren AB underlag för att på ett enkelt sätt kunna kalkylera och uppskatta priset för ett pressverktyg. När företaget får en förfrågan från kund angående huruvida de kan producera en detalj måste de återkomma med en offert till kunden där ett pris för verktygskostnaden är inkluderad. Innan ett pris kan offereras till kund måste Thor Ahlgren AB kontakta en verktygsmakare för prisförslag på verktyget och denna process kan variera i tid.
Syftet med arbetet är att förkorta eller eliminera denna process och på så vis kunna offerera pris för konstruktion av ett pressverktyg snabbare. För att möjliggöra detta har författarna av rapporten identifierat de väsentliga parametrarna vid tillverkning av pressverktyg.
För att möjliggöra identifiering av parametrarna har gruppen tagit hjälp av företagets produktionstekniker Björn Johansson och intervjuer med verktygsmakare. Gruppen utförde tre intervjuer med erfarna verktygsmakare från olika delar av landet. Genom intervju och diskussion med Thor Ahlgrens produktionstekniker Björn Johansson kunde flera verktygsparametrar identifieras som väsentliga, dvs. de konstaterades som kostnadsdrivande vid konstruktion av pressverktyg. Parametrarna var material och tjocklek på detalj som ska produceras i verktyget, antal steg i verktyg samt storlek på verktyg. Insamlandet av verktygsdata såsom pris hämtades från Thor Ahlgrens affärssystem Monitor medan data för antal steg och verktygsdimensioner hämtades genom undersökning av verktygen i företagets produktion. Informationen sammanställdes i Microsoft Excel för att användas som en databas. I framtiden kan Thor Ahlgren AB fortsätta fylla listan med fler verktyg och parametrar. Sedan kan listan med fördel användas som en databas i en beräkningsmodell eller i ett speciellt konstruerat datorprogram för prisuppskattning av pressverktyg.
Ett datorprogram har utvecklats av gruppens handledare Joel Johansson för
ändamålet. Easy CBR är ett lättanvänt verktyg som ska fungera som en plattform för automatisering av enklare konstruktionsprocesser. Programmet har en koppling till Excel så att tabeller, som den aktuella verktygslistan, kan föras in och analyseras i systemet. Funktionen möjliggör att sökningar kan utföras så att ny verktygsdata jämförs med data för äldre verktyg. Detta utgör teorin för Case-based Reasoning som bygger på att jämföra nya problem med äldre, redan lösta problem. Teorin appliceras på verktygslistan med hjälp av programmet Easy CBR. Programmet kan finna
liknande verktyg vilket kan ge uppskattning om vad inköpspriset på det nya verktyget kan komma att vara.
Författarna av rapporten anser att det finns potential inom området och att projektet samt datorverktyget har goda utvecklingsmöjligheter om arbetet fortskrids.
Förord
Förord
Examensarbetet har utförts som ett led i den treåriga maskintekniska utbildningen med inriktning industriell ekonomi och produktionsledning vid Jönköpings Tekniska Högskola. Vi vill tacka Thor Ahlgren AB för att utfört examensarbetet tillsammans med oss. Ett särskilt tack till Tommy Simonsson, Peter Alm och Per-Åke Lundgren som ställde upp som intervjuobjekt.
Vi vill även rikta ett stort tack till våra handledare Joel Johansson och Ambjörn Lennartsson samt Björn Johansson, produktionstekniker på Thor Ahlgren AB. Jönköping, maj 2013.
Innehållsförteckning
Innehållsförteckning
1
Inledning ... 6
1.1 BAKGRUND ... 6
1.1.1 Uppdragsgivaren Thor Ahlgren AB ... 6
1.1.2 Problemformulering ... 6
1.2 SYFTE OCH FRÅGESTÄLLNINGAR ... 7
1.3 AVGRÄNSNINGAR ... 7
1.4 DISPOSITION ... 7
2
Metod och genomförande ... 9
2.1 VAL AV METOD ... 9 2.1.1 Insamling av data ... 9 2.1.2 Analys av data ... 10 2.2 VAL AV TEORI ... 11 2.2.1 Case-based Reasoning ... 11 2.2.2 Tillverkningsteori ... 11
2.2.3 Design for Manufacturing ... 11
3
Teoretisk bakgrund ... 12
3.1 STYCKESKÄRANDE BEARBETNING ... 12 3.1.1 Klippning ... 12 3.1.2 Finklippning ... 13 3.1.3 Trådgnistning ... 14 3.2 PLASTISK FORMNING ... 14 3.2.1 Bockning ... 14 3.2.2 Djuppressning ... 153.3 VERKTYG OCH VERKTYGSMATERIAL ... 16
3.3.1 Verktyg för pressning ... 16
3.3.2 Verktygsmaterial ... 16
3.4 CASE-BASED REASONING ... 17
3.4.1 Varför Case-based Reasoning? ... 18
3.4.2 Industriella tillämpningar ... 18
3.5 DESIGN FOR MANUFACTURING ... 19
4
Resultat och analys ... 20
4.1 INTERVJUER ... 20
4.1.1 Tommy Simonsson, VD, SIVAB Pressverktyg ... 20
4.1.2 Peter Alm, vice VD, Hydroforming Design Light ... 20
4.1.3 Per-Åke Lundgren, konstruktionsansvarig, Lidhs Verktyg AB ... 21
4.2 VERKTYGSLISTA ... 22
4.2.1 Vilka är parametrarna som skall identifieras och hur skall dessa finnas? ... 22
4.2.2 Hur ska parametrarna sammanställas och användas? ... 23
4.3 CASE-BASED REASONING ... 24
4.4 EASY CBR ... 25
5
Diskussion ... 29
5.1 RESULTATDISKUSSION ... 29
5.2 METODDISKUSSION ... 30
Innehållsförteckning
7
Referenser ... 35
8
Sökord ... 36
9
Bilagor ... 37
Inledning
1 Inledning
Detta kapitel beskriver bakgrund till arbetet, en företagsbeskrivning av uppdragsgivaren Thor Ahlgren AB, problemformulering, syfte och frågeställningar, avgränsningar och disposition.
1.1 Bakgrund
1.1.1 Uppdragsgivaren Thor Ahlgren AB
Thor Ahlgren AB är ett privatägt företag som grundades 1918 i Skillingaryd av Thor Ahlgren. Företaget specialiserar verksamheten mot pressning och stansning av plåtdetaljer i olika material. Genom åren har företaget vuxit och idag finns över 5000
m2 produktionsyta för produktion av stans-, press- och finstansdetaljer. Företaget är en
kvalificerad legotillverkare till många industrier som elektronik-, verkstads-, telekom- och möbelindustrin. Kärnkompetensen ligger i excenterpressning av stansade och pressade plåtdetaljer samt finstansning av precisionsdetaljer. Exakthet och precision är något som Thor Ahlgren AB är välkända för i sin affärsvärld.
Thor Ahlgren AB anser sig ha en god kontakt med kund och strävar alltid efter att hitta ekonomiska och effektiva lösningar. Detta genom att förenkla och optimera produktens design, tillverkningsmetod och materialval. Företaget vill vara med i utvecklingsstadiet, ta fram prototyper och sedan starta en fullskalig produktion. Deras filosofi är att utveckla samarbetet med sina kunder långsiktigt.[1]
1.1.2 Problemformulering
När Thor Ahlgren AB i dagsläget får en förfrågan från kund om de kan producera en detalj ska de först offerera kunden ett pris där verktygskostnaden ska ingå. De inväntar en offert från verktygsleverantör innan de kan offerera sina kunder ett pris och denna process kan dröja. Denna del vill Thor Ahlgren AB förkorta eller snarare eliminera för att få en konkurrensmässig fördel. Detta illustreras enkelt i figur 1.
Figur 1. Visualisering av problem.
I dagsläget saknar organisationen underlag för att snabbt kunna kalkylera samt uppskatta ett pris för verktyg som ska användas i produktion av en detalj. Det som idag är närmast till att kunna användas i detta syfte är produktionsteknikernas erfarenhet och känsla, vilket inte är ett tillräckligt bra underlag för att användas i en
Inledning
1.2 Syfte och frågeställningar
Vid inköp av verktyg i dagsläget kontaktas en verktygsmakare som kalkylerar och återkommer med ett prisförslag på verktyget till Thor Ahlgren AB. När
verktygsmakaren dröjer med prisförslaget förlorar företaget tid där deras konkurrenter kan få ett försprång. Av denna anledning vill Thor Ahlgren AB utveckla en
programvara som kan användas för kostnadsuppskattning av verktyg för att både spara tid och resurser.
• Vilka är de väsentliga parametrarna som skall identifieras och hur ska dessa finnas?
• Hur ska parametrarna sammanställas och användas?
• Finns möjligheten att utveckla en programvara för ändamålet?
De gemensamma parametrarna hos verktygen måste identifieras dvs. vad som är gemensamt hos de olika verktygen i samma prisklass måste hittas. Genom en grundlig analys av olika verktyg och statistik från tidigare detaljproduktioner kan dessa
parametrar hittas, sammanställas och användas i en framtida programvara.
1.3 Avgränsningar
Examensarbetet är av forskningskaraktär där uppdragsgivaren eller de som utför arbetet inte har haft någon bas att utgå ifrån. Det är genom intervjuer och iakttagelser som författarna har planerat sitt vidare arbete. För att rapporten inte skulle bli alltför omfattande och pga. tidsbrist har därför avgränsningar gjorts.
Projektet ses som en förstudie för att fastställa om det är möjligt att uppföra en beräkningsmodell för verktygskostnad. Då Thor Ahlgren AB använder sig av flera olika verktygsmakare kan inte timkostnad eller andra kostnader för verktygsmakarnas anställda inkluderas i en databas. Gruppen har fokuserat på de parametrar som kan hittas i Thor Ahlgrens arkiv och hos verktyg på plats i verkstaden. I samråd med handledare från Thor Ahlgren AB har projektet avgränsats till företagets pressverktyg.
1.4 Disposition
I kapitel ett ges en inledning till rapporten samt en kort överblick om vad rapporten behandlar. Företagsbeskrivning av Thor Ahlgren AB, problemformulering, syfte och frågeställningar avgränsningar och disposition av rapporten hittas i detta kapitel. I kapitel 2 Metod och genomförande redogörs för hur gruppen har valt att bygga upp projektet och vilka verktyg som har använts. Metoderna beskrivs och teorival
förklaras samt var de har hittats.
De teorival som valts att behandlas förklaras nu djupare och de olika modellerna som använts för att besvara frågeställningarna beskrivs. Teori som nämns i kapitel tre är styckeskärande bearbetning, plastisk formning, verktyg och material, Case-Based Reasoning och DFM.
I resultatdelen redogörs den information som insamlats från intervjuer och observationer. Svaren till frågeställningarna från kapitel ett utreds i denna del av
Inledning
rapporten och resultatet i helhet ska analyseras. I resultatet redovisas även Easy CBR och hur datorverktyget har använts i projektets syfte.
Sedan diskuteras hur arbetet genomförts och problem som upptäckts under arbetets gång. Även val teori och metod diskuteras och utvärderas.
I det sista kapitlet presenteras författarnas slutsatser om projektets resultat samt rekommendationer för framtida arbete.
Metod och genomförande
2 Metod och genomförande
I detta kapitel beskrivs vilka metoder som har använts för att nå fram till resultatet samt vilken teori som behandlas i rapporten och varför den är aktuell.
2.1 Val av metod
Figur 2 illustrerar översiktligt projektets utförande och visar gruppens arbetsgång. Teoretiska utföranden har skett parallellt med de praktiska momenten.
Figur 2. Projektets tillvägagångssätt.
2.1.1 Insamling av data
Sekundärdata
Existerande data som tidigare samlats in kallas för sekundärdata. Dessa data har samlats in för ett annat syfte och är relativt enkelt att hitta i litteratur, databaser, hemsidor, lexikon och tidskrifter. När forskare behöver hitta data söker de först igenom så kallad sekundärdata för att undersöka om deras problem kan lösas med hjälp av redan insamlad data [2].
Metod och genomförande
Sekundärdata har inhämtats från litteratur, databaser och internet. I teoridelen behandlas metoder och strategier som är erhållna från teknisk litteratur och
publicerade artiklar i databasen tillhörande Högskolan i Jönköping. Av den mängd data som inhämtats rörande pressverktyg har verktygsnummer, lagerplats, inköpspris samt inköpsdatum hämtats från Thor Ahlgrens affärssystem Monitor. Monitor är ett komplett system som består av moduler för de olika delarna i organisationen och används av många tillverkande företag. I databasen kan data rörande försäljning, lager, tillverkning, inköp, redovisning och verkstadsinformation hittas [3]. Data för äldre verktyg har hämtats från fakturor och offereringsunderlag i Thor Ahlgrens arkiv då data för dessa inte har förts in i Monitors system.
Primärdata
Forskare ställs ofta inför det faktum att de behöver hitta fler datakällor. Sekundärdata kan saknas pga. att data kan vara för gammal, ofullständig eller opålitlig och då får de samla in ny data. Dessa data samlas in genom personliga intervjuer, undersökningar, telefon- eller e-postintervjuer samt experiment. Det är mer resurs- och tidskrävande för forskare att samla in ny data och därför vill man i första hand hitta pålitlig sekundärdata [2].
För att hitta ytterligare parametrar som påverkar verktygskostnaden utförde författarna personliga intervjuer med två verktygsmakare. Intervjuerna var av ostrukturerad typ och föreföll som en öppen diskussion angående verktyg och tillverkning av dessa. En telefonintervju hölls med Peter Alm från Hydroforming Design Light där ämnet diskuterades och Alm berättade om sin beräkningsmodell som tagits fram för beräkning av verktygskostnader. Intervjuerna är sammanfattade i kapitel 4.1.
Data för antal steg i verktygen har insamlats genom observationer och undersökningar av verktygen. Med antal steg menas hur många stationer som verktyget har där en tillverkningsprocess sker. Exempelvis kan det finnas ett första steg där stansning sker och i nästa steg bockas plåten för att sedan klippas av i sista steget och detaljen är klar. Processen redogörs i kapitel 3 Teoretisk bakgrund. Mätning av storlek på verktygen utfördes på plats i verkstaden för att kunna användas som en parameter för materialkostnad.
2.1.2 Analys av data
Verktygsdata har sammanställts vilket utgör en lista i Microsoft Excel för att användas som databas. En regressionsanalys utfördes med hjälp av CBR-systemet Easy CBR som är utvecklat av Joel Johansson, Jönköpings Tekniska Högskola. Vid en regressionsanalys utreds vilka samband det finns mellan olika parametrar och hur starka dessa samband är. Easy CBR använder regressionsanalys för att bestämma vilka parametrar som är viktigast.
Metod och genomförande
2.2 Val av teori
Detta arbete är av forskningskaraktär vilket medför att det är svårt att applicera klassiska modeller och teorier på arbetet redan under planeringsstadiet. Därmed har insamling av information och utveckling av modeller skett löpande under
projekttiden. Teorin som används i projektet är hämtad ur välkänd tekniskt litteratur och i detta kapitel förklaras valet av denna teori och hur tanken är att den ska appliceras på problemet och användas i en lösning.
2.2.1 Case-based Reasoning
Arbetsprocessen för uppskattning av verktygskostnad hos Thor Ahlgren AB bygger för tillfället på erfarenheten hos företagets produktionstekniker som räknar på verktygskostnaderna. Case-Based Reasoning (CBR), som beskrivs närmare i kapitel 3.4, är en metod där tidigare erfarenheter samlas i en databas för framtida användning. Detta är en metod och modell som passar projektet då en databas för parametrar som påverkar verktygskostnaden ska sammanställas. För att identifiera dessa parametrar använder sig författarna av produktionsteknikerna på företaget samt utförda intervjuer med verktygsmakare. Detta för att få input av dessa personer då de har kunskap om vad som driver kostnaden vid verktygsframställning. Med CBR-modellen fylls denna databas på med fler utfall under den tiden som den används och det är en strategi som ska appliceras i detta projekt [4].
2.2.2 Tillverkningsteori
Teori gällande tillverkningsmetoder beskrivs för att ge läsaren en djupare teoretisk förståelse av de metoder som ingår i verktygen. Då det krävs djup kunskap och förståelse för tillverkningsmetoderna för att det ska vara möjligt att förstå hur ett verktyg fungerar, används en betydande del av den teoretiska bakgrunden till att beskriva metoderna.
2.2.3 Design for Manufacturing
Design for Manufacturing (DFM) behandlas i teoretiska bakgrunden i kapitel 3.5. Den grundläggande idén bakom Design for Manufacturing är att utforma och tillverka produkter på ett sådant sätt att det förenklar tillverkning. DFM är ett processverktyg som ska underlätta tillverkningsprocessen och därmed hålla nere
tillverkningskostnaderna. I grund och botten är syftet med verktyg som DFM att höja vinstmarginalen. Då verktygskostnaden utgör en stor del av kostnaden i en order av detaljer, ansåg författarna att det var nödvändigt att ha DFM i åtanke. Kostnaden för verktyget är medräknad i kostnaden för ordern och påverkar styckpriset för varje enskild detalj. I slutändan handlar det om att kunna erbjuda kunden ett
konkurrenskraftigt pris.
Verktyget tillåter att eventuella problem kan lösas redan under konstruktionsfasen av en produkt. Konstruktionsfasen är det stadie där det är billigast att lösa eventuella problem. Detta innebär att design- och tillverkningsavdelningarna arbetar tillsammans med att utveckla produkten och arbetsprocessen samtidigt. DFM används med fördel under hela processen från start till slut av en produkt och därmed beslutades det att verktyget skulle behandlas i rapporten [5, 6].
Teoretisk bakgrund
3 Teoretisk bakgrund
I detta kapitel beskrivs Case-‐based Reasoning som använts för att kunna utföra arbetet och besvara frågeställningen som ställts. Teorin i detta kapitel är anknutet till arbetet och ska ge en djupare förståelse för den aktuella tillverkningsmetoden. Modellerna som beskrivs används som en del i analysen. I teorin presenteras den nämnda litteratur som är omskriven och sedan använd i praktiken.
3.1 Styckeskärande bearbetning
3.1.1 Klippning
Klippning (stansning) är den vanligaste styckskärande bearbetningsmetoden och den kan utföras före, under och efter en formningsprocess. Metoden utförs genom att materialet skjuvas mellan två skärande verktygseggar som är placerade mot varandra. Dessa eggar kan antigen vara kanterna på två parallella saxskär eller kanterna på en
stans och dyna. Metoderna illustreras nedan i figur 3.
Figur 3. Klippning. Från vänster; två parallella saxskär, stans och dyna. Bilden är hämtad från [7].
Nedan följer olika klippningsmetoder enligt Mekanförbundet och illustreras i figur 4. a) Utklippning
b) Avklippning c) Hålklippning d) Isärklippning e) Renklippning
Teoretisk bakgrund
Figur 4. Klippningsmetoder. Bilden är hämtad från [7].
Samtliga nämnda klippningsoperationer kan utföras med stans och dyna men alla kan inte utföras med saxskär. Skillnaden mellan de olika metoderna är ofta flytande. Exempelvis om ett hål ska klippas ut kan det ses som både utklippning och
hålklippning beroende på vilken bit som ska användas. Om utklippet används ses det som en utklippning och om plåtdetaljen med hålet används istället anses det vara en hålklippning [7].
3.1.2 Finklippning
Finklippning är en metod som används vid tillverkning av komplicerade detaljer med snäva toleranser. Metoden är nödvändig då de avklippta ytorna på detaljen ska glida mot andra ytor, t.ex. kugghjul. Därmed kräver detta hög noggrannhet på
klippkanternas yta.
Metoden kräver speciella pressar som är stabila och har hög precision. Kraftbehovet vid finklippning kan vara upp till två gånger så stort som vid vanlig klippning. Vid finklippning ska helt raka och jämna klippytor åstadkommas och då är det viktigt att motverka de krafter som försöker dra plåten genom dynöppningen och förhindra att plåten deformeras. Pressarna måste därför ha en kraftig tillhållning av arbetsstycket och en mothållare som förhindrar deformation och rörelse av plåten. Mothållaren pressar arbetsstycket under klippningen mot stansen och tillhållaren mot dynan. I tillhållaren finns ringeggen som förhindrar att arbetsstycket dras ner i verktyget. Klippförloppet och verktygsuppsättningen vid finklippning kan ses i figur 5 [7].
Teoretisk bakgrund
Figur 5. Finklippning. Klippförlopp och verktygsuppsättning vid finklippning. Bilden är hämtad från [7].
3.1.3 Trådgnistning
Trådgnistning (gnistbearbetning) är en skärande bearbetning som med hjälp av elektriska urladdningar avverkar material. När ett material bearbetas skapar verktyget en potentialskillnad mellan två elektroder som är separerade av en dielektrisk vätska. När avståndet mellan elektroderna reduceras blir intensiteten av det elektriska fältet mellan elektroderna starkare än fältet för den dielektriska vätskan. Då skickas en gnista som träffar arbetsstycket och en del av materialet avlägsnas. Trådgninstning är en dyr process som används för komplexa figurer och former som är svåra att forma med andra tillverkningsprocesser [8].
3.2 Plastisk formning
Vid plastisk formning utsätts materialet för deformation och höga spänningar för att ändra formen på plåten. Det ställer krav på plåtens materialegenskaper såsom duktilitet och dess förmåga att fördela töjningar. I underrubrikerna nedan kommer principen för bockning och dragpressning att kort redogöras. Inom industrin används dessa formningsmetoder tillsammans med andra metoder som inte redovisas i
rapporten [7]. 3.2.1 Bockning
Inom industriell plåtformning är bockning den mest förekommande metoden. Vid bockning pressar ett öververktyg ner materialet i ett underverktyg som är format efter vilken form man önskar att plåten ska anta. Enkelt beskrivet används en stämpel som pressar plåten mot en dyna där plåten böjs till en ny en form enligt figur 6. Plåten deformeras i bockningszonerna och den nya formen är permanent. Plåten återfjädrar dock efter bockningen och detta tas med i beräkning. För att minimera återfjädring efter bockningsprocessen kan slipning utföras som förhindrar detta [7].
Teoretisk bakgrund
Figur 6. Bockning. Figuren visar tillvägagångssätt för bockning. Bilden är hämtad från [7].
3.2.2 Djuppressning
Dragpressning och sträckpressning utförs ofta som en kombination i en
pressningsoperation och kallas då för djuppressning. Plåten pressas gradvis ner i en dyna med hjälp av en stans tills plåten har antagit den form som önskas. Detta görs i flera steg där plåten pressas ut alltmer för varje steg för att sedan ha den rätta formen. Detta för att plåten inte ska brista, utan plåten ”sträcks” ut stegvis enligt figur 7. Efter processen har plåten deformerats och formats plastiskt. Vid sträckpressning låses plåten fast i kanterna och plåten sträcks ut och dess tjocklek minskar.
Figur 7. Djuppressning. Plåten pressas stegvis för att inte brista. Bilden är hämtad från [7].
Teoretisk bakgrund
Det är relativt enkelt att forma och räkna på detaljer i mjukt stål. Vid behandling av stål med högre hållfasthet är återfjädringen större, veck- och rynkbildning ökar och formbarheten minskar med den ökande hållfastheten. Ett materials lämplighet för djuppressning kallas för djuppressbarhet [7].
3.3 Verktyg och verktygsmaterial
3.3.1 Verktyg för pressning
Verktyg för pressning delas in i två övergripande grupper, prototypverktyg och permanenta verktyg. Permanenta verktyg ska hålla för pressning av hundratusentals detaljer medan prototypverktyg är framställda för pressning av några hundratals detaljer. Gränsen mellan dessa två grupper är som i många andra fall flytande. Verktygen som behandlas och undersöks av författarna i rapporten är verktyg med olika antal steg. Antal steg i ett verktyg beskriver hur många stationer av
tillverkningsmetoder som verktyget har. Antalet steg ett verktyg ska ha bestäms av komplexiteten på detaljen, dvs. hur många stationer detaljen kräver för att få sin slutliga form. Exempelvis kan det finnas ett första steg där materialet stansas för att sedan i nästa steg bockas och slutligen klippas av i tredje steget.
Ett verktyg kan ha olika antal rader. En-radiga och två-radiga verktyg är vanligast, men det kan även finnas verktyg med ytterligare rader. En rad innebär att det är en detalj som står tillverkad och färdig efter att alla steg har körts i verktyget, två rader att två detaljer står färdiga osv. Detta försöker tillverkningsindustrier applicera så ofta som möjligt då materialspill minskas vilket sänker tillverkningskostnaderna enligt Design for Manufacturing [7].
3.3.2 Verktygsmaterial
Verktygsstål som SS 2140, SS 2260 och SS2310 är traditionella verktygsstål som har använts under många år för kallbearbetning. Deras goda nötningsbeständighet och härdbarhet gör dem användbara för de flesta kallbearbetningsapplikationer. Nackdelen med dessa stål är att de har låg flam- och induktionshärdbarhet samt dålig svetsbarhet. Ett verktygsstål bör vara svetsbart för att verktygen skall kunna repareras.
Högpresterande verktygsstål används alltmer då företag har högre krav på effektiv produktion med längre produktionsserier än tidigare. Vanadis 4, Vanadis 10 och Calmax är exempel på sådana stål.
Vid val av verktygsstål bör arbetsmaterial och seriestorlek som avses att tillverkas vara i åtanke. Med rätt val av material kan kostnaderna påverkas positivt.
Vid tillverkning av permanenta pressverktyg bör följande faktorer uppmärksammas: • Verktygsmaterialets pris
Teoretisk bakgrund
• Repbildningstendens
• Önskad livslängd på verktyg • Bearbetningskostnad
• Totalekonomi
När totala kostnaden för ett verktyg ska bedömas bör underhåll- och reparationskostnader under verktygets hela livslängd beaktas [7].
3.4 Case-based reasoning
När en individ stöter på ett problem eller en situation som ska lösas, söker den instinktivt i sitt minne efter liknande situationer som kan bistå med information om hur situationen ska hanteras. Ett exempel på detta är när en kund anmäler ett klagomål har kundsupporten antagligen erfarenheter från tidigare liknande fall och kommer då att basera sin lösning på detta.
Detta är grundidén i Case-based Reasoning (CBR) som definieras enligt följande: En
process där vägen till lösning grundar sig i lösningar till tidigare liknande problem.
Ju mer erfarenhet individen har desto mindre tid behöver den lägga på
tankeverksamhet för att hitta en lösning till problemet. Det förekommer yrken där en förenkling av CBR används dagligen. Inom byggbranschen använder sig förmannen av sin erfarenhet. Istället för att sätta sig ner och räkna på små detaljer använder han sitt minne och tar beslut som liknar tidigare lösningar. Det hade blivit en mer korrekt lösning om en ingenjör hade räknat på detta, men även tagit längre tid.
Case-based Reasoning är ett så kallat expertsystem inom området artificiell
intelligens. Det ska inte användas då problemet kräver en exakt lösning, utan det är en tidseffektiv metod för att få fram tillräckliga lösningar. CBR kan användas då problem eller situationer återkommer och äldre fall kan bidra med lösningsförslag. Desto fler liknande fall som registreras desto närmare kommer man till exakta lösningar för nya fall.
Systemet bygger på att utfall (cases) samlas i en databas. Ett utfall består av ett problem, ett försök till lösning och en lösning på problemet.
CBR-processen beskriven med de fyra RE-stegen:
• Retrieve
Hitta det eller de utfall i databasen som mest liknar det aktuella. Kan jämföras med när en individ stöter på ett problem och använder sig av sitt minne av tidigare upplevda liknande situationer.
• Reuse
Använd det mest passande utfallet för att kunna använda lösningen på det aktuella problemet.
• Revise
Utvärdera om utfallet är relevant. Om det inte är tillfredställande måste det kanske omarbetas eller ett annat utfall hittas.
• Retain
När en lösning som är tillräcklig efter eventuell anpassning och omarbetning sparas den i databasen som ett nytt utfall.
Teoretisk bakgrund
Figur 8. CBR-cykeln. Bilden är hämtad från [4].
3.4.1 Varför Case-based Reasoning?
Informationen i databasen utökas när nya fall registreras och blir mer användbar. Successivt fylls den på med ny kunskap som ska användas i framtida fall. Systemet är lätt att förstå och relativt enkelt att använda för att lösa problem. Databasen rymmer mer data och är snabbare på att finna samt utvärdera ett utfall än vad en människas fysiska minne är. Ett CBR-system utvärderar alla utfall grundligt innan det ger sin rekommendation för att säkerställa att det ska passa så bra som möjligt.
Det värdefulla i det mänskliga minnet och tidigare erfarenheter som implementeras i CBR gör att det är en mycket användbar teknik inom industrin och andra områden. CBR kan användas av ett brett spektrum av företag och på många olika industriella problem. Med sin tillgång till stora fall-baser kan den hjälpa användarna att bli mer effektiva problemlösare. Till skillnad från människor glömmer aldrig ett system värdefull information. En fördel är att människor som inte var med i det första fallet som finns i databasen kan använda sig av samma fall för att lösa sitt problem. 3.4.2 Industriella tillämpningar
Case-based Reasoning är en teori som kan tillämpas i flera olika branscher och ändamål. Idag används det av många företag, från Apple och AT&T till British Airways och General Motors. Apple använder CBR som ett företags minne där anställda kan spara och dela sina problem och lösningar för att det ska möjliggöra användning av andra anställda. Det är även vanligt att det används inom kundsupport och för att förbättra arbetsprocesser inom företaget. CBR används i Microsoft
Teoretisk bakgrund
med samma problem och vilket bör fungera inom mekanisk konstruktion och i detta fall maskinkonstruktion [4], [9].
3.5 Design for Manufacturing
Design for Manufacturing (DFM) är ett processverktyg som används inom produktutveckling. Det används med fördel genom hela designprocessen för att utforma delar och produkter som möjliggör smidigare och mer ekonomisk
tillverkning. Den grundläggande idén är att utforma produkter på ett sådant sätt att de är lätta att tillverka. Arbetarnas säkerhet, tillgänglighet av material och utrustning, monteringstid, tidskrav och verktygskostnader är några av de frågor som det tas hänsyn till i DFM [5].
DFM beskriver processen för utformning av en produkt för att underlätta
tillverkningsprocessen och för att sänka tillverkningskostnader. Processverktyget tillåter att eventuella problem kan lösas redan under konstruktionsfasen av en produkt vilket är det stadie där problem är billigast att lösa. Redan i begynnelsefasen av produktframtagningen kan det innebära att design- och tillverkningsavdelningen arbetar tillsammans med att utveckla produkten och arbetsprocessen samtidigt. Detta möjliggör att tillverkningsavdelningen hinner bekanta sig och få tillräckligt med information kring produkten att tillverkningsprocessen kan startas tidigare. På så sätt minskas ledtiden vilket i sin tur leder till minskade kostnader [6].
Utformningen av produkten kan ha stor inverkan på tillverkningskostnaden. Nedan följer några generella riktlinjer:
• Utforma delar som kan användas i flera produkter. Dessa delar kan ha samma eller olika funktioner när de används i olika produkter. För att
möjliggöra detta är det nödvändigt att identifiera de delar som är lämpliga för användning i flera produkter. Exempelvis kan alla delar som används i ett företag, köpta eller tillverkade, sorteras i en grupp innehållande de delar som används frekvent i flertalet produkter. Därefter skapas delgrupper genom att definiera kategorier av liknande delar. Målet är ett minimera antalet kategorier och variationerna inom delgrupperna. Resultatet är en uppsättning av
standardiserade delgrupper där delar som kan användas i flertalet produkter kan skapas.
• Minimera antalet separata delar i en produkt. Att minimera antalet
separata delar i en produkt anses vara företagets bästa möjlighet till att minska tillverkningskostnaderna. Färre delar innebär mindre inköp, lager, hantering, tidslösande montering och utvecklingstid.
• Sikta på att standardisera. Standardkomponenter är billigare än komponenter som justeras efter varje produkt.
• Använd enkla lågkostnadsarbetssätt. Minimera överflödig hantering. Symmetriska delar bör användas så ofta som möjligt för att underlätta orientering när montering sker. Om det ej är möjligt ska asymmetriska delar användas för att undvika komplikationer och felpositionering vid montering. Valet av material, dimensionstoleranser och efterbearbetning är andra faktorer som påverkar tillverkningskostnaderna [10].
Resultat och analys
4 Resultat och analys
I detta kapitel presenteras resultat av intervjuerna. Resultat av insamlad verktygsdata redogörs och analyseras. Appliceringen av Case-based Reasoning introduceras och Easy CBR beskrivs och förklaras.
4.1 Intervjuer
Intervjuerna är sammanställda som en löpande text och informationen som återspeglas är berättad av intervjuobjektet.
4.1.1 Tommy Simonsson, VD, SIVAB Pressverktyg
Val av material för ett verktyg är en parameter som gör att verktygspriset kan variera kraftigt. Seriestorleken av en detalj tas i beräkning när material för verktyget ska fastställas. Om en stor serie ska tillverkas kan ett material med bättre
hållfasthetsegenskaper som är dyrare användas med fördel. Det beror även på
materialet och tjockleken av detaljen. Tillverkas detaljen i exempelvis rostfritt stål är det viktigt att använda ett material av hög kvalitet för att bibehålla hög precision och för att verktyget inte ska skadas.
Arbetstid är en annan viktig parameter som indikerar huruvida en detalj är komplex eller inte. Innan intervjun med Tommy Simonsson fanns en hypotes hos författarna att inte bara antalet steg var viktigt utan även komplexiteten i stegen. Tommy Simonsson menar dock att antal steg är viktigare eftersom komplexiteten i stegen inte har en stor påverkan på arbetstiden, vilket gör att det inte blir en stor kostnadsdrivare.
Vid tillverkning av verktyg på Sivab köps ett antal komponenter in utifrån såsom ansatselement, gasfjärdrar och sensorer in utifrån. Kostnaden för dessa komponenter hamnar tillsammans på cirka 30 000 till 40 000 kronor per verktyg. Sensorerna skickar signal till pressen om detaljen är placerad på rätt position. Detta är viktigt för att detaljerna ska bli korrekta. Uppkommer det komplikationer i
tillverkningsprocessen kan det i bästa fall endast bli fel på detaljerna som tillverkas, medan i sämsta fall kan hela verktygen gå sönder.
Tommy Simonsson anser inte att priset på material har varierat och påverkat Sivabs produktion av verktyg avsevärt. Simonsson menar priset på material kan ha ändrats 10-20 % på de senaste tio åren. Löneutvecklingen och legeringstillägg för härdat verktygsstål har förändrats betydligt mer.
Trådgnistning är ytterligare en parameter som är viktig då det är en dyr process. Simonsson uppskattar att det kostar 500 kr/h för en obemannad maskin som opererar. Maskinhastigheterna varierar mellan 1 mm/h och 2 mm/h beroende på tjocklek av verktyget. En stor del av kostnaderna drivs av justeringar i slutet av
tillverkningsprocessen av ett verktyg.
Resultat och analys
En beräkningsmodell kan aldrig förväntas vara 100 % korrekt, men målet är att den ska ge indikationer om pris med +/- 10 % differens från det verkliga priset. Exempel på företag som använts sig utav Alms beräkningsmodell är Volvo och IKEA. När ett verktyg ska offereras bör man enligt Peter Alm ta fram data till dessa parametrar:
• Layout: Hur många steg ska verktyget ha? • Plåttjocklek och dimensioner
• Storlek på verktyg: Med hjälp av CAD-geometri.
Det är viktigt att insamla information gällande bocklängder, bock- och klippkraft och övrig teknisk data som hjälp till dimensionering av verktyget. Hur stor serie av detaljer som förväntas köras i verktyget är också en viktig fråga som bör utredas då detta är av betydelse vid materialval.
Peter Alm rangordnade komplexiteten i steg i tre olika nivåer. 1) Normalläge.
2) Mer komplexa steg. (Undersök vilka krav som sätts på detaljen; krav på bocksteg, toleranser.)
3) Mest komplexa steg.
Till skillnad från Tommy Simonsson anser Peter Alm att komplexiteten i stegen är en viktig parameter. Däremot var de överens om att materialpriset inte har varierat mycket under de senaste tio åren, utan att det är legeringstillägget för härdat verktygsstål som har förändrats betydligt mer. Ett legeringstillägg är när materialet innehåller legeringar som styrs av dagspris.
Tommy Simonsson berättade i sin intervju om att justeringar i slutet av
framställningen av ett verktyg höjde kostnaden. Peter Alms beräkningsmodell tog ej hänsyn till detta, men Alm menade att detta skulle vara en fin utveckling på modellen om det kunde tillföras.
4.1.3 Per-Åke Lundgren, konstruktionsansvarig, Lidhs Verktyg AB Lidhs Verktyg AB simulerar allt de ska framställa innan det går ut i produktion och de har använt sig av denna arbetsgång i sex år. De simulerar sina verktyg för att se hur de kommer att fungera i produktionen. Genom användning av detta sparar de både tid och pengar då det minskar antal efterjusteringar och testkörningar. Även
materialkostnaderna kan sänkas eftersom simuleringen visar vilken layout på verktyget som är optimal. Det ger Lidhs en konkurrensmässig fördel gentemot sina konkurrenter som inte använder sig av simulering enligt Per-Åke Lundgren.
För att beräkna kostnad för trådgnistning har företaget konstruktörer som arbetar med att rita upp verktygets steg och räknar på hur lång trådgninstning som behöver utföras. Längden multipliceras med kostnad per längdenhet och kan användas i offert till kund.
Vid val av material för verktyget tar konstruktören hänsyn till flera parametrar. • Hur stor serie ska tillverkas?
• Hur länge vill kunden att verktyget ska hålla? • Vad är det för material på detalj?
Resultat och analys
• Specifika kundkrav
Gällande komplexitet i steg anser Per-Åke Lundgren att det är viktigt att inkludera i en framtida beräkningsmodell då det påverkar kostnaden. Ett komplext steg är ofta dyrare att tillverka då det t.ex. kan innehålla sneda stansar och skyttlar. När ett verktyg innehåller flera komplexa steg kan det även behövas testköras och justeras i efterhand.
Lidhs har en färdig mall för kalkylering av verktygskostnader. Arbetet delas upp i timmar för de olika processerna. Detta utförs för att det tydligt ska gå att utläsa vad som driver kostnaderna och att priserna ska bli rätt fastställda. Nedan följer en lista med processerna som ingår i kostnadskalkylering för verktygstillverkning.
• Konstruktion • Simulering • Beredning • CNC • Trådgnistning • Mätning • Montering
När konstruktören fastställt hur många timmar som behövs för varje process sammanställs en kostnad för verktyget. Detta används för att fastställa ett pris till kund.
När ett verktyg är färdigt och levererat till kund utförs en efterkalkyl. Denna sparas i en databas som kan användas när Lidhs får förfrågningar att tillverka ett nytt verktyg. Då kan databasen användas för att hitta liknande verktyg som har producerats och användas då till att fastställa ett pris. Detta kan liknas ett CBR-system.
4.2 Verktygslista
4.2.1 Vilka är parametrarna som skall identifieras och hur skall dessa finnas?
Författarna har under projekttiden genomfört tre intervjuer med erfarna verktygsmakare från olika delar av landet. Genom intervjuerna, samtal med produktionstekniker på Thor Ahlgren AB och analys av verktyg har gruppen identifierat följande verktygsparametrar som kostnadsdrivande vid konstruktion av pressverktyg:
• Steg i verktyg. Antalet steg i ett verktyg har en betydande roll vid
fastställande av verktygskostnad. Exempelvis är ett verktyg innehållande tolv steg mer komplicerat än ett verktyg innehållande två steg. Detta innebär fler avancerade detaljer i verktyget vilket kräver mer bearbetning av
Resultat och analys
• Material på detalj. Det är viktigt att veta i vilket material detaljen ska tillverkas i. Detta för att fastställa vilket verktygsstål som är mest lämpligt att tillverka verktyget i. Tillverkas detaljen i exempelvis rostfritt stål bör ett material av hög kvalitet användas för att bibehålla hög noggrannhet och för att inte verktyget ska skadas.
• Tjocklek på detalj. Detaljens tjocklek är viktigt att kontrollera vid val av verktygsstål för att säkerställa hög noggrannhet och för att verktyget inte ska skadas.
4.2.2 Hur ska parametrarna sammanställas och användas?
En verktygslista (se bilaga 1) sammanställdes av författarna genom insamling av verktygsdata på Thor Ahlgren AB. Tillsammans med produktionsteknikerna på företaget valdes 122 specifika pressverktyg som ansågs vara mest betydande och aktuella. Författarna valde att arbeta och utföra datasammanställningen i Microsoft Excel då detta är ett kraftfullt kalkylprogram som tillåter användaren att skapa en databas-liknande lista. Excel möjliggör även, på enkelt sätt, för gruppen att plotta olika parametrar mot varandra för att skapa diagram som kan visa samband. Ett förenklat utdrag från verktygslistan visas nedan i tabell 1 med fiktiva siffror i kolumnerna för att respektera Thor Ahlgrens önskan att skydda känslig data. Tabell 1. Verktygslista. Utdrag från verktygslista med fiktiva siffror.
För att göra det möjligt att jämföra verktyg behövde inköpspriset konverteras till att visa penningvärdet för en gemensam tidpunkt. Statistiska Centralbyrån tillhandahåller ett verktyg på deras hemsida som används för att räkna ut detta. Prisomräknaren räknar på inflationen men tar inte hänsyn till andra faktorer som stålpriser eller marknadsförändringar [11]. Verktyget har använts för att skapa ett prisindex för inköpspriserna där de har konverterats till penningvärdet för februari 2013.
I framtiden kan verktygslistan fortsätta att fyllas på med fler verktyg och parametrar. Därefter kan den användas som en databas i ett speciellt konstruerat datorprogram eller beräkningsmodell för kostnadsuppskattning av verktygstillverkning. Slutligen kan Case-based Reasoning appliceras på verktygslistan.
Resultat och analys
4.3 Case-based Reasoning
För att skapa en databas som ska användas för uppskattning av verktygskostnad har en verktygslista sammanställts med data för de olika verktygen. Case-based Reasoning är svårt att applicera på detta område och det som presenteras i detta kapitel ses som en förenklad teoretisk databas för att beskriva hur det kan användas som hjälpmedel vid uppskattning av verktygskostnad. Vid denna arbetsgång tas ingen hänsyn till
sambandet mellan inköpspris och de andra parametrarna. Detta görs senare i kapitel 4.4 med hjälp av programmet Easy CBR.
Verktygslistan används som en databas med principen för Case-based Reasoning. Varje verktyg antas vara ett utfall där parametrarna är inköpspris, plåttjocklek och material för detaljen, antal steg och storlek på verktyget. När en kund ställer förfrågan till Thor Ahlgren AB om att starta en produktion för en ny detalj används denna databas som ett hjälpmedel för att fastställa ett verktygspris. Med hjälp av ritningen kan produktionsteknikern fastställa ungefärligt antal steg och storlek på verktyget. Även plåtens tjocklek och material för detaljen är givet i ritningen.
Produktionstekniker ska följa denna process enligt riktlinjer för CBR (se figur 9): 1. Retrieve: Sök efter de verktyg som arbetar i samma plåttjocklek. Kontrollera
vilka av dessa som arbetar i samma material som den nya detaljen ska tillverkas i. Uteslut de verktyg som inte har samma antal steg som det nya verktyget kräver. Det är viktigt att notera om verktyget är en-radigt eller två-radigt då detta påverkar storleken. Nu borde verktyget ha ungefärlig samma storlek som de eller det utfall som finns kvar då den arbetar med lika antal steg och antal rader.
2. Reuse: Kontrollera inköpspriset för det mest passande utfallet. Är resultatet rimligt? Här krävs det erfarenhet av produktionsteknikern. Om det är rimligt använder teknikern priset i offert till kund och går vidare till nästa steg. 3. Revise: Om resultatet är missvisande bör han gå tillbaka till steg ett och hitta
ett mer passande utfall, eller skapa ett helt nytt.
4. Retain: När det fastställda inköpspriset kommer från verktygsmakaren registreras det nya verktyget i databasen med alla parametrar som ett nytt utfall för framtida användning.
Resultat och analys
4.4 Easy CBR
För att applicera Case-based Reasoning på alla utfall (pressverktyg) i verkligheten har gruppen tagit hjälp av Easy CBR. Easy CBR är ett lättanvänt datorverktyg som fungerar som en plattform för automatisering av enkla konstruktionsprocesser på små och medelstora företag. Programmet är kopplat till Microsoft Excel så att tabeller över tidigare fall förs in i systemet. Den grundläggande algoritmen i Easy CBR bygger på avståndsberäkningar i ett koordinatsystem mellan tidigare fall och det aktuella fallet. Ett svårt moment vid upprättande av CBR-system är att bestämma vilka faktorer som är viktigast. Detta görs i Easy CBR genom en inledande regressionsanalys där
Pearsons regressionsfaktor beräknas och som sedan används för att vikta de olika faktorerna.
Pearsons korrelationskoefficient används vid regressionsanalys för att hitta samband mellan parametrar. Den mäter korrelationen mellan två variabler X och Y och ger ett värde mellan -1 och 1. Värdet 1 visar att en linjär ekvation beskriver relationen mellan variablerna X och Y och all data ligger på en linje i diagrammet. Positiva värden ger en stegrande linje och en avtagande linje vid negativa värden. Värdet 0 visar att det inte finns några linjära samband mellan variablerna. Pearsons koefficient är styrkan på den linjära anpassningen för variabler och kan användas till att jämföra helt skilda material. Den definieras som kovarians mellan två variabler dividerat med produkten av deras standardavvikelse [12]. Korrelationskoefficienten r definieras nedan i figur 10 enligt:
Figur 10. Korrelationskoefficienten. Figur är hämtad från [12].
Korrelationskoefficienten är känslig för kraftigt avvikande data och värdet på r kan då bli missvisande och bör då inte användas i en regressionsanalys.
Nedan följer ett antal skärmbilder från programmet Easy CBR och hur det kan användas av Thor Ahlgren AB vid beräkning av verktygskostnad.
När Thor Ahlgren AB får förfrågan från kund att tillverka en detalj är första steget att identifiera och samla in aktuell data för användning i Easy CBR. Insamlad och uppskattad teknisk data för material och tjocklek på detalj, steg, längd, bredd samt höjd på verktyg matas in i programmet enligt figur 11. Databasen (verktygslistan) hämtas sedan från Excel (se figur 12) och listan söks igenom av programmet för att hitta ett utfall som överensstämmer med data för det nya verktyget.
Resultat och analys
Figur 11. Easy CBR. I rutan ovan fylls sökpreferenser i.
Figur 12. Easy CBR. Den hämtade verktygslistan i Easy CBR. Sökningar görs mot innehållet i listan för att hitta liknande verktyg.
När det utförs en sökning på den nya verktygsinformationen söker Easy CBR genom verktygslistan som har hämtats in och rangordnar verktyg med störst samband i fallande ordning.
Då programmet endast hanterar analys med siffor har författarna rangordnat
materialen som används i detaljerna som formas i pressverktyg i tre olika kategorier – 4, 5 och 6. Nummer 6 är material som kräver ett verktyg som är tillverkat i ett dyrare material och nummer 4 är ett mjukare material vilket därmed inte kräver verktyg av lika dyrt material. Rangordning tillåter därmed material att vara med som parameter i en sökning.
Resultat och analys
• Steg: 9
• Längd: 420 mm • Bredd: 370 mm • Höjd: 360 mm
Sökningen listade verktyg 6055 med en träffsäkerhet (hit rate) på 92,1 % som det verktyg med störst samband. Vid närmare analys mellan verktyg 6055 och sökningen kan det utläsas att parametervärden överensstämmer relativt väl och därav
träffsäkerheten på 92,1 %. Nu finnes inköpspriset för verktyg 6055 och detta kan vara en fingervisning i hur mycket det nya verktyget kommer kosta. Verktyg med lägre träffsäkerhet rangordnas i fallande ordning. Inköpspriset (Prisindex (feb-13)) döljs i figuren då det anses som känslig information.
Figur 13. Easy CBR. Sökresultat.
I den nedre rutan visas regressionskoefficienten mellan de olika parametrarna och prisindex. Nedan i tabell 2 listas parametrarna efter störst samband med prisindex enligt regressionsanalysen.
Resultat
Resultat och analys
Tabell 2. Regressionskoefficient mellan prisindex och parametrar.
I tabell 2 utläses att parametern längd med ett värde på 0,6 på regressionskoefficienten har störst samband med prisindex. Parametern material har minst samband enligt regressionsanalysen med ett värde på 0,03 på regressionskoefficienten. Resultatet av analysen visar att storlek av verktyg är en viktigt och kostnadsdrivande parameter då parametrarna längd, bredd och höjd visar höga värden på regressionskoefficienten. Detta är även något som har konstaterats av gruppen och verktygsmakare. Material är en annan parameter som har identifierats som viktigt av gruppen och verktygsmakare men i regressionsanalysen visar ett avsevärt lågt värde. En orsak till detta kan vara att författarna rangordnat material på detalj efter påverkan på materialval av verktyg.
Diskussion
5 Diskussion
I detta kapitel diskuteras resultatet av arbetet och metoderna samt den teori som använts för att komma fram till resultatet.
5.1 Resultatdiskussion
Arbetets syfte var att tillsammans med Thor Ahlgren AB identifiera de
kostnadsdrivande parametrarna vid tillverkning av pressverktyg. Detta ses som en förstudie till utvecklingen av en beräkningsmodell eller ett speciellt konstruerat datorverktyg för uppskattning av verktygskostnad. Efter tre intervjuer med olika verktygsmakare och samtal med produktionstekniker på Thor Ahlgren AB har
följande parametrar identifieras av gruppen som viktiga: antalet steg i verktyg, storlek på verktyget, tjocklek och material på detalj.
Insamlandet av parametrar avgränsades till de parametrar som fanns tillgängliga och inte alltför tidskrävande att samla in. Under intervjuerna har komplexiteten i stegen diskuterats. En intressant observation är att Tommy Simonsson från Sivab AB menar att komplexiteten i stegen inte är av avgörande karaktär för slutkostnaden, medan Peter Alm anser att det är en viktig del i en beräkningsmodell. Komplexitet i verktygets steg är en relativt svår och tidskrävande parameter att samla in då alla verktyg och dess ritningar måste studeras noggrant och bedömas. Då kunskap och tid saknades för detta samt att alla ritningar inte fanns tillgängliga, har denna parameter inte sammanställts i verktygslistan. Seriestorlek för detaljen som ska tillverkas i verktyget är ytterligare en parameter som inte är inkluderad i databasen. Detta för att information inte finns tillgänglig för alla verktyg. Detta är något som kan tillföras verktygslistan och användas som parameter vid analys i Easy CBR i framtiden. Seriestorlek är en viktig parameter att ha information om vid val av material på pressverktyget. Priset för olika material kan variera kraftigt men det är också viktigt för att verktyget ska hålla för tillverkning av en stor serie. Trådgnistning som nämns i samtliga intervjuer är en dyr parameter och därför en viktig sådan för fastställning av verktygspris. Det är en komplex tillverkningsprocess som är svår att samla in data för innan man har gjort en ritning på verktyget. Gruppen saknar kunskap på området och detta har hindrat insamling av data.
Författarna tillråddes av Thor Ahlgren AB att fokusera insamling av data på 122 särskilda pressverktyg. Av dessa 122 verktyg saknar 55 någon form av data vilket medför att analysen inte blir lika pålitlig som den har potential till att vara. Thor Ahlgren AB har en brist då de inte har denna information tillgänglig. Detta bör åtgärdas för att göra det möjligt att fortsätta med det här arbetet. En framtida programvara blir effektivare med en större databas den kan hämta utfall från. Att använda Microsoft Excel för att samla parametrarna föreföll naturligt då Excel är ett kraftfullt datorverktyg som författarna har goda kunskaper och erfarenheter av. Det ger även en möjlighet till att ändra och bygga vidare på databasen.
Easy CBR är för tillfället ett enklare datorverktyg som är utvecklat med ändamålet att hjälpa små och medelstora företag med automatisering av enkla
konstruktionsprocesser. I nuläget tar inte programmet hänsyn till parametrar som komplexitet i verktygstegen, material i verktyg och flera andra parametrar. Dessa parametrar bör samlas in och implementeras i programmet för att få ett mer pålitligt resultat. Easy CBR tar inte hänsyn till dessa parametrar eftersom gruppens
Diskussion
CBR är därmed beroende av innehållet i Excel-filen som hämtas in i programmet. I nuläget hanterar programmet endast parametrar med siffervärden.
När en regressionsanalys utförs med hjälp av Easy CBR ger den sambanden mellan de olika parametrarna och inköpspriset. Från figur 14 och tabell 2 kan det utläsas att längd och inköpspris (Prisindex) har starkast koppling. Det betyder att storleken på verktyget påverkar verktygspriset väsentligt. Detta är något som tidigare i rapporten konstaterats av författarna. Informationen styrker slutsatsen att verktygsmaterial ska vara med som en parameter då priset påverkas kraftigt av storleken på verktyget. Då storleken på verktyget är större krävs det mer material och om då verktyget är tillverkat av ett finare material kommer detta att driva upp kostnaden.
Figur 14. Utdrag från en analys med Easy CBR.
Däremot är det viktigt att uppmärksamma att material på detaljen också identifierats som en viktig parameter, men i regressionsanalysen visar ett lågt värde. Detta kan förklaras med rangordningen av material på detalj som författarna gjort. Eftersom regressionsanalysen mäter avstånd i koordinatsystem mellan tidigare fall och det aktuella fallet är det samma avstånd mellan material som rangordnats med siffran 4 och 5 som det är mellan material med siffran 5 och 6. I verkligenheten kan priset mellan dessa material variera betydligt mer.
Då målet var att identifiera och samla in de parametrar som är viktiga i prissättning av pressverktyg, ses det som en framgång att ett enklare program kunde utvecklas. Utvecklaren Joel Johansson och gruppen anser att programmet har goda
utvecklingsmöjligheter om arbetet fortskrids. Detta visar att det finns potential inom området och vid fortsatt arbete kan detta skapa en konkurrensmässig fördel för Thor Ahlgren AB.
5.2 Metoddiskussion
5.2.1 Teori och insamling av verktygsdata
Vid uppstarten av projektet saknade författarna kompetens inom området. Tid spenderades med handledare Ambjörn Lennartsson och produktionstekniker Björn
Diskussion
ägnas åt denna del då detta examensarbete är en förstudie för att undersöka möjligheten för att upprätta en beräkningsmodell. Det krävs en djup teoretisk
förståelse för att kunna identifiera de aktuella parametrarna och pga. detta spenderade författarna en stor mängd tid på litteraturstudier i ämnet.
Data som redan fanns tillgänglig, så kallad sekundärdata, var tidskrävande att samla in. Den erhölls från Monitor affärssystem och Thor Ahlgrens arkiv. Eftersom de äldre verktygens information fanns i ett arkiv spenderades en stor del av datainsamlingen med att söka genom pärmar och diverse dokument. Om Thor Ahlgren AB haft detta i sitt affärssystem Monitor hade denna del tidseffektiviserats betydligt.
Primärdata har samlats in genom observationer och tre intervjuer. Vid insamlandet av verktygsdata har verktygen undersökts fysiskt för att fastställa hur många steg de har samt storleken på verktygen. En stor del av projekttiden har utförts i insamlandet av data och skapandet av verktygslistan. Eftersom Thor Ahlgrens verktyg används dagligen i produktion av detaljer försvårades arbetet genom att dessa verktyg inte kunde inspekteras under produktionstiden. Flera av verktygen i listan saknar viss data för parametrar. Detta beror på att dessa verktyg är ute hos kunder eller inte används i produktionen längre och är kasserade. Därmed innebär detta att dessa verktyg inte kan användas för analys i beräkningsmodellen. Om data för alla verktyg hade kunnat insamlas hade beräkningsmodellen kunnat vara mer exakt och användbar. 5.2.2 Intervjuer
Intervjuerna som genomfördes med experter inom området har varit viktiga då
författarna upplevde att brist på kunskap inom området var ett hinder under uppstarten av examensarbetet. Ett beslut togs att sprida ut intervjuerna under projekttiden. Detta för att göra det möjligt att ställa nya frågor och diskutera teorier och idéer som
uppkom löpande under insamling av verktygsdata och litteraturstudier. Samtliga verktygsmakare som kontaktades var positiva till att intervjuas och var villiga att dela med sig av information och erfarenheter. Intervjuerna var en avgörande faktor för att identifiera de parametrar som ansågs väsentliga och därmed en viktig del i
examensarbetets resultat.
Intervjuerna var av ostrukturerad typ och detta för att skapa en diskussion. Inför varje intervju sammanställdes en checklista med de frågor som var intressanta för projektet. Utifrån dessa punkter var strategin att skapa en diskussion där intervjuobjektet skulle redogöra och förklara sina synpunkter och vilka parametrar de kollar på när de sätter ett verktygspris. Denna strategi var framgångsrik och intervjuerna tillförde viktig information att använda i analysen.
5.2.3 Case-Based reasoning
Fallbasteknik (CBR) används av många stora företag runtom i världen. Författarna beslutade att applicera CBR på sin databas av pressverktyg för att det är ett
utvecklingsbart alternativ. Då detta projekt är en start av vidare arbete prioriterades CBR eftersom det hela tiden utvecklas och byggs på med nya utfall i databasen. När fallbasteknik används bör man ha i åtanke att resultatet alltid fås av det verktyg som har störst samband med sökpreferensen. Detta betyder inte alltid att det visar det mest lämpliga verktyg utan resultatet kan fortfarande skilja sig mycket från sökpreferensen. I datorverktyget Easy CBR, som skapats för detta ändamål, finns därför kolumnen Hit
Diskussion
rate. Där visas en procentenhet som är en indikation på hur väl verktyget stämmer
Slutsatser och rekommendationer
6 Slutsatser och rekommendationer
Verktygslistan saknar data för flera verktyg för att information inte fanns tillgänglig och därmed inte kunde sammanställas. Detta för att Thor Ahlgren AB saknar en strukturerad databas för dessa uppgifter. För att projektet ska kunna utvecklas och databasen användas som en resurs bör dessa data hittas för att arbetet ska kunna fortskrida. I skrivande stund består verktygslistan av 122 verktyg där endast 67 verktyg har samtliga data för alla parametrar. Det krävs en ansträngning av Thor Ahlgren AB då informationen bör samlas in och sammanställas på ett sätt som ska vara lättillgängligt för användning i framtiden.
På grund av avgränsningar och bristande kunskap inom området har författarna inte haft möjlighet att samla in och sammanställa all data för de parametrar som har identifierats. För att främja ett framtida arbete inom området har gruppen fastställt fyra parametrar (se tabell 3) som bör inkluderas i en framtida beräkningsmodell. Data för dessa parametrar är dock inte insamlad. Parametrarna har identifierats genom de tre intervjuer som har utförts och genom samtal med produktionstekniker på Thor Ahlgren AB. För att samla in data om trådgnistning och komplexitet i steg krävs det bred kunskap inom området, då detta är svårt att utläsa från en ritning på detaljen. Att samla in data för alla 122 verktyg kommer vara tidskrävande men rekommenderas att utföras för att göra beräkningsmodellen användbar och pålitlig i framtiden.
Tabell 3. Framtida parametrar.
Easy CBR är ett bevis på att det finns möjlighet att ta fram en beräkningsmodell för detta syfte. Resultatet från programmet kan i nuläget inte användas som underlag för offert utan det bör snarare användas som ett hjälpmedel för att få en uppskattning om ett verktygspris. I resultatdelen av denna rapport har det utnyttjats för att utröna vilka parametrar som har störst samband med inköpspriset. Om data för de fyra parametrar som identifierats samlas in och data för alla verktyg kan sammanställas, har
beräkningsmodellen möjlighet att bli så exakt att priset som visas i datorverktyget Easy CBR kan användas av Thor Ahlgren AB i offert till kund.
Enligt CBR teori ska Thor Ahlgren AB samla in all data gällande nya verktyg som köps in och föra in dessa data i verktyglistan som nya utfall. Löpande skapas allt fler utfall. Detta bidrar till att listan kommer växa och att fler fall finns tillgängliga för jämförelse mot nya verktyg. Det är rekommenderat att fortsätta med arbetet inom en snar framtid för att inkludera de nya verktygen som kommer att köpas i framtiden. Inom branschen är det i vissa fall gammalmodigt tänk där man använder sig mycket av enskilda individers erfarenhet och rutin. Detta fungerar bra i många fall men när företagen är beroende av enskilda personer kan det ses som en svaghet. Sjukdomar, pensionering eller att folk byter arbetsplats kan då skada ett företag hårt. Om Thor
Slutsatser och rekommendationer
Ahlgren AB fortsätter med arbetet för att ta fram en beräkningsmodell kan de på sikt bli mindre beroende av enskilda individer inom företaget.
En del anställda kan känna oro för att deras arbete automatiseras bort. Finns den risken vid införandet av Easy CBR? Nej, som för all avancerad mjukvara krävs rätt kompetens för att Easy-CBR ska fungera. Eftersom ritning på verktyget inte finns tillgängligt för Thor Ahlgren AB när pris ska uppskattas, utan de måste själva räkna ut antal steg och ungefärligt storlek på verktyg kräver det erfarenhet inom området. Även om det vid forskningsfronten finns metoder för feature recognition och shape matching ser författarna i detta steg av projektet inte att man kan utveckla ett program som inte kräver att en tekniker med erfarenhet inom området är användare. En total automatisering av kostnadsberäkningar för plåtformningsverktyg ligger en bra bit in i framtiden.
Referenser
7 Referenser
[1] Thor Ahlgren AB, Tillgänglig: http://www.thorahlgren.se [Hämtad: 2013-02-25]
[2] P. Kotler, Kotlers marknadsföring: Att skapa, vinna och dominera marknader, Upplaga1:3. Malmö: Liber AB; 2004
[3] Monitor affärssystem – Monitor ERP System AB, Tillgänglig:
http://www.monitor.se/produkter/monitor-affarssystem [Hämtad: 2013-03-05]
[4] I. D. Watson, Case-based Reasoning: Techniques for Enterprise System, San Francisco, CA: Morgan Kaufmann Publishers Inc, 1997
[5] C. Poli, Design for manufacturing: a structured approach. Massachusetts: Butterworth-Heinemann; 2001
[6] G. I. Susman, Integrating design and manufacturing for competetive advantage. New York: Oxford University Press, Inc.; 1992
[7] H. Lundh, B. Carlsson, G. Engsberg, L. Gustafsson, R. Lidgren,
Formningshandboken: Styckskärande bearbetning och plastisk formning, Upplaga 2. Borlänge: SSAB Tunnplåt AB; 1998
[8] E. C. Jameson, Electrical Discharge Machining, Dearborn, MI: Society of Manufacturing Engineers, 2001
[9] Kolodner, Janet, Artifical Intelligence Review, 1992, Vol. 6(1), pp.3-34 [Peer reviewed journal], Tillgänglig: Springer Science & Business Media B.V.
[10] F. Elgh. Material från Produktutveckling med Industriell Design på
PingPong. Kurs på Högskolan i Jönköping. DFX – Design for a property or an issue, DFX_ElFr_111206.pdf, Tillgänglig: https://pingpong.hj.se
[11] Statistiska centralbyrån – Räkna på inflationen, Tillgänglig:
http://www.scb.se/Pages/PricesCrib.aspx?id=258649 [Hämtad: 2013-04-10]
[12] G. Andersson, U. Jorner och A. Ågren, Regressions- och tidsserieanalys, tredje upplagan. Lund: Studentlitteratur AB; 2007
Sökord
8 Sökord
Case-Based Reasoning 7, 11, 17, 18, 23 Easy CBR ... 24 Intervjuer ... 20 Plastisk formning ... 14 Regressionsanalys ... 10, 25, 30 Styckeskärande bearbetning ... 12 Verktyg för pressning ... 16 Verktygslista ... 22Bilagor
