Akademin för Innovation, Design och Teknik
Virtuell montering i tidiga faser av
produktutveckling
JOHNNY BERGMAN
ERIK SUNDBYE
Examensarbete
Grundnivå, 15 hp
Produkt- och processutveckling
Handledare, Företag: Joel Schedin
Handledare, Mälardalens högskola: Barrett Sauter Examinator: Janne Carlsson
ABSTRACT
This study has been a co-production between Mälardalen university and a company to see how a project can work with Virtual Reality (VR). The purpose of the report is to help develop a method proposal for virtual assembly in VR in the early stages of the product development process at the company and to help other companies in similar situations.
The aim was how the new technology shall be incorporated into a process for the company through an effective and systematic approach. To get there, it needs to develop a work method in the processes for when, how and why the technology should be used and who should use it. Therefore, three research questions (RQ:s) were formulated;
RQ1: How does the process look like today regarding virtual assembly in VR at the early stages of product development?
RQ2: What prerequisites must exist to be able to implement Virtual assembly at the early stages of product development?
RQ3: What can be tested using virtual assembly in VR at the early stages of product development?
To answer these questions, observations, interviews and a literature study from relevant articles on the subject were used. These articles were found by searching in various scientific databases with different search terms. The interviews were used to gain insight into how the company is working with VR now and what prerequisites would be needed to implement VR into the projects. In this study, direct observations in meetings, tutoring and conversations were used both in physical and virtual environments to get a deeper understanding of the company's problem. The report resulted in these conclusions:
The company did not have a work method for virtual assembly with VR at the early stages. However, there were no description for virtual assembly with VR in any part of the company's product development process.
If there is no work method about virtual assembly with VR in the company's product development process can these identified preconditions support; understanding the gain with VR, educated workers, the workers having an interest, having room for VR with hardware and software. These preconditions can facilitate the work, which could reduce time and save money for the project.
This investigation show that a project can test seven VR variables. These variables are assembly, assembly complications, accessibility, risks, quality, visualisation and does it fit in the factory. All these variables show that VR has great protentional but how much VR can test depends on the company’s prerequisites.
Finally, based on the findings in this study and in order to facilitate work with virtual assembly in VR in the early stages of product development, the report presents a prototype checklist with three steps. The data gathered in the study only comes from one company, so the proposal for further research include validation of the checklist in several industries.
SAMMANFATTNING
Denna studie har varit en samproduktion med Mälardalens högskola och ett företag för att kolla på hur ett projekt kan jobba med Virtual Reality (VR). Syftet med rapporten är att hjälpa till med att ta fram ett förslag på arbetssätt för att provmontera i VR i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen hos företaget samt bidra till att hjälpa andra företag i liknande situationer.
Målet var att undersöka hur denna nya teknik ska kunna införas i en process för företag genom ett effektivt och systematiskt tillvägagångssätt. För att komma dit krävs det att det utformas ett arbetssätt i processen för när, hur och varför tekniken ska användas samt vem som ska bruka den. Därför formades dessa tre forskningsfrågor (FF);
FF1: Hur ser processen ut idag kring VR-montering i tidiga faser av produktutveckling?
FF2: Vilka förutsättningar behöver finnas för att kunna genomföra VR-montering i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen?
FF3: Vad kan testas med hjälp av VR-montering i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen? För att besvara dessa frågor användes observationer, intervjuer och en litteraturstudie ifrån relevanta artiklar angående ämnet. Dessa artiklar hittades genom att söka i olika vetenskapliga databaser med utvalda söktermer. Intervjuerna användes för att få insyn i hur företag jobbar med VR nu och vilka förutsättningar skulle behövas för att implementera VR in i projekten. I denna studie användes direkta observationer vid möten, guidningar och samtal, både i fysiska och virtuella miljöer för att bilda en djupare förståelse för företagets problem.
Rapporten resulterade i dessa slutsatser:
Företaget hade ingen arbetsbeskrivning kring VR-montering i tidiga faser samt det fanns inte någon beskrivning av provmontering i VR i någon del av företagets produktutvecklingsprocess. Om det inte finns en arbetsbeskrivning kring VR-montering i företags produktutvecklingsprocess kan dessa identifierande förutsättningar hjälpa; förståelse/ vinsten med VR, utbildad personal, finnas intresse/kompetens hos personalen, ha utrymme för VR med hård- och mjukvara. Dessa förutsättningar kan underlätta för projektet vilket kan leda till att korta ner tiden och spara pengar för projektet.
De faktorer som denna studie fann intressanta att testa med provmontering i VR delades in i sju variabler. Dessa sju variabler är montering, monteringskomplikationer, åtkomlighet, risker, kvalitet, visualisering och passar det in i fabriken. Alla dessa variabler visar att VR har stor potential men hur mycket VR kan testa beror på företags förutsättningar.
Slutligen, baserat på lärdomarna i denna studie och för att underlätta provmontering i VR i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen presenterar rapporten en prototyp i form av en checklista med tre steg för att uppfylla syftet. Den inhämtade data i studie kommer enbart från ett företag så förslag till fortsatt forskning inkluderar validering av checklistan inom fler industrier.
FÖRORD
Vi skulle vilja börja med att säga att det har varit ett lärorikt arbete och vill därför tacka alla personer som har stöttat oss under tiden. Joel Schedin som var handledare från företagets sida har genom hela rapportskrivandet bidragit och underlättat hela arbetet enormt med all sin tid, kunskap, tro och alla andra möjligheter som han har givit oss. Vi vill också tacka Barrett Sauter som var vår handledare från skolans sida som har bidragit med tid, guida oss till rätt väg, erfarenhet och frågor. Ytterligare ett tack går till Kanthee Prathan som har kommit med feedback under rapportskrivningen.
Vi vill också tacka Johan Härner på företaget som gav oss denna möjlighet och förtroendet att genomföra arbetet på hans avdelning för projektledning och produktionsutveckling.
Utan er hjälp skulle inte detta vara genomförbart, tack för all hjälp! Johnny Bergman
INNEHÅLLSFÖRTECKNING
1. INLEDNING ... 1
BAKGRUND ... 1
PROBLEMFORMULERING... 1
SYFTE OCH FRÅGESTÄLLNINGAR ... 2
AVGRÄNSNINGAR ... 2 UPPSATSENS UPPBYGGNAD ... 2 2. METOD ... 3 ARBETSPROCESSENS FASER ... 3 SAMPRODUKTION ... 4 ARBETSPROCESSEN -SCHEMA ... 4 MÖTEN ... 5 FALLSTUDIE ... 5 FALLSTUDIEBESKRIVNING ... 5 LITTERATURSTUDIE ... 5 DATAINSAMLING ... 5
DATAINSAMLINGSMETODER ANVÄNDA I ARBETET MED DENNA UPPSATS ... 7
2.9.1. LITTERATURSTUDIE I DETTA ARBETE ... 7
2.9.2. DIREKTA OBSERVATIONER ... 7 2.9.3. INTERVJUER ... 7 2.9.4. DOKUMENT ... 8 ANALYS ... 9 2.10.1. TEMATISK ANALYS ... 9 2.10.2. TRIANGULERING ... 9
2.10.3. VALIDITET OCH RELIABILITET ... 9
3. TEORETISK REFERENSRAM ... 10 PRODUKTUTVECKLING ... 10 3.1.1. PLANERINGSFASEN ... 10 3.1.2. KONCEPTUTVECKLINGSFASEN ... 10 3.1.3. UTVECKLING PÅ SYSTEMNIVÅFASEN ... 11 3.1.4. DETALJUTVECKLINGSFASEN ... 11
3.1.5. TESTNING OCH VIDAREUTVECKLINGSFASEN ... 11
3.1.6. PRODUKTIONSUPPTAKTSFASEN ... 11
PRODUKTFRAMTAGNINSPROCESSEN PEP ... 11
3.2.1. MÅLDEFINITION ... 11
3.2.2. KONCEPTUTVECKLING ... 11
3.2.3. PRODUKTUTVECKLING ... 12
3.2.4. MOGNAD OCH UPPRAMPNING... 12
3.2.5. PEP MED VR ... 12
FRAMTUNG PRODUKTUTVECKLING –PROBLEMLÖSNING I TIDIGA FASER ... 12
VR ... 13
3.4.1. ANVÄNDNINGSOMRÅDE FÖR VR ... 13
3.4.2. VR VARIABLER OCH MONTERING ... 14
3.4.3. VR SOM VÄRDESKAPANDE I PRODUKTUTVECKLINGSPROCESSEN ... 15
3.4.4. NACKDELAR I VR-MONTERING ... 17
4. EMPIRI ... 18
NULÄGESANALYS ... 18
4.1.1. FYSISK MILJÖ ... 18
4.1.2. TIDIGARE ERFARENHETER AV VR ... 18
4.1.3. FÖRETAGETS PRODUKTUTVECKLINGSPROCESS –HUR DEN SER UT IDAG ... 18
4.1.4. HUR SER PROCESSEN UT FÖR ATT ARBETA MED VR I PRODUKTUTVECKLINGSPROCESSEN? ... 19
FÖRUTSÄTTNINGAR OCH MÖJLIGHETER ... 19
4.2.1. VILKA FÖRUTSÄTTNINGAR BEHÖVER FINNAS FÖR ATT GENOMFÖRA VR-MONTERING I TIDIGA FASER AV PRODUKTUTVECKLINGSPROCESSEN? ... 19
4.2.2. VAD KAN TESTAS MED HJÄLP AV VR-MONTERING I TIDIGA FASER AV PRODUKTUTVECKLINGSPROCESSEN? ... 21
5. RESULTAT ... 22
HUR SER PROCESSEN UT IDAG KRING VR-MONTERING I TIDIGA FASER AV PRODUKTUTVECKLING? ... 22
VILKA FÖRUTSÄTTNINGAR BEHÖVER FINNAS FÖR ATT KUNNA GENOMFÖRA VR-MONTERING I TIDIGA FASER AV PRODUKTUTVECKLINGSPROCESSEN? ... 22
VAD KAN TESTAS MED HJÄLP AV VR-MONTERING I TIDIGA FASER AV PRODUKTUTVECKLINGSPROCESSEN? ... 23
6. ANALYS ... 24
JÄMFÖRELSE TEORI OCH FÖRETAGETS PRODUKTUTVECKLINGSPROCESS ... 24
FÖRUTSÄTTNINGAR FÖR PROVMONTERING AV KONCEPT I VR... 25
VARIABLER ATT TESTA MED PROVMONTERING AV KONCEPT I VR ... 26
7. FÖRSLAG PÅ ARBETSSÄTT ... 28
8. SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER ... 29
SLUTSATSER ... 29
DISKUSSION ... 31
FÖRSLAG PÅ FORTSATT FORSKNING ... 31
FÖRKORTNINGAR
2D Tvådimensionell
3D Tredimensionell
CAD Computer aided design
CAVE Cave Automatic Virtual Environment
IC.IDO Mjukvara för virtuell verklighet från ESI Group IDT Akademin för Innovation, Design och Teknik
MDH Mälardalens högskola
PEP Product Emergence Process
VA Virtual Assembly
VR Virtual Reality eller virtuell verklighet
Figurförteckning
Figur 1: Modell av arbetsprocessen. ... 3
Figur 2: En samproduktionsprocess översatt till svenska (Sannö et al, 2019). ... 4
Figur 3: Det preliminära schemat för rapportskrivningsarbetet. ... 4
Figur 4: Produktutvecklingsprocessen (Ulrich & Eppinger, 2014). ... 10
Figur 5: Konceptutvecklingsfasen och exempel på iterativt arbete (Ulrich & Eppinger, 2014)11 Figur 6: PEP med VR inspirerad av Milella (2015) ... 12
Figur 7: Implementering av framtung problemlösande produktutvecklingsprocess (Milella, 2015) ... 13
Figur 8: Förenklad modell av företagets produktutvecklingsprocess. ... 19
Figur 9: Förutsättningar för VR-montering i en tidig fas av produktutvecklingsprocessen. ... 22
Figur 10: Förslag på vart i produktutvecklingsprocessen som provmontering i VR bör påbörjas som senast. ... 25
Tabellförteckning Tabell 1: Relevanta situationer för användning av olika forskningsstrategier (Yin, 2007, s. 22). ... 5
Tabell 2: Starka och svaga sidor hos olika datakällor (Yin, 2007, s. 112). ... 6
Tabell 3: Variabler som tidigare studier funnit kan testas genom provmontering i VR. ... 15
Tabell 4: Fördelar med provmontering i VR ... 16
Tabell 5: Förutsättningar som behöver finnas för att genomföra VR-montering i en tidig fas av produktutvecklingsprocessen ... 20
Tabell 6: Vad (Vilka variabler, parametrar) ser du att man kan testa med hjälp av VR-montering i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen? ... 21
Tabell 7: Jämförelse med teori och empiri kring vad man kan med hjälp av VR-montering i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen. ... 23
Tabell 8: Checklista för att underlätta provmontering i VR i tidiga faser av produktutveckling ... 28
1 1. INLEDNING
Detta kapitel kommer att beskriva rapportens bakgrund, problemformulering, syfte och frågeställningar samt avgränsningar.
Bakgrund
Den hårda globala konkurrensen inom den tunga fordonsindustrin ställer krav på snabb utveckling av nya produkter samt en tidig och nära kundinvolvering. Det sker en snabb utveckling av olika tekniker som produktutvecklande företag vill vara snabba med att implementera i sina produkter för att behålla eller höja sin konkurrensmässiga ställning. Denna snabba utveckling av nya produkter innebär kortare perioder mellan olika produktgenerationer vilket i sig kräver kortare time-to-market utan att försämra kvalitén.
Företag i flera industrier går i och med Industri 4.0 bland annat i en riktning mot digitalisering, smart uppkoppling och kortare utvecklingsperioder. Genom digitaliseringen har nya tekniker inom produktutveckling och produktion tillkommit.
Det blir exempelvis allt vanligare med virtuella prototyper (VP) som testas och kommuniceras utan att ha tillverkat en fysisk prototyp. Några av fördelarna med detta är att det minskar risken för flaskhalsar som kan uppstå vid tillverkning av fysiska prototyper, kan frigöra resurser som tillverkningspersonal och materialinköp samt att det inte behövs tillverkas verktyg för att tillverka prototypen. Den största fördelen är att det vid små förändringar inte behöver tillverkas en ny fysisk prototyp med alla resurskrävande aktiviteter som ingår. Ett av de vanligaste sätten idag för att kommunicera icke-fysiska prototyper är att visualisera dessa med hjälp av tvådimensionella (2D) skisser och digitala tredimensionella (3D) modeller. 3D-modellerna är ofta konstruerade genom Computer Aided Design (CAD). Det finns vissa problem med dessa visualiseringsformer som exempelvis att det kan vara svårt att uppskatta vilken skala alla detaljer har i verkligheten och hur åtkomligheten är. Detta gäller speciellt för ovana CAD-användare. Det kan även vara svårt för exempelvis montörer att förstå monteringsstegen utifrån en 3D-CAD-modell. För att komma runt detta problem använder allt fler företag sig av Virtual Reality (VR) i sin produktutvecklingsprocess.
VR är ett sätt att kunna uppleva och utforska olika 3D-miljöer eller situationer på ett sätt utan att fysiska vara där.
Problemformulering
När en ny teknik ska införas i en process vill företag att det ska ske genom ett effektivt och systematiskt tillvägagångssätt. Det är viktigt att tekniken utnyttjas på tänkt sätt och att det beskrivs när den är tänkt att användas. För att komma dit krävs det att det utformas ett arbetssätt i processen för när, hur och varför tekniken ska användas samt vem som ska använda den. Företaget i denna fallstudie hade använt VR tidigare i produktutvecklingsprocessen som kommunikations- och planläggning verktyg men upplevdes sakna ett tydligt systematiskt arbetssätt. Konstruktörerna på företaget var väl insatta i att använda sig av VR i produktutvecklingsprocessen medan andra avdelningar saknade denna erfarenhet. För att kunna fatta tidiga och välgrundade beslut om koncept krävs det att alla tvärfunktionella projektmedlemmar involveras tidigt och utan större kunskapströsklar vilket VR kan bidra med. Den avdelning på företaget som denna fallstudie utfördes på saknade speciellt ett arbetssätt för provmontering av prototyper i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen.
2 Syfte och frågeställningar
Syftet med arbetet är att hjälpa till med att ta fram ett förslag på arbetssätt för att provmontera i VR i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen hos företaget. Det akademiska målet är att detta förslag och denna rapport även ska bidra till att hjälpa andra företag i liknande situationer. För att uppnå detta formulerades följande tre frågeställningar.
Forskningsfråga ett är framtagen för att ge en kontextuell bild av produktutvecklingsprocessen: FF1: Hur ser processen ut idag kring VR-montering i tidiga faser av produktutveckling? Forskningsfråga två fokuserar på grundläggande förutsättningar för ett arbetssätt och är formulerad enligt nedan:
FF2: Vilka förutsättningar behöver finnas för att kunna genomföra VR-montering i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen?
Slutligen ansågs det intressant att också undersöka följande forskningsfråga:
FF3: Vad kan testas med hjälp av VR-montering i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen?
Avgränsningar
Detta examensarbete är skrivet under våren 2020, vilket motsvarar en period på 20 veckor. Nedanstående avgränsningar utgör ramen för detta examensarbete:
• Fokus kommer att ligga på VP men kommer inte kolla på senare stegen i produktframtagning så som framtagning, testning eller montering i verkligheten.
• Industri 4.0 kommer att nämnas men termen djupdyks inte.
• För att besvara frågeställningarna avgränsas arbetet till en avdelning hos detta företag. • Det kommer att kollas på Virtual Assembly (VA) endast i VR miljö.
• Det sattes en avgränsning på 10 år vid litteratursökning inom relevanta områden kring VR-montering.
• Denna rapport kommer att avgränsa till enbart att kolla på de tidiga faserna i ett projekt. • Denna studie har inte definierat vad tidiga faser i produktutvecklingsprocessen innebär
för att generalisera för olika branscher, organisationer och situationer.
• Utöver rapportens resultat sammanställdes en checklista till hjälp för att ta fram ett arbetssätt.
Uppsatsens uppbyggnad
Uppsatsens uppbyggnad följer Akademin för Innovation, Design och Tekniks (IDT) mall från Mälardalens högskola (MDH).
Kapitel två: Beskriver vald metod för genomförandet av studien inklusive hur all information som tillhör studien inhämtades och analyserades.
Kapitel tre: Tar upp all teori som tillhör detta arbete. Kapitel fyra: Beskriver resultatet ifrån datainsamlingen. Kapitel fem: Sammanfattade resultatet från empiriska data. Kapitel sex: Analys av empiri genom teori.
Kapitel sju: Presentera ett förslag i form av en tabell på ett arbetssätt. Kapitel åtta: Presenterar slutsatser och svar på forskningsfrågorna.
3
2. METOD
I detta kapitel presenteras hur denna studie har kommit till samt vilka metoder som använts.
Arbetsprocessens faser
Det här arbetet bestod av fem olika faser: Teori, Planeringsfas, Nulägesanalys, Datainsamling, Analys och Slutsats. Dessa faser användes för att underlätta för författarna att planera arbetet och få en tydlig överblick över hur arbetet skulle utföras. I Figur 1 återfinns en modell av arbetets process. T
Planeringsfas
Nulägesanalys
Datainsamling
Analys
Slutsats
Teor
i
Figur 1: Modell av arbetsprocessen.
Under planeringsfasen skulle en uppdragsbeskrivning upprättas. Gemensamma problem, önskemål och arbetets avgränsningar skulle etableras bland inblandade parter; Företaget, Mälardalens högskola, författare samt handledare på både företag och högskola. Under denna fas togs även ett preliminärt Gantt-schema (Figur 3) för rapportskrivningen som gjordes i samband med arbetet. Teorifasen pågick och innefattades till viss del i Nulägesanalysen, Datainsamling och Analysfasen. Denna fas innebar insamling av teori från tidigare studier och metodteori för att skaffa kunskap om och inom de tre faserna som pågick under större delen av arbetet. Under
nulägesanalysen inhämtades information om tidigare forskning för att skaffa en bild av nuläget
i forskningsområdet. Nulägesanalysen skedde iterativt med datainsamlingsfasen.
Datainsamlingsfasen pågick även denna under större delen av arbetet innan analys påbörjades.
Under denna fas gjordes observationer, intervjuer och dokumentanalys. Den data som samlades in på företaget gav uppslag på nya söktermer för att se vad som framkommit i tidigare forskning samt om denna data var nya upptäckter. Analysfasen ingick till viss del datainsamling i form av transkribering och sammanfattning av observationer vilket användes för informationssökning. Under den slutliga analysfasen jämfördes fenomen som uppkom i datainsamling med teori från tidigare forskning som skulle svara på forskningsfrågorna och ge ett förbättringsförslag. Under slutsatsfasen drog författarna slutsatser av analysen och svarade på forskningsfrågorna.
4 Samproduktion
Målet med samproduktion är att skapa värden för de involverade och för samhället i stort. Det är problematiskt att ta fram relevant forskning som både är vetenskaplig och ger ett värde för samhället och för akademiska institutioner. Det är även problematiskt för företag och organisationer att ta till sig ny forskning och nya kompetenser. Detta är något som underlättas för båda parter enligt Sannö (2019) genom systematisk samproduktion. För att samproduktion ska fungera måste det finnas goda relationer och tillit mellan parterna, i det här fallet har företaget utsett MDH som föredragen samproduktionspartner. Flera av de involverade i projektet på företaget hade en nära relation till MDH genom tidigare studier samt att en av författarna hade varit anställd på företaget sedan tidigare. Genom dessa relationer kunde ett gemensamt intresse finnas vilket var en stor del i bakgrunden till denna studie. De värden som skapats för parterna genom tidigare samarbeten driver även på önskan att fortsätta samproduktionen. Samproduktionsprocessen är enkelt fördelad i tre faser och visualiseras i Figur 2. Där akademiska institutioner och företag hittar gemensamma problem som det finns intresse för båda parter att lösa eller lära sig mer om. Genom att båda parter både finansierar och delar resurser kan man försäkra sig om att parterna är involverade och deltagande i studierna. MDH finansierar med akademiska resurser så som databaser och handledning. Företaget finansierar med hårdvara, dokument, informanter, handledning samt ersättning till författarna. Vidare kommer sedan samverkansfasen där hela studien måste göras tillsammans med relevanta forskningsmetoder (Sannö, 2019).
Figur 2: En samproduktionsprocess översatt till svenska (Sannö et al, 2019).
Arbetsprocessen - Schema
Innan rapportskrivningen påbörjades gjordes en tidsplan i form av ett Gantt-schema (Figur 3). Tidsplanen användes för kontroll av utfört arbete och upprättande av ett genomförande som om den följs gör rapportskrivandet möjligt.
Figur 3: Det preliminära schemat för rapportskrivningsarbetet.
På grund av upphovsrättsliga skäl saknas
bilderna i den elektroniska utgåvan.
På grund av upphovsrättsliga skäl saknas
bilderna i den elektroniska utgåvan.
5 Möten
Veckomöten genomfördes för att se till att tidplanen följdes, se figur 3. Det var möte med handlederna från både skola och företag som hjälpte till att reda ut problem som stöttes på. Detta gjorde också att uppdraget från företaget kunde överses och styras i rätt riktning.
Fallstudie
Val av metod till inhämtning av data beror på vad som ska undersökas och kan ses i tabell 1 som är hämtad från Yin (2007). Enligt Yin är frågor som hur och varför ofta kopplade till fallstudier, en historisk studie eller ett experiment och orsaken till detta är att följa något/någon över en tid (Yin, 2007).
Tabell 1: Relevanta situationer för användning av olika forskningsstrategier (Yin, 2007, s. 22).
Den metod denna rapport kommer utgå ifrån är fallstudie på grund av att valda frågeställningar är tänkta att ge ingående svar kring hur och varför, med fokus på en aktuell situation på företaget idag. Arbetet kommer heller inte innebära möjlig kontroll över exakt vad som sker på den studerade avdelningen under studien. Detta gör att fallstudie blir mest passande för att det enbart inte är ett experiment eller bara observation på historiska händelser. Genom fallstudier kan en snabb och heltäckande bild av undersökningsområdet ges.
Fallstudiebeskrivning
Den här studien har tittat på ett projekt inom tillverkningsindustrin. Detta företag är globalt men projektet utfördes på en lokal fabrik samt under en specifik avdelning. Fallstudien undersökte hur virtuell montering kan implementeras i tidiga faser.
Litteraturstudie
Denna rapport har det använts en systematisk litteraturstudie för att inhämta information. En litteraturstudie hämtar information från andra litteraturer, publikationer, artiklar, avhandlingar och vetenskapliga tidskrifter. I litteraturstudie granskas sekundärdata genom att analysera den sekundärdata och kan ge nya tolkningar av litteraturen göras (Bryman & Nilsson, 2018).
Datainsamling
Några utav de datainsamlingsmetoder som kan användas i fallstudier är personliga anteckningar, formella skriftliga källor, arkivmaterial, intervjuer, direkt observation, deltagande observation och fysiska artefakter. Yin (2007) tar upp svagheter och styrkor hos varje metod och återfinns i tabell 2 nedan.
Strategi Typ av forskning Krävs det en kontroll av beteendet?
Fokus på aktuella händelser
Experiment Hur, Varför? Ja Ja
Survey Vilka, Vad, Var, Hur
många, Hur mycket?
Nej Ja
Analys av källor Vilka, Vad, Var, Hur många, Hur mycket?
Nej Ja/Nej
Historiskt studie Hur, Varför? Nej Nej
6
Tabell 2: Starka och svaga sidor hos olika datakällor (Yin, 2007, s. 112).
Datakälla Starka sidor Svaga sidor
Dokument • Stabilt – kan granskas flera
gånger
• Diskreta – inte skapade som
en följd av fallstudien
• Precist – rymmer exakta
namn, referenser och tidsangivelser
• Täcker mycket – tid,
händelser och miljöer
• Kan vara svåra att hitta • Skevt urval – om insamlingen
är ofullständig
• Skevhet i rapporten – om
forskaren är omedveten om exempelvis sina fördomar
• Tillträde – någon kan förbjuda
en att ta del av materialet
Arkivmaterial Stabilt – kan granskas flera
gånger
Diskreta – inte skapade som en
följd av fallstudien
Precist – rymmer exakta namn,
referenser och tidsangivelser
Täcker mycket – tid, händelser
och miljöer
Exakt och kvantitativt
Kan vara svåra att hitta Skevt urval – om insamlingen
är ofullständig
Skevhet i rapporten – om
forskaren är omedveten om exempelvis sina fördomar
Tillträde – någon kan förbjuda
en att ta del av materialet
Man kan som ”vanlig” individ få tillgång till material (t.ex.
genom att känna en viss person)
Intervju • Målinriktad – fokuserar direkt
på fallstudiens frågeställningar
• Ger insikter och upplevda kausala kopplingar
• Skevhet som beror på dåligt formulerade frågor
• Skevheter i responsen • Brister på grund av minnesluckor
• Reflexivitet – respondenten
ger till intervjuaren det personen i fråga tror att forskaren vill ha
Direkt observation • Verklig – beskriver händelser
i realtid
• Kontext – sätter in ett skeende i sitt sammanhang
• Tidsödande
• Urvalsproblem (om man inte har ett stort antal respondenter) • Reflexivitet – ett skeende kan påverkas av observatörens närvaro
• Kostnader – det är dyrt med människor som observatörer
Deltagande observation • Verklig – beskriver händelser
i realtid
• Kontext – sätter in ett skeende i sitt sammanhang
• Ger insikter om
interpersonellt beteende och interpersonella motiv
• Tidsödande
• Urvalsproblem (om man inte har ett stort antal respondenter) • Reflexivitet – ett skeende kan påverkas av observatörens närvaro
• Kostnader – det är dyrt med människor som observatörer • Skevhet som beror på att
forskaren manipulerar olika skeenden
Fysiska artefakter • Ger insikter om kulturella
drag
• Ger insikter om tekniska operationer
• Selektivitet
7
Datainsamlingsmetoder använda i arbetet med denna uppsats
Samtliga ovan nämnda datainsamlingsmetoder beskrivna i Tabell 2 av Yin (2007) har använts under studien, men huvudsakligen användes intervjuer och direkta/ deltagande observationer.
2.9.1. Litteraturstudie i detta arbete
Det första som gjordes var att göra en litteraturstudie om ämnet för att kunna begripa vad som har gjort inom provmontering samt VR. För att hitta sökord och underlätta resten av arbetet så användes en litteraturstudie.
Den litteratur som användes i denna rapport hittades via databaserna IEEE Xplore, ScienceDirect samt genom böcker från MDHs bibliotek. Avgränsningar vid litteratursökning angående de relevanta områdena med nedanstående söktermer sattes till expertgranskade studier som inte var äldre än 10 år.
De söktermer som användes i sökningen av databaserna bestod av:
Design, Manufacturing, Product development, Product development process, Assembly, Virtual assembly och Virtual reality.
Under granskningen av andra artiklar hittades flera nya artiklar genom att följa referenser och en snöbollseffekt uppstod.
2.9.2. Direkta observationer
Observation är en metod som används för att inhämta kunskaper om mänskliga beteenden och används ofta med andra datainsamlingsmetoder. Det är en metod som lämpar sig för både kvalitativa och kvantitativa studier. Människor observerar omgivning och händelser under hela sin vakna tid dock så är det lätt att observationerna inte är medvetna och att dessa glöms bort. Vid observation är observatören aktiv och arbetar fokuserat med att observera händelser och beteenden. Därför är det viktigt att observatören har en klarhet i vilken observationsmetod som ska användas, vad som ska observeras, hur detta ska observeras och dokumenteras samt var observationen ska utföras (Martin & Hanington, 2012).
Det är viktigt att skilja mellan direkt och indirekt observation. Vid direkt observation samlar observatören data från fenomen som en första källa medan observatören vid indirekt observation är sekundär källa som exempelvis en dagbok. När en observation görs indirekt genomgår denna ett extra filter och informantens egen tolkning vilket undviks vid direkt observation (Martin & Hanington, 2012).
I denna studie användes direkta observationer vid möten, guidningar och samtal, både i fysiska och virtuella miljöer. Dokumenteringen utfördes på två olika sätt där det ena sättet var anteckningar under skeendet och det andra var sammanfattande anteckningar efter skeendet. De sammanfattande anteckningarna dokumenterades gemensamt av författarna i en dagbok.
Observationerna användes för att bilda en djupare förståelse för företagets problem. Företaget har jobbat med VR i kommunikations- och planeringssyfte.
2.9.3. Intervjuer
Intervjuer kan ge en djup insikt i respondentens åsikter och upplevelser då det öppnar för möjligheten till följdfrågor och att respondenten får en möjlighet att förklara med sina egna ord. Intervjuer har en utmärkt roll i fallstudier då de är målinriktade och därför kan fokusera på undersökningens frågeställningar (Yin, 2007). Intervjuer kan även höja respondenternas intresse av frågan vilket i sig kan leda till att respondenten ger mer information än tänkt. Det finns
8
svårigheter med intervjuer och det krävs erfarenhet och gedigna kunskaper för att utföra bra intervjuer utan ledande frågor som kan ge svar efter intervjuarens tycke men som inte speglar respondentens åsikter eller tankar (Martin & Hanington, 2012).
Beroende av vad målet med en intervju är finns olika typer av intervjuer att använda sig av. Dessa kan delas upp i tre olika kategorier som benämns som ostrukturerade, semistrukturerade och
strukturerade intervjuer (Bryman & Nilsson, 2018).
Vid semistrukturerade intervjuer utgår forskaren från en intervjuguide, som är en lista där ett antal frågor och specifika teman som ska tas upp eller ställas finns antecknade. Här får respondenten friheten att utforma svaren på eget vis men svaren ska vara knutna till temat eller de givna svarsalternativ som ges. Uppföljningsfrågor som inte finns med i intervjuguiden får tas upp om den kan anknyta till något som intervjupersonen sagt. Frågorna ska ställas på samma sätt och helst i samma ordning vid intervjuerna som utförs (Bryman & Nilsson, 2018).
I denna studie utfördes två semistrukturerade intervjuer med respondenter på företaget som var väl insatta i både företaget och dess processer. En av intervjuerna utfördes genom videosamtal och en av intervjuerna skedde skriftligt. Till dessa intervjuer hade en intervjuguide utformats och delades upp i olika faser, se Bilaga 1. Faserna som intervjun delades upp i var Sammanhang, frågor och Avslut. Frågorna delades upp i olika teman och varje tema hade en fråga som var kopplad till temat och studiens frågeställningar. Dessa teman var Produktutvecklingsprocessen,
Förutsättningar, Parametrar och Övrigt. Informanterna fick möjligheten att utforma sina svar
efter eget tycke. Samma intervjuguide användes i samtliga intervjuer och frågorna ställdes i samma ordning. Videointervjun dokumenterades genom att spela in ljudet och senare transkriberas. En förfrågan om tillstånd att spela in intervjuerna föregick själva intervjun och inspelning. Samtliga intervjupersoner fick även ta del av frågorna ett par dagar innan intervjuerna utfördes för att låta dem förbereda sig på frågorna. Under fasen Sammanhang förklarades bakgrunden och syftet med intervjun för att just placera intervjun i ett logiskt sammanhang och få informanten att fokusera på ämnet. Under denna fas togs även de praktiska bitarna upp om anonymisering och hur svaren skulle användas efter att intervjun avslutats. Här bads även informanterna att uppge ifall de ställde upp på intervjun eller inte.
Under fasen frågor upprepade intervjupersonen vilket område fokuset skulle vara på och ställde sedan frågan som var kopplad till den. Intervjupersonen svarade sedan efter egen förmåga och tycke. Temat Övrigt skiljde sig åt från de andra på så sätt att här lämnades det öppet för informanten att ge ytterligare information om forskningsområdet i stort.
Intervjun avslutades med att intervjupersonerna tackade informanterna för deras medverkan och bad om tillstånd att återkomma med uppföljningsfrågor för att försäkra sig om att informanten hade uppfattats och tolkats korrekt.
2.9.4. Dokument
Under en av intervjuerna samt under några observerade möten användes dokument som underlag. Dokumenten som observerades under möten gav en förståelse för några av problemen som kunde uppstå utan nyttjande av VR. Det gav även en förståelse vad för data som monteringspersonal på företaget behövde för att kunna utföra monteringen på ett effektivt och säkert sätt. De dokument som visades under intervjun gav en tydligare bild av hur företagets produktutvecklingsprocess såg ut i dagsläget och gav ett underlag för att ta fram en förenklad modell som beskrev denna.
9 Analys
Här beskrivs de analysmetoder som använts i denna studie.
2.10.1. Tematisk analys
Tematisk analys är en kvalitativ analysmetod som används för att identifiera, analysera och
redogöra för de mönster och teman som uppkommer i det empiriska materialet. I denna metod kodas olika fenomen som är återkommande, forskaren tycker att det är intressant och fenomen som informanten säger att är viktigt. Sedan bestäms vilka koder som är viktigast och grupperas sedan efter vad forskaren tycker hör ihop. Utifrån dessa grupperingar skapas olika teman (Braun & Clarke, 2006).
I denna studie användes induktiv kvalitativ tematisk analys av observationer, dokument och intervjuer för att upptäcka och kategorisera återkommande teman. Tematiseringen av intervjun gjordes genom att granska transkriberingen som utförts och koda de olika fenomenen. Transkribering i sig är en analytisk akt (Klein, 1990). I den skriftliga intervjun hade informanten valt att kategorisera sina svar på eget vis. Den tematiska analysen återkom även under litteraturstudierna. Dessa teman jämfördes sedan med studiens empiri och en analytisk slutsats kunde dras.
2.10.2. Triangulering
Triangulering är en metod som används för att kolla validiteten. Trianguleringen använder sig utav fler datainsamlingsmetoder för att kontrollera att informationens konsekvens med olika perspektiv. Fördelen med triangulering är att slutsatser med denna metod har hög trovärdighet för att insamlingsmetoderna jämnar ut metodernas svagheter (Williams & Bow, 2002).
I denna studie användes intervjuer, observationer och dokumentationer som tillsammans blir en användning av triangulering. Vid analyseringen av intervjuerna användes då observationerna och dokumenten för att se om svaren i det empiriska materialet överensstämde eller inte och en iterationsprocess användes på både observationerna och dokumenten.
2.10.3. Validitet och reliabilitet
Validitet och reliabilitet är termer som används för att visa hur pålitligt arbetet är i relation till empirin. Finns det möjlighet att andra kan åter skapa och få samma resultat? Hög validitet visar att det som mätts upp är inom rätt ämne medan hög reliabilitet syftar att data som samlas in kan återskapas med samma resultat (Williams & Bow, 2002).
I detta arbete försäkrades validiteten och reliabiliteten genom att skriva en tydlig metod om hur insamlingen av data, det har getts tydliga avgränsningar, användandet av relevant teori samt även granskat källor med hjälp utav triangulering.
10 3. TEORETISK REFERENSRAM
I det här avsnittet beskrivs den teori som låg som grund för genomförandet av detta arbete.
Produktutveckling
Processen för att utveckla produkter i ett företag innehåller olika steg och aktiviteter för att frambringa, designa samt marknadsföra en produkt. I figur 4 nedan visas en generell produktutvecklingsprocess beskriven av (Ulrich & Eppinger, 2014).
Figur 4: Produktutvecklingsprocessen (Ulrich & Eppinger, 2014).
Enligt Ulrich & Eppinger (2014) finns det sex steg inom produktutveckling. Dessa sex iterativa faser inkluderar:
0. Planeringsfasen
1. Konceptutvecklingsfasen 2. Utveckling på systemnivåfasen 3. Detaljutvecklingsfasen
4. Testning och vidareutvecklingsfasen 5. Produktionsupptaktsfasen
I efterföljande stycken följer en kort beskrivning av respektive fas innehåll (Ulrich & Eppinger, 2014).
3.1.1. Planeringsfasen
Denna fas föregår innan projektet har börjat, här söker man projektgodkännande. Det inleds med identifiering av möjligheter baserat på företagsstrategin, teknikutvecklingar samt av marknaden. Resultatet ifrån planeringsfasen blir en uppdragsbeskrivning (som inkluderar produktens målmarknad, affärsmål, avgörande antaganden samt begränsningar).
3.1.2. Konceptutvecklingsfasen
I denna fas fastställs målmarknaden alternativt att det skapas, genereras och utvärderas koncept för produkter där ett eller flera koncept väljs för vidare utveckling samt testning.
Vid framtagning av en produkt förekommer det prototyper och med hjälp av koncepttestning kan utvecklingsteamet få feedback från primära intressenter. När man jobbar på detta sätt man se vilka koncept som bör vidareutvecklas, enligt användaren, för att öka försäljningspotentialen. Att arbeta med att få in feedback kan man göra hela tiden under koncepttestning och arbetet i denna fas kan utföras iterativt vilket illustreras i figur 5.
På grund av upphovsrättsliga skäl saknas
bilderna i den elektroniska utgåvan.
11
Figur 5: Konceptutvecklingsfasen och exempel på iterativt arbete (Ulrich & Eppinger, 2014)
3.1.3. Utveckling på systemnivåfasen
I denna fas utvecklas produktarkitekturen, delsystem och komponenter i produkten och grunden till en preliminär konstruktion av de viktigaste komponenterna.
3.1.4. Detaljutvecklingsfasen
Här utförs en specifikation av geometrin, material och toleranser för produkten samt alla olika delar dessutom vilka komponenter som ska komma från underleverantörer. Testverktyg tas fram till provmontering.
3.1.5. Testning och vidareutvecklingsfasen
Omfattningen i denna fas inkluderar att här utvärderas konstruktionen och förserien av produkten. Innan förserien kan det förekomma alfa- och betaprototyper som är produkter som inte är tillverkade med den slutgiltiga produceringsmetoden.
3.1.6. Produktionsupptaktsfasen
I den sista fasen ska produkten produceras på ”riktigt” och upplärning för arbetskraften ska ha säkerställts. Problem som upphittades i testningsfasen behöver ha åtgärdats innan produktionsstart. Även om produkten produceras som det är planerat skickas ibland tyvärr produkter med felaktigheter och dessa produkter kan ibland behöva åtgärdas eller bytas ut till utvalda kunder om det uppkommer fel.
Generellt försöker företag ständigt hitta sätt att förbättra sina produktutvecklingsprocesser och en metod som har blivit allt vanligare idag är att försöka skapa en framtung produktutvecklingsprocess med en önskad problemlösning redan i tidiga faser.
Produktframtagninsprocessen PEP
PEP (Product emergence process) är en kontinuerlig produktutvecklingsprocess som i stort sett kan delas upp i fyra olika faser Måldefinition, Konceptutveckling, Produktutveckling samt
Upprampning. Dessa faser kan delas upp i underliggande moment, aktiviteter och milstolpar
(Göpfert & Schulz, 2013). 3.2.1. Måldefinition
Under denna fas beskrivs produkten ur kundens perspektiv och önskade förbättringar gentemot tidigare produkter eller referensprodukter definieras och avslutas med en målkatalog innehållande denna beskrivning (Göpfert & Schulz, 2013).
3.2.2. Konceptutveckling
Under denna fas utvecklas konceptidéer och specifikationer slås fast i ett specifikationsblad. Några vanliga specifikationer som brukar fastställas i denna fas är dimensioner, särskiljande design och kvalitetsegenskaper (Göpfert & Schulz, 2013).
På grund av upphovsrättsliga skäl saknas
bilderna i den elektroniska utgåvan.
12 3.2.3. Produktutveckling
Under produktutvecklingsfasen sker själva ingenjörsarbetet där olika komponenter testas med prototyper. När konceptet är godkänt går det vidare för mognad innan förserietillverkning (Göpfert & Schulz, 2013).
3.2.4. Mognad och upprampning
Flera olika testserier i olika produktionsprocesser som kommer att likna den slutgiltiga produktionsprocessen allt mer och till slut övergå till en ren produktionsprocess med färdiga produkter (Göpfert & Schulz, 2013).
3.2.5. PEP med VR
Milella (2015) utförde en studie hos tyska biltillverkare som använde PEP, där syftet var att se vilken nytta tillverkningsindustrier skulle kunna ha av att implementera VR i framtung problemlösande produktutveckling. Tillverkare skulle kunna dra som mest nytta av att nyttja VR-teknik från de allra tidigaste konceptuella stegen under måldefinitionsfasen för att sedan fortsätta att användas under konceptutvecklingsfasen och produktutvecklingsfasen (Figur 6). Ett problem som upplevdes med att gå från de traditionella simulerings och modelleringsmiljöerna till VR var att det kunde krävas en rejäl kulturförändring vilket kräver förståelse och engagemang från ledning till golv (Milella, 2015).
Figur 6: PEP med VR inspirerad av Milella (2015)
Framtung produktutveckling – Problemlösning i tidiga faser
Framtunga beslut görs genom att utforska alternativen noggrant, det är grunden för framtunga projekt. Som inspiration kan följande princip och analogi inspirerad från en produktionsmiljö beaktas även under produktutveckling: Mät två gånger, men klipp bara en gång för kvalitetssäkring och högsta möjliga effektivitet. För att göra framtunga beslut underlättar det om teamet är tvärfunktionellt och har erfarenhet för att skapa en planering. Utförs framtunga projekt rätt så elimineras stora kostnader, felen som kan framkomma blir små och framförallt lättare att åtgärda i de tidiga faserna (Morgan & Liker, 2006). Milella (2015) visade på att det finns en möjlighet att, med fullkomlig involvering i VR i PEP med en VP, kan sparas så mycket som 5 - 6 månader för att adressera ett kvalitetsproblem. Ottosson (2002) anser att designutvärdering i VR bör komma in så tidigt som möjligt, helst innan detaljerade CAD-modeller har konstruerats, för att utnyttjas på ett effektivt sätt.
Möjligheten till att påverka framgången för en produktutvecklingsprocess är som störst i starten av projektet. Desto mer tid som går gör det blir svårare och dyrare att göra både små som stora förändringar vid framtagningen (Morgan & Liker, 2006).
Thomke & Fujimoto (1998) visade att det innan 1980, då initiativet för framtung produktutveckling drog igång, återstod upp till hälften av problemen när förserien drog igång. Under 1980 och 1990-talet ökade det systematiska samarbetet mellan olika avdelningar tidigt i produktutvecklingsprocessen och en övergång till 3D-CAD för tidig problemlösning, vilket resulterade i att det redan på mitten av 1990-talet endast återstod upp till en femtedel av felen vid start av tillverkning av förserie.
13
Enligt Morgan & Liker (2006) gör dåliga och för tidiga beslut att de kan ge en negativ påverkan för kostnad och tiden, allteftersom projektet fortsätter ökar kostnaden för justeringarna exponentiellt. Även fast detta är sett som allmän kunskap är det få företag som är duktiga på projekt med framtunga beslut (Morgan & Liker, 2006). Milella (2015) visar på att en framtung problemlösande produktutvecklingsprocess, där man utnyttjar VP, kan bidra till både mindre kostnader och kortare utvecklingstid orsakade av designförändringar men även att fler problem upptäcks innan fysiska prototyper tillverkas (Figur 7).
Figur 7: Implementering av framtung problemlösande produktutvecklingsprocess (Milella, 2015)
VR
VR kan beskrivas som en interaktiv, datorgenererad tredimensionell miljö som användare interagerar med genom ett headset (Lu, et al., 1999) och med handkontroller (Berg & Vance, 2017). Finns också VR som används inom industrier är CAVE (Cave Automatic Virtual Environment) där projektioner, på fysiska väggar i ett avsett utrymme, blir den virtuella miljön och där deltagaren bär på 3D-glasögon som återspeglar de virtuella objekten. Spårning av deltagarens rörelser och position berättar för datorn hur den ska projicera objekten för att deltagaren ska uppleva denna som 3D och hur interaktionerna påverkar objektet (Lu, et al., 1999; Havard, et al., 2019; Berg & Vance, 2017).
3.4.1. Användningsområde för VR
Mannen som myntade begreppet om VR var Ivan Sutherland i hans artikel ”The Ultimate Display” från 1965. Där beskrev han om en display som gav information till ögon, öron, händer, näsa och mun. Han skrev att den ultimata displayen skulle vara i ett rum där datorn styrde förekomsten av olika material (Sutherland, 1965).
På grund av upphovsrättsliga skäl saknas
bilderna i den elektroniska utgåvan.
14
Eftersom konceptet av VR startade 1965 var inte tekniken helt med, men omkring 1990 började tekniken hänga med och utveckling började ta fart allt mer och mer. Idag gör VR det lättare att kunna få en helhetsupplevelse med en simulering, och fungera som en mellanhand för människan och datorn. Detta har gjort att det går snabbare att ta fram prototyper, framtagning av olika produkter, vetenskapliga, visualiseringar, medicinska syften och utbildning (Berg & Vance, 2017).
VR har många användningsområden så som utlärningssyfte, kommunikation eller nöje (Wann & Mon-Williams, 1996) och finns inom militära, tillverkningsindustrin, forskning, utbildning samt spelbranschen (Adam, 1993).
3.4.2. VR variabler och montering
För att underlätta arbetet under produktutveckling har flera variabler som kan testas i VR identifierats i olika forskningsstudier. En generell monteringsutvärdering, som kan gälla både fysisk och virtuell utvärdering, kan delas upp i ett antal olika punkter som bör utvärderas och beskrivs enligt Boothroyd (1994): Är det möjligt att greppa detaljen med en hand? Trasslar eller fastnar delar i varandra? Är delarna lätta eller svåra att greppa och manipulera? Krävs det hantering av verktyg? Finns det något som förhindrar åtkomsten med detaljen, verktyg eller händer? Finns det något som begränsar synligheten av monteringsytorna? Är detaljen lätt att rikta in och placera? Är motståndet för inpassning så pass stor för att göra manuell montering svår? Abhishek et al., (2011) anser att en välplanerad och väldefinierad monteringsprocess bör beakta faktorer som optimala monteringstider och monteringssekvenser, verktygs- och fixturbehov, ergonomi, operatörssäkerheten och åtkomligheten. Denna studie har valt att, specifikt kring VR variabler som kan utvärderas kring montering, göra en summering av resultat från tidigare studier i Tabell 3. Vissa VR variabler har slagits ihop för att de i detta fall bedöms ge samma resultat.
15
Tabell 3: Variabler som tidigare studier funnit kan testas genom provmontering i VR.
Variabler som kan testas i VR-montering
Variabler från författare Beskrivning
Monteringstid (Abhishek, et al., 2011) Den tid det tar att utföra
monteringstid. Kan även appliceras på demonteringstid.
Konstruktionsfel (Wolfartsberger, 2019) Fel som påverkar konstruktionen negativt. Ur monteringssynpunkt menas fel som förhindrar eller försvårar montering exempelvis passningsfel.
Ergonomi (Beuß, et al., 2019; Abhishek, et al., 2011; Milella, 2015; Wolfartsberger, 2019)
Utvärdering av arbetsställning och belastning för att förebygga risker för ohälsa och olycksfall.
Arbetsplatsens utformning och arbetsmiljö
(Lawson, et al, 2016; Stark, et al, 2010; Lu, et al, 1999; Berg & Vance, 2017; Havard, et al, 2019)
Utvärdering av arbetsplatsens utformning och arbetsmiljö för montering.
Åtkomlighet (Abhishek, et al., 2011) Hur montörer kommer åt med händer, armar och verktyg.
Verktyg – och fixturer (Abhishek, et al., 2011;
Wolfartsberger, 2019; Lawson, et al, 2016)
Utvärdering av verktygsval och design samt fixturens utformning.
Monteringssekvenser (Abhishek, et al., 2011) Utvärdering av den ordning som detaljer ska monteras på samt vilka moment som ingår.
Storlek (Abhishek, et al., 2011; Stark, et al, 2010)
Utvärdering av
monteringsdetaljernas storlek och möjligheter att förflytta detaljen.
Säkerhet (Abhishek, et al., 2011; Lawson, et al, 2016)
Utvärdering av olika
säkerhetsrisker under monteringen exempelvis klämrisker.
Dold montering (Abhishek, et al., 2011) Utvärdering om det förekommer någon dold montering dvs montering utom synhåll för montör.
Underhåll och servicemöjligheter (Abhishek, et al., 2011; Milella,
2015; Wolfartsberger, 2019)
Utvärdering av enkelheten att utföra reparationer och service på detaljen samt
inspektionsmöjligheter.
3.4.3. VR som värdeskapande i produktutvecklingsprocessen
VR kan användas i produktdesign och utvecklingsfasen för att hjälpa ta fram och utvärdera tidiga koncept samt reducera kostnader och tid (Lu, et al., 1999; Lawson, et al., 2016). Exempelvis använder ett ledande biltillverkningsföretag VR för produktdesign och utvecklingsframtagning för att se till att designen och utvecklingen är det som kunden önskar investera i för att kunna köra med njutning Lu, et al. (1999).
Det finns flera områden som är intressanta att titta på genom VR inom produktutveckling. Milella (2015) ser att det finns möjligheter att utnyttja VR i tidiga faser för att på ett mer effektivt sätt kunna lösa problem och ta bättre designbeslut. Abhishek et al. (2011) ser möjligheter att provmontering i VR kan möjliggöra för att ta itu med flera olika aspekter inom produktlivscykeln och pekar ut ergonomi, utformning av arbetsstation, verktygs- och fixturdesign, off-lineträning, underhåll och service. Wolfartsberger (2019) menar även på att, i jämförelse med att utvärdera koncept och prototyper i CAD-miljö, minskar VR risken att vissa grupper i
16
produktutvecklingsteamet lämnas utanför. Det kan vara svårt att fånga och dokumentera expertkunskaper från erfarna montörer men genom att bjuda in montörer från fabriksgolvet kan denna expertis utnyttjas tidigt för att ge ytterligare beslutsunderlag. Genom att utföra designutvärdering i VR ökar chanserna något att upptäcka fel i jämförelse med utvärdering i CAD-miljö på en 2D-skärm (Wolfartsberger, 2019). Milella (2015) nämner att en av de största fördelarna med att utföra provmontering i VR-miljö är att man kan testa flera olika analyser på en och samma gång, till skillnad mot desktopsimulering där en monteringsanalys åt gången utförs.
I framtiden förväntas VR vara mer integrerat i produktdesign och utvecklingsmiljö för att det ger en bättre visualisering av produkten som gör att framtagaren förstår geometrin och estetiken bättre än på en skärm med data mus och tangentbord (Lu, et al., 1999). En till slutsats som Lu, et al. (1999) påpekar är att haptisk feedback tillhör framtiden för VR. En sammanfattning av fördelar med att utföra provmontering i VR återfinns i Tabell 4.
Tabell 4: Fördelar med provmontering i VR
Fördelar med provmontering i VR Variabler från författare Beskrivning
Fler upptäckta fel än på 2D-skärm. (Wolfartsberger, 2019) Fler fel i konstruktionen kan upptäckas i tidiga faser än genom utvärdering på 2D-skärm.
Formbarhet (Star, et al., 2016) Formbarheten i VR möjliggör ökad möjlighet att test och utveckla idéer tills de är mogna.
Ger mer och tidigt underlag för validering.
(Lawson, et al., 2016) Underlättar för att utvärdera design och därmed validering.
Kortare utvecklingstid (Lawson, et al., 2016) VR kan användas för att reducera utvecklingstid genom att företag kan göra virtuella prototyper istället för fysiska prototyper.
Minskade kostnader (Lawson, et al., 2016) Förändringar görs i tidiga stadier när de är minst kostsamma. Minskar antalet fysiska prototyper.
Höjd kvalitet (Lawson, et al., 2016) Minskat antal fel kvar vid serietillverkning ger en ökad kvalitet.
Möjlighet att utvärdera ergonomi interaktivt
(Beuß, et al., 2019) VR underlättar genom att man utvärderar ergonomin när aktiviteter utförs.
Proportionalitet / Skalenlig (Stark, et al., 2010) VR ökar upplevelsen av proportioner och storlek i skala 1:1.
Rumslighet (Stark, et al., 2010) En möjlighet att uppleva monteringsarbetet i rummet och arbeta med utrymmet i tidigt stadie.
Säkerhet (Lawson, et al., 2016) Personalen kan utföra provmontering på olika sätt utan att riskera sin egen säkerhet i onödan
Träning (Lawson, et al., 2016) VR kan användas för monteringsträning för personal.
17 3.4.4. Nackdelar i VR-montering
Turner, et al. (2016) har funnit dessa sex nackdelar med VR i deras studie: 1. Det kan förekomma höga kostnader med produktion i VR
2. Att bygga upp en VR miljö kan vara tidskrävande process 3. Det behövs finnas kunskap i hur man bygger upp i VR
4. Med dagens teknik kan det vara svårt att fånga mänskliga interaktioner och gester 5. Det förekommer fördröjningar både med eller utan VR
18 4. EMPIRI
I detta avsnitt presenteras de empiriska data som insamlats under studien.
Nulägesanalys
Företaget hade redan innan arbetet startade uttryckt att de ville ha hjälp med att ta fram ett arbetssätt för VR-montering i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen. Detta ställde krav på en förståelse av hur läget på företaget såg ut i dagsläget när studien utfördes.
4.1.1. Fysisk miljö
Avdelningen på företaget hade moderna och nyrenoverade lokaler. Där hade de också aktivitetsbaserad arbetsplats med öppna ytor för att skapa en miljö som uppmuntrade till snabba och spontana möten. De hade sedan tidigare VR-utrustning med dator och storbildskärm. Dessa var placerade i ett lite avskilt utrymme i det öppna kontorslandskapet. Detta utrymme användes för andra aktiviteter så som planeringsmöten. Detta innebar att det krävdes ommöblering och avbrott under VR-sessioner för att lämna plats åt andra aktiviteter. Under observationerna uppfattades det att annan personal gick in i detta utrymme utan egentlig anledning annan än nyfikenhet. Detta uppfattades som både en möjlighet och till viss del ett problem. En möjlighet som upplevdes var att det skapade ett större intresse för VR hos en bredare grupp av personal. Ett problem var att det var svårt för personen som var uppslukad i VR-miljön att avgöra vilka eller hur många som stod och såg på samt om några personer var inom dennes mobilitetsområde.
4.1.2. Tidigare erfarenheter av VR
Avdelningen hade sedan tidigare viss vana av att använda sig av VR för att skapa virtuell fabriksplanering, Företaget valde att börja nyttja, en för avdelningen, ny programvara för provmontering i VR. Detta program var helt nytt för personalen på avdelningen och det saknades utbildning i mjukvaran. Avdelningen saknade en egen licens för mjukvaran och behövde därför dela på licensen med en annan avdelning som hade en högre prioritet. Under observationer som gjordes under ett utbildningstillfälle, för introduktion till mjukvaran, fick deltagare testa att montera en CAD-modell av en komponent som uppgavs att hade provmonterats av montörer i VR. Montörerna hade gett återkoppling på detaljen för behov av förändringar men komponenten upplevdes vara en väl detaljerad CAD-modell. Det uppfattades som att den var långt gången i konceptutvecklingsprocessen och att flera dimensioner och lösningar var låsta.
4.1.3. Företagets produktutvecklingsprocess – Hur den ser ut idag
Under videointervju återberättar respondenten (P1) om dokumenten som P1 visar upp. Det första dokumentet är en modell som visar produktutvecklingsprocessen i olika faser. Företaget har en tidig utvecklingsfas, en genomförbarhetsfas, en förstudie, en konceptstudiefas, en detaljutvecklingsfas, en slututvecklingsfas, en industrialiseringsfas och en uppföljningsfas. Innan varje fas kan gå vidare måste produkten gå igenom grindhål där beslut om fortsatt utveckling tas. Denna process illustreras i figur 8 och beslutspunkterna representeras av svarta pilar. Dessa faser är i sig uppdelade i underfaser som utvecklingsprojekt genomgår i olika grad.
19
Figur 8: Förenklad modell av företagets produktutvecklingsprocess.
4.1.4. Hur ser processen ut för att arbeta med VR i produktutvecklingsprocessen? Både P1 och respondenten (P2) från den skriftliga intervjun svarar att det inte finns en produktutvecklingsprocess som beskriver hur VR ska användas i tidiga faser. P1 svarar att det finns ett uttryck i företagets process som lyder:
”Verifiera att nya teknologier leverera de funktioner som är tänkt och är robusta i en produkt- och processmiljö kopplat mot störningsfaktorer.”
Detta anser P1 kan kopplas mot VR men att det inte finns något som specifikt nämner VR. P1 säger att hen bedömer, både utifrån sin erfarenhet och från genomgången av processdokumenten, att det inte finns någon process för att beskriva arbete med VR i de tidiga produktutvecklingsfaserna. P2 upplever att det inte finns någon process för provmontering med VR i de tidiga faserna och att detta är helt nytt för företaget, vilket även uppfattades under observationer på företaget. Däremot ser P2 att det finns en process för VR i investeringsprojekt men att detta inte rör produktutvecklingsprocessen.
Observationer visade att det saknades en tydlig beskrivning för när, hur och varför provmontering i VR skulle utföras i produktutvecklingsprocessen. Det uppfattades dock ändå att företaget i dagsläget använda tekniken i olika projekt men saknade ett globalt arbetssätt för att implementera detta i produktutvecklingsprocesserna.
Förutsättningar och möjligheter
För att kunna underlätta att införa ett arbetssätt för provmontering i VR undersöktes vilka förutsättningar som det ansågs finnas behov av samt vad som personal såg som möjligheter att testa under dessa förutsättningar.
4.2.1. Vilka förutsättningar behöver finnas för att genomföra VR-montering i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen?
Respondenterna uppgav under intervjuerna vilka förutsättningar som de ansåg behövas för att genomföra VR-montering i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen. Svaren konkretiserades och sammanfattades i Tabell 5. P1 svarade att hen ansåg att förutsättningarna som krävdes var
dator, VR-utrustning, lokal, mjukvara, mjukvara kopplat mot VR, CAD-modell som ingångsmaterial, personal, personal med monteringskompetens samt tid. Med lokal menade P1
att det behövs ett dedikerat utrymme för att arbeta i VR-miljö. CAD-modell som ingångsmaterial menade P1 att det behövdes en CAD-modell som kunde importeras i VR-programmet som utgjorde mjukvara kopplat mot VR. Personal menade P1 som personal som hade kompetens att kunna använda VR-mjukvaran och kompetens att utföra testerna både i VR-miljö och fysiskt ute i fabrik. Med tid pekade P1 på att det behövdes resurser i form av tid för att utföra själva arbetet.
P1 var mycket fokuserad på de praktiska förutsättningarna som exempelvis dator, VR-utrustning,
20
intresse och inställning. Hårdvara som P2 nämner tolkades som dator med kringutrustning samt VR-utrustning vilket även P1 uppgav.
P2 delade upp de olika förutsättningarna i egna kategorier. Förståelsen, Kompetensen/intresset,
Verktygen, Produktprojekten (industrialiseringsprojekten) och Modellerna. Under Förståelsen
nämndes Förståelsen / vinsten med VR-montering. Under kategorin Kompetensen/intresset återfanns Utbildade och intresserade personer samt utbildning för intresserade. Under kategorin
Verktygen tog P2 upp hårdvara och mjukvara som stödjer arbetet med digital montering. I
produktprojekten nämnde P2 att det bör finnas krav på att VR-utvärdering och träning skall utföras vid införandet av nya artiklar och produkter och att det ska tas in i indus-trialiseringsprojekten på en naturlig väg. Modellerna menar P2 på att ska vara lätthämtade CAD-modeller som kan användas för provmontering eller monteringsträning i VR-miljö. Observationerna visade även att det fanns ett behov av tillräckligt med licenser vilket kategoriserades som mjukvara. Förutsättningarna som framkom i intervjuerna sammanställdes i Tabell 5.
Tabell 5: Förutsättningar som behöver finnas för att genomföra VR-montering i en tidig fas av produktutvecklingsprocessen
Intervju 1 (P1) Intervju 2 (P2)
Dator Förståelse / vinsten med VR-montering
VR-utrustning Utbildad personal
Lokal Intresse hos utbildad personal
Mjukvara kopplat mot VR Utbildningar för de intresserade CAD-modell som ingångsmaterial Hårdvara
Personal Mjukvara som stödjer digital montering
Personal med monteringskompetens Krav i projekten på VR utvärdering och träning skall utföras vid införande av nya artiklar/produkter
Tid Det ska tas in i industrialiseringsprojekten
som en naturlig väg
Monteringsträning innan Start of production
Lättillgängliga CAD-modeller som kan användas till VR-montering.
21
4.2.2. Vad kan testas med hjälp av VR-montering i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen?
Som en del av intervjuerna svarade informanterna på vilka parametrar som de ansåg att man kunde testa med hjälp av VR-montering. Informanterna gav kortfattade svar i som sammanfattades i Tabell 6.
Tabell 6: Vad (Vilka variabler, parametrar) ser du att man kan testa med hjälp av VR-montering i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen?
Intervju 1 (P1) Intervju 2 (P2)
Monteringsföljd Träna på att montera ihop produkter
Åtkomlighet, verktyg och utrustning Storlek
Identifiering av kvalitetsrisker Form
Monteringssvårigheter för montören Antal artiklar
Dold montering Att göra fel
Storlekar Ergonomirisker
Inpassning Säkerhetsrisker
Passar produkten för monteringslina? Monteringsrisker Passar nya produkten att tillverkas på samma lina
som någon annan produkt?
Framkomlighet t.ex. med verktygen som ska användas.
Vilka verktyg ska användas? Monteringscellens utformning
Testa om elementbladen är tillräckligt utförligt beskrivande.
22 5. RESULTAT
I detta avsnitt skildras de resultat som svarar på de forskningsfrågor som formulerats för att uppnå syftet och målet med denna studie. Delavsnitten utgörs av en forskningsfråga per avsnitt där data som svarar på aktuell fråga presenteras i sammanfattade former.
Hur ser processen ut idag kring VR-montering i tidiga faser av produktutveckling? Intervjuer och observationer visade på att det inte fanns en tydlig process för montering i VR under produktutvecklingsprocessen. Företaget upplevdes testa sig fram för hur, när och varför provmontering i VR skulle utföras och utnyttjade tekniken för att få återkoppling från montörer innan fysiska prototyper hade tillverkats. Det utfördes inte heller provmontering i VR för samtliga komponenter, det saknades en kontinuitet.
Vilka förutsättningar behöver finnas för att kunna genomföra VR-montering i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen?
Utifrån intervjuerna kan man finna dessa förutsättningar från svaren av P1 och P2 i figur 9 nedan.
23
Vad kan testas med hjälp av VR-montering i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen?
Det som går att testa i VR-montering i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen summeras från de intervjuade och från teorikapitlet i tabell 7 nedan.
Tabell 7: Jämförelse med teori och empiri kring vad man kan med hjälp av VR-montering i tidiga faser av produktutvecklingsprocessen.
Variabler som kan testas med VR-montering VR variabler från P1 VR variabler från P2 VR variabler från Teori Monteringstid - - X Konstruktionsfel X X X Ergonomi X X X Arbetsplatsens utformning och arbetsmiljö X X X Åtkomlighet X X X
Verktyg och fixturer X X X
Monteringssekvenser X X X Storlek X X X Doldmontering X X X Underhåll och servicemöjligheter - - X
