Akademin för Innovation, Design och Teknik
Mot en gemensam design för
ASSA:s hänglås
Examensarbete
Grundnivå, 15 hp
Produkt- och processutvecklingDANIEL MIETTINEN
Rapport nr: 1
Handledare, företag: Anders Håkanson
Handledare, Mälardalens högskola: Jan Frohm Examinator: Ragnar Tengstrand
ABSTRACT
This bachelor thesis documents a design project performed at ASSA AB through Mälardalen University in 2016. The objective of the project was the creation of a new padlock design that follows the design principles and guidelines laid out in the internal company documentation. The construction was to be designed according to security grading 2,3 and 4 according to SSFN014. Another technical requirement of the design was the theoretical fulfillment of IP68-certification. The main components of the project were information gathering, concept
development and product generation.
The information gathering process was performed to create an understanding of the
prerequisites of the project, and resulted in a design specification that has been the foundation of the concept development phase of the product. The project has utilized numerous product development tools to ensure a qualitative approach and close cooperation with the company has been secured through the Stage-gate model of project management.
The project identified several factors that can be varied on a padlock body and categorized a large number of ideas according to these factors. The factors identified are variations for the shape of the padlock seen from a top view, front view and side view, together encompassing full information for a three-dimensional object. By combining the ideas from the several categories in matrices through morphological analysis, and performing an evaluation based on sketches and CAD-models, a very large number of shapes could be explored systematically. Several of the requirements from SSFN014 have been fulfilled through the reuse of the current internal design and components of the padlock. These choices and component tolerances have also resulted in the fulfillment of the requirements from IP68. Tensile and torsional strength requirements from SSFN014 have been tested for grade 4 with a resulting safety factor of 2.53 and 1.8 respectively. From these data, reliable conclusions have been drawn also for grade 2 and 3. The continued use of the current internal design also results in a modular product which means both product variations can be manufactured from the same components. This is
believed to be advantageous not least in the production and assembling of the product. In addition to following the design guidelines of ASSA and a quest for a reliable and safe impression of the design, ergonomic aspects also have had a leading role in the design of the product. The main principle in this regard has been the enabling of a relaxed hand position for most the population when grasping the padlock.
Out of thousands of concepts initially generated, the process narrowed down the ideas to 18 principal sketches that were evaluated and eventually processed into 4 concepts chosen to be produced as physical prototypes by means of 3D-printing. In the final concept selection, the concepts were evaluated based on a competing reference product in terms of the fulfillment of design values and design characteristics from the ASSA design guidelines. They were also evaluated by means of concept scoring based on the grade of fulfillment of the company design principles and overall impression based on company product values.
The result of the project has been presented as drawings and rendered images and does in theory fulfill the technical requirements of the project. Recommendations for the continued development of the product is determining its final colors and materials, performing a quantitative study of the product ergonomics and performing comprehensive strength tests based on prototypes in actual materials for all three grades.
SAMMANFATTNING
Denna rapport dokumenterar ett examensarbete på grundnivå som har utförts hos ASSA AB genom Mälardalens Högskola under HT 2016. Arbetets uppdrag var att skapa en ny
hänglåsdesign som följer företagets designprinciper och riktlinjer och är anpassad efter säkerhetsklasserna 2,3 och 4 enligt SSFN014. Ett annat krav på produkten var teoretisk uppnåelse av IP68-certifiering. Projektets huvudsakliga beståndsdelar har varit
informationsinsamling, konceptutveckling och produktgenerering.
Informationsinsamlingen har syftat till att skapa en förståelse för arbetets förutsättningar och har resulterat i en kravspecifikation som utgjort grunden till konceptutvecklingen.
I utvecklingsarbetet har flertalet produktutvecklingsverktyg använts för att kvalitetssäkra lösningen och nära återkoppling har funnits till företaget genom Stage-gate modellen för projektstyrning.
Projektet har identifierat ett antal faktorer som går att variera på en hänglåskropp och därefter kategoriserat ett stort antal idéer utifrån dessa faktorer. Faktorerna som bestämts är variationer för hur låset kan se ut uppifrån, framifrån och från sidan, vilka tillsammans utgör fullständig information för ett tredimensionellt objekt. Genom att kombinera idéerna från de olika
kategorierna i matriser genom morfologisk analys, och utvärdera dem genom skisser och CAD-modeller, har ett mycket stort antal former kunnat utforskas systematiskt.
En del av kraven från SSFN014 har uppnåtts genom brukandet av nuvarande inre konstruktion och komponentval. Dessa val och toleranser mellan komponenterna har också resulterat i en uppnåelse av kraven från IP68. Simuleringar för SSFN014-normens krav på drag- och
vridhållfasthet har utförts med en resulterande säkerhetsfaktor på 2,53 och 1,84 för klass 4. Ur dessa data har tillförlitliga slutsatser kunnat dras också för klass 2 och 3.
Att nuvarande inre konstruktion bibehålls innebär att produkten blir modulär vilket medför att båda produktvarianter tillverkas ur samma komponenter. Detta antas vara fördelaktig inte minst vid produktion och montering.
Förutom ASSA:s designriktlinjer och en strävan efter ett pålitligt och säkert intryck i designen har också ergonomiska aspekter haft en tongivande roll i utformningen av produkten. Den huvudsakliga principen i detta hänseende har varit ett möjliggörande av en avslappnad handposition vid grepp av låset för en majoritet av befolkningen.
Utifrån tusentals konceptalternativ som initialt tagits fram, har utvecklingsprocessen resulterat i 18 principskisser, som värderats och efterhand bearbetats till 4 stycken koncept. Dessa har producerats som fysiska prototyper genom 3D-printing. I det slutgiltiga konceptvalet
utvärderades koncepten utifrån en referenskonkurrent baserat på uppfyllandet av designvärden och designegenskaper från ASSA:s designriktlinjer. De utvärderades också genom
konceptpoängsättning baserad på uppfyllandegraden av företagets designprinciper, liksom ett helhetsintryck baserat på ASSA:s produktvärden.
Resultatet av utvecklingen har presenterats i form av ritningar och renderade bilder, och uppnår teoretiskt de krav som ställts på produkten. Rekommendationer för fortsatt utveckling är
bestämmande av slutgiltiga färger och material för produkten, en kvantitativ ergonomisk studie och utförliga hållfasthetstester baserade på prototyper i verkliga material för alla klasser.
FÖRORD
Detta examensarbete utgör den avslutande delen på utbildningen mot högskoleingenjör inom Innovation och Produktdesign. Uppdragets uppkomst har jag att tacka Anders Håkanson, som varit min handledare på företaget och Erik Johnson som också funnits till hands under arbetets gång. För detta och många råd och tips på vägen vill jag rikta er ett stort tack. Tacka vill jag också Jan Frohm, min handledare på högskolan, för goda råd och feedback under hela arbetet. Projektet har inneburit en utmärkt möjlighet att realisera de kunskaper jag förvärvat under min tid på MDH, och en god inblick i arbetet som produktutvecklare och mekanikkonstruktör. För dessa erfarenheter är jag mycket tacksam.
INNEHÅLLSFÖRTECKNING
1. INLEDNING ... 9
1.1. BAKGRUND ... 9
1.2. PROBLEMFORMULERING ... 9
1.3. SYFTE OCH FRÅGESTÄLLNINGAR ... 9
1.4. DIREKTIV ... 9
1.5. AVGRÄNSNINGAR ... 9
2. ANSATS OCH METOD ... 11
2.1. TEORETISK UNDERBYGGNAD ... 11 2.2. LÖSNINGSMETODIK ... 11 3. TEORETISK REFERENSRAM ... 13 3.1. STAGE-GATE MODELLEN ... 13 3.2. GANTT ... 13 3.3. MÅLGRUPP ... 13 3.4. NORMALFÖRDELNINGSKURVAN ... 13 3.5. ERGONOMI ... 14
3.6. DESIGNPRINCIPER OCH RIKTLINJER HOS ASSA AB ... 14
3.7. SÄKERHETSKLASSNING FÖR HÄNGLÅS ... 15 3.8. IP68 ... 15 3.9. FUNKTIONSANALYS ... 15 3.10. FMEA ... 16 3.11. KRAVSPECIFIKATION ... 16 3.12. PRODUKTKONCEPT ... 16 3.13. IDÉUTVECKLING ... 16 3.14. KONCEPTUTVECKLING ... 16 3.15. PRODUKTGENERERING ... 17 3.16. CAD ... 17 3.17. PROTOTYP ... 17 3.18. 3D-PRINTING ... 18 4. TILLÄMPAD LÖSNINGSMETODIK ... 19 4.1. INFORMATIONSINSAMLING ... 19 4.2. PROBLEMFÖRSTÅELSE ... 19 4.2.1 DESIGN ... 19 4.2.2 FUNKTIONSANALYS ... 20 4.2.3 FMEA ... 20 4.2.4 MÅLGRUPP ... 21 4.2.5 NUVARANDE PRODUKTER ... 24 4.2.6 PRODUKTSTANDARDER ... 29 4.2.7 KONKURRENTER ... 31 4.2.8 KRAVSPECIFIKATION ... 35 4.3. KONCEPTUTVECKLING ... 37 4.3.1 KONCEPTIDÈER ... 37 4.3.2 KONCEPTSKISSNING ... 37 4.3.3 KONCEPTBEARBETNING ... 46 4.3.4 KONCEPTVÄRDERING ... 51 4.4. PRODUKTGENERERING ... 52 4.4.1 KONSTRUKTION ... 52 4.4.2 PRODUKTDETALJER ... 57 5. RESULTAT ... 58 5.1. PRODUKTUTFÖRANDEN ... 59
5.2. RITNING ... 60
5.3. INNEHÅLL ... 61
6. ANALYS ... 62
7. SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER ... 64
8. KÄLLFÖRTECKNING ... 65
FIGURFÖRTECKNING
Figur 1 Normalfördelningskurva med exempel på percentiler ... 14
Figur 2 Illustration över hierarki i ASSA:s designriktinjer ... 14
Figur 3 Illustrativt exempel på en funktionsanalys ... 15
Figur 4 Hierarki över eftersträvansvärda egenskaper i produktens design ... 19
Figur 5 Funktionsanalys utförd på produkten ... 20
Figur 6 Demonstration av neutral handposition ... 21
Figur 7 Förslag på tillämpning av neutral handposition för ett stort hänglås ... 21
Figur 8 Förteckning över måttangivelser för tabell ... 22
Figur 9 Från vänster: ASSA WP2, 3 och 4 ... 24
Figur 10 ASSA:s svartkromade hänglåsserie ... 24
Figur 11 Illustration för dimensioneringskrav ... 26
Figur 12 Sprängskiss för ASSA WP4 ... 27
Figur 13 Ritning över låsmekanismen i WP4 ... 28
Figur 14 Illustration av måttangivelser i tabell ... 31
Figur 15 Bilder på huvudkonkurrenterna i tabellen på föregående sida ... 32
Figur 16 Illustrationer över andra konkurrentalternativ ... 34
Figur 17 Bygelskyddsutformning hos konkurrenturval ... 34
Figur 18 Översikt över kombinationsupplägg ... 38
Figur 19 Idéer för grundformer ... 39
Figur 20 Tredimens-ionella skisser på grundform 3,5,6 och 7 ... 39
Figur 21 Utskärningsidéer för låset sett framifrån ... 40
Figur 22 Resultatet från kombineringen av markerade alternativ ... 41
Figur 23 Illustration över utskärningsmöjligheter för låset sett i profil ... 41
Figur 24 Resultatet från kombineringen av markerade utskärningsalternativ ... 42
Figur 25 Resultatet av konceptskissningen ... 43
Figur 26 Exempel på hur nya koncept togs fram utifrån variationer av befintliga idéer, här variationer av koncept 3 ... 46
Figur 27 Renderingar på bearbetade koncept med asymmetrisk utformning ... 47
Figur 28 Koncept med symmetrisk utformning ... 48
Figur 29 Fler bearbetade koncept med symmetrisk utformning ... 48
Figur 30 Koncept med övre utskärning ... 49
Figur 31 Illustration av mått från tabell ... 49
Figur 32 Bilder på framtagna prototyper ... 50
Figur 33 Skiss över alternativ cylinderplacering ... 52
Figur 34 Metod för simulering av draghållfasthet. Kraften ansätts i hålrummet för stålkulorna. ... 53
Figur 35 Markering av momentansättning ... 53
Figur 36 Deformation av låshuset vid draghållfasthetstest på klass 4 ... 54
Figur 37 Belastningsillustration ... 55
Figur 38 Deformation av låshuset vid vridning av bygeln enligt momentkrav för klass 4 ... 55
Figur 39 Illustration av de delar av låshuset som tar upp störst belastning från vridmomentet i testet ... 56
Figur 40 Renderingar över valt produktmärkningsförslag ... 57
Figur 41 Renderingar på slutresultatet ... 58
Figur 42 Illustration för måttangivelser av ATLAS WP från tabell ... 59
Figur 43 Ritning över låshuset i ATLAS WP4 ... 60
FÖRKORTNINGAR
CAD Computer Aided Design
MDH Mälardalens Högskola
WP Weather Proof, hänglåsserie från ASSA
1. INLEDNING
Denna rapport dokumenterar ett examensarbete på grundnivå som genomförts på ASSA AB i Eskilstuna genom Mälardalens Högskola under HT 2016.
1.1. BAKGRUND
Arbetets uppdragsgivare är ASSA AB som efterfrågar en enhetlig design för sitt hänglåssortiment. Sortimentet utgörs idag av en standardserie och en serie med
väderskyddande egenskaper. Företaget vill bibehålla egenskaperna för respektive serie i den nya designen och betraktar ett examensarbete inom området som ett potentiellt underlag för fortsatt utveckling av en ny produktserie.
1.2. PROBLEMFORMULERING
Uppdraget går ut på att skapa en hänglåsdesign som följer ASSA:s designprinciper och riktlinjer. Designen skall anpassas efter säkerhetsklasserna 2,3 och 4 enligt SSFN 014 och resultera i produkter som för varje klass kommer i ett standardutförande och i ett utförande med väderskyddande egenskaper enligt IP68. Produkternas tekniska krav skall teoretiskt motsvara egenskaperna i ASSA:s nuvarande sortiment.
1.3. SYFTE OCH FRÅGESTÄLLNINGAR
Projektets syfte är att resultera i ett underlag för vidare utveckling av en enskild hänglåsserie som svarar mot ASSA:s tekniska och estetiska önskemål. Målsättningen är att presentera en bred undersökning av problemets olika delar och lösningsmöjligheter där designval utförs på goda grunder och med insyn och återkoppling från företaget.
Arbetet skall förutom en ny design också resultera i en kostnadskalkyl för hänglåsets kropp och bygel. En sekundär målsättning är att ta fram en konceptuell lösning för att öppna hänglåsen med hjälp av trådlös kommunikation.
För att vägleda arbetet har problemet formulerats i ett antal frågeställningar:
1. Vilken design och vilket materialval inger förtroende och kommunicerar de värden ASSA vill förmedla genom sina produkter?
2. Vilka val kan göras för att positionera designen fördelaktigt gentemot konkurrenterna? 3. Vilka hänsynstaganden kan tas i designen till pris och miljö?
4. I vilken utsträckning kan befintliga komponenter användas?
1.4. DIREKTIV
Utformningen av produkten skall teoretiskt svara mot krav på täthet och korrosionsmotstånd enligt IP68 och följa standarder SSFN 014 och EN 12320 vad gäller belastningsmotstånd och hållfasthet. Designen skall rymma modulen snowman 2540 för passning med befintliga låscylindrar. Till varje klass skall finnas byglar i långt och kort utförande. De konceptuella lösningarna begränsas till fast bygel. En prototyp på resultatet skall tas fram och produktens design skall följa ASSA:s designguidelines.
1.5. AVGRÄNSNINGAR
Förslag på tillverkningsmetod för eventuell produktion kommer inte bestämmas inom ramen för examensarbetet. Självlåsning skall finnas med för klass 2. Koncepten kommer att baseras på befintliga inre komponenter i möjligaste mån. Den design som tas fram begränsas till hänglåskroppens utformning och eventuella komponentjusteringar som krävs för att fortsätta uppfylla de tekniska kraven och produktens funktion. Att förändra den tekniska lösningen av
denna funktion eller tillhandahålla en ny väderskyddslösning ryms inte inom ramen för detta projekt. Simuleringar på delar av kraven i SSFN014 kommer att genomföras i SolidWorks. Projektet utförs på 15 hp under 20 veckor på halvfart vilket innebär en ungefärlig arbetstid på 20 h/vecka. Med hänvisning till arbetets storlek och fokus hamnar hänsynstaganden för produktion, tillverkning, miljö och montering till stor del utanför arbetets omfattning.
2. ANSATS OCH METOD
Detta avsnitt beskriver tillvägagångssättet för uppnåelse av slutresultatet.
2.1. TEORETISK UNDERBYGGNAD
Arbetets metodik baseras på vedertagna teorier och metoder för produktutveckling, industriell design och projektledning. Dessa metoder utgör grunden för en ingenjörsmässig
kvalitetssäkring av utvecklingsprocessen.
Huvuddragen i denna process består av fem faser: uppstart, informationsinsamling och analys, konceptutveckling och produktgenerering. Den projektmässiga modellen som använts är Stage-gate-modellen, vilket innebär att projektet stämts av med handledare och fokusgrupp på
företaget mellan varje utvecklingsfas. Fokusgruppen har förutom handledaren bestått av tre stycken företagsmedarbetare från ASSA:s cylinderavdelning.
Arbetet har planerats genom brukandet av ett Gantt-schema som uppdaterats efterhand och nedtecknandet av milstolpar som använts som riktmärken för uppnåelse av delresultat. Gantt-schemat bygger på uppdragsbeskrivningen som erhållits från företaget vilken utvecklats till en grafisk beskrivning av önskat projektresultat som därefter spaltats upp i en projekthierarki enligt rekommendationer från litteratur (Österlin, 2011a).
Data har samlats in genom studier av svenskspråkig och internationell litteratur inom
produktutveckling, industriell design, ergonomi och projektledning. Data har också inhämtats genom studier av dokumentation från ASSA och konkurrenter inom marknaden liksom muntliga samtal med yrkeskunnig personal på ASSA.
Källor har valts baserat på samtidighet och oberoende samt relevant yrkeserfarenhet hos författaren. Målsättningen har varit att applicera relevanta lösningsmetoder från litteraturen så långt det är möjligt.
2.2. LÖSNINGSMETODIK
Förståelsen av problemet för lösningen av projektet har grundlagts genom inhämtning av information om vilka frågor som behöver beaktas och vad som behöver förstås för att det ska kunna lösas. Här ingår att fastställa projektets fria fält, dvs. vilka ramar och krav som arbetet har att förhålla sig till. Denna information har fungerat som referensmaterial arbetet igenom. Nästa steg i projektet har varit att ta fram ett stort antal idéer som sedan fått bilda koncept. Dessa koncept har genomgått bearbetning efter feedback innan ett slutgiltigt koncept valts ut för att utvecklas mot en produkt. Grundtanken har varit att antal koncept minskas successivt tills det bäst lämpade finns kvar.
Arbetet har orienterat sig utifrån hur nuvarande produktsortiment fungerar och kan förbättras. Detta är nödvändigt för problemförståelsen. Att undersöka för-och nackdelar skapar också en bra grund för utvecklingen av uppföljaren. Genom att nuvarande produkter i detta projekt redan uppfyller alla tekniska krav blir grundfrågan vilka fler aspekter som bör tas i beaktning vid produktens utformande för att användarupplevelsen skall maximeras.
Här har bedömts att ergonomi, estetik och förmedlandet av värden för säkerhet är viktiga för detta ändamål. Att lämna de delar av produkten som fungerar ifred medför också att
Ett tidigt axiom i arbetet blev därför att bibehålla den inre konstruktionen för alla tre klasser, vilket ger ett antal givna inre dimensioneringskrav, men också ett ramverk inom vilket produktens design kan ta form. Med andra ord har produktens skal byggts kring befintlig produktkonstruktion. En annan fördel med detta tillvägagångssätt är att produktens
dimensioner hamnar nära den för nuvarande produkter, vilket medför att den placerar sig nära dess hållfasthetsegenskaper. Slutgiltiga dimensioner kan därefter justeras utefter
simuleringsresultat. Detta är orsaken till att hållfastheten testades i ett sent skede. Inför designens utformning har en uppfattning också bildats om konkurrenterna för att
upptäcka vad som krävs av marknaden och för inspiration av vilka möjligheter som finns. Mått och designegenskaper har bedömts som viktig information för marknadsläget och
konkurrenterna har jämförts efter egenskaper som baseras på ASSA:s designprinciper för att skapa en måttstock som arbetet ämnar överträffa.
Ett tidigt dokument som styrt arbetet är en brief om arbetets innehåll som specificerats i ett dokument som finns bifogat till denna rapport (se bilaga I). Under arbetets gång har analyser gjorts i syfte att utveckla briefen till tekniska krav på produkten vilka sammanställts i en kravspecifikation. Dessa analyser och andra delar av problemförståelsen har i vissa fall resulterat i andra betraktelser som också resulterat i sådana krav. Exempel på sådana analyser är de som gjorts på IP68 och EN 12320. Kravspecifikationen har använts under koncept- och produktutvecklingen.
I projektet har aktuella delmål och delproblem skrivits ner och betats av löpande. Ett verktyg som hjälpt till att skapa översikt över produktens delproblem är funktionsanalys. Andra verktyg som förankrat projektet i litteraturen och hjälpt till att möjliggöra en metodisk lösning av uppgiften är ganttschema, FMEA, konceptgenereringsmetoder, morfologisk analys, CAD och olika utvärderingsmetoder. Metoderna finns beskrivna i avsnittet teoretisk bakgrund.
Högskolans handledare har bibehållit insyn i projektet genom regelbundna pulsprotokoll och möten. Projektet har i huvudsak utförts på plats i ASSA:s lokaler i Eskilstuna.
Rapportavsnitten är skrivna för att berätta om vilken metod som tillämpats, vilken data som erhållits av denna och hur informationen använts i nästa del av projektet.
Bestämningen av vad som utgör ett bekvämt och ergonomiskt hänglås är inte bekräftat med en kvantitativ undersökning. Istället har undertecknad tagit sig vissa friheter i form av antaganden baserat på subjektiva upplevelser av greppet i befintliga hänglås som sedan förankrats i
kvantitativa data genom att de extrapolerats på normalfördelningskurvan över mänskliga handstorlekar. Detta antas skapa en likvärdig upplevelse för största möjliga antal användare. Det bör dock poängteras att dessa upplevelser är förankrade i principen om att ergonomin förbättras då användaren kan interagera med produkten i en så naturlig position som möjligt.
3. TEORETISK REFERENSRAM
I detta avsnitt presenteras den teoretiska grunden för genomförandet av projektet.
3.1. STAGE-GATE MODELLEN
Stage-gate modellen är en metod för projektstyrning som kännetecknas av kontrollpunkter eller grindar mellan utvalda steg i projektet. Grindarna möjliggör för uppdragsgivaren att styra projektet i önskad riktning under hela dess livslängd genom att nästa steg påbörjas först när kraven och önskemålen för det föregående steget är uppfyllda. På detta sätt syftar metoden till att säkra projektets kvalitet och samtidigt underlätta tidsdisponeringen (Ullman, 2009; Tidd & Bessant, 2013).
Förutom uppdragsgivare kan de som svarar mot avstämning av projektkraven också vara chefer eller mentorer då det gäller ett studieprojekt. De som har denna uppgift kallas grindvakter. Exempel på steg i ett utvecklingsprojekt mellan vilka grindar kan placeras ut är idégenerering, konceptutveckling och produktgenerering (Tidd & Bessant, 2013).
3.2. GANTT
Ett ganttschema är ett verktyg inom projektledning som används för att grafiskt åskådliggöra ett projekts olika faser och deras varaktighet. Ganttschemat visar både planerad och faktisk varaktighet för de olika projektstegen vilket gör det enkelt att följa hur arbetet ligger till på aktuellt datum (Ulrik & Steven, 2012; Eklund, 2014). Projektstegens aktiviteter och deras beståndsdelar ordnas upp i rader och den uppskattade och faktiska tidsåtgången markeras längs en horisontell tidsaxel (Ullman, 2009). På så sätt kan ganttschemat visa leveranstider för de olika delmomenten (Österlin, 2011a).
3.3. MÅLGRUPP
En produkt utvecklas alltid i syfte att uppfylla behov och önskemål hos en viss del av
befolkningen. Denna grupp går under benämningen målgrupp och kan i sin tur delas in, eller segmenteras i ytterligare två grupper: köpare och användare. Dessa två delar av målgruppen utgörs inte alltid av samma individer varför deras behov kan variera. För att utveckla en slagkraftig produkt är det viktigt att identifiera behoven hos båda dessa segment (Österlin, 2011a; Tidd & Bessant, 2013). Detta görs inte sällan genom kvalitativa eller kvantitativa undersökningar.
I de fall en målgrupp inte är tydligt definierad kan produkten utvecklas genom så kallad universal design, vilket innebär att den anpassas för alla eller befolkningen som helhet (Österlin, 2011b). Till hjälp finns här normalfördelningskurvan som illustrerar den
proportionella fördelningen och förekomsten av olika värden för mänskliga mått (Österlin, 2011a).
3.4. NORMALFÖRDELNINGSKURVAN
Förekomsten av olika värden för uppmätta egenskaper hos en befolkning fördelar sig i allmänhet enligt ett mönster som kan illustreras med en graf som kallas
normalfördelningskurvan. Eftersom förekomsten av värden som ligger nära genomsnittet för befolkningen är stor och mer extrema värden förekommer i mindre antal antar kurvan ett karaktäristiskt utseende, där mitten av kurvan antar sin högsta punkt och sedan planar ut i proportionerlig omfattning i båda riktningar (Österlin, 2011a; Wagner, et al., 1996).
Genom att betrakta uppmätta data är det möjligt att utforma en produkt som passar ett så stort antal potentiella användare som möjligt. Storlekar kan också tas fram som är anpassade efter
olika spann av fördelningskurvan beroende på produktens målgrupp. Ett sådant spann kan vara de 40 procent av befolkningen med minst handmått. Det innebär att man dimensionerar
produkten för den 40e percentilen av befolkningen. På samma sätt kommer en produkt som utformas för den 5:e till den 95:e percentilen att passa 90 procent av befolkningen (Österlin, 2011a; Wagner, et al., 1996).
Figur 1 Normalfördelningskurva med exempel på percentiler
3.5. ERGONOMI
Ergonomi är vetenskapen om hur omgivningen anpassas efter människans förutsättningar (Internation Ergonomics Association, u.d.). Således är målsättningen vid ergonomisk produktutveckling att en form åstadkoms som medför en naturlig användning av produkten. Detta innebär att människans anatomi blir en utgångspunkt både för dimensionering och utformning, där målet är att produkten skall kräva en minimal arbetsbelastning för att uppfylla sina funktioner vid användning. En tumregel härvidlag är att användningen inte fordrar
långvariga anspänningar i kroppens muskulatur eller obekväma arbetsställningar (Chartered Institute of Ergonomics & Human Factors, u.d.). Inte heller skall produkten vara otymplig eller svår att få grepp om (Nilsson, 2011).
3.6. DESIGNPRINCIPER OCH RIKTLINJER HOS ASSA AB
ASSA:s designriktlinjer är sekretessbelagd dokumentation som utgör ramarna för utformningen av företagets alla produkter. Syftet med dokumentationen är att långsiktigt verka för ett starkt varumärke som förknippas med kvalitativa produkter. Dokumentationen är uppbyggd i en hierarki på fyra steg, där de värden produkten skall förmedla bygger på noga utvalda värden i produktens design. Dessa värden har specificerats i uttryckliga fysiska attribut i form av fem designprinciper. Dessa beskriver bland annat utformningen av radier och kanter samt hur produkten kan färgsättas (ASSA ABLOY, 2016a; 2016b; 2016c).
Förutom de direkta kraven från designprinciperna finns exempel på hur produkten kan utformas beskriven i
delegenskaper och bildförslag (ASSA ABLOY, 2016a; 2016b; 2016c). På grund av dokumentationens sekretessbeläggning finns egenskaperna namngiva endast i bilaga 12 som är bifogad till examinator, handledare och företag.
För att en produkt skall godkännas för tillverkning krävs normalt en hög grad av uppfyllande av designprinciperna (ASSA ABLOY, 2016a; 2016b; 2016c).
Figur 2 Illustration över hierarki i ASSA:s designriktlinjer
3.7. SÄKERHETSKLASSNING FÖR HÄNGLÅS
Hänglås med säkerhetsklassning är i Sverige graderade enligt den internationella standarden EN 12 320 och det svenska tillägget SSFN014 och kommer i klasserna grade 1–5 respektive klass 1–4. En tumregel är att varje grade motsvarar klassen med siffran under i den svenska motsvarigheten. Normerna avser både motstånd mot dyrkning och manipulation och olika krav på hållfastheten i form av belastningar och motstånd mot angrepp med handverktyg. Tillägg i den svenska standarden utgörs framförallt av högre krav på hur lång tid låsen skall klara av att utsättas för angrepp med handverktyg (Stöldskyddsföreningen, 2015).
Klasserna är skapade utifrån krav som är tänkta att svara mot olika användningsområden: alltifrån låsning av vindsluckor och bodar till sprängkasuner (Stöldskyddsföreningen, 2017). Relevanta beståndsdelar ur dessa standarder finns beskrivna i avsnitt 4.2.6.
3.8. IP68
Internation Protection rating är en standard som används för att beskriva graden av täthet mot damm och vatten hos en produkt. Den första siffran i IP-klassificeringen avser graden av skydd mot damm och den andra graden av skydd mot vatten. IP68 innebär att produkten är
tryckvattentät och därför tål fullständig nedsänkning i vatten upp till minst 1 meter
(International Electrotechnical Commision, 2011). En mer detaljerad beskrivning av vilka krav som ställs på en produkt med IP68-klassificering finns angiven i avsnitt 4.2.6.
3.9. FUNKTIONSANALYS
En funktionsanalys är en hierarkisk beskrivning av vilka funktioner som ingår i en produkt. Varje funktion är uppbyggd av delfunktioner som beskriver hur huvudfunktionerna uppfylls. Delfunktionerna kan i sin tur vara uppbyggda av fler funktioner. Funktioner som inte är nödvändiga för att produkten skall fungera men som ändå bidrar till en mer kvalitativ produkt listas som stödfunktioner.
Genom att illustrera hierarkin i ett funktionsträd kan en överskådlig uppfattning bildas över vad produkten skall kunna åstadkomma och hur det skall göras. Funktionerna är i slutändan
tillräckligt väl beskrivna för att kunna omsättas i tekniska krav i en kravspecifikation som ligger till grund för konceptutvecklingen (Österlin, 2011a).
3.10. FMEA
Failure Mode and Effect Analysis är ett verktyg inom produktutveckling som används för att säkra tillförlitligheten hos en produkt i förmågan att uppfylla sina funktioner. Verktyget
tillämpas ofta tidigt i produktens utveckling för att förutse och undvika fel i utvecklingen redan innan de inträffat men kan tillämpas iterativt under en produkts utveckling. Felen analyseras efter orsak, konsekvenser, sannolikhet att de inträffar och slutligen de åtgärder som kan genomföras för att de skall undvikas. Verktyget presenteras i form av en översiktlig matris (Ullman, 2009).
3.11. KRAVSPECIFIKATION
En kravspecifikation är ett dokument som listar alla de egenskaper en produkt skall uppnå i form av tekniska krav. Kraven utgår ifrån kundbehoven och utgör en sammanfattning av resultatet från informationsinsamlingens olika delar (Österlin, 2011a). Dessa delar kan exempelvis innehålla ergonomiska hänsynstaganden och riktmärken som erhållits från analys av konkurrenter. Idealt skall kraven beskrivas både genom egenskap och mätbart målvärde. På så sätt kan projektresultatet utvärderas utifrån objektiva kriterier längre fram (Ulrik & Steven, 2012; Österlin, 2011a).
Kravspecifikationen säger ingenting om hur problemen ska lösas (Eklund, 2014) utan utgör istället ett rättesnöre för utvecklingsteamet under produktens utveckling (Ullman, 2009).
3.12. PRODUKTKONCEPT
Ett produktkoncept är en ungefärlig beskrivning av tekniken, funktionen och formen hos en produkt. Det är också en beskrivning av hur en produkt är tänkt att uppnå kundbehoven och kraven som ställs på produkten. Koncept är också namnet för lösningsförslag på hur delar av produkten skall fungera (Ulrik & Steven, 2012).
3.13. IDÉUTVECKLING
En vedertagen metod för att ta fram kvalitativa produktkoncept är att skapa ett stort antal idéer som sedan utvärderas och kombineras till allt färre koncept. Koncepten kan genom hela produktutvecklingen bearbetas och utvärderas på nytt, men når sitt största antal under den första utvecklingsfasen, som kallas idéutveckling eller idégenerering (Österlin, 2011a). För att generera många idéer används i allmänhet olika typer av brainstorming. Brainstorming är ett verktyg som kan utföras i grupp eller enskilt och som bygger på ett okritiskt alstrande av idéer. Genom att hjärnan tillåts associera fritt kan även orealistiska idéer inspirera till gångbara koncept. Idéerna kan också kombineras, vilket kan skapa koncept som utnyttjar möjligheter som inte var uppenbara till en början (Österlin, 2011a).
Idéutvecklingen kan användas till att ta fram idéer både för problem och delproblem. I
produktutvecklingens nästa steg, konceptutveckling, undersöks hur idéerna kan fungera mer i detalj (Ulrik & Steven, 2012).
3.14. KONCEPTUTVECKLING
Utvecklingen av konceptidéerna från föregående steg mot ett allt mer färdigt produktkoncept kallas konceptutveckling. Koncepten skissas fram, utvärderas och bearbetas under detta steg tills de börjat likna en preliminär produkt. Steget kallas också design på systemnivå (Ulrik & Steven, 2012) och inleds med att idéerna som tagits fram i idégenereringen omsätts till arbetsskisser och principlösningar i en konceptskissningsfas (Österlin, 2011a).
Ett sätt att ta fram sådana skisser ut idéer är att utföra formstudier genom matriskombinationer av olika egenskaper. Denna metod ger ett stort antal konceptmöjligheter och kallas morfologisk analys (Österlin, 2011a).
När ett utvecklingsprojekt resulterat i ett antal koncept väljer uppdragsgivaren vilka koncept som skall vidareutvecklas i nästa fas av projektet (Österlin, 2011b). Detta sker oftast genom olika utvärderingsmetoder. En sådan metod är att använda sig av en för-och nackdelsmatris (Ullman, 2009). En annan metod är Pughs matris som går ut på att ställa upp egenskaper hos olika koncept och jämföra dem i förhållande till ett referenskoncept (Österlin, 2011a).
En tredje metod för att värdera koncept är att betygsätta dem efter hur väl de uppfyller en viss egenskap utifrån en bestämd poängskala, till exempel graderad mellan 1 och 5. Varje egenskap kan då viktas efter betydelse för att skapa en realistisk jämförelse av alternativen. Denna metod kallas matrisutvärdering eller konceptpoängsättning (Österlin, 2011a). Koncepten kan också testas som prototyper i syfte att hitta fel eller utvecklingsmöjligheter som inte är uppenbara på pappret (Ulrik & Steven, 2012).
3.15. PRODUKTGENERERING
Produktgenerering är en samlande benämning för de steg som genomförs i slutet av produktutvecklingsprocessen för att det valda konceptet skall bli en färdig produkt. Det är viktigt att föregående steg utförts noggrant för att säkerhetsställa en bra slutprodukt eftersom möjligheterna att ändra produkten minskat betydligt när projektet nått detta stadium (Ullman, 2009). Istället för stora förändringar syftar steget till att raffinera konceptet genom bestämning av slutgiltig form och material på produkten. Detta baseras inte minst baserat på tester och simuleringar av konceptet och en prototyp på detta för att säkerhetsställa att det uppfyller kraven som tagits fram på produkten. Hänsyn tas också för produktion genom att förbereda produkten för montering och tillverkning (Ullman, 2009). Steget kan också kallas design på detaljnivå (Ulrik & Steven, 2012).
3.16. CAD
Computer Aided Design, (sv. datorstödd design) är en metod för att skapa ritningar och virtuella representationer av produkter med hjälp av en dator. En fördel med CAD-modeller är inte minst att produktens utseende går att urskilja i tre dimensioner utan att man skapat en fysisk prototyp. Det är också enkelt att se hur olika delar av produkten hänger ihop och göra ändringar som inte kräver omkostnader i form av bearbetning som skulle krävas på en fysisk modell. En annan fördel med CAD-programvara är att ritningar kan skapas direkt ur CAD-filen och tvärtom. CAD-filerna kan också användas för att framställa fysiska modeller genom 3D-utskrift (Ullman, 2009; Ulrik & Steven, 2012).
Det CAD-program som använts i detta projekt är Solid Works från Dassault Systémes. Programmet bygger upp datormodellerna genom måttsatta skisser i form av linjer och så kallade features, som utifrån skisserna används till att skapa olika former. Programmet har funktioner för att simulera fysiska krafter och moment på modellerna (Dassault Systémes, 2013)
3.17. PROTOTYP
En prototyp är en approximerad representation av en produkt och kan vara av antingen fysisk eller analytisk art. I detta projekt används ordet endast med hänvisning till dess fysiska bemärkelse. En fysisk prototyp kan skapas för att antingen testa slutproduktens funktion, utseende eller båda delarna. En vanlig metod för framställning av prototyper idag är
friformsframställning genom 3D-printing utifrån CAD-filer (Ulrik & Steven, 2012; Ullman, 2009).
3.18. 3D-PRINTING
3D-utskrift eller 3D-printing är en metod för friformframställning som används till att ta fram fysiska prototyper genom att lager på lager applicera ett flytande men snabbstelnande material som successivt bygger upp ett objekt utifrån en CAD-fil. Det vanligaste materialet är olika typer plast men även vax, keramik och metall är möjliga att använda. Tekniken utvecklas snabbt och blir allt mer precis och billigare att använda (Ulrik & Steven, 2012; Österlin, 2011a)
4. TILLÄMPAD LÖSNINGSMETODIK
Detta avsnitt beskriver lösningsgången för tillämpningen av teorin.
4.1. INFORMATIONSINSAMLING
Information som använts som underlag till förståelsen av problemet har samlats in genom studier av litteratur, ASSA-material och muntliga samtal med ASSA-personal. Detta underlag har sedan resulterat i en kravspecifikation som använts under utvecklingen av produktens design. Nedan följer en redogörelse för resultatet och tolkningen av informationsinsamlingen.
4.2. PROBLEMFÖRSTÅELSE
I detta avsnitt presenteras tillämpningen av de metoder som använts för att fördjupa förståelsen av problematiken. Resultatet av detta avsnitt är en kravspecifikation som utgör grundval för konceptutvecklingen och lösningen av problemet.
4.2.1 DESIGN
Ramarna för den tänkta designen utgörs av riktlinjer som finns specificerade i designmaterial från ASSA. Dessa riktlinjer mynnar ut i ett antal egenskaper som produkten är tänkt att förmedla. En hierarkisk beskrivning av dessa egenskaper delar in dem i två huvudfåror, upplevd säkerhet och estetik. Eftersom dessa egenskaper är subjektiva utgör de inte krav i sig till skillnad mot ASSA:s designprinciper som finns presenterade i teoretisk bakgrund. Däremot illustrerar de riktlinjer som arbetet följer i utformningen av produktserien och har därför funnits med i bakhuvudet under hela projektet.
Med upplevd säkerhet åsyftas hur väl låset kommunicerar den egenskapen till kunden med sin design. För detta har i arbetet ett antal faktorer tagits i beaktning. Ett annat värde ASSA premierar i sina produkter är bekvämlighet. Därför har hänsyn tagits för att tillfredsställa detta värde trots att det inte finns specificerat i designbriefen.
Egenskaperna som finns presenterade nedan har förutom i utvecklingsarbetet också använts som underlag i bedömningen av konkurrerande alternativ och i utvärderingen av den slutgiltiga produkten.
Figur 4 Hierarki över eftersträvansvärda egenskaper i produktens design
Egenskaperna ovan kan sägas utgöra en del av ett större sammanhang där alla produktens egenskaper är med. Ett sätt att beskriva också dessa överskådligt är genom en funktionsanalys.
I denna utgör hierarkin ovan ett utvecklande av underfunktionerna till stödfunktionen ”medföra tilltalande utseende”.
4.2.2 FUNKTIONSANALYS
Förutom att förmedla ASSA:s designvärden och uppfylla principer i designen enligt gällande föreskrifter behöver designen givetvis uppfylla produktens grundfunktioner. De funktioner som låsserien behöver uppfylla listades därför vartefter de ordnades i en hierarki för översikt över de egenskaper som skall lösas tekniskt. Funktionerna är sedan omsatta i tekniska krav som utgör större delen av kravspecifikationen i projektet.
Figur 5 Funktionsanalys utförd på produkten
Kraven härleds genom analyser som redovisas under olika rubriker i rapporten. 4.2.3 FMEA
Tidigt i förstudien utfördes en Failure Mode and Effect Analysis som illustrerar de misstag i designen som kan ske i produktutvecklingen och hur de kan undvikas. Denna hjälpte till att styra arbetet mot målet och finns presenterad i tabell nedan.
Riskhändelse Sannolikhet Konsekvens Symptom Orsak Åtgärd 1 Låg Måttlig Undermåligt
grepp Fel form och storlek Säkerhetsställ rätt mått och form 2 Måttlig Måttlig Undermålig
design
Inget hänsynstagande till estetik
Designa enligt designprinciper 3 Måttlig Allvarlig Undermålig
komponentpa ssning
Slarv Använd nuvarande toleranser och inre komponenter 4 Måttlig Allvarlig Uppfyller ej
krav på hållfasthet Fel dimensioner på grund av otillräckliga tester Utför CAD-simuleringar och färdigställ prototyp i tid
5 Måttlig Låg Missar någon aspekt som förbättrar produkten Otillräckligt informationsunderlag Rådfråga företagsmedarbetare, undersök underlagsmaterial Tabell 1 FMEA
4.2.4 MÅLGRUPP
Produktens målgrupp utgörs av de människor som köper in och använder säkerhetsklassade hänglås. Eftersom målgruppen inte är tydligt definierad har dimensioneringen anpassats för att vara bekväm för ett så stort antal människor som möjligt. Detta har åstadkommits genom att välja ett måttspann för produkterna som syftar till att motsvara genomsnittet av
normalvariationen för mänskliga handstorlekar.
Den egenskap som valts som riktmärke för detta val är hur väl dimensioneringen låter
användaren bibehålla en avslappnad position i handen vid grepp. I praktiken innebär detta att handen inte skall behöva rätas ut mer än nödvändigt. Av denna anledning eftersträvas en tillräckligt liten design som låter fingrarna vila i ett bekvämt läge. Denna målsättning är dock underordnad produktstandardkraven.
För att åstadkomma detta viloläge tas i beaktning hur väl dimensionerna i bredd, höjd och djupled är anpassade efter handens olika mått. Också kanternas hårdhet, formen, produktens vikt och dess tyngdpunkt är delar som bidrar till hur väl målgruppen uppfattar produktens bekvämlighet. För att reducera kanternas hårdhet rekommenderas fasade hörn i designen. Målgruppen skall också kunna använda produkten i en varierande utomhusmiljö på ett bra sätt. Därför kan produkten ibland komma att hanteras med handskar i minusgrader. För detta har inte tagits någon ytterligare hänsyn därför att produktstandardkraven antas medföra en tillräckligt stor design för att medföra grepp i en sådan situation. Avslappnad position för handen kan bibehållas genom att det vid greppet faller sig naturligt att:
1. Pek-, ring- och långfingrarnas översta delar hamnar på motstående sida av hänglåset som handflatan
2. Pekfingrets mellersta del hamnar på kortsidan av hänglåset
3. Pekfingrets nedersta del hamnar i vinkel mellan lång- och kortsidan
4. Hela tummen obehindrat hamnar på samma sida som pekfingrets översta del, dvs. på motsatt sida mot handen
Dessa ergonomiska riktlinjer uppnås enkelt för det gröna hänglåset i ASSA:s svartkromade hänglåsserie. Eftersom högre klass kräver större låshus är det däremot inte rimligt att sträva mot dessa mål i allmänhet. Därför bör designen för högre klassning medföra att pekfingrets översta del hamnar på hänglåsets kortsida så att bara ring- och långfingrarnas översta delar hamnar på motstående sida av hänglåskroppen som handens insida. Riktmärkena har fastställts genom utprovning av nuvarande sortiment.
Riktlinjerna kan komma att frångås i någon mån på grund av andra designhänsynstaganden. Något som tas i beaktning är att det av säkerhetsmässiga skäl kan fördras en förstoring av dimensionerna i någon riktning beroende på klass. Av detta skäl bör, om möjligt, designen Figur 6 Demonstration av neutral handposition
Figur 7 Förslag på tillämpning av neutral handposition för ett stort hänglås
Figur 6
korrigeras genom en minskning av dimensionerna i någon annan riktning för att bibehålla handens avslappnade position. Detta får dock vägas gentemot andra krav.
Hänsyn har också tagits för andra faktorer än de ergonomiska. För produktens köpare, som mycket väl kan ha behov som skiljer sig från slutanvändarens, kan egenskaper som berör utseende, säkerhetsintryck och pris vara viktiga faktorer. Därför bör utseendet anpassas för att vara estetiskt tilltalande. Detta är en subjektiv aspekt som avgörs av produktens proportioner, faser, material, färgkontrast, semiotik och upplevd känsla av kvalitet.
Ett enhetligt intryck kan bidra till att skapa en sådan känsla av kvalitet i designen. Detta intryck kan förmedlas genom att proportionen mellan varje klass är densamma. Ett riktmärke i detta skede är en storleksskillnad på 15 % gentemot föregående klass, men den exakta proportionen är inte avgörande så länge den är enhetlig inom serien. Prisaspekten behandlas i mån av tid i produktgenereringsfasen av denna produkt.
Nedan finns måttspannen för olika delar av den mänskliga handen presenterade. I tabellen syns måtten för den femte, femtionde och nittiofemte percentilen angivna. Femte percentilen innebär exempelvis att fem procent av befolkningen har ett lägre mått än det angivna.
Normalvariationen för händer
För att uppfylla ergonomiriktlinjerna på
föregående sida föreslås att produktens kortsida för klass 2 har en längd på cirka 11/20 av den genomsnittliga längden på pekfingrets
mellersta del och övriga produkter ligger nära 2/3 av längden för långfingrets mellersta del. Detta motsvarar avståndet mellan andra och tredje leden på respektive finger.
Dessa val lämnar utrymme för böjning av fingrarna vid greppet. Enligt en visuell uppskattning upptar den mellersta delen av långfingret cirka 1/8 av handens längd, vilket ger ett mått på ca 15 mm.
För pekfingret är det svårt att dra säkra
slutsatser ur den data som finns, men ett rimligt antagande är att avståndet mellan andra och tredje leden är cirka 1/3 av fingrets längd. Detta ger ett mått på ungefär 13 mm. Alla mått i tabellen är hämtade ur (Pheasant & Haslegrave, 2005) och är angivna i millimeter.
Mått Män Kvinnor Medeltal
Percentil 5:e 50:e 95:e 5:e 50:e 95:e 50:e
A 173 189 205 159 174 189 181,5
B 98 107 116 89 97 105 102
C 44 51 58 40 47 53 49
D 64 72 79 60 67 74 69,5
E 78 87 95 69 76 83 81,5
Tabell 2 Förteckning över mänskliga handmått enligt normalfördelningskurvan Figur 8 Förteckning över måttangivelser för tabell
Vad gäller produktens långsida får dimensioneringen göras utifrån vetskapen att den vid
greppet hamnar mellan den inre sidan av tummens början och pekfingrets andra led. Detta är ett avstånd som är som minst vid knuten hand och som störst när handen är utsträckt. Ur
tillgängliga data låter sig detta inte avgöras exakt.
Istället får en grov uppskattning göras utifrån visuella proportioner i handen. Detta innebär ett avstånd som ungefärligt motsvarar det genomsnittliga mellan långfingrets första och tredje led. Detta innebär ett mått på cirka 57 mm i utsträckt läge. Detta mått tillåter fortfarande alla fingrar att böjas vid andra leden. Ett större mått tvingar fingrarna att böjas senare vilket innebär en mer utsträckt hand. Ett mindre mått är för de flesta klasser orimligt av säkerhetshänsyn och riskerar dessutom att handen får dra åt fingrarna för mycket.
Den ideala produkthöjden för ett bekvämt grepp ligger på antingen 3 eller fyra fingrar i höjd. Däremellan hamnar lillfingret på kanten vilket skär i fingret. Detta ger oss en produkthöjd på 62 eller >82 mm. En högre höjd än det senare bör dock inte överdrivas av hanterbarhetsskäl. Dessa mått bedöms enligt resonemanget vara lämpliga ur en ergonomisk synpunkt.
Det skall poängteras att måtten samspelar med övriga mått varför kortsidans längd delvis är avhängig långsidans om målet är att bibehålla ett bekvämt grepp. Dimensioneras långsidan fel kan en annars lämplig kortsida bli alldeles för stor.
En detalj som övervägts därför att den utökar känslan av bekvämlighet är hur liten kraft som fordras för att öppna låset. Eftersom detta beror på cylindertyp ligger det dock utanför arbetets ramar. En sista faktor som tagits i beaktning inte minst från kapitel 4.2.1 är att köparna
sannolikt efterfrågar en förtroendeingivande utformning på produkten. Ett sätt att bidra till detta intryck är att säkerhetsställa att utformningens budskap uttrycks på ett tydligt sätt. I detta fall genom värden som förmedlar hårdhet, säkerhet och ett maskinbearbetat intryck, men även vad gäller certifiering av säkerhetsklass och väderskydd.
Sammanfattningsvis har från hänsynstaganden av målgruppen följande krav och riktlinjer specificerats:
Krav från ergonomi
• Längd kortsida av hänglåskropp klass 2: 13 mm • Längd kortsida av hänglåskropp klass 3/4: 15 mm • Längd långsida av hänglåskropp: 57 mm.
• Höjd hänglåskropp: 62 eller >82 mm.
• Massans totala tyngdpunkt skall vara centrumplacerad när hänglåset är i öppet läge. • Fasade kanter ≥ 1 mm
Riktlinjer för design
• Designen på låshuskroppen skall vara högre än dess bredd för att ge ett estetiskt balanserat intryck
• Bygeln skall inte uppfattas som malplacerad i sin storlek i förhållande till hänglåskroppen
• Mellan varje klass skall vara cirka 15 % skillnad i storlek i varje given riktning • Estetiskt tilltalande form
• Faser, radier, kontraster och material enligt ASSA:s designprinciper • Medföra ett tillförlitligt och säkert intryck
4.2.5 NUVARANDE PRODUKTER
ASSA tillhandahåller i dagsläget två hänglåsserier med säkerhetsklassning. Dessa är Weather Proof (WP)- sortimentet och en svartkromad hänglåsserie som går under en
färgbenämning som varierar med säkerhetsklass (ASSA ABLOY, 2015). WP-sortimentet är relativt nylanserat medan det svartkromade sortimentet funnits under en längre tid. Båda sortimenten finns tillgängliga i klasserna 2–4.
Figur 9 Från vänster: ASSA WP2, 3 och 4
Utformningen skiljer sig mycket åt mellan produktserierna. Sortimentet med väderskyddande egenskaper har ett låshus i stål, en definitionslinje som delar designen och ett cirkelformat tätningsskydd för nyckelöppningen. Eftersom designen är utformad för nordliga
väderförhållanden finns också tätande gummiringar i konstruktionen.
Även storleken på låsen skiljer sig mycket åt mellan serierna: WP klass 4 är betydligt mindre än dess svartkromade motsvarighet trots att de är lika säkra, medan det omvända råder för övriga klasser.
Den svartkromade varianten
kännetecknas av ett mindre modernt men mer utskuret formspråk än det för WP-sortimentet. Viktning och
proportioner upplevs också mer genomtänkta, även om byggkvaliteten överträffas av den nyare serien. Färgstrimmor på sidan av de svartkromade låsen berättar liksom skillnaden i storlek mellan varianterna om låsets säkerhetsklassning.
Konstruktionen för båda utförandena medger passning för flera olika cylindrar. Bygeln kommer i boronstål för WP-sortimentet och i glansförkromat utförande i de svartkromade hänglåsen.
För att få en uppfattning om vad i de äldre utformningarna som kan utgöra inspiration i det nya utförandet genomfördes en kontroll över nuvarande design mot företagets designprinciper. Dessa principer finns beskrivna i bilaga12(endast tillgänglig för examinator och företag).
Designprincip 1 2 3 4 5
Weather Proof Nej Ja Nej Ja Ja
Svartkromad Nej Nej Ja Ja Ja
Tabell 3 Utvärdering av nuvarande produktserier utifrån företagets designprinciper Som synes i tabellen finns utrymme för förbättringar mot guidelines. Det är också viktigt att påpeka att ingen av hänglåsserierna har korrekt branding i nuläget: loggans typ följer inte guidelines.
De delar av designen i nuvarande produkter som kan vara föremål för inspiration i det nya utförandet är definitonslinjen och materialvalet i WP-sortimentet, färgstrimmorna i SK-sortimentet och möjligtvis tätningslösningen för cylindern i WP-SK-sortimentet. Vad gäller den inre konstruktionen behandlas detta längre fram. Genom att analysera för och nackdelar med de nuvarande produkterna kan fler aspekter upptäckas som kan vara till nytta i utvecklingen.
För- och nackdelsmatris
I denna matris specificeras för- och nackdelar med nuvarande produkter. Detta underlättar bedömningen i att avgöra vad som kan behållas och vad som behöver skalas bort eller utvecklas i den nya designen (Ullman, 2009).
Jämförelsematris WP SK
Behåll Stålkropp
Kvalitativ konstruktion – förmedlar intrycket av ett solitt stycke
Definitionslinje
Färgstrimmor för märkning Proportioner mellan bygel och kropp
Handen hamnar i naturlig och avslappnad position vid grepp
Förändra Vassa kanter
För lång kropp i förhållande till bygel
För bred kropp i förhållande till bygel
Låshusens form skapar ett obekvämt grepp
Mycket vassa kanter Grov utformning Sämre passning mellan komponenter ger lägre kvalitetsintryck
Omotiverad storleksskillnad mellan klasser
Tabell 4 För- och nackdelsmatris för nuvarande sortiment Hänglåsseriernas form och storlek ger värdefull information om vilken väg som bör tas med den nya designen. Formen på den svarta hänglåsserien tycks vara skapad med visst
ergonomitänk eftersom handen naturligt hamnar i en avslappnad position vid grepp. Detta beror på vinkeln som finns mellan låshusets kort- och långsidor i kombination med en
förhållandevis välavvägd bredd på kortsidan. Motsatsen finns representerad i WP-sortimentets klasser förutom klass 2: fingrarna hamnar inte på ett bra sätt på motstående sida som handflatan därför att längden på kortsidan är för stor och lutningen för liten.
Vid en närmare betraktelse av varje lås kan sägas att storlek och form för SK klass 2 är bra överlag, medan WP2 har en bra höjd och ger ett godkänt grepp. Vad gäller klass 3 är SK för högt för att lämna lillfingret ifred och för kort för att låta det vila på kroppen. Istället skär den vassa kanten i lillfingret. Detsamma gäller WP3, som också är för djupt vilket gör att handen hamnar fel. Vad gäller klass 4 blir det på grund av storleken från hållfasthetskraven svårare att
tillfredsställa ergonomin., men SK4 ger ett bra grepp även om kanterna är hårda. Låset är visserligen lite för stort men har en bra höjd. WP4 har en godkänd höjd men ger som resten av serien ett dåligt grepp på grund av ett alldeles för stort djup och fel vinkel mellan kanterna. Dessa betraktelser ger oss en målsättning om en lämplig dimensionering:
Dimensioneringskrav
Kortsida klass 2 enligt SK2: 12 mm Långsida klass 2 enligt SK2: 48 mm Höjd klass 2 enligt SK2: 56 mm
Vinklar klass 2 enligt SK2: 110° för insida Kortsida klass 3 enligt SK3: 15 mm
Långsida klass 3 enligt SK3: 62 mm
Höjd klass 3, -5 eller +14 mm mot SK3: 56 eller 75 mm Vinklar klass 3 > SK3: >104°
Kortsida klass 4 < SK4: <20 mm Långsida klass 4 enligt WP4: 72 mm
Höjd klass 4 mellan SK4 och WP4: 70-80 mm Vinklar klass 4>SK4: >104°
Lätt kurvatur i vinkeln enligt WP2
Komponenter
Låsen består av ett par större komponenter som utgör basen för konstruktionen och ett par mindre som i samverkan med de större svarar för låsmekanismen. Själva stommen utgörs av låshus, bygel och låscylinder och de mindre komponenterna består av cylinderhållare, två stycken stålkulor, mässingcylinder och en komponent som kallas medbringare. Medbringaren svarar för kraftöverföringen mellan låscylinder och bygel och är placerad på cylindern genom kontakt med antingen en pigg eller skåra.
Bygeln har utskärningar för passning med stålkulorna, vilka är placerade i ett hålrum i låshuset. Låscylindern är utbytbar och placerad i en snögubbsformad modul som går under namnet Snowman. Denna komponent fäster i en cylinderhylsa som är anpassad för låshusets hålrum. De cylindrar som passar i snowmanmodul 2540är Triton 5906, Neptun 4906, Combi 5806, Twin Combi 4806, d12 1206 och Basic 1306.
Utöver dessa gemensamma komponenter finns i det väderskyddade sortimentet skyddande o-ringar i gummi placerade vid strategiska lägen för tätning. Toleranserna för passningen mellan komponenterna ligger på +-0,18 mm. Komponenternas funktion finns beskriven under nästa rubrik.
Majoriteten av de inre komponenterna i WP-sortimentet bedöms lämpliga för återanvändning i utvecklandet av den nya designen. Om undantag förekommer kommer detta att specificeras i beskrivningen av produktutvecklingsfasen.
I komponentlistan finns komponenterna för ASSA WP4 specificerade, men måtten gäller också komponenterna i WP2 och 3. De komponenter som saknar måttangivelser är antingen
försumbara eller har ingen betydelse för måttsättningen av den nya designen. På sprängskissen på nästa sida är medbringaren inte angiven separat utan är fäst på toppen av snowman 2540.
Figur 11 Illustration för dimensioneringskrav
Komponent Artikelnummer Maxdimensioner (mm) Bygel 801325/ 801492 Ø:14, H: 25/50 Gummiringar bygel 927120 - Skruvskydd 922417 Ø: 14, H: 12,5 Låshus 922650 72 x 70 x 30 Skruv M5X4 4361072 - Stålkulor 5171130 Ø: 12,7 Mässingcylinder 922127 Ø: 13,8, H: 22,3 Tätningsring 815700 - Vridbricka 922357 - Skruv 4111012 - Gummiring cylinder 3371032 - Snowman 2540 (cylinder) - Cylinderhylsa 928304 37,55 x 26,2 x 21,2 Väderskyddshatt 922410 -
Tabell 5 Komponentförteckning för ASSA WP 4
Figur 12 Sprängskiss för ASSA WP4
I detta skede bestämdes att följande komponenter skall vara föremål för återanvändning:
Komponentkrav
Återanvänd cylinderhylsa 928304 Återanvänd stålkulor 5171130 Återanvänd väderskyddshatt 922410
Återanvänd gummiringar 3371032, 815700, 927120 (Ingår endast i den fullständiga versionen för företaget)
Återanvänd vridbricka 922357 Återanvänd skruvskydd 922417 Återanvänd mässingcylinder 922127 Tillhandahåll självlåsning för klass 2
För att rymma de komponenter som skall återanvändas i designen ställs därmed följande krav på låshuset för dimensionering av dess hålrum:
Dimensioneringskrav för insida av låshus
Cylinderhylsa: 37,55 x 26,2 x 21,2 mm Mässingcylinder: Ø: 13,8 x 22,3 mm Skruvskydd: Ø: 14 x 12,5 mm
Låsmekanism
Principiellt fungerar låsen genom att den rörliga bygeln hindras från att skjutas uppåt genom en mekanisk stoppkloss bestående av två stålkulor som i låst tillstånd fäster i bygelns inåtbuktande håligheter. Detta bildar en sluten båge med vilken två objekt kan bindas ihop och på så sätt låsas.
Konstruktionen låses upp genom att kraftöverföringen från nyckeln förs vidare till låsets medbringare som vid omvridning förmår
mässingcylinderns inbuktningar att flytta stålkulorna inåt vilket tillåter att bygeln släpps iväg. Bygeln är som synes dubbelreglerad.
Bygeln kan om låset har fjädring höjas av sig själv vid upplåsning. Detta fordrar att det har en så kallad självlåsande funktion, vilket innebär att kulorna vid nedpressning av bygeln förflyttas tillbaka till blockeringsposition genom att mässingcylindern vrids tillbaka av medbringaren samtidigt som hålrummen i bygeln återvänder.
I en ej-självlåsande hänglåskonstruktion fordras utöver ett nedtryck av bygeln ett manuellt låsande av denna med hjälp av nyckeln, vilken då
förflyttar mässingcylindern och kulorna till önskad position. Nyckeln kan i en sådan konstruktion inte avlägsnas om inte låset vridits om på detta sätt.
Endast den svartkromade serien erbjuder idag självlåsande funktion, och detta endast för klass 2. Detta beror på bestämmelser i certifieringen. Fördelen med ett icke-självlåsande hänglås är den inbyggda säkerheten i att låset verkligen är låst om nyckeln avlägsnats. I gengäld är systemet mer omständligt. Fjädring är å sin sida en funktion som kan bidra med en känsla av kvalitet i låset.
Utvecklingsmöjligheter i nuvarande produkter
Genom diskussion med personal från ASSA har ett antal punkter identifierats som utvecklingsbara i nuvarande modeller. De har dock låg prioritet:
• WP-sortimentet får inte plats i elskåp till skillnad från SK på grund av väderskyddshatten och låshusets höjd.
• Undersök möjligheten att använda en bygel med två låslägen
Figur 13 Ritning över låsmekanismen i WP4
4.2.6 PRODUKTSTANDARDER
I denna del redovisas en analys av vad kraven i IP68, SSFN 014 och EN 12 320 fordrar av produkten i form av tekniska specifikationer.
IP68
Tätning av produkten enligt IP68 kräver av produkten att den är fullständigt dammtät och tål nedsänkning i vatten på minst 1 meters djup under 30 minuter (International Electrotechnical Commision, 2011). Nuvarande produktserie tål ett djup på 3 meter vilket innebär ett tryck på 29 kPa. Detta löses idag genom o-ringar i gummi mellan bygel och låshus, vid mässingcylinder och cylinderhållare. Toleransen mellan tätningsringar och komponenter är +- 0,18 mm. Kravet från IP68 kan uppnås genom att bruka dessa toleranser i den nya produkten förutsatt att den nya konstruktionen behåller en snarlik insida.
Tätningskrav från IP68
Tolerans för passning av gummiring vid cylinderhållare: +-0,18 mm Tolerans för passning av gummiring vid mässingcylinder: +-0,18 mm Tolerans för passning av gummiringar mellan bygel och låshus: +-0,18 mm Bibehållen täthet vid ett tryckmotstånd av 29 kPa
Säkerhetsklassning enligt SSFN 014 och EN 12 320
SSFN014 ställer krav på motstånd mot dyrkning och låsmanipulation. Dessa krav avser inte konstruktionen som helhet utan är avhängiga cylindertypen i låset. Då uppdragsgivaren har specificerat att cylindrarna i nuvarande modell skall återanvändas fordras ingen ytterligare beaktning av dessa krav.
Standarderna ställer också krav på motstånd mot fysiskt våld som varierar med säkerhetsklass. Nedan redovisas ett utdrag ur dessa krav som projektet kommer att utgå ifrån i sin utvärdering.
Krav Klass 2 Klass 3 Klass 4 Enhet
Motstånd mot dragning av bygel 15 30 70 kN
Motstånd mot vridning av bygel 200 600 1200 Nm
Motstånd mot klippning/huggning av
bygel 25 45 70 kN
Motstånd mot åverkan på
hänglåskropp vid låga temperaturer
-20 1250 800 -20 3050 1000 -40 6550 1400 *C g mm
Motstånd mot borrning av hänglåskropp och bygel
- 2 4 min
Motstånd mot sågning av
hänglåskropp och bygel - 2 4 min
Motstånd mot angrepp med handverktyg på hänglåskropp och bygel
- 5 10 min
Tabell 6 Tekniska krav från SSFN014 och EN 12 320
En utförlig beskrivning av varje krav finns angiven i EN 12 320. Grova simuleringar av krav 1–3 har utförts på produkten i SolidWorks. De återstående kraven kommer att testas av företaget på den slutgiltiga prototypen.
Hållfasthetskrav från EN 12 320 och SSFN 014
Krav mot låsdyrkning och manipulation enligt EN 12 320 Tåla 15/30/70 kN dragbelastning i bygel
Tåla 200/600/1200 Nm vridbelastning i bygel Tåla klippkraft på 25/45/70 kN i bygel
Motstå borrning av hänglåskropp/bygel i 2 min (klass 3) Motstå borrning av hänglåskropp/bygel i 4 min (klass 4) Motstå sågning av hänglåskropp/bygel i 2 min (klass 3) Motstå sågning av hänglåskropp/bygel i 4 min (klass 4)
Motstå angrepp med handverktyg på hänglåskropp och bygel i 5 min (klass 3) Motstå angrepp med handverktyg på hänglåskropp och bygel i 10 min (klass 4) Kraven från säkerhetsklassningen fordrar tester av hållfastheten för olika bygellängder, produktdimensioner och materialval. En tumregel för att uppnå kraven är att utgå ifrån de material och dimensioner som finns i nuvarande bygel och stålkulor.
Efter att de krafter som finns angivna i tabellen simulerats på det slutgiltiga konceptet utförs justeringar i dimensioneringen vid behov. Detta sker i produktutvecklingsfasen. Av denna orsak låter sig direkta dimensioneringskrav från hållfasthetskraven inte göras i detta skede. Bygeldimensioner för båda serierna har undersökt för att lämna utrymme för val längre fram och finns presenterade i tabell. Denna utgör en fingervisning av vilka dimensioner som krävs för varje klass. Längden kommer i 25 respektive 50 mm för WP och i 27,3 och 41 mm för SK. Bygeln i SK utgör en form av genomsnitt mellan lång och kort bygel. Diameter och innerbredd framkommer av matris.
Boronstål Glansförkromat aluminium
Klass Diameter Bredd Diameter Bredd
2 8 mm 22-24 8 mm 24
3 10 mm 33 10 mm 33
4 14 mm 44 13 mm 44
4.2.7 KONKURRENTER
Globalt och lokalt möter ASSA konkurrens från företag som tillhandahåller egna alternativ av säkerhetsklassade hänglås. Huvudkonkurrenterna i norden är ABUS,
Anchor, Kaba och finska systerbolaget ABLOY.
På grund av marknadens storlek är det inte praktiskt att presentera en fullständig redogörelse över alternativen. Istället har några av de
vanligaste alternativen undersökts. Dessa finns beskrivna i detta avsnitt. Fokus i undersökningen ligger på designaspekten då produkterna i lika hög grad svarar mot standarder för säkerhetsklassning.
Det finns också ett stort antal mindre tillverkare till hänglås utan
säkerhetsklassning som inte är direkta konkurrenter till ASSA men som ändå kan vara föremål för inspiration i designen. En del av dessa
behandlas längre fram. I tabellen nedan visas dimensionsangivelser för låsen utan bygelskydd i de fall båda varianter förekommer.
Tabell över marknadsurval
Produkt- serienamn
ABUS Rock Kaba 300 ABLOY PL/
M 300/T ANCHOR 800 ASSA WP ASSA SK SSFN01 4-Klass Produkt- benämning 83/45 83/60 83/80 312 313 314 PL/M 330/T PL/M 340/T PL/M 350/T 802–2 800–3 840–4 WP2 WP3 WP4 Grön Blå Röd 2 3 4 Bygelbredd A 24 25 40 24 28 40 25 28 31 24 28 40 22–24 33 44 24 33 44 2 3 4 Bygelhöjd B 25 38 41/80 25/60/11 28/50 27/50 25/50 25/50 25/50 25/50 28/50 27 25/50 25/50 25/50 27 31 41 2 3 4 Bygel (Ø) C 8 11 15 8 11 15 8 10 14 8 11 15 8 10 14 8 10 13 2 3 4 Låshushöjd D 55 66 62 61 62 65 40 53 58 61 56 65 66 68 72 56 61 79 2 3 4 Låshusbredd E 45 60 80 46 60 80 47 55 70 50 60 80 57 74,5 74,5 48 62 80 2 3 4 Material (bygel) Specialstål Rostfritt/ härdat stål Härdat boronstål Härdat specialstål Förkromat boronstål Glans-förkromat aluminium - Material (låshus) Mässing Mässing/ Härdat stål Ythärdat stål Härdat specialstål Stål/ Härdat stål Härdat stål -
Tätning Tillval Nej Ja/ Nej Tillval
klass 2/3
Ja Nej -
IP-Klassning - - IP68 - IP68 - -
Självlåsning Ja Ja Nej Ja Nej Ja -
Bygelskydd Ja/ Nej Nej Klass 3 Ja/ Nej Nej Ja -
Design 4 2 4 2 - - - Pris ca. 640 910 1 780 250 610 1230 420 750 1115/ 1450 670 670 1540 - - - Figur 14 Illustration av måttangivelser i tabell
Tabell 8 Data för konkurrerande produkter
Dimensioner är i tabellen avrundade till närmaste millimetern. De produkter som angivits erbjuda självlåsning tillhandahåller detta endast för klass 2. Innehållet i tabellen är hämtat från respektive företags dokumentation. Dessa finns namngivna i referensförteckningen.
Tolkning av konkurrentdata
Bygeldiametern är snarlik hos marknadens alternativ. Liksom i ASSA:s nuvarande
WP-sortiment är bygeldiametern cirka 8,11 och 15 mm beroende på klass. Detta är en indikation på att det är lämpligt att återanvända nuvarande bygeldiameter som bas i utvecklingsarbetet. Bygelskydd eller stängd bygel är en detalj som finns med som alternativ för de flesta konkurrenter och har därför övervägts innan konceptgenereringen.
Stål av olika typ är det vanligaste materialet för hänglåskroppen och stållegeringar är också vanligast för bygeln. Redan i nuläget ligger ASSA bra till vad gäller väderskydd genom integrerade gummiringar i konstruktionen. Detta ger en tätning som bara matchas av systerbolaget ABLOY.
Övriga konkurrenter erbjuder antingen tätningsskydd som fästes på låsets utsida eller ett integrerat skydd för endast vissa av klasserna. Anchor har inte angivit att detta skydd tål krav för IP-certifiering.
