Pallet lock

Pallsluss

Ett produktutvecklingsprojekt för säker och effektiv pallhantering mellan människa och robot

Pallet lock

A new product development project ensuring a safe and effective handling off pallets between human and robot

Henrik Rysjö

Fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap MSGC17 / Högskoleingenjörsprogrammet Maskinteknik Grundnivå 22.5 HP

Handledare: Lars Jakobsson Examinator: Anders Gåård 2017-06

1 S AMMANFATTNING

Automatiseringen inom industrin ökar ständigt. Detta gäller både i Sverige och i många andra delar av världen. En stor del av denna utveckling består i användandet av robotceller som en del av produktionen. För att möta denna ökning finns ett växande behov av standardkomponenter för dessa robotceller. En betydande del är hanteringen av detaljer till och från robotcellen. En väl utvecklad logistik finns idag kring standardiserade pallar varför det är ett idealt format för att transportera detaljer till och från robotceller. I denna miljö där både människor och robotar ska mötas i hanteringen av pallar finns ett behov av en lösning som medger en hög produktionstakt utan att ge avkall på personalens säkerhet eller produktionstakten.

Detta projekt har med hjälp av etablerad produktutvecklingsmetodik tagit fram ett koncept för en pallsluss. Konceptet består i en pallplats med skyddande sidor av perforerad plåt samt två rullportar varav en på ovansidan och en på kortsidan. Via porten på sidan ges operatören tillträde till pallen i pallslussen medan porten på ovansidan förhindrar tillträde till resten av robotcellen. En robotcell innefattar tre pallslussar för att medge hantering av detaljer, mellanlägg samt blister. Dessa hanteras skilda från varandra och placeras efter bästa förutsättningar på platsen.

Överlag är pallslussen enkel, praktisk, flexibel och, framförallt, säker i sin konstruktion.

Arbetet har genomgått stegen projektplanering, informationssökning, kravspecificering, konceptgenerering och val, konfiguration samt avslutningsvis layoutkonstruktion vilket gav en CAD-modell av slutresultatet.

Mycket av arbetet gick till det inledande informationssökandet samt upprättandet av kravspecifikationen. Filosofin var att göra ett grundligt förarbete för att minimera risken att behöva göra om.

Konceptvalsprocessen har delats i två delar. Den inledande delen inbegrep ett val av den huvudsakliga tekniska lösningen. Efterföljande del hanterade i sin tur det valda konceptets olika delar var för sig. Genom detta arbetssätt optimerades arbetstiden och lade fokus på detaljlösningar först när det var aktuellt.

Denna rapport tillsammans med nämnda CAD-modell ämnar utgöra underlag för fortsatt utveckling mot en färdig produkt.

2 A BSTRACT

In Sweden, as in many other parts of the world, production is moving toward an ever more automated environment. As part of this development the use of robot cells is steadily increasing. In line with this development a growing need for standard components for these robotic cells can be distinguished.

Handling of goods is an important part of a robotic cell. The use of standardized pallets with its well-developed logistic support is an ideal platform to meet this need.

In the production flow these goods cross the boundary between the robot and the operator. Thus, rises the need to facilitate such border crossing without affecting the safety of the operator nor the production capacity.

By the means of established product development methods this project has produced a conceptual design for a pallet-lock. The basic idea of the design is a pallet space enclosed by perforated sheet metal. On the top side and one short-side the pallet-lock situates roller doors. The side door permits the operator access to the pallet while the top door prevents access to the work-area of the robot whilst the side door is opened.

In order to allow for handling of goods as well as liners and blisters a robot cell contains three pallet-locks. All three are operated and placed separately according to the best conditions of the site. This ensures a high level of flexibility. All in all, the pallet lock is simple, practical, flexible and, above all, safe in its construction.

The work has undergone project planning, information retrieval, requirement specification, concept generation and selection, configuration and final layout design, which gave a CAD-model of the final result.

Much of the work went to the initial information search and the establishment of the requirement specification. An overall philosophy throughout the project was to minimize the risk of reconversion by thorough preparatory work. This was distinctly noticeable during the initial information retrieval and requirement specification. The concept selection process was divided into two parts. The introductory part included the main technical solution. The following part, in turn, handled the different parts of the chosen concept individually. This way of working optimized working time and focused on detail solutions only when it was appropriate.

This report together with the CAD model aims to provide a basis for continued development towards a finished product.

I NNEHÅLLSFÖRTECKNING

1 Inledning ... 5

1.1 Problemformulering ... 5

1.2 Syfte ... 5

1.3 Målsättning ... 5

1.4 Målgrupp ... 6

1.5 Läsanvisningar ... 6

2 Orientering ...7

2.1 Bakgrund ... 7

2.2 Nuläge ... 7

2.3 Framtid ... 8

2.4 Nomenklatur ... 9

3 Metod ...10

3.1 Projektplanering ... 10

3.2 Informationssökning ... 11

3.3 Kravspecifikation ... 11

3.4 Konceptgenerering ... 14

3.5 Konceptval ... 14

3.6 Konfiguration ... 15

3.7 Layoutkonstruktion ... 16

4 Resultat ... 17

4.1 WBS ... 17

4.2 Projektplanering ... 18

4.3 Informationssökning ... 20

4.4 Kravspecifikation ... 22

4.5 Konceptgenerering ... 26

4.6 Konceptval ... 40

4.7 Konfiguration ... 45

5 Diskussion... 63

5.1 Metod ... 63

5.2 Koncept ... 64

5.3 Konfiguration ... 64

5.4 måluppfyllnad ... 65

5.5 Varianter ... 66

6 Slutsats ...67

7 Fortsatt arbete ... 68

8 Tackord ... 69

9 Referenser ... 70

10 Bilagor ... 72

5

1 I NLEDNING

Denna rapport har tagits fram på uppdrag av Goodtech Solutions AB i Karlstad.

Goodtech är ett företag som bl.a. utvecklar och levererar robotceller åt industrin.

1.1 P

I dagsläget upplever Goodtech att det finns behov av att ta fram en standardkomponent för robotceller. Denna ska utgöra en integrerad del av en robotcell och betjäna denna med in- och utlastning av pallar med material på ett säkert sätt utan att störa produktionen. Funktion, säkerhet, kommunikation samt flexibilitet ser Goodtech som viktiga områden att ta med i tankarna kring ett koncept för denna typ av utrustning.

1.2 S

Det övergripande syftet med detta projekt är att ta fram en standardkomponent för den pallhanterande funktionen i robotceller som kan implementeras i framtida utvecklingsprojekt och därigenom reducera leveranstiden för dessa. Genom att ta fram en generell produkt som kan användas i flera robotceller slås därigenom utvecklingstiden och kostnaden för produkten ut över flera projekt.

1.3 M

Målsättningen med projektet är att visa på en ekonomiskt försvarbar produkt som uppfyller de krav och önskemål som säkerhetsföreskrifter och industrin ställer.

Produkten ska utgöra grunden i framtida utvecklingsprojekt med avsikt att mynna ut i en marknadsfärdig produkt som kan användas enskilt eller som en del av en större enhet.

Projektmålen, vilka ursprungligen statueras i Projektplanen (se bilaga 1) som är grunden för projektet, beskrivs som följande:

• Ta fram ett koncept för en fysisk produkt som kan utgöra en länk mellan robot och operatör för hantering av pall.

• Ge kundroboten oavbruten tillgång till detaljer på pall genom att eftersträva låga cykeltider vid pallbyte. Maximal cykeltid för detaljplockning är 1 min.

• Konceptet ska klara av pallar med eller utan pallkragar, produkter lastade i lager med mellanlägg och formade detaljhållare, så kallade blister.

• Goodtech ska efter projektets avslutning ha ett underlag för utveckling/tillverkning av en prototyp. Underlaget skall bestå av CAD-modell samt teknisk rapport.

• Låg tillverkningskostnad.

6 1.3.1 Avgränsning

Avgränsningarna statueras i Projektplanen (se Bilaga 1) och lyder som följer:

• Projektet kommer att utgå ifrån att inkommande och utgående pallar hanteras med handtruck.

• Alla detaljer, mellanlägg och blister hanteras av kundroboten.

• Hantering av blister och mellanlägg kommer inte att ske direkt före eller efter ett pallbyte. Därigenom inkräktar hanteringen av dessa inte på cykeltiden för ett pallbyte.

• Kundroboten förutsätts vara en länkarms-robot.

• Tillgång till produkterna på pallen kommer att begränsas till att vara enbart ovanifrån.

• Produkten kommer inte att hantera pallar med en totalhöjd (pall + last) på över 1.0 m

• Fysisk prototyp av produkten kommer inte att göras.

1.4 M

Målgruppen för denna rapport är personal vid Goodtech, lärare och examinatorer vid Karlstads universitet, studenter inom teknisk utbildning, samt andra nyfikna med vederbörlig teknisk kompetens.

1.5 L

Nästkommande del, Orientering, i denna rapport avser att ge en icke insatt läsare den förkunskap som krävs för att bättre förstå och uppskatta de efterföljande delarna i rapporten. Detta involverar en bakgrund till pallhantering såväl som nuläge och framtiden inom industriell automatisering. Denna del innefattar även nomenklatur kring dessa ämnen som kan vara relevant för denna rapport. Del 3 är en beskrivning av metodiken i arbetet med denna rapport. Läsare som är insatta i ämnet och endast har intresse av det konkreta resultatet av detta arbete rekommenderas att hoppa direkt till del 4 Resultat.

7

2 O RIENTERING

2.1 B

2.1.1 Pallar

Användandet av standardiserade pallar har sitt ursprung i det enorma behov av god logistik som fanns under andra världskriget. Med erfarenheter från det första världskriget tog amerikanarna fram en standardpall för att snabbt flytta stora mängder materiel. Efter kriget vidareutvecklades idén i Sverige i samarbete med SJ och det svenska truckföretaget BT år 1949 (BT-forklifts, 2017). Resultatet av detta arbete blev den pallstandard som sedan blev EUR-pall. EUR-pallen är den i Europa vanligaste av pallstandarder (Toyota - Material handling, 2015).

Pallar kan tillverkas i olika typer av material. Valet av material kan bero på miljön den ska vistas i, vilka laster som uppkommer samt om pallen ingår i en sluten cirkulation, pant-system (byggpall, 2017).

Pallsystem kompletteras även med olika andra artiklar för att öka användningsmöjligheterna. Bland dessa finns pallkragar vilka används för att på ett modulärt sätt skapa en låda med pallen som bas där en eller flera pallkragar kan användas för att få önskad höjd på lådan. Höjden på dessa pallkragar regleras även de av standarder (SS-EN 13545) och finns i olika storlekar. Andra komplement är lock vilka används för att sluta den av pallkragar bildade lådan och olika typer av mellanlägg vilka används för att möjliggöra att produkter på pallen lättare kan staplas.

Utöver de standardiserade komplementen som nämnts finns även fler standardiserade produkter men även företagsspecifika produkter som inte standardiserats.

2.1.2 Automatisering

Beroende på situation kan en maskin ersätta en person och/eller öka effektiviseringen i ett arbete varför automatisering är något som många gånger genom historien har mött både medhåll och motstånd (Frey & Osborne, 2013, pp. 7-8). Men utvecklingen av nya automatiserade processer kan även skapa nya arbetstillfällen (International Federation of Robotics, 2017).

2.2 N

För att kunna utveckla och bibehålla industriproduktion i Sverige så går trenden mot en allt högre automationsgrad inom allt fler områden av produktionen. Robotceller utgör idag en allt större del av produktionen när det gäller automation av industrin.

Som leverantör av robotceller så ser Goodtech därför hur behovet av standardkomponenter för betjäning av robotar kommer att bli en viktig del av utvecklingen framöver (se figur 1, Bilaga 1 ).

Användningen av robotar inom industrin skiljer sig givetvis mycket över världen (International Federation of Robotics, 2016). I ett internationellt perspektiv ligger

8

Sverige på 5:e plats sett till andelen robotar i förhållande till industrianställda (International Federation of Robotics, 2016) (se figur 1).

Figur 1 Andelen universalrobotar per 10,000 anställda i tillverkningsindustrin (ISIC rev4:C) 2015 (ref:IFR)

2.3 F

De stora framsteg som görs inom dator och robotik lägger grunden för att många jobb i framtiden kan komma att ersättas av teknik. En studie vid Oxford universitet (Frey

& Osborne, 2013) visar att så mycket som 47% av amerikanska jobb kunde komma att ersättas av någon form av automation inom uppskattningsvis 10–20 år.

I en studie gjord av den internationella branchorganisationen IFR (International Federation of Robotics, 2016) framgår att antalet universalrobotar i världen under 2016 ökade med 14% vilket motsvarar en ökning med 290 000 enheter. Studien prognostiserar även en fortsatt ökning i medeltakten 13% per år för åren 2017 till 2019 (se figur 2).

531

398 305 301

212190 188 176 169 160

150 136 128 127 126 120 119110 93 86 79 71 0

100 200 300 400 500 600

Andelen universalrobotar per 10,000 anställda i tillverkningsindustrin (ISIC rev4:C) 2015 (ref:IFR)

Världsgenomsnitt: 69

9

Figur 2 Nyproduktion av robotar i världen sedan 2005

2.4 N

Nyckelord och begrepp

Blister Termoformad plast, vanligtvis PET, ABS eller PS. Används för att skapa brickor speciellt utformade efter en eller flera produkter för att underlätta en korrekt placering.

Handtruck Manuellt hanterad vagn för förflyttning av pallar.

Kallas även: palldragare, pallyft, palltruck och gaffelvagn.

Kundrobot Den robot som hanterar detaljer på pallen.

Mellanlägg Produkter för att medge stabilisering samt stapling av detaljer i pallen. Vanligtvis i form av skivor av kartong något mindre än insidan på en pall med pallkragar.

Plundra Plocka detaljer ur en pall

Robotcell En robotcell är ett komplett system som inkluderar roboten, operatör och allt annat som ska till för att arbetsprocessen ska fungera (Industriautomation, 2017).

120 111 114 113 60

121

166 159 178 221

254 290

322 363

414

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016*2017*2018*2019*

Antal 1000 st

Nyproduktion av robotar i världen

(* prognos)

10

3 M ETOD

Projektetableringen initierades med uppdragsbeskrivningen (se Bilaga 1).

3.1 P

Projektplanen (se Bilaga 2) utgör ett dokument som beskriver ramarna för projektet.

Det tas fram av projektansvarig och kvitteras därefter av uppdragsgivaren och utgör därmed ett kvitto på en gemensam bild av projektet.

Utformningen av projektplanen inspireras av upplägget som presenteras i Praktisk projektledning (Lundström & Rosander, 2014) samt Handbok för mindre projekt (Eriksson & Lilliesköld, 2004) (se Figur 3).

Figur 3 Projektprocessens olika delar

Genom upprättandet av en Work Breakdown Structure (WBS) (Lundström &

Rosander, 2014, p. 2.3.4) beskrivs alla de olika delar av projektet som man i detta skede bedömer kommer att ingå i projektet. En WBS beskriver, som namnet antyder, en nerbruten bild av projektet. Man eftersträvar att beskriva de olika delmomenten i projekten i allt mer detaljerade steg. Resultatet blir därför ett växande antal allt mindre uppgifter som tillsammans utgör hela projektet. Denna utgör sedan ett bra underlag för projektplaneringen.

Projektplanen beskriver:

• Intressenter

• Bakgrund

• Problemformulering

• Mål

• Avgränsningar

• Projektmodell

• Beslutsredovisning

• Dokumenthantering

• Projektrisker

• Presentation

• Kontaktuppgifter

Projektplanen är under hela projektets gång ett levande dokument och är vid projektets slut ett dokument som utgör en projektspecifikation.

Etablering Genomförande Avslut

11

3.2 I

En inledande informationssökning är nödvändig för att sätta sig in i ämnet.

Detta innefattar bland annat att skaffa en överblick av vilka regler och/eller lagar som omfattar produkten, framförallt ur säkerhetssynpunkt. Då produkten kommer att hantera standardiserade pallar söks även information kring vilka pallar som är aktuella samt nödvändiga data för dessa. Genom att studera liknande produkter och lösningar i enlighet med Katalogmetoden (Johannesson et al, 2013, p. 172) söks inspiration eller information som kan beröra produkten. Genom att studera andra examensarbeten tillkommer mer information som kan vara av nytta för projektet.

Undersökningar kring befintliga patent och/eller designskydd ger möjligheter till inspiration samt att direkt utesluta vissa lösningar.

Utöver den informationen som söks i dokumenterad form tillkommer även en utökad förståelse för ämnet som fås genom samtal med mer erfarna ingenjörer och tekniker hos uppdragsgivaren.

3.3 K

Upprättandet av en kravspecifikation är ett sätt att tydliggöra vad projektet ska uppnå.

Kraven utgår ifrån de projektmål och avgränsningar som givits i projektplanen.

Projektmålen är ursprungligen uttryckta för diffust för att kunna utgöra konkreta referenspunkter. Arbetet med kravspecifikationen avser därför att översätta kundkraven till konkreta tekniska målparametrar. De tekniska målen ligger därefter till grund för utvärderingen av koncepten.

Kravspecifikationen är lösningsoberoende, dvs. beskriver vad produkten ska göra utan att begränsa hur detta ska åstadkommas.

12 3.3.1 Kriteriematris

För att underlätta arbetet med att hitta relevanta krav och önskemål används en checklista (se tabell 1) som grundar sig på Olssons (1978) kriteriematris refererad till i Johannesson et al (2013, p. 156). Denna beskriver en produkts olika livscykler och de aspekter som kan komma att inverka i dessa. Kriterier formuleras för varje cell där det bedöms relevant för produkten utifrån de mål och avgränsningar som formulerats i projektplanen. Därigenom täcks hela produktens livscykel.

Tabell 1 Checklista för kravspecifikation baserad på Olsson

Livscykelfas

Aspekter

Process Miljö Människa Ekonomi Konstruktion

Utveckling, konstruktion m.m.

1,1 1,2 1,3 1,4

Tillverkning Tillverkning, montering,

kontroll, lagring m.m.

2,1 2,2 2,3 2,4

Transport Försäljning, distribution

m.m.

3,1 3,2 3,3 3,4

Under drift Installation, användning,

underhåll m.m.

4,1 4,2 4,3 4,4

Eliminering Borttransport, återvinning,

förstöring m.m.

5,1 5,2 5,3 5,4

13 3.3.2 QFD

För att hjälpa till med att översätta kundkrav till tekniska parametrar används ett verktyg kallat kundcentrerad planering, mer känd under det engelska namnet Quality function deployment (QFD) vilket utvecklades av S. Mizuno och Y. Akao (1990) refererad i Johannesson et al (2013, p. 297). Kraven som genereras förs in i ett så kallat kvalitetshus, eng. house of quality (se figur 4).

Samband Vad / Hur

Viktfaktorer

Tekniska samband

Tekniska mål Hur?

Kundkrav Vad?

Viktat resultat Enhet

Mål

Figur 4 Kvalitetshus (house of quality)

14 3.3.3 System-FMEA

Riskbedömning i form av en system-FMEA görs för att bättre analysera kraven och önskemålen som framkommit. En system-FMEA är en systematisk tillförlitlighetsanalys av funktioner, felorsaker och felkonsekvenser och resulterar i mer detaljer kring arbetet samt en prioriteringslista över riskerna (Bergman & Klefsjö, 2011, p. 162).

3.4 K

En funktionsanalys skapas vilken klargör funktionskravens relation. En funktionsanalys börjar med huvudfunktionen. Genom att ställa frågan ”Hur?”

genereras ett eller flera svar, subfunktioner, vilka placeras under huvudfunktionen och ger därmed delfunktioner (Johannesson et al, 2013). Därefter upprepas proceduren för varje nytt svar. Metoden är effektiv och bryter snabbt ner en produkt till allt mer specifika områden. Utöver de subfunktioner som blir resultatet av detta arbete kompletteras även med andra funktioner som kan kategoriseras som ”bra att ha” snarare än direkta krav. Dessa har sin grund i såväl informationssökningen i början av projektet som personlig erfarenhet av arbete inom automatiserade industrier. Alla de funktioner som blir resultatet utgör därefter ett bra underlag för att söka lösningar för de enskilda problemen. Dessa lösningar kan därefter kombineras för att ge olika totallösningar och därigenom kompletta koncept.

Användandet av brainstorming tillsammans med andra studenter utgör ytterligare hjälpmedel för konceptgenereringen.

Samtliga koncept beskrivs såväl i bild som i text för att klargöra relevant design och funktion.

3.5 K

Koncepten genomgår en konceptvalsprocess som innefattar en elimineringsmatris efter Pahl och Beitz (Johannesson et al, 2013, p. 183) för att direkt avgöra om produkten uppfyller de satta kraven. Här utvärderas om ett koncept ska sållas bort eller stanna kvar för vidare bedömningar. I de fall ett koncept saknar tillräckligt med information för att göra en bedömning utökas dess beskrivning med tillbörlig information om så är möjligt, alternativt sållas konceptet bort.

3.5.2 Viktbestämningsmatris

Alla önskemålen som formulerats värderas inte lika. För att ta hänsyn till detta viktas de på en skala från 1 - 5 där ett önskemål med viktklass 5 väger tyngst. Det inses att viktning av önskemål inte kan göras helt objektivt. Men för att minimera subjektiv inverkan används en viktbestämningsmatris där alla önskemålens relationer utvärderas parvis (Johannesson et al, 2013, p. 187). Utvärderingen går till så att två önskemål delar på värdet 1. Genom att låta det tyngre vägande önskemålet få ett högre värde utfaller en relation dessa emellan. Utfallen av alla dessa utvärderingar förs in i viktbestämningsmatrisen och varje önskemåls vikter summeras. Dessa värden normaliseras därefter genom förhållandet med totalsumman av alla vikter.

15

Tabell 2 Viktbestämningsmatrin

Önskemål A B C Sum Sum/Tot

A -

B -

C -

Tot

För att göra viktningen mer överskådlig och enklare att bearbeta översätts de normaliserade värdena till vikter på skalan 1-5 enligt ekv 1 där (𝑊_𝑖)=viktfaktorn i skala 1-5, (𝜎_𝑖)=normaliserat värde, (𝜎_{𝑖𝑚𝑎𝑥})=högsta normaliserade värdet.

𝑊_𝑖= (𝜎_𝑖⁄𝜎_{𝑖𝑚𝑎𝑥})5 (1)

3.5.3 Relativ beslutsmatris (Pughmatris)

För att avgöra hur koncepten står sig mot varandra används en process där de olika koncepten jämförs med en referens. Till detta används en relativbeslutsmatris enligt Pugh (Johannesson et al, 2013, p. 184). Här vägs konceptens önskemål mot referensen. Utfallet ges bedömningen (+), lika (0) eller sämre (-). De olika önskemålens vikt multipliceras med utfallet i varje jämförelse. Konceptens alla resultat summeras därefter till nettovärden. Sammantaget ger resultaten ett underlag för en rangordning av koncepten.

3.6 K

När ett koncept för den övergripande tekniska lösningen valts kvarstår att välja komponenter och dimensioner inom ramen för konceptet. Här ingår även att besluta köp av standardkomponenter alternativt egen tillverkning. Ett praktiskt sätt att underlätta detta arbete är att bryta ner konceptet i delar. Delarna avgörs av sin funktion och därigenom kan vidare arbete fokusera på att hitta en fördelaktig lösning på just den funktionen. Dessa analyser kan i sig vara lika omfattande som den för den övergripande tekniska lösningen och använda sig av samma och eller andra metoder.

När alla dellösningar har nåtts kombineras dessa till en komplett produkt. Det är värt att notera, och i så fall storleken på, synergieffekter eller hämmande relationer mellan dellösningar. Därav kan arbetet med dessa dellösningar inte ske helt separat från varandra i arbetet med en helhetslösning.

Framförallt under konfigurationsfasen av projektet appliceras metoden concurrent engineering (CE) vilket på svenska brukar benämnas som Integrerad produktutveckling (IPU) (Johannesson et al, 2013, p. 71). Detta innebär att produkten utvecklas i samverkan med flera av de funktioner som kommer att beröras av produkten.

16

I konfigurationsarbetet används än en gång viktbestämningsmatris vilket även kompletteras med en Kriterieviktmatris(Kesselring) (Johannesson et al, 2013, p.

190). För att använda en kriterieviktsmatris graderas olika lösningsalternativs uppfyllnadsgrad på en lämplig skala. Dessa förs sedan in i matrisen tillsammans med ett idealt alternativ som ges maximalt betyg i alla kategorier. Därefter multipliceras samtliga alternativs betyg med aktuellt önskemåls vikt och alla alternativens samlade resultat summeras. En normalisering av det uppnådda resultatet mot maxresultat ger en bild av hur resultatet förhåller sig i sammanhanget. Slutligen rankas alla lösningsalternativ.

3.7 L

När detaljerna kring produkten är klara skapas en layoutmodell i CAD-programmet Solidworks.

17

4 R ESULTAT

4.1 WBS

Startpunkten i arbetet med projektet var upprättandet av den WBS som kan ses i figur 5.

Figur 5 WBS (Work Breakdown Structure)

Pa llslu ss

Etablering Projektplan

Mål Avgränsningar

Projektmodell Projektrisker

Genomförande

Informationssökning

Metoder Befintliga produkter

Standarder Metodval

Kravspecifikation

Kriteriematris QFD System-FMEA

Konceptgen.

Funktionsanalys (Brainstorming)

Konceptval

Eliminerings-matris

Relativ beslutsmatris Konfiguration

Layoutkonstruktion

Avslut

Rapportskrivning Presentation

18

4.2 P

En fas betraktas som avslutad först när vissa givna parametrar är uppfyllda. Vem som avgör om så är fallet beror på om fasen avslutas med en milstolpe eller en grind.

Milstolpens måluppfyllnad avgörs internt i projektet medans en grind innebär att uppdragsgivaren, eller dess representant (styrgrupp), godkänner måluppfyllnaden.

De olika fasernas måluppfyllnad samt om det är en milstolpe eller grind presenteras i tabell 3. Projektplanen presenteras även grafiskt i form av ett Gantt schema i tabell 4.

Tabell 3 Projektplan med måluppfyllnadskrav för projektfasernas milstolpar och grindar

Projektfas Milstolpe/Grind Krav för måluppfyllnad

Projektplanering Grind Projektplanen godkänd

Kravspecifikation Grind Kravspecifikationen godkänd

Konceptgenerering Milstolpe Flera koncept har tagits fram för utvärdering.

Metodrapport Milstolpe Metoddelen av rapporten preliminärt klar

Konceptutvärdering Milstolpe Ett slutgiltigt koncept har valts ut.

Konfiguration Milstolpe Material- & komponentval klart

Layoutkonstruktion Milstolpe En färdig modell i CAD

Rapport (utkast) Milstolpe Rapporten preliminärt klar

Presentation, opponering

Milstolpe Presentations-mtrl klart.

Annan rapport opponerad

Slutrapport Grind Rapport klar för slutinlämning

19

Tabell 4 Gantt-schema över projektet

Planerat

Faktiskt utfört

Vecka

AKTIVITET 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Projektplanering

Info. sökning

Kravspecifikation

Konceptgenerering

Konceptutvärdering

Konfiguration

Layoutkonstruktion

Rapport

På grund av att detta projekt är knutet till en kurs på Karlstads universitet med en fast tidsram blir det nödvändigt att betrakta tidsramen för projektet som prioriterad före produktens funktion. Detta innebär att vissa funktioner kommer att lämnas till efterkommande projekt att utveckla i de fall bedömningen görs att de inte ryms inom projektets tidsram. Detta innefattar främst funktioner och detaljer som ligger utöver de grundläggande målen för projektet.

Metod Utkast Slutrapport

20

4.3 I

Maskindirektivet (Directive 2006/42/EC) är det i EU styrande dokumentet för hälso- och säkerhetsföreskrifter när det kommer till maskiner. Det är bland annat detta dokument som ligger till grund när en maskin ska CE-märkas. CE-märkning är en förutsättning för att en produkt ska få säljas inom EU och garanterar att alla de krav som en produkt omfattas av är uppfyllda. På nationell nivå implementeras Maskindirektivet i svensk lag av arbetsmiljöverkets föreskrift ”Maskiner” (AFS 2008:3) En annan relevant föreskrift hos arbetsmiljöverket är ”Användning av arbetsutrustning” (AFS 2006:4) vilken bland annat statuerar:

En arbetsutrustning skall ha skydd eller skyddsanordningar om det finns någon olycksrisk vid kontakt med rörliga eller på annat sätt farliga delar. De skall hindra tillträde till riskområdena eller stoppa farliga funktioner innan någon når

riskområdena. Ett avskärmningsskydd som utan svårighet kan öppnas eller tas bort utan verktyg skall, om särskilda skäl inte talar däremot, ha förreglingar så att 1. farlig maskinfunktion hindras från att starta eller fortsätta om skyddet inte är i skyddsläge,

2. återstart inte sker automatiskt genom att skyddet stängs.

Skydd och skyddsanordningar 1. skall vara av robust konstruktion, 2. får inte medföra nya risker,

3. får inte vara lätta att avlägsna eller sättas ur funktion, 4. skall vara placerade på tillräckligt avstånd från riskområdet,

5. får inte skymma uppsikten över utrustningens operationer mer än nödvändigt, skall möjliggöra nödvändiga ingrepp för att montera eller byta ut delar och för underhållsarbete. Därvid får tillträde endast vara möjligt till det område där ingreppet skall utföras, och om möjligt, utan att skyddet eller skyddsanordningen behöver avlägsnas.

För att avgöra vad som utgör ett tillräckligt avstånd från ett riskområde hänvisas till Svensk Standard (ISO 13857:2008) ”Maskinsäkerhet – Skyddsavstånd för att hindra att armar och ben når in i riskområden”.

21 4.3.2 Pallar

De standarder av pall som Goodtech bedömer kommer att vara aktuella för projektet är framförallt EUR-pall samt i viss mån även Volvo-pall.

EUR-PALL

EUR-pall har måtten: (l x b x h) 1200 x 800 x 144 mm (SS-EN 13698-1) (se figur 6).

Figur 6 Mått för pall enligt EUR-pall standard. (Bild publicerad med tillåtelse enl. CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=268602)

En mindre variant med EUR-pall som bas, kallad Halv-pall, med måtten 800 x 600 x 144 mm är även vanligt förekommande. Fördelen med halvpallen är att den har samma längd som bredden på ordinarie EUR-pall. Detta innebär att system som är byggda för att hantera EUR-pall från kortsidan många gånger kan hantera en eller två, halv-pall från dess långsida.

VOLVO-PALL

Volvo använder sig av ett eget emballagesystem under namnet ”V-EMB” (AB Volvo (1), 2017). I detta system finns bland annat träpallar, pallkragar etc. Dessa påminner mycket om EUR-pallen. Den i detta fallet väsentliga skillnaden hos Volvos träpallsystem är att de har sju olika storleksvarianter där bredden varierar från 615 mm till 1220 mm och längderna varierar från 820 mm till 2800 mm (AB Volvo (2), 2017).

22 4.3.3 Handtruck

En handtruck är en manuellt hanterad vagn för förflyttning av pallar.

Andra namn för handtruck är: palldragare, pallyft, palltruck, gaffelvagn mm.

Handtruckar finns i många olika varianter. Skillnaderna varianterna emellan kan bland annat vara dimensioneringen av gafflarna, antalet och materialet i hjulen mm.

Vanligtvis är maximal lyftkapacitet för en handtruck omkring 2000 kg och lyfthöjden, dvs gafflarnas höjd över golvet, från 85 mm till 200 mm.

4.3.4 Befintliga produkter / Artiklar i ämnet

Inom industrin används denna typ av produkt mycket men i de flesta fall är de en integrerad del av en hel anläggning och utvecklas för varje enskild anläggning. Av den anledningen marknadsförs dessa inte separat. En liknande produkt som redan finns på marknaden är ”Pallstation” från Svia (Svia, 2017). Den enda informationen som hittades kring denna produkt är en bild och en kort textrad men det framgår ändå hur produkten fungerar. En annan produkt som gav inspiration var ”Easycube” från Rotab (Rotab, 2017) som är en maskin för lastning av lådor på pallar.

Informationssökandet gav även insikter kring vilka sensorer som finns kopplade till de robotar som kan tänkas vara aktuella i den tänkta miljön. Det finns idag redan robotceller med sensorer så pass avancerade att avgränsningar i form av staket etc.

inte är nödvändiga för att klara av säkerheten för personal som vistas i närheten (ABB, 2016) (OpiFlex, 2017). Denna lösning är anpassad för applikationer där personer tidvis kan komma att jobba i robotens direkta närhet. I dessa fall kan roboten, för att undvika personskador, sakta ner eller helt stanna. Av denna anledning kan det därför i vissa sammanhang vara att föredra att fortfarande förlita sig på fysiska avgränsningar för att hindra personer för att komma inom robotens arbetsutrymme och därmed garantera en bibehållen hög produktionstakt.

Ett tidigare examensarbete som involverade en liknande funktion (Blomqvist, Ferhatovic, 2014) gav information och inspiration för bl.a. produktkrav och konceptframtagning.

4.4 K

En följd av kravet på hantering av mellanlägg och blister är att pallplatser för dessa måste finnas inom räckhåll för kundroboten. En komplett enhet ska därför ha plats för tre pallplatser.

23 4.4.1 Kriteriematris

Kraven och önskemålen listades enligt arbetsmetoden i en kriteriematris (se tabell 5).

Tabell 5 Kriteriematris

4.4.2 QFD

QFD-matrisen (se tabell 6) visar att fokus bör ligga på materialvalet samt att hålla nere pallslussens bredd och djup. Detta för att kräva så lite som möjligt av

kundroboten. De uppskattade korrelationerna mellan produktkraven visar att materialvalet korrelerar med kostnaderna för eliminering, transport samt

11.1ProcessFå plats på begränsad ytaÖBLiten breddmm 2Litet djupmm 3Kräva så lite som möjligt av kundrobotenKräva så liten räckvidd som möjligt av kundrobotenmm 4Parametriserade pallmåttÖBEnl tabulerade måttmm 51.2MiljöMiljövänliga materialÖBGiftfria konstruktionsmaterial, färger och smörjmedelJa / Nej 61.4EkonomiEnkel konstruktionÖBFå detaljer. I möjligaste mån hyllvaror. Eventuella specialkonstruerade detaljer ska hållas så okomplicerade som möjligt för att inte begränsa valet av underleverantör.

Ja / Nej 72.1ProcessOkomplicerad tillverkningÖBTillverkningsmetoder ska vara så okomplicerad som möjligt för att inte begränsa underleverantör.Ja / Nej 82.4EkonomiLåg tillverkningskostnadÖBUppnås genom enkel konstruktion samt okomplicerad tillverkningJa / Nej 93.1ProcessLätt att monteraÖBKlara av att montera ihop för två montörer utan lyfthjälp (ex. travers).Ja / Nej 103.3MänniskaMinska risken för felmonteringÖBPoka Yoke Ja / Nej 114.1ProcessGe kundrobot tillgång till detaljer på pallKFGe kundrobot tillträde till pallens ovansida Ja / Nej 12Hög produktivitetKBCykeltid < 60s 13Medge hantering av detaljer, mellanlägg samt blisterKTillgängliga pallplatser=3 st 14Medge hantering av pall med handtruckKBMax lyfthöjd = 100 mm 15Klara av ovarsam hanteringÖBRobust. Tillåta lättare påkörning av truckhanterad pallJa / Nej 164.3MänniskaKlara av lagkrav (Säkerhet)KBUppfylla Föreskrifterna "Maskin" [AFS 2008:3] samt "Användning av arbetsutrustning” [AFS 2006:4]Ja / Nej 17Bibehållen upplevd kvalitéÖBBeständiga material. 184.4EkonomiLågt underhållskravÖBMinimera stopptid.Ja / Nej Eliminering195.1ProcessLätt att montera isär.ÖBLika enkel att ta isär som att få ihop.Ja / Nej

Konstruktion Tillverkning

AspektCellKriterium Transport Under drift

LivscykelfasNrKrav = K Önskemål = ÖFunktionell = F Begränsande = BMålEnhet

24

tillverkning. Elimineringskostnaden korrelerar i sig med transportkostnaden och kravet på få delar. Även tillverkningskostnaden visar på korrelation med kravet om få delar och har dessutom en korrelation med kravet om att delarna bör vara

hyllvaror. I kategorin materialval ingår även valet av olika produkter såsom att välja mellan galler eller hel plåt. Denna kategori har ingen enhet och heller inget

målvärde i ett så stort omfång som hela produkten utan representerar endast vikten av ett bra produktval för de enskilda detaljerna i pallslussen.

Tabell 6 QFD-matris

+

+ +

+ +

+ +

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 4 9 9 1 3 1 1 9

2 4 9 9

3 5 3 3 3 3 9 9

4 4 9 9 1 1 1 3 1 3 1 9

5 2 9

6 3 3 9 9 1 1 1 9

7 3 3 3 9 3 1 1 1 1 3

8 4 9 9 9 9 9 9 9

9 5 9

10 3 9

132 132 45 22 80 88 97 46 73 46 45 216

mm mm mm Ja / Nej st st kr kr kr kr Ja / Nej

Lågt Lågt Lågt Ja Lågt Lågt Lågt Lågt Lågt Lågt Ja

9 3 1

Korrelation: Positiv (+) / Negativ (-)

Viktat resultat

Enhet

Mål Djup Parametriserade pallmått

Antal delar Antal specialdelar (ej hyllvaror)

Bredd

Lätt att tillverka Säkerhetsavstånd

Materialval

Kundanpassade mått kolumn # Tillverkningskostnad

Transportkostnad Driftkostnad Elimineringskostnad

Höjd till pallplats

Rad #

Kundbehov (Vad)

Produktkrav (Hur, mätbara)

Kundkravets viktning (1-5) Materialval

Djup Bredd

Lätt att montera Billig Hanteras med handtruck

Ta liten plats

Säker Robust

Elimineringskostnad Säkerhetsavstånd Inte kräva onödigt stor kundrobot

Miljövänliga material

Starkt samband Medel samband Svagt sambad

Höjd till pallplats Parametriserade pallmått Antal delar Antal specialdelar (ej hyllvaror) Tillverkningskostnad Transportkostnad Driftkostnad