Examensarbete i Maskinteknik
Reducering av monterings-
och installationstid genom
implementering av DFA
– Reduction of assembly and installation time by
implementing Design-for-Assembly
Författare: Daniel Svensson, Edin Ramic Handledare LNU: Valentina Haralanova
Handledare företag: Niklas Svensson, Hydroware Examinator LNU: Izudin Dugic
Sammanfattning
I flera år har hissar och andra lyftanordningar används för vertikal transport. Samhällets utveckling har medfört större krav på hissar som snabbhet, säkerhet och effektivitet. Idag styrs kommunikationen i hissen via elektroniska komponenter som monteras i fabrik. Att utveckla mer monteringsanpassade produkter kan i sin tur minska monteringskostnaden, minska monteringstiden samt öka effektiviteten i monteringsprocessen.
Projektet syftar sig på att undersöka möjligheterna i att utveckla en produkt baserat på åsikter och erfarenheter av användare. Till projektet är två delmål etablerade där det första är att identifiera bristningar i dagens korgnodskonstruktion genom tidsanalyser och fallstudier på monterings- och installationsprocessen. Det andra delmålet är att generera förbättringsförslag till konstruktionsbristningarna och illustrera dessa i CAD-miljö.
Arbetet genomfördes på Hydroware AB i Alvesta där endast huvudprodukten, Hydroelite varit i fokus. Andra konkurrerande driv- och styrsystem för hydrauliska hissar jämfördes inte. Vidare avgränsas arbetet på den mekaniska konstruktionen av korgnoden och inte den elektriska aspekten.
Genom fallstudie på monterings- och installationsprocessen i kombination med effektivitesanalyser med avseende på monteringen kunde tre problemområden identifieras: Montering, Installation och Hängkabelfäste.
För samtliga problemområden genererades det koncept som genomgick en gallringsprocess för att utse den mest optimala lösningen för respektive problem. Då syftet med projektet var att implementera DFA skedde gallringsprocessen inom ramen av DFA:s riktlinjer samt relevanta produktmål för det specifika problemområdet. Det mest optimala lösningskonceptet för respektive område illustrerades sedan i CAD-miljö. Vidare genomfördes det ytterligare en tidsanalys för att jämföra förbättringskonceptet med den nuvarande korgnodskonstruktionen.
Summary
For several years, elevators and other lifting machineries have been used for vertical transportation. Society’s development have brought higher demands on elevators such as speed, security and efficiency. The communication in today’s elevators are controlled by electrical components which are assemblied in factories. By designing products for easier assembly, it is possible to decrease the assembly cost, decrease the assembly time and increase the efficiency in the assembly process.
The project aims to investigate the possibilities to develop a product based on oponions and experiences of users. Two sub-targets are established for the project where the first one is to identify faults in today’s cagenode by conducting time analysis and case studies on assembly and installations processes. The second sub-target is to generate suggestions for improvement of the defects in the construction and illustrate these in CAD-environment.
The project is conducted at Hydroware AB in Alvesta where only the company’s main product, Hydroelite, have been in focus. Other systems for hydraulic elevators were not compared. Furthermore, the project is limited to the mechanical construction of the cagenode and not the electrical aspect. By conducting case studies on the assembly and installation processes, in combination with analysis of the efficiency with respect to the assembly, three areas of problems were identified: Assembly, Installation and Attachment for the hangningcable.
Concepts for improvments were generated for all areas of problems. The concepts did undergo a pruning process in order to find the most optimal solution to the respective problem. Since the purpose of the project was to implement DFA, the pruning process was conducted according to DFA guidelines and relevant product objectives. The most optimal solutions for each respective area of problem were thus illustraded in CAD-environment. Furthermore, another time analysis was conducted in order to compare the suggested concept with today’s construction.
Abstract
Utveckling av produkter enligt DFA kan öka effektiviteten i
monteringsprocessen med avseende på tid, tillgänglighet, synlighet och kostnad. Syftet med arbetet är att undersöka möjligheterna i att utveckla en produkt baserat på åsikter och erfarenheter. Två delmål är etablerade till projektet där det första är att kartlägga monterings- och installationsprocesser. Andra delmålet är att generera förbättringsförslag för korgnodskonstruktionen. Via fallstudier av monterings- och installationsprocesser samt tidsanalyser identifierades tre problemområden till vilka samtliga ett förbättringskoncept genererats. Det genomfördes ytterligare en tidsanalys på förbättringsförslaget för att jämföra med dagens korgnodskonstruktion. Resultatet visar en minskning av den totala monteringstiden och för den totala installationstiden. Vidare visar resultatet en effektivitetsökning för förmontering och installation, däremot en minskad effektivitet för montering.
Nyckelord: DFA, Monteringsanpassad konstruktion, Monteringstid,
Installationstid, Tidsanalys, Effektivitet, Produktutvecklingsprocess,
Konceptgenerering, Förbättringsförslag
Förord
Examensarbetet Minskning av monterings- och installationstid genom
implementering av DFA är ett arbete värt 22.5 högskolepoäng och är utfört på
Hydroware AB i Alvesta. Uppdragsgivaren hade bristande information angående hur installationen av deras huvudprodukt, Hydroelite, upplevs av installörer. Vidare hade företaget inte utfört några mätningar av effektiviteten med avseende på monteringsprocessen. Arbetet, som är avsett för högskoleingenjörs-nivå, är skrivet av två studenter på Linnéuniversitetet i Växjö som läser Maskinteknik med inriktningen produktutveckling. Genomförandet av examensarbetet hade inte varit möjligt utan engagerade personer vi vill passa på att tacka:
Våra handledare, Valentina Haralanova, universitetslektor på Linnéuniversitetet och Nicklas Svensson, konstruktör på Hydroware. Vid frågor och funderingar levererande ni alltid hjälpsamma svar och rådgivning. Från början till slut satte ni oss i rätt intellektuell riktning för examensarbetet.
Vidare vill vi tacka installatören, Stefan och inblandade montörer från företaget för er villighet att spendera tid med oss och besvara våra frågor. Era åsikter och erfarenheter är fundamentet till detta examensarbete.
Edin Ramic Daniel Svensson
Innehållsförteckning
SAMMANFATTNING ... 2 SUMMARY ... 3 ABSTRACT ... 4 FÖRORD ... 5 INNEHÅLLSFÖRTECKNING ... 6 1. INTRODUKTION ... 1 1.1BAKGRUND ... 1 1.2PROBLEMBESKRIVNING ... 2 1.3SYFTE ... 3 1.4MÅL ... 4 1.5AVGRÄNSNINGAR ... 4 2. METOD ... 5 2.1VETENSKAPLIGT FÖRHÅLLNINGSSÄTT ... 5 2.1.1 Positivitism ... 5 2.1.2 Hermeneutik ... 5 2.1.3 Val av synsätt ... 5 2.2VETENSKAPLIGT ANGREPPSSÄTT ... 6 2.2.1 Deduktion ... 6 2.2.2 Induktion ... 6 2.2.3 Abduktion ... 6 2.2.4 Val av angreppsätt ... 7 2.3FORSKNINGSMETOD ... 7 2.3.1 Kvantiativ forskningsmetod ... 7 2.3.2 Kvalitativ forskningsmetod ... 7 2.3.3 Val av forskningsmetod ... 8 2.4DATAINSAMLING ... 82.4.1 Primär- och sekundärkällor ... 8
3. TEORI ... 13 3.1PRODUKTUTVECKLINGSPROCESSEN ... 13 3.1.1 Definiera problemet ... 13 3.1.3 Mäta produktmålen ... 15 3.1.5 Utforska designutrymmet ... 16 3.1.6 Optimera designvalen ... 18 3.2MONTERINGSANPASSAD KONSTRUKTION ... 20
3.3BERÄKNING AV TILLVERKNINGS- OCH MONTERINGS TID ... 25
3.3.1 Montering av mekaniska komponenter... 26
3.3.2 Montering av elektriska kablar och kontakter... 28
3.3.3 Monteringstid elekriska komponenter ... 30
3.4TILLVERKNINGSMETODER ... 30 3.5SAMMANFOGANDE METODER ... 31 4. NULÄGESBESKRIVNING ... 32 4.1PRODUKTBESKRIVNING ... 32 4.2MONTERINGSPROCESS ... 37 4.2.1 Förmontering av korgnod ... 38 4.2.2 Montering av korgnod ... 38 4.3INSTALLATIONSPROCESS ... 41 5. GENOMFÖRANDE ... 44 5.1DEFINIERA PROBLEMET ... 44 5.2DEFINIERA PROBLEMOMRÅDEN ... 46 5.2.1 Område 1: Monteringen ... 46 5.2.2 Område 2: Installationen ... 50 5.2.3 Område 3: Hängkabelfäste ... 51 5.3FÖRBÄTTRINGSFÖRSLAG ... 52 5.3.1 Område 1: Monteringen ... 52 5.3.2 Område 2: Installationen ... 54 5.3.3 Område 3: Hängkabelfäste ... 57
5.4TIDS- OCH EFFEKTIVITETSANALYS AV FÖRBÄTTRINGSFÖRSLAG ... 59
6. RESULTAT & ANALYS ... 60
6.1RESULTAT AV FÖRBÄTTRINGSFÖRSLAG ... 60
6.2RESULTAT AV TIDS- OCH EFFEKTIVITETSANALYS ... 62
6.3ANALYS AV FÖRBÄTTRINGSFÖRSLAGET ... 63
7. DISKUSSION & SLUTSATSER... 64
7.1METODDISKUSSION... 64
7.2RESULTATDISKUSSION ... 65
7.2.1 Resultatdiskussion av förbättringsförslaget ... 65
7.2.2 Resultatdiskussion av tids- och effektivitetsanalys ... 66
7.3SLUTSATSER ... 66
REFERENSER ... 67
1. Introduktion
Detta avsnitt avser att introducera arbetet, bakgrund och problembeskrivning kommer att presenteras såväl som mål, syfte samt avgränsningar.
1.1 Bakgrund
Hissar och andra lyftanordningar har använts för att transportera varor och människor från olika nivåer vertikalt under flera århundranden. De första hissarna bestod av enkla rep som antingen drogs av människor eller djur. Med den industriella revolutionen följde behovet av att lyfta mer och tyngre föremål och ångdrivna hissar började att användas. Den första moderna hissen med en säkerhetsspärr för att undvika fall utvecklades år 1854 av Elisha Graves Otis i New York. Hans hissar har sedan dess setts som starten av den moderna hissen vilket gjorde det möjligt att bygga höghus [1].
Den moderna hissmarknaden består av två olika områden, kompletta hissar för nybyggda hus samt modernisering av befintliga hissar där styrsystemet byts ut mot en energieffektivare och mer hållbart system. De två vanligaste drivsystem av vertikaltgående personhissar är hydrauliska hissar och vajerhissar med eller utan växellåda [2].
På den globala marknaden för hissar och rulltrappor omsattes totalt år 2015, 89 miljarder USD med en beräknad ökning till 125 miljarder USD år 2021 [3]. Den största regionen på marknaden för nya system under 2014 var Kina med 69 % följt av Europa, Mellanöstern och Afrika med en kombinerad marknadsandel på 15% [4]. Den största delen inom marknaden baserat på värdet, är underhåll av befintliga hissar och rulltrappor och stod 2014 globalt för 46 % av marknaden [5]. Baserat på hur stor del av marknaden som underhåll står för kan det därför vara viktigt att inte bara konstruera en hiss för funktion utan också för underhåll.
Ur ett monteringsperspektiv är det viktigt att inte kompromissa på ergonomin
och den arbetsmiljön för montörerna i tillverkningen [6].
En förbättring av produktionen för montörer kan leda till att korta produktionstiden genom att minimera antalet onödiga steg under produktionen och förkorta väntetider. Vidare, att utveckla mer monteringsanpassade
produkter kan i sin tur innebära minskad tillverknings- och
1.2 Problembeskrivning
I Hydrowares styr- och drivsystem Hydroelite, används idag en korgnod som är konstruerad främst för ett lågt tillverkningspris, smidiga monteringsmoment på fabriken samt en del respons från företagets anlitade installatörer. Grunden för korgnods-enheterna är densamma för alla system oavsett storlek och huvudkonstruktionen består av bockad plåt, se figur 1.1.
Figur 1.1: Korgnodsbotten (vänster) och korgnodslock.
Korgnoden, som vanligtvis är monterad på korgtaket, är den enhet som för kommunikationen mellan hisskorgen och styrsystemet. Kommunikationen sker genom hängkablar till styrsystemet och sedan till drivsystemet. En mer komplett bild av interaktionen mellan korgnoden, kablage och maskinrummet visas i figur 1.2.
Funktioner som kopplas till korgnoden från hisskorgen är tablån inuti hisskorgen, absolutgivare, nödstopp och andra elektroniska funktioner. Huvuddelen av korgnoden utgörs av ett kretskort, relän, samt kablage.
Figur 1.2: Komplett Hydroelite system [8].
Utifrån insamlad data kring monterings- och installationsprocessen samt tidsanalys av processerna för effektivitetsberäkningar är det möjligt att utveckla en förbättrad konstruktion av korgnoden. Detta för att erbjuda ett modernt styrsystem i en konkurrenskraftig marknad för montörer, installatörer och kunder av Hydroelite.
Utifrån problembeskrivningen kan därmed en frågeställning formuleras:
Kan monterings- och installationstiden reduceras för korgnoden genom implementering av DFA i en produktutvecklingsprocess?
1.3 Syfte
1.4 Mål
För att uppnå syftet har två stycken delmål formulerats:
Delmål 1: Kartlägga problem samt brister i dagens konstruktion genom att erhålla fördjupad förståelse av installations- och monteringsprocesser, detta genom tidsanalyser och fallstudier av processerna.
Delmål 2: Utveckla koncept för en förbättrad korgnod med avseende på installation och montering inom ramen av DFA-riktlinjer. Därefter generera konkreta förbättringsförslag baserat på identifierade koncept som ska illustreras i CAD-miljö.
1.5 Avgränsningar
2. Metod
I detta kapitlet presenteras den metodologin samt de olika vetenskapliga syn- och angreppsätt som används i arbetet. I slutet av kapitlet redovisas en sammanfattning av den valda metodologin i arbetet.
2.1 Vetenskapligt förhållningssätt
Det finns i regel två olika förhållningssätt man kan förhålla sig när det gäller vetenskapligateorier. Positivitism med kvantitativ metodteori och hermeneutik där kvalitivativ metodteori används. Den stora skillnaden på de olika synsätten är att teorierna undersöker olika objekt vilket medför att skilda teorier används [9].
2.1.1 Positivitism
Teorin inom positivitism är att satserna utgörs av att beskriva samband som är observerbara och mätbara i verkligheten. Går det inte att mäta kan det inte häller undersökas vetenskapligt enligt positivitism. Det betyder dock inte att oobserverbara objekt inte kan mätas. För att mäta de krävs att en operationsprocess skapas, vilket kan räcka med en enkel frågeställning men är i många fall en mer komplicerad process. Giltigheten på mätningen beror på kvalitén av operationen, den så kallade validiteten [9].
2.1.2 Hermeneutik
Teorin kring hermeneutik är liknande den som för positivitism i att det är beskrivande satser som skall mätas, skillnaden är att inom hermeneutik mäts icke observerbara objekt. Målet är att skapa teorier för att att mäta hur människor i olika grupper uppfattar och tolkar verkligheten. Mätningen sker inte enbart genom observation, utan också via tolkningar av beteende verbalt eller icke verbalt [9].
2.1.3 Val av synsätt
2.2 Vetenskapligt angreppssätt
Att ta fram en teori som är tydligt kopplad till verkligheten är viktigt inom forskning för att skapa en bra och säker undersökning. Teorin kan bestå av olika delar av data och information, så kallad empiri, som finns inom det område av verkligheten som ska studeras eller undersökas. Ett centralt problem som återfinns inom de flesta typer av vetenskapligt arbete är sedan hur teorin förhåller sig till verkligheten [10].
2.2.1 Deduktion
Den deduktiva metoden används ofta som metod i ett vetenskapligt arbete där en positiv teori tillämpas. Den deduktiva metodens angreppsätt baseras på hypoteser som påvisas genom att härleda logiska förutsägelser från observerbar fakta och ställda initialvilkor. Stämmer den fakta som under undersökningen observerats med hypotesen, är hypotesen sann och om inte falsk [9]. En fördel med att använda ett deduktivt arbetssätt är att forskningen kan antas vara objektiv då forskninen baseras på befintlig teori, nackdelen är att den befintliga teorin kanske leder forskningen på samma väg och nya upptäckter missas [10].
2.2.2 Induktion
Induktiv metod kan ses som motsatsen till deduktiv metod. Där istället för att utgå ifrån en hypotes, utgår metoden ifrån insamlad data som styrs av en frågeställning. Från den insamlade datan dras sedan samband mellan egenskaper för att bilda en slutsats och skapa en generell hypotes. Den generella hypotesen har genom arbetssättet verifierats av den insamlade datan och har där igenom verifierats. Induktiv metod används ofta inom hermeneutisk vetenskap, där en hypotes att testa inte finns [9]. Nackdelen med induktivt arbetssätt är att empirin ofta riskerar att vinklas utifrån den undersökning som görs och riskerar att inte bli särskillt generell [10].
2.2.3 Abduktion
2.2.4 Val av angreppsätt
Det vetenskapliga angreppsätt i detta arbete kommer bestå av abduktion då arbetet inte kommer att baseras på en befintlig vetenskaplig teori som i deduktion. Arbetet baseras inte heller på befintlig data som under en induktiv metod, utan arbetet kommer att utföras med en blandning liknande abduktionens synsätt kring teori och verklighet. Där en hypotes utformas för att sedan testas i verkligheten och därefter för bättras och testas igen.
2.3 Forskningsmetod
När information har samlats in i ett forsknings eller utvecklings arbete måste den insamlade informationen systematiskt bearbetas för att svara på de frågor som ställts. Det finns två huvudtyper av flera olika typer av sätt att bearbeta information ett sätt kan vara statistiska metoder för att analysera numerisk data eller olika metoder för att tolka textmaterial.
2.3.1 Kvantiativ forskningsmetod
När data i form av siffror och direkt mätbara objekt samlas in används kvantitativ bearbetning för att analysera och för att uppnå ett resultat. Ett viktigt verktyg inom kvantitativ forskning är statistik vilket kan användas för att ordna, beskriva, bearbeta och analysera uppmätt data. Statistik kan skiljas i två olika typer av statistk med olika syften att uppnå, deskriptiv och hypotesprövande statistik. Deskriptiv statistik används för att i siffror ge en beskrivning av data och för att belysa problem. Hypotesprövande statistik används när statistiska påstående skall testas [10].
2.3.2 Kvalitativ forskningsmetod
2.3.3 Val av forskningsmetod
I arbetet kommer både kvantitativ och kvalitativ metod användas i avsikt att bearbeta data, då en del av den insamlade datan består av statistisk data. Samtidigt kommer en del baseras på intervjuer och observationer där bearbetningen kommer att ske enligt en kvalitativ metod.
2.4 Datainsamling
Det finns diverse tekniker som kan användas för att besvara en frågeställning. Vilken teknik som väljs för insamlingen av data är beroende på vad som bäst kan generera svar på en frågeställning i förhållande till de tillgängliga resurserna [10]. Om forskaren är intresserad av att undersöka åsikter kan denna data samlas in via intervjuer och enkäter. Vid undersökning av diverse flöden är observationer en metod att samla in nödvändig data [12].
2.4.1 Primär- och sekundärkällor
Primärkällor är källor som erhållits i form av originalhandlingar exempelvis protokoll. Vidare kan primärkällorna delas upp i ”Avsiktliga” källor och
”Oavsiktliga” källor. De avsiktliga källorna är skapade för att individer ska i
läsa dem i senare skeden, medan de oavsiktliga källorna är data som appliceras på ett vis som upphovsmannen inte direkt menat [13].
När data från primärkällorna sedan används i andra verk blir informationen en sekundärkälla [14]. Exempel på sekundärkällor vara litteraturstudier [11]. I regel ska den mest väsentliga informationen hämtas från primärkällor, men det är möjligt att förlita sig på vissa sekundärkällor om de är av vetenskaplig karaktär, exempelvis doktorsavhandlingar [15].
2.4.2 Intervju
En intervju innebär att en person håller en konversation med andra människor, vanligtvis en individ i taget [15]. Denna sortens datainsamlingsmetod ger forskaren primärdata [11].
Fördelen med att föra intervjuer ligger i dess flexibilitet. Det vill säga, en erfaren intervjuare kan få svar som ger upphov till diverse följdfrågor samt idéer utifrån konversationen, som man inte hade fått via enkäter [13]. Däremot kan intervjun som insamlingsmetod vara tidskrävande [11].
• Strukturerad intervju, frågorna är bestämda i förhand och följer en ordning.
• Ostrukturerad intervju, frågorna kommer i efterhand.
• Semi-strukturerad intervju, ämnet som konversationen kommer att handla om är förbestämt men frågorna formuleras utifrån respondenten.
2.4.3 Observationer
Observation innebär att forskaren ser och lyssnar en viss situation som är av betydelse för projektet. Data som erhålls antecknas ner under observationen eller efter. Processen kan underlättas genom ljud- och bildinspelningar då det ibland kan vara svårt att minnas vad som verkligen observerats. Dock krävs det oftast tillstånd för detta. En stod fördel vid observationer är att det finns en stor bas av möjligheter. Mycket kan observeras, exempelvis samverkan mellan människor och diverse experiment. Vilket innebär att man kan, via observation, få tillgång till information som man inte hade kunnat få via andra datainsamlingsmetoder [16].
2.4.4 Val av datainsamlingsmetod
Datainsamling i arbetet kommer ske genom semi-strukturerade intervjuer och observationer vilket kommer att generera primärdata. Däremot kommer teorin i arbetet främst baseras på sekundära källor i brist på primärkällor.
2.5 Undersökningsmetod
För att forskaren ska kunna genomföra sitt projekt bör en metod, eller en kombination av dessa användas. Metodik sätter upp vilka principer och ramar för hur forskaren ska gå till väga under arbetes gång. Några vanliga metoder kan vara fallstudie och experiment [12].
2.5.1 Fallstudie
2.5.2 Experimentell undersökning
Önskas det att undersöka effekten av en åtgärd kan experiment genomföras som undersökningsmetod [16]. Det kan ta lång tid att genomföra experimentet samtidigt kan metoden kräva mycket resurser [11]. Det är även viktigt att ha en välplanerad undersökning när man utför experiment. Detta på grund av att denna typ av metod är en fix design, vilket innebär att forskaren inte kan göra ändringar av uppsättning när experimentet är igång [12].
2.5.3 Val av undersökningsmetod
Undersökning i arbetet kommer bestå av fallstudier av processer, där nuläget kommer att studeras. Experimentell undersökning kommer inte att användas i arbetet då det inte finns ett mål i arbetet att testa olika konstruktioner.
2.6 Sanningskriterier
Mått på en forskningsstudies kredibilitet är validitet, reliabilitet och objektivitet [11]. Forskaren måste med andra ord se över den erhållna informationen för att avgöra den är pålitlig [13].
2.6.1 Validitet
Validitet är ett mått på hur väl en fråga mäter eller beskriver det som var avsett att beskrivas eller mätas [13]. Med andra ord, det som var avsett att mätas är det som mäts [15]. För att öka validiteten kan forskaren utföra intervjuer samt använda enkäter under datainsamlingen. Detta på grund av att forskaren kan förtydliga frågorna som ska ställas samt välja målgrupp för sin undersökning [11].
2.6.2 Reliabilitet
2.6.3 Objektivitet
Objektivitet innebär till vilken grad diverse åsikter kan ha för påverkan på forskningsstudien [11]. Det är viktigt för forskaren att forma en egen uppfattning om källan är vinklad eller inte. Forskare har även en skyldighet att sträva efter objektivitet [15]. Vidare kan forskaren öka objektiviteten genom att motivera och diskutera varför olika val görs i forskningsarbetet [11].
2.6.4 Val av sanningskriterier
Validiteten i arbetet kommer att grundas i att de intervjuer som genomförs med de berörda installationstekniker och montörer kommer att dokumenteras och granskas efter insamling för att säkerställa relevans i arbetet. Genom att endast samla in relevant information minskar risken att informationen saknar reliabilitet. Då arbetet mestadels kommer att innehålla kvalitativ data är det först och främst frågornas relevans under intervjuer som behöver verifieras för att behålla hög reliabilitet och validitet. Den insamlade informationen från litteratur ska i förstahand hämtas från primära vetenskapliga källor för att säkerställa hög reliabilitet. För att undvika objektivitet ska en så neutral position som möjligt försöka bibehållas. Men då arbetet genomförs på ett företag med egna tillvägagångsätt uppskattas det att viss subjektivitet finns mot företagets nuvarande arbetssätt.
2.7 Sammanfattning metod
3. Teori
Detta kapitel avser att presentera relevant teori för att besvara den formulerade frågeställningen.
3.1 Produktutvecklingsprocessen
Produktutvecklingsprocessen är en sekvens av steg som sker både på det intellektuella planet, men även på det organisatoriska planet. Tillvägagångsättet av processen kan variera mellan olika organisationer och utvecklingsprojekt [18]. Produktutvecklingsprocessen går ut på att utveckla idé till en ny produkt eller förbättra en redan existerande produkt [19].
Figur 3.1. En produktutvecklingscykel [19]. 3.1.1 Definiera problemet
Det första steget i produktutvecklingsprocessen handlar om att definiera vad problemet är, identifiera produktkoncepten samt samla in relevant data gällande produkten från kunden och ledande användare för att sedan definiera funktionella krav. Insamlingen av data kan ske med hjälp av olika metoder beroende på situationen. En av de bästa metoderna är att spendera tid med kunden för att observera aktiviteter i vilka produkten används. Som komplettering till observationen kan intervjuer genomföras för att på så sätt erhålla information om kundens behov och önskemål.
Kundkommentarena som tillhandahålls av utvecklarna ger en inblick över vilka aspekter kunden värderar högt, dock är kundens påståenden inte fullständiga nog för utvecklarna att fortsätta arbetet. Med kommentarerna kan en lista över produktmål som produkten önskas uppfyllla skapas i en lista kallad kundens röst.
Kundens röst är ett viktigt verktyg för produktutvecklarna att använda för att uppfylla de krav som kunden har på produkten. För att ge en mer övergripande bild av kundens röst kan liknande produktmål grupperas och sammanfattas i grupper med liknande mål [19].
3.1.1.1 Identifiering av kundönskemål
Processen att identifiera kundönskemål utgör en väsentlig del av produktutvecklingsprocessen och är nära relaterat till konceptgenerering, konceptval samt etableringen av produktspecifikationer. Identifiering av kundönskemål är en process vars syfte är att skapa en direkt koppling mellan kunden i marknaden samt utvecklarna av produkten.
3.1.1.2 Datainsamling från kunden.
Första steget under datainsamling handlar om att erhålla relevant data från kunden, bland annat vad kundens erfarenheter och åsikter av produkten är. Metoder att erhålla denna data kan bland annat vara observation av produkten när den används och intervjuer. Kompletteringsverktyg till datainsamlingen kan vara videoinspelningar, röstinspelningar, anteckningar samt fotografier.
3.1.1.3 Tolka data och översätt till kundönskemål.
Resultatet av datainsamlingen är kundönskemål uttryckta i kundens egna ord. Då den insamlade data ska genomgå en tolkningsprocess kan det vara till fördel att undersöka och analysera i grupper, då olika perspektiv kan bidra till intressanta tolkningar av kundönskemålen.
För att erhålla en kritiskt och effektiv översättning finns det riktlinjer att följa, som exempelvis att uttrycka behoven i termer av vad produkten ska göra och inte i hur den kan göra. Vidare kan behov uttryckas i olika detaljnivåer, därför ska behovet uttryckas i samma detaljnivå som den insamlade data för att inte riskera att gå miste om relevant information.
3.1.1.4 Organisera kundönskemålen.
produkter kan de sekundära önskemålen brytas ner ytterligare till tertiära önskemål.
Processen är relativt intuitiv och kan därför fullföljas utan några direkta riktlinjer. Proceduren går till genom att först och främst skriva ner alla behov på separata kort. Överflödiga uttalande av kunden kan elimineras eller slås ihop till ett och samma behov.
Vid detta skede bör ett antal kort som uttrycker liknande behov genererats. De kort där liknelser finns bland behoven ska grupperas och uttryckas inom samma kolumn under ett samlingsnamn som sammanfattar alla önskemål i en mening. Detta görs för att enklare skilja mellan kundbehoven, se tabell 3.1.
Samlingsnamnet kan väljas direkt ur kundönskemålen eller via diskussioner inom utvecklingsgruppen. Slutligen ska hierarkin kontrolleras och editeras för att se om korten eventuellt kan organiseras på ett annat vis.
Tabell 3.1. Organiserade kundönskemål.
Samlingsnamn 1. Samlingsnamn 2. Samlingsnamn 3.
Primärt önskemål 1.1 Primärt önskemål 2.1 Primärt önskemål 3.1
Sekundärt önskemål 1.1.1 Sekundärt önskemål 2.1.1 Sekundärt önskemål 3.1.1
Sekundärt önskemål 1.2.2 Sekundärt önskemål 2.2.2 Sekundärt önskemål 3.2.2
Sekundärt önskemål 1.3.3 Sekundärt önskemål 2.3.3 Sekundärt önskemål 3.3.3
3.1.1.5 Funktionskrav
Att samla och definiera funktionskrav är en viktig del i att skapa en bra produkt som uppfyller de krav som ställs av kunder och användare. Funktionskrav är de funktioner vilka produkten måste uppfylla för att designen av produkten ska ses som godkänd. Varje funktionskrav ges ett nummer samt ett abstrakt namn för att enkelt referera till de olika kraven [19].
3.1.3 Mäta produktmålen
Det är väsentligt för utvecklarna under designprocessen att reflektera över vilka produktmål som anses vara viktigast. Därför sker det en vägning av produktmålen för att få en uppfattning om vilket eller vilka produktmål är viktiga för den slutgiltiga designen.
1. Gruppera produktmålen i kolumner där en viktning med en totalsumma av ett ska ges. Under produktmålen grupperas även dess delmål som tillhör samma kategori som det ursprungliga produktmålet.
2. Viktningen mellan produktmålen ska få en fördelning av diverse värden där totalsumman av viktningen ska bli ett. De nygrupperade delmålen ska också en viktning ges på med en totalsumma på ett.
3. Vikten på produktmålet ska sedan multipliceras med vikten för delmålen, produkten av detta kallas för relativ viktning där totalsumman för alla dessa kvantiteter ska återigen bli ett.
4. Slutligen ska produktmålen sorteras i en tabell som visar resultatet av rangordningsprocessen, samt vilken rang och relativ viktning produktmålen har. Det produktmål med högst relativ viktning tilldelas rang ett.
3.1.5 Utforska designutrymmet
Vid undersökning av endast ett utvecklingsalternativ är det enkelt för utvecklare att hamna i fallgropar under designprocessen. Utgångskonceptet för produkten behöver med andra ord inte nödvändigtvis vara den slutgiltiga designen. Det är därför viktigt att utforska designutrymmet för att på ett systematiskt vis identifiera andra möjliga konceptkanditater som i sin tur kan tillfredställa önskemål och krav på ett bättre sätt. Utforskningen av designutrymmet går ut på att upptäcka och utforska koncept som är relevanta för de problem som utvecklarna stöter på, för att sedan kombinera koncepten i syfte att generera lösningar [19].
3.1.5.1 Utforskning av koncept med fem-stegs metoden
Figur 3.2: Fem-stegs metoden [18].
Första steget handlar om att utveckla en klar förståelse över vad problemet egentligen är. Många problem kan vara extremt komplexa och lösningar kan därav inte identifieras så enkelt. Därför kan det vara nödvändingt att dekompositionera problemen till enklare subproblem.
Steg tre i metoden handlar om intern sökning vilket innebär att personlig och gemensam kunskap och kreativitet används för att generera lösningskoncept. Brainstorming kan användas vanligen som metod vid intern sökning. Under en session av brainstorming kan det vara av stor vikt att följa diverse riktlinjer som att exempelvis inte döma någons idé, att alla ideér är viktiga och välkomna, att grafiskt och fysiskt visa framtagna ideér då det kan vara svårt att förmedla verbalt.
Steg fyra i metoden handlar om att systematiskt utforska, organisera samt kombinera lösningarna för subproblemen som erhållts under steg två (sökning externt) och steg tre (sökning internt). Oftast har ett flertal lösningskoncept, eller konceptfragment erhållits. I många fall kan konceptfragmenten inte kombineras på ett meningsfullt vis och i vissa fall kan det vara för många erhållna lösningar. Därför kan konceptfragmenten organiseras i exempelvis klassifikationsträd [18].
Sista steget i metoden handlar om att reflektera över de erhållna lösningarna samt processen. Även identifiering av möjligheter för eventuella förbättringar i den nuvarande designen, men även för framtida projekt [18].
3.1.6 Optimera designvalen
Efter att ett antal integrerade lösningar, eller koncept, har genererats är det viktigt att välja det mest optimala för designproblemet. I många fall har ett stort antal lösningskoncept genererats, vilket kan göra det komplicerat att välja ut det bästa konceptet ur hela mängden. Därför angrips det systematisk process på sju steg.
Det första steget går ut på att identifiera de alternativa designkocepten. Koncepten kommer i senare steg att vägas emot varandra. Vidare i steg två kommer attributerna till de tidigare satta produktmålen identifieras. Det är enligt dessa attributer som utvecklarna kommer mäta de integrerade designkoncepten. Därefter sker en eliminering av attributer som inte anses vara viktiga.
Den initiala testningen av de alternativa designkoncepten sker i steg tre. Testningen sker i en tabell där attributerna utgör rader och de alternativa designkoncepten som kolumner tillsammans med ett referenskoncept som alla designalternativ kommer att jämföras med. Det används ett enkelt graderingssystem då det ska gå fort att eliminera de minst relevanta koncepten så tidigt in i processen det bara går.
Att gradera attributerna emot designalternativen gör det enkelt för utvecklarna att se vilka koncept som blir dominerade. Dessa ska elimineras från listan och inte fortstätta vidare med de återstående designalternativen in i processen. I situationer då referenskonceptet blir dominerad ska denna elimineras och en ny referens ska väljas. I vissa situationer kan det vara användbart att utföra en preliminär rangning av de återstående koncepten kan göras efter den initiala testningen med samma graderinssystem [19].
Tabell 3.4: Initial testning.
Attributsnamn Designalternativ 1. (Referenskocept) Designalternativ 2. Designalternativ 3. Designalternativ 4. Attribut 1. 0 +/ - / 0 +/ - / 0 +/ - / 0 Attribut 2. 0 +/ - / 0 +/ - / 0 +/ - / 0 Attribut 3. 0 +/ - / 0 +/ - / 0 +/ - / 0 Attribut 4. 0 +/ - / 0 +/ - / 0 +/ - / 0
Syftet med den initiala testningen är att effektivt eliminera dominerade designval. Dock är graderingssystemet inte bra nog för att konkludera och fastställa ett slutgiltigt koncept att gå efter. Därför används istället en fem-poängs skala i steg fyra för att testa de återstående designalternativen från föregående steg där en etta innebär att designalternativet är mycket sämre än referenskonceptet, trea innabär att alternativet är likställt med referenskonceptet. Således innebär en femma att alternativet är mycket bättre än referenskonceptet. Återigen jämförs det med referenskoceptet vilket innebär att treor är skrivna i hela kolumnen, se tabell 3.5. Inget alternativ kommer att elimineras efter denna testning, poängen som erhålls kommer istället att användas i ett senare steg [19].
Tabell 3.5. Ny testning. Attributsnamn Återstående designalternativ 1. (Referenskocept) Återstående designalternativ 2. Återstående designalternativ 3. Attribut 1. 3 1-5 1-5 Attribut 2. 3 1-5 1-5 Attribut 3. 3 1-5 1-5 Attribut 4. 3 1-5 1-5
Tabell 3.6: Attributsviktning. Attributsnamn Vikt [%] Attribut 1. X1 Attribut 2. X2 Attribut 3. X3 Attribut 4. X4
I det slutgiltiga steget sker en sista gradering för att välja vilket koncept som ska vidareutvecklas genom att kombinera de erhållna vikter från föregående steg samt poängen för de återstående alternativen från steg fyra. Graderingen sker i en så kallad Pughs konceptvalsmatris, se tabell 3.7. Vikt av en specifik attribut multipliceras med ett poäng (graderat mellan 1-5) av ett återstående alternativ från steg fyra. Produkten utgör ett så kallat viktpoäng som ska adderas för alla attributer. Summan av viktpoängen utgör den totala poängen. Det koncept med högst poäng får den högsta rangen och kommer därmed fortsätta i utvecklingen. Referenskonceptet får återigen en poängdelning på tre i alla kolumner [19].
Tabell 3.7. Pughs koceptvalsmatris.
Attributsnamn Vikter Återstående
designalternativ 1. (Referenskoncept) Återstående designalternativ 2. Återstående designalternativ 3.
Poäng Viktpoäng Poäng Viktpoäng Poäng Viktpoäng
Attribut 1. X1 % 3 X1 × 3 YA1 X1 × YA1 YB1 X1 × YB1 Attribut 2. X2 % 3 X2 × 3 YA2 X2 × YA2 YB2 X2 × YB2 Attribut 3. X3 % 3 X3 × 3 YA3 X3 × YA3 YB3 X3 × YB3 Attribut 4. X4 % 3 X4 × 3 YA4 X4 × YA4 YB4 X4 × YB4 Totalt ∑ = ∑ = ∑ = Rank
Utveckla? Ja / Nej Ja / Nej Ja / Nej
3.2 Monteringsanpassad konstruktion
I många fall kan dessa metoder kombineras för att uppnå en effektiv montering. Exempelvis kan ett första steg inom montering ske via manuell montering för
att sedan transporteras vidare till robotmontering. Applicering av
monteringsanpassad konstruktion har i sin tur medfört åtta riktlinjer som är väsentliga inom manuell montering [20]:
1. Reducera antalet delar
Eliminering av delar och deltyper medför en minskad för kostnad material, fixturer, montering samt förbättrad kvalitet på produkten. Det finns olika applicerbara strategier för att reducera antalet detaljer. Bland annat testa behovet för en specifik dels existens men även att eliminera separata fästen genom att designa delar med väsentliga låsfunktioner.
Vidare kan kablar, slangar och utdragna kopplingar uteslutas för att öka effektiviteten genom att förflytta två funktionella komponenter bredvid varandra, se figur 3.3.
Figur 3.3: Ökad effektivitet [7].
Det är viktigt att i tidigt steg av produkutvecklingen undvika att bli vägledd av delens producerbarhet. Detta kommer att leda till förenkligen av enskildiga delar som resulterar i att en stor kvantitet av onödiga delar kommer att användas, vilket resulterar i höga monteringskostnader. Slutligen kan onödiga produktegenskaper eller funktioner som inte är av värde för kunden elimineras. 2. Sträva efter att eliminera justeringar
Figur 3.4: Eliminering av justering [7].
För att underlätta kontrollen av diverse toleranser kan ingående och utgående funktionerna, eller kritiskt relaterade ytor, omplaceras närmre varandra. Genom att tillåta foglighet mellan funktionella ytor kan behovet av justeringar elimineras. Vidare kan mekaniska justeringar tillsättas istället för elektroniska. Slutligen kan begränsningar minskas samt antalet delar ska kinematiskt designprinciper följas som figur 3.5a och 3.5b visar.
Figur 3.5a: Kinematisk designprinciper [7].
3. Utveckla delar som är själv-positionerad och själv-låsande
Delar som monteras bör vara utvecklade på ett viss som gör att ytorna enkelt faller på plats. Fördelen vid en sådan konstruktion är att processen optimeras i avseende på enkelthet och tid. Konstruktioner som innefattar detta kan innebär att det råder ett bekvämt spelrum eller att delarna besitter rundningar vid kanter, som figur 3.6a visar. Ytorna kan utvecklas på ett vis så att delen som ska monteras blir mer eller mindre självgående via avtrubbade kanter, som figur 3.6b visar. Vidare kan andra delar göras längre för att uppnå självlokalisering, som figur 3.6c visar. Det vill säga, att delen har lokaliserat sin position innan montören släppt.
Figur 3.6a: Rundade kanter [7].
Figur 3.6b: Avtrubbade kanter [7].
4. Försäkra tillräcklig tillgång och synlighet
Det är både tidskrävande och hämmande om det är svårt för montören att se eller tillgången till diverse delar är svåra att nå. Dessa designfel brukar sällan rättas till och bör därför ges tanke åt tidigt i processen. Det ska finnas ett bekvämt spelrum för händer, verktyg samt testningsoperationer och andra processer som svetsning och nitning. Figur 3.7a visar ett exempel på en konstruktion där montering för hand utgör ett problem på grund av täta ytor.
Figur 3.7a: Begränsad tillgång [7].
Vidare ska montörens syn vara klar och inte begränsad inför alla operationer. Montören bör med andra ord kunna se alla ytor som ska monteras samman, se figur 3.7b.
Figur 3.7b: Förbättrad synlighet [7].
5. Försäkra om enkelt hantering för delar från bulk
Vidare ska det vara enkelt att ta upp delen från bulken och inga verktyg ska behövas användas. Materialet som delarna har spelar också en stor roll vid hanteringen. Efter att en del har hanterats från bulken ska delen, i största möjliga grad, återgå till sin ursprungliga form. Därav är användningen av flexibla material en fördel.
6. Utveckla delar som är omöjliga att montera på fel sätt
För att undvika monteringsfel ska delarna utvecklas på ett vis som eliminerar situationer där fel kan uppstå. Denna design kan uppnås genom att tillsätta diverse hinder i processen som inte låter olika delar falla på fel plats, eller att utforma symmetriska delar som gör att orienteringen i monteringen inte spelar någon roll. Vidare ska flexibla delar undvikas då dessa kan i många fall vara felmonterade.
7. Eliminera behovet för omorientering under monteringen
Det är inte lika kostsamt med omorienteringar vid manuell montering som det kan vara vid automatiserade processer. Trots detta ska omorienteringar undvikas då manipulation av delar inte tillför processen någon nytta. Idealet är att endast använda sig av vertikal insättande av delar.
8. Maximera symmetrin i delarna
För att erhålla en snabbare orientering under monteringsprocessen kan delarna designas till att vara symmetriska. Dock, i de flesta fallen är den sparande tiden relativt liten. I situationer där asymmetriska delar finns, ska det vara enkelt och klart för montören att känna igen delen. Vidare ska delar med liten symmetrisk karaktär undvikas, det vill säga, delar som ser symmetriska ut men i själva verket inte är.
3.3 Beräkning av tillverknings- och monterings tid
3.3.1 Montering av mekaniska komponenter
Det är finns två huvudfaktorer som påverkar monteringstiden, antalet delar i produkten samt hur enkel hanteringen och monteringen av dessa delar är. För att enkelt mäta effektiviteten i designen med avsikt på montering, Ema, kan
ekvation 1 tillämpas
𝐸𝑚𝑎 =
𝑁𝑚𝑖𝑛𝑡𝑎
𝑡𝑚𝑎 [%] (1)
där 𝑁𝑚𝑖𝑛 är den teoretiska minsta antalet detaljer i produkten, 𝑡𝑎är den
genomsnittliga tiden för montering av en detalj och 𝑡𝑚𝑎är den totala uppskattade monteringstiden. Att minska antalet delar i produkten till en sammanfogad detalj kan vara en omöjlighet i vissa fall för funktionen men bör eftersträvas. Andra delar som fästelement bör alltid elimineras oavsett funktionen för produkten. För att beräkna hanteringstiden av en detalj i en produkt kan en metod framtagen för detta användas. Genom klassificering av monteringsprocessen där en detaljs förmåga att hanteras, orienteras, föras in samt fästas i produkten mäts genom att ange en tidskod [7].
För att ange tidskoden används två tabeller en för hantering, bilaga A,
tabell A.1, och en för insättning och infästning, tabell A.2. Tidskoden för varje detalj består av två siffror en för kolumnen och en för raden, vilket detaljen befinner sig i tabellen, exempel rad 2, kolumn 3, bildar tidskoden 23. Med tidskoden kan därefter en tid för hanteringen av detaljen beräknas.
Efter att tiden har beräknats för samtliga komponenter kan den totala tiden för montering sammanställas. En viktning av om detaljen är nödvändig för produkten genomförs också. Resultatet av arbetet sammanställs i tabellform med samtliga detaljer, tidskoder och tider samt nödvändighet. Effektiviteten av produkten kan därefter beräknas med ekvation 1.
För att definiera inverkan av symmetrin och storleken har på montering kan en metod för detta användas. Symmetri kan ses som antalet grader en detalj behöver roteras för att passa i ett insättnings hål och kan delas upp på två rotationsaxlar. Axeln alfa är vinkelrät mot det hålet detaljen sätts in och grad antalet är hur många grader detaljen måste rotera runt axeln för att upprepa symetrin. Det samma gäller för axeln beta vilken är axeln för hålet vilket detaljen rotera runt, se figur 3.8. En tabell för olika detaljer och dess symetri vinklar kan ses i figur 3.9.
Figur 3.8: Symmetri axlar.
Figur 3.9: Rotationssymetri [7].
3.3.2 Montering av elektriska kablar och kontakter
Produkter vilka består av stora delar elektriska komponenter och kablar som kopplas samman behandlas med fördel på ett annat sätt än det för montering av mekaniska komponenter när monteringstid och effektivitet beräknas [7].
Kablage kan antingen samlas tillsammans för montering eller monteras enskilt i produkten. Ska kablarna monteras tillsammans i en så kallad sele sker monteringen vanligtvis av tre huvudoperationer: Kabelförberedelse, Samling av kablage och slutligen Montering i produkten. För enskilda kablar genomförs endast det första och sista steget.
Vanliga operationer för kabelmontering för kablar kan ses i figur 3.11. Efter att kopplingen och dragningen av kablaget är genomfört binds kablarna ofta samman med antingen buntband eller liknande. Kabelmontering kan antingen genomföras av en montör, eller för mer komplexa produkter där en kabelsele används, av flera montörer på en monteringslina.
Det finns tre kategorier av kontakter för elektriska kablar, lödda-, lågtrycks- och högtryckskontakter. Lämpligheten varierar med vilket användningsområde komponenten riktar sig till. Lågtryckskontakter har ett lågt slitage på kopplingar, långlivslängd, är enkla att koppla i och ur utan att använda verktyg, och erbjuder samtidigt en god ledningsförmåga. Kopplingsdonen för lågtrycks kontakter är många och ett par olika typer kan ses i figur 3.12.
Figur 3.12: Lågtryckskopplingar [7].
Högtryckskontakter är kontakter där ett verktyg används för att skapa en metall-metall koppling under ett högt tryck eller deformation. Ett vanligt alternativ för enkel installation i fält är att använda en kopplingsplint där enskilda kablar förs in och fästs, ofta genom att skruva fast kabeln. Kablarna kan antingen vara lösa eller ha en kontakt, se figur 3.13.
3.3.3 Monteringstid elekriska komponenter
För att effektivt beräkna monteringstid av elektriska komponenter där operationen består av tre enskilda steg och behandlingen sker på olika sätt med olika faktorer för tiden beroende på antal kablar, operationer eller längder [7]. Likande metoden för mekaniska komponenter används tabeller med data samlade kring monteringstid, enligt figur B.1-B.10. Tabellerna beskriver olika skeden under monteringen som förberedelse av kablar, insättning i kontaktdon och kabeldragning. Tiderna sammanställs genom ett tillhörande arbetsblad för varje typ av operation, och slutligen i en tabell för den kompletta produkten. Montering av normala kablar och kopplingar sker i tre steg:
1. Förberedelse: Kablar klipps i rätt längder samt markeringar av kablar och kontakter.
2. Montering: Beroende på om en kabelsele ska användas monteras kablarna tillsammans, kablar som ska använda kontakter monteras i dessa.
3. Installation: Kablar dras till kopplingspunkter i produkten och kopplas samman. De färdigkopplade kablarna kan sedan fästas fast i chassit av produkten.
3.4 Tillverkningsmetoder
Bockning av plåt är en vanligt förekommande bearbetningsmetod. Verktyget består av två delar, en fast form vilken kan vara av ett flexibelt medium som gummi för att tillåta flera bockningsvinklar med samma form, eller kan formen vara fast med endast en vinkel och är då vanligtvis tillverkad i stål. Den andra delen av verktyget är rörlig och formar plåten när verktyget går mot den fasta formen med materialet emellan [21].
Under bockningen av en plåt kommer den övre delen, som pressas av verktyget att utsättas för tryckspänning och den ytan som ligger mot formen utsätts för dragspänning. I mitten av plåten finns ett neutralt plan vilket inte påverkas av spänningar under bockningen utan undviker deformation. Under bockning sker en återfjädring av materialet mot utgångsvinkeln vilket kan kompenseras genom att minska radien för bockning. Vidare kan höga hastigheter under bockningsoperationen klippa det bearbetade materialet istället för att bocka [21].
3.5 Sammanfogande metoder
Skruvförband används i en stor mängd olika konstruktioner, därför är skruven ett av de mest förekommande maskinelementen. Skruvarna kan användas för att hålla ihop diverse delar, det vill säga fästskruvar. De kan även användas som en drivande mekanism i verktyg i exempelvis pressar, det vill säga rörelseskruvar [23]. Skruvar som sammanfogningsmetod är relativt billig, dock svårare ur ett monteringsperspektiv då det kan ta lång tid att skruva jämfört med exempelvis nitförband och svetsförband [24].
4. Nulägesbeskrivning
I det här kapitlet kommer en inledande produkt presentation beskriva mer om produkten HydroElite, delkomponenterna presenteras och en inledning de olika funktionerna. Även monterings- och installationsprocessen för korgnoden kommer att beskrivas.
4.1 Produktbeskrivning
Huvudprodukten i Hydrowares produktsortiment består av hissystemet Hydroelite som är ett hydrauliskt styr och drivsystem för personhissar. Det unika med systemet är en patenterad servoventil vilken tillåter direkt inkörning till våningsplan och ger en snabb och behaglig resa med låg energiförbrukning. Hydroware har en försäljning på ca 2500 stycken kompletta hissystem per år och levererar över hela världen med fokus på Sverige och Europa.
Hydroelite finns i fyra olika utförande för att uppfylla kundkrav vad det gäller energieffiktivitet, fysisk storlek och lyftkapacitet. De två vanligaste och mest tillverkade produkterna är Veni och Vidi, båda produkterna har samma funktioner men det som skiljer är att Veni har en oljedränkt pumpmotor medan Vidi har en luftkyld motor och en frekvensomriktare. Övriga modeller i sortimentet är Veni med en mindre oljetank och ett maskinrumslöst alternativ av både Veni och Vidi [25].
Gemensamt för alla Hydroelite oavsett modell är att styrningssytemet fungerar på samma sätt. Men antalet funktioner för vilket systemet innehåller är beroende på kundens önskemål vilket gör att varje Hydroelite tillverkas unikt. Figur 4.2 visar ett komplett system av Hydroelite.
Figur 4.2: Hydroelite [8].
Styrningen av drivsystemet sker i en enhet kallad styrnod, vilken kan vara monterad i samma enhet som pump och tank eller vid sidan om det råder platsbrist. Styrnoden ansvarar för kommunikation från de olika givarna i systemet och styr servoventilen samt elmotorn kopplad till pumpen.
Kommunikationen från hisskorgen till styrnoden sker genom en enhet kallad korgnod. Korgnoden är oftast monterad på taket av hisskorgen, se figur 4.3, och kopplar samman alla funktioner som finns i hissen för att ledas till styrnoden via
en hängkabel. Övriga komponenter monterade på korgtaket är
Figur 4.3: Exempel korgtak [26].
Korgnoden består av en botten och ett lock. På bottendelen, tillverkad av bockad galvaniserad plåt, monteras alltid två kretskort. Dessa kopplas till styrnoden genom hängkabeln och ett antal relä, beroende på vilken konfiguration. I korgnoden finns också kopplingsplintar till vilka olika externa funktioner kopplas från hissen som belysning, dörrar, korgtablå och säkerhetskrets. Ett exempel på en färdigmonterad korgnodsbotten kan ses i figur 4.4.
Komponenterna i korgnoden skyddas mot slag och smuts av locket som monteras och täcker korgnodsbotten, se figur 4.5. Korgnodslocket är tillverkad av galvaniserad bockad plåt, där kortsidorna är nitade tillsammans med den övriga konstruktionen.
Figur 4.5: Korgnodslock.
Kopplad till kornoden på korgtaket är tre givare, se figur 4.6 där A är slutgränsbrytare, B är dörrzonsgivare och C är absolutgivare. Slutgränsbrytare, dörrzonsgivare och absolutgivare, som utför olika typer av mätningar relaterade till korgens position i hisschaktet.
Figur 4.6: Informationsgivare [26].
Dörrzonsgivaren består av två induktiva givare vars uppgift är att rapportera om dörrarna kan öppnas eller inte. De induktiva givarna använder ett antal planzonsbleck monterade i en rem, se figur 4.7. Ett bleck för varje våningsplan, detta för att bestämma om dörrarna är i rätt position.
Figur 4.7: Övre schaktinformation [26].
Den tredje givaren monterad på hisskorgstaket är en absolutgivare med funktionen att mäta vilken höjd hissen befinner sig på. Absolutgivaren är kopplad till ett kuggremhjul som löper utmed en kuggrem, se figur 4.8, genom hela hisschaktet från golv till tak. Givaren mäter antalet varv och kan därför avgöra vilken höjd hisskorgen befinner sig på.
Kopplat till styrsystemet och monterat på varje plan där hissen kan stanna är en stannplansnod, se figur 4.2. Den styr interaktionen mellan resenärer som vill åka med hissen och det övriga systemet då hissen kallas till det plan som resenären befinner sig på. Stannplansnoderna är sammankopplade med det övriga systemet genom en kabel monterad längsmed med schaktet, kallad schaktstam.
4.2 Monteringsprocess
För att skapa en bild av den nuvarande monteringen och processen för vilket en ny Hydroelite går igenom från beställning till leverans för installation har intervjuer och studier gjorts på Hydroware.
När en order för en ny Hydroelite hiss kommer in från säljavdelningen är det första steget att skapa en projektplan. Då alla hissar är specialbeställda krävs en unik orderplan för alla nya ordrar. I det första steget skapas en projektplan för vilka komponenter som ska ingå i systemet. Nästa steg är att skapa den dokumentation som krävs för tillverkning och montering, såsom ett antal elscheman för vilka elkomponenter som ska ingå. Utifrån scheman kan därefter kopplingstabeller genereras vilket används vid montering av styr- och korgnod. Ingen egen tillverkning av komponenter sker i hos Hydroware utan alla specialtillverkade komponenter köps in från underleverantörer. Tillverkningen av Hydroelite består därför endast av montering hos Hydroware. Monteringen är indelad i ett antal olika stationer, se figur 4.9, där montering av olika delar hanteras. Sedan utförs ett test på styr och driv systemen av alla nya HydroElite innan slutligen paketering för leverans.
4.2.1 Förmontering av korgnod
Monteringen av korgnoden sker i två steg, först en förmontering och därefter följer montering av de elektriska komponenterna samt kablar. Vid förmonteringen förbereds korgnoden för att minska tiden för montörerna som monterar elkomponenterna. Botten på alla korgnodar har samma konfiguration oberoende på vilka elkomponenter som ska monteras och utförs däför i förtid. Vid förmontering monteras distanser samt de DIN-skenor på vilka relä och kopplingsplintar monteras på. Distanser för de båda kretskorten monteras också i hålen på de vertikala ytorna. Övriga detaljer som monteras är muttrar och skruvar för montering av korgnodslocket, klammer för hängkabeln och en klämma för jordskärmen. Tabell 4.1 listar alla detajer som monteras under förmonteringen samt en kort beskrivning av detaljen. När förmontage är klart lagras korgnodsbotten tills monteringen fortsätter på nästa station, se figur 4.10.
Figur 4.10: Förmonterad korgnod. 4.2.2 Montering av korgnod
ordrar, även om ett antal komponenter är gemensamma, såsom kretskorten, kopplingsplintar och ett antal relä. Därefter tillkommer övriga tillval som kunden önskat till hissen eller krav från regelverk. En färdigmonterad korgnod med flera tillvalda funktioner visas i figur 4.11.
Figur 4.11: Färdigmonterad korgnod.
Monteringen börjar med att montören hämtar en korgnodsbotten från lagerplatsen. Korgnoden har, som tidigare nämnts gått igenom förmonteringen för förberedelse av den verkliga monteringen, se figur 4.10b. Den första komponenten som monteras är kretskort 1b i figur 4.11, på de förbereda distanserna. Därefter monteras kopplningsplintar enligt den lista med komponenter som ska ingå. Figur 4.12 visar en korgnod i början av monteringen med plintar, monterade på DIN-skenorna och ett par kablar kopplade. Figur 4.11 visar en färdig monterad korgnod med 1: Två kretskort 2: Kopplingsplint hängkabel 3: Kopplingsplint dörrmodul 4: Kopplingsplint korgtablå 5: Fyra Relä 6: Kopplingsplint säkerhetskrets.
Figur 4.12: Korgnod i början av monteringen.
Nästa steg är att följa kopplingslistan med alla de kopplingar vilka ska göras. Kopplingarna sker genom att klippa och skala av en kabel, sedan dra kablen genom korgnoden till de önskade kopplingspunkterna. Sista steget i kopplingen är att skuva fast kabeln i plinten. På baksidan finns det även fyra flatkablar som kopplas mellan kretskort 1a och kopplingsplint 3 och 4 samt två flatkablar mellan kretskorten 1a och 1b, se figur 4.13.
Figur 4.13: Baksidan av korgnoden.
Monteringen avslutas genom att korgnoden skickas vidare till testning. Korglocket, se figur 4.5, monteras därefter på korgnoden och paketeras med övriga systemet för levereras till kund.
4.3 Installationsprocess
Installationen av Hydroelite genomförs av inhyrda installatörer på platsen där hissen ska installeras. Installationsprocessen ser olika ut beroende på antal våningar, typ av hiss samt storleken på hiss. Installationen, som sker på taket av hisskorgen, är i grunden den samma oavsett hiss men variationen är i utförande av hisskorgstak. Det som påverkas störst är vart de olika komponenterna installeras på taket. Här har installatören stor påverkan då det finns många möjligheter. För att erhålla en fördjupad inblick i installationen gjordes en observation av en installation.
Observationen av installationsprocessen utfördes på ett 4-vånings
Komplementering till observationen utfördes även i form av en semi-strukturerad intervju där frågor förberätts, se bilaga A med installatör. Vid intervjun erhölls data som gav en omfattande bild av hur installationen genomförs. För det 4-våningshus som installationen ägde rum i är arbetet uppdelat under cirka fem arbetsdagar, se tabell 4.2.
Tabell 4.2: Installationsprocess.
Dag Arbetsuppgift
1 Urdrifttagning av befintlig hiss samt drifttagning av nytt styrsystem.
2 Montering av schaktstam, stannplansnoder och schakt information.
3 Monterar korgnod, kopplar in kablar och börjar med uppstart.
4 Testar systemet genom att genomföra test programmet.
5 Besiktning av hissen.
Installationen på korgtaket startar med att montera givare och korgnoden på utvald plats av installatören. Därefter fästs hängkabeln i korgen med ett fäste och i korgnoden med den förberedda avlastningen. Kopplingar av kablar görs därefter till korgnoden enligt den kopplingslista installatören får vid leverans. Komponenter som kopplas till korgnoden vilka ingår i styrsystemet levererat av Hydroware är hängkabel, absolutgivare, dörrzonsgivare och slutgränsbrytare. Samtliga kontakter från hängkabeln har kontaktdon för snabbkoppling till korgnoden och dekaler för tydlig markering, och likaså har givarna färdiga
kontaktdon, se figur 4.14 1: Kontaktdon hängkabel
2: Kontaktdon schakt information 3: Hängkabel 4: Körhandtag.
Figur 4.14: Korgnod under installation på korgtak.
Figur 4.15: Färdiginstallerad korgnod.
5. Genomförande
Detta kapitel avser att presentera hur författarna har applicerat teorin i arbetet. En produktutvecklingsprocess implementerades i arbetet för att ta fram förbättringskoncept för korgnoden. För att generera koncept krävdes ingen komplett behandling av alla steg i en produktutvecklingsprocess, därav valdes de mest passande stegen i processen för att uppnå resultatet.
5.1 Definiera problemet
Det första steget i att utveckla en produkt är att samla önskemål och krav från kunder samt användare. I detta fall identifieras både montören och installatören som användare och kund av korgnoden. Kommentarena samlades in via semi-strukturerade intervjuer med både montörer och installatörer, se bilaga C. Därefter sammanställdes svaren i två tabeller en med kommentarer från montörer C.1, och för installatörer C.2.
För att identifiera produktmål, grupperades liknande kommentarer från montör och installatör i en kundens röst-tabell, se tabell D.1 i bilaga D. Med hjälp av kundens röst kunde funktionella och tekniska krav på korgnoden etableras, enligt tabell D.2.
Efter att produktmålen etablerats genomfördes en viktnig för att erhålla en rangning av objektiven från kundens röst, se tabell 5.1 och figur 5.1. Viktningen gav en relativ prioritering av mål som kunden önskas lösas. Viktningen av produktmålen visas i tabell D.3 i bilaga D.
Tabell 5.1: Relativ viktning.
Produktmål Relativ viktning Rang
Gör det enklare att dra kablar i korgnoden 0.27 1
Gör det enklare att skydda kablar på korgtaket 0.18 2
Gör en minskning av antal kablar 0.15 3
Gör det möjligt att fästa hängkabeln från fler vinklar 0.15 3
Gör det enklare att hitta kopplingspunkter 0.12 4
Gör verktygslös koppling till komponenter utan det 0.06 5
Undvik att skada montörer på händerna 0.042 6
Undvik att kablar kommer i kontakt med
Figur 5.1: Relativ viktning.
Genomförandet av en tidsanalys av montering och installation gav en bättre blick av potentiella områden för förbättringar identifieras, om det finns möjligheter att minimera antalet komponenter eller om förbättringar kan göras för att minska tiden. Då företaget inte har genomfört en analys av monteringen sedan tidigare har en metod framtagen av Boothroyd använts. Metoden behandlar både analysering av tid och effektivitetsberäkningar för manuell montering av mekaniska komponenter men också elektriska.
En tidsanalys av monteringen på företget genomfördes både på den mekaniska monteringen av skruvar, kretskort och plintar, men också den elektriska monteringen av samtliga kablar i korgnoden. En tidsanalys av installationstiden på plats genomfördes på liknande sätt som den för montering. Genomförandet av samtliga analyser kan ses i bilaga E och resultatet av analyserna i tabell 5.2 samt tidsfördelningen i figur 5.2.
Tabell 5.2: Monterings och installationstid
Monteringssteg Tid (minuter) Korrigerad tid (minuter)
Förmontering, mekanisk 10 15 Montering, mekanisk 5 8 Montering, elektrisk 85 128 Installation, mekanisk 2 4 Installation, elektrisk 30 46 Gör det enklare att dra kablar i korgnoden 27%
Gör ett enklare att skydda kablar på korgtaket 18% Gör en minskning av antal kablar 15% Gör det möjligt att fästa hängkabeln från fler vinklar 15% Gör det enklare att hitta kopplingspunkter 12% Gör verktygslös koppling till komponenter utan det 6%
Undvik att skada montörer på händerna 4%
Undvik att kablar kommer i kontakt med
