Fönstertvätt maskin

Examensarbete

Maskiningenjör 180 hp

Fönstertvätt maskin

Examensarbete 15 hp

Halmstad 2021-06-22

Alexander Andersson och John Johansson

1

Sammanfattning

Detta projekt har varit en produktutvecklingsprocess från idé till koncept. I projektet har en förstudie utförts för att identifiera tekniken, vilka som är användarna och definiera de beho- ven produkten behöver uppfylla. Efter det har en kravspecifikation framtagits för att möjlig- göra en idégenererings fas. I detta projekt kommer inte någon prototyp tas fram, istället kom- mer projektet fokusera på att ta fram tillräckligt med underlag för att projektet ska kunna fortgå med en annan projektgrupp. Företaget CGS Nordic arbetar inom glasunderhåll och glasrestaurering, vilket är ett arbete som kräver både hög specialkunskap och mycket arbets- tid för stora byggnader. Företaget ser nu en stor potential, både kostnadsmässigt och arbets- mässigt genom att effektivisera denna process. Således har CGS Nordic ett konceptförslag om en mekanisk innovation som ersätter både korg och reparbete och snabbar upp rengö- ringsprocessen samt att personal inte behöver utsättas för de risker och tuffa förhållanden som dagens fönsterputsare utsätts för. CGS Nordic tog då kontakt med konsultbolaget

Semcon om konsultering då de saknade den nödvändiga kunskap för att kunna göra de under- sökningar som krävdes för projektutveckling. Semcon la sen i sin tur ut projektet till tredje års studenterna John & Alexander från maskiningenjörsprogrammet i Halmstad som exa- mensarbete.

Projektet började med att undersöka huruvida CGS Nordics konceptförslag var en tillräckligt ny innovation och om det var realistisk. Detta gjorde studenterna genom en grundlig mark- nadsundersökning av denna typ av lösning för fönstertvätt. Med denna gjord så kom studen- terna fram till att det redan fanns många förslag på lösningar för marknaden. Samtidigt gjor- des en undersökning av teknik i liknade områden. Dessa samlades ihop till en första presen- tation för kunden CGS Nordic av studenterna.

Efter detta första möte med kunden så hölls en diskussion med CGS Nordic om varför dessa befintliga fönstertvätt maskiner inte hade fått marknad i Sverige och vad kundens konceptför- slag behövde för att kunna göras realistisk och konkurrenskraftig. Detta tillsammans med en grundläggande kravlista från CGS Nordic utgjorde grunden i en den fortsatta produktutveckl- ingen. Djupare undersökningar gjordes även av studenterna för att analysera fram de omed- vetna behov och de behov som är så uppenbara att det inte har nämnts från CGS Nordic.

Dessa lades sedan till i kravspecifikationen

Denna kravspecifikation användes sen som grund i att generera nya koncept både baserad på CGS Nordics egna konceptförslag men även för att utforska andra förslag.

Dessa nya konceptförslag skissades fram grovt för att ge en bild utav hur de var tänkta att

fungera. Förslagen rankades senare beroende på hur bra de kunde lösa de krav som varit ned-

skrivna i kravspecifikationen. Förslag presenterades för CGS Nordic där det hölls en diskuss-

ions om vilket konceptförslag som skulle gå vidare. Beslutet som togs då var att fortsätta på

ett nytt koncept som var en kombination av de tidigare förslagna koncepten. För just det

valda konceptet gjordes det några enklare mekaniska uträckningar för att ha som grund för

det fortsatta arbetet. Vi tidens slut så valdes det att inte fördjupa sig mer i de mekaniska pro-

blem som kvarstod på grund av tidsbrist utan en modell renderades fram för att kunna för-

medla det slutliga konceptet. Det som tagits fram presenterades som ett slutkoncept för CGS

Nordic.

2

Abstract

This project has been a product development process from idea to concept. In the project, a prestudy has been carried out to identify technology, who the users are and define the needs the product needs to meet. After that, a requirements specification has been developed to ena- ble an idea generation phase. In this project, no prototype will be produced, instead the pro- ject will focus on producing enough data for the project to be able to continue with another project group.

The company CGS Nordic works in glass maintenance and glass restoration, which is a job that requires both a high level of specialist knowledge and a lot of working time for large buildings. The company now sees great potential, both in terms of cost and work, by stream- lining this process.

Thus, CGS Nordic has a concept proposal for a mechanical innovation that replaces both bas- ket and rope work and speeds up the cleaning process and that staff do not have to be exposed to the risks and tough conditions to which today's window cleaners are exposed.

CGS Nordic then contacted the consulting company Semcon for consultation as they lacked the necessary knowledge to be able to make the investigations required for project develop- ment. Semcon then in turn released the project to third-year students John & Alexander from the mechanical engineering program in Halmstad as a degree project.

The project began by examining whether CGS Nordic's concept proposal was enough of an innovation and whether it was realistic. The students did this through a thorough market re- search of this type of solution for window washing. With this done, the students concluded that there were already many suggestions for solutions on the market. At the same time, a study was made of technology in similar areas. These were gathered for a first presentation to the client CGS Nordic by the students

After this first meeting with CGS Nordic, a discussion was held about why these existing window washing machines had not been marketed in Sweden and what the client’s concept proposal needed to be made realistic and competitive.

Together with a basic list of requirements from CGS Nordic, this formed the basis for contin- ued product development. The students also did deeper research to analyze the subconscious needs and the needs that are so obvious that it has not been mentioned by CGS Nordic. These were then added to the requirements specification. The requirements specification was then used as a basis for generating new concepts both based on CGS Nordic's own concept pro- posals but also exploring other proposals. These new concept proposals were roughly sketched to give a picture of how they were intended to work. These proposals were later ranked depending on how well they could solve the requirements that had been written down in the requirements specification.

These proposals were presented to CGS Nordic, where a discussion was held about which

concept proposal would go ahead. The made decision was to continue a new concept that was

a combination of the previously proposed concepts. For the chosen concept, some simple me-

chanical calculations were made to have as a basis for the continued work.

3 At the end, it was then decided to not delve further into the mechanical problems that re- mained due to lack of time, but a model was rendered to be able to convey the final concept.

What was developed was presented as a final concept for CGS Nordic.

4

Innehåll

Sammanfattning ... 1

Abstract ... 2

Nomenklatur ... 7

1.Introduktion... 8

1.1.Bakgrund ... 8

1.2. Syfte och mål ... 8

1.2.1. Problem definition ... 8

1.3. Avgränsningar ... 9

2. Teoretisk referensram ... 9

2.1 Benchmarking ... 9

2.1.1 Sky Pro Facade Cleaner, Sky Pro ... 9

2.1.2 Sky Pro Mini Sprayer, Sky Pro ... 9

2.1.3 Sky Pro Brush Machine, Sky Pro ... 9

2.1.4 GEKKO Facade Robot, Serbot ... 10

2.1.5 Hemrobotar ... 10

2.2 Techsploration... 10

2.2.1 Jotun Hullskater, Semcon ... 10

2.2.2 Robotic Solar Panel Cleaner ... 10

2.3 Analys av befintliga Koncept... 11

2.3.1 Upphängning ... 11

2.3.2 Rengöringsmetoder ... 11

3. Metoder ... 13

3.1 Arbetsmetod ... 13

3.1.1 Empathize. ... 13

3.1.2 Define ... 13

3.1.3 Ideate ... 13

3.1.4 Prototype ... 14

4. Resultat ... 14

4.1 Användaranalys... 14

4.1.1 Primär användare ... 14

4.1.2 Sekundär användare ... 14

4.1.4 Fiktiva persona ... 14

4.2 Behovsanalys ... 14

4.2.1 Fysiska behov... 15

5

4.2.2 Emotionella behov ... 15

4.2.3 Kompassen ... 15

4.2.4 Moodboard ... 15

4.3 Kano modellen ... 15

4.4 Kravspecifikation ... 15

4.5 Morfologisk matris... 15

4.6 Pugh matris och konceptval ... 16

4.7 Beräkningar och analyser ... 17

4.7.1 Beräkningar och friläggningar ... 18

4.7.2 Krafter i sidled ... 22

4.9 Tillverkning... 23

4.9.1 Avjoniserat vatten ... 23

4.10 Modell ... 24

5 Diskussion ... 26

5.1 Resultatdiskussion... 26

5.2 Metodik diskussion ... 27

5.3 Sociala, ekonomiska, miljö- och arbetsmiljöaspekter... 27

5.4 Kritisk Granskning ... 28

6.Slutsatser ... 29

Referenser ... 30

Bilagor... 31

Bilaga 1 Sky Pro Mini Sprayer, Sky Pro ... 31

Bilaga 2 Sky Pro Brush Machine, Sky Pro ... 31

Bilaga 3 GEKKO Facade Robot, Serbot... 32

Bilaga 4 Hemrobotar ... 32

Bilaga 5 Jotun Hullskater, Semcon ... 33

Bilaga 6 Robotic Solar Panel Cleaner ... 33

Bilaga 7 Personas ... 34

Bilaga 8 Kompassen ... 36

Bilaga 9 Moodboard ... 37

Bilaga 10 Kano modellen... 38

Bilaga 11 Kravspecifikation ... 39

Bilaga 12 Viktområden ... 40

Bilaga 13 Morfologisk matris & Skisser ... 41

Bilaga 14 Skisser Koncept ... 42

6

Bilaga 16 Pugh matris ... 48

Blaga 17 Uträkning av luftkraft ... 49

Bilaga 18 Friläggningar uträknade i Wolfram mathematica ... 50

Bilaga 19 Krafter i vakumklocka ... 53

Bilaga 20 Slutsats om fasadavstånd ... 54

Bilaga 21 Krafter i sidledes ... 55

7

Nomenklatur

Fr = Lyftkraft (N). Kraften som påverkar maskinen som är skapad av luften.

𝜌 = Luftdensitet (kg / m ³ ). Hur mycket massa som påverkar maskinen under luftens flöde.

V = Vindhastighet (m/s). Styrkan som vinden har när den angriper maskinen.

A = Area där vinden får krep (m ² )

Cd = Lyftkraftskoefficient (dimensionslös). En koefficient som talar om vad för grepp luften får om ett föremål.

F= kraft (N) En fysikalisk storhet med storlek och riktning.

8

1.Introduktion

I detta kapitel så beskrivs kort grunderna och utgångspunkterna i examensarbetet.

1.1.Bakgrund

CGS Nordic är ett företag med fokus på glassunderhåll med spetskompetens inom glas-re- konditionering. Företaget använder sig just nu utav certifierade yrkesklättrare för arbeten på höga höjder. Enligt CGS Nordic kräver svensk standard i nuläget att yrkesklättrare ska ha två oberoende säkerhetspunkter. Det ska alltså finnas två rep som har individuellt tag i klättraren.

Båda ska kunna klara klättrarens vikt med breda säkerhetsmarginaler. Klättraren har med sig en fönsterraka, en raka med tvättpäls och en hink med såpvatten. En klättrare tvättar ungefär med en bredd av tre till fyra meter och med korg tvättas ungefär 2,3 meter. När en klättrare tvättar på en sådan bredd tar det tre timmar att tvätta 65 meter i höjd. Detta är en väldigt lång- sam process och på de flesta byggnader tvingas klättraren ta sin rast i hängande läge. Detta medför att allt som oftast tar fönsterputsare även med sig en matlåda och när de är nere på marken är det dags att avsluta sitt arbetspass.

Eftersom det här arbetet kräver både mycket arbetstimmar, utrustning och kompetens så har CGS börjat se potential med att kunna effektivisera arbetet med hjälp utav en produkt som effektiviserar glassunderhållsarbete samt ersätta både korg och reparbete. Det är då som SEMCON kommer in med kunskaper och sina befintliga metoder för att kunna ge den sup- port som krävs för att kunna föra denna idé vidare till en komplett produkt. SEMCON har se- dan i sin tur erbjudit detta arbete som ett examensarbete som nu har fördelats ut på två maski- ningenjörsstudenter som de kommer handleda.

Uppgiften som tilldelats till studenterna i examensarbetet är att de ska arbeta fram ett kon- ceptförslag – en konceptlösning som sen skall kunna användas som argument för CGS Nor- dic när de ska leta investerare i den fortsatta prototyp/produkt-utveckling.

SEMCON är beställaren och CGS Nordic är kunden i examensarbetet.

1.2. Syfte och mål

I detta arbete så är syftet att ta CGS Nordics första koncept och se fall den är genomförbar ge- nom olika aspekter så som tekniska eller ekonomiska. Projektet skall i ett tidigt skede arbeta ihop med CGS Nordic för att ta in deras första krav och därifrån undersöka om de behöver kompletteras. När sedan detta gjorts skall studenterna presentera olika förslag på hur koncep- tet skall kunna utformas eller förbättras. Detta görs med hjälp utav undersökningar och mark- nadsanalyser Konceptförslag skall sedan ritas fram och slutliga konceptförslaget skall föräd- las i presentationssyfte.

1.2.1. Problem definition

Inom ramen för detta arbete så kommer fokus ligga på att till en början att lösa kundens upp-

drag med en konceptlösning. Arbetet kan sträcka sig längre till att gå till en modell. Ju mer

detaljer arbetas fram desto bättre för kunden som kan komma att använda sig utav arbetet för

att börja leta sponsorer för projektets kommersiella fortsättning.

9

1.3. Avgränsningar

Totalt inom uppdraget så skall studenterna med understöd av Semcon ta fram en konceptlös- ning för implementering men studenternas uppgift är definierad till att göra en förundersök- ning och sedan genererar konceptlösning. Minst ska en konceptlösnings tas fram som CGS Nordic kan arbeta vidare med och då eventuellt tillsammans med Semcon. projektet ska foku- sera på själva rengöringen och inte fastsättning på taket

2. Teoretisk referensram

I den teoretiska referensramen går gruppen igenom den teoretiska information som arbetet bygger på. Nedan kommer arbetsgruppen gå igenom arbetet som har gjorts i examensarbetet hitintills. Följande punkter har ingått i den första insiktsfasen.

2.1 Benchmarking

Detta verktyg är relevant om man vill jämföra sin verksamhet med någon annan (Fortnox 2021). Detta för att söka efter nuvarande lösningar i samma arbetsområde.

2.1.1 Sky Pro Facade Cleaner, Sky Pro

På marknaden idag finns det ett företag, Sky Pro (Skypro.com) som sticker ut från de andra.

De påstår sig vara marknadsledande i världen för automatiserad fasad och fönsterrengöring teknologi. Sky Pro har gjort många olika produkter med olika ändamål. Den första produkten kallas endast Sky Pro eller Sky Pro Facade Cleaner (Figur 1), som är ungefär tre meter bred.

Den kräver två arbetare för att manövrera. Det är osäkert om den fortfarande är tillgänglig då den inte visas på Sky Pros hemsida.

Figur 1. SkyPro Facade Cleaner, SkyPro

2.1.2 Sky Pro Mini Sprayer, Sky Pro

Den andra produkten heter Sky Pro Mini Sprayer (Sky Pro Mini Sprayer) som har en rund polypropenkåpa. Innanför den så sprutas vatten med högt tryck från två roterande mun- stycken. Sky Pro säger att teknologin används även i automatiska biltvättar om man väljer al- ternativ utan borstar. Den rengör med 1.1m bred (Se bilaga 1).

2.1.3 Sky Pro Brush Machine, Sky Pro

Det sista exemplet från Sky Pro är deras största och kallas Brush Machine (Sky Pro Brush

Machine). Den väger hela 218 kg och är menad för högre byggnader upp till 60 våningar. Det

finns inga videos av den i arbete så det är svårt att veta hur stadigt maskinen arbetar. Den ren-

gör med en bredd på 2.4m och för att den ska styras krävs en rigg som redovisas (Se bilaga 2)

10 2.1.4 GEKKO Facade Robot, Serbot

GEKKO Facade Robot, Serbot är en schweizisk maskin som är helt automatisk (Serbot, GEKKO Facade Hightec Robot). Den använder sig av avjoniserat vatten och en borste för att rengöra glasfasaden. För att hålla maskinen mot glasfasaden används en vakuumpump, vilket innebär att den låter ungefär som en dammsugare när den arbetar. Den rengör med en väldigt hög hastighet. 15 gånger snabbare än traditionell yrkesklättrare. Räckvidden på maskinen är 300m, som man kan ser på bilden så har den en arm som förser med el och vatten. Denna ma- skin lanseras september 2021 men det finns versioner som används för att tvätta solpaneler (Se bilaga 3).

2.1.5 Hemrobotar

I detta stycke nämns två olika maskiner som är mer marknadsförd för privata hem. De använ- der vakuumupphängning och fungerar genom att man sätter den på en ruta och sedan rengör den själv ytan. När den är färdig med en ruta så hänger man den på nästa yta. Det finns flera på marknaden som har olika funktioner så som appar, avancerade sensorer och route map- ping. Vissa fungerar även om man skulle blöta ner duken som rengör rutan men de flesta ar- betar med torra microfiberdukar (Se bilaga 4).

FENGURUI R-C901 är smart robot som går av sig själv genom två cirkulerande putsdukar som har ett vakuumsug (Estrada Maren). Den suger då tag med den ena och roterar roboten medan den andra dras över ytan. Den känner själv av med sensorer vart rutan är och går var- ken in i en vägg eller utför en kant.

Mamibot W120-T använder sig också av vakuum för att hålla sig mot rutan (Mamibot). Un- dersidan omringas av två band som för och styr fordonet. En mikrofiberduk försäkrar en slu- ten sugkraft mot ytan. Den är 8,5 cm hög och har ett nödbatteri som håller den uppe i ett par minuter om sladden skulle dras ur.

2.2 Techsploration

Techsploration, inspiration från närliggande tekniska principer (Semcon 2021).

2.2.1 Jotun Hullskater, Semcon

Jotun Hullskater, Semcon (Semcon). Här presenteras ett antal olika teknologier som anses vara relevanta till CGS Nordics idé om fasad och glasrengörning. Det är en produkt som CGS Nordic ansåg tilltalande. Själva teknologin kan också vara intressant gällande fastsätt- ning och rengöring. Fastsättningen fungerar genom permanenta magneter i hjulens centrum.

Detta är intressant men kan bli svårt då undervattensmiljö ger en viss lyftkraft. Rengöringen sker med en borste av okänt material (Se Bilaga 5).

2.2.2 Robotic Solar Panel Cleaner

Robotic Solar Panel Cleaner (Amy Quinton). Under en demonstration visar UC Davis solgård

hur de tvättar sina paneler. Denna automatiska robot som snabbt tvättar av panelerna med

endast ett par droppar som rinner från nedre kanten av panelen. UC Davis nämner i en artikel

att den använder 75% av vad traditionell högtryckstvättning använder (Se Bilaga 6).

11

2.3 Analys av befintliga Koncept

Just nu så finns det en del automatiserade fönsterputslösningar, syftet med denna analys är att strukturera upp och gå igenom de befintliga koncept som finns. För att ge en överblick över de olika metoder för upphängning så har det valts att dela upp dem beroende på vilket sätt de är upphängda och hur de bearbetar fönster för rengöring.

2.3.1 Upphängning

Det har identifierats främst tre metoder för att få fönsterputsanordningen på höga höjder;

 Vajer upphängning

 Vakuum upphängning

 Drönar lösningar Vajer upphängda lösningar

De vajer upphängda lösningarna fungerar genom att man hänger upp en förankring på huset som maskinen hänger i och använder för att förflytta sig i höjdled oftast med hjälp av en kra- nanordning på taket. Vissa har valt att även förankra kablarna i bottenplan, syftet med detta är att det gör att maskinen kan klättra längs med vajern istället för att ha en vinsch på taket.

Vakuum upphängning

Vakuum upphängning är en lösning där maskinen med hjälp av sugproppar fäster sig och för- flyttar sig, antingen med armar som är försedda med sugproppar som växel förflyttar maski- nen. Sen finns det en metod där maskinen använder sig utav flera rullande cylindrar som är försedd med sugpropar för att ta sig fram. Mindre fönsterputsmaskiner som är menade till pri- vata hem kan vara försedda med två sugpropar som är satta på axlar som kan rotera som gör att maskinen med hjälp av att fästa sig på en axel rotera runt den och sen byter propp att ro- tera sig runt för att sig fram.

Drönare

En variant av upphängning men som inte är en upphängning rent tekniskt då konceptet är att montera utrustning för fönstertvätt på drönare antingen stora drönare för att montera hög- tryckspruta eller mindre varianter som använder liknade fönsterputsteknik som manuell föns- terputs så som fönsterskrapa och trasa .

2.3.2 Rengöringsmetoder

Nedan kommer en beskrivning på de olika metoder som har identifierats för fönster- tvätt som maskiner använder sig av.

Högtryckstvätt

Vanlig metod där maskinen är bestyckad med vattenhögtrycks spruta för att få bort smuts från fasader och glas.

Spolning/sköljning

Används av många maskiner för att spola bort frigjord smuts från rutan och torka utan att lämna belägg, då krävs det dock avkalkat vatten eller att det är avjoniserat.

Borstar

Metod där maskinen använder roterande borstar för att avlägsna smuts.

Gummiskrapa

Gummiskrapa som drar bort smuts och vatten.

Tvättsvamp

Tvättsvamp som suger upp vätska som sedan pressas mot ruta och kombinationen av frikt-

ion och vätska tar bort smuts.

12

2.4 Analys av kundens koncept

Figur 2 CGS Koncept

Idén som kom från kund var att maskinen skulle rengöra fönster och ytor med hjälp av vatten.

Först högtryck och sedan avsköljning med avjoniserat lågtryckvatten. Hur upphängning och

stabilisering skall gå till har lämnats. En idé över hur maskinen skall transportera sig själv är

att den klättrar på två vajrar eller hissas med extern motor.

13

3. Metoder

I detta kapitel så beskrivs metoderna för arbetet och beskriver hur de olika verktygen har an- vänts för att komma fram till ett slutligt koncept. Resultat av detta kommer presenteras i kapi- tel 4. Resultat.

3.1 Arbetsmetod

Arbetsgruppen följer arbetsmetoden design thinking bootleg från Stanford University (Figur 3) för att dela upp projektet i fem olika faser där varje fas innehåller olika verktyg.

Figur 3 Stanford Design Thinking

3.1.1 Empathize.

Under empathize fasen så sökes behoven för produkten för att senare kunna göra koncept (Doorley et al 2018). Detta gör att med främst information från kunden med hjälp av interju- ver. Användaranalys (Nilsson, Ericson & Törnlid 2015) används för att bygga upp en förstå- else för vilka användarna är och kan vara. Med detta sedan så analyseras behoven med en be- hovsanalys (Nilsson et al 2015) för att börja identifiera de behov som är utryckte men att även med verktygen Kanonmodellen och Kompassen (Nilsson et al 2015) identifiera under- förstådda behov och behov som användaren inte visste att de eventuellt inte hade.

3.1.2 Define

I definefasen så definieras behoven och problemen (Doorley et al 2018). Detta sätts sedan ner till kravspecifikation där krav samt behov definieras och värdesätts i en matris som sedan kommer ligga till grund i hur koncept kommer bedömas i Pugh matris (Pugh 1981).

3.1.3 Ideate

I denna fas så generas de idéer som kommer ligga till grund för koncept (Doorley et al 2018).

I ideate fasen kommer man använda sig utav morfologisk matris (Nilsson et al 2015) för att

kombinera kraven till att generera idéer. Efter detta så kommer gruppen använda sig utav

braindrawing (Nilsson et al 2015) för att skissa fram koncept. Dessa skisser kommer sedan

kommer värderas med en Pugh matris.

14 3.1.4 Prototype

Utifrån valt koncept i konceptfasen så skall det arbetas fram underlag för att antingen ta fram en fysisk prototyp eller en 3d modell (Nilsson et al 2015). Prototyp underlaget tas fram och konstrueras i CAD program.

4. Resultat

4.1 Användaranalys

Syfte med denna analys var att kunna identifiera de brukare som kan komma i kontakt med produkten/Systemet.

När man sen har gjort detta så kan man identifiera de behov som produkten bör uppfylla för att kunna tilltala den tänkta kundbasen.

4.1.1 Primär användare

Dessa är de som kommer komma i direkt kontakt med produkten. Både fysiskt och som en del i sitt företag.

Här har vi identifierat två användare

 Ägaren/anställd i ett företag som arbetar inom fönstertvätt på höga höjder, vanlig fasad- tvätt eller tvätt av andra större vertikala ytor.

 Den ordinarie städaren i en byggnad eller städfirma som inte har en specialutbildning då denna produkt skulle kunna användas av en bredare bas av människor och inte bara de som har special utbildning.

4.1.2 Sekundär användare

Sekundära användare är de som kommer komma i kontakt med produkten men inte i den ut- sträckningen så som vid varje tillfälle som den kommer att användas.

 Fastighetsskötare, denna person kommer inte ha en brukade roll med produkten men kan ändå ha med att göra om produkten skall användas på just deras fastighet och på så sätt kan ses som en användare.

 Boende/personer som har byggnaden som arbetsplats. Dessa kan ses som användare då den kan påverkas av hur produkten arbetar, t.ex. med bullernivå och om produkten kom- mer vara märkbar under tiden den arbetar. Huruvida dessa användare upplever produkten så kan de ha en användarroll kommer påverka huruvida produkten kommer fortsätta att användas.

4.1.4 Fiktiva personer

För att kunna sätta sig in i användaren så skapades tre olika fiktiva personer med olika per- sonligheter (Nilsson et al 2015). För detta gjordes 3 olika fiktiva personer (se bilaga 7).

4.2 Behovsanalys

I behovsanalys så söks de behov som produkten behöver uppfylla. Detta har gjorts med

främst genom muntliga ostrukturerade interjuver med CGS Nordic. I intervjun med CGS

Nordic så kunde vi identifiera både fysiska behov och emotionella behov

15 4.2.1 Fysiska behov

Fysiska behov är de direkta behoven som produkten avser att lösa. Kunden uttryckte att föl- jande fysiska behov behöver uppfyllas (Nilsson et al 2015). Produkten skall kunna transpor- tera sig själv upp och ner längs en byggnad. Den skall arbeta bort smuts och göra rent, och sen skall produkten inte lämna några spår av avdunstning efter sig. Den skall även hänga sta- bilt och säkert på byggnaden.

4.2.2 Emotionella behov

Emotionella behov är de behov som är utöver de fysiska och det är dessa som kan ge produk- ten en “wow” effekt (Nilsson et al 2015). Ett behov av en professionell produkt, det finns produkter ute just nu främst i Asien och Nordamerika men ingen av dem gav kunden en känsla av att det var seriösa konstruktioner ur ett utseendemässigt perspektiv. Produkten be- höver ge ett intryck av att vara stabil och gedigen. På höga höjder så kommer vind vara en faktor. Här behöver produkten vara utformad på ett sätt att den kan motstå vinden och hålla sig stabil på höga höjder för att ge ett säkert intryck.

4.2.3 Kompassen

Kompassen är en metod för att identifiera behov som produkten bör uppfylla (Nilsson et al 2015). Detta görs genom att rita en kompass och svara på sju frågor om produkten (se bilaga 8).

4.2.4 Moodboard

En moodboard är en samling bilder i ett kollage med syfte av att framhäva specifika känslor som man vill uppnå med produkten (Nilsson et al 2015). De känslor vi ville uppnå med våran imageboard är de att produkten ska ge känsla av att vara väderresistent, stabil och pålitlig för att klara av sin uppgift (Se bilaga 9).

4.3 Kano modellen

Kano modellen är en metod för att ta fram idéer som bidrar med värde till användarna (Nils- son et al 2015). Modellen brukas för att vidareutveckla koncept. Det gruppen vill lyfta fram med detta är attributen som användaren tar för givet, vilka attribut som bidrar till kvalitet och vilka attribut som kan bidra till positiva överraskningar (Se bilaga 10).

4.4 Kravspecifikation

När alla behov har sammanställts sorteras det ut till en matris där varje behov värdesätts.

Kravspecifikationen är med beskrivning av de olika värdarnas viktning och beskrivning (Se bilaga 11).

4.5 Morfologisk matris

I den morfologiska matrisen genereras ett stort antal olika konfigurationer av de funktioner som anses viktigast i kravspecifikationen. Syftet är att varje koncept kommer innehålla någon av lösningarna. Genom detta togs det fram fem koncept som inkluderade alla funktioner.

Koncepten fick namn och ett par skisser togs fram för att vidare utveckla sammanställningen

(Se bilaga 13).

16

4.6 Pugh matris och konceptval

Vidare i Pugh matrisen gemfördes alla koncept som togs fram i den morfologiska matrisen.

CGS Nordics idé används som referens och alla funktioner får antingen en positiv, negativ eller neutral betygsättning utifrån detta. På så sätt optimerar man produkten för att få det bästa resultatet för alla funktioner. Slutsatsen blev att CGS Nordics första konceptförslag be- hölls delvis men att rengöringen och förankringen mot fasaden ändrades. Maskinen ska då med hjälp av lägesenergin från upphängningen eller separata motorer rotera en borstvals som kontinuerligt förses med avjoniserat vatten. Vajrarna sätts fast med vakuumklockor längst ner på byggnadens ruta. Maskinens vikt kommer helt hänga i en vinsch som sitter högst upp på byggnaden som utför själva lyftet.

Nedan är en matris på de komponenter som valdes för det slutliga konceptet som senare val- des att gå vidare med för vidare uträckningar (Tabell 1).

Tabell 1 Slutgiltiga Konceptlösningar

Förflyttning Stabilisering Bearbetning Torkning

Extern vinsch för verti- kal flytt, sidled förflytt- ning sker med att den flyttas manuellt (kon- ceptlösning 4)

Dubbla vajrar som spänns i två punkter upp och nere för att skapa tryck. Fästes nedan med vakuumklockor. (kon- ceptlösning 3)

Roterande vals.

(Efter diskussion med kund)

Avsköljning med avjoni- serat vatten.

(konceptlösning 1)

17

4.7 Beräkningar och analyser

Figur 4 Visuallisering rengöringsmaskin på fasad

För att få en uppfattning om vad de nedre infästningarna behöver klara av gjordes beräk- ningar av en förenklad geometri som maskinen kan ha (Figur 4). Med hjälp av en spänning i vajrarna ska maskinen sitta stadigt på fasaden trots upp till 10 m/s i vind samt på upp till 120m i höjd. För att uppnå ett så korrekt resultat som möjligt använder vi två olika metoder.

Båda är friläggningar genom mekanikteori. Med den första metoden lägger upp ett koordi-

natsystem i den matematiska mjukvaran Wolfram Mathematica. Krafter så som tyngd och

vindkrafter matas in och normalkraften från vajrarna sätts som okända (se uträkning i bilaga

18). Programvaran ger då svar för vad krafterna måste vara för att summan av alla krafter ska

vara noll. För att bestämma vilka lyft ock dragkrafter som tillkommer så använder vi oss utav

en formel för lyft och drag. Denna är beroende av vilken utformning produkten har och vil-

ken area samt luftdensiteten. Uträckningar är gjorda oberoende av maskinens egen vikt då

denna kommer hållas uppe av en tredje vajer. En bedömd cirka- vikt är 100kg efter vad CGS

Nordic har bedömt som rimligt mål.

18 Uträckningarna är baserade på en värsta fall och förenkling, det vill säga att vi utgår utifrån produkten som har en förenklad geometri med de sämsta förutsättningar för att ta upp und- vika lyftkrafter. Areamåtten som vi använt har varit inom de specifikationer vi har från kund- kraven där det tagits i åtanke för de komponenter den skall rymma så som vals.

Vindens lyftkraft beräknas enligt ekvation 1 (National Aeronautics and Space Administra- tion)

𝐹𝑟 = 𝐶𝑑 ×

× 𝐴 Ekvation 1

Vindens lyftkraft = Fr räknas ut med ovanstående variabler. Lyftkraftskoefficient har vi plockat från en simulering av balkars olika strömningsmotstånd. Eftersom vi inte vet hur for- men av maskinen kommer se ut, så uttogs formen av en kub för val av koefficient Cd = 1.05.

Luftens densitet 𝜌 = 1.25 kg/m ³ visar hur stor massa luften bär vid strömning. På höjder kan densiteten sjunka, densiteten vi räknat på är vid havsnivå. Vindhastigheten V= 10m/s är has- tigheten som vinden färdas med. Arean på maskinen som luften får grepp om A = 1,4 m ² är den största arean av maskinen. Nedan så listas krafterna från uträckningarna (Tabell 2) från Wolfram mathematica (Se bilaga 17).

Tabell 2 Lyftkrafter i de olika riktningarna

Ekvationsbeskrivning

Fx (Lyftkraft från fasad)

Fy (lyftkraft sida) Fz (lyftkraft under/över)

105 N 91.875 N 36.75 N

4.7.1 Beräkningar och friläggningar

Här beskrivs de friläggningar och beräkningar som gjorts för vindkrafter och spänningar i vajrarna för att kunna avgöra om det är möjligt att säkra fönstertvätten med vakuumklockor nedtill på fasaden. Detta börjades med att rita friläggningar (Figur 5 till 7).

Friläggningen av modellen är baserad på att vikten i fönstertvätten tas upp av den vajer som kommer föra maskinen upp och ner längs med den vertikala ytan. Detta gör att vi endast räk- nat med lyftkraften från vinden i våra beräkningar för spänning i vajrarna som skall stabili- sera konstruktionen Vindens lyftkraft beräknas enligt ekvation 1 (National Aeronautics and Space Administration)

𝐹𝑟 = 𝐶𝑑 × ^× × 𝐴

Ekvation 1).

19

Figur 5 Friläggning Mittre läge. Figur 6 Friläggning Övre läge

20

Figur 7 Friläggning Nedre läge.

21 Uträckningarna är gjorda efter 3 olika situationer där vi använde den största kraften på 105 N (tabell 2).

1. Maskinen i mitten läge på en byggnad 2. Maskin är i sitt nedre läge på en byggnad 3. Maskin är i sitt översta läge på en byggnad

I punkt ett till tre är uträckningarna baserade på krafter som kommer vilja stötta bort ma- skinen ifrån den vertikala ytan.

Nedan har den data som uträknats samlats till (Tabell 3) från friläggningarna (Figur 5 till 7) och beräkningar (Se bilaga 18).

Tabell 3 Krafter i vajrarna för tre olika lägen

Placering Spänningar Vajer (A) Spänningar Vajer (B)

Övre 130.2 N 166.7 N

Mitten 3937.9 N 3937.9 N

Nedre 166.7 N 130.2 N

Viktigt att uppmärksamma är att varje kraft kommer divideras med två eftersom det är två kablar som kommer säkra maskinen.

För att kunna avgöra vilka krafter som kommer i de horisontala riktningarna och vertikala riktningarna för själva infästning med vakuumklocka gjorde det uträckningar (bilaga 19) som är baserade på krafterna som vajer B utsätts för i sitt mittersta läge då det är här spänningarna är som störst och sedan dividerade med två (Tabell 4).

Tabell 4 Uppdelning av krafter i Vajer B i respektive led

Horisontella Krafter (x-led) Vertikala krafter (y-led)

26.5 N 1987N

En slutsats som framtagits är ju närmare fasaden maskinens vajerhjul är desto större behöver vektorn vara på grund av vinkeln till infästningarna som närmar sig 90°. Detta blir en enorm faktor om man går under 0.5m. För att demonstrera hur stora krafterna verkligen kan bli gjor- des en graf (Se bilaga 20) där maskinen hänger i sitt mittre läge där vinklarna är lika

varandra. Här ser vi att om vajern sitter för långt in på maskinen kan det få kolossala krafter som gör det omöjligt att använda sugkoppar.

I verkligheten måste hänsyn tas till att vindkraften ökar ju längre ut från fasaden maskinen kommer. Utan tillgång till aerodynamiska analysmjukvaror hade den lyftkraftskoefficienten (Vindens lyftkraft beräknas enligt ekvation 1 (National Aeronautics and Space Administra- tion)

𝐹𝑟 = 𝐶𝑑 × ^× × 𝐴

Ekvation 1) som togs fram antagits som det värsta scenariot.

22 4.7.2 Krafter i sidled

Det gjordes även uträckningar för de lyftkrafter som bildas rakt i sidled. Dessa krafter är ba- serade på uträckningarna för kraften Fy (se bilaga 17) krafterna är väldigt små på maskinens kabel punkter (se bilaga 21). Det är även viktigt att ta hänsyn till de hävarmar som kan bildas så detta är något som behöver ingå i nästa steg för fortsatta utveckling av detta koncept.

4.7.3 Förslag på vakuumkoppar

Nu när beräkningar för vad som sugkopparna har för belastningar kan vi börja leta efter

lämpliga vakuumkoppar. Här är det viktigt att tänka på hur vakummkoppar beter sig för att

undvika missar som kan innebära stora konsekvenser. Efter diskussion med Busch Vakuum-

teknik AB fick vi då veta att sugkoppar utan regelbunden vakuumtillförsel har en tendens till

att släppa sitt grepp efter en tid. Detta för att alla vakuumförseglingar mot en yta har ett mini-

malt läckage som med tiden försvagar undertrycket. Med detta i åtanke fanns det ett par alter-

nativ. Man kan använda en vakuumpump där vi då hade bra alternativ som tillochmed hade

viss fuktbeständighet. Tillslut kasserades även denna idé eftersom en vakuumpump med till-

räcklig kapaciteten kräver en för dyr pump. Slutsatsen var då att använda en av Piabs sugkop-

par. Till exempel XLF 300 Extra stor flat sugkopp, G1/2" (Piab) Där används istället en kom-

pressor tillsammans med en ejektor. En ejektor fungerar som en bakventil och skapar ett un-

dertryck med hjälp av kompressorns övertryck.

23

4.9 Tillverkning

Önskemålet att ha i åtanke vid tillverkningskonstruktionen var att CGS Nordic inte ville ha mycket rörliga delar. Detta tillsammans med den lägre prisklassen innebär att så lite kompo- nenter som möjligt ska behövas att specialtillverkas (Tabell 5).

4.9.1 Avjoniserat vatten

Det avjoniserade vattnet har speciella krav eftersom det är aningen syrligt. Syrligheten uppstår under den så kallad omvänd osmos, en slags av filtrering med ett membran som med hjälp av tryck separerar joner från vattnet. Detta lämnar ett vatten med betydligt mindre mineraler och andra partiklar vilket ger en obalans i PH-värdet. Detta innebär att alla ledningar och munstycken måste vara resistent mot den lätta syrligheten. Exempelvis rostfritt stål eller plast (Tabell 5).

Tabell 5 Komponentlista med tillverkningsprocess

Komponent Externt Internt Tillverkningsprocess

1 Munstycken X X Monteras

2 Slang X X Monteras

3 Borste X X Specialltillverkas, Monteras

4 Vajer X Installeras vid brukning

5 Vajerhjulhus X X Specialtillverkas, Monteras 6 Aluminium ram X X Specialtillverkas, Monteras

7 Sugkopp X Installeras vid brukning

Figur 8 komponentbild

24

4.10 Modell

I presentationssyfte för kunden CGS Nordic så gjordes en mer detaljerad 3d modell (Figur 9) för att bättre kunna presentera konceptet och gå igenom de olika förslagen till lösningar. Mo- dellen byggdes i CAD programmet Catia V.5 och renderades i renderingsprogrammet Keyshot.

Figur 9 Renderad bild av koncept 7

25

Figur 10 renderar bild av det tilltänkta systemet för koncept 7 med exempel på vinsch och kåpa

Figur 11 Tvättmaskin med kåpa på fasad, renderad

26

5 Diskussion

5.1 Resultatdiskussion

Syftet med projektet har varit att bevisa huruvida CGS Nordics konceptförslag har varit ge- nomförbart och konkurrenskraftig. Grunden för detta lades genom ett arbete inom ramen för empathize för att man skulle få en förståelse för produkten och kunden.

För att sedan kunna definiera produkten och dess teknologi så söktes det upp hur de nuva- rande lösningarna ser ut. För att sen bredda vilka former av lösningar så kollades även på andra produkter som hade liknade syfte men i andra användningsområden. För att sedan kom- plettera de redan satta kraven från CGS Nordic så generades andra krav så som de som inte är uttalade men är uppenbara eller de som kan ge fördelar mot redan befintliga konstruktioner.

För att sedan kunna skapa en produkt som kan utföra mer än vad kunden begärt så började det även försöka identifiera och definiera dessa behov. När allt detta hade gjorts så listades de ner till en poängsatt kravlista för att sedan kunna poängsätta de förslag i som kommer i ideate fasen.

CGS hade en redan från början ett konceptförslag om hur de skulle vilja ha sin produkt utfor- mad, men för att kunna ha en grund att stå på och eventuellt hitta nya lösningar och idéer så var ideate fasen mycket viktig. Som utgångspunkt användes CGS Nordics egen idé. Sedan med hjälp utav de olika teknologier, lösningar och krav som skrivits upp från define fasen så kunde nya lösningar skrivas ner och skissas på.

Detta arbete gjorde att vi kunde generera fler idéer som i slutändan skapade en diskussion med CGS Nordic om att ändra deras koncept.

Konceptet sen som presenterades för CGS Nordic efter utvärdering blev en snarlik variant på deras egna förslag men med viktiga huvudkomponenter utbytta.

Viktig skillnad som dock uppkom är att efter de olika förslagen gåtts igenom så hölls det även en diskussion med CGS Nordic där de själva hade börjat testa andra metoder för att tvätta rutor förutom att använda den ordinarie metoden av tvättsvamp och skrapa. Det de istället hade använt sig utav är borstar som doppas i vatten som har avjoniserats. Detta visade sig vara en god metod och eftersom förslagen var kompatibla med att tillämpa borstar eller valsar så lades denna metod av rengöring in tillsammans med en behandling med avjoniserat vatten.

Eftersom ett av delmålen i ideate fasen var att hålla koncepten så modulära som möjligt så var det möjligt att sätta in denna kombination av rengöring utan att behöva ta fram en helt ny konstruktion för koncept 7.

För upphängning och säkring mot den vertikala ytan valdes den konstruktion som var baserad på ett vajersystem där för att komplettera vajer/vajrarna för upphängning med att fortsätta dra vajrarna ner mot marken för att där säkra dem och på så sätt kunna skapa en spänning i vaj- rarna som skulle kunna säkra den mot den vertikala ytan och skapa ett tryck för valsen.

Tanken var att med hjälp utav vakuumklockor säkra infästningarnas nedre komponenter. Men

för att veta vilka krafter som vakuumklockor skulle kunna klara av i både det vertikala och

horisontala planet så behövdes det göra uträckningar.

27 Uträckningarna gjordes med stöd av mekanikteori, dessa gjordes med förenklingar av geome- trin för att göra den realistisk genomförbar med den data vi hade.

De detta visade var vilka krafter vi hade att rikta in oss på vid urvalet av vakuumklockor. Det uträckningarna även visade var att det är möjligt av att använda sig utav den lösningen för fastsäkring av vajrarna.

Sedan när detta gjort så började projektet avrundas av på grund av tiden började ta slut. För att runda av projektet så gjordes en lista av tänkta komponenter för produkten.

5.2 Metodik diskussion

När den första projektbeskrivningen kom in från Semcon så var det tydligt att det var ett pro- jekt starkt inriktat mot produktutveckling och förbättring. Det som däremot var otydligt i bör- jan var hur bra koll på marknaden företaget CGS Nordic hade på vad för befintliga produkter som fanns på marknaden.

Eftersom Alexander hade gått igenom tidigare kurser med upplägg av teknisk design som rör inom området produktutveckling/förbättring så valdes det att använda metoder och litteratur från dessa kurser.

Att använda oss utav metoden från Stanford design thinking (Figur 3) och Design: Process och metod (Nilsson et al 2015) var ett bra val då det grundades i att som första steg sätta in sig i brukarnas perspektiv och bygga upp en förståelse runt brukaren samt produkten. Denna metod kompletterades även med vissa verktyg som Semcon hade god erfarenhet av sig att an- vända i sina egna projekt.

Det som dock kom till att vara en begräsning var att inför att bevisa om det tänka konceptet kunde fungera teoretiskt så sakandes det verktyg för detta inom våra valda metoder.

Detta valdes att lösa detta på enklaste sätt genom att ta in den data vi hade om produktens ut- formning kunna göra en enklare friläggning. Att vi valde att göra den förenklad var för ef- tersom inte någon slutgiltig konstruktion kan väljas så här tidigt i processen.

Det man summerar detta med är att beslutet att välja Stanfordmetoden var bra då det material och data som CGS Nordic själva hade var väldigt begränsande och vi exjobbs arbetare fick söka fram data. Denna data sen var mycket användbar i diskussionerna runt de olika koncep- ten med fördelar och nackdelar och man kunde resonera runt dessa.

Hade Projekttiden varit längre och det funnits ekonomiska medel så hade det fortsatt vidare in i prototype fasen i Stanford metoden för att ta fram modeller som det skulle göras olika tester på. Vi valde att avsluta projektet med att visualisera vårt tänkta koncept i en 3d modell.

5.3 Sociala, ekonomiska, miljö- och arbetsmiljöaspekter.

Ett utav huvudsyftena med detta projekt har varit de ekonomiska vinsterna CGS Nordic

skulle kunna göra genom att kunna byta det dyra manuella arbetet mot en automatiserad lös-

ning. En utav anledningarna till att det manuella arbetet är så dyrt är att det finns väldigt få

fönstertvättare är utbildade i rope access och de som har rätt utbildning är väldigt dyra i ren

personalkostnad.

28 Att det är svårt att få tag på just personal med rätt utbildning är på grund av att väldigt få som vill jobba med just denna uppgift på grund av de höga höjderna och den obekväma arbetsmil- jön.

Att kunna så fall använda denna produkt för att ersätta dem på några byggnader kommer minska påfrestningen på de anställda och de ekonomiska kostnaderna för arbetsgivare.

Produkten har haft som mål att fram med ett miljötänk och främst då att inte ha ett behov av att använda sig utav kemikalier. Men en annan viktig beslutsfaktor var att ha så låg vattenför- brukning som möjligt. Med detta som ingångsvärde så blev kundens grundkoncept bristande ur denna miljöaspekt eftersom den använde sig utav vanligt vatten som besprutade den verti- kala ytan med högtryck. Detta i kombination med det avjoniserade vattnet skulle resultera i en hög vattenförbrukning. Efter detta arbeta så kunde vi visa att det fanns bättre lösningar ur ett miljöperspektiv.

5.4 Kritisk Granskning

Projektet har omfattat ett väldigt stort område då vi var tvungna att starta grunden för koncep- tet och har nu avslutats vid den fasen där den behöver genomgå ytterligare uträckningar och för att sedan kunna gå över till en konkret prototypkonstruktion utifrån det konceptförslag som tagits fram. Eftersom alla i projektet går maskiningenjörs programmet har projektet na- turligt valts att rikta mot mekaniska lösningar och inte lägga tid på dat eller mekatroniska problem. Det kan förstås ses som en fördel om maskinen helt undviker elektronik med tanke på de förhållanden som maskinen ska jobba i och för enkelhetens skull. En del av de detalj- krav som specificerats har inte det inte tagits fram några lösningar till ännu då det fokusera- des på de tre stora problemområdena smutsbortagning, dropförhindring och förflyttning i höjdled. Vilket innebär att de andra kraven behöver arbetas fram i detaljkonstruktion. Dock så har den relativt enkla lösning som valdes som koncept 7 uppskattats för sin enkelhet och är något som är med i kravspecifikationen.

Vajerhjulhuset som kan ses i bilder (Figur 9) är en fiktiv produkt som inte finns i verklig- heten. Slutgiltiga konstruktionen kommer möjligtvis istället ha tre hjul som har kontakt med respektive vajer istället för fyra. Detta så att det ensamma hjulet kan innehålla någon form av fallspärr som låser maskinen på vajern vid ett fritt fallscenario. Vajerhjulhuset ska dock ha en sluten konstruktion som förhindrar att vajern spårar ur.

Om man ser på uträkningar hade vi behövt utföra simuleringar av aerodynamiken på maski- nen. På så sett hade en betydligt bättre kåpa kunnat tas fram. Tyvärr saknar vi tillgång till så- dan mjukvara och flödesmekanik ingår inte heller i vår utbildning. De handräkningar vi gjort är därför kraftigt förenklade, med flertal antaganden om värsta scenariot. I verkligheten måste maskinens egenfrekvens beaktas vilket kan resultera i svajning när vinden och egenfrekvens matchar (Arioli&Gazzola 2017). Uträkningar som gjorts har därför fokuserat på om det är möjligt med vakuumkoppar med den vinkeln från maskinen. Grafen i Bilaga 20 har inte tagit hänsyn till krafter i sidled. Det är inte granskat om krafter i sidledes påverkas på liknande vis om vajrarna placeras längre ut. Risken kan finnas att dessa krafter kan skapa ostabiltet för maskinen. Detta medför att ytterligare uträckningar behövs göras för dessa scenarion.

29

6.Slutsatser

Slutsatser som dragit med projektet är att det är möjligt att gå vidare i processen för att för- ädla konceptet. Dock så behövs det ytterligare uträckningar om man skall använda sig för vilka komponenter man exakt bör använda för att få en så optimerad lösning som möjligt. Det underlag vi har givit i detta arbeta har Semcon bedömt som tillräcklig för att göra en fortsätt- ning på arbetet. Detta koncepts slutliga lösning är dock direkt beroende av sin utformning för att kunna räkna ut vilka krafter som den kommer utsättas för exakt och skulle då behöva i framtiden göra data simuleringar för att fastställa krafterna ordentligt.

Det är viktigt för det fortsatta arbetet att även få till en prototyp som man kan testa hur valsen

beter sig vid rotation mot ytan och fall den spänningskraft som vajrarna applicerar mot pro-

dukten räcker för att även avlägga tillräckligt tryck för att valsen skall kunna utföra sitt arbete

effektivt.

30

Referenser

1. Amy Quinton, Sacramento CA (Dec 9, 2015), Solar Project Plays Key Role In Com- bating Climate Change At UC Davis https://www.capradio.org/arti-

cles/2015/12/09/solar-project-plays-key-role-in-combating-climate-change-at-uc-da- vis/ (Hämtad 2021-03-19)

2. Arioli, Gianni ; Gazzola, Filippo.(2017) Torsional instability in suspension bridges:

The Tacoma Narrows Bridge case. URL: https://www.sciencedirect.com/science/ar- ticle/pii/S1007570416301812 . (2021-06-02)

3. Estrada Maren, BGR (2019-05-21) https://bgr.com/deals/windows-cleaning-robot- with-amazon-prime-shipping-5711400/ (Hämtad 2021-06-09)

4. FENGRUI R-C901 Smart Window Cleaner Robot https://amzn.to/2GFJguH (Hämtad 2021-03-19)

5. Fortnox 2021. Vad är Benchmarking?. https://www.fortnox.se/fortnox-foretags- guide/ekonomisk-ordlista/benchmarking/ (Hämtad 2021-02-04)

6. Mamibot, Designed in USA https://mamibot.fi/sv/produkt/mamibot-iglassbot-w120-t/

(Hämtad 2021-03-19)

7. National Aeronautics and Space Administration (May 5, 2015), The Drag Equation https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/drageq.html (Hämtad 2021-05-05) 8. Piab, Evolving automation https://www.piab.com/sv-se/sugkoppar-och-mjuka-

gripdon/runda-sugkoppar/flata-sugkoppar/0127134/ (Hämtad 2021-06-11)

9. Sanchez Cleaning, Miami (Okt 12, 2020), How to clean windows on high rise buildings https://www.sanchezwindowcleaning.com/how-to-clean-windows-on-high- rise-buildings/ (Hämtad 2021-03-19)

10. Scott, D. Sarah, H. Perry, K. Kathryn, S. Jeremy ,U. (2018). Design thinkin bootleg.

(https://static1.squarespace.com/static/57c6b79629687fde090a0fdd/t/5b19b2f2aa4a99 e99b26b6bb/1528410876119/dschool_bootleg_deck_2018_final_sm+%282%29.pdf).

(2021-02-1)

11. Semcon, Ny robotteknik för proaktiv rengöring av fartyg https://semcon.com/sv/jo- tunhullskater/ (Hämtad 2021-03-19)

12. Serbot AG, GEKKO Faceade Hightec Robot https://www.serbot.ch/en/facades-surfa- ces-cleaning/gekko-facade-robot (Hämtad 2021-03-19)

13. Sky Pro, World Leader in Automated Window & Facade Cleaning Technology https://skypro.com/ (Hämtad 2021-03-19)

14. Sky Pro, Sky Pro Mini Prayer https://skypro.com/sky-pro-mini-sprayer/ (Hämtad 2021-06-19)

15. S. Pugh (1981) Concept selection: a method that works. In: Hubka, V. (ed.), Review of design methodology. Proceedings international conference on engineering design, March 1981, Rome. Zürich: Heurista, 1981.blz. 497-505.

16. Åsa Wikberg Nilsson; Åsa Ericson; Peter Törlind. Design: Process och metod. Upp-

laga 1:5. Lund; Studentlitteratur.

31

Bilagor

Bilaga 1 Sky Pro Mini Sprayer, Sky Pro

Sky Pros borstlösa maskin som har roterande sprutmunstycken för rengöring.

Figur 12 Sky Pro Mini Sprayer, Sky Pro

Bilaga 2 Sky Pro Brush Machine, Sky Pro Sky Pros tyngsta maskin med högst arbetshöjd.

Figur 13 Sky Pro Brush Machine, Sky Pro

32 Bilaga 3 GEKKO Facade Robot, Serbot

Serbots både fönstertvätt och solpanelstvätt med väldigt hög prisklass.

Figur 14 GEKKO Facade Robot, Serbot

Bilaga 4 Hemrobotar Till vänster Mamibot W120-T och till höger FENGURUI R-C901 Robotar som används i hemmet. Dessa har olika transportmetod men de flesta har liknande funktioner med endast små designskillnader.

Figur 15 Hemrobotar Till vänster Mamibot W120-T och till höger FENGURUI R-C901

33 Bilaga 5 Jotun Hullskater, Semcon

Semcons utvecklade skrovskrapare som rengör fartyg med konstant kontakt

Figur 16Jotun Hullskater, Semcon

Bilaga 6 Robotic Solar Panel Cleaner

En solpanelrengörare som demostreras på en solarfarm i U.S.A.

Figur 17 Robotic Solar Panel Cleaner

34 Bilaga 7 Personas

Hypotetiska personer för att enklare skapa förståelse om behov som användaren eller köparen kommer att ha.

Figur 18 Persona 1 Fanny

Figur 19 Persona 2 Jimmy

35

Figur 20 Persona 3 Marie

36 Bilaga 8 Kompassen

Ett verktyg för behovsorientering inför skapande av kravspecifikation.

Figur 21 Kompassen

37 Bilaga 9 Moodboard

En visualisering av vad för intryck produkten ska medföra.

Figur 22 Moodboard

38 Bilaga 10 Kano modellen

Ett verktyg för att identifiera alla funktioner som användaren eller köparen vill ha. På så sett undviker man att missa något självklart eller enkelt.

Figur 23 Kano-modellen

39 Bilaga 11 Kravspecifikation

En definiering och rangordning av vad för funktioner som maskinen ska innehålla.

Figur 24 Kravspecifikation

40 Bilaga 12 Viktområden

Uppdelning av de olika kraven i viktområden som översätts till kravspecifikationen.

Tabell 6 värdering av olika kriterier

41 Bilaga 13 Morfologisk matris & Skisser

Generering av olika koncept med medförd medvetenhet om de olika funktioner som ska ingå.

Tabell 7 Morfologisk matris

42 Bilaga 14 Skisser Koncept

Koncept 1, rengör med högtrycks vatten, torkar med avjoniserat vatten och stabiliseras av va- kuum.

Figur 25 Koncept 1

43 Koncept 2 Rengör och torkar med microfiberduk, transporteras med banddrift och stabiliseras med vakuum.

Figur 26 Koncept 2

44 Koncept 3 Rengör med roterande vals och torkar med lufttryck. Upphängning och stabilise- ring med spända vajrar.

Figur 27 Koncept 3

45 Koncept 4 Upphängning i en gemensam vajer, rengörings med högtrycks vatten, stabiliserar med fläktar.

Figur 28 Koncept 4

46 Koncept 5 Transporteras med sugkoppar på band, rengör med högtrycks vatten och torkar med avjoniserat vatten.

Figur 29 Koncept 5

47

Koncept 6 Använder fyra vinschar integrerade i maskinen och navigerar på så sett åt över

hela ytan. Rengör med högtrycks vatten och torkar med en raka och vattenuppsamlare.

48 Bilaga 16 Pugh matris

Jämför de olika konceptens funktioner och bedömer om resultatet är bättre sämre eller lika bra som referenskonceptet som i detta fall är CGS Nordics ursprungliga idé.

Tabell 8 Pugh Matris

Kriterier vikt (1) referens

CGS 2 Kom-

pakt 3 Ångma-

skin 4 Hög-

tryck/luft 5 Vajerspin- del

Smutsborttagning från fönster ^{17 0 0 0 0 0}

Dropp och rand förhindring ^{16 0 0 0 - 0}

Självkörande i Höjdled ^{15 0 + 0 0 +}

Tåla väder och vind ^{14 0 - 0 0 0}

Minimera rörliga delar ^{13 0 0 - 0 -}

Användarvänlig ^{12 0 0 0 0 -}

Arbetsäker ^{11 0 0 - 0 0}

Brytare för hinder ^{10 0 + + + +}

Lätt servad ^{9 0 - - + -}

Arbeta i Sidled ^{8 0 + 0 0 +}

Attraktiv ^{7 0 + + + 0}

Efterbehandling ^{6 0 0 0 0 0}

Utan föroreningar eller oljud ^{5 0 0 + - -}

Processdata ^{4 0 0 0 0 0}

Minimera vattenfall ^{3 0 0 + + 0}

Logistik ^{2 0 + 0 0 -}

Strömgenererande nergång ^{1 0 - 0 0 -}

153 115,00 112 140 88

49 Bilaga 17 Uträkning av lyftkraft

Kraftig förenkling av vad det kan vara för krafter som vinden skapar på maskinen vid an- vändning.

Figur 30 Aerodynamisk beräkning Figur 31 Visualisering av aerodynamiska krafter

50 Bilaga 18 Friläggningar uträknade i Wolfram mathematica

Beräkning av krafter i vajrar om maskinen är uppe på sin maximala höjd.

Figur 32 kraft i vajrar vid maskins max höjd Figur 6 Friläggning i övre läge

51 Beräkningar och friläggning av det andra scenariot där maskinen är på en symetrisk höjd.

Vilket innebär att vajerns vinkel är detsamma uppåt som nedåt.

Figur 33 kraft i vajrar vid maskinens mitt höjd Figur 5 Friläggning i mittre läge

52 Beräkning och friläggning av det sista scenariot där maskinen är längst ned på byggnaden.

Figur 34 Kraft i vajrar vid maskinens lägsta höjd Figur 7 Friläggning i nedre läge

53 Bilaga 19 Krafter i vakumklocka

Vajerns krafter översatta till sina x respektive y krafter för att då kunna välja vakuumklockor med en lämplig kapacitet.

Figur 35 Uppdelning och visualisering av vajerns kraft vill x och y krafter

54 Bilaga 20 Slutsats om fasadavstånd

Graf som visar förhållandet mellan avståndet från vajrarnas genomgående punkt på maskinen och fasaden. Där FA är den övre vajerns kraft och FB är den nedre vajerns kraft. Kraften vi fått är då på 0.8m från fasaden vilket innebär en vajerkraft på ca 3500N.

Figur 36 Förhållande mellan kraft i vajrar och avstånd från fasaden

55 Bilaga 21 Krafter i sidledes

Beräkning av de krafter som verkar i sidleds mot vajer punkterna.

Figur 37 Krafter i sidledes

Besöksadress: Kristian IV:s väg 3 Postadress: Box 823, 301 18 Halmstad Telefon: 035-16 71 00

E-mail: registrator@hh.se www.hh.se

Alexander Andersson

John Johansson