A gépészeti tervezés módszerei

Átírás

1 A gépészeti tervezés módszerei Előadásvázlat 2. rész 1/39

2 4. 1. Terméktervezés A terméktervezés folyamat jellege A terméktervezés jelentősége A tervezést motiváló tényezők A terméktervezés folyamata Feladatkitűzés Célleírás és szerepe Igényjegyzék Az igényjegyzék rögzítése Esettanulmány Ellenőrző kérdések 2/39

3 3/39

4 A terméktervezés folyamat jellege A céltudatos terméktervezést a folyamatjelleg jellemzi. Ez azt jelenti, hogy az inspirációtól a termék megvalósításának elindításáig több fontos, nem kihagyható lépést kell megvalósítani, az ott jelentkező feladatot megoldani. E lépéseket jellemzi, hogy mindig tevékenységeket, tevékenység elemeket és eredményt tartalmaznak. A folyamat jellegből adódóan, azt bemenő-és kimenő információk jellemzik. A bemenő információk forrása, ill. szolgáltatója a piac, a környezet és a vállalat. A kimenő információt a fejlesztési folyamat eredményessége határozza meg. Ezen azt kell érteni, hogy a az elvárásokat milyen mértékben sikerült transzformálni a megvalósított termékkel. 4/39

5 A terméktervezés jelentősége A termék életútból is látható, hogy egy bizonyos idő után csökken a termék iránta a kereslet, tehát indokolttá válik az un. termékváltás. A ma termékeinél ez az idő kb. 3-5 évre becsülhető. A termék ebben a korban már nem tudja betölteni valamelyik funkcióját, pl. esztétikait. Miközben új korszerű terméket rövid idő alatt kell az elképzeléstől a megvalósításig eljuttatni, azaz sokkal rövidebb idejűnek kell lenni az innovációs ciklusnak. Az idő rövidítéséhez biztosítani kell egyrészt az emberi tudást és kreativitást, másrészt a folytonosan fejlődő módszereket és segédeszközöket. Eszközök vonatkozásában lényeges szerep jutott a számítógépeknek. Lehetővé teszik nem csak a nagy mennyiségű információ tárolását, hanem azok gyors feldolgozását, továbbá elemzések, ajánlások készítését. 5/39

6 A tervezést motiváló tényezők/ 1 Külső tényezők: - a világgazdaság (pl. az árfolyam politikájával), - a nemzetgazdaság (pl. az infláció mértékével, a munkaerő minőségével és foglalkoztatásával), - a beszerzési piacok (pl. beszállítói- és alapanyagpiac), - a politika és a törvények (pl. az embargóval, környezetvédelmi előírásokkal), - a technika (pl. az alkalmazott eljárások színvonalával), -a felvevő piac. 6/39

7 A tervezést motiváló tényezők/ 2 Belső tényezők: - a termelőbázis (vállalat) felépítése (pl. a termékorientáltsága milyen), - a személyi összetétel (pl. a tervezőgárda képzettsége), -gazdasági erőforrások (pl. befektető képesség és lehetőség), - a termelőbázis nagysága (pl. a vállalás és teljesítés kérdése), - a gyártórendszer felépítése (pl. a gyártási technológiák változtathatósága), - a termékprogram (pl. az egymásra- ill. egymásból épülés lehetősége), - vállalatirányítás (menedzsment), - know-how (pl. fejlesztési, gyártási tapasztalatok). 7/39

8 A terméktervezés folyamata/ 1 8/39

9 A terméktervezés folyamata/ 2 Az 1. lépés a helyzet elemzése, melynek eredményeképpen világossá válik a piac és a vállalat kapcsolatában a lehetőség kérdése. Világossá válik, hogy hogyan lehet pl. meglévő termékkel új piacokon, új termékkel meglévő piacokon és új termékkel új piacokon megjelenni. Egy ilyen előrejelzés a legkockázatosabb, de egyben a legkifizetődőbb is lehet. 9/39

10 A terméktervezés folyamata/ 3 A 2. lépés a kutatási stratégia kijelölése. Az eredmény egy javaslat azokra a kutatási területekre, amelyeken érdemes a befektetés, az új termékelképzelések keresésére. 10 /39

11 A terméktervezés folyamata/ 4 11 /39

12 A terméktervezés folyamata/ 4 A 3. lépés a termék elképzelések keresését és megtalálását foglalja magába. Új termékfunkciók (feladatok), új megoldáselvek kereshetők. Általában két megoldási út lehetséges, egyrészt egy új feladatkitűzés (új piaci igény), mely egy új vagy régi megoldáselvvel valósul meg, másrészt egy új megoldáselv, mellyel egy régi feladatkitűzés kerül megoldásra. A lépés eredményei az új termék elképzelések. Az eddigi lépések megoldásában nagy segítséget jelentenek a vásárlói kívánságok, a közvélemény kutatás, a szabadalmak, a piaci prognózis, a csoportdinamikai módszerek (Brainstorming, 635 stb.). 12 /39

13 A terméktervezés folyamata/ 5 A 4. lépésben gazdasági-műszaki megfontolások (kritériumok) alapján az elképzelések válogatására kerül sor. Felismerhetővé kell tenni a fejlesztésre érett elgondolásokat. A kiválasztást az ismert értékelő eljárásokkal lehet megvalósítani. Ehhez mindig figyelembe kell venni a termék konkretizáltsági szintjéhez tartozó információ mennyiségét és milyenségét. 13 /39

14 A terméktervezés folyamata/ 6 14 /39

15 A terméktervezés folyamata/ 7 A kiválasztott elképzelések az 5. lépésben még pontosításra (átvilágításra) kerülnek és végül rögzítődik, mint termékjavaslat. Ez a termékjavaslat kerül át a konstrukciós területre, ahol először a feladat pontosítására kerül sor, mely alapvetően mérnöki megközelítésű szemlélet kell, hogy tükrözzön. 15 /39

16 Célleírás és szerepe/ 1 A célleírás alatt a fejlesztendő terméktől elvárt célok, célfunkciók (szolgáltatás, tevékenység, működés) rögzítését kell érteni úgy, hogy közben nem jelöltük ki a megoldás(ok) útját, és nem korlátoztuk azok számát sem. Egy cél elérhető több különböző műszaki funkción keresztül is, de igaz ennek a ellenkezője is, egy műszaki funkció több célt is szolgálhat. Pl. egy ventilátor felhasználható hűtéshez (energia szállítási funkció) vagy egy tér levegőjének cseréjéhez (anyagszállítási funkció), ahol mindkettőnek más a célja. 16 /39

17 Célleírás és szerepe/ 2 Az előző gondolatmenet kifejezhető matematikai formalizmussal is, azaz egy meghatározott feladat a kigondolt célnak a függvénye: M C = f (cél) Minden kitűzött cél számára általában több megoldás létezik. A létező megoldások összessége a kitűzött céltól, a fejlesztő lehetőségétől (rendelkezésre álló egyéni és csapattudástól) függ, mely szűkebb, mint amelyet csak a cél határozna meg: M l = f (cél, lehetőség) M l = < M C 17 /39

18 Célleírás és szerepe/ 3 A célleírás mellett a feladatkitűzés másik fontos eleme a feltételrendszer, melynek figyelembevétele nélkül a feladat nem oldható meg. A feltételrendszert az igényjegyzék foglalja egységbe. Az igényjegyzék a benne foglalt feltételrendszer figyelembevételével a létező megoldásokat leszűkíti egy kisebb megoldásszámú halmazra. M k = f (cél, lehetőség, igény) M k = < M l = < M C 18 /39

19 Célleírás és szerepe/ 4 Az igényjegyzék által korlátozott megoldások száma tovább csökkenthető, ha az a kérdés vetődik fel, hogy optimális-e a megoldás? Ebben az esetben valamilyen optimalizálási feltétel kapcsolódik be a további megoldás szelektálásba. Az optimalizálási cél lehet a költségtakarékos megoldás vagy a funkció-biztos megoldás, esetleg ezek valamilyen kombinációs elvárása, az igények súlyozása (s i I i ). 19 /39

20 Célleírás és szerepe/ 5 Lehet az igények szintjét olyan magasra is emelni ahonnan már nem származik megoldás. Az igények sokfélesége, azok fontossága mind olyan tényező, amely a létező megoldások halmazát, sokféleségét szűkíti. Ez a szűkítés mindig a célt legjobban kielégítő megoldás irányába mutat. A feladatkitűzésben megfogalmazottakat kielégítő termék az előbbi gondolatmenet alapján az alábbi általános függvénnyel irható le: M t = f (cél, lehetőség, igény, optimum) M t = < M k = < M l = < M 20 /39

21 Igényjegyzék/ 1 A teljesség igénye nélkül a műszaki termékekre vonatkozóan, mint mankót, az alábbi területeket lehet az igényjegyzék összeállításába bevonni, mint feltételszállítókat: - a piac feltételei, - környezeti- és társadalmi feltételek, - termelési-, kereskedelmi- és más rendszerfüggő feltételek, - rendszersajátos feltételek. 21 /39

22 Igényjegyzék/ 2 Költség: A megengedhető gyártási-, üzemeltetési-, karbantartási-, javítási- és semlegesítési költségek. Darabszám: Darabszám évenként vagy összesen. Határidő: A fejlesztésre, a gyártásra, a kipróbálásra, a szállításra, stb. vonatkozó ismeretek. A technikai helyzet: A konkurens termékek jellemzői, versenyhelyzet megítélése. Piac: Vevők, országok, célcsoportok ismérvei. Képesség: Milyen képességekkel rendelkezzen a termék és milyen funkciókat kell a terméknek megvalósítani? 22 /39

23 Igényjegyzék/ 3 Teljesítőképesség: Teljesítmény, sebesség, fordulatszám, erő, nyomás, forgatónyomaték, hossz, szög, bit/sec, stb. Hatásfok: A szükséges megadása, a várható nyereség megítélése. A feldolgozandó anyag: A kimenő-és bemenő oldali feldolgozandó anyagok (alapanyag, termék, stb.) állapotának ill. fizikai, kémiai sajátosságainak leírása. Pontosság: Méretpontosság, reprodukálhatóság, megengedett hiba. 23 /39

24 Igényjegyzék/ 4 Környezeti hőfok: Maximális és minimális környezeti hőmérséklet. Méret: A méretetekre vonatkozó korlátozás, térfogat, építési nagyság. Súly: Tömegre, súlyra, tehetetlenségi nyomatékra vonatkozó korlátozás, stb. Környezet: A környezet hatása a műszaki rendszerre, pl. az eső, köd, pára, napsugárzás, hó, jég, hőmérséklet, légszennyezés, légnyomás, gravitáció. Az emberek, az állatok és/vagy a virágok hatása a termékre. A termék hatása a környezetre a káros anyag kibocsátás, a zaj, rezgés és sugárzás révén. 24 /39

25 Igényjegyzék/ 5 Biztonsági előírások és törvények: Az élet és az egészség biztonságára, a baleset elleni védelemre, zaj és gázemisszióra, stb. vonatkozó törvények, vizsgálati előírások, szabványok. Termék felépítés: A fejlesztendő termék építősor vagy építőszekrény vagy más eleven legyen-e kialakítva? Milyen kiegészítés és/vagy különleges megjelenés kell indokolt esetben? Anyagok: Az előzetesen meghatározott, kizárólagosan felhasználandó, alkalmazható anyagok. 25 /39

26 Igényjegyzék/ 6 Gyártás: Az előzetesen meghatározandó gyártási eljárások, ill. előnyben részesítés, pl. a termék műagyag vagy sajtolt elemekből álljon-e. Szerelés: A már meglévő gyártó- és/vagy szerelő szerszámok alkalmazása, szerelőrobotok, stb. igénybevétele. Szállítás: A szállító eszközökkel (daruk, közlekedési eszközök, robotok, konténerek, stb.) szembeni feltételek. Karbantartás: Karbantartási- és javítási feltételek. Újrahasznosítás: A szétszerelés, az újraértékesítés, a felújítás, a semlegesítés, stb. feltételei. 26 /39

27 Igényjegyzék rögzítése/ 1 27 /39

28 Igényjegyzék rögzítése/ 1 28 /39 * A módosítás dátuma ** Megjelölés: Követelmény (K); kívánság, óhaj (O); Korlátozás (Kr); ((mennyiség, minőség) megjelöléssel)

29 4. 3. Esettanulmány/ 1 Kerékpár szállítás személygépkocsin A vevő belső kérdése: Hol helyezhetem el? 29 /39

30 4. 3. Esettanulmány/ 2 Célleírás: Személygépkocsira szerelhető, egy család számára elegendő számú kerékpár szállítására alkalmas eszköz fejlesztése. 30 /39

31 4. 3. Esettanulmány/ 3 Igényjegyzék vagy szabályrendszer: Karbantartás: könnyű javíthatóság pótalkatrészek biztosítása (nem mindig cél) Újrahasznosítás: anyaga más célokra is felhasználható legyen (ne legyenek integrált anyagkombinációk) 31 /39

32 4. 3. Esettanulmány/ 4 Részfunkciók: a tartó rögzítése az autóhoz a kerékpár rögzítése a tartóhoz világítás rögzítése, üzembe helyezése többcélú felhasználhatóság (síléc, szánkó, snowboard, kerti gépek, stb.) rendszámtábla láthatóvá tétele (kialakítással, átszereléssel) Képesség (funkció): egy család számára használható legyen (3-4 kerékpár) fényezett felülettel ne érintkezzen 32 /39

33 4. 3. Esettanulmány/ 5 Teljesítőképesség: lengésmentes, útviszonyoktól független legyen a kerékpárok egyenként stabilan rögzíthetők legyenek a kerékpár mérete ne jelentsen rögzítési korlátot Környezeti feltétel: ellenálljon a hőmérsékleti ingadozásoknak csapadéknak, felverődéseknek és pornak ellenálljon a működést ne zavarja 33 /39

34 4. 3. Esettanulmány/ 6 Méret: feleljen meg a közlekedésbiztonsági előírásoknak Súly: könnyű anyagokból készüljön Rendszerhez való tartozás: többféle személygépkocsira felszerelhető legyen Biztonsági előírás: ne zavarja a vezetőt a szabad kilátásban Szerkezeti bonyolultság: egyszerű elemekből épüljön fel 34 /39

35 4. 3. Esettanulmány/ 7 Ergonómia: könnyű szerelhetőség a csomagtartóhoz való hozzáférést ne akadályozza könnyű szállíthatóság egyszerűség a kocsiszekrényhez való kapcsolódáskor egy elem elegendő legyen a szereléshez 35 /39

36 4. 3. Esettanulmány/ 8 Szerelési feltétel: egyszerűen, különleges elemek és szerszámok nélkül is fel- ill. leszerelhető legyen függetleníthető legyen a kocsiszekrénytől a kocsiszekrény fényezésével nem kerülhet kapcsolatba a vonóhorog legyen a legfontosabb teherfelvevő elem kerékpár festését ne sértse 36 /39

37 4. 3. Esettanulmány/ 8 Van új a nap alatt? Előzetes megoldások a figyelem felkeltéséhez: Fel kell hívni a figyelmet a már létező, szabadalmakkal is levédett megoldásokra. Azok elemzése segít a feladatkitűzés pontosításában, a tervezők számára a legfontosabb ismérvek megismétlést nem kívánó megfogalmazására Hartger Fitzgerald Berg te Putten szabadalma (2002, NL C) Vonóhorogra szerelhető megoldás 37 /39

38 4. 3. Esettanulmány/9 Kerékpár szállítás személygépkocsin A kidolgozott megoldás látványterve (Német Péter szigorló gépészmérnök hallgató diplomaterve. Tervezésvezető: ) 38 /39

39 4. 4. Ellenőrzőkérdések 1. Mi a célja a terméktervezési folyamatnak? 2. Melyek a folyamat jellemző lépései? 3. Mit tartalmaz a feladatkitűzés? 4. A cél és az igényjegyzék megfogalmazásánál mire kell ügyelni? 5. Lezártnak tekinthető-e a feladatkitűzés? 6. A feladatkitűzés irányt ad-e a megoldások halmazához, ha igen, hogyan? 7. Milyen fő csoportokat tartalmaz az igényjegyzék? 8. Egy szabadon választott termékre készítsen feladatkitűzést! 39 /39