Tervezés gyártásra (DFM) (Gyártáshelyes tervezés)

Átírás

1 Tervezés gyártásra (DFM) (Gyártáshelyes tervezés)

2 igények tervezés termék előírások (specifikációk) Szempontok: minőség megbízhatóság robusztusság környezetvédelem gyárthatóság karbantartás esztétika,. Általános elvek: az ördög a részletekben rejlik sokrétű, sokszor ellentmondásos célok mérőszámok alkalmazása a nagyléptékű fejlesztések kreativitásigénye magas a jól kidolgozott módszerek segítik a döntéshozatalt

3 DFMA módszer Együttműködik CAD rendszerekkel (pl. ProEngineer). Lefedett szakterületek:

4 A DFMA folyamatterve

5 A DFMA folyamatterve

6 A DFMA módszer a terméktervezői munkához a következő támogatásokat nyújtja:

7 A tervezőrendszer két fő modulja és azon belüli lehetőségek: 1. Design for Assembly - szereléshelyes tervezés (DFA) 2. Design for Manufacture gyártáshelyes tervezés (DFM)

8

9 -A szerelés nehézségi körülményeinek vizsgálata -Az automatikus szerelésre való alkalmasság javítási feladatai -Szerelési időszükséglet és költség meghatározása -Hatékonysági mutatók számítása

10 -A szerelés nehézségét okozó körülmények vizsgálata -A robotos szerelésre való alkalmasság javítási feladatai -A robotos szerelés időszükséglet és költség meghatározása -Hatékonysági mutatók számítása

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21 A tervezőrendszer két fő modulja és azon belüli lehetőségek:

22 Gyártáshelyes tervezés Tervezési szabályok Az alkatrészek számának minimalizálása Azonos alkatrészek alkalmazása a termékcsaládban (csereszabatosság) A beállítások, igazítások kiküszöbölése Vasalatok kiküszöbölése A sablonok, modellek mellőzése Hatásuk a teljesítményre A szerelés egyszerűsödése, munkaidő csökkenés, anyagmozgatási és raktározási költségek csökkenése, minőség növekedés Anyagmozgatási és raktározási költségek csökkenése, termelékenység növekedés, gazdasági előnyök A szerelési hibák csökkenése (minőség növekedés), az automatizálási fok növekedése, kapacitás, termelékenység növekedés A szerelés egyszerűsödése (minőség növekedés), munkaidő csökkenés, nyikorgás, zörgés csökkenése, tartósság növekedése, az automatizálási fok növekedése, Az átállítások költségének csökkenése, beruházás csökkenés

23 Tervezési szabályok Szabványosítás Bonyolult alkatrészek mellőzése Modul egységek képzése Többfunkciós alkatrészek tervezése Szállítás minimalizálása A bonyolult szerszámok, berendezések használatának kerülése Elérhetőség biztosítása Műveletek és folyamatok minimalizálása Hatásuk a teljesítményre A szerelés egyszerűsödése, munkaidő csökkenés A szerelés egyszerűsödése, munkaidő csökkenés, a szerelési hibák csökkenése Anyagmozgatási és raktározási költségek csökkenése, termelékenység növekedés, a szerelés egyszerűsödése Anyagmozgatási és raktározási költségek csökkenése, termelékenység növekedés, a szerelés egyszerűsödése Anyagmozgatási és raktározási költségek csökkenése Az átállítások költségének csökkenése, termelékenység növekedés anyagmozgatási és raktározási költségek csökkenése termelékenység növekedés, a szerelési hibák csökkenése

24 Tervezési szabályok Alkalmazzunk robusztus tervezést Tervezzünk úgy, hogy a szerelés csak korrekt módon legyen elvégezhető (fool-proof) Kerüljük az éles sarkokat, növeljük a lekerekítési sugarakat Ne írjunk elő a szükségesnél szorosabb tűréseket Ne írjunk elő a szükségesnél finomabb felületi minőséget Hatásuk a teljesítményre A szerelési pontatlanságok teljesítményrontó hatása csökken Hibás szerelés kiküszöbölése Fokozódó pontosság Megmunkálás teljesítménynövelése, megfelelőség javítása, költségcsökkentés Megmunkálás teljesítménynövelése, megfelelőség javítása, költségcsökkentés

25 Azaz : Csökkents, egyszerűsíts, kombinálj, minimalizálj, szabványosíts, termelékenységet növelj, Gyártásra tervezés Felhasználható adatok, információk: Vázlatok, rajzok Változatok Termék előírások, specifikációk Termelési és szerelési folyamatok Árkalkulációk, kapacitási adatok, megrendelés-állomány

26 A gyártásra tervezés folyamata: Javasolt terv Gyártási költségek becslése Alkatrészek költségének csökkentése Szerelési költségek csökkentése Támogató folyamatok költségének A változtatások hatásának elemzése Gyártási költségek újraszámolása Megfelel? I Elfogadott terv

27 Gyártási költségek Alkatrészek Szerelés Rezsi szabványos egyedi munkaerő berendezések szerszámok fenntartás közvetett kiadások Alapanyag Előállítás Szerszámozás Gyártási költségek Fix költségek Változó költségek

28 Az alkatrészek költségének csökkentése: a gyártási folyamat korlátainak ismerete méretek, görbületi sugarak, hozzáférhetőség, tervezési segédletek a költségösszetevők pontos ismerete az alkatrészek újratervezése: a gyártási folyamatok egyszerűsítése helyettesítő műveletek műveletek összevonása a sorozatnagyságok optimális meghatározása az alkatrészek, folyamatok szabványosítása fekete-doboz szerinti alkatrész beszerzés A szerelés költségének csökkentése: szerelésre tervezés (DFA) a szerelés legkisebb elméleti és valós idejének meghatározása, a szerelési hatékonyság meghatározása (DFA index) az alkatrészek elméleti minimumának meghatározása: mozgó alkatrész? eltérő anyagból készül? a hozzáféréshez, szereléshez, javításhoz el kell távolítani?

29 A szerelés költségének csökkentése: az alkatrészek integrálása multi funkciós alkatrészek tervezése a szerelés bonyolultságának maximális csökkentése az alkatrész optimális jellemzői felülről történő szerelés (z- tengely) önbeálló nincs szükség beállításra egy kezes szerelés szerszám nélküli szerelés egyetlen lineáris mozdulattal történő szerelés a beépítés után az alkatrész rögzített marad a szerelés részleges vagy teljes áthárítása a vevőre A fenntartási folyamatok költségeinek csökkentése: az alkatrészek számának csökkentése => leltározási, szállítási költségek csökkenése a gyártási rendszer bonyolultságának csökkentése hibabecslés, megelőzés a hasonló alkatrészek megkülönböztetése (színkódok)

30 A gyártásra tervezés hatása: a fejlesztési időre a fejlesztési költségekre a termékminőségre külső tényezőkre: újrahasznosítás életciklus-költségek

31 Összegzés Mi a DFM? A DFM olyan terméktervezés, amely figyelembe veszi a gyártási követelményeket A DFM az első olyan lépés, amelyben csoportmunkát alkalmazunk a termék kifejlesztésére A DFM több eszközt és technikát magába foglaló keret a gyártható termék létrehozására Miért alkalmazzuk a DFM-et? Alacsonyabb fejlesztési költség Rövidebb fejlesztési idő Rövidebb idő a gyártás megkezdéséig Alacsonyabb szerelési és tesztelési költségek Jobb minőség

32 Bevezetés Hogyan illenek össze az alkatelemek? A DFM célja a könnyen gyártható termék koncepciójának meghatározása Az alkatelemek tervezésére összpontosít a gyártás és az összeszerelés megkönnyítése érdekében A tervezésbe integrálja a gyártást a követelmények legjobb kielégítésének biztosítására A DFM az iparban jellemzően 2 fő tevékenységre oszlik: Egyik team a termék fejlesztéséért és kibocsátásáért felelős. (keresztfunkciós team: ME, EE, MFG., CE, PE, Quality) Azoknak a DMF eszközöknek az alkalmazása, amelyek biztosítják, hogy a tervezés megfeleljen a céloknak.

33 Bevezetés Mennyibe kerülnek a változtatások, miután a tervezési projekt elindult? Tervezés Teszt Techn. Gyártás Költség

34 Bevezetés Mikor fordítjuk rá a költségeket? Tervezés Teszt Techn. Gyártás Felmerült Ráfordított

35 Bevezetés Jelenlegi gyártási gyakorlat Globális verseny A kereskedelmi gátakat megszüntették (NAFTA) Az egész világon a legjobbal kell versenyezni Japán, Europa, India, Mexikó, stb Off shore infrastruktúra megoldások Minőségi követelmények ISO 9000 Six Sigma (Motorola Inc) Termék Életciklus Egyre rövidül A változás mértéke fokozódik Költség A költségek évente csökkenek (a vásárló elvárja az árak csökkenését) Teljesítőképesség évről évre növekszik

36 Bevezetés: a gyártás globalizálódása Gyártó: Kína, Írország Gyártó: Kína Gyártó: Mexikó, Kína, Taiwan, Fülöp-sz. Gyártó: Kína, Írország Gyártó: Japán, Thaiföld, Németo. Fülöp-sz. Gyártó: Malaysia Gyártó: Szingapur, Thaiföld Gyártó: Thaiföld, Szingapur, Magyaro., Fülöp-sz.

37 Terméktervezés ma Fejlesztési ciklus Végtelen mérnöki változtastások A nem szabványos alkatelemek hosszú bevezetési ideje Minőség Megtervezzük, majd kidobjuk A sok alkatelem kézi eljárások és ellenőrizetlen elemek miatt gyengébb Egyéni fogyasztói igény menedzselése Költség Az egyedi tervezés és alkatelemek miatt magas Gyártóberendezés és szerszámok Megbízhatósági és minőségi problémák

38 A DFM tipikus alkalmazása Termékfejlesztés folyamatában Koncepcionális tervezés és megtervezés szakasza, DESIGN Termék optimalizálás, TEST TOOL BUILD (a gyártás egyszerűsítése) LAUNCH, gyártásindítás, kiszállítás, vevőhöz való eljuttatás A termékfejlesztő team Termék követelmények Együttműködő keresztfunkcionális team (ME, EE, MFG, Test, Minőség, etc.). Nem vákuumban tervez Használja a DFM eszközöket és módszereket start Product Development team making it happen!! - Product requirements and deliverables - DFM tools and methods Design Test Tool Build Launch Product Development Steps finish

39 DFM eszközök és és módszerek Eszközök és módszerek Tervezés szerelésre (DFA), (IBM gyakorlata) Hibamód és Hatáselemzés (FMEA), (Sun példájára) Taguchi Módszer, (Hitachi gyakorlata) Értékelemzés - Érték tervezés (HP példája) Minőségjellemzők kifejtése (QFD), (Hitachi) Csoport technológia, (IBM példája) Költségmenedzsment és -optimalizálás, SPC, Six- Sigma (Motorola), TQC, stb

40 A DFM eszközei: DFA irányelvek - A szerelés egy irányban legyen végezhető tops down -Igazításra ne legyen szükség -Ne legyenek rejtett részletek - Könnyen gyártható alkatrészek - Standard elemek (egy csavartípus) - Ellenőrzéshez felülről lehessen hozzáférni - Szerelt egységekkel kerüljük a nehezen megfogható apró elemeket - Elég nagy furatátmérők (ha túl mélyek, iránypontosság?) - Minden rögzítéshez közös bázis -Közös bázissík a szereléshez - Önmegvezető alkatelemek - Kerüljük a rögzítők használatának keveredését - Képezzünk két tengelyre szimmetriát -A (fröccs)öntést minimális számú lyukkal végezzük (felöntési hulladék) -Standard forgácsolószerszámok - Alsó megvezetés

41 DFM eszközök: DFA irányelvek A DFA irányelvek összefoglalása 1. Minimalizáljukaz alkatrészek számát 2. Használjunk szabványosat és azonos elemeket 3. Tervezzünk egyszerűen gyártható elemeket (pl. utólagos forgácsolás nélküli öntvények) 4. Minimalizáljuk a szerelési síkok számát (Z-axis) 5. Használjunk standard szerszámfejeket, fúrókat, eszközöket 6. Kerüljük a szűk furatokat (forgácsok, egyenesség, eltömődés) 7. Használjunk közös méretet a szerszámrögzítéshez 8. Minimalizáljuk a szerelési irányokat 9. Maximalizáljuk a hozzáférhetőséget; szerelésre tervezés 10. Minimalizáljuk a kézi műveleteket 11. Küszöböljük ki az utólagos állítást 12. Használjunk ismételhető, jól ismert folyamatokat 13. Tervezzük az alkatelemeket a hatékony tesztelés lehetőségére 14. Kerüljük a rejtett részleteket 15. Alkalmazzunk megvezetésre alkalmas kiképzéseket 16. Hozzunk létre szimmetriát két irányban 17. Kerüljük az összekuszálás lehetőségét. 18. Tervezzünk önmegvezető (önpozicionáló) elemeket.

42 DFM eszközök és módszerek FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) A meghibásodások okait és hatásait vizsgáló módszer. Kimutatja azokat a kialakításokat és összeállításokat, melyek leginkább hajlamosak a meghibásodásra. Segíti a korrektív intézkedések meghatározását és prioritásaik megállapítását. Jelzi, hol tehetők a leghatásosabb intézkedések a hatás súlyossága, a hiba gyakorisága aé a kimutathatósága tekintetében. Széleskörűen alkalmazott, gyártást támogató módszer (Mil standards, SAE, ANSI Specifikációk)

43 DFM Tools and Methodology FMEA módszer A következő oldalon egy merevlemez meghajtóra vonatkozó egyszerű példa Az alkalmazott eljárás: Az alkatelem és a hibamód közötti korreláció súlyszáma: 9 for a A - erős korreláció. 3 for a B - korreláció fennáll. 1 for a C - korreláció létezhet Súlyozzuk az alkatelemeket például, 1, 4, 9, 16 súlyszámokkal. Összegezzük az értékeket vízszintesen. Számítsunk százalékos értékeket. A százalékos értékek kifejezte prioritásokat alkalmazzuk, mikor az egyes alkatelemeket felülvizsgáljuk.

44 DFM eszközök és módszerek FMEA egy merevlemez meghajtó egységre Fontossági súlyszám Hibamódok Szerelési egységek Cable align Parts Weight Flux clean Bent HGA Touch up Flash Gross Weight 16 A/144 C/48 A/ Heat sink 16 A/144 A/ Solder 4 C/12 C/12 A/36 A/ Percent legnagyobb prioritást kell kapja Holder 9 A/ A legerősebb korreláció, de nem a legnagyobb prioritás totals

45 Összefoglalás Mi a DFM? A gyártást figyelembe vevő tervezés Miért alkalmazzuk a DFM-et? Rövidebb fejlesztési idő Alacsonyabb költség, jobb minőség Kevesebb tervezési változtatás DFM gondolkodási mód A terméktervezési folyamatba integrálva. Nem vákuumban tervezés Eszközök és módszerek A tervezés a gyártás első lépése. Lényeg, hogy az eszközök olyan kombinációját alkalmazzuk, ami leginkább megfelel az adott problémának

46 DFM, érvek és ellenérvek DFM eszközökkel kapcsolatos érvek és ellenérvek Technika Előnyök Hátrányok Irányelvek Taguchi FMEA Költség és munkaráfordítás Team módszer Szisztematikus Szűk lehetőségek Szisztematikus Prioritást határoz meg Irányelveket ad Kívánalmak a teljességet illetően Management Külső erőforrás igény Tervezői ráfordítás Management Csak a szerelés egyszerűségét értékeli

47 DFM eszközök: összehasonlítás DFM eszközöket összehasonlító táblázat DFM tevékenység DFM eszközök Termék Egyszerűsíti Eljárásbeli Funkcionális koncepció a koncepciót igények igények Tervezési irányelvek X X Tervezés szerelésre X TAGUCHI X X CUMPUTER AIDED DFM X X X X Csoport technológia X X FMEA X X Értékelemzés X

48 Hivatkozások Néhány DFM Referencia Baer, T., With Group Technology Nobody Reinvents the Wheel. Mechanical Engineering, November Boothroyd, et al., Computer Aided Design for Assembly. Assembly Engineering, February, Boothroyd, et al., Design for Assembly: Selecting the Right Method., Machine Design, December, Boothroyd, G. Make it Simple Design for Assembly. Mechanical Engineering, February Gage, W.L., Value Analysis, McGraw-Hill, Inc, New York, Owen,T., Assembly With Robots. Prentice-Hall, Inc., Englewood NJ, 1985 Burgam, P.M.,Design of Experiments-The Taguchi Way. Manufacturing Engineering, May, 1985 Evens, B., Simultaneous Engineering. Mechanical Engineering, February Stoll, H.W., Design for Manufacture. Manufacturing Engineering, January Boothroyd, G., Design for Assembly. Mechanical Engineering, February Barkan, P., The Benefits and Limitations of Structured Design Methodologies. ASME, Manufacturing Review, vol. 6, no. 3, September Baralla, J.G., Handbook of Product Design for Manufacturing. McGraw-Hill, Harry, M.J., The Nature of Six Sigma Quality. Motorola, Inc., Government Electronics Group. Donnelly, T.A., Robust Product Design. Machine Design, October 8, Sadri,H, et al., Design of Experiments: An Invaluable. Production Engineering, February Box G., et al., Statistical Tools for Improving Designs. Mechanical Engineering, January Miles, L.D., Techniques of Value Analysis and Engineering, McGraw Hill, NY, 2nd ed., 1972.