P1: UVODNO PREDAVANJE Konstruiranje Iterativni proces koji vodi ka konačnom oblikovanju proizvoda kroz: Definiranje razmještaja komponenti i podsustava, te oblikovanje njihove geometrije Određivanje materijala Određivanje procesa proizvodnje i čimbenika kvalitete Razmatranje različitih aspekata životnog ciklusa proizvoda Faza razvoja koja se najčešće identificira sa sudjelovanjem inženjera – konstruktora Lanac procesa i aktivnosti za donošenje odluka kako bi se odredio oblik proizvoda koji zadovoljava željenu funkciju uz postavljena ograničenja
Osnovni postulati konstruiranja Jasnoća jednoznačno specificiranje oblika, način proizvodnje i sklapanja implementacija funkcija što je više moguće neovisno jedna o drugoj, kako bi se performanse svake funkcije mogle kontrolirati i mijenjati neovisno o drugima Jednostavnost minimiziranje informacijskog sadržaja koji se generira tijekom razrade pojednostavljenje oblika pojednostavljuje izradu smanjenje broja komponenti pojednostavljuje sklapanje i povećava pouzdanost proizvoda smanjenje međusobnih djelovanja i gibanja komponenti povećava pouzdanost Sigurnost minimiziranje rizika pri korištenju proizvoda tako da proizvod ima željenu čvrstoću, pouzdanost, utjecaj na okoliš, ergonomiju i prevenciju od mogućih nesreća
Razumijevanje životnog ciklusa proizvoda Za uspješnu konstrukcijsku razradu, potrebno je razumijevanje proizvoda kao sustava koji je tijekom svojeg životnog ciklusa u stalnoj interakciji sa svojom okolinom
Glavni faktori koje treba uravnotežiti tijekom konstruiranja
Troškovi Kvaliteta Fleksibilnost Rizici Vrijeme Efikasnost
Okoliš
Rješavanje konstrukcijskih problema: proceduralni model
Planiranje ciljeva
Analiziranje ciljeva
Strukturiranje ciljeva
Traženje mogućih rješenja
Određivanje/definiranje svojstava
Donošenje odluka
Provjera ispunjenja ciljeva
Rekurzija i iterativnost proceduralnog modela Proceduralni model služi kao opis osnovnog postupka za rješavanje bilo kojeg problema
Osnovni principi metodičkog konstruiranja Pomažu u provođenju uspješne konstrukcijske razrade, neovisno o konkretnom problemu koji je vezan uz određenu situaciju Osnovni principi su opisni i služe kao elementi proceduralnog modela, no mogu se koristiti i neovisno o njemu Osnovni principi: Princip razmišljanja o proizvodu kao sustavu Princip razmišljanja “od apstraktnog prema konkretnom” Princip razmišljanja “od cjeline prema detaljima”
Princip razmišljanja „o proizvodu kao sustavu” Ciljevi promatranja tehničkog svijeta primjenom teorije sustava Bolje razumijevanje kompleksnih cjelina i veza među njihovim elementima Lakše pronalaženje nelogičnosti u kompleksnim cjelinama Lakše pronalaženje dijelova cjelina koji nisu dovoljno dobro definirani Brže prepoznavanje mogućnosti pojednostavljenja Lakše pronalaženje mjesta za optimalizaciju i inovacije Minimiziranje rizika i dokumentiranje inženjerskih odluka
Princip razmišljanja “od cjeline prema detaljima” CILJ: Razumijevanje sustava određivanje granica sustava
smanjenje kompleksnosti HIJERARHIJA SUSTAVA: podjela sustava u podsustave primjena ''black box'' principa na različite razine prikaza struktura sustava promatranje cjeline promatranje detalja
Glavne kategorije konstrukcijskih zahtjeva Geometrija Kinematika Sile Energija Materijal Signali Sigurnost Ergonomija Proizvodnja Kontrola kvalitete Montaža Transport Korištenje … Održavanje Troškovi Vrijeme
Postupci i metode traženja rješenja Postupak definiranje glavnih zahtjeva odabir prikladnih metoda za traženje rješenja analiza postojećih i pronalaženje novih rješenja definiranje mogućih rješenja, kombiniranjem, pregrupiranjem odabir mogućih rješenja i dokumentiranje Uvjeti
I. Kreativni tim distribucija uloga poznavanje metoda II. Prikladne metode Brainstorming 6-3-5, TRIZ
III. Uvjeti, pomoć skice, modeli lista za provjeru računalni alati (CAI)
Određivanje mogućih rješenja Kombiniranje putem morfološke matrice
Analiza funkcija Cilj konstrukcijske razrade je kreiranje tehničkog sustava koji ispunjava željene funkcije uz zadana ograničenja
Varijantnost proizvoda Cilj: proizvesti ako je moguće što više različitih tipova industrijskog robota sa što više istih komponenti
Analiza radnih principa i mogućih rješenja Analiza se može provesti u ranim fazama razvoja Pojedine funkcije se mogu ispitati putem prototipova Analiza mora služiti kao osnovni izvor informacija za iduće korake
Konstrukcijska razrada raščišćavanje konstr. zahtjeva određivanje radnih principa traženje rješenja fizikalni efekti oblikovanje design for X određivanje karakteristika vrednovanje rješenja i donošenje odluka priprema i prosljeđivanje rezultata
P2: STRUKTURIRANJE CILJEVA I TRAŽENJE RJEŠENJA Planiranje konstrukcijskih ciljeva Cilj planiranja je definiranje mjerljivih vrijednosti za proizvode i razvojne procese – tehničke specifikacije Pitanja: Kako analizirati početnu situaciju? Kako usuglasiti i strukturirano prikazati rezultate analize? Kako mjeriti pojedine zanimljive karakteristike proizvoda? Kako mjeriti parametre važne za planiranje procesa razvoja? Kakve interpretirati rezultate analize?
Planiranje ciljeva sistematski pristup: analiza trenutne situacije kompilacija budućih tržišnih modela i predviđanje budućih trendova definiranje konkretnih mjera za planiranje proizvoda i procesa metode koje se koriste: analiza trendova, prognoziranje analiza položaja tvrtke, SWOT analize analiza proizvodnog portfolia izrada budućih scenarija i vizijskih demonstratora
Analiza zahtjeva Svrha analize je raščišćavanje konstrukcijskih zahtjeva Pronalaze se zahtjevi koji su konfliktni, te se temeljem njih strukturiraju ciljevi za konstrukcijsku razradu u za to predviđenom dokumentu – konstrukcijska specifikacija Pitanja: Koji su konstrukcijski zahtjevi? Kakve su veze i kontradiktornosti među konstrukcijskim zahtjevima? Kako odrediti važnost svakog konstrukcijskog zahtjeva? Kako dokumentirati konstrukcijske ciljeve?
Analiza ciljeva Analiza zahtjeva može biti olakšana pravilnim strukturiranjem zahtjeva. Poželjno je definirati veze među zahtjevima kako bi se izbjegle višestruke definicije i konfliktni zahtjevi. Poželjno je zahtjeve klasificirati i vrednovati njihovu važnost kao ciljeve konstrukcijske razrade
Strukturiranje ciljeva Strukturiranje ciljeva provodi se u svrhu definiranja zadataka za konstrukcijsku razradu U ovom se koraku: kompleksniji problemi dijele u jednostavnije definira prostor za konstrukcijsku razradu Pitanja: Kako se konstrukcijski ciljevi mogu strukturirati? Kako se problem može strukturirati na apstraktnoj razini? Kako se mogu povezati važni ciljevi s karakteristikama proizvoda? Kako odrediti kritične točke u definiranju ciljeva? Kako prepoznati prostor za inovacije i razvoj?
Općenita situacija na početku konstrukcijske razrade općeniti uvjeti konstrukcijska razrada radi se zbog nedostataka postojećih rješenja glavni cilj je unapređenje proizvoda postojeća situacija na početku konstrukcijske razrade prepoznate su slabe točke - temeljem kontakta s kupcima/korisnicima ili službi koje sudjeluju u životnom ciklusu proizvoda (proizvodnja, transport, prodaja, servis, itd.) zahtjevi su dokumentirani (performanse, materijal, cijena, itd.)
Problematična konverzija zahtjeva u ciljeve Različiti izvori zahtjeva kupci: formuliraju uglavnom želje vezane uz karakteristike (npr. ubrzanje vozila) tvrtka: definira ciljeve tvrtke (npr. prepoznatljiva razina kvalitete) konstruktori: razmišljaju o funkcijama i tehničkim rješenjima
Metode za strukturiranje ciljeva apstrahiranje “black box” matrica veza funkcijsko modeliranje formulacija problema
Smanjenje kompleksnosti apstrahiranjem apstrahiranjem se informacije o problemu filtriraju, sažimlju i konkretiziraju zadržava se pogled na cjelokupni problem apstrahiranje pomaže mentalnoj prilagodbi na problem
Pogled na tehnički sustav kao “black box” jednostavan i jasan prikaz efekata sustava i okoline koja ga okružuje koncentracija na osnovne mjerljive vrijednosti
Matrica veza pomoć u povezivanju aspekata promatranih od strane kupca i onih promatranih od strane konstruktora sustavno definiranje s naglaskom na ovisnost među parovima povezivanje je moguće između elemenata različitih kategorija, npr.: zahtjevi tržišta – karakteristike proizvoda komponente proizvoda – proizvodni proces moguće je provesti evaluaciju intenziteta veze pomoću vrijednosne skale
Funkcijsko modeliranje modeliranje pomoću tokova promjena toka energije, materijala i signala modeliranje orijentirano korisnicima pogled na proizvod od strane kupaca modeliranje slučajeva korištenja proizvoda relacijsko modeliranje pogled na veze među funkcijama, uključivo i štetne efekte koje korisne funkcije uzrokuju prikaz veza kao „uzrokuje”, „nužno za”, „postoji da bi se izbjeglo”
Definicija funkcija FUNKCIJA je svojstvo tehničkog sustava koje opisuje njegovu sposobnost ispunjavanja svrhe za koju je namijenjen, tj. transformaciju ulaznih veličina u izlazne u zadanim uvjetima vrste funkcija obzirom na svrhu ukupna funkcija koja se razlaže u podfunkcije: glavne funkcije koje direktno doprinose ispunjenju ukupne funkcije sekundarne funkcije indirektno doprinose ispunjenju ukupne funkcije štetni efekti kao produkt korisnih funkcija otežavaju ispunjenje ukupne funkcije vrste funkcija obzirom na smisao: radne funkcije (primjer automobil: prijevoz ljudi i tereta) funkcije koje nisu direktno vezane uz svrhu
Oblici prikaza funkcija Funkcijska lista primjenjivo u slučajevima kad su podfunkcije relativno neovisne prikupljanje funkcija prije nego što se kreira funkcijska struktura Funkcijsko stablo hijerarhijsko modeliranje funkcija kao stabla početna točka: ukupna funkcija proizvoda prepoznavanje podfunkcija koje su nužne za realiziranje ukupne funkcije omogućava brzi, strukturirani pregled svih funkcija Funkcijska mreža ilustrira mrežu relacija među funkcijama primjer: modeliranje toka, modeliranje relacija među funkcijama
Relacijsko modeliranje funkcija Cilj relacijskog modeliranja: bolje razumijevanja i lakše definiranje problema formuliranje problema kao početne točke za tražnje rješenja prepoznavanje konflikata među funkcijama Razlikovanje dvije vrste funkcija: korisne funkcije štetni efekti (funkcije)
Kako određujemo kritične točke/nedostatke? slučajevi kad je jednostavno prepoznati kritične točke proizvoda poznati su tehnički problemi temeljem povratnih infromacija različitih sudionika (proizvodnja, transport, održavanje…) dostupan je prethodni proizvod za usporedbu postoji izričiti zahtjev kupaca za promjenom slučajevi u kojima je teže prepoznati slabe točke proizvoda: nepoznati su negativni efekti u razvoj su uključeni su specijalisti iz različnih područja metode za otkrivanje/definiranje analiza kritičnih točaka root-cause analiza brainstorming mentalne mape relacijsko modeliranje funkcija
Konačno formuliranje problema Formalni zahtjev koji postaje ishodište za traženje novih rješenja Služi kao podrška za: kreiranje sažetog opis ciljeva konstrukcijske razrade određivanje svrhovitih akcija konstrukcijske razrade zadržavanje svjesnosti o glavnim zahtjevima tijekom cijele razrade stimulaciju kreativnosti odabir prikladnih metoda za traženje rješenja konfrontiranje željenog stanja i postojećih uvjeta Sadržaj formulacije problema kritične točke s željenim ciljevima konstrukcijske razrade prostor za konstrukcijsku razradu povezivanje zahtjeva i željenih karakteristika proizvoda definiranje ekstrema ciljeva – tolerancija u ostvarivanju željenog
Strukturiranje ciljeva jasni ciljevi konstrukcijske razrade ipak ne garantiraju uspješan razvoj raznolikost informacija iz različitih disciplina zahtijevaju strukturirani prikaz ciljeva limitirani resursi zahtijevaju koncentraciju na ono što je ključno definicija proizvoda mora biti napravljena uzimajući u obzir zahtjeve tržišta potrebno je dokumentirati veze između zahtjeva i karakteristika proizvoda potrebno je odrediti slabe točke prošlih/postojećih rješenja raščišćavanje ciljeva konstrukcijske razrade je nužan preduvjet za traženje novih rješenja
Traženje mogućih rješenja Traženje mogućih rješenja obavlja se na različite načine: za pojedine pod-probleme traže se postojeća rješenja, generiraju se nova, kombiniraju se stara i nova i odabiru najbolja Pitanja: Kako analizirati i pronaći postojeće rješenje? Kako generirati ideje za nova rješenja? Kako postojeća rješenja proširiti novim idejama? Kako kombinirati različita moguća rješenja Kako odabrati ideju s kojom treba nastaviti?
Zašto i kako tražimo nova rješenja? Prednosti postojećih rješenja: manji troškovi prilagodbe postojećih rješenja povećano zadovoljstvo prethodnim radom manji rizik implementacije Nedostaci postojećih rješenja: nisu inovativna - vjerojatno teža prilagodba novim problemima i situacijama različiti uvjeti nastanka otežavaju prijenos starog znanja u novu situaciju
Radni princip - definicija Pahl & Beitz (2003): prikaz fizikalnih efekata s geometrijskim i materijalnim karakteristikama omogućuje razumijevanje principa po kojem rade tehnička rješenja. Oni se zajedno nazivaju “radni princip” i predstavljaju rješenje funkcije na prvoj konkretnoj razini
Nove ideje na temelju fizikalnih efekata Fizikalni efekti osnovne fizikalne značajke koje se mogu opisati na formalni način Svrha i razlozi za korištenje fizikalnih efekata: fizikalni problemi se mogu riješiti fizikalnim efektima tradicionalni proizvodi se mogu unaprijediti i postati inovativni, optimalizacijom i razumijevanjem na temelju fizikalnih efekata za mnoge konstrukcijske zadatke, pretraživanje rješenja među različitim fizikalnim efektima može otvoriti nove vidike i ukloniti mentalne blokade
Postupak kod definiranja radnih principa 1) odabir osnovne funkcije koja se želi realizirati (iz funkcijske strukture): slobodni resursi – što dolazi u obzir 2) sistematsko pretraživanje fizikalnih efekata za realizaciju funkcije uz poštivanje definicije ciljeva: liste za provjeru efekata katalozi efekata softverski katalozi efekata 3) kombinacija efekata u lance efekata 4) vrednovanja i odabir alternativa koje se mogu realizirati snaga efekta (npr. veličina ostvarene sile) vrsta efekta (npr. mehanički, električni, termodinamički) štetni posljedice uzrokovane fizikalnim efektom (npr. neželjeno zagrijavanje, buka) …
Inovativna rješenja s navodno lošim principima Neoprezno odbacivanje naizgled “loših” fizikalnih principa vodi k ograničavanju područja rješenja - to može spriječiti inovativnost
Konverzija novih efekata u poznate proizvode konverzija novih fizikalnih efekata u poznate proizvode često zahtijeva kompletno novo konceptualno promišljanje i veliki trud prije implementacije promjena u fizikalnom efektu koji se koristi često znači važan tehnološki skok unutar postojećeg koncepta
Konfliktni ciljevi za konstrukcijsku razradu o konfliktnim ciljevima se govori u slučaju kad poboljšanje jednog parcijalnog cilja simultano djeluje negativno na drugi cilj
Rješavanje kontradikcija metodom TRIZ "Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch - TRIZ“ “Theory of Inventive Problem Solving – TIPS” Postupak koji se koristi za sistematsko rješavanje tehničkih kontradikcija: 1. formuliranje kontradiktornih karakteristika raščišćavanjem zahtjeva i funkcijskom analizom 2. Preslikavanje kontradiktornih karakteristika u tehničke parametre 3. odabir prikladnog principa za rješavanje kontradikcije pomoću TRIZ matrice 4. primjena odabranih TRIZ principa na problem koji se analizira
TRIZ matrica principa izvadak iz matrice Predstavlja bazu poznatih principa kojima se mogu riješiti kontradikcije svaki od mogućih parametara je suprotstavljen ostalim, te su za svaku moguću kontradikciju navedeni principi kojima se kontradikcija može riješiti ukupno je metodom predviđeno 40 različitih principa za rješavanje kontradikcija
Kombiniranje mogućih rješenja – morfološka matrica parcijalna rješenja pojedinih funkcija se prikazuju u redovima realistične i nerealistične kombinacije se mogu jasno pokazati kao i proces njihovog definiranja omogućuje rješavanje pod-problema od strane različitih, specijaliziranih osoba – ponekad je teško razumjeti pojedine principe poneka rješenja pojedinih pod-problema je teško uklopiti u ukupnost cjelokupnog rješenja
Kako napraviti predodabir mogućih rješenja? vrednovanje se provodi već od prvih zamisli vezanih uz moguća rješenja problema o kojima se razmišlja – povećava se efikasnost traženja rješenja (nemoguća ili nelogična rješenja se odbacuju u samom početku) odluke se često donose bez dovoljne analize karakteristika: često se događa da se dobre ideje odbacuju zbog nedovoljne količine informacija kako to riješiti? primjenom sistematskih metoda, npr. predodabir po kriteriju sličnosti kako se smanjila redundancija – ne gubi se vrijeme na razmatanje sličnih rješenja što sistematske metode donose? podrška donošenju odluke o mogućim rješenjima na temelju jasnih kriterija
Traženje mogućih rješenja uvijek je potrebno je generirati što je veći broj mogućih različitih rješenja kao se ne bi ograničili u inovativnosti ne razmišljati samo o novim idejama, potrebno je posebnu pažnju posvetiti postojećim rješenjima te ih probati poboljšati razmotriti moguća rješenja za pojedine parcijalne probleme, te ih kombinirati u cjelokupne koncepte napraviti predodabir na temelju kriterija ispunjavanja najvažnijih zahtjeva
Generiranje novih ideje za moguća rješenja primjenjuje se ako ne postoji rješenje među postojećim principima smišljanje novih rješenja može biti vrlo težak zadata bolje je razmišljati u timu nego pojedinačno potrebno je nadvladati mentalne barijere između definicije problema i rješenja problema nesvjesnost mogućih novih pristupa postojeća rješenja ograničavaju („uvijek to radimo na ovaj način“) koliko god su znanje i iskustvo važni za kreiranje novih, inovativnih rješenja, mogu biti i izvor blokade
Nova ideje za moguća rješenja definiranje novih ideja zahtjeva vrijeme, novac i kreativnost kako ukloniti prepreka za kreativno razmišljanje? uključiti više ljudi, po mogućnosti osobe koje nisu uključene u projekt suradnja u interdisciplinarnim timovima – sinergija kompetencija podrška pravih metoda metode koje promiču kreativnost priprema, izvođenje i vrednovanje kroz radionice alati za podršku kreativnosti i inovativnosti (Computer Aided Innovation – Invention Machine Goldfire™)
Nove ideje iz drugih područja – bionika Bionika Pojam koji je nastao spajanjem pojma biologija i tehnika Cilj bionike nije u kopiranju prirode, nego korištenju prirodne evolucije kao inspiracije i stimulacije za generiranje inovativnih rješenja Priroda je izvrstan izvor održivih rješenja zbog toga što su osnovni principi koji u prirodi postoje: postizanje maksimuma s najmanjim utroškom energije, čuvanje resursa i kompletno recikliranje otpada
P3: ŽIVOTNI CIKLUS PROIZVODA Prikaz pojedinih faza životnog ciklusa proizvoda Planiranje proizvoda Razvoj, konstruiranje Priprema proizvodnje Proizvodnja Marketing, prodaja, održavanje Korištenje Uklanjanje, recikliranje
Izazovi za budućnost koji su pred tvrtkama koje razvijaju proizvode U svim industrijskim sektorima, poslovno okruženje diktira potrebu za bržim, efikasnijim i fleksibilnijim razvojnim procesima: Smanjenje vremena potrebnog za inovaciju Globalna suradnja u razvoju Smanjenje inženjerskih troškova u razvoja proizvoda
Inovativnost Globalizacija • Konstruira se svugdje • Proizvodi se svugdje • Održava se svugdje • Kvaliteta i vrijeme Kompleksnost proizvoda • Povećanje broja komponenti - mehatronika • Povećano korištenje standardnih komponenti • Masovna prilagodba Konkurencija • Globalno prisutna • Potreba za razlikovanjem • Konsolidacija s fokusiranjem na ključne kompetencije • Potreba za inovativnim proizvodima i procesima Određivanje cijena • Potreba za globalnim određivanjem cijena
• Dobro određivanje prve cijene
Svrha promatranja proizvoda kroz njegov životni ciklus uočavanje različitih faza kroz koje proizvod prolazi od početne ideje do recikliranja prikaz interakcije pojedinih sustava koji sudjeluju u životnom ciklusu razumijevanje utjecaja pojedinih odluka na buduće faza životnog ciklusa proizvoda
Potreba za promatranjem životnog ciklusa sa stajališta konstrukcijske razrade razmatranje alternativnih radnih principa razmatranje alternativnih materijala razmatranje novih proizvodnih metoda zadovoljavanje novih potreba i zadataka razmatranje alternativnih funkcija ili poboljšanje funkcijske strukture postojećih proizvoda postizanje ekonomičnije proizvodnje kroz niže operativne troškove nižu emisiju zagađenja postizanje većeg komfora ispunjavanje zahtjeva novih zakona povećanje stupnja automatizacije
Krivulja zarade/gubitaka tijekom životnog ciklusa proizvoda
Proces planiranja proizvoda i poslovanja Definiranje ideja za proizvod temeljeno na zahtjevima kupaca, tržišta, zakonodavaca, itd.
Analiza tvrtke Vizija: buduća orijentacija tvrtke u kvalitativnom smislu – što želimo biti u budućnosti? Strategija: dugoročni planovi tvrtke, kvalitativni načini za postizanje vizije Cilj: konverzija strategije u mjerljive vrijednosti koje se mogu postići (kratkoročno, srednjoročno, dugoročno)
Analiza položaja tvrtke na tržištu Usmjeravanje tvrtke prema: novim proizvodima ili odgovarajućim asortimanima novim tržištima novim kupcima Neke od metoda analize: SWOT analiza analiza starosne strukture analiza patenata
Kriteriji za vrednovanje uspješnosti strategije razvoja Pogled sa strane tvrtke: održivost proizvoda bolja veza s kupcima sinergija s drugim tvrtkama smanjenje troškova Pogled sa strane kupaca: uporabna vrijednost proizvoda kvaliteta, inovativnost image tvrtke cijena sveobuhvatnost asortimana povjerenje u tvrtku
Razvoj proizvoda Detaljna konstrukcijska razrada do izrade prototipova i probne serije Može uključiti i rekonstrukciju postojećih proizvoda Ovisno o vrsti proizvoda su uključene razne inženjerske discipline: strojarstvo, elektrotehnika, arhitektura, građevina…
Priprema proizvodnje – planiranje i razvoj logistike Rješavanje specijalnih problema i koordinacija logistika kao neovisna funkcija tvrtke briga za tok materijala i rada unutar tvrtke Funkcija koordiniranja koordinacija toka materijala i rada Upravljanje lancem nabave (Supply Chain Management): organiziranje aktivnosti izvan tvrtke
Priprema proizvodnje – faza I Osiguranje da proizvod MOŽE BITI proizveden i da je proizveden Osiguranje da se proizvod PROIZVODI S ISTOM KVALITETOM u cijeloj seriji (osiguranje procesa)
Priprema proizvodnje – faza II
Realizacija Konačnim oblikovanjem svake komponente, definirana je i proizvodna metoda te potrebni alati za proizvodnju Slijedi izrada komponenti, sklapanje, testiranje, pakiranje, distribucija i to paralelno sa aktivnostima prodaje i oglašavanja
Pitanja za konstrukciju koja proizlaze iz faze izrade i sklapanja Koliko proizvodnih operacija je potrebno za postizanje određenog oblika? Koji specifične proizvodne i mjerne alate, naprave, strojeve, instrumente je potrebno nabaviti ili projektirati? Koja je potrebna preciznost u izradi proizvoda? Što je potrebno prilagoditi prilikom sklapanja? Da li je potrebno izgraditi nove proizvodne kapacitete?
Pitanja za konstrukcijsku razradu koja proizlaze iz faze distribucije Kako će proizvod biti zapakiran, kako će se transportirati do mjesta prodaje/instaliranja? Koje su gabaritne dimenzije proizvoda, kakav je oblik, težina? Koliko su komponente osjetljive na trešnju, pomicanje? Kako se izvodi podizanje/pomicanje?
Korištenje, održavanje, zbrinjavanje Poseban problem kod korištenja predstavljaju problemi vezani uz “human engineering” – razmatranje odnosa čovjek-tehnički sustav: ergonomija, estetika… Posljednji dio životnog ciklusa uključuje i upravljanje servisnim informacijama, potrebne popravke i održavanje tijekom uporabnog vijeka Nakon završetka uporabnog vijeka slijede aktivnosti zbrinjavanja otpada, recikliranja i odlaganja
Rastavljanje, uklanjanje, recikliranje Motivacija: ponovno korištenje vrijednih sklopova, njihova obnova i smanjenje troškova recikliranje materijala zakoni (obaveze proizvođača) stabilizacija odnosa s kupcima (npr. vraćanje stare opreme) Načini zbrinjavanja: ponovno korištenje
daljnje korištenje recikliranje daljnja primjena
Pitanja za konstrukcijsku razradu koja proizlaze iz faze zbrinjavanja Otpad, njegovo skladištenje, zaštita okoliša? Odvajanje štetnih tvari prije zbrinjavanja (tekućine, supstance – otrovi, kemikalije, nuklearni otpad)? Ponovno korištenje pojedinih komponenti, sirovog materijala, druga namjena? Povrat energije – spaljivanje, fermentacija?
Ukupni troškovi u životnom ciklusu jedinični troškovi transporta jedinični troškovi proizvodnje jedinična cijena zbrinjavanja operativni troškovi troškovi održavanja
Ključna pitanja za razvojne inženjere Koja faza uzrokuje određeni zahtjev na proizvod? Koja informacija se mora vratiti iz kasnijih faza životnog vijeka u razvoj? Kakvu odgovornost ima razvojni inženjer prema pojedinoj fazi? Kakve efekte imaju pojedine inženjerske greške na pojedine faze? Od kuda dolaze ideje koje se koriste u razvoju proizvoda?
Product Lifecycle Management (PLM) Product Lifecycle Management je poslovna strategija kojoj je cilj povećanje razine efikasnosti upravljanja i ponovnog korištenja intelektualnog kapitala tvrtke – znanja, informacija, najboljih procesa PLM je strategija fokusirana na razvoj i upravljanje s proizvodima u kraćem vremenu i sa smanjenim troškovima kroz njihov cjelokupni životni ciklus PLM se smatra jednim od temelja IT infrastrukture tvrtke uz: CRM - Customer Relationship Management SCM - Supply Chain Management ERP - Enterprise Resource Planning HCM – Human Capital Management
Ciljevi provođenja PLMa Kreiranje strateških izvora podataka o proizvodima i procesima Aktivno uključivanje i integracija svih čimbenika razvoja Prikupljanje i dijeljenje informacija o proizvodu duž cjelokupnog vrijednosnog lanca Omogućavanje suradnje s kupcima, dobavljačima i partnerima Podrška inovativnosti dobavljača i partnera Podrška uključivanju korisnika u razvoj Unaprjeđenje fleksibilnosti proizvoda i procesa Interakcija s novim kupcima i stvaranje novih prilika za pružanje dodatnih usluga Podrška distribuiranom pristupu razvoju i proizvodnji Omogućavanje brzog dodavanja ili zamjene dobavljača ili partnera
Kako PLM strategija može doprinijeti pojedinoj fazi životnog ciklusa?
Preduvjeti za implementaciju PLM-a? Tvrtka mora donijeti stratešku odluku o implementiranju novih pristupa, tehnologija i alata u svim fazama razvojnog procesa, kao i za praćenje proizvoda kroz njegov životni ciklus Takva odluka može rezultirati mnogobrojnim promjenama u dnevnim procesima tvrtke, što može kratkoročno imati i neke negativne efekte Potrebna je snažna podrška managementa tvrtke, zbog osiguranja potrebnih resursa (ljudskih, tehničkih, materijalnih, vremenskih) za provođenje takve strateške odluke
Potencijalne prednosti od uvođenja PLMa u tvrtke Smanjeno vrijeme izlaska proizvoda na tržišta Povećana kvaliteta proizvoda Smanjenje troškova zbog korištenja podataka Unapređenje inovativnosti kroz bolje upravljanje resursima Stvaranje okvira za optimalizaciju proizvoda i procesa Ušteda kroz integraciju svih inženjerskih tokova posla
P4: KOMPLEKSNOST I VARIJANTNOST PROIZVODA Trendovi u suvremenom razvoju proizvoda tržišni segmenti se pojavljuju i nestaju sve brže brza promjena proizvoda kraće vrijeme za inovacije sigurnost, pouzdanost i kvaliteta globalizacija, udruživanje zaštita okoliša usluge koje se obavljaju vezano uz proizvode premašuje vrijednost samih proizvoda
Posljedice tih trendova Očekivani i planirani poslovni učinci se uglavnom ne realiziraju: Povećava se kompleksnost p proizvoda i procesa - troškovi upravljanja nabavom, lancem dobavljača, proizvodnjom i prodajom Nekontrolirani rast različitih varijanti proizvoda - prekomjerni i preklapajući proizvodi u asortimanu uzrokuju dodatne troškove i smanjuju efikasnost tvrtke Povećavaju se troškovi kreiranja i održavanja proizvodne dokumentacije Dodatno je otežano školovanje vlastitih ljudi
Kompleksnost Kompleksnost sustava ili situacije se često opisuje kao ono što je „rubu kaosa” Kompleksnost sustava je zasnovana na višestrukim relacijama među njegovim elementima, kao i relacijama prema okolini koje su definirane različitim uvjetima
Karakteristike kompleksnih sustava Varijantnost elemenata i njihova povezanost Brojnost elemenata i gustoća veza među njima je velika, međudjelovanje između elemenata utječe na druge elemente, pa je potrebno simultano voditi računa o više elementa u isto vrijeme Tolerancija otvorenosti prema okolini Postoje veze među sustava i okoline – potrebno je voditi računa o ponašanju okoline i njezinoj reakciji na podražaje od sustava/situacije Dinamika ponašanja Mnogostrukost stanja sustava, izvedba, vlastita dinamika, tendencije ponašanja Netransparentnost Karakteristike sustava su poznate samo djelomično - unatoč poznatoj strukturi trenutni uvjeti mogu biti nejasni što vodi k nemogućnosti planiranja i problemima u odlučivanju
Uzroci problema u upravljanju s kompleksnošću sustava Djelovanje bez analize prethodnih situacija Manjak znanja o svim svojstvima sustava Nedovoljna ili konfliktna definicija ciljeva Tendencija k prekomjernoj regulaciji i automatizmu Rješavanja akutnih problema bez prave analize njihovih uzroka i efekata
Uzroci kompleksnosti u razvoju proizvoda Kompleksnost proizvoda Zahtjevi i funkcijska raznolikost, varijantnost izbora materijala, različitost tehničkih disciplina, raznolikost portfolia Kompleksnost procesa i organizacije Broj hijerarhijskih razina, broj uključenih suradnika, komunikacija, broj aktivnosti i njihova veza, stupanj paralelizma aktivnosti, kulturne i tehničke raznolikosti, standardizacija Kompleksnost informacija Količina informacija koja se mora razmjenjivati količina relacija i ovisnosti razmjenjivati, među informacijama, učestalost promjena, broj partnera koji sudjeluju u komunikaciji, kompatibilnost, ograničenja medija Vanjska kompleksnost Broj i raznolikost kupaca, dinamika tržišta, globalizacija, zahtjevi za promjenama, varijantnost dobavljača, zakonska regulativa
Uzroci varijantnosti proizvoda
Vanjski: Zasićenje tržišta, povećanje pritiska konkurencije, potraga za rupama na tržištu Povećanje zahtjeva kupaca Promjena i povećanje socijalnih standarda i vrijednosti Globalizacija: različitost zahtjeva ovisno o mjestu korištenja Tehnološki napredak, brži životni ciklus proizvoda
Unutarnji: Rast tvrtke Neopravdano povećanje varijantnosti koja se nudi na tržištu Manjak koordinacije među odjelima Dominantnost kreativaca Dominantnost prodaje Mnogostrukost dobavljača Puno promjena
Upravljanje kompleksnošću i varijantnošću proizvodnog portfolia Portfolio – skup različitih proizvoda koje neka tvrtka proizvodi Strategija upravljanjem portfoliom ovisi o situaciji na tržištu, troškovima i mogućnostima zarade: svaki proizvod je jedinstven proizvodi dijele zajedničke podsustave nešto između Arhitektura portfolia – strategija korištenja istih komponenti i podsustava u različitim proizvodima unutar portfolia radi što boljeg zadovoljenja trenutnih i budućih potreba tržišta
Vrste arhitekture portfolia Fiksna arhitektura portfolia: Jednolika razina performansi Raznolika razina performansi Platformska arhitektura portfolia: Familija modularnih proizvoda Generacije modularnih proizvoda Skalabilna platforma Potrošna platforma Standardna platforma Prilagodljivost pri narudžbi Masovno prilagodljiva arhitektura portfolia: Prilagodljivost pri korištenju Proizvodnja po narudžbi
Fiksna arhitektura portfolia Fiksna arhitektura definira svaki proizvod u portfoliu kao jedinstven, bez dijeljenja komponenti ili podsustava s drugim članovima portfolia Tipično se primjenjuje za proizvode koji se izrađuju u visoko serijskoj proizvodnji, pa zbog toga njihovu proizvodnu cijenu nije potrebno smanjivati na način da više različitih proizvoda dijeli iste komponente/podsustave Zbog visoko serijske proizvodnje takvih proizvoda cilj razvoja je minimiziranje svih proizvoda, troškova vezanih uz proces izrade i sklapanja takvih proizvoda – uzrokuje povećanje kompleksnosti komponenti/podsustava
Platformska arhitektura portfolia Definira konfiguracijski raspored gradivnih elemenata za proizvode koji dijele komponente, module ili podsustave Zajedničke komponente, moduli i podsustavi zovu se platforma, a pomoću njih kreirani proizvodi varijante
Platforma
Platformska arhitektura portfolia: Familije modularnih proizvoda Familija je definirana kao skup proizvoda koji su nastali na temelju iste platforme – daje mogućnost razvoja derivabilnih proizvoda: Jeftinije izvedenice proizvoda Proširenje postojeće linije proizvoda Unaprijeđeni proizvodi
Platformska arhitektura portfolia: Generacije modularnih proizvoda Generacija modularnog proizvoda se definira kao arhitektura portfolia za proizvode koji se unapređuju tijekom vremena, a pri čemu neke od komponenti ili cijela platforma mogu biti isti u više generacija Potreba za novom platformom se javlja tek kad eventualno postanu dostupne nove proizvodne tehnologije, procesi i tržišta
Platformska arhitektura portfolia: Skalabilne platforme Na skalabilnim platformama se zasnivaju familije proizvoda koji ne dijele fizički iste komponente, ali dijele znanje i tehnologiju potrebno za njihov razvoj i proizvodnju Takvi proizvodi su isti po funkcionalnosti, ali ne i u veličini
Platformska arhitektura portfolia: Potrošna platforma Kod ovog tipa arhitekture portfolia postoji izolirana komponenta koja se kontinuirano i brzo troši te ona čini potrošnu platformu oko koje se planira familija proizvoda Ovakva platforma zadovoljava potrebu za višestrukim korištenjem proizvoda prije njegovog uklanjanja
Platformska arhitektura portfolia: Standardne platforme Skup komponenti/podsustava u portfoliu koji se temelje na industrijskim standardima (veličine ili kvalitete) i tako čine standardnu platformu Takve komponente/podsustavi se mogu nabavljati od velikog broja različitih dobavljača
Platformska arhitektura portfolia: Platforma prilagodljiva pri narudžbi Različiti segmenti tržišta mogu imati različite zahtjeve na karakteristike i performanse istih podsustava nekog proizvoda Kad se ta komponenta/podsustav ugradi/instalira ostaje fiksna dok se ne naruči druga varijanta
Masovno prilagodljiva arhitektura portfolia Definirana je kao arhitektura portfolia sa osnovnim značajkama platforme, ali se uz to može varirati zavisno od želja individualnog kupca – nudi priliku za veliku varijantnost uz male troškove: Prilagodljivost pri korištenju – proizvodi imaju značajke koji omogućuju krajnjim korisnicima da određuju karakteristike i performanse pri upotrebi Proizvodnja po narudžbi – performanse i karakteristike proizvoda se određuju tijekom proizvodnog procesa, a prema specijalnim zahtjevima kupaca
Odabir arhitekture portfolia Kompleksan i kritičan proces, jer izbor utječe na mnogobrojne aktivnosti u razvoju i proizvodnji Jedan od najčešće korištenih pristupa se zasniva na varijantnosti koja je potrebna kupcima/korisnicima Neke arhitekture su više prilagodljive u smislu zadovoljavanja raznolikosti zahtjeva kupaca/korisnika, dok su druge više prilagodljive korisnicima/kupcima koji žele koristiti standardne proizvode u drukčijim uvjetima i na drukčiji način Često je prisutan slučaj da proizvodni portfolio pokazuje istovremeno različite tipove arhitekture
Platformska arhitektura portfolia Pristup koji se najčešće pokazuje efikasnim s gledišta smanjenja ukupnih troškova Platformu je moguće koristiti kao osnovu za različite varijante proizvoda i tako smanjiti vrijeme razvoja i proizvodnje, te omogućiti postizanje pozitivnog ekonomskog učinka Nakon odluke o korištenju platformske arhitekture kor štenju arh tekture portfolia, prvi je korak određivanje od čega se platforma mora sastojati, te kako će se željene varijante proizvoda povezati s platformom
Pristup: definiranje platforme na temelju funkcija Kreiranje funkcijske strukture familije kao unije funkcijskih struktura svih proizvoda u familiji Određivanje dijeljenih funkcija koje postoje u svim varijantama – realiziraju se s dijeljenim komponentama/podsustavima koje na taj način definiraju (čine) platformu Potrebno je voditi računa o tome da se varijantne funkcije ne realiziraju dijeljenim komponentama/podsustavima, jer bi to donijelo neke od neželjenih funkcija u pojedine varijante proizvoda
Upravljanje kompleksnošću i varijantnošću proizvoda Arhitektura proizvoda – efektivni raspored dijelova, komponenti i podsustava uz definiranje načina na koji su oni povezani te međusobno djeluju, fokus je na transformaciji funkcija koje proizvod mora ispuniti u konkretan oblik dijelova, komponenti ili podsustava Za razliku od arhitekture portfolia koja razmatra familiju proizvoda, arhitektura proizvoda je vezana uz razmatranje pojedinog proizvoda ili njegove varijante
Tipovi: Integralna – arhitektura proizvoda kod koje se sve podfunkcije preslikavaju u vrlo mali broj fizičkih elementa (koji su posljedično tome vrlo kompleksni), a između kojih postoji veliki broj kompleksnih interakcija Modularna – arhitektura proizvoda kod koje se jedna ili mali broj podfunkcija preslikava u pojedini fizički element (gradivni blok [chunk] ili modul), a između tako definiranih fizičkih elemenata postoji mali broj dobro definiranih interakcija
Usporedba modularne i integralne arhitekture proizvoda
Implikacije razmišljanja o arhitekturi proizvoda Utjecaj na strategiju marketinga, upravljanje razvojem, te planiranje proizvodnje – modularnost zahtjeva pažljivo razmatranje na konceptualnoj razini, dok integralnost zahtjeva više pažnje pri detaljiranju Promjene proizvoda – modularnost minimizira fizičke promjena da bi se ostvarila promjena funkcije, dok promjene u integralnoj arhitekturi mogu uzrokovati puno problema Varijantnost proizvoda – modularnost povećava varijantnost bez dodavanja kompleksnosti proizvodnim sustavima Standardizacija komponenti – modularnost omogućava proizvodnju u više komada što smanjuje troškove i povećava kvalitetu Performanse proizvoda – integralna arhitektura pogoduje optimalizaciji performansi
Modularnost proizvoda Relativno svojstvo arhitekture proizvoda arhitektura proizvoda kod koje se jedna ili mali broj podfunkcija preslikava u pojedini fizički element (gradivni blok [chunk] ili modul), a između tako definiranih fizičkih elemenata postoji mali broj dobro definiranih interakcija Osnovni prednosti modularne arhitekture: Standardizacija fizičkih dijelova/komponenti Mogućnost rekonfiguracije proizvoda Tipovi modularnosti: Funkcijska modularnost Proizvodna modularnost
Funkcijska modularnost Sučeljna (slot) modularnost Dijeljenje komponenti - jedan modul koji obavlja jednu funkciju se koristi u različitim proizvodima koji čine familiju ili čak različite familije Zamjena komponenti – dva ili više alternativna tipa modula se mogu upariti s osnovnom komponentom Sabirnička (bus) modularnost – osnovni modul opremljen sa standardnim sučeljem prihvaća bilo koju kombinaciju drugih modula koji imaju različite funkcije Proizvodno prilagodljiva modularnost (fabricate to fit) – jedna ili više komponenti se varira beskonačno u proizvodnom procesu Sekcijska (sectional) modularnost – moguća je bilo koja lančana kombinacija bilo kojeg broja prethodno definiranih modula (sekcija) sa različitim funkcijama Miješana (mixed) modularnost – kombinacijom standardnih komponenti stvara se novi proizvod
Proizvodna modularnost OEM moduli – grupa komponenti ili funkcija se grupira zajedno jer ih tako dobavljač (Original Equipment Manufacturer) može isporučiti po jeftinijoj cijeni nego da se razvijaju i proizvode u vlastitom aranžmanu Montažni moduli – komponente ili grupa komponenti koje rješavaju povezane funkcije se međusobno spajaju kako bi se pojednostavila njihova montaža u cjelinu Veličinski moduli – moduli koji su u svemu isti osim veličini Konceptualni moduli – moduli koji rješavaju istu funkciju, ali imaju različiti fizički oblik što uzrokuje razliku u proizvodnom postupku
Efekti modularizacije Standardizacija i sličnost Izbjegavanje nepotrebnog rada Ubrzavanje rada zbog efekta učenja Smanjenje rizika korištenjem poznatih rješenja Ograničavanje kompleksnosti Razlaganje problema u nezavisne jedinice Paralelni rad i distribuirani radni zadaci Bolje planiranje Bolje percipiranje i razumijevanje problema Prilagodba i varijantnost Širi krug potencijalnih kupaca/korisnika
Ograničenja modularizacije Moguća kompleksnija konstrukcijska razrada Problemi i nesavršenosti kod spajanja i interakcije među modulima Novi načini povezivanja s drugim tvrtkama i dobavljačima Korištenje standardnih komponenti kako bi se podržala masovna prilagodba može u konačnici povećati cijenu proizvoda Mogući negativni efekti na inovativnost Koraci modularnog konstruiranja: Kreiranje funkcijske strukture proizvoda Povezivanje podfunkcija po nekom kriteriju u module Kreiranje grubog plana geometrije Definiranje i specificiranje interakcija među modulima
Modularno konstruiranje - Povezivanje podfunkcija u module Razmatra se: Mogućnost geometrijske integracije Spajanje funkcija Mogućnosti dobavljača Sličnost proizvodnog postupka Mjesto promjena Mjesto za varijantnost Standardizacija Prenosivost sučelja
Vodilje: Kombinirati što je moguće više podfunkcija koje dijele primarne tokove energije, materijala, informacija Ako postoje standardi za sučelja, kreirati module koji su tome prilagođeni Jasno prikazati tokove informacija u funkcijskoj strukturi, jer su oni nositelji ergonomije i kontrolnih modula Ako se očekuje da proizvod bude dio familije, moduli trebaju biti takvi da se mogu dijeliti među proizvodima u familiji Kreirati module na način koji će pokazati prednosti obzirom na postojeće proizvodne kapacitete Moduli se trebaju kreirati sukladno očekivanim promjenama u tehnologiji
Modularno konstruiranje - Kreiranje grubog plana geometrije Prva faza tranzicije prema konačnom obliku Faze: Kreiranje hijerarhije podsustava na temelju funkcionalnih modula Preslikavanje hijerarhije u 2D, 3D virtualne modele ili fizičke modele Svrha je prisiliti razvojni tim da razmišlja o geometrijskim vezama između modula, te određivanje osnovnih dimenzijskih ograničenja među modulima Cilj je donijeti odluke o estetici, ergonomiji i prostornoj konfiguraciji
Modularno konstruiranje - Definiranje i specificiranje interakcija među modulima Ciljevi: Razvoj specifikacija za generiranje, razradu, izradu prototipova i testiranje svakog modula Osnova za komunikaciju među timovima ili pojedincima koji će razrađivati pojedini modul Interakcije među modulima: Materijalne: materija koji se prenosi iz jednog modula u drugi (tekućine, plinovi, ili krute tvari) Energetske: energija koja se mora prenijeti među modulima, ili spriječiti njezino prenošenje Informacijske: signali koji se procesiraju među modulima (dodirni dodirni, akustični, vizualni, električni, itd.) Geometrijske: geometrijske dimenzije, stupnjevi slobode, tolerancije i geometrijska ograničenja
Modularno konstruiranje - Uravnoteženje varijantnosti i sličnosti Planiranje platforme znači postizanje ravnoteže između varijantnosti koja se kupcima i sličnosti za razvojni i proizvodni proces koje proizlaze iz dijeljenja komponenti (ha?) Odluke u planiranju platformi moraju se temeljiti na podacima o zaradi/troškovima Višestruki iterativni proces omogućuje bolje donošenje odluka Arhitektura proizvoda direktno diktira prirodu uravnoteženja – potrebno je razmotriti alternativne mogućnosti za kreiranje arhitekture proizvoda Pri donošenju odluka potrebno je razmotriti problem s gledišta pojedinih faza u životnom ciklusu proizvoda Plan razlika – eksplicitni prikaz atributa po kojima će varijante proizvoda biti različite gledano od strane tržišta i kupaca Plan sličnosti – eksplicitni prikaz modula koji su fizički isti ili slični za različite varijante proizvoda
P5: POČETNO OBLIKOVANJE KOMPONENTI PROIZVODA Određivanje svojstava i karakteristika Analiziranje mogućih alternativa oblika komponenti i dijelova, temeljno na analizi ključnih karakteristika i svojstava Pitanja: Kako odrediti karakteristike i svojstva koja se trebaju analizirati pri definiranju oblika komponenti i dijelova? Kako planirati i provesti analizu karakteristika i svojstava pri oblikovanju? Kako vrednovati rezultate analize i definirati konačni oblik?
Karakteristike i svojstva proizvoda svaki proizvod kao i svaki njegov element posjeduje određene karakteristike i svojstva koja ga definiraju
Definicija karakteristika i svojstava proizvoda � Karakteristike Opisuju osobine (oblik, izmjera, tolerancije…), strukturu (komponenti) i kompoziciju (prostorni raspored) elemenata proizvoda � Svojstva Vanjska svojstva – svojstva koja proizlaze iz pojedinih faza životnog ciklusa proizvoda (cijena proizvodnje, rok trajanja, način odlaganja…) Unutarnja svojstva – svojstva koja proizvod nasljeđuje od materijala od kojeg je napravljen ovisno o proizvodnim napravljen, postupcima, toplinskoj obradi, itd. (žilavost, tvrdoća, toplinska vodljivost…)
Određivanje oblika proizvoda Cilj: određivanje prostora u kojem se može definirati rješenje kreiranje alternativnih rješenja, variranjem svojstava i karakteristika optimalizacija cjelokupnog rješenja na temelju ključnih kriterija pronalaženje svih mogućih tipova rješenja problema i definiranje granica područja rješenja (npr. izbjegavanje patentnih prekršaja) osiguranje pri donošenju odluka o području rješavanja problema
Koraci: 1. određivanje početnog oblika 2. definiranje ciljeva varijacije oblika 3. određivanje karakteristika i svojstava koji će se varirati 4. produkcija novih varijantni rješenja 5. vrednovanje i odabir alternativa 6. nova interacija dok se ne zadovolje svih zahtjevi
Određivanje početnog oblika Osnova za variranje oblika razmatraju se poznata rješenja isprobavaju se nova rješenja Postupak započinje na bilo kojoj razini apstrakcije problema funkcije principi komponente
Variranje strukture Mogućnosti variranja strukture: vrsta elementa (moduli, komponente, podsustavi, konstrukcijske jedinice) broj elementa raspored, orijentacija elementa relativni odnosi elementa vrsta i struktura veza među elementima tip i smjer gibanja statička ravnoteža
Variranje oblika Razmišljanje o različitim varijantama oblika mora voditi k ispunjenju određenih ciljeva (npr. poboljšanje u smislu smanjenja mase, povećanje radnih performansi, itd.) Definiranje svrhe variranja oblika (npr. smanjenje mase) smanjuje broj značajki proizvoda koje se moraju uzeti u obzir, npr. korištenje drukčijeg materijala korištenje drukčije nosive strukture inovativno rješenje povećanje robusnosti lakša montaža povećanje trajnosti
Parametri za variranje oblika: forma broj dijelova veličina (dimenzije) vrsta i strukture veza vrsta kontakta i sučelja način uparivanja materijal, vrsta tehnološkog postupka
Variranje materijala Uvjeti i stanje čvrsto, tekuće, plinovito, amorfno stanje metal, nemetal granulat, prašak kristalna struktura, tekstura Fizikalna i kemijska svojstva čvrstoća tvrdoća viskozitet Vodljivost, izolator topline, električne struje ili magnetizma transparentnost
Prepoznavanje važnih karakteristika i svojstava Čak i jednostavniji proizvodi posjeduju nekoliko desetaka pa i stotina karakteristika i svojstava → tijekom ranih faza oblikovanja nužno se usredotočiti samo na one koje su ključne Ono što može pomoći pri određivanju ključnih i relevantnih karakteristika i svojstava: lista zahtjeva iskustvo iz prijašnjih projekata izvještaji održavanja i servisiranja sličnih prošlih proizvoda dokumentacija napravljene FMEA (Failure Mode and Effect Analysis – analize mogućih pogrešaka i njihovih efekata)
Analiza karakteristika i svojstava u smislu određivanja njihovog međuodnosa Pravilno definiranje ulaznih i početnih parametara koji se analiziraju - što je kompleksniji proizvod, to je veći broj ulaznih parametara Treba biti svjestan koliko je vremena na raspolaganju za analizu pri definiranju koja će se metoda za definiranje vrijednosti primijeniti Treba biti svjestan koji pomoćni mehanizmi su na raspolaganju: standardni testovi, proračuni, simulacije Ukoliko je potrebno provesti neka ispitivanja potrebno je predvidjeti rokove i troškove Uključiti vrijeme za analizu u planiranje projekta
Potpuna analiza odnosa među karakteristikama i svojstvima Kada? ako nema prethodnog znanja o odnosu među ulaznim vrijednostima Zašto? omogućava analizu direktnog utjecaja pojedinih vrijednosti kao i recipročnog efekta inicijalnih vrijednosti Problem? s povećanjem broja ulaznih vrijednosti broj mogućnosti za analiziranje raste eksponencijalno
Djelomična analiza odnosa među karakteristikama i svojstvima Kada? ako postoji djelomično prethodno znanje o odnosima među početnim vrijednostima Zašto? potpuna analiza zahtjeva puno vremena i novaca što je veći broj poznatih odnosa, to je analiza kraća Kako? smanjenje broja analiza se temelji na prihvaćanju činjenice da neke mogućnosti nisu relevantne ili su poznate
Skraćena analiza odnosa među karakteristikama i svojstvima Kada? ako postoji dovoljno prethodno znanje o vezi među početnim vrijednostima Zašto? brza i manje zahtjevna glede potrebnih resursa
Problem? pravilno prepoznavanje odnosa je upitno jer se u nekim slučajevima razmatra samo jedna moguća kombinacija
Odabir materijala komponenti Kompleksan proces Međuovisnost svojstava materijala, proizvodnog postupka, geometrije i funkcije proizvoda Mehanička svojstva – ponašanje kao odgovor na silu (čvrstoća, tvrdoća, žilavost…) Fizikalna svojstva (gustoća, toplinska vodljivost, otpornost na koroziju…) Glavne grupe materijala: metali, polimeri, keramika, kompoziti, ostalo
Proces odabira materijala i kriteriji odabira Opterećenje koje mora podnijeti veličina dinamika (zamor) intenzitet (impuls) trajanje Uvjeti radne okoline temperatura vlažnost izloženost suncu agresivnost atmosfere Sigurnost Troškovi
Određivanje vrijednosti karakteristika i svojstava – parametarsko konstruiranje Obuhvaća slijed donošenja odluka kako bi se utvrdile vrijednosti konstrukcijskih varijabli koje: zadovoljavaju ograničenja i maksimiziraju zadovoljstvo kupca Za vrijeme određivanja vrijednosti predviđamo radne karakteristike svake alternative, iteriramo (npr. preoblikujmo) kad je to potrebno kako bi se uvjerili da su svi mogućnosti izvedive Za vrijeme vrednovanja odabiremo nabolje alternative (npr. ocjenjivanje stupnja zadovoljenja uvjeta)
Metoda težinskih faktora se može, koristeći krivulje i funkcije kupčeva zadovoljenja, upotrijebiti za određivanje „najboljeg” kandidata između alternativama vrijednosti koje su izvedive
Glavni koraci parametarskog konstruiranja
Formuliranje problema – definiranje parametara Određivanje tipa parametra parametri za vrednovanja rješenja - proizlaze iz tehničke specifikacije i kuće kvalitete konstrukcijske varijable – pod kontrolom su konstruktora parametri za definiranje problema – proizlaze iz specifičnih radnih uvjeta Utvrđivanje posebnosti svakog parametra ime (parametar/varijabla) simbol jedinice granice
Analiza karakteristika i svojstava korištenjem numeričkih simulacija Numeričke simulacije model proizvoda na kojem je moguće eksperimentirati po volji rezultati moraju biti primjenljivi u stvarnosti Različite primjene simulacije sastavljanja sklopova, kinematičke analize sklopova… analiza naprezanja i deformacija konačnim elementima, dinamička analiza, simulacije tečenja materijala, termomehaničke analize… Prednosti numeričkih simulacija prikupljanje iskustva bez rizika, ljudi se mogu kreativno uključiti u numeričke simulacije postoji mogućnost variranja varijabli koje se mjere numeričke simulacije su ekonomski prihvatljivije te neškodljive za okoliš Nedostaci numeričkih simulacija resursi potrebni za simulacijske modele interpretacija rezultate je ključna točka, jer se oni moraju pravilno vratiti u stvarnost Mogu se primijeniti u svim fazama razvoja proizvoda
Analiza karakteristika i svojstava korištenjem metode pokušaja i promašaja Kada? rane faze – npr. razvoj grubih skica ako se korištenje ostalih metoda ne isplati ili ne pokaže mogućim ako nema potrebnih podataka za analitičke ili numeričke izračune Orijentacijski pokušaj: grubo procjenjivanje vrijednosti karakteristika i svojstava izvršenje rezultat je uobičajeno kvalitativna informacija Sljedeći pokušaji: testni pokušaj: materijalna realizacija i testiranje u radnim uvjetima, testn pokušaj mater jalna real zac ja test ranje radnim uvjetima, te korekcija
korištenje simulacija nad fizičkim dijelovima u pokušajima Prednosti vrlo konkretni zaključci samo malo pojednostavljenje u odnosu na realnost
Nedostaci visoki troškovi mogući veći utjecaj na okoliš limitirane mogućnosti – manja fleksibilnost Simulacije u pokušajima fizički dijelovi se podvrgavaju rubnim uvjetima (npr. ispitivanje izdržljivosti kroz radne cikluse) visoka mogućnost ponovnog korištenja rezultata smanjuju potrebno vrijeme
Vrednovanje rezultata, te donošenje odluka U ovom koraku je potrebno vrednovati alternative rješenja. Rezultati se moraju interpretirati u svakom slučaju prije ove faze tako da je rezultat ove faze odabir konačnog rješenja. Pitanja: Kako odabrati varijantu rješenja oblika? Kako pripremiti vrednovanje alternativa? Kako interpretirati rezultate analize karakteristika i svojstava? Kako podržati donošenje odluka? Rezultate je potrebno pregledati, provjeriti i dokumentirati Uzroci za rezultate analize koji se ne mogu primijeniti: preveliko pojednostavljivanje tijekom koncipiranja pogrešno definiranje ulaznih informacija nekorektno vrednovanje pokušaja ne uzimanje u obzir utjecaja pojedinih varijabli U slučaju razlike između predviđenih rezultata i ostvarenih rezultata: provjera modela provjera rezultata i njihove interpretacije provjera procesa analiziranja karakteristika i svojstava Sadržaj dokumentacije
cilj analize koncept model za analiziranje rezultati i interpretacija zaključci
Općenita procedura vrednovanja Općenita procedura vrednovanja 1. definiranje najvažnijih ciljeva 2. određivanje relevantnih karakteristika i svojstava alternativnih rješenja 3. usporedba karakteristika i svojstava među alternativama jednostavnom metodom 4. Odabir najboljih rješenja i nastavak razrade Jednostavne metode 1. vrednovanje prema listi zahtjeva 2. singularna usporedba - sve alternative prema jednoj koja se proglasi relevantnom 3. usporedba prednosti i mana 4. konfrontacija rizika i mogućnosti 5. predodabir 6. usporedba u parovima
Vrednovanje rješenja – Pugh-ova matrica Tim odabire kriterije vrednovanja Svaki kriterij dobiva težinski faktor (suma 100%) Određuje se referentno rješenje Sva ostala se vrednuju o odnosu na referentno kao bolje (+), lošije (-) ili isto (+/-) Plusevi i minusevi se zbrajaju sukladno težinskim faktorima
Analiza karakteristika i svojstava Velika uloga sistematskog pristupa Resursi se mogu uštedjeti: identifikacijom ključnih karakteristika i svojstava, kao i minimiziranje njihovih različitih veličina koje se analiziraju jednostavnim i fleksibilnim eksperimentima Ocjenjivanje alternativa i diskusija su osnova za vrednovanje Definiranje oblika je logični nastavak određivanja funkcijske strukture, radnih principa i grubog razmišljanja o konkretnom obliku
Variranje rješenja je metoda koja se mora koristiti na svim razinama konkretizacije Prikladni izbor parametara za variranje daje pregled mogućnosti i područja slobode unutar organizacije Proizvod se oblikuje u sekvencijalnom lancu sinteze (kreiranje alternativa) i odabira (ograničenje spektra alternativa) u vrednovanju
