8. Predavanje
IZBOR OPTIMALNE VARIJANTE RJEŠENJA __________________________________
Proces koncipiranja konstrukcije
Metodologija koncipiranja konstrukcije prema VDI-221 i VDI-222 (V. Miltenović et al., 2015)
Faza konceptualnog dizajna
Struktura proizvoda Definiranje arhitekture/funkcija Koncepti Generiranje koncepata Modeli Virtualno/fizičko modeliranje Odabrani koncepti Ocjena koncepata Finalni koncepti Integriranje koncepta
(S.C. Skalak, 2002)
Ocjenjivanje varijanti koncepcije • procjena vrijednosti svake od formiranih varijanti, odnosno objektivna ocjena na osnovu koje se donose odluke o izboru varijante koncepcije. • ocijeniti znači odrediti vrijednost, korisnost ili snagu rješenja u odnosu na postavljene ciljeve. • cilj vrednovanja je da se na osnovu subjektivnih procjena ispunjenosti pojedinih zahtjeva dođe do što objektivnijih podataka za donošenje odluka. Danas se obično koriste dvije metode vrednovanja. Metoda analize vrijednosti se zasniva na određivanju troškova izvršitelja svih podfunkcija kao i drugih troškova proizvodnje. Preporuke VDI 2225 se zasnivaju na tehničkim i ekonomskim procjenama varijanti koncepcije
Izbor kriterija vrednovanja • Izbor kriterija vrednovanja je značajan zadatak jer direktno utječe na procjenjenu vrijednost varijante koncepcije, a samim tim i na donošenje kasnijih odluka. • Osnovu za izbor kriterija čine ciljevi postavljeni tehničkim zadatkom koji su formalizirani listom zahtjeva, kao i opća ograničenja za funkcioniranje tehničkog sustava. • Da bi tehnički sustav bio prihvatljiv, potrebno je da zadovolji tehničke kriterije (da bude pogodan s tehničkog aspekta) i da je s ekonomskog aspekta prihvatljiv za realizaciju (da je njegova izrada ekonomski opravdana). • Prema preporukama VDI 2225 kriteriji vrednovanja se svrstavaju u tehničke i ekonomske.
Metoda po VDI 2225 • Višekriterijski optimizacijski model (dvokriterijska metoda kod koje treba zadovoljiti dvije funkcije cilja (kriterija) • Spada u grupu metoda za donošenje odluka koja se provodi nad skupom unaprijed poznatih racionalno postavljenih varijanti • Zasniva se na subjektivnom ocjenjivanju
Tehnički kriteriji Obuhvaćaju osobine tehničkog sustava koje se mogu svrstati u sljedeće grupe: Ispravnost i kvalitet izvršenja zadane funkcije kao karakteristike vezane za eksploataciju obuhvaćaju: kapacitet, produktivnost, potrošnju energije, brzinu izvršenja funkcije, točnost i druge osobine bitne za konkretan tehnički sustav. Sigurnost i pouzdanost u radu su važni kriteriji sa više aspekata. Održavanje manje pouzdanih sistema je složenije, skuplje i smanjuje efektivno vrijeme korištenja. Sigurnost okoline, ljudi i sredstava je značajan faktor pri izboru rješenja. Ekološki utjecaji na okoliš (zagađivanje prirodne sredine, buka, vibracije, itd.) su osobine o kojima se također mora voditi računa. Održavanje i troškovi održavanja su važan kriterij vrednovanja. Održavanje je povezano sa pouzdanošću tehničkog sustava. Pogodnost održavanja obuhvaća složenost popravki, vrijeme između popravki, broj dijelova s ograničenim vijekom, zadržavanje izvan pogona, itd. Troškovi održavanja obuhvaćaju troškove pogonske energije, ulja, vode i drugih pogonskih materijala, kao i troškove rezervnih dijelova, popravki, izgubljenog vremena, itd. Ergonomičnost je kriterij kojim je definirana pogodnost rukovanja. Pogodnost rukovanja obuhvaća prilagođenost stroja čovjeku, napor koji treba uložiti pri rukovanju, raspored i preglednost komandnih i kontrolnih uređaja, itd.
Ekonomski kriteriji - Vezani su za troškove proizvodnje, odnosno vlastite troškove izrade. Ovi troškovi su vezani sa tehnologičnošću i brojem dijelova. - Za vrednovanje pojedinih varijanti koncepcije obično se koristi više kriterija. Kriteriji vrednovanja su obično različitih važnosti, odnosno, neki manje, a neki više utječu na kvalitet rješenja. - Postoji više načina za određivanje važnosti (preferencije) pojedinih ciljeva - U ovoj fazi koncipiranja konstrukcije obično se koristi princip težinskih koeficijenata. Težinski koeficijenti wj predstavljaju numerički izraženu važnost pojedinog cilja. Veća vrednost wj znači veću važnost j-tog kriterija vrednovanja. Obično se uzima da je:
n - broj kriterija vrednovanja, mada to ne mora da utječe na kasnije odluke. Vrijednosti težinskih koeficijenata određuje konstruktor ili konstruktorski tim na osnovu subjektivnih procjena, pri čemu se mora voditi računa o postavljenim uvjetima i zahtjevima. ČVRSTI ZAHTJEVI (DEFINIRANI TEHNIČKIM ZADATKOM, ODNOSNO LISTOM ZAHTJEVA) SE NE VREDNUJU - ONI MORAJU BITI POTPUNO ISPUNJENI!
Ocjena varijanti koncepcije Sljedeći korak vrednovanja varijanti koncepcije je ocjena svake varijante po svakom od usvojenih kriterija. Ocjena varijanti se vrši numerički (bodovima). Metoda analize vrijednosti koristi ocjene od 0 do 10 bodova, a preporuke VDI 2225 od 0 do 4 boda.
Ocjene vrijednosti varijanti koncepcije
Metodologija koncipiranja konstrukcije prema VDI-221 i VDI-222 (V. Miltenović et al., 2015)
• Ocjena vrijednosti po ekonomskim kriterijima vrši se prema ukupnim troškovima proizvodnje T. Ukupne troškove proizvodnje čine troškovi izrade, razvoja, organizacije, prodaje, itd. Troškovi idealne varijante prema preporukama VDI se određuju kao 0,7 Tdop, gde je Tdop dopušteni troškovi određeni na osnovu tržišne cijene proizvoda tog tipa.
• Troškovi izrade i - te varijante Ti obuhvaćaju troškove materijala, alata, strojeva, energije i rada. Ovakav pristup nameće potrebu preciznog izračunavanja svih troškova, što je u ovoj fazi konstruiranja, zbog nedostatka mnogih podataka, praktično neizvedivo i neopravdano. • Nešto jednostavniji pristup je da se troškovi Ti određuju na osnovu iskustva i podataka iz literature. I ovaj pristup je u najvećem broju slučajeva složen. Zbog toga se obično i za vrednovanje varijanti po ekonomskim kriterijima koristi pristup sa više različitih kriterija (različitih važnosti) i ocjenjivanje varijanti po svakom od njih. Kriterijumi koji se u ovom slučaju najčešće koriste su: broj dijelova, složenost dijelova, broj standardnih dijelova, složenost montaže, itd.
Ukupna ocjena vrijednosti • Pošto su određene ocjene vrijednosti svake varijante koncepcije po svim izabranim kriterijima potrebno je odrediti i ukupnu ocjenu vrijednosti varijante. Ukoliko su svi kriteriji podjednake važnosti ukupna ocjena i - te varijante se dobiva na osnovu:
• vij - ocjena vrijednosti i - te varijante za j - ti kriterijum, • vmax - maksimalna ocjena (4 ili 10).
• Kada su kriteriji različitih važnosti ukupna ocjena vrijednosti se dobiva na osnovu:
• Na ovaj način se ukupna ocjena vrijednosti (dobrota) može određivati i po tehničkim VTi i po ekonomskim kriterijima VEi.
• Varijante koncepcije koje imaju ukupnu ocjenu vrijednosti po tehničkim kriterijima VT veću od 0,8 smatraju se vrlo dobrim s tehničkog aspekta, ako je VT veće od 0,7 rješenja su dobra, ako je VT manje od 0,6 rješenja su nezadovoljavajuća.
Tablica za vrednovanje varijanti koncepcije
(V. Miltenović et al., 2015)
IZBOR OPTIMALNE VARIJANTE KONCEPCIJE • Optimalna varijanta koncepcije konstrukcije je ona koja u najvišem stupnju zadovoljava postavljene zahtjeve i ograničenja. Optimalno rješenje je ono koje ima najveću ukupnu ocjenu vrijednosti. • Ukoliko se odvojeno razmatraju tehnički i ekonomski kriteriji, potrebno je da ukupna ocjena i tehničke i ekonomske vrijednosti bude što veća. Zbog toga je pogodno koristiti dijagram.
Dijagram vrijednosti varijanti koncepcije
(V. Miltenović et al., 2015)
• Često je pogodno, naročito kada se koriste računala, odrediti numerički pokazatelj optimalnosti koji uključuje ocjene vrijednosti varijante i po tehničkim i po ekonomskim kriterijima. • Ukupni pokazatelj optimalnosti može se dobiti kao aritmetička sredina ukupnih ocjena vijednosti po tehničkim i ekonomskim kriterijima:
Grublji i jednostavniji način poređenja varijanti je korištenje tzv. matrice dominacije Svaka varijanta se upoređuje sa svim ostalim i ocjenjuje sa binarno sa "bolja je" (1) ili "nije bolja" (0). Zbir ovih ocena određuje redosled rešenja, odnosno, optimalnu varijantu.
0
(V. Miltenović et al., 2015)
(S.C. Skalak, 2002)
RAZVOJ KONCEPTA: FRONT-END PROCES
Primjer (Ullrich, Eppinger, 2008)
Zadatak
Plan razvoja Identificirati potrebe kupaca
Ustanoviti ciljne specifikacije
Generirati koncepte proizvoda
Odabrati koncept(e) proizvoda
Ispitivanje koncepta proizvoda
Izvesti ekonomsku analizu Usporediti sa konkurentnim proizvodima Izgraditi i ispitati modele i proizvode
Postaviti konaène specifikacije
Plan naknadnog razvoja
Odabir koncepta
Jedan od postojećih proizvoda na tržištu (konkurentni)
Kriteriji: Jednostavnost rukovanja Jednostavnost korištenja Čitljivost Točnost mjerenja doza Trajnost Jednostavnost proizvodnje Prenosivost.
A
B
C D
E
F
G
Strukturirana metoda nudi nekoliko prednosti • Strukturiran proces odabira koncepta pomaže u održavanju objektivnosti kroz konceptualnu fazu razvojnog procesa i usmjerava tim za razvoj proizvoda kroz kritičan, težak i ponekad emocionalan proces. Nudi sljedeće potencijalne prednosti • Proizvod usmjeren na kupca • Konkurentni dizajn • Bolja proizvod-proces koordinacija • Smanjeno vrijeme za uvođenje proizvoda • Učinkovito grupno donošenje odluka • Dokumentacija o procesu odlučivanja
Pregled metodologije • metodologiju za odabir koncepta u dva stupnja, iako prvi stupanj može biti dovoljan za jednostavne dizajnerske odluke. • Prva faza se zove provjeravanje koncepata (provjeravanje je brza, okvirna procjena usmjerena na stvaranje nekoliko alternativa. • Druga faza se zove bodovanje koncepata (pažljivija analiza koncepata kako bi se odabrao jedan koncept koji će najvjerojatnije dovesti do uspjeha proizvoda)
Proces od 6 koraka 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Pripremiti matricu za odabir. Ocjenjivanje koncepata. Rangiranje koncepata. Kombinacija i poboljšavanje koncepata. Odabrati jedan ili više koncepata. Razmisliti o rezultatima i procesu.
Provjeravanje koncepta • Pughov odabir koncepta (Pugh, 1990).
Kombinacija i poboljšavanje koncepata • Da li postoji općenito dobar koncept koji je degradiran jednom lošom značajkom? Može li se manjom modifikacijom poboljšati ukupni koncept, a ipak sačuvati razliku od drugih koncepata? • Postoje li dva koncepta koji se mogu kombinirati za očuvanje „bolji od“ kvaliteta i poništavanje „gori od“ kvaliteta?
Skica koncepta G+ (prerađeni koncept)
Skica koncepta DF (kombinacija koncepata D i F)
J e d n o s ta v n o u b r iz g a v a n je
J e d n o s t a v n o k o r iš t e n je
J e d n o s t a v n o è iš æe n je
J e d n o s t a v n o p u n je n je
Primjer dekompozicije kriterija odabira koncepta
Primjena odabira koncepta kroz cijeli proces razvoja Odabir koncepta se koristi opet i opet, na mnogo detaljnijih razina u konstruiranju i razvoju proizvoda. Npr. kod šprice, odabir koncepta je mogao biti korišten na samom početku razvoja proizvoda kako bi se odlučilo između pristupa za jednokratnu i višekratnu upotrebu. Nakon što je osnovni pristup određen, odabir koncepta se koristio za odabir osnovnog koncepta. Odabir koncepta može se koristiti na najdetaljnijoj razini konstruiranja za donošenje odluke, kao što je izbor materijala, boja itd.
Literatura •
V. Miltenović, Z. Anišić, N. Marjanović, D. Adamović, M. Banić, A. Miltenović: RAZVOJ PROIZVODA, Univerzitet u Nišu
• S.C. Skalak: Implementing Concurrent Engineering in Small Companies, Marcel Dekker, 2002 • Ullrich, Eppinger: Product design and development, McGraw-Hill, 2008
