Examensarbete
Omkonstruktion av komponenter i en
desinfektionsdiskmaskin med syfte att
reducera monteringstiden
Författare: Fang Chen, Hampus
Eriksson
Handledare: Samir Khoshaba
Examinator: Izudin Dugic
Termin: VT 15
Ämne: Maskinteknik
Nivå: Grundnivå
Kurskod: 2MT10E, 22,5 hp
Datum: 2015-09-01
Institutionen för maskinteknik
II
Sammanfattning
I dagens globaliserad värld är företag utsatta för hård konkurrens och den som slutar förbättra sin
produkt kommer att konkurreras ut från marknaden. För att få lönsamhet på en produkt måste den ha
en bra produktmarginal, och detta kan uppnås genom kostnadseffektivisering. En minskad monteringstid
kan öka effektivitet vid montering som i sin tur kan bidra till en sänkt produktkostnad. Fokus i detta
arbete ligger därför i att konstruera om komponenter av produkten för lättare och snabbare montering.
Produkten är en desinfektionsdiskmaskin som får plats under bänken.
I metodologin presenteras olika vetenskapliga metoder och relevanta teorier som kommer att appliceras
i arbetet beskrivs i teoridelen. Utförandet av arbetet berskivs i kapitlet genomförande där
nulägesbeskrivning, nulägesanalys samt förbättringsförslag till de tre upptäckta problemen genomförs.
Flesta teorierna handlar om monteringsanpassad konstruktionen (DFA), utvecklingsprocesser och
tidsstudie från Boothroyd och Dewhurst. Problemen förklaras i nulägesanalysen och sedan genomförs
tidsstudier på alla problem. Huvudproblemen som upptäcks i detta arbete handlar om skymd sikt samt
bristande utrymme vid insättningen av komponenter vid monteringen. Tidsstudier genomförs för att
sedan beräkna konstruktionseffektiviteten som är ett underlag för att visa vilka delar är krångliga att
montera och kan resultera en extra lång monteringstid. Målet är att sänka monteringstiden genom att
förbättra sikten och utrymmet och att minska antalet delar. Förbättringsförslagen till alla problem
baseras huvudsakligen på tillämpningen av konceptundersökningen samt konceptpoängsättningen för
att finna det bästa förslaget för förbättringen till varje problem. På grund av att ingen egen tillverkning
sker på företaget har författarna valt att utföra beräkningar istället för att verifiera att lösningarna till
problem håller. Resultatet i detta arbete blir att antalet delar och skruvar har minskats samt att sikten
och tillgängligheten vid insättning av komponenter har förbättrats, vilket i sin tur kan bidra till en
minskad monteringstid.
III
Summary
Companies are facing strong competitions in today’s globalized world and those who end improving their
products will inevitably be driven out from the market. The product must have a good marginal to gain
profitability and the cost efficiency will be a good solution. By decreasing the assembly time the
efficiency for assembly can be improved and this in return will contribute to a reduced product cost.
Therefore, the focus in this work lies in reconstructing parts of the product in order to facilitate assembly
and reduce the assembly time. The product is a special model of washer-disinfector which stands under
the bench.
Various scientific methods are presented in the methodology and relevant theories which are going to be
applied in this work are described in the theory part. The implementation part, which consist of the
description and analysis of the present situation for the company and the product, assembly process,
assembly time at all stations and suggestions for the 3 discovered problems, will be went through. Most
theories are about design for assembly (DFA), product development process and the time study from
Boothroyd Dewhurst. The problems are explained in the analysis for the present situation and later time
studies are carried out on all problems. The main problems that are detected in this work concern the
bad visibility and lack of space for installations of some components in the assembly. Time studies are
execute to calculate the design efficiency, which is a groundwork to show which parts are difficult to be
mounted and can result in an extra-long assembly time. The goal is to reduce the assembly time by
improving the visibility, extending the space and reducing the number of parts. The suggestions for
improvements to all problems are mostly based on the application of the concept screening and concept
scoring to find the best suggestion for improvement to every problem. Since the company does not have
their own manufacuturing, the authors have chosen to make calculations instead to verify certain
problems.Result in this work turns to be that the number of parts as well as screws has been reduced,
visibility and access to the insertion of components have been improved, which kan contribute to a
reduced assembly time.
IV
Abstract
Fokus i detta arbete ligger i att konstruera om vissa delar av produkten för lättare och snabbare
montering. Huvudproblemen som upptäcks i detta arbete handlar om skymd sikten vid monteringen
samt bristande utrymme för installation av komponenter. Arbetet börjar med att formulera
undersökningsproblemet och sedan presenteras olika vetenskapliga metoder, relevanta teorier samt
genomförandet av arbetet. Nulägesbeskrivning, nulägesanalys samt förbättringsförslag till problemen
utförs i genomförandet. På grund av att ingen egen tillverkning sker på företaget har författarna valt att
utföra beräkningar istället för att verifiera att lösningarna till problem håller. Resultatet i detta arbete blir
att antalet delar och skruvar har minskats samt att sikten och tillgängligheten vid insättning av
komponenter har förbättrats, vilket kommer att minska monteringstiden till en viss del.
Nyckel ord: Monteringstid, monteringsanpassad konstruktion(DFA), regler för monteringsanpassad
konstruktion, utvärderingsmetod från Boothroyd Dewhurst, tidsstudie, konceptgenering, konceptval
V
Förord
Arbetet omfattar 22,5 högskolepoänger och är det sista momentet i studier för högskoleingenjör vid
Linnéuniversitetet i Växjö. Författare för detta examensarbete är två studenter som studerar
maskinteknik med inriktning produktutveckling.
Examensarbetet är skrivet hos ett medicintekniskt företag i södra Sverige och den undersökta produkt är
en speciell model av desinfektionsdiskmaskiner. Vi vill tacka företaget för att erbjuda möjligheten för
genomförandet av vårt examensarbete. Under processens gång har vi kommit i kontakt med personal
från olika avdelningar och alla har varit trevliga och hjälpsamma. Vi vill tillägna ett stort tack till Cecilia
Nillroth som har varit vår handledare från företaget för allt hjälp och stöd, vi är oerhört tacksamma för
hennes engagemang, vägledning och tid för vårt arbete. Vi vill också tacka Kristina Södergren, Bolethe
Klemensen och Thomas Idermark, som arbetar på monterings linjen där produkten undersöks i arbetet,
för deras engagemang och hjälp. Ett tack från oss även till Erik Engeldal från konstruktionsavdelningen
för hjälpen med de tekniska stöden. Sist men inte minst vill vi uttrycka våra tacksamhet till Samir
Khoshaba, vår handledare från universitet och Izudin Dugic, examinatorn för examensarbetet, för deras
hjälp och råd.
VI
Innehållsförteckning
Sammanfattning ............................................................................................................................................ II
Summary ...................................................................................................................................................... III
Abstract ........................................................................................................................................................ IV
Förord ............................................................................................................................................................ V
Innehållsförteckning ..................................................................................................................................... VI
1. Introduktion ............................................................................................................................................... 1
1.1 Bakgrund ............................................................................................................................................. 1
1.2 Problemformulering ............................................................................................................................ 2
1.3 Syfte ..................................................................................................................................................... 4
1.4 Mål ....................................................................................................................................................... 4
1.5 Avgränsningar ...................................................................................................................................... 4
2 Metodologi ................................................................................................................................................. 5
2.1 Vetenskapligt synsätt .......................................................................................................................... 5
2.1.1 Positivism ...................................................................................................................................... 5
2.1.2 Hermeneutik ................................................................................................................................. 5
2.1.3 Rapportens vetenskapliga synsätt ................................................................................................ 5
2.2 Vetenskapligt angreppsätt .................................................................................................................. 6
2.2.1 Deduktion ..................................................................................................................................... 6
2.2.2 Induktion ...................................................................................................................................... 6
2.2.3 Abduktion ..................................................................................................................................... 6
2.2.4 Rapportens vetenskapliga angreppssätt ...................................................................................... 7
2.3 Forskningsmetod ................................................................................................................................. 7
2.3.1 Kvantitativ forskningsmetod ........................................................................................................ 7
2.3.2 Kvalitativ forskningsmetod ........................................................................................................... 7
VII
2.3.3 Rapportens forskningsmetod ....................................................................................................... 8
2.4 Datainsamling ...................................................................................................................................... 8
2.4.1 Primärdata .................................................................................................................................... 8
2.4.2 Sekundärdata ............................................................................................................................... 8
2.4.3 Intervju ......................................................................................................................................... 8
2.4.4 Observationer ............................................................................................................................... 9
2.4.5 Rapportens datainsamlingsmetod ............................................................................................... 9
2.5 Undersökningsmetod .......................................................................................................................... 9
2.5.1 Surveyundersökning ..................................................................................................................... 9
2.5.2 Fallstudie ...................................................................................................................................... 9
2.5.3 Experimentell undersökning ...................................................................................................... 10
2.5.4 Rapportens undersökningsmetod .............................................................................................. 10
2.6 Sanningskriterier ............................................................................................................................... 10
2.6.1 Validitet ...................................................................................................................................... 10
2.6.2 Tillförlitlighet .............................................................................................................................. 11
2.6.3 Rapportens sanningskriterier ..................................................................................................... 11
2.7 Sammanställning av rapportens metoder ......................................................................................... 11
3. Teori ......................................................................................................................................................... 13
3.1 Produktutvecklings process ......................................................................................................... 13
3.1.1 Konceptgenerering ..................................................................................................................... 14
3.1.2 konceptval .................................................................................................................................. 19
3.2 Tillverkningsanpassad konstruktion .................................................................................................. 21
3.3 Montering .......................................................................................................................................... 21
3.4 Monteringsanpassad konstruktion ................................................................................................... 24
3.5 Regler för monteringsanpassad konstruktion ................................................................................... 26
3.5.1 Minska antalet delar och typer av delar i en produkt ................................................................ 26
VIII
3.5.2 Sträva efter att eliminera justeringar ......................................................................................... 27
3.5.3 Utforma själv-lokaliserade och justerbara delar ........................................................................ 29
3.5.4 Beakta åtkomst och synlighet för varje operation ..................................................................... 31
3.5.5 Beakta enkel hantering av delar från bulk ................................................................................. 32
3.5.6 Utforma delar som inte kan installeras felaktigt ........................................................................ 33
3.5.7 Eliminera behovet av omorientering vid monteringen .............................................................. 33
3.5.8 Maximera symmetrin på delarna ............................................................................................... 33
3.6 Utvärderingsmetod ........................................................................................................................... 33
3.7 Plastmaterial ...................................................................................................................................... 44
3.8 Limning .............................................................................................................................................. 44
3.9 Miljöanpassad konstruktion .............................................................................................................. 45
3.10 Beräkningsteorier för skruvdimensionering .................................................................................... 45
Glidande krafter och friktion ............................................................................................................... 45
Tillämpning av glidande krafter i skruv situation ................................................................................ 46
Separerande krafter vid skruv ............................................................................................................. 47
Åtdragningsmoment på skruv ............................................................................................................. 48
Val av säkerhetsfaktor ......................................................................................................................... 50
4. Genomförande ........................................................................................................................................ 51
4.1 Nulägesbeskrivning ........................................................................................................................... 51
4.1.1 Produktpresentation .................................................................................................................. 51
4.1.2 Monteringsprocess ..................................................................................................................... 51
4.1.3 Monteringstid vid alla stationer ................................................................................................. 55
4.2 Nulägesanalys .................................................................................................................................... 57
4.2.1 Problemområde 1 ....................................................................................................................... 58
4.2.2 Problemområde 2 ....................................................................................................................... 62
4.2.3 Problemområde 3 ....................................................................................................................... 66
IX
4.3 Förbättringsförslag ............................................................................................................................ 69
4.3.1 Förbättringsförslag till problem 1 ............................................................................................... 70
4.3.2 Förbättringsförslag till problem 2 ............................................................................................... 86
4.3.3 Förbättringsförslag till problem 3 ............................................................................................... 98
5. Resultat och analys ................................................................................................................................ 105
5.1 Resultat och analys på problem 1 ................................................................................................... 105
5.2 Resultat och analys på problem 2 ................................................................................................... 106
5.3 Resultat och analys på problem 3 ................................................................................................... 109
6. Diskussion .............................................................................................................................................. 111
7. Slutsats ................................................................................................................................................... 114
8. Referens ................................................................................................................................................. 115
9. Bilagor ........................................................................................................................................................ 1
1
1. Introduktion
I introduktionen kommer bakgrund, problemformulering, syfte, mål samt avgränsningar till arbetet att presenteras.
1.1 Bakgrund
I dagens globaliserad värld är företag utsatta för hård konkurrens. Nya aktörer strömmar in på
marknaden hela tiden och detta tvingar företag att ständigt arbeta med förbättringar på sina produkter.
Den som slutar förbättra sin produkt kommer oundvikligt att konkurreras ut från marknaden.
Enligt Mallick et al [1] är det en stor utmaning att utveckla produkter som kan glädja kunder och skapa
konkurrensfördelar, men att kunna upprätthålla de fördelar efter produktlanseringen kan vara lika
utmanande. För att klara av de utmaningar som ökade kundtillfredsställande och konkurrenskraften kan
produkt-centrerad kontinuerliga förbättringar vara en bra lösning. Produkt-centrerad kontinuerliga
förbättringar är åtgärder som företag använder för att ändrar utformningen av en produkt efter
produktionsstart och produktsinsläpp på marknaden. Genom att eliminera vissa befintliga funktioner,
tillämpa teknik eller material av en lägre kostnad, eller göra ändringar på produkten så att den är lättare
och snabbare att tillverka kan kostnaden på produkten minskas.
För att nå lönsamhet på en produkt måste den ha en bra produktmarginal, och detta kan uppnås genom
kostnadseffektivisering. King [2] hävdar att kostnadseffektivisering är och kommer att fortsätta att vara
det utmärkande draget för företag som har möjlighet att möta utmaningar med stigande kostnader och
snävare vinstmarginaler. Som svar på vinst- och produktivitetspress har nästan alla företag inriktat sig på
kostnadsreduktion i viss utsträckning. För att en produkt med lite produktmarginal ska vara lönsam är
kostnadssänkning en effektiv lösning.
Vid all typ av produktutveckling måste hänsyn tas till människors förutsättningar och behov. Att integrera
ergonomi både i produktionsprocessen och i produkten kan gynna människors hälsa, Guimaraes et al [3]
2
har påvisat att integrationen av makroergonomi och principer för produktionsstyrning kan öka både
medarbetarnas välbefinnande och produktivitet, vilket leder till ett mer hållbart system. Produkter bör
konstrueras på sådant sätt att samhällets mål för ekonomiskt, socialt och ekologiskt hållbar utveckling
kan uppnås. Vid framtagning av produkten måste även stor hänsyn tas till miljön. Kara et al [4] har
påpekat att en förbättrad miljöprestanda hos produkter och tjänster har på senaste åren blivit en av de
viktigaste strategiska och operativa mål för tillverkarna. Detta är på grund av påverkan och krav från
olika intressenter som regeringen, konsumenter, samhällen och affärspartner.
Företaget tillverkar desinfektionsutrustningar avsedda för sjukhus, vården och tandkliniker och är
beläget i södra Sverige. Företaget ingår i en stor koncern som utvecklar och tillverkar utrustning och
tjänster för rengöring, desinfektion och sterilisation av instrument. Deras produkter säljs på den globala
marknaden och företaget har cirka 30 % av världsmarknadsandelarna för desinfektionsdiskmaskiner.
Idag har företaget cirka 200 anställda. Företaget har ingen egen tillverkning i fabriken och alla produkter
monteras ihop och sedan skickas till kunderna.
1.2 Problemformulering
Produkten som undersöks i detta projektarbete är en specifik modell av desinfektionsdiskmaskiner som
är tillverkade i ett företag i södra Sverige. Modellen är en så kallad underbänk-diskmaskin och är ofta
installerad under en diskbänk för att spara bänkutrymme. Den används inom vårdavdelningar, kliniker
och tandläkarmottagningar. Utöver att fylla de funktioner som en diskmaskin har, måste
desinfektionsdiskmaskinen kunna komma upp till en temperatur av 90°C för att desinfektera olika
föremål [5].
Figur 1 visar hur försäljningen på produkten har utvecklas de senast åren. Från 2013 till 2014 har
försäljningen sjunkit med 34 % och prognosen från 2015 tyder på att produkten kommer att sjunka med
8 % 2014. Företaget är utsatt för hård konkurrens med produkten på den globala marknaden. Den
största konkurrent som företaget har är en tysk tillverkare av avancerade hushållsapparater, kommersiell
utrustningar och kök. Genom att tillägga funktioner för desinfektion och att modifiera viss konstruktion
på sina vanliga diskmaskiner, kan konkurrenten lätt sälja sina produkter i en snabbare takt och till ett
lägre pris. Företaget konkurrerar också med låglöneländer där liknande produkt tillverkas mycket
3
billigare. Detta tvingar företaget att sänka produktkostnaden för att behålla sina marknadsandelar.
Eftersom produkten säljs via försäljningsbolag eller distributörer, varierar slutpriset på marknaden
beroende på vilken marknad den säljs. Produktens pris består av tillverkningskostnad, påläggkostnader
och transportkostnader från försäljningsprocessen. Företaget själv styr inte det pris som läggs till av
försäljningsbolagen och distributörer, och det möjliga sättet för att sänka produktpriset är att sänka
internt kostnaden på produkten.
Figur 1: Antal sålda enheter per år
Den största kostnaden på desinfektionsdiskmaskiner är materialkostnad. Monteringskostnaden täcker
13,6% av den totala kostnaden. En del i den vikande försäljningsutvecklingen beror det relativt stora
antal timmar i montering. Selvaraj et al [6] har påpekat att det framgångsrika slutförandet av en produkt
i form av schema och kostnad beror på att förkorta ledtiden som krävs för att utveckla produkten.
Eftersom statisktiken från företaget har visat att efterkalkylerad monteringstid per produkt är högre än
den förkalkylerade monteringstiden per produkt ligger fokus i detta arbete på den lägre kostnadsandelen
som montering. Företaget får bara betalt för den förkalkylerade tiden och detta leder till att
vinstmarginalen blir mindre än vad företaget har beräknat. Minskad monteringstiden kommer att öka
effektivitet vid montering som i sin tur bidrar till en sänkt produktkostnad.
4
Författarna kommer att konstruera vissa delar av produkten för lättare och snabbare montering.
Undersökningsfrågan i detta arbete definieras som:
Kan monteringstiden på en desinfektionsdiskmaskin sänkas genom att konstruera om delar av
produkten?
1.3 Syfte
Syftet med projektet är att sänka monteringstiden genom att förbättra sikten och utrymmet och att
minska antalet delar som leder till sänkta tillverkningskostnader.
1.4 Mål
Målet med projektet är att hitta konstruktions lösningar för att minska monteringstid på en specifik
modell av desinfektionsdiskmaskiner.
Målet är även att lösningar sedan ska kunna appliceras på andra modeller av desinfektionsdiskmaskiner
som tillverkas i företaget.
1.5 Avgränsningar
Projektet är avgränsat till en specifik modell av desinfektionsdiskmaskiner som tillverkas på företaget.
Undersökningsområdet ska avgränsas till monteringen. Maskinen delas upp på komponent nivå och
konstruktionsändringar görs på enskilda komponenter som i nuläget försvårar montering. Produktens
funktioner ska behållas, arbetet avser endast att korta tiden för montering och inte ändrar produktens
avsedda användningsområde.
Tiden för projektet är begränsad till 4 och en halv månader.
5
2 Metodologi
I kapitalet nedan presenteras olika vetenskapliga metoder samt studiens egna metoder, synsätt och
genomförande.
2.1 Vetenskapligt synsätt
Positivism och hermeneutik är två olika vetenskapsteoretiska traditioner. Positivism fokuserar på den
kvantitativa metodteorin medan hermeneutik inriktar sig mer i den kvalitativa metodteorin. Andra
skillnader mellan de två traditionerna handlar om att undersöka olika objekt och olika områden [7].
2.1.1 Positivism Teorier inom den positivistiska traditionen består av satser vars beskrivning avser samband mellan olika
observerbara eller mätbara företeelser i den verkliga världen. Det som är omätbart kan enligt denna
tradition inte undersökas på ett vetenskapligt sätt och det omätbara sambandet kan vara omöjligt att
uttala sig vetenskapligt [7].
2.1.2 Hermeneutik Hermeneutik är en tolkningsfilosofi. Teorier inom den hermeneutiska traditionen innehåller beskrivande
satser, men domänen som beskrivs är omöjligt att mäta. Kunskap som söks i den typen av
undersökningar är inte direkt observerbart, det rör sig däremot om att studera människors uppfattning
om verkligheten. Istället för att formulera hypoteser där mätbara egenskaper anges, strävs det efter en
teoriformulering som kan förmedla en förståelse om hur människor från en viss grupp uppfattar
verkligheten [7].
2.1.3 Rapportens vetenskapliga synsätt I studiens vetenskapliga synssätt är det en kombination av positivism och hermeneutik. Den
hermeneutiska synen på världen kommer att används i nulägesanalysen av diskdesinfektören. Detta är
för att öka förståelsen för en diskdesinfektör där kunskap om dessa funktioner, ändamål och process
6
tillhandahållas. Under processens gång kommer gruppen att genomföra intervju med montörer,
konstruktörer, och produktionsansvariga.
Det positivistiska synsättet används när gruppen tittar på ritningar och statistik inom produktion för att
kunna identifiera problem eller hitta områden med problem. Det betyder att forskarnas förståelse kring
produkten och nuläget förstärkas med hjälp av insamlad data och information enligt det positivistiska
synsättet.
2.2 Vetenskapligt angreppsätt
Det vetenskapliga angreppsättet består av deduktion, induktion och abduktion.
2.2.1 Deduktion Från det positivistiska synsättet är idag den deduktiva metoden etablerad. Deduktiva metoden handlar
om att formulera en hypotes och grunden till hypotesen förklaras först. Därefter samlas data in för att
bekräfta eller falsifiera den angivna hypotesen. För att arbetet ska vara vetenskapligt ställs det ett krav
att hypotesen ska vara falsifierbar, det vill säga den ska vara så specifik att det går att avfärda hypotesen
som falsk [7].
2.2.2 Induktion Den induktiva metoden används ofta inom hermeneutiska undersökningar och skiljer sig från den
deduktiva metoden genom att ha en annan ordningsföljd. Den induktiva metoden börjar med en
datainsamling som är relevant till frågeformulering. Om de insamlade data är stor nog används den till
att skapa en bild av situationen och för att skapa en generell hypotes. Detta sätt gör att materialet blir
teorineutralt och formar vilken hypotes som skapas [7].
2.2.3 Abduktion Abduktion handlar om att försöka hitta och ansluta sig till en teori som förklarar en viss angiven mängd
data på bästa möjliga sätt. Metoden är ibland en osäker källa till kunskap med anledning att teorier i sig
kan vara felaktiga, trots att de kan förklara data på bäst sätt. När ytterligare observationer genomförs,
kan det dyka upp en annan ny teori som betraktas den bästa för tillfället. Termen ”abduktion” används
7
för att beskriva en process att få fram en ny hypotes eller för processen att ansluta sig till den bästa
hypotes [8].
2.2.4 Rapportens vetenskapliga angreppssätt I projektet används endast det beskrivna induktiva angreppssättet eftersom projektet i början använder
sig av en frågeställning. Efter frågan samlas data som är relevant för att lösa och förstå den givna frågan.
Därefter skiljer sig författarnas arbetssätt eftersom en lösning ska skapas. Lösningen ska försöka lösa
frågan men även kunna vara en generell lösning som kan användas i andra sammanhang.
Det induktiva angreppssättet beskrivs ha mest influenser från det hermeneutiska synsättet. Dock i detta
projekt kommer det induktiva angreppsättet att influeras av det positivistiska samt hermeneutiska
synsättet.
2.3 Forskningsmetod
I forskningsmetoden finns det kvantitativ metod och kvalitativ metod.
2.3.1 Kvantitativ forskningsmetod Den kvantitativa forskningsmetoden utgår ifrån att det som studeras ska vara mätbart och att resultaten
på undersökningen ska presenteras numeriskt [9]. Frågorna som hur mycket eller hur många det är av
något ska besvaras och användning av statistik förekommer ofta i denna metod [8].
2.3.2 Kvalitativ forskningsmetod Den kvalitativa forskningsmetoden utgår ifrån att varje fenomen ska innehålla en unik kombination av
kvaliteter eller egenskaper som inte kan mätas eller vägas [9]. Intresset i denna metod ligger i att söka
förståelse istället för att försöka förklara eller förutsäga på första hand. Tolkning är en grundläggande del
i kvalitativ metod och i den här punken skiljs kvantitativ och kvalitativ forskning åt [8].
8
2.3.3 Rapportens forskningsmetod Genom att mäta monteringstid och att genomgå olika statistik från företaget kommer den kvantitativa
forskningsmetoden in i studien. Intervjun med personalen från produktion och konstruktion
avdelningarna kommer att genomföras och därefter ska åsikter och feedback från personalen bearbetas i
syftet att öka förståelsen kring produkten från alla möjliga aspekter. I den här processen kommer den
kvalitativa forskningsmetoden till användning.
2.4 Datainsamling
2.4.1 Primärdata Primärdata är direkta data och den behöver samlas in. Källorna för primärdata kan komma ifrån
respondenter, observationer och mätningar. Fördelen med primärdata är att det finns anpassning mellan
fråga och data, medan nackdelarna är att den kan vara tidskrävande och svårtillgänglig som även kan ha
en hög kostnad [10].
2.4.2 Sekundärdata Sekundärdata kallas för indirekta data och den finns redan insamlad. Register, databaser, arkiv och
dokument är lämpliga källor för inhämtning av denna typ av data. Omfattningen av sekundärdata är stor
och lättillgänglig, eftersom det ofta är sparad i register och databaser. Detta leder till att sekundärdata
minskar sökningstid och kostnad för en forskare. Däremot kan det finnas en dålig anpassning mellan
fråga och data [10].
2.4.3 Intervju Intervjuer är en teknik som används för att samla information som baserar på frågor. En intervju kan ske
när intervjuaren träffar intervjupersonen på platsen eller genomförs via ett telefonsamtal. Det är
väsentligt viktigt att klargöra syftet med intervjun och på vilket sätt intervjupersonens bidrag kommer att
används, konfidentiellt eller inte [11].
9
2.4.4 Observationer Observationer är en vetenskaplig teknik för informationssamling. Den måste planeras systematiskt och
den insamlade informationen måste också registreras systematiskt. Observationer används framförallt
för informationssamling inom områden som handlar om beteenden och händelseförlopp i naturliga
situationer. Observationer är också användbara i laborativa situationer dvs. vid olika slags tester och
experiment. Ett sätt att genomföra observationer är att i förväg bestämma vilka beteende och
händelseförlopp som ska observeras och i förväg färdigställa ett observationsschema. Den här typen av
observationer kallas för strukturerad observation. Det andra sättet är att använda observationer med
syftet att få så mycket kunskap som möjligt utan att i förväg ha ett färdigställt schemat, detta kallas för
ostrukturerad observation [11].
2.4.5 Rapportens datainsamlingsmetod I studiens datainsamling används både primärdata och sekundärdata. En del av studien kommer att
ägnas åt primärdata som monteringstid. Gruppen ska mäta och samla in monteringstid vid enskilda
stationer för att kunna se över möjligheter för minskad monteringstid. I stor del av studien kommer
sekundärdata från företagets databas och statistik att användas, eftersom sekundärdata är till stor nytta
för att beskriva nuläget.
2.5 Undersökningsmetod
2.5.1 Surveyundersökning Surveyundersökningen är en undersökning gjord av intervjuer eller enkäter med syftet att förklara eller
beskriva något. Den genomförda intervjun eller enkäten måste baseras på ett representativt urval. Det
vanligaste sättet med användning av en surveyundersökning är för att beskriva något, dock används det
också för att förklara något [12].
2.5.2 Fallstudie Fallstudier handlar om att samla mycket information om ett avgränsat fall. Den kännetecknas av att det
finns en avgränsning mellan vad som ingår och vad som ligger utanför fallet. Dessutom ska det
definierade fallet också innehålla en detaljerad beskrivning. Fallstudier kan indelas i enkelfallstudier och
10
flerfallstudier, i enkelfallstudier studeras endast ett fall medan i flerfallstudier studeras fler fall samtidigt
[13].
2.5.3 Experimentell undersökning Syftet med en experimentell undersökning är inte bara att utföra massor av detaljerade observationer på
händelseförlopp, utan att också kontrollera variabler och faktorer som förmodligen är betydelsefull för
dessa händelseförlopp [14].
2.5.4 Rapportens undersökningsmetod Undersökningsmetoden i denna studie bygger mycket på den generella fallstudien där mycket
information om situationen hämtas in. Fallstudien används för att skapa en bred vy och förståelse av
nuvarande situationen.
2.6 Sanningskriterier
2.6.1 Validitet Arbetets validitet handlar om tillförlitlig data. De data som samlas in ska ha förmågan att svara på
undersökningens problemformulering. Validitet kan delas in i intern och extern validitet.
2.6.1.1 Intern validitet
Intern validitet är att begreppet överensstämmer med de mätbara definitionerna av dessa begrepp. Den
interna validiteten kan undersökas utan insamlingar av faktauppgifter [10]. Den har stor betydelse för
forskarna, eftersom den involverar kärnan av experimenterande, nämligen demonstrationen av
orsakssammanhanget [15].
2.6.1.2 Extern validitet
Extern validitet är förknippat med överrensstämmelsen som ligger mellan de mätvärden där en
operationell definition används och verkligheten [10]. Den refererar till den grad i vilken forskarna har
11
möjlighet att generalisera resultatet av en studie till andra deltagande under olika förhållande, vid olika
tid och på olika ställen [15].
2.6.2 Tillförlitlighet Om resultatet i studien ska vara tillförlitligt måste det gå att få samma resultat om samma angreppssätt
och metoder på övrigt urval samt vid annat tillfälle används. Det ska även gå att applicera på andra
företag beroende på hur generaliserat studiens resultat är. För att ha en hög reliabilitet ska resultatet
kunna återskapas oberoende av vem som utför undersökningen [10].
2.6.3 Rapportens sanningskriterier Tillförlitlighet och extern validitet kan säkerställas genom att det utförs en utvärderingsmetod med
insamling av data genom tidsstudier. Detta gör att det går att komma till samma slutsatser som
författarna på samma produkt. Utvecklingsprocessen är alltid unik med tanke på att den baseras på
utförande personers erfarenhet och kunskap. Validiteten på utvecklingsprocessen uppnås genom att det
är väl beprövad teori och stegen utförs noggrant av författarna.
2.7 Sammanställning av rapportens metoder
Rapporten tillämpar positivism och hermeneutiks synsätt eftersom resultatet av den genomförda
tidsstudien i arbetet använder bara siffror för att visa skillnader. Det hermeneutiska tillvägagångssättet
används i nulägesbeskrivning och nulägesanalysen av rapporten eftersom problemen handlar om
montering vid blockerad vy och tillgänglighet som inte går att mäta.
Ur ett vetenskapligt synsätt används induktion i rapporten eftersom insamling av information genomförs
för att kunna förstå givna situationen. Därefter ska det gå att svara på den angivna frågan.
Forskningsmetoden i denna rapport består av kvalitativ samt kvantitativ metoderna. Den kvalitativa
metoden består av att samla information av de personer som är djupt insatta i produktens produktion
12
och kan ge relevant information. Kvantitativa metoden används i tidsstudiens insamlande av mycket
data.
Insamlingsmetoderna i rapporten består av sekundärdata vid nulägesbeskrivningen och primärdata i
nulägesanalysen.
Rapportens undersökningsmetod är en fallstudie som representeras av tidsstudierna i nulägesanalysen,
dessa är utformade för att ta reda på viktiga faktorer vid montering.
13
3. Teori
I detta kapital beskrivs relevanta teorier som kommer att appliceras i denna studie.
3.1 Produktutvecklings process
Teorier för konceptgenerering och konceptval hämtas mest från boken ”Product design and
development” [16] och teorier tagna från andra böcker anges med referensnummer.
Produktutveckling består av flera uppdelade faser där olika metoder tillämpas. Metoder utförs normalt
vid nyutveckling av en produkt och faserna innehåller följande steg:
1. Planering
2. Konceptutveckling
3. Systemutveckling
4. Detaljerad konstruktion
5. Testning och finjustering
6. Produktutvärdering
Faserna genomförs i en grupp där yrkesgrupper som ekonomer, konstruktörer och produktionsansvariga
är representerade. I den andra fasen(konceptutveckling) används metoder för identifiering av
kundbehov, konceptgenerering, konceptval och koncepttestning. Faserna 4, 5 och 6 behandlas i många
fall i tillverkningsanpassad konstruktion (Design For Manufacturing) som är en del av DFX(design for x). X
står för tillverkning, montering eller miljö med mera. I DFX ingår monteringsanpassad
konstruktion(Design For Assembly). Figur 2 visar faserna i produktutveckling där vissa metoder används.
14
Figur 2: Produktutvecklings process [16]
3.1.1 Konceptgenerering Konceptgenerering sker efter kundbehov och produktspecifikationer är fastställda. Steget används för
att finna svar på frågorna, kan existerande lösningarna appliceras på konstruktionen samt om de nya
koncepterna kan uppfylla de nuvarande kraven på konstruktionen.
Ett produktkoncept är en ungefärlig beskrivning på tekniken, arbetsprinciper och produktsformen. Det är
kortfattade beskrivning på hur produkten kommer att tillfredsställa kunder. Konceptet uttrycks som en
15
sketch eller en grov tre-dimensionell modell med en kort textbeskrivning. Ett bra koncept kan
implementeras på ett dåligt sätt som medför minskad marknadsvinst, men ett dåligt koncept kan inte
implementeras på ett bra sätt för att få kommersiell framgång. Konceptgenerering är en relativt
kostnads- och tidseffektiv metod i produktutvecklingsprocessen, den täcker cirka 5 % av
budgetkostnaden och 15 % av den totala projektettiden.
Processen börjar med att generera så stort antal koncept som möjligt. Vid en nyutveckling kan
hundratals koncept genereras i början och sedan reduceras till 5-20 koncept efter genomgång av varje
koncept. Dessa 5 till 20 koncepten kommer gå vidare till konceptvalsfasen. När steget för
konceptgenereringen är genomförd blir sannolikheten att det finnas ett bättre koncept senare i
utvecklingsprocessen mindre. Även möjligheten att konkurrenterna kommer lansera en produkt med
betydligt bättre lösning och prestanda under egna produktutvecklingen försvagas. Ett bra genomfört
konceptgenereringssteg kommer även att öka utvecklingsgruppens förtroende i det valda konceptet,
eftersom utforskning har utförts på många olika koncept.
Under konceptgenereringsfasen förekommer det en del fällor som måste undvikas för att nå bra resultat.
Fällorna kan vara:
Endast undersöka en eller två lösningar som vanligtvis ges av den mest erfarna
gruppmedlemmen.
Att utvecklingsgruppen underskattar och inte undersöker koncept från andra företag.
Konceptgenereringen endast utförs av 1 eller 2 personer, detta kan skapa försämrade
övertygelse och engagemang från resten av gruppen.
Ineffektiv integration av hoppfulla lösningar.
Misslyckas med att undersöka hela kategorier av lösningar.
För att undvika problem bör produktutveckling genomförs på ett strukturerat och noggrant sätt genom
användning av bland annat femstegsmetoden. Metoden består av 5 steg som ska underlätta koncept
16
genereringen(se Figur 3). Metoden kan tillämpas på hela produkten eller en enskild komponent vid både
ny produktutveckling och vidareproduktutveckling.
Steg 1: Förtydliga problemet
Förståelse
Problemuppdelning
Fokus på kritiska delproblem
JPr
Steg 2: Sök externt
Ledande användare
Experter
Patent
Litteraturer
Benchmarking
Steg 3: Sök internt
Individer
Grupper
Steg 5: Reflektera över lösningar och processen
Konstruktiva feedback
Figur 3: Femstegsmetoden [16]
Delproblem
mm
Existerande koncepter
Steg 4: Utforska koncepter
Klassifikationsträd
Kombinationstabell
Nya koncepter
17
Det första steget består av att skapa en djupare förståelse av problemet. Vid komplexa system kan
problemet förtydligas genom att bryta ner produkt eller komponent till enskilda funktioner eller delar.
Därefter kan koncept och lösningar tas fram separat till de olika delarna.
Nedbrytningen och förenklingen av system sker genom att representera produkten med en box. Denna
box har inmatning och utmatning som representerar funktioner(se Figur 4). Genom att dela upp
inmatning och utmatning i egna boxar(delfunktioner) kan produktfunktioner förenklas(se Figur 5). Denna
typ av förenkling genomförs med hjälp av figurer tills utvecklingsgruppen anser att delfunktionerna är
tillräckligt enkla att arbeta med.
Dessa förenklingar kan genomföras för förtydliga användares integration med produkten eller för att
förtydliga komplicerade funktioner som en produkt eller en komponent har. Figurerna är även ett
hjälpmedel till att fokusera på de svåraste koncepten där lättare lösningar kan prioriteras till ett senare
skede.
Produkt/komponent Energi in Energi ut
Material in Material ut
Sparar energi Energi in Energi ut
Material in Material ut Skär material
Figur 4: Funktionsnedbrytning [16]
Figur 5: Förenklade produktfunktion [16]
18
Steg 2 i femstegsmetoden handlar om att upptäcka redan existerande lösningar utanför företaget. Det
finns stora fördelar i tid och kostnad genom att finna redan utvecklade lösningar. Om en lösning på
problemet redan existerar och är beprövad behövs det inte lika mycket utveckling och tid för att verifiera
att det är en godtagbar lösning. Den tid som frigörs kan ägnas åt att generera koncept på lösningar som
är mer specifika till produkten/komponenten som ska utvecklas. För att hitta redan existerande lösningar
kan intervjuer genomföras på ledande användare, ställa frågor till områdesexperter, söka efter patent
och publicerad litteratur samt analysera konkurrenters produkter.
Ledande användare är personer som använder denna eller liknande produkter i stor omfattning och som
har kunskapen i produktanvändning inom fler områden än vad den från början var konstruerad att klara
av. Dessa användare kan ofta hittas i tekniska eller medicinska områden.
Nästa steg i femstegsmetoden är steg 3 där interna konceptlösningar skapas. I det här steg används
brainstorming som en metod för att finna alla möjliga koncept. Det kallas för en intern sökning av den
orsaken att all information som kommer fram i detta steg baseras på företagets egna resurser i form av
gruppens medverkande personal.
För att utföra en brainstorming i grupp måste tydliga regler sättas upp, det är viktigt att framhäva att alla
typer av förslag är välkomna i det inledande steget. I detta steg prioriteras kreativitet och inga förslag får
kritiseras oavsett om de är realistiska eller inte. Lösningarna skrivs upp på en lista och behöver bara lösa
en del av problemet för att kunna bli uppskrivna på listan. I brainstormings andra fas diskuteras de givna
förslagen där fördelar och nackdelar tas upp [17].
Femstegsmetodens fjärde steg handlar om att utforska de genererade koncepten och undersöka vilka
koncept som kan integreras med varandra, detta steg används främst när problemet är uppdelat i
mindre koncept lösningar. Som hjälpmedel i detta steg används konceptträd och koncept
kombinationstabell.
19
Sista steget i femstegsmetoden är en utvärderingsfas där frågor ställs kring hur tillfredsställande
konceptgenereringen var. Bland de frågor som bör tas upp är:
Finns det alternativa vägar att bryta ner problemet?
Har externa lösningarna undersökts tillräckligt?
Har idéer från gruppens alla individer bidragit till processen?
3.1.2 konceptval Metoderna för konceptval kan användas på en hel produkt eller enskilda komponenter, där processen
styrs av kriterier från kundkrav och komponenternas funktion. Vad som är gemensamt i denna fas är
utvärderingen av befintliga konceptlösningar från konceptgenererings fasen.
Metoder som används vid val av icke strukturerade koncept är:
Externt val: Valet görs av en extern enhet som kan vara kunder, klienter eller andra aktörer.
Produktutvecklingsexpert: Valet av koncept görs av den som deltar i produktutvecklingsarbetet
och är utvald på grund av erfarenhet och personlig preferens.
Instinkt: Valet baseras på instinkt och inte på tillgänglig fakta.
Röstning: konceptvalet baseras på röstning inom utvecklingsgruppen.
Fördelar och nackdelar: Valet baseras på en lista där fördelar och nackdelar över varje koncept
anges.
Tabeller: Använda tabeller där koncepter rankas och betygsätts för att sedan välja det koncept
som har högst betyg.
Utöver dessa metoder finns det en mer strukturerad metod som används framförallt när det uppstår
många olika koncept. Första steget i den strukturerade metoden är konceptundersökning vars mål är att
snabbt minska antalet koncept. Nästa steg är konceptpoängsättning som utförs på kvarstående koncept
20
och går djupare in på detaljer än föregående steg. I konceptundersökning och konceptpoängsättning
ingår de nedanstående sex stegen:
1. Förbereda val av tabell. Ett referenskoncept måste väljas ut noggrant. Figur 6 och Figur 7 visar
tabellerna för konceptundersökning och konceptpoängsättning.
2. Betygsätta koncepter. I konceptundersökning används ”+”(bättre), ”-”(sämre) och ”0”(lika bra)
som betygsättning, medan i konceptpoängsättning används kriterier som ”mycket sämre än
referens”, ”sämre än referens”, ”samma som referens”, ”bättre än referens” och ”mycket bättre
än referens”, Figur 6 och Figur 7 visar exempel på matrisen för konceptundersökningen och
konceptpoängsättningen.
3. Ranka koncepten.
4. Kombinera och förbättra koncepten. I konceptundersökning bör de två frågor betraktas:
Kan det finnas något generellt bra koncept som blir degraderat på grund av en enskild
egenskap? Kan en mindre modifiering förbättra det hela konceptet men ändå behålla en
distinktion från de andra koncepten?
Finns det två koncept som kan kombineras för att uppnå en kvalitet som är bättre än
referens konceptet så att det går att ta bort konceptet med sämre kvalitet?
5. Reflektera över resultatet och processen.
Figur 6: Konceptundersökning [16]
21
Figur 7: Konceptpoängsättning [16]
3.2 Tillverkningsanpassad konstruktion
Tillverkningsanpassad konstruktion fokuserar framförallt på reducering av produktens pris genom att
dela upp och analyserar komponenter, tillverkningsmetoder samt kostnader som underleverantörer står
för. Det kallas även för tillverkningsvänlig konstruktion och strävar också efter att reducera
tillverkningstiden och förenkla tillverkningen. Detta i sin tur kan leda till lägre kostnader och bättre
arbetsmiljö för de anställda montörerna. Om resultatet inte visar sig tillfredsställande första gången
upprepas processen enda fram tills att tillverkningskostnaden betraktas acceptabel. Vid undersökning av
komponenter kan faktorer som materialval, tillverkningsprocess och valet av verktyg påverka priset.
Möjligheter för att förbättra arbetsprocessen och ergonomin kan finnas när större delar av
tillverkningsprocessen har bearbetas. Valet av hjälpmedel och verktyg vid montering kan också förbättra
hela tillverkningsprocessen [15].
3.3 Montering
Flesta teorier i denna del hämtas från boken ” Karlebo Handbok” [18] och teorier från andra böcker
anges med referensnummer.
22
Dagens mer komplexa produkter har en tillverkningsprocess som består bland annat av monterings
moment där funktioner och delar sätts ihop till slutlig produkt. Monteringsprocessen är i de flesta fall
den sista fasen i tillverkningskedjan och förädlingsvärdet i denna process är mycket högre än i tidigare
bearbetningsfaser. Detta skapar en stor potential för kostnadsbesparingar inom monteringsprocessen.
Som sista steg i tillverkningsfasen kan många problem från tidigare faser som tillexempel kvalitetsbrister
och dålig produktkonstruktion upptäckas vid montering.
Komponenter i montering kan definieras på många olika sätt, de kan bestå av basobjekt, detalj,
submontage eller produkt som visas i Figur 8. Den komponent som utgör stommen för monteringen och
som externa delar monteras på heter basobjekt. I detta sammanhang betyder ordet ”detalj” en enskild
del som ska monteras på submontage eller basobjekt. Om montering av detaljer sker på ett objekt innan
det monteras på basobjektet kallas det för submontage. När monteringen är färdig blir resultatet en
produkt förutsatt att alla komponenter är sammanfogade på rätt sätt och i rätt sekvens.
Figur 8: Komponenter i montering
Monteringsförfarandet delas upp i transport, hantering, inpassning och hopfogning. Transport avser den
förflyttning som behövs för att flytta basobjektet och dess detaljer till monteringsstationen. Inom
begreppet transport ingår även den förflyttning som görs av färdiga produkten från
monteringsstationen. För den plockning och förflyttning av detaljer från leveransposition till
monteringsutrustning används ordet hantering. Inpassning handlar om att orientera och vrida detaljer
för att göra det möjligt att montera dessa på basobjektet. Hopfogning är momentet som utövas för att
fixera delarna med varandra och hur detta går till kallas för hopfogningsmetod.
23
Utförandet av montering kan göras manuellt, maskinellt eller med en blandning av både metoder. I
manuell montering utförs alla monteringsoperationer, en del av transport och tillförseln av material av
människor. Processen kan genomföras seriellt (i linjeflöde) eller parallellt. Vid låga produktionsvolymer
och komplicerade produkter används mest manuell montering. Automatisk montering tillämpas mest vid
masstillverkning av en bestämd produkt, det vill säga vid Stel Automatisk Montering (SAM). Det är
betydligt svårare att skapa system för Flexibel Automatisk Montering (FAM), eftersom produktens
geometri och egenskaper är starkt förknippad med utformningen av fixturer, gripdon, tillförselutrustning
med mera. Tillförseln av olika detaljer måste kunna ändras för att växling mellan olika produkter kan lätt
ske, omställning på programmet måste också kunna gå snabbt för att montera extra små partier för
kundanpassning.
Ding och Hon [19] har påpekat att de flesta monteringsarbete i dagsläget fortfarande kräver flexibilitet
och intelligens från operatören, särskilt för monteringsarbete vid låg- och medelvolym. Därför måste
ergonomiska aspekter vid monteringsplanering beaktas för att kunna säkerställa produktkvalitet,
monteringseffektivitet samt operatörens välbefinnande. Falck och Rosenqvist [20] har påvisat att mer
besparingar kan uppnås om tidig genomgång på helhetssynen för hela processen, förutsägelse på alla
möjliga fel vid manuell montering och åtgärdskostnader genomförs. Enligt Yeow och Sen [21],
tillämningen av ergonomi i produktionen kan bidra till mängder förbättringar för företaget, bland annat
den kan öka intäkter och vinster och att minska kostnaden för tillbakavisningar. Dessutom kan
yrkeshälsan och yrkessäkerheten hos medarbetarna förbättras.
Vid manuell montering är det oerhört viktigt att produkten konstrueras på sådant sätt att åtkomst vid
monteringen underlättas. Figur 9 visar några exempel på olämpliga och lämpliga lösningar för manuell
montering. Utformning av detaljer bör sträva efter enkla monteringsrörelser. Inpassning och infästning
där tryckande monteringsrörelsen involveras är det mest fördelaktiga medan vridningsrörelser är
långsammast. Detaljutformning ska dessutom sträva efter ett väldefinierat läge efter inpassning där risk
att detaljen tappar orientering och läge efter inpassning undviks. Detaljer ska även utformas på sådant
sätt att alla risker för felmontage elimineras. Slutändamålet vid manuell montering är att det ska vara
omöjligt att göra fel [22].
24
Figur 9: Monterings alternativ [22]
3.4 Monteringsanpassad konstruktion
Monteringsanpassad konstruktion kallas Design for Assembly (DFA) på engelska som innefattar
minimering av monteringskostnader och är en viktig del i DFM. Bogue [23] har framhållit att DFM och
DFA har ett väldigt nära förband med varandra, eftersom DFM handlar huvudsakligen om att tillverka
enskilda delar och DFA riktar sig mot att montera ihop delarna. Eftersom de flesta delar är inkorporerade
i mer komplexa produkter är förmågan att kunna montera delarna effektivt lika kritisk och viktigt. Det
har därför blivit vanligare att integrera och betänka de två metoder tillsammans och därmed bildas en
metod som heter DFMA.
Monteringen utgör en relativt liten del av den totala kostnaden för de flesta produkter, dock finns det
stora fördelar med att lägga uppmärksamhet på monteringskostnader. Genom användning av DFA kan
antalet övergripande delar minskas, tillverkningssvårigheter och supportkostnader kan också sänkas.
Detta kommer att bidra till sänkta monteringskostnader [24].
25
För att en komponent ska vara lätt att hantera måste monteringen av komponenten uppfylla de tre
grundläggande kriterier. Det första kriteriet är att komponenten ska vara enkel att greppa utan verktyg
och med en hand. Det andra kriteriet är att komponenten ska vara symmetrisk från en ende till den
andra. Tredje kriteriet är att komponenten ska vara i rätt storlek så att det inte behövs hjälpmedel att
lyfta och montera komponenten [25].
För att minska kostanden för insättning oavsett om det gäller manuell eller automatisk montering kan
komponenter för lättare insättning och enklare riktning konstrueras (se Figur 10). Det går även att
konstruera så att komponenten sitter fast direkt utan behov av ytligare komponenter för att hålla den på
plats. Ökad åtkomlighet och syn över den plats där insättning sker underlättar även monteringen [25].
Figur 10: Förenklad konstruktion [25]
Montering kan försvåras om insättning möter ett insättningsmotstånd, motståndet kan vara en fjäder
som har en stor fjäderkraft eller om presspassning används. Snäva toleranser kan även orsaka problem i
form av insättningsmotstånd [25].
26
3.5 Regler för monteringsanpassad konstruktion
Som ett resultat av att tillämpa monteringsanpassad konstruktion till en mängd av produkter har det
varit möjligt att utveckla regler eller riktlinjer som är viktiga för DFA. Dessa listas nedan i fallande
prioriteringsordning och teorier i denna del hämtas från boken ” Product design for assembly”[26].
3.5.1 Minska antalet delar och typer av delar i en produkt Att eliminera antalet delar och minska olika typer av delar medför fördelarna som sänkt materialpris,
sänkt kostnad för monteringen och fixturer samt förbättrad produktkvalitet. Dock den största fördelen är
den dramatiska minskningen av omkostnader som uppstår på grund av mindre dokumentation, små
lager, färre leverantörer, förenklade produktionskontroll, färre inspektioner, mindre omarbetningar och
så vidare. Följande är de strategier som används för att minska antalet delar:
1. Test av behovet för varje delens existens som en separat del genom att tillämpa de tre
grundläggande kriterier.
2. Eliminering av separata fästen genom att designa delar med integrerade låsningsfunktioner.
Separata fäste uppfyller sällan de tre kriterierna.
3. Eliminering av delar som fungerar som ledningar för anslutningar (kablar, slangar, förlängda
kopplingar) genom att flytta de två funktionella komponenter till närhet av varandra (se Figur
11).
4. Konstruktion av multifunktionella delar genom att få ut det mesta av enskilda
tillverkningsprocesser. Utnyttja fullt ut av near-net shape formnings- och gjutningsprocesser,
eftersom detta kommer att minska antalet delar samt den totala produktkostnaden.
5. Undvika vägledning av riktlinjer för måttet på delars relativa lätthet av tillverkningen i början av
produktdesign. Detta kommer att leda till att fokusen ligger endast på delars individuella
enkelhet som resulterar i onödigt stort antal delar med alla tillhörande problem, några exempel
på konsekvenser är hög monteringskostnad, låg tillförlitlighet samt höga kostnader.
6. Eliminering av eventuella produkter egenskaper och funktioner som inte tillför värde för kunder.
27
Figur 11: Exempel på förenkling i flera steg [26]
3.5.2 Sträva efter att eliminera justeringar Justeringar och liknande processer som kräver bedömning eller beslutfattande under monteringen är
kostsamma och är en nackdel för tillförlitlighet. En eller flera av följande strategier kan bidra till att
eliminera justeringar i särskilda fall:
1. Minskning av antalet delar och processteg mellan in- och utgångsfunktioner i designen, eller
mellan kritiskt relaterade ytor. Inkorporera de funktioner eller kritiskt relaterade ytor till en enda
tillverkad del om det är möjligt. Figur 12 visar ett exempel på eliminering av tre delar och en
justering som en avvägning mot en eventuell ökning av materialkostnaden.
2. Förflyttning av in- och utgångsfunktioner, eller kritiskt relaterade ytor närmare varandra för att
underlätta tolerans kontroll.
3. Ersättning av elektronisk korrigering med mekanisk justering.
4. Strävan efter lätt foglighet mellan funktionella ytor för att eliminera behovet av justering.
5. Tillämpning av kinematiska design principer så nära som möjligt. Detta kan tolkas som
undvikande av överspänning och är illustrerad i Figur 12: Eliminering av justering [26]
Figur 13. Figur 14 visar kinematiska design principer som reducerar antalet delar.
28
Figur 12: Eliminering av justering [26] Figur 13: Referens till kinematisk design principer [26]
Figur 14: Kinematisk design principer för produktförenkling [26]
29
3.5.3 Utforma själv-lokaliserade och justerbara delar Delar bör utformas så att passytorna kan lätt falla på plats. Funktioner för att åstadkomma detta bör
alltid finnas med när near-net shape formnings processer såsom gjutning och formning används. För
maskinbearbetade delar bör extra kostnader för anpassningsfunktioner betraktas som en del av den
totala kostnadens avvägningar för produkten. Följande förslag rekommenderas för att utforma själv-
lokaliserade och justerbara delar:
1. Kontrollera att delar som inte är självsäkrande kan placeras omedelbart på ytan vid
monteringen. Detta undviker behovet av att hålla delen ner med fingrar, vilket i sin tur kommer
att förhindra efterföljande operationer att utföras med bara en hand.
2. Förse delar med konor, avfasningar och så vidare så att anpassningen är redan inbyggd i
konstruktionen (se Figur 15 och Figur 16).
Figur 15: Konstruktion med konor [26]
30
Figur 16: Konstruktion med avfasning [26]
3. Tillåta generösa spelrum om det är tillåtet i designen, men undvika situationen som kan leda till
en tendens där delar fastnar eller hänger upp i luften under insättningen.
4. Säkerställa att delarna kan lokaliseras på rätt ställe innan de måste släppas (se Figur 17).
Figur 17: Lätt lokalisering för delen [26]
5. Använda pilot punkt skruvarna för att undvika korsgängnings problem. Det är en viktig
kvalitetsfråga när skruv fästelement måste användas. Undersökningar har visat att felaktigt
insatta skruvar kan orsaka så mycket som 50 procent av garanti reparationer för vissa produkter.
31
3.5.4 Beakta åtkomst och synlighet för varje operation Otillräcklig åtkomlighet eller begränsad syn kan göra en enkel operation både tidskrävande och
frustrerande. Dessa aspekter av en design är ofta omärkta och sällan korrigerade när designen har börjat
används i produktionen. De två följande reglarna måste alltid betraktas:
1. Se till att det finns tillräckligt utrymme för händer, verktyg, provning och eventuella efterföljande
processer som svetsning eller nitning. Situationen som illustreras i Figur 18 bör undvikas.
2. Se till att montörers vision av varje operation inte är begränsad. Montörer ska kunna se de ytor
som skall sättas ihop. Operationer som måste utföras inom kapslingar eller genom delar skall
undvikas.
Figur 18: Tillräcklig åtkomst för insättningen av delen[26]
När den tänkta designen ska användas som sub-montage, bör öppen tillgång och klar sikt vara tillgängliga
på nästa nivå av monteringen. Figur 19 visar effekter av skymd sikt och fördelen med pilotpunkt skruvar
eller försänkta hål är att de kan effektivt eliminera problem med korsgängning.
32
Figur 19: Skymd sikt och fördelen med pilot punkt skruv [26]
3.5.5 Beakta enkel hantering av delar från bulk Att montera vissa delar kan vara enkelt, dock kan det finnas svårigheter i att hantera dem eller separera
dem från bulk. Dessa hanteringssvårigheter som möjligtvis kan undvikas i designprocessen beror på
följande faktorer:
1. Kapsling av delar som är utformad med sammanlåsande konor. Detta kan åtgärdas genom att
inkludera vissa funktioner för att förhindra kapslingen.
2. Trassel av delar som har kombinationer av utkastningar och öppningar, hål eller utskärningar.
För att säkerställa icke-trassel ska öppningar stängas och utkastningar förstoras. Specificera alltid
ändslutna kompressions spiralfjädrar för att undvika allvarliga trassel i bulk.
3. Användning av flexible material. Utforma helst stela delar, men om böjning är nödvändigt
försöka sedan se till att delarna kommer att behålla sin form när de ska hanteras.
4. Delarna som är ömtåliga eller vassa. Undvika skarpa kanter om de inte är funktionellt
nödvändiga. Inkludera alltid säkra hållytor för vassa eller ömtåliga delar.
5. Delarna som kräver användning av gripverktyg. Undvika sådana delar som gör att montörer
plockar upp ett speciellt verktyg innan delar ska tas upp.
33
3.5.6 Utforma delar som inte kan installeras felaktigt Det är viktigt att eliminera situationer där komponenten installeras i en orientering som inte tillåter
korrekt operationen av produkten. Nedanstående åtgärdar kan vidtas för att eliminera sådana
situationer:
1. Förse hinder som inte tillåter felaktig montering.
2. Göra delar symmetriska så att monterings orientering är oviktigt.
3. Om två delar kan monteras felaktigt måste det vara garanterad att montering av efterföljande
delar inte kan fortsätta.
4. Om det har misslyckats med åtgärden 3 måste en korrekt orientering på delen markeras med
färg eller riktnings pil.
5. Eliminera de flexibla delarna som nästan alltid kan installeras felaktigt.
3.5.7 Eliminera behovet av omorientering vid monteringen Trots att omorienteringar inte är lika kostsam i manuell montering som i automatiserade
monteringssystem, bör de ändå undvikas. Varje omorientering eller manipulation av redan monterade
delar är en operation som inte tillför värde till monteringsprocessen. Om det är möjligt måste progressiv
montering kring en referensaxel skaffas, användning av vertikala insättningar är också ideal. Delarna kan
insättas även i sidled vid manuell montering med hög effektivitet, det viktigaste kravet för detta är att
undvika behovet av manipulering av montering eller av tidigare ihopsatta delarna i submontage.
3.5.8 Maximera symmetrin på delarna Ju mer symmetriska delarna är, desto snabbare är det att orientera dem vid hanteringsfasen av
monteringen. Den sänkta tiden genom ökad symmetrin på delarna vid manuell monteringen är dock
ganska liten i de flesta fall.
3.6 Utvärderingsmetod
Flesta teorier i denna del hämtas från boken Product design for assembly” [26] och teorier från andra
böcker anges med referensnummer.
34
Det finns flera olika metoder för att analysera och utvärdera den nuvarande konstruktionen för att
anpassa till montering, några av dessa är Hitachis utvärderingsmetod, Lucas DFA metod, Fujitsu
produktions utvärderingssystem och Boothroyd Dewhurst metod [27]. I detta arbete kommer endast
Boothroyd Dewhurst metod att tillämpas.
Enligt Bogue [23] används idag ett dataprogram för att analysera tiderna i metoden från Boothroyd och
Dewhurst men de baserar sig på de gamla tidstudierna som appliceras för hand. Boothroys DFA metod
använder idag en kvantitativ bedömning av konstruktionen. Varje del av konstruktionen uppskattas med
ett numeriskt värde beroende på monteringsanpassningen. Siffrorna summeras för hela konstruktionen
och det resulterande värde används som en vägledning för hela konstruktionskvaliteten. Produkten
kommer att sedan konstrueras om med hjälp av de numeriska värdena. Genom att koncentrera sig på de
områden av konstruktionen som har bidragit mest till den totala poängen kan effekter av att
konstruktionen om produkten maximeras, dock krävs det goda insikt och kunskaper om delar från
konstruktör.
Boothroyd Dewhurst metoden består av en tabell(Tabell 1) som innehåller insättningsvärden,
hanteringsvärden, teoretiskt minskade antal komponenter och varje komponentkostnad i monteringen.
Syftet med metoden är att analysera hur monteringen sker, vad tiden blir, kostnaden för varje utfört
moment och om det finns onödiga delar i konstruktionen [27].
35
Tabell 1: Boothroyd-Dewhurst metod[27] N
amn
på
mo
nte
ri
ngs
del
I Är
kom
po
ne
nte
n
väse
ntl
ig?
Nm
=
H
Op
erat
ion
s
kost
nad
Cm
=
G
Op
erat
ion
sti
d (
BD
+F)
[sek
]
T m=
F Tid
fö
r
man
uel
l
insä
ttn
ing[
sek]
Tota
lt:
E 2 s
iffr
ig
insä
ttn
ing
sko
d
D
Tid
fö
r
man
uel
l
han
teri
ng
av
kom
po
nen
t[
sek]
C
2 s
iffr
ig
han
teri
n
gsko
d
B
An
tal
utö
vad
e
gån
ger
A
Ko
mp
on
ent
nr.
36
Manuel hantering består av grepp, förflyttning och orientering av objekt eller sub-montering innan
fixering på basobjektet. Hanteringsvärdena består av en tvåsiffrig kod samt tidskolumn i tabell 1. Andra
siffran i koden representerar den vridning i form av vinkel α och vinkel β som behövs för att kunna sätta
in komponenten.
Vinkel α (Figur 20) är vridningen runt axel som är vinkelrätt mot komponentens rotations axel.
α
insättningsaxel
Symbolen β (Figur 21) står för den vinkel som komponenten måste vridas runt sin egen axel för att kunna
sättas in i konstruktionen.
β
insättningsaxel
Figur 20: Vridning av insättningskomponent(vinkel α)
Figur 21: Vridning av insättningskomponent(vinkel β)
37
Första siffran i hanteringskoden består av komponentens tjocklek och storlek (Se Figur 22). Tjockleken är
längden av den minsta sidan av den smalaste rektangulära formen, om det är cylindrisk och diametern är
mindre än längden definieras tjockleken som radien av den minsta cylindriska diametern. Storleken
definieras som längden av den längsta sidan av den smalaste rektangulära formen.
Figur 22: Illustration för tjocklek och storlek [26]
Siffrorna i parantes i tabell 6-8 förtydligas i nedanstående listan:
1. Delen i detta fall syftar på komponent eller sub-montage som monteras på basobjektet,
samfogningsmetoder som lim eller silikon är inte inräknade.
2. Blockerade åtkomst betyder att utrymme för komponentmonteringen är begränsad till den grad,
då komponentmonteringen utförs långsammare än under vanliga omständigheter. Begränsad
syn är en situation där monteringsplatsen är svårtillgänglig och känslan måste förlitas för att
hitta platsen.
3. Att delen behöver hållas ned betyder att komponenten som monteras är ostadig efter insättning
eller placering på monteringsplatsen. Innan komponenten kan säkras på platsen behöver den
greppas, omjusteras eller att den hålls på plats manuellt. En komponent räknas som säkrad när
den inte behöver hanteras av montör innan nästa steg i monteringen.
4. En komponent är enkelt att rikta och placera under montering om dess riktning kan bestämmas
med belägna detaljer på komponenten eller på den plats där komponenten ska monteras.
Liten tolerans, fastkilning och insättning som kräver stor kraft för montering som presspassning är alla
orsaker till varför motstånd under montering kan uppstå.
38
Tabell 2, Tabell 3, Tabell 4 och Tabell 5 visar hanteringskoderna samt uppskattad tid för varje
hanteringskombination komponenterna utsätts för. Tabellerna är uppdelade i fallen, hantering med en
hand, hantering med en hand eller griphjälp och hantering med två händer. Sista tabellen hanterar två
händer krävs på grund av storleken. Dessa tabeller ger en mer studerad syn på hur montören hanterar
och monterar submontage eller objekt.
Siffrorna i parantes i tabell 2-5 förtydligas i nedanstående listan:
1. Delar som presentera hanteringssvårigheter är de som behöver staplas, trasslas in eller hålls ihop
på grund av magnetisk kraft eller fettbeläggning. Sådana delar är ofta glatta eller kräver
noggrann hantering.
2. Delar som behöver staplas eller trasslas in mycket är de som är sammankopplade och både
händer behövs för att applicera en separationskraft eller uppnå en specifik orientering av
sammankopplade delar för att utföra separation.
Siffrorna i parantes i tabell 6-8 förtydligas i nedanstående listan:
5. Delen i detta fall syftar på komponent eller sub-montage som monteras på basobjektet,
samfogningsmetoder som lim eller silikon är inte inräknade.
6. Blockerade åtkomst betyder att utrymme för komponentmonteringen är begränsad till den grad,
då komponentmonteringen utförs långsammare än under vanliga omständigheter. Begränsad
syn är en situation där monteringsplatsen är svårtillgänglig och känslan måste förlitas för att
hitta platsen.
7. Att delen behöver hållas ned betyder att komponenten som monteras är ostadig efter insättning
eller placering på monteringsplatsen. Innan komponenten kan säkras på platsen behöver den
greppas, omjusteras eller att den hålls på plats manuellt. En komponent räknas som säkrad när
den inte behöver hanteras av montör innan nästa steg i monteringen.
8. En komponent är enkelt att rikta och placera under montering om dess riktning kan bestämmas
med belägna detaljer på komponenten eller på den plats där komponenten ska monteras.
9. Liten tolerans, fastkilning och insättning som kräver stor kraft för montering som presspassning
är alla orsaker till varför motstånd under montering kan uppstå.
39
Tabell 2: Hanteringstabell(en hand) [26]
Tabell 3: Hanteringstabell(en hand eller med griphjälp) [26]
Använder en hand
Delar är lätta att gripa och manipulera Delar presenterar hanteringssvårigheter (1)
Tjocklek > 2 mm Tjocklek ≤ 2 mm Tjocklek > 2 mm Tjocklek ≤ 2 mm
Storlek > 15 mm
6 mm ≤ storlek ≤ 15 mm
Storlek < 6 mm
Storlek > 6 mm
storlek ≤ 6 mm
Storlek > 15 mm
6 mm ≤ storlek ≤ 15 mm
Storlek < 6 mm
Storlek > 6 mm
storlek ≤ 6 mm
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
De
lar
som
kan
gri
pas
och
m
anip
ule
ras
me
d e
n h
and
u
tan
hjä
lp a
v gr
ipve
rkty
g
(α+β) < 360°
0 1.13 1.43 1.88 1.69 2.18 1.84 2.17 2.65 2.45 2.98
360° ≤ (α+β) < 540°
1 1.5 1.8 2.25 2.06 2.55 2.25 2.57 3.06 3 3.38
540° ≤ (α+β) < 720°
2 1.8 2.1 2.55 2.36 2.85 2.57 2.9 3.38 3.18 3.7
(α+β) = 360°
3 1.95 2.25 2.7 2.51 3 2.73 3.06 3.55 3.34 4
Använder en hand med
griphjälpmedel
Delar behöver pincett för grip och manipulation
De
lar
be
hö
ver
stan
dar
d
verk
tyg
föru
tom
pin
cett
De
lar
be
hö
ver
spe
cie
lla
verk
tyg
för
grip
och
man
ipu
lati
on
Delar kan manipuleras utan optisk förstoring
Delar kräver optisk förstoring för manipulation
Delar är lätta att gripa och manipulera
Delar presenterar hanteringssvårigheter (1)
Delar är lätta att gripa och manipulera
Delar presenterar hanteringssvårigheter (1)
Tjocklek > 0.25 mm
Tjocklek ≤ 0.25 mm
Tjocklek > 0.25 mm
Tjocklek ≤ 0.25 mm
Tjocklek > 0.25 mm
Tjocklek ≤ 0.25 mm
Tjocklek > 0.25 mm
Tjocklek ≤ 0.25 mm
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
De
lar
som
kan
gri
pas
och
m
anip
ule
ras
me
d e
n h
and
u
tan
hjä
lp a
v gr
ipve
rkty
g
α≤3
60
°
0 ≤ β ≤ 180°
4 3.6 6.85 4.35 7.6 5.6 8.35 6.35 8.6 7 7
β = 360°
5 4 7.25 4.75 8 6 8.75 6.75 9 8 8
α=3
60
°
0 ≤ β ≤ 180°
6 4.8 8.05 5.55 8.8 6.8 9.55 7.55 9.8 8 9
β = 360°
7 5.1 8.35 5.85 9.1 7.1 9.55 7.85 10.1 9 10
40
Tabell 4: Hanteringstabell(två händer för manipulation) [26]
Tabell 5: Hanteringstabell(två händer krävs för storleken) [26]
Komponenternas form och yta kan försvåra hanteringen väsentligt i vissa fall, men även egenskaper som
storlek, tjockhet och vikt kan försvåra monteringen. Punktlistan ger exempel på flera egenskaper som
kan göra hanteringen av en komponent komplicerad:
Risk för komponenter att trassla in sig innan montering
Komponentens risk till att fastna i andra delar(under eller innan insättning)
Komponentens ömtålighet
Komponentens flexibilitet
Komponentens glidförmåga
Använder två händer för manipulation
Delar presenterar ingen extra hanteringssvårighet
Delar presenterar extra hanteringssvårigheter(till exempel, klibbig, ömtålig, halkig, o.s.v.)(1)
α ≤ 180° α = 360° α ≤ 180° α = 360°
Storlek > 15 mm
6 mm ≤ storlek ≤ 15 mm
Storlek < 6 mm
Storlek > 6 mm
storlek ≤ 6 mm
Storlek > 15 mm
6 mm ≤ storlek ≤ 15 mm
Storlek < 6 mm
Storlek > 6 mm
storlek ≤ 6 mm
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Delar behöver trasslas in eller kan gripas tag i och lyftas med en hand (med användning av gripverktyg om det behövs) (2)
8 4.1 4.5 5.1 5.6 6.75 5 5.25 5.85 6.35 7
Två händer används för
stor storlek
Delar kan hanteras av en person utan mekanisk hjälp
De
lar
be
hö
ver
spe
cie
lla
verk
tyg
för
grip
och
man
ipu
lati
on
Delar behöver inte trasslas in och är inte flexibel
Del
ar b
ehö
ver
tras
slas
in
elle
r är
fle
xib
la
Vikt av delen < 4.5 kg Delen är tung (>4.5 kg)
Delar är lätt att gripas tag i och manipulera
Delar presenterar andra hanteringssvårigheter(1)
Delar är lätt att gripas tag i och manipulera
Delar presenterar andra hanteringssvårigheter(1)
α ≤ 180°
α = 360°
α ≤ 180°
α = 360° α ≤ 180°
α = 360° α ≤ 180°
α = 360°
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Två händer krävs för att grip tag i och transportera delar
9 2 3 2 3 3 4 4 5 7 9
41
Nödvändighet att använda båda händer vid montering
Nödvändighet att använda speciella verktyg vid monteringen
Nödvändighet att få hjälp av mekanisk assistans vid montering
Insättningsvärdena består av en insättningskod och insättningstid i Tabell 1. Insättningskoden baseras på tabellerna 6-7 eller tabell 8. Tiderna i tabellerna är uppskattade av Boothroyd och Dewhurst.
Tabell 6: Insättningstabell(Delen tillsatt en inte säkrad) [26]
Tillä
gg a
v n
ågo
n d
el
(1)
där
var
ken
de
len
sj
älv
elle
r n
ågo
n
ann
an d
el k
an
säkr
as o
me
de
lbar
t Delen och tillhörande verktyg (inklusive händer) kan lätt nå önskad platsen
0
Del
en o
ch
tillh
öra
nd
e
verk
tyg
(in
klu
sive
hän
der
) ka
n
inte
lätt
nå
ön
skad
p
lats
en
på grund av blockerade åtkomst eller begränsad syn (2)
1
på grund av blockerade åtkomst och begränsad syn (2)
2
Delen tillsatt men inte säkrad
Att delen inte behöver hållas ned efter montering för att upprätthålla orienteringen och lokaliseringen (3)
Att delen behöver hållas ned efter montering för att upprätthålla orienteringen och lokaliseringen (3)
Lätt att rikta och placera vid montering (4)
Svårt att rikta och placera vid montering
Lätt att rikta och placera vid montering (4)
Svårt att rikta och placera vid montering
Ingen resistans för insättning
Resistans för insättning (5)
Ingen resistans för insättning
Resistans för insättning (5)
Ingen resistans för insättning
Resistans för insättning (5)
Ingen resistans för insättning
Resistans för insättning (5)
0 1 2 3 6 7 8 9
Innehållet finns i tabellen där pilen pekar åt
0 1.5 2.5 2.5 3.5 5.5 6.5 6.5 7.5
1 4 5 5 6 8 9 9 10
2 5.5 6.5 6.5 7.5 9.5 10.5 10.5 11.5
42
Tabell 7: Insättningstabell(delen säkras direkt) [26]
Delen säkras direkt
Ingen skruvoperation eller plastisk deformation direkt efter insättning (Presspassning, låsringar, spetsmuttrar, o.s.v.)
Plastisk deformation direkt efter insättning Skruv åtdragning omedelbart efter insättning (6)
Plastisk böjning eller vridning Nitning eller liknande operation
Lätt
att
rik
ta o
ch
pla
cera
uta
n m
ots
tån
d
vid
insä
ttn
ing
(4)
Inte lätt att rikta eller placera vid montering och/ eller med motstånd vid insättning(5)
Lätt
att
rik
ta o
ch
pla
cera
vid
mo
nte
rin
g
(4)
Inte lätt att rikta eller placera vid montering
Lätt
att
rik
ta o
ch
pla
cera
vid
mo
nte
rin
g
(4)
Inte lätt att rikta eller placera vid montering
Inge
t m
ots
tån
d v
id
insä
ttn
ing
Mo
tstå
nd
vid
in
sätt
nin
g (5
)
Inge
t m
ots
tån
d v
id
insä
ttn
ing
Mo
tstå
nd
vid
insä
ttn
ing
(5)
Lätt
att
rik
ta
och
pla
cera
uta
n
vrid
mo
tstå
nd
(4)
Inte
lätt
att
ri
kta
elle
r
pla
cera
och
/ el
ler
med
vrid
mo
tstå
nd
(5
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Innehållet finns i tabellen där pilen pekar åt
3 2 5 4 5 6 7 8 9 6 8
4 4.5 7.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 8.5 10.5
5
6 9 8 9 10 11 12 13 10 12
Tillä
gg a
v n
ågo
n d
el
(1)
där
de
len
sjä
lv
och
/elle
r n
ågo
n
ann
an d
el k
an
säkr
as o
me
de
lbar
t Delen och tillhörande verktyg (inklusive händer) kan lätt nå önskad platsen och verktyget kan vara lätt att användas
3
Del
en o
ch
tillh
öra
nd
e
verk
tyg
(in
klu
sive
hän
der
) ka
n
inte
lätt
nå
ön
skad
p
lats
en e
ller
verk
tyge
t ka
n
vara
svå
rt a
tt
anvä
nd
as
på grund av blockerade åtkomst eller begränsad syn (2)
4
på grund av blockerade åtkomst och begränsad syn (2)
5
Tabell 8: Insättningstabell(separat operation) [26]
Separat operation
Mekaniska fästanordning processer (delar redan på plats men inte säkrade omedelbart efter insättning)
Icke-mekaniska fästanordning processer (delar redan på plats men inte säkrade omedelbart efter insättning)
Icke-mekaniska fästanordning processer
Ingen eller lokaliserad plastisk deformation
Snäp
p p
assn
ing,
sn
äpp
kläm
ma,
p
ress
pas
snin
g, o
.s.v
.
Metallurgiska processer
Man
ipu
lati
on
av
del
ar e
ller
sub
-
mo
nte
rin
g (t
ill e
xem
pel
, o
rien
teri
ng,
pro
vnin
g el
ler
just
erin
g av
del
ar o
.s.v
.)
An
dra
pro
cess
er (
till
exem
pel
vä
tska
infö
rin
g)
Bö
jnin
g el
ler
likn
and
e p
roce
sser
Nit
nin
g el
ler
likn
and
e p
roce
sser
Skru
v åt
dra
gnin
g (6
) el
ler
likn
and
e
pro
cess
er
Inge
t ex
tra
mat
eria
l
beh
övs
(ti
ll ex
emp
el,
mo
tstå
nd
,
frik
tio
nss
vets
nin
g)
löd
nin
gsp
roce
sser
Svet
snin
gsp
ro
cess
er
kemisk processer (till exempel, limning o.s.v.)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Monteringsprocess där alla fasta delar är i plats
9 4 7 5 3.5 7 8 12 12 9 12
43
Från Tabell 1 finns en operationstid i kolumn G, som baseras på generella komponenter, om det är en
situation där flera antal skruvar ska skruvas i med skruvdragare kan formel 1 användas;
(Ekv.1) 𝐺 = (𝐵 ∗ (𝐷 + 𝐹 − 3)) + 3
Bokstäverna representerar kolumnerna i Tabell 1. Längst ner i kolumn G summeras även den totala
operationstiden med betäckningen Tm. Betäckning Cm står för total operationskostnad.
Nästa steg i utvärderingen är att undersöka om befintliga komponenter i konstruktionen behövs(kolumn
I). Detta görs genom att ställa 3 frågor om varje komponent:
1. Rör komponenten på sig gentemot en annan del i konstruktionen?
2. Är materialegenskaperna nödvändiga på komponenten?
3. Behöver komponenten vara en separat del av konstruktionen?
Svaren på komponenternas frågor sammanställs för att finna det teoretiska lägsta antalet komponenter
som betecknas Nm. Frågan som anges i Tabell 1 (kolumn I) svaras med 1 om svaret är ja och 0 om svaret
är nej.
Sista steget i analysen är att konstruktionens effektivitet(KE) i procent ska beräknas. Analysen antar att
den ideala monteringstiden är 3 sekunder och då blir ekvationen för konstruktions effektivitet som
följande;
(Ekv.2) 𝐾𝐸 =(3∗𝑁𝑚)
𝑇𝑚
När konstruktionseffektiviteten är 100 % innebär det att konstruktionen är bra. Om det visar sig att KE är
lägre kan konstruktionen behöva justeras för att försöka få en större KE.
44
3.7 Plastmaterial
Plast består av huvudsakligen en organisk polymer och den bildas genom att blanda ihop polymer med
tillsatsämnen. Bearbetning på plaster sker i plastiskt tillstånd och de kan hårdna med en E-modul som
övergå 1 GPa vid andvändningstemperatur. Plaster som är särskilt styva, starka, sega och värmetåliga
kallas för konstruktionsplaster. Tillsatsämnen kan vara bland annat smörjmedel, jäsmedel, stabilisator,
brandskyddsmedel eller mjukningsmedel. Genom att tillsätta något av dessa ämnen kan bearbetnings-
och slutegenskaper hos plasten förändras, beständigheten hos plasten under olika miljöer kan också
förbättras. Fördelar med plasten är att den har låg densitet, god korrosionsbeständighet, god el- och
värmeisolationsförmåga samt god ljud- och stötdämpning. Nackdelar med plasten är att den har hög
värmeutvidgning, dålig värme-, UV- och kemikaliebeständighet samt statisk uppladdning [28]. Plaster kan
indelas i termoplaster, härdplaster, elastomerer(gummi) och kompositmaterial. Vid dimensionering på
plasten måste hänsyn tas till att krypning av plaster kan ske vid konstant belastning och även vid
rumstemperatur [22].
3.8 Limning
Limning är sammanfogningsmetod och den används för att foga ihop delar som består av samma
material eller av olika material [18]. De flesta typer av material går att limmas och kombineras genom
limning [22]. För att delarna ska behandlas skonsamt och minska risken för kastning i konstruktionerna
krävs en lämplig temperatur vid fogning. God spänningsfördelning och god utmattningshållfasthet kan
uppnås genom lämplig utformning av fogen. Hållfasthet hos fogen är däremot beroende av flera faktorer
som kan vara bland annat det valda materialet, egenskaper hos limmet, vård vid limning och
drifttemperatur som inte får överstiga 220 °C(på grund av kemikaliers påverkan). Hållfasthet sjunker
snabbt när temperatur höjs och den maximala arbetstemperaturen ska ligga mellan 125 och 150°C [18].
Skjuvningshållfasthet hos limförband är god och därför ska den konstrueras som överlappsfogar för att
kunna fördela och sprida lasten genom skjuvning [22]. För att en limfog ska bli tillfredställande måste det
vara rent på fogytorna och rengöringen av stål sker vanligtvis genom blästring, avfettning, betning,
sköljning och torkning. Att limning är benägen att åldras är en nackdel [22] och ur hälsosynpunkter är de
flesta lim hälsofarliga, det kan orsaka eksem och slemhinnor samt luftvägar kan bli irriterade [18].
45
3.9 Miljöanpassad konstruktion
Miljöanpassad konstruktion kallas för design for environment (DFE) på engelska, den förser
organisationer med en praktisk metod för att minimera miljöeffekter i ett försök att skapa ett mer
hållbart samhälle. Ett effektivt genomförande av DFE metoden kan inte bara behålla eller förbättra
produkternas kvalitet och kostnad utan att också minska miljöpåverkan samtidigt. Miljöeffekterna av en
produkt kan omfatta energiförbrukning, uttömning av naturresurser, utsläpp i vätskeform, gasutsläpp
och fasta avfallsgenerationer. Beslutet om materialanvändning, energieffektivitet och undvikande av
olika slags slöseri måste bestämmas redan i de tidiga stadierna av produktutvecklingsprocessen, så att
miljöpåverkan kan minimeras eller elimineras [16]. Birch et al [29] har påpekat att tidigare
undersökningar har visat att det finns större chans att minska miljöpåverkan om det tidigt förekommer
beaktning av miljöaspekter i produktutvecklingen. Enligt Zhang et al [30], medan miljöproblem fortsätter
att öka i dagens samhälle har DFE blivit en viktig åtgärd för att förbättra miljövänligheten hos produkter
och att lösa föroreningsproblem inom tillverkningsindustrin. Att förvärva olika miljökrav är startpunkten i
processen av DFE och att uppfylla dessa krav är alltid en självklarhet.
3.10 Beräkningsteorier för skruvdimensionering
Teorier i denna del är tagna från böckerna ” Machine component design” [31] och ”university physics”
[32] där alla beteckningar förtydligas i bilagan 1. Skruvar används för att hålla två delar ihop och är oftast
utsatta för glidande krafter och separerande krafter.
Glidande krafter och friktion Alla objekt som utsätts för en glidande kraft påverkas av en friktionskraft som verkar i motsatt håll mot
den glidande kraften. Friktionskraften består av en friktionskoefficient som baseras på underlag och
objektets glidförmåga. Utöver detta beror friktionskraften även på den kraft som är vinkelrätt mott den
glidande kraften som vill förflytta objektet. Om objektet ligger på marken är det normalkraften som
påverkar friktionen och normalkraften är lika stor som objektets vikt(se Figur 23 nedan).
46
Normalkraft(N)
Friktionskraft(Ff) Glidkraft(F)
Tyngdkraft(mg)
Eftersom tyngdkraften är proportionerlig mot normalkraften när objektet inte rör sig i vertikalt led blir
friktionskraftens Ff ekvation;
(ekv. 3) 𝐹𝑓 = 𝑓 ∗ 𝑚 ∗ 𝑔
När objektet står stilla är det statisk friktion som ger en friktionskraft som är större eller lika stor som
den glidande kraften, när glidkraften är större och får objektet i rörelse är det kinetisk friktion(kinetisk
friktion är lägre än den statiska friktionen)[32].
Tillämpning av glidande krafter i skruv situation När skruvar används uppstår det en situation som liknar den grundläggande friktionssituationen(se Figur
23) där kunskapen om friktion tillämpas genom att använda en skruv med mutter för att klämma ihop
delarna tillräckligt för att skapa en stor friktionskraft. Denna kraft motverkar konstruktionens glidkraft. I
denna situation med en skruv blir den vinkelräta kraften skruvens klämkraft Fc och glidkraften F
motverkas av friktionskraften Ff(se Figur 24).
objekt
Figur 23:Friktionskraft
47
Figur 24: Glidkraft vid skruv
Om det inte finns några yttre krafter som försöker separera de delar som skruven pressar ihop blir den
initiala kraften Fi lika stor som skruvens klämkraft(Fc = Fi). Detta leder till att det går att hitta
friktionskraften om initialkraften och friktionskoefficienten är kända;
(ekv. 4) 𝐹𝑓 = 𝐹𝑖 ∗ 𝑓
I Figur 24 står F för glidkraften och skruven är horisontellt placerad men om skruven är vertikal blir
glidkraften istället en tyngdkraft som består av den gemensamma tyngden av del A och del B. Detta ger
ekvationen;
(ekv. 5) 𝐹 = (𝑣𝑖𝑘𝑡 𝑑𝑒𝑙 𝐴 + 𝑣𝑖𝑘𝑡 𝑑𝑒𝑙 𝐵) ∗ 𝑔 = 𝑚 ∗ 𝑔
Där g är gravitationskonstanten.
Separerande krafter vid skruv Separerande krafter Fe är de krafterna som tenderar att dra isär delarna och verkar i samma vertikala led
som klämkraften. Figur 25 visar det allmänna fallet med två delar förbundna med en skruv och utsätts
för en yttre kraft som tenderar att separera de delarna.
F
F
Fc
Fc Ff
Ff
A
B
48
Figur 25: Separerande kraft
Åtdragningsmoment på skruv För att få det rätta åtdragningsmomentet från tabellerna nedan måste åtdragningsmomentet först
multipliceras med omräkningsfaktorn k från Tabell 9 (se ekv. 6), viket gör att beroende på vilket material
och smörjning som används kan åtdragningsmomentet ändras.
(ekv. 6) 𝑇 = 𝑇𝑡 ∗ 𝐾
Fe
Fe
49
Tabell 9: Åtdragningsmoment för skruvförband[33]
Åtdragningsmoment Mv (Nm), för skruvförband med plana, gradfria och ev.anoljade ytor.
Dimension
Rostfritt Kolstål Mässing
PA6.6 (Polyamid - Nylon)
ST – gänga (SS3181)
Hållfasthetsklass Hållfasthetsklass
50 70 80 4.6 4.8 8.8 10.9 12.9 Skruv
Mutter
Dimension
Moment
M1.6 - - - - 0,075 0,17 0,24 0,29 - - - ST2.2 0,45 M2 - - - - 0,155 0,35 0,49 0,58 0,14 - - ST2.9 1,5 M2.5 - - - - 0,32 0,70 0,98 1,2 0,29 - - ST3.5 2,7
M3 0,4 0,9 1,2 - 0,56 1,2 1,7 2,1 0,5 0,1 0,1 ST3.9 3,4 M3.5 - - - - 0,86 1,9 2,7 3,3 - - - ST4.2 4,4 M4 1,0 2,0 2,7 - 1,28 2,9 4 4,9 1,2 0,2 0,3 ST4.8 6,3
M5 1,9 4,1 5,4 2,2 2,5 5,7 8,1 9,7 2,5 0,5 0,6 ST5.5 10 M6 3,3 7,0 9,3 3,7 4,3 9,8 14 17 3,9 1 1,5 ST6.3 13,6 M8 7,8 17,0 22,0 8,9 10,5 24 33 40 9 2 3
M10 15,0 33,0 44,0 17 21 47 65 79 17 3 4
M12 27,0 57,0 76,0 30 36 81 114 136 - 4 5
M14 - - - - 58 128 181 217 - - -
M16 65,0 140,0 187,0 74 88 197 277 333 - 7,5 9
M18 - - - - 121 275 386 463 - - -
M20 127,0 273,0 364,0 144 171 385 541 649 - - -
M22 - - - - 230 518 728 874 - - -
M24 222,0 472,0 629,0 249 295 665 935 1120 - - -
M27 - - - - 435 961 1350 1620 - - -
M30 - - - 492 590 1310 1840 2210 - - -
M33 - - - - 800 1770 2480 2980 - - -
M36 - - - 855 1030 2280 3210 3850 - - -
Tabell 10: Friktionskoefficient f och omräkningsfaktor K[33]
Skruvförband, åtdragningsmoment omräkningsfaktor
Ytbeskaffenhet Smörjningstillstånd Friktionskoefficient µtot
Omräkningsfaktor K
Skruv Mutter
Obehandlad Obehandlad Torr 0,14 0,96 Olja 0,125 1,00 MoS2 0,10 0,86
Fosfatering Fosfatering Torr 0,125 0,90 Svartoxid. Svartoxid. Olja 0,10 0,86 Emulsion 0,08 0,77
Blankförz. Obehandlad Torr 0,14 0,96 EPZn eller EPZn Olja 0,10 0,86 Emulsion 0,10 0,94
Varmförz. Obehandlad Torr 0,20 1,17 HDZn eller EPZn Olja 0,14 1,07 emulsion 0,14 1,04
Alla stål Alla stål Vax 0,06 0,63
Rostfritt el. Rostfritt el. Vax 0,14 1,00 Syrafast Syrafast Olja 0,20 0,84 Emulsion 0,20 0,84
50
När åtdragningsmomentet är känt går det att ta reda på den initiala kraften som verkar på skruven efter
åtdragningen. Utöver initialkraften består Ekvation 8 av åtdragningsmomentet T och nominell
ytterdiameter d på gängan. Värde på friktionskoefficient f hämtas från
Tabell 10.
(ekv. 7) 𝑇 = 0,2 ∗ 𝐹𝑖 ∗ 𝑑
Val av säkerhetsfaktor Säkerhetsfaktorn vid skruvförband väljs beroende på hur situationen ser ut vid konstruktionen, men det
finns generella rekommendation som kan tillämpas om det inte finns specifika regler inom en bransch.
Joseph Vidosic[33] har satt ihop en lista på hur man ska tänka;
1. Säkerhetsfaktor 1,25–1,5 ska tillämpas när det används välkända material och situationen har väl
kända laster och spänningar som kan mätas. Denna säkerhetsfaktor brukar användas vid små
laster.
2. Säkerhetsfaktor mellan 1,5–2,0 tillämpas när det används väl kända material och när last och
spännings situationen kan lätt bestämmas.
3. Säkerhetsfaktor 2,0–2,5 används i situationer där någorlunda kända material används i normala
situationer och utsätts för laster och spänningar som kan bestämmas.
4. Säkerhetsfaktor på 2,5–3,0 tillämpas under situationer där mindre beprövade material eller
spröda material används. Vid en miljö där det råder genomsnittliga krafter och spänningar.
5. Säkerhetsfaktor 3,0–4,0 används på oprövade material under normala omständigheter med
kända laster och spänningar.
6. Säkerhetsfaktor 3,0–4,0 tillämpas även vid användning av väl kända material under mindre
kända förhållanden med oklara krafter och spänningar.
7. För upprepande laster kan säkerhetsfaktor på punkt 1-6 gälla om de appliceras på
utmattningsgränsen istället för materialets sträckgräns.
8. Vid slag är säkerhetsfaktorerna mellan punkt 3 och 6 acceptabla om man lägger till en slagfaktor.
9. För spröda material där ultimata styrkan används som teoretiskt maximum ska säkerhetsfaktorn
i punkterna 1-6 dubblas.
10. Där större säkerhetsfaktorer kan vara önskvärd bör en mer noggrann analys av situationen
genomföras.
51
4. Genomförande
I kapitalet kommer genomförandet av arbetet behandlas.
4.1 Nulägesbeskrivning
4.1.1 Produktpresentation Produkten är en specifik modell av desinfektionsdiskmaskiner. Den är en så kallad underbänk-diskmaskin
och är ofta installerad under en diskbänk för att spara bänkutrymme. Produkten används inom
vårdavdelningar, kliniker och tandläkarmottagningar. Cirka 250 enheter har tillverkats 2014 och den
genomsnittliga monteringstiden för produkten ligger på cirka 5 timmar.
4.1.2 Monteringsprocess Monteringslinjen för produkten består av 4 stationer och på varje station utförs flera olika moment.
Innan montering utförs svetsning och bockning av kammaren och efter montering provkörs och sedan
packas produkten. Figur 26 visar hela flödets process vid monteringen:
52
Verktyg såsom skruvdragare, skruvar och muttrar av olika storlek för olika moment finns i närheten och
är lätt tillgängliga vid varje station. Även de komponenter som ska monteras är tillgängliga nära
stationerna. En del av de submontage som monteras på arbetsstationerna är förmonterade i en annan
del av fabriken och deras id nummer är markerat med gul färg. De flesta submontage är redan
monterade när de beställs in från underleverantörer. Montering i alla stationer utförs huvudsakligen
manuellt och lyftutrustning som travers används vid förflyttning av kammaren och luckan. Produkten
fästs på en fixtur (se Figur 27) som är höjbar och vridbar, produkten kan förflyttas snabbt mellan
Svetsning och bockning av Kammare
Station 1
Station 2
Station 3
Station 4
Provning och packning
Figur 26: Flödeprocess vid montering
53
stationer med hjälp av en mobil fixtur. Hela monteringsprocessen utförs i genomsnitt av två montörer,
en som monterar station 1-4 och en som testar och monterar skalet efter testning.
Figur 27: Mobil fixtur
Montören börjar med att läsa genom orderlappen och specifikation för att kolla vilka komponenter som
behövs, eftersom produkten i de flesta fall är kundanpassad. Kammaren till produkten (se Figur 28)måste
vara ren av den orsaken att den är en medicinsk teknisk produkt. Ett stort antal skyddsskruvar är
svetsade på kammarens yttre sida för att fästa olika komponenter senare i processen. Att skyddsskruv
lossnar från kammaren är förekommande och det kan fördröja hela monteringsprocessen. Trefolex
penslas alltid på skyddsskruvar för att ge en effektiv smörjning och att förlänga skruvarnas livslängd.
54
Figur 28: Kammare
På station 1 monteras element inuti kammaren samt ben på kammarens sidor som senare används till
att fästa större komponenter. Isolering klistras även fast för att skydda kablar från att komma i kontakt
med värme och för att behålla värme i maskinen. Ledljus monteras och kantlister läggs sedan på.
Vid station 2 monteras större komponenter som pumpar, filter och vattentank. Utöver detta monteras
slangar mellan komponenter och tryck sensorer. Doseringssystemet monteras även på denna station. På
station 3 monteras dörrluckan, ventiler, kyl- och värmepumpar och på station 4 monteras elektroniska
komponenterna som kablar, tomdunkslarm och transformator. Figur 29 visar hur produkten ser ut när
den är nästan färdigt monterad innan paketering.
55
Figur 29: Nästan färdig produkt
4.1.3 Monteringstid vid alla stationer Den senaste tidsstudien som genomfördes av företaget var tre år sedan, monteringstid i dagens läge ser
likadant ut eftersom förutsättningen inte har förändrats. Detta betyder att situationen idag är ungefär
detsamma som för 3 år sedan. För att kunna jämföra företagets metoder med rapportens metoder
kommer företagets tidsstudie presenteras i nulägesbeskrivningen.
Företagets tidsstudie genomfördes med hjälp av montörerna på monteringslinjen. De involverande Sex
montörer angavs med bokstäver(från A till F) i tidsstudien där monteringstiden anges i minuter.
Mätningarna gjordes av varje montör och tid från alla stationer samlades in. Tidsskillnaden mellan olika
montörer är beroende på arbetsår och arbetserfarenhet.
Tabell 11 visar den genomsnittliga tiden på en standard produkt vid varje monteringsstation för varje
montör. När ett extra saltfilter ska monteras på produkten förlängs hela monteringstiden. Tabell 12 visar
monteringstid på en produkt med ett extra saltfilter på, montören A deltog inte i hela
monteringsprocessen därför saknas värde för vissa stationer.
56
Tabell 11: Snitt tid för en standard produkt vid olika station
Operatör A B C D E F
Snitt tid station 1 77 65 68 69 55 56
Snitt tid station 2 52 32 43 41 33 37
Snitt tid station 3 61 45 50 44 36 43
Snitt tid station 4 73 48 59 56 45 54
Total tid 263 189 220 211 169 189
Snitt tid för hela
produkten [minuter]
207
Tabell 12: Snitt tid för produkt med saltfilt vid olika station
Operatör A B C D E F
Snitt tid station 1 78 82 78 63 60
Snitt tid station 2 43 60 76 44 35
Snitt tid station 3 79 59 68 45 44 45
Snitt tid station 4 70 60 80 60 50 60
Total tid 240 290 259 201 200
Snitt tid för hela
produkten [minuter]
238
Upplägget på stationer och material går att se i Figur 30.
57
Figur 30: Layout skiss på nuvarande situation
4.2 Nulägesanalys
Dagens konstruktion har generellt problem med blockerad vy och tillgänglighet vid montering. Det
förekommer även brist på utrymme i konstruktionen som försvårar för montörer. Under analysen har
det framkommit 3 problemområden som definieras som problem 1,2 och 3. Problemområdena anses
vara de största på produkten i dagsläget. Varje produkt som monteras är redan beställd av kund vilket
gör att det kan variera vilka eller hur många komponenter som ska monteras på produkten. En sådan
komponent som läggs till kan vara ett saltfilter och när den ska monteras kommer problemet med
bristande utrymme ökas.
Som en del av utvärderingen kommer 3 utvärderingsmetoder från Boothroyd och Dewhurst att
genomföras av författarna i nulägesbeskrivningen. Uppskattade tiden i teorin som baseras på insättning
58
och hanterings koder kommer inte att användas, tiderna som finns i tabellerna är tider som författarna
har tagit från den aktuella monteringslinjen. Tabell 2-8 i teorin används för att hitta rätt hanteringskod
och insättningskod.
4.2.1 Problemområde 1
4.2.1.1 Beskrivning problem 1
Problemområdet 1 finns inuti kammaren och är ett fäste till ett värmeelement. Fästet består idag av två
identiska detaljer och två skruvar samt ett stöd. Det finns totalt 4 fästen i kammaren och deras funktion
är att hålla värmeelementens rör på plats under körning av maskinen. Det blir totalt 8 detaljer, 8 skruvar
och 4 stöd i konstruktionen. Utöver de fästen som finns sitter värmeelementet fast i kammaren med två
bultar som tar majoriteten av kraften som påverkar värmeelementet(se Figur 31). Värmeelementet
består av två komponenter som sitter fast med en bult var. Fästets stöd är punktsvetsat fast inuti
kammaren innan Station 1 och detaljerna skruvas fast på stödet.
Figur 31: Värmeelement
Problemet kommer fram vid montering där två detaljer och 2 skruvar blir svårt att hålla reda på när de
ska monteras. I kammaren är det ont om utrymme som leder till minskad tillgänglighet och montörens
sikt över stödet är blockerad av sina egna händer och skruvdragare vid monteringen. Figur 32 visar en
skiss på nuvarande konstruktion för värmeelementets fästen. Figur 33 visar hur det ser ut när delarna är
färdigmonterade.
Värmeelement
Värmeelementets
skruvar
59
Figur 32: Nuvarande konstruktion för fästena
Figur 33: Färdigmonterat fäste i kammaren
Stöd
Undre detalj
Övre detalj
Skruvar
Värmeelement
Front vy av
övre detalj
Kammarvägg
Övre detalj
Undre detalj
Värmeelement
Stöd
Skruvar
60
4.2.1.2 Utvärdering problem 1
Som en del av utvärderingsmetoden genomförs en tidsstudie för problemområde 1 i Tabell 13.
Komponenters hanteringstid samt insättningstid för problemområde 1 bestämdes innan tiderna från
monteringen samlades in. Utvärderingen av detaljerna på varje fäste blev en hanteringskod på 33 och
insättningskoden blev 95. Hanteringskoden för skruvarna blev 11 och skruvarnas insättningskod blev 29.
61
Tabell 13: Tidsstudie problem 1 N
amn
på
mo
nte
rin
gsd
el
Fäst
e v
änst
er
bak
Skru
v
Fäst
e v
änst
er
fram
Skru
v
Fäst
e h
öge
r
bak
sk
ruv
Fäst
e h
öge
r
fram
Skru
v
I Är
kom
po
nen
t
en
väse
ntl
ig?
1 0 1 0 1 0 1 0 Nm
=4
H
Op
erat
i
on
sko
st
nad
Cm
=
G
Op
erat
io
nst
id (
BD
+F)
[sek
]
18
,5
23
,5
16
17
,5
17
,5
12
,5
15
,5
10
T m=1
31
F Tid
fö
r
man
uel
l
insä
ttn
ing
[sek
]
5,5
7,5
6 7,5
5,5
8,5
10
,5
6 Tota
lt:
E 2 s
iffr
ig
insä
ttn
i
ngs
kod
95
29
95
29
95
29
95
29
D
Tid
fö
r m
anu
ell
han
teri
ng
av
kom
po
nen
t[se
k]
6,6
8 5 5 6 2 2,5
2
C
2 s
iffr
ig
han
teri
ngs
kod
33
11
33
11
33
11
33
11
B
An
tal
utö
vad
e
gån
ger
2 2 2 2 2 2 2 2
A
Ko
mp
on
ent
nr.
1 2 3 4 5 6 7 8
62
Effektiviteten på nuvarande konstruktion blir endast 9,2 % enligt ekvation (2).
(Ekv. 2) 𝐾𝐸 =(3∗𝑁𝑚)
𝑇𝑚
𝐾𝐸 =(3 ∗ 4)
131= 0,0916
9,2 % konstruktionseffektivitet är en väldigt låg siffra och betyder att mycket kan förbättras i
konstruktionen för att öka KE. Tidsstudien till problem 1 visar att nuvarande konstruktion tar lång tid att
montera med 4 fästen som består av 8 detaljer, detta avspeglas i en stor total monteringstid. Teoretiska
minsta antalet komponenter i Tabell 13 är halverat jämfört med nuvarande situation och detta gör att
det blir stor skillnad i beräkning av konstruktionseffektiviteten.
Analysen av insättning är att samma rörelser blir detsamma för alla fästen. Fäste på höger fram och
vänster fram tar lite snabbare att montera. Montörer tycker att höger sida är lite svårare eftersom det
blir vänster hand som håller skruvdragaren. Montörer kan även tappa skruvar ur sin hand innan de
skruvas fast som kan öka frustration och irritation.
4.2.2 Problemområde 2
4.2.2.1 Beskrivning problem 2
I problemområde 2 är det många skruvar för en panel som orsakar längre monteringstid än vad det
behöver vara. Slangar och komponenter i maskinen försvårar montering genom att blockera och försvåra
insättning av panelen. Montörerna tycker det i många fall svårt och bökigt att montera panelen. Figur 34
visar topp vy på luckan. Höger och vänster fäste av panelen går att se i Figur 35 och Figur 36.
63
Figur 34: Lucka
Figur 36: Vänster fäste sätt bakifrån
4.2.2.2 Utvärdering problem 2
Utvärderingsmetoden för problemområde 2 består av en tidsstudie(Tabell 14) där tiderna är tagna från
nuvarande montering. Insättning och hanteringskoder är uppskattade av författarna.
Panelen är en stor komponent som kan gripas med en hand men behöver två händer för att hanteras
och vridning av komponent förekommer inte, därför anses hanteringskoden vara 88. Insättningen sker
genom att skruvar sätts på plats innan panelen för att agera som hänganordning medan panelens slangar
och sladdar monteras. När allt som ska sitta på panelen är monterat sker en slutlig åtdragning av
Figur 35: Höger fäste sätt bakifrån
Panel
Skruv(x2)
Ben
64
skruvarna så att panelen sitter fast, insättningskoden bedöms därför vara 70. Felmontering genom att
montera panelen är teoretisk möjligt men inte speciellt troligt på nuvarande konstruktion.
Tidsstudie(Tabell 14) av problemområdet bekräftar att det finns mycket skruvar, utöver detta är
insättning av panelen problematiskt eftersom komponenter och slangar som finns vid panelen skymmer
sikt och tillgänglighet. Tillgängligheten är problematisk när de sista skruvarna ska skruvas fas och det kan
vara svårt att nå med skruvdragare. Panelen monteras på konstruktionens ben och på panelen monteras
slangar och komponenter. Totala konstruktionseffektiviteten(KE) blir 5,4 %.
(Ekv. 2) 𝐾𝐸 =(3∗𝑁𝑚)
𝑇𝑚
𝐾𝐸 =(3 ∗ 9)
501,5= 0,054
Det nuvarande KE som är 5,4 % är väldigt låg och betyder att det finns stora möjligheter till att förbättra
effektiviteten på konstruktionen.
65
Tabell 14: Tidsstudie problem 2 N
amn
på
mo
nte
rin
gsd
el
Be
n
Mu
tte
r
Tre
fole
x
Be
n
Mu
tte
r
Skru
v(ti
ll p
ane
l)
Klis
term
ärke
n(t
ill p
an
el)
Gu
mm
i
bit
ar(p
ane
l)
Skyd
dsl
ist(
pan
e
l)
Inko
pp
ling
av
Pan
el
I Är
kom
po
nen
ten
väse
ntl
ig?
2
0
- 2
0
0
1
1
1
1
1
Nm
=9
H
Op
erat
i
on
sko
st
nad
Cm
=
G
Op
erat
ion
st
id (
BD
+F)
[sek
]
14
,5
17
1
12
17
99
20
65
22
15
27
19
,5
T m=5
01
,5
F Tid
fö
r m
anu
ell
insä
ttn
ing[
sek]
5
8
12
5
6
13
58
16
5
27
23
Tota
lt:
E 2 s
iffr
ig
insä
ttn
ings
k
od
00
00
- 00
00
29
- 13
23
- 70
D
Tid
fö
r m
anu
ell
han
teri
ng
av
kom
po
nen
t[se
k]
4,7
5
9
- 6
5
1,7
5
7
3
10
- 16
C
2 s
iffr
ig
han
teri
ng
sko
d
03
10
- 03
10
11
- 10
02
- 88
B
An
tal
utö
vad
e
gån
ger
2
12
1
2
12
4
1
2
1
1
1
A
Ko
mp
on
e
nt
nr.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
66
4.2.3 Problemområde 3
4.2.3.1 Beskrivning problem 3
Vid problemområde 3 finns det svårighet vid insättning av kablar till displayenheten där blockerad syn
och tillgängligheten är begränsad. Figur 38 visar när kablarna är insatta och Figur 37 visar undersidan på
displayen. Problem uppstår även vid testning om sladdarna ska bytas ut. Enligt montörerna kan
kontakten i displayen förstöra displayens kretskort när kontakten ska tas bort och detta leder till att hela
displayen måste bytas ut.
4.2.3.2 Utvärdering problem 3
Tidsstudie (se Tabell 15) har genomförts på insättning av sladdarnas kontakt samt skedet när
displaypanelen skruvas fast på dörrluckan.
Figur 38: Display med insatta kablar Figur 37: Displayens undersida
Kontakt
67
Vid isättning av sladdarna på displayen måste idag sladdarna böjas och vridas för att kunna sättas in,
vilket leder till ökad tid för monteringen. Montören får ofta avbryta insättningen och byta håll på
sladdens kontakt för att det ska gå att sätta in. Detta kan leda till frustration och ilska om montören är
tidspressad.
(Ekv. 2) 𝐾𝐸 =(3∗𝑁𝑚)
𝑇𝑚
𝐾𝐸 =(3∗2)
34= 0,177
Total konstruktionseffektiviteten är beräknad till cirka 18 % och detta beror på krånglighet vid insättning
av sladdarnas kontakt.
68
Tabell 15: Tidsstudie problem 3 N
amn
på
mo
nte
ri
ngs
del
Kab
el
Skru
v
I Är
kom
po
nen
ten
väse
ntl
ig?
1
1
Nm
=2
H
Op
erat
i
on
sko
st
nad
Cm
=
G
Op
erat
i
on
stid
(BD
+F)
[sek
]
21
13
T m=3
4
F Tid
fö
r
man
uel
l
insä
ttn
i
ng[
sek]
16
3 Tota
lt:
E 2 s
iffr
ig
insä
ttn
ing
sko
d
15
29
D
Tid
fö
r
man
uel
l
han
teri
ng
av
kom
po
nen
t[
sek]
5
2
C
2 s
iffr
ig
han
teri
ng
sko
d
88
11
B
An
tal
utö
vad
e
gån
ger
1 5
A
Ko
mp
on
e
nt
nr.
1 2
69
4.3 Förbättringsförslag
För att finna den bästa koncept för förbättringsförslag till problemen kommer femstegsmetoden som
presenteras i teorin att tillämpas.
I steg 1 förtydligas problemet. Eftersom det i detta fall handlar om koncept baserat på en enskild
komponent som ingår i en produkt bestående av många andra komponenter, är möjlighet för att
undersöka externa lösningar begränsad i steg 2. Därför kommer externa sökningar inte att utföras i detta
arbete och fokus sätts däremot i intern sökning. Interna sökningen i steg 3 genomförs med hjälp av
brainstorming, där alla möjliga lösningar tas fram av författarna i detta arbete.
Av den anledning att ingen nedbrytning ska göras på värmeelementets fäste samt att steg 4 används
främst när problemet är uppdelat i mindre koncept lösningar, så kommer detta steg uteslutas i problem
1 och 3. Femte steget som är att reflektera över lösningar och processen kommer inte att gås igenom i
genomförandet, eftersom detta är relevant att ta upp i diskussionsdelen.
I konceptval kommer metoderna konceptundersökning och konceptpoängsättning att tillämpas.
Tillämpning av konceptundersökning börjar med att välja ut ett koncept som referenskonceptet för att
det anses vara en bra lösning av författarna. Olika urvalskriterier sätts sedan upp och används för att
jämföra koncepten.
Mycket av dessa kriterier baseras på monteringsanpassad konstruktion som presenteras i teoridelen.
Dessa kriterier är minskade antal delar, mindre justeringar, självlokalisering(syftar på att delen ska vara
lätt att lokaliseras på rätt ställe), lätt åtkomst och bra syn(att vyn inte är blockerad), enkel hantering,
omorientering, enkel tillverkning, hopfogningsförmåga och hållfasthet. Ett kriterium till är att uppfylla
krav för medicinska utrustningar som syftar på att inget farligt ämne ska utlösas vid hög temperatur.
Koncepterna kommer därefter att betygsättas och rankas, där ”+” står för bättre än referensen, ”-” för
sämre än referensen och ”0” för lika bra som referensen.
70
Koncepten som betygsätts högst från konceptundersökningen kommer att fortsätta analyseras och
rankas i konceptpoängsättningen. I denna process används kriterier för rankning som ”1” för mycket
sämre än referens, ”2” för sämre än referens, ”3” för samma som referens, ”4” för bättre än referens och
”5” för mycket bättre än referens. Viktandel anges i procent och visar hur viktig varje urvalskriterier är,
poäng beräknas genom att multiplicera viktandel med rankningen.
4.3.1 Förbättringsförslag till problem 1
4.3.1.1 Konceptgenerering
Problem 1 handlar om svårigheter i montering av elementfäste. Eftersom fästet är en relativt enkel
komponent behövs det inte brytas ner till mindre delar. Stödet som detaljerna är monterade på
markeras med streckade linjer i bilderna nedan.
Koncept 1 (se Figur 39) består av en upphängningsanordning som ska se till att detalj 1 är på plats när
skruvarna dras åt. Upphängningsanordningen ska även dela på kraften som detalj 1 utsätts för, vilket gör
att endast en skruv behövs. Konstruktionen på stödet i koncept 1 måste ändras men stödets
sammanfogningsmetod som är punktsvetsning bevaras. Lösningen ska bidra till minskad monteringstid
och förenklad montering.
71
Figur 39: Koncept 1
Koncept 2 (se Figur 40) består av detalj 2 som skruvas fast på stödet i kammaren. Skillnaden mellan
nuvarande konstruktion och Koncept 2 är att övre och undre detalj är en enda detalj. konceptets skruvar
halveras och stödet behöver inte konstueras om i detta koncept.
Figur 40: Koncept 2
Stöd
Kammarvägg Värmeelement
Skruv
Detalj 1
Kammarvägg
Skruv
Stöd
Värmeelement
Detalj 2
72
I Koncept 3 (se Figur 41) är skruvarna borttagna och den nya sammanfogningsmetoden är lim. Lim kan
minska tiden för monteringen genom att limning av detalj 3 sker innan insättning och eliminerar antalet
skruvar på produkten. Temperaturskillnader i kammaren varierar mellan 0 till 90 grader vilket gör att
limmet måste klara dessa temperaturvariationer. Ytorna som ska limmas måste vara rena för att limmet
ska fungera och då måste en reningsmetod tillämpas som bland annat är blästring eller sköljning.
Figur 41: Koncept 3
Koncept 4 (se Figur 42) är baserat flexibelt plast och kan sättas fast direkt i kammaren som inte behöver
lim eller skruv. För att montera detalj 4 pressas plast huvudet in i stödet och deformeras under
Stöd
Kammarvägg
Detalj 3
Värmeelement
Lim
73
montering men återtar sin form när detaljen är på plats. Det ställs stora krav på plasten för att kunna
vara flexibelt vid montering samt att klara av de stora temperaturskillnaderna i kammaren.
Figur 42: Koncept 4
Koncept 5 (se Figur 43) består av detalj 5 som skruvas fast med 2 skruvar i vaddera ände. På grund av
detalj 5 och nytt läge på skruvarna behöver konstruktionen på stödet ändras. Med två skruvar är femte
koncept baserat på att det ska vara lätt att skruva i skruvarna och sätta objektet på plats.
Kammarvägg
Stöd Detalj 4
Värmeelement
74
Figur 43: Koncept 5
Koncept 6 (se Figur 44) baseras på att materialet som ska vara flexibelt och starkt för att kunna klämmas
på plats. Detalj 6 monteras genom att klämma detaljen med värmeelementen inuti. Benen på detalj 6
hakas i stödet och tankten är att den spänning i benen ska hålla elementen på plats. I Figur 44
Kammarvägg
Stöd
2st Skruvar Detalj 5
Värmeelement
75
representerar de blå pilarna den riktning som kraften appliceras vid montering. Objektet kan enkelt
bytas ut om det uppstår problem vid service av produkten.
Figur 44: Koncept 6
Det sista koncept 7(se Figur 45) baseras på koncept 5 med en skruv mindre. Konstruktionen på stödet
behöver inte ändras för att passa detalj 7 i koncept 7 men i Figur 45 visas ett alternativ på hur ett annat
stöd ser ut. Åtkomligheten ska öka med bara en skruv och objektet har en öppning intill kammarens
vägg. Förändringarna ska minska materialanvändning och komplexiteten på detalj 7.
Kammarvägg
Stöd Detalj 6
Värmeelement
76
Figur 45: Koncept 7
Resultatet från steg 3 är att materialet till fästen för all koncepter utom koncept 4 är samma som
nuvarande fästen, medan detalj 4 i koncept 4 är gjort av plast.
För att få bättre förståelse för dessa koncept har i Tabell 16 fördelar och nackdelar på de sju koncepten
analyserats.
Kammarvägg
Stöd Detalj 7
Skruv
Värmeelement
77
Tabell 16: Konceptens fördel och nackdelar
Koncept Fördel Nackdel
1 Bara en skruv används;
Låsningsmekanik underlättar
montering;
Färre detaljer.
Fästeställe på kammaren kan behöva
omkonstrueras;
Kan blir svårt att hänga upp på fäststället.
2 Bara en skruv används;
Fästeställe på kammaren behöver
inte omkonstrueras;
Färre detaljer.
Hållfasthet kan behöva analyseras;
Dimension på skruven kan behöva ändras på grund
av minskat antalet skruvar.
3 Ingen skruv behövs;
Snabbt att montera;
Färre detaljer.
Lim är hälsofarligt.
Hållfasthet hos lim sjunker snabbt när temperatur
höjs. Behöver rengöring av fogningsyta.
4 Ingen skruv behövs;
Snabbt att montera;
Färre detaljer.
Plast har hög värmeutvidgning, dålig värme-, UV-
och kemikaliebeständighet samt statisk
uppladdning.
5 Färre detaljer;
Enklare att montera
Fäststället på kammaren kan behöva
omkonstrueras;
6 Färre detaljer;
Enklare och snabbare att
montera;
Ingen skruv används
Fäststället på kammaren kan behöva
omkonstrueras;
Lätt att förflytta på sig på grund av vibration.
7 Färre detaljer;
Enklare och snabbare att
montera;
En skruv används.
Antalet hål för skruvar på fäststället behöva ändras
på grund av minskat antalet skruvar.
4.3.1.2 Konceptval
Tabell 17 visar konceptundersökning för problem 1. I detta problem har författarna satt koncept 7 som
referenskoncept eftersom det uppfattas som ett bra koncept innan urvalsprocessen börjar.
78
Jämför med den nuvarande konstruktion på elementfästen där två fästen och två skruvar används, har
antalet delar i alla sju koncept reducerats. Koncept 1 och 2 har lika många delar som koncept 7, där bara
ett fäste samt en skruv behövs. I koncept 4 och 6 används endast ett fäste medan i koncept 5 finns det
två fästen och två skruvar.
Eftersom koncept 2 har liknande konstruktion som koncept 7 är det samma justering på de två
koncepten. Lim används i koncept 3 där ingen justering behövs och montering sker genom att tycka det
limmade fästet mot upphängnings ställe på kammaren. På grund av upphängningsmekanismen i koncept
1 kan det behövas extra justering för att kunna hänga fästet på väggen av kammaren. Att använda två
skruvar i koncept 5 gör det att extra justering behövs för att hitta de två skruvhålen. Extra justering kan
behövas i både koncept 4 och 6 för att sätta fast dem på kammaren.
Koncept 2 och 7 är lika lätt att självlokaliseras på grund av liknande konstruktion. Användning av lim i
koncept 3 och enkel insättningsmekanismen i koncept 4 och 6 underlättar självlokaliseringen. Medan i
koncept 5 kan det vara relativt svårare med självlokalisering för att finna de två skruvhålen.
Åtkomst och blockerad vy är lika bra för koncept 2 och 7. Det är sämre åtkomst och blockerad vy för
koncept 1 på grund av upphängningsmekanismen och koncept 5 där orsaken är användning av två
skruvar. Koncept 3, 4 och 6 har bättre åtkomst och blockerad vy eftersom det är mindre antal delar som
behöver monteras. Samma resonemang gäller vid urvalskriterier för enkel hantering mellan olika
koncept. Omorientering är det samma för samtliga koncept.
Tillverkning är detsamma för koncept 5, 6 och 7 på grund av deras liknande utformning.
Hopfogningsmetod som svetsning behövs vid utformning av koncept 1, 2, 3 och 4.
Eftersom fler delar används i koncept 1 och 5 är både hopfogningsförmågan och hållfastheten bättre än
koncept 2 och 7. Dessa egenskaper är sämre hos koncept 3, 4 och 6 på grund av minskad antal delar. Alla
koncepter förutom koncept 3 där lim används är anses inte vara miljöfarliga.
79
Koncept 1, 2, 5, 6 och 7 kan uppfylla krav för medicinska utrustningar och nuvarande krav från
standarder på material eftersom materialet inte ändras. På grund av risken för att vissa farliga ämnen
från lim och plast kan utlösas vid hög temperatur är det svårare att uppfylla dessa krav för koncept 3 och
4.
Tabell 17 visar matrisen för konceptundersökning för problem 1. Resultatet visar att koncept 3, 6 och 7
har fått högsta betyg och därför kommer de koncepter att vidare jämföras i konceptpoängsättning för att
finna det bästa konceptet.
80
Tabell 17: Konceptundersökning för problem 1
Koncept
Urvalskriterier 1 2 3 7
(Referens)
4 5 6
Minskade antal
delar
0 0 + 0 + - +
Mindre justeringar - 0 + 0 - - -
Självlokalisering - 0 + 0 + - +
Lätt åtkomst och bra
syn
- 0 + 0 + - +
Enkel hantering - 0 + 0 + - +
Omorientering 0 0 0 0 0 0 0
Enkel tillverkning - 0 - 0 - 0 0
Hopfogningsförmåga + 0 - 0 - + -
Hållfasthet + - - 0 - + -
Miljövänlighet 0 0 - 0 0 0 0
Att uppfylla krav för
medicinska
utrustningar
0 0 - 0 - 0 0
Summa för ”+” 2 0 5 0 4 2 4
Summa för ”0” 4 10 1 10 2 4 4
Summa för ”-” 5 3 5 0 5 5 4
Netto poäng -2 -3 0 0 -1 -3 0
Rankning 5 6 1 1 4 6 3
Fortsätt att utveckla
konceptet?
Nej Nej Ja Ja Nej Nej Ja
I konceptpoängsättning anges alla urvalskriterier i procent för att se hur viktig varje kriterier är. Genom
att först betygsätta koncept 3 och 6 med skalan 1 till 7 för varje urvalskriterier och sedan multiplicerar
dessa siffror med vikt andel i procent, kan den totala poängen för varje koncept räknas ut och därefter
rankar dessa koncepter. Resultat från Tabell 18 tyder på att koncept 7 är det bästa konceptet.
81
Tabell 18: Konceptpoängsättning för problem 1
Koncept
3 7(Referens) 6
Urvalskriterier Vikt andel Rankning Poäng Rankning Poäng Rankning Poäng
Minskade antal
delar
15% 4 0,6 3 0,45 4 0,6
Mindre
justeringar
5% 2 0,1 3 0,15 2 0,1
Självlokalisering 5% 5 0,25 3 0,15 4 0,2
Lätt åtkomst och
bra syn
10% 3 0,3 3 0,3 4 0,4
Enkel hantering 10% 4 0,4 3 0,3 4 0,4
Omorientering 5% 3 0,15 3 0,15 3 0,15
Enkel tillverkning 10% 2 0,2 3 0,3 3 0,3
Hopfogningsförm
åga
10% 1 0,1 3 0,3 1 0,1
Hållfasthet 10% 1 0,1 3 0,3 1 0,1
Miljövänlighet 10% 1 0,1 3 0,3 3 0,3
Att uppfylla krav
för medicinska
utrustningar
10% 1 0,1 3 0,3 3 0,3
Total poäng 2,4 3 2,95
Rankning 3 1 2
Fortsätt att
utveckla
konceptet?
Nej Ja Nej
4.3.1.3 Vidareutveckling av valt koncept
Utifrån det ritade konceptet gjordes en skiss i ett 3d program som visar mer tydlig hur det framtida
resultatet kommer att se ut. Förändringar från skissen i Figur 45 med den nya Figur 46 visar att detaljens
82
fäste på kammarens stöd är mer anpassad till dagens konstruktion på stödet så att detta inte behöver en
ny konstruktion.
Figur 46: Ny konstruktion på detalj 7
Därefter genomfördes ett gruppmöte med företaget så att deras experter kunde utvärdera konceptet.
Det kom fram synpunkter på att Figur 46 är dyr att tillverka på grund av brist på utrymmer vid
bockningen av detaljen(se Figur 47).
Nuvarande
konstruktion på stöd Ny konstruktion på detalj 7
83
Figur 47: Problem vid detalj 7
Med dessa synpunkter gjordes konstruktionen om till Figur 48 som kan tillverkas med bockning utan att
orsaka svårigheter i tillverkning av detaljen. Den nya konstruktionen i Figur 48 uppfyller samma funktion
som Figur 45 men är mer utvecklad till rådande situation.
Bockning av dessa
kanter kommer blir
dyr vid tillverkning
84
Figur 48: Ny konstruktion
4.3.1.4 Skruvdimensionering
Dimensionering på skruven är inlagd i bilagan 2 och beräkningarna visar att det nuvarande läget är
kraftigt överdimensionerat och att den nya lösningen använder sig av samma storlek på skruvarna som
den nuvarande konstruktionen har.
4.3.1.5 Utvärdering till valt koncept
En tidsstudie till valt koncept till problem 1 utförs för att sedan beräkna ett nytt värde på konstruktions
effektivitet (KE). Eftersom den nya konstruktionen inte kan tillverkas i verkligheten har författarna utgått
ifrån att koder och tiden för insättning och hantering för både elementfäste och skruvar är detsamma
som koder och tiden för den nuvarande konstruktionen. Skillnaden mellan Tabell 19 och Tabell 13 ligger i
kolumn B för antal utövade gånger vars värde blir 1 istället för 2 (se markering med lila färg)på den nya
konstruktionen av den anledningen att antalet på både elementfäste och skruv har halverats. När värdet
på B ändras kommer operationstid i kolumn G också att få nytt värde (se markering med lila färg).
85
Tabell 19: Tidsstudie på valt koncept problem 1
Nam
n p
å
mo
nte
rin
gsd
el
Fäst
e vä
nst
er
bak
Skru
v
Fäst
e vä
nst
er
fram
Skru
v
Fäst
e h
öge
r
bak
skru
v
Fäst
e h
öge
r
fram
Skru
v
I Är
kom
po
nen
ten
väse
ntl
ig?
1
0
1
0
1
0
1
0
Nm
=4
H
Op
erat
ion
s
kost
nad
Cm
=
G
Op
erat
ion
sti
d (
BD
+F)
[sek
]
12
,1
15
,5
11
12
,5
11
,5
10
,5
12
,5
8
T m=9
3,6
F Tid
fö
r
man
uel
l
insä
ttn
ing[
s
ek]
5,5
7,5
6
7,5
5,5
8,5
10
,5
6
Tota
lt:
E 2 s
iffr
ig
insä
ttn
i
ngs
kod
95
29
95
29
95
29
95
29
D
Tid
fö
r
man
uel
l
han
teri
ng
av
kom
po
nen
t[se
k]
6,6
8
5
5
6
2
2,5
2
C
2 s
iffr
ig
han
teri
ngs
kod
33
11
33
11
33
11
33
11
B
An
tal
utö
vad
e
gån
ger
1
1
1
1
1
1
1
1
A
Ko
mp
on
ent
nr.
1
2
3
4
5
6
7
8
86
Effektiviteten på den nya konstruktionen blir 12,8 % enligt ekvation 2.
(Ekv. 2) 𝐾𝐸 =(3∗𝑁𝑚)
𝑇𝑚
𝐾𝐸 =(3 ∗ 4)
93,6= 0,1282
4.3.2 Förbättringsförslag till problem 2
4.3.2.1 Konceptgenerering
I steg 1 ur femstegsmetoden bryts panelen ner i två områden, högra och vänstra fästet. Eftersom
problem 2 består av en panel som har många hål för montering av andra objekt samt inte har något
direkt problem kommer mittsektionen inte tas med i vidareutvecklingen. Figur 35 är fästet på höger sida
och Figur 36 visar fästet på vänster sida. Dessa produktbilder har inte saltfilter monterad, där av ser det
ut att vara mycket utrymme.
Under steg 3 har 5 koncept tagits fram på hur monteringstiden på panelen kan minskas och förenkling av
monteringen kan genomföras.
Det första koncept 1 är skapat för att det ska gå att låsa panelen genom att haka i benets hål från ovan
för att sedan skruvas fast på vänster ben(Figur 49). Konceptet minskar antalet delar men kräver också
omkonstruktion av benet. Figur 49 visar till höger hur benet ser ut, medan det är panelens vänster fäste
till vänster. Blåa pilarna visar hur panelens vänsterfäste sätts ihop med benet i Figur 49.
87
Figur 49: koncept 1 för problem 2
koncept 2 har många likheter med första konceptet men att det hakas ifrån horisontell axel och sedan
skruvar fast komponenten på andra sidan(höger ben). I koncept 2 halveras antal skruvar för panelen.
Figur 50 visar en 3d bild av hur panelens vänsterfäste och benet ser ut.
Figur 50: Koncept 2 för problem 2
Koncept 3 består av en större fästanordning som sätts in från sidan(horisontell insättningsaxel) som fyller
samma funktion som de tidigare koncepten med att hakar fast panelen i benet. Skillnaden är att
panelens vänsterfäste hakar i benets ena sida genom ett hål i benet. Det förutsätts i detta koncept att
den externa kraften(se blå kraft pil i Figur 49) som knuffar ut panelen är tillräcklig för att få panelen att
Panelens
vänsterfäste
Ben
Panelens
vänsterfäste
Ben
88
stanna. Konceptet visas i Figur 51 där panelens vänsterfäste visas till vänster och höger bilden visar
benet.
Figur 51: Koncept 3 för problem 2
Koncept 4 består av en krok som hakas i från ovan(vertikal insättningsaxel) för att få till en mekanisk
fästanordning. Panelen är tänkt att hållas på plats av sin egen vikt. I Figur 52 visas koncept 4 som till
vänster visar snitt vy av panelen och till höger är en bild på benets nya konstruktion.
Figur 52: Koncept 4 för problem 2
I sista koncept 5 används ett huvud som pressas på plats och detta koncept eliminerar alla skruvar.
Nackdelen är att det kan krävas en del kraft för att pressa dessa på plats. Lösningen har inte tagit hänsyn
till service av maskinen. Figur 53 visar panelens vänsterfäste till vänster och benet till höger.
Panelens
vänsterfäste
Ben
Panelens
vänsterfäste
Ben
89
Figur 53: koncept 5 för problem 2
Nästa steg analyseras konceptens för- och nackdelar i Tabell 20.
Panelens
vänsterfäste
Ben
90
Tabell 20: Fördel och nackdel problem 2
Koncept Fördel Nackdel
1 Halverar antal skruvar
som behövs, enkelt att
montera.
Kanske inte klarar av att påverkas av kraften i y-led.
Omkonstruktion av ben behövs. Kan bli dyrare med små
detaljer på plåten. Panelen kan bli lös om inte rätt
dimensioner sätts.
2 Halverat antal skruvar.
Enkelt att montera
Tål eventuella inte krafter i x-led. Omkonstruktion av ben
behövs. Kan bli dyrare med små detaljer på plåten. Panelen
kan bli lös om inte rätt dimensioner sätts.
3 Halverar antalet skruvar.
Klarar av krafter från x
och y-led.
Kan bli svårare att montera om det är fel dimensioner.
Omkonstruktion av ben behövs
4 Halverar antalet skruvar
och blir mer
monteringsvänlig och
flexibel.
Kan bli lös om maskinen vänds upp och ner. Klarar krafter i
enda y-led dålig.
5 Eliminerar alla skruvar om
lösningen appliceras på
båda fästena.
Kan inte utföra service på panelens baksida. Kräver en del
kraft att få på plats. Omkonstruktion behövs.
Samtliga framtagna koncept(undantag koncept 5) är genererade till det vänstra fästet som
klassifikationsträdet visar i Figur 54.
91
I Figur 54 finns det 5 koncept som har presenterats och ett koncept på höger sida som inte har förklarats,
detta eftersom högra fästet är tänkt att ha skruvar och att det endast finns 1 förslag. Förslaget har
skruvar och kraftigt borttagning av material runt skruvarna för att öka utrymmet för sladdar och
komponenter i produkten.
4.3.2.2 Konceptval
Det valda referenskonceptet i problem 2 är koncept 2 eftersom konceptet enligt författarna ser bra ut
innan konceptvalet har genomförts.
I urvalskriteriet ”minst antal delar” blev koncept 5 det bästa eftersom det eliminerar alla av dagens 4
skruvar i konstruktionen. De andra koncepten halverar endast antalet skruvar. När det kommer till
minder justeringar anses alla framtagna koncept likvärdiga. Detta eftersom lösningarna inte kan justeras
under eller innan montering. Självlokalisering är även det ett kriterium som är lika för alla framtagna
koncept.
Under ”lätt åtkomst och synlighet” är referens konceptet bästa tillsammans med 5:e konceptet för att
dessa är enkla att sätta ditt och blockerar inte vyn. När det kommer till hanteringen är det koncept 4 och
Panel
Vänster fäste
Mittsektion
Höger fäste
Koncept 1
Koncept 2
Koncept 4
Koncept 3
Koncept 5
Koncept höger
Figur 54: klassifikationsträd
92
koncept 5 som bedöms svårare att hantera och montera. Detta eftersom 3:e konceptet kan vara svårt att
få på plats och att det behövs en del kraft för att montera koncept 5.
I bedömningen om tillverkningen blev koncept 5 det sämsta konceptet eftersom det skulle behöva extra
lödning eller en extra tillverkningsmetod som appliceras i förmontering eller hos underleverantör. I de
flesta andra koncepten skulle bara en extra stansning eller liknande behövas. Hållfastigheten uppskattas
av författarna under konceptundersöknigen men kommer beräknas innan ritningar skapas. Utgångsläget
är hur koncepten kan hantera horisontella och vertikala laster. Koncept 5 bedöms om det koncept som
har bäst förmåga att hantera dessa laster dock är det en nackdel i att det konceptet skulle försvåra
service av produkten under des livscykel.
93
Tabell 21: Konceptundersökning problem 2
Koncept
Urvalskriterier 1 3 2
(Referens)
4
5
Minskade antal
delar
0 0 0 0 +
Mindre justeringar 0 0 0 0 0
Självlokalisering 0 0 0 0 0
Lätt åtkomst och bra
syn
- - 0 - 0
Enkel hantering 0 - 0 0 -
Omorientering 0 0 0 + -
Enkel tillverkning 0 + 0 0 -
Hopfogningsförmåga 0 0 0 - +
Hållfasthet - 0 0 - +
Att uppfylla krav för
medicinska
utrustningar
0 0 0 0 0
Summa för ”+” 0 1 0 1 3
Summa för ”0” 9 7 10 5 3
Summa för ”-” 2 2 0 3 3
Netto poäng -2 -1 0 -2 0
Rankning 3 2 1 3 1
Fortsätt att utveckla
konceptet?
Nej Ja Ja Nej Ja
Det visar sig i konceptundersökningen att referenskonceptet tillsammans med koncept 3 och 5 är de som
går vidare efter att de fick den bästa rankingen enligt Tabell 21.
Koncept poängsättningen i Tabell 22 enda skillnad från föregående Tabell 22 är att de olika attributen är
rankad enligt vad som är viktigt i monteringsanpassad konstruktion. Tabell 22 visar att det är väldigt
94
jämnt mellan koncepten och att referenskonceptet vinner med liten marginal. Med beaktning att denna
produkt har relativt lång livslängd och är en sådan produkt som repareras istället för att slängas blir
koncept 5 väldigt dåligt, eftersom den använder en metod som gör att panelen måste förstöras för att
tas bort vilket ökar kostnaden för eventuella reparationsproblem. Koncept 3 var nära referenskonceptet
men det blev inte det slutliga konceptet eftersom det kan vara ett koncept som är svårt att montera.
Tabell 22: Konceptpoängsättning problem 2
Koncept
3 2(Referens) 5
Urvalskriterier Vikt andel Rankning Poäng Rankning Poäng Rankning Poäng
Minskade antal
delar
15% 3 0,45 3 0,45 4 0,6
Mindre
justeringar
5% 3 0,15 3 0,15 3 0,15
Självlokalisering 5% 3 0,15 3 0,15 3 0,15
Lätt åtkomst och
bra syn
10% 3 0,3 4 0,4 4 0,4
Enkel hantering 10% 3 0,3 4 0,4 2 0,2
Omorientering 5% 3 0,15 3 0,15 2 0,1
Enkel tillverkning 10% 4 0,4 3 0,3 1 0,1
Hopfogningsförm
åga
10% 3 0,3 3 0,3 4 0,4
Hållfasthet 10% 3 0,3 3 0,3 4 0,4
Att uppfylla krav
för medicinska
utrustningar
20% 3 0,6 3 0,6 3 0,6
Total poäng 3,1 3,2 3,1
Rankning 2 1 1
Fortsätt att
utveckla
konceptet?
Nej Ja Nej
95
Det valda konceptet till problem två blev koncept 2, nästa steg är att ta reda på hur mycket kraft och
påfrestningar komponenten utsätts för.
4.3.2.3 Vidareutveckling av valt koncept
Huvudkonceptet ändras inte från konceptet i Figur 50 till skiss i Figur 55 men det går att se en tydligare
bild av hur det ska ser ut på panelen och benet.
Figur 55: Panel
96
Figur 56: Ben och panel
Företagets experter fick sedan utvärdera skissen på panelen kom fram till att det var en lösning som inte
skulle ha problem med att tillverkas eller monteras, där av kommer skissen inte att utvecklas mer. Benet
fick samma bedömning som panelen och godkändes.
4.3.2.4 Skruvdimensionering
Beräkningsprocessen till problem 2 visas i bilagan 5. Det framkommer att nuvarande konstruktion kan
ersättas med en M4 skruv.
4.3.2.5 Utvärdering till valt koncept
Vid utvärderingen av det nya konceptet används samma tabell som vid utvärderingen av nuvarande
konstruktion(Tabell 14) där tiderna används igen, detta eftersom de nya koncepten inte har konstruerats
i verkligheten och ny data går inte att samla in. Den nya tabellen består av minskade andelar skruvar som
Ben
Panel
97
går att se på rad 6. På rad 11 har en grov uppskattning på nya panelen gjorts, där det kommer mindre tid
att sätta in och montera den nya panelen.
Tabell 23: Tidsstudie på valt koncept problem 2
Nam
n p
å
mo
nte
rin
gsd
el
Be
n
Mu
tte
r
Tre
fole
x
Be
n
Mu
tte
r
Skru
v(ti
ll p
ane
l)
Klis
term
ärke
n(t
ill p
an
el)
Gu
mm
i
bit
ar(p
ane
l)
Skyd
dsl
ist(
pan
e
l)
Inko
pp
ling
av
Pan
el
I Är
kom
po
nen
ten
väse
ntl
ig?
2
0
- 2
0
0
1
1
1
1
1
Nm
=9
H
Op
erat
io
nsk
ost
na
d
Cm
=
G
Op
erat
ion
s
tid
(B
D +
F)
[sek
]
14
,5
17
1
12
17
99
10
65
22
15
27
19
,5
T m=4
72
F Tid
fö
r m
anu
ell
insä
ttn
ing[
sek]
5
8
12
5
6
6,5
58
16
5
27
11
,5
Tota
lt:
E 2 s
iffr
ig
insä
ttn
i
ngs
kod
00
00
- 00
00
29
- 13
23
- 70
D
Tid
fö
r m
anu
ell
han
teri
ng
av
kom
po
nen
t[se
k]
4,7
5
9
- 6
5
1,7
5
7
3
10
- 8
C
2 s
iffr
ig
han
teri
ng
sko
d
03
10
- 03
10
11
- 10
02
- 88
B
An
tal
utö
vad
e
gån
ger
2
12
1
2
12
4
1
2
1
1
1
A
Ko
mp
on
e
nt
nr.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
98
Den nya konstruktions effektivitet från ekvation 2 blir därmed 5,7 %;
𝐾𝐸 =(3 ∗ 9)
472= 0,057
4.3.3 Förbättringsförslag till problem 3
4.3.3.1 Konceptgenerering
För problem 3 ändras inte materialet som används idag på displayen i koncepten som genereras.
I koncept 1 (se Figur 57) kommer lutningsvinkel att ökas för att åstadkomma större utrymme, då
insättning och uttag av kablar kan vara lättare att utföras. För att förstora vinkeln ska endast framsidan
på displayenheten böjas utåt, resten av nuvarande utformning kommer att bibehållas. Fördelen med
detta koncept är att det är relativt lätt att utforma displayenheten, medan nackdelen kan vara att
tillgänglighet och blockerad syn på uttagshålet inte är tillräckligt bra.
Figur 57: Koncept 1 för problem 3
I koncept 2 (se Figur 58)är mittdelen på baksidan av displayenheten borttagen. Detta kommer att
underlätta insättning samt borttagning av kablar väldigt mycket eftersom tillgänglighet och synen för
uttagshålet har förbättrats. Nackdelen är att extra bearbetning behövs för att ta bort mittdelen(eller
byte av gjutverktyg) och detta kan orsaka en ökad tillverkningskostnad för företaget. Dessutom kan dam
Större vinkel Framsida på
displayen
99
och smuts lätt komma in och fastna på uttagshålet som i sin tur kan påverka ledningsförmågan på
kretskortet.
Figur 58: Koncept 2 för problem 3
I koncept 3 (se Figur 59) används en låsmekanism på baksidan av displayenheten. Genom att öppna och
stänga luckan kan insättning och uttag av kablar underlättas. Detta koncept har en fördel i flexibilitet
med en låsmekanism för att öppna och stänga lucka innan insättningen av displayen och sladdarnas
kontakt. Utöver det kan luckan skydda kontakten ifrån smuts och dam. Nackdelen kan vara att det är
svårare att utforma och tillverka än de första två koncepten och konsekvensen av detta blir en högre
tillverkningskostnad för företaget.
Undersida på
displayen
100
Figur 59: koncept 3 för problem 3
Eftersom displayenheten inte kommer att brytas ner till flera små komponenter samt att steg 4 används
främst när problemet är uppdelat i mindre koncept lösningar, så kommer detta steg inte att genomföras
för problem 3.
4.3.3.2 Konceptval
Koncept 1 används som referensen. Justering är detsamma för samtliga koncept eftersom utformningen
är likadana. Koncept 2 och 3 har bättre åtkomst och syn för att mittdelen i koncept 2 är borttagen, där
tillgängligheten maximeras. Samma effekt nås i koncept 3 genom öppning och stängning av luckan.
Hantering för insättning av kontaktuttag på kabeln är lika lätt i koncept 2 och 3 på grund av den ökade
tillgängligheten, medan det är sämre hantering i koncept 1 då vinkeln inte kan ge tillräckligt bra åtkomst
och syn. Tillverkning av koncept 1 och 2 är ganska enkel där endast utböjning och bortskärning behövs
och detta gör att tillverkningskostnaden för de två koncepter inte skiljs mycket. Däremot är det svårare
att tillverka låsmekanismen i koncept 3 och detta medför också en högre tillverkningskostnad. I koncept
1 och 3 är det lätt att förhindra dam och smuts från att komma in i hålet för kontakt uttaget. Men dam
och smuts kan lätt komma in i hålet i koncept 2 eftersom mittdelen på baksidan av displayenheten är
borttagen.
Resultatet i Tabell 24 visar att koncept 2 vinner över de andra två koncept med liten marginalen.
Undersida på
displayen
101
Tabell 24: Konceptundersökning för problem 3
Koncept
Urvalskriterier 2 1(Referens) 3
Mindre justeringar 0 0 0
Lätt åtkomst och bra syn + 0 +
Enkel hantering + 0 +
Enkel tillverkning 0 0 -
Hållfasthet 0 0 0
Tillverkningskostnad 0 0 -
Hålla bort dam och smuts - 0 0
Summa för ”+” 2 0 2
Summa för ”0” 4 8 3
Summa för ”-” 1 0 2
Netto poäng 1 0 0
Rankning 1 2 2
Fortsätt att utveckla konceptet? Ja Nej Nej
Eftersom endast tre koncepter har tagits fram för problem 2 behöver inte konceptpoängsättningen
tillämpas.
4.3.3.3 vidareutveckling av valt koncept
Efter arbete med konceptdet togs följande Figur 60 fram och det är ingen förändring ifrån det förslag
som skapades i konceptgenereringen.
102
Figur 60: Display
Företagets experter kom med rekommendationer att detta koncept skulle vidareutvecklas mer på grund
av att det kan uppkomma sprickor i plasten runt öppningen(se Figur 60). Författarna inte hittat någon
annan lösning som är realistisk.
4.3.3.4 Utvärdering till valt koncept
Vid det valda konceptet har krånglighet i att böja kontakt uttaget eliminerats, därför är tiden för
insättning av kabeln ändrad. På grund av att den nya konstruktionen inte kan tillverkas i verklighet är
insättningstiden uppskattas till ungefär 3 sekunder (se markering med lila färg), detta kommer att ändra
värdet på operationstid i kolumn G. Alla andra värde i tidsstudien är det samma som den på den
nuvarande konstruktionen eftersom ingen annan förändring på komponenten har skett.
103
Tabell 25: Tidsstudie på valt koncept problem 3 N
amn
på
mo
nte
rin
g
sde
l
Kab
el
Skru
v
I Är
kom
po
ne
nte
n
väse
ntl
ig?
1
1
Nm
=2
H
Op
erat
ion
s
kost
nad
Cm
=
G
Op
erat
ion
stid
(B
D
+F)
[sek
]
8 13
T m=
21
F Tid
fö
r
man
uel
l
insä
ttn
ing[
s
ek]
3
3
Tota
lt:
E 2 s
iffr
ig
insä
ttn
ing
sko
d
15
29
D
Tid
fö
r
man
uel
l
han
teri
ng
av
kom
po
nen
t[s
ek]
5 2
C
2 s
iffr
ig
han
teri
n
gsko
d
88
11
B
An
tal
utö
vad
e
gån
ger
1 5
A
Ko
mp
on
e
nt
nr.
1 2
104
Effektiviteten på den nya konstruktionen blir 28,6 % enligt ekvation 2.
(Ekv. 2) 𝐾𝐸 =(3∗𝑁𝑚)
𝑇𝑚
𝐾𝐸 =(3 ∗ 2)
21= 0,2857
105
5. Resultat och analys
5.1 Resultat och analys på problem 1
Resultat av problem 1 visar att en M4 skruv vid varje värmeelements fäste på den nya konstruktionen
kan klara av en maximal friktionskraft på 35 N, medan dragkraft på ett elementfäste är endast 3,437 N.
Detta innebär att två M4 skruv på värmeelementets fäste i nuvarande konstruktion är
överdimensionerat och en M4 räcker gott och väl för att hålla vikten från värmeelementet. Den
nuvarande konstruktionen på värmeelementets fästen med 8 stycken detaljer och 8 stycken M4 skruvar
kan ersättas med den nya konstruktionen utan något problem, där bara 4 stycken detaljer och 4 stycken
M4 skruvar används.
Eftersom bara en skruv kommer att användas i nya konstruktionen av värmeelementets fäste behövs det
borras ett hål på detaljens stöd inuti kammaren och hålet ska placeras i mitten av stödet. Resten av
utformningen på stödet till värmeelementets fästen förblir samma. Konstruktions effektivitet (KE) på den
nya konstruktionen beräknas till 12,8% och det är högre än KE värdet på den nuvarande konstruktionen
som ligger på 9,8%. Figur 61 visar skissen för den nya konstruktionen på elementfäste och approximativ
mått används för dimensionering.
106
Figur 61: Ny design på elementfästet
5.2 Resultat och analys på problem 2
Beräkning till problem 2 kom fram till att fyra stycken M4 skruvar på den nuvarande konstruktionen är
överdimensionerad, det är fullt tillräckligt att använda endast ett stycke M4 skruv på den nya
konstruktionen för att tåla samma kraft. Resultatet av vidareutveckling av problem 2 blev en panel som
liknar koncept 7 med en mekanisk hänganordning på panelens Vänsterfäste och en M4 skruvar på det
högra fästet. Den nya konstruktionen har både förenklat montering och minskat antalet skruvar. Dessa
två faktorer är de största anledningarna till varför den generella monteringstiden för panelen kan
minskas. Figur 62 och Figur 63 visar skissen för ny konstruerad panelen och benet. Konstruktions
effektivitet (KE) på den nya konstruktionen beräknas till 5,7% och det är 0,3% högre än KE värdet på den
nuvarande konstruktionen som ligger på 5,4%. I Figur 64 är det en skiss för sammansättning av benet och
panelen. Dimensionering på delarna är ungefärliga.
Värmeelement
Detalj
107
Figur 62: Ny konstruktion på panelen
108
Figur 63: Ny konstruktion på benet
109
Figur 64: Benet ihopsatt med panelen
5.3 Resultat och analys på problem 3
Den nya konstruktionen (se Figur 65 )för problem 3 liknar den nuvarande konstruktionen i stort sätt
förutom att mittdelen på baksidan av displayenheten är borttagen, därmed kan displayenheten behålla
alla funktioner och samma hållfasthet. Anledning till denna ändring är för att få bättre sikt samt att öka
åtkomst vid insättning av kabeln, på så sätt kan momentet där kontaktsuttaget måste böjas på förhand
undvikas och i och med det minskas monteringstiden. I och med detta har konstruktions effektivitet (KE)
på den nya konstruktionen ökats och den beräknas till 28,6% . KE värdet på den nuvarande
konstruktionen ligger på 17,7%. Dimensionering på den nya displayenheten i Figur 65 är approximativ.
110
Figur 65: Ny konstruktion på displayenheten
111
6. Diskussion
I rapporten finns det två tidsstudier, det ena är framtaget från företaget för några år sedan och den
andra är en metod från Boothryd och Dewhurst, där tiden för insättning och hantering för olika
komponenter mätts. Endast en generell bild på hur lång tid monteringen tar på vissa stationer kan fås ut
från företagets tidsstudie. Vi anser att den inte är tillräckligt tillfredsställande för att kunna se vilka
komponenter som tar lång tid och att är krångliga att montera. Därför valde vi att tillämpa den andra
metod som är noggrannare och mer tidskrävande än företagets variant. Metoden från Dewhurst och
Boothryd lyfter fram och ifrågasätter komponenters relevans i förhållande till hanteringen och
insättningen och detta är mycket relevant för en kortare monteringstid. Tidsstudien leder sedan till att 3
konceptlösningar tags fram.
Tidsstudien vi gjorde utfördes med tidtagarur och nerskrivning av tider på papper, detta kan vara en
anledning till felaktig data eftersom det enkelt kan bli fel på tider och det görs subjektiva bedömningar
av författarna vilka tider som räknas. Utöver detta kan det finnas svagheter i konceptgenereringen som
endast genomfördes av författarna, i en verklig utvecklingsprocess görs konceptgenerering av en grupp
individer som inte har samma bakgrund(utbildning) och gruppen består av mer än 2 personer.
Företagets medverkan i detta projekt har medvetet varit liten på grund av att vi som författare ville ha
en oberoende synvinkel på produkten. I slutet av projektet hade vi ett möte med företaget där alla
koncept togs upp och diskuterades med hänsyn på miljö och hur man kan implementera förslagen i
produktion. Företaget ansåg att koncepten var bra men att koncept 1 kunde ändras för att minska
tillverkningskostnaderna vilket vi sedan genomförde och resultatet är en bättre komponent som kan
tillverkas utan problem.
Den låga effektiviteten vid problemen kan bero på flera faktorer, bland annat på en omorganisering i
produktionen där nya montörer tillsätts till monteringslinjen linjen. En annan faktor är kopplad till den
relativt låga produktion samt tillverkningstakten på produkten som orsakar förminskad tidspress på
montörer. Konstruktionens effektivitet skulle också kunna vara så låg som KE värdena visar men
författarna kunde inte märka denna enorma ineffektivitet under tillverkningen av maskinen. Om vi kollar
112
på ekvationen som användes för KE värdena(ekvation 2) så antar den en optimal monteringstid på 3
sekunder, vi skulle kanske få ett värde på KE som stämmer mer överens med verkligheten om den
optimala monteringstiden höjdes. Detta kan bero på att den optimala monteringstiden är baserad på
montering som sker på linje med band som matar fram produkter, i vårt fall är linjen uppdelad i 4
stationer och montören monterar många komponenter eller submontage på samma station. De nya
konstruktionsvärdena är lite bättre i problem 1 och 3 men det nya konceptet i problem 2 visar knappt en
ökning i huvud taget, vi tror att detta är för att panelen är en väldigt liten del av hela produkten och att
effektiviteten kommer att öka om flera små förändringar som liknar koncept 2 kan göras.
Vetenskaplighet i detta arbete framträder när resultat i rapporten överensstämmer med de
synpunkterna från vetenskapliga artiklarna. Enligt Guimaraes et al [3] är det gynnsamt för människors
hälsa genom att integrera ergonomi både i produktionsprocessen och i produkten. När medarbetarnas
välbefinnande har förbättrats kommer produktivitet hos företag också att ökas, detta kan bidra till ett
mer hållbart system. I detta arbete har ergonomin förbättrats i de 3 problemen med enklare hantering
och insättning genom att eliminera onödiga vridningar av komponenter innan insättning. Detta kan
gynna montörers välmående och med det blir montörerna mer engagerade och mer delaktig i sitt
arbete, vilket i sin tur kommer att gynna företaget på lång sikt. När konstruktionen blir mer
monteringsvänlig kan montering också ske snabbare enligt teorierna som läggs fram i detta arbete.
Guimaraes et al [3] har också påpekat att produkter ska konstrueras på sådant sätt att samhällets mål för
ekonomiskt, socialt och ekologiskt hållbar utveckling kan uppnås, därför vid framtagning av produkten
måste även stor hänsyn tas till miljön. Kara et al [4] har påstått att en förbättrad miljöprestanda hos
produkter och tjänster har på senaste åren blivit en av de viktigaste strategiska och operativa mål för
tillverkarna. Resultat från konceptlösningar till problemområdet 1 och 2 blev framförallt minskade
antalet komponenter och skruvar, till problemområdet 3 har materialanvändning minskats genom att ta
bort mittdelen på displayenheten. Alla dessa förbättringar kan leda till mindre materialåtgång vid
tillverkning av maskinen för företaget, vilket kommer att sänka tillverkningskostnaden på maskinen.
Denna positiva effekt stämmer bra överens med synpunkter från King [2], enligt honom är
kostnadssänkning en effektiv lösning för att behålla lönsamhet på en produkt med lite produktmarginal.
113
Resultatet av våra utvärderingsmetoder(som delades upp i tre områden) blev framförallt mindre antal
skruvar men även minskade komponenter inuti kammaren, detta kommer att bidra till en minskad
monteringstid. Eftersom en desinfektionsdiskmaskin innehåller betydligt många flera komponenter och
endast tre delar har konstruerats om i detta arbete, kan resultatet diskuteras vidare. Vi anser att
resultatet har visat små positiva effekter som minskade antalet komponenter och skruvar på de nya
konceptlösningarna. Med tanke på att de tre föreslagna problem är mycket representativa samt att de är
största problemen som upptäcks på produkten, kan positiva effekter bli markant på hela produkten om
alla liknande problem undersöks.
Om det hade funnits mer tid skulle författarna vilja genomföra utvärderingsmetoden från Dewhurst och
Boothryd på varje komponent på hela maskinen för att få en heltäckande bild på resultat över hela
produkten. I och med det är vi övertygade om att betydligt många flera delar och skruvar kommer att
minskas över hela produkten och därmed sänker monteringstid avsevärt. Vi anser även att om lösningar
kan appliceras på alla andra produkter inom företaget så kan monteringstiden minskas på dem också.
Utformning på tre nya konceptlösningarna skiljer sig en del från de nuvarande konstruktioner och detta
kan kräva vissa förändringar i dagens tillverkningsmetoder som kommer att påverka
tillverkningskostnaden. På det nya värmeelements fäste kommer hålet stansas om och extra formböjning
på detaljen behövs, en hänganordning ska tillverkas på panelen och benet samt en ny gjutningsform på
displayenheten behöver formas om. Alla dessa förändringar kan kosta, dock är tillverkningsmetoder som
stansning, formböjning och formgjutning de vanliga förekommande metoder som används inom
industrin. Det innebär att tillverkningskostnad på de tre nya konceptlösningarna troligtvis inte kommer
att bli hög. Därför rekommendera vi att företaget tar kontakt med sina underleverantörer för att ta reda
på kostnaden samt möjligheter för tillverkning av de tre nya konstruktionerna. I och med att antalet
delar och skruvar redan har minskats på de tre delar så rekommenderar vi också att företaget genomför
den utvärderingsmetoden på alla andra komponenter på hela maskinen, så att hela monteringstiden på
maskinen kan förbättras väsentligt.
114
7. Slutsats
Till problemet 1 har resultatet blivit att både elementfästen och M4 skruvar har halverats från nuvarande
8 stycken till 4 stycken, detta kommer att minska monteringstiden till viss del. Följden av den nya
konstruktionen blir att montören inte behöver använda lika många komponenter som i sin tur leder till
enklare montering. Den enklare konstruktionen leder även till minskad monteringstid på detta moment.
Konsekvenserna av den nya konstruktionen på problem 2 blir minskade antal skruvar och mer yta för
montören då en del material har tagits bort på panelen. Eftersom lösningen inte har testas i montering
går det inte med säkerhet bevisa att den nya lösningen på panelen är bättre ur synpunkter från
montering och tillgänglighet. Dock stöder teorin den nya utformningen.
Den nya designen till problemet 3 har eliminerat problemet för skymd sikten till kontaktsuttaget och
därmed har ökat tillgänglighet för att komma åt kontaktsuttaget. Problem 3 är annorlunda än de två
första problemen genom att huvudsyftet här är att öka tillgängligheten istället för att minska antalet
skruvar. Om montören kan få ökad sikt och mer utrymme för sina händer vid monteringen av panelens el
komponenter kan det leda det till snabbare montering. Den nuvarande situationen kräver att montören
vrider och böjer kabelkontakten för att få dem i rätt läge innan insättningen, men med nya lösningen kan
detta moment undvikas och därmed minskas tiden.
I jämförelse med de KE värde på alla tre nuvarande konstruktioner, har konstruktions effektivitet (KE) på
samtliga tre nya konstruktioner har förbättras. KE värde till problem 1 har ökats med 3% och ökning till
KE värde till problem 2 och 3 blir 0,3% och 10,9%.
Enligt teorier om monteringsanpassad konstruktion samt dessa regler, har lösningar till de 3 problem i
detta arbete bevisat att minskat antalet delar och skruvar samt att ökad sikt och tillgänglighet vid
insättning av komponenterna kan underlätta montering och därmed leda till en snabbare montering och
en minskad monteringstid.
115
8. Referens
[1] D. N. Mallick, L. P. Ritzman och K. K.Sinha, ”Evaluating Product-Centric Continuous Improvements:
Impact on Competitive Capabilities and Business Performance ”, Journal of Product Innovation
Management, Vol. 30, s. 188-202, December 2013 [Online]. Business Source Premier. [Hämtad: 1, April,
2015]
[2] W. D. King, ”The six phases of cost reduction: Effective use can increase profits”, Business Horizons,
Vol. 16, nr. 8, s. 37-46, Augusti 1973 [Online]. [Hämtad: 7, April, 2015]
[3] L.B.de M. Guimaraes, M. J. Anzanello, J. L. D. Ribeiro och T. A. Saurin, ” Participatory ergonomics
intervention for improving human and production outcomes of a Brazilian furniture company”,
International Journal of Industrial Ergonomics, Februari, 2015[Online]. [Hämtad: 12, Maj, 2015]
[4] S. Kara, S. Ibboston och B. Kayis ” Sustainable product development in practice: an international
survey”, Journal of Manufacturing Technology Management, Vol. 25, nr 6, s. 848-872, 2014 [Online]
Tillgänglig: Emerald, http://dx.doi.org/10.1108/JMTM-09-2012-0082. [Hämtad: 1, April, 2015]
[5] H. O’Connor och N. Armstrong, “An evaluation of washer-disinfectors(WD) and dishwashers (DW)
effectiveness in terms of processing dental instruments”, Journal of the Irish Dental Association, vol. 60,
nr. 2, sid. 84-89, April/May 2014.
[6] P. Selvaraj , P. Radhakrishnan och M. Adithan” An integrated approach to design for manufacturing
and assembly based on reduction of product development time and cost”, International Journal of
Advanced Manufacturing Technology, Vol. 42, nr 1/2, s. 13-29, Augusti 2009 [Online], [Hämtad: 7, April,
2015]
[7]J. Hartman och G. Teori, Teorigenerering på empirisk grund. Malmö: Studentlitteratur, 2011.
[8]Y. Backman, T. Gardelli, V. Gardelli och A. Persson, Vetenskapliga tankeverktyg: Till grund för
akademiska studier, Danmark: Studentlitteratur, 2012.
[9]H. Andersen, Red., Vetenskapsteori och metodlära: En introduktion, Lund: Studentlitteratur, 1994.
[10]L.T. Eriksson och F. Wiedersheim-Paul. Att utreda forska och rapportera, 9 uppl. Kina: Liber, 2011.
[11]R. Patel och B. Davidson, Forskningsmetodikens grunder: Att planera, genomföra och rapportera en
undersökning, 4 Uppl. Polen: Studentlitteratur, 2013.
116
[12]C. Svenning, Metodboken: Samhällsvetskaplig metod och metodutvecklig, Klassiska och nya metoder
I informationssamhället, Källkritik på internet, 5 uppl. Eslöv: Lorentz Förlag, 2003.
[13]A. Johannessen och P. A. Tufte, Introduktion till samhällsvetenskaplig metod. Malmö: Liber, 2003.
[14]M. Denscome, Forskningens grundregler: Samhällsforskarens handbok i tio punkter. Lund:
Studentlitteratur. 2004.
[15]A. M. Graziano och M. L.Raulin, Research methods: A process of Inquiry, Seventh edition. USA:
Pearson, 2009.
[16] K. T. Ulrich och S. D. Eppinger, Product design and development, 5 uppl. New York: McGraw-Hill
Education, 2012.
[17] P. L. Jackson, Getting Design Right: A systems approach. USA: Talor & Francis Group, 2010.
[18] E. Bonde-Wiiburg, Red., Karlebo Handbok, 15 uppl. Kina: Liber, 2009.
[19] Z. Ding och B. Hon, "Constraints analysis and evaluation of manual assembly”, CIRP Annals -
Manufacturing Technology, 2013 [Online], Elsevier Ltd. [Hämtad: 13, Maj, 2015]
[20] A. Falck och M. Rosenqvist, ” "A model for calculation of the costs of poor assembly ergonomics
(part 1)”, International journal of industrial ergonomics, Vol. 44, s. 140-147, Januari, 2014 [Online],
Elsevier B.V. [Hämtad: 13, Maj, 2015]
[21] P. H. P. Yeowa och R. N. Sen, "Productivity and quality improvements, revenue increment, and
rejection cost reduction in the manual component insertion lines through the application of
ergonomics”, International journal of industrial ergonomics, Vol. 36, s. 367-377, Februari, 2006 [Online],
Elsevier B.V. [Hämtad: 13, Maj, 2015]
[22] H. Johannesson, J. Persson och D. Pettersson, Produkt utveckling: Effektiva metoder för konstruktion
och design, 2 uppl. Polen: Liber, 2013.
[23] R. Bogue, ” "Design for manufacture and assembly: background, capabilities and applications”,
Assembly Automation, Vol. 32, s. 112-118, 2012 [Online] Tillgänglig:
http://www.emeraldinsight.com/doi/abs/10.1108/01445151211212262 , Emerald Group Publishing
Limited. [Hämtad: 13, Maj, 2015]
[24] K. T. Ulrich och S. D. Eppinger, Produkt utveckling: Konstruktion och design. Spanien:
Studentlitteratur, 2014.
117
[25] P. Corrado, Design for Manufacturing: A Structured Approach, Burlington, MA, USA: Butterworth-
Heinemann, 2001.
[26] G. Boothroyd och P. Dewhurst: Product design for assembly. Boothroyd Dewhurst, Inc. 1989
(referensen behöver kompletteras)
[27] G. Boothroyd, P. Dewhurst och W. A. Knight, “Product design for manufacture and Assembly”, 3:e
upplagan, Boca Raton: CRC Press, 2011.
[28] E. Ullman, Materiallära, 14 uppl. Kina: Lieber, 2012.
[29] A. Birch, K. K. B. Hon och T. Short , "Structure and output mechanisms in Design for Environment
(DfE) tools”, Journal of Cleaner Production, Vol. 35, s. 50-58, November, 2012 [Online], Elsevier Science
B.V. [Hämtad: 16, Maj, 2015]
[30] L. Zhang, Y. Zhan, Z. F. Liu, H. C. Zhang och B. B. Li , "Development and analysis of design for
environment oriented design parameters”, Journal of Cleaner Production, Vol. 19, s. 1723-1733,
Oktober, 2011 [Online], Elsevier Science B.V. [Hämtad: 16, Maj, 2015]
[31] R. C. Juvinall och K. M. Marshek, Machine component design, 5 uppl. Asien: Wiley, 2012.
[32] Hugh D.Young, Roger A. Freedman, A. Lewis Ford, “Sears and Zemansky’s University Physics: with
modern physics”, 13 uppl. San Francisco: Addison-Wesley, 2012.
[33] Joseph P. Vidosic, ”Machine Design Projects”, New York: Ronald Press, 1957.
1
9. Bilagor
Bilagor ämne Antal sidor
Bilaga 1 Beteckningar 2
Bilaga 2 Beräkningen till problem 1 3
Bilaga 3 Beräkningen till problem 2 3
1
Bilaga 1: Beteckningar (antal sidor: 2)
vinkel α: vinkel för vridningen runt axel som är vinkelrätt mot komponentens rotations axel
vinkel β: vinkel som komponenten måste vridas runt sin egen axel för att kunna sättas in i konstruktionen
Tm: total operationstid
Cm: total operationskostnad
Nm: teoretisk lägsta antalet komponenter
KE: konstruktionens effektivitet
F: glidkraft [N]
d: diameter [mm]
T: vridmoment [Nm]
Tt: vridmoment enligt tabell 9 [Nm]
Fi: initialkraft [N]
Fb: bultkraft [N]
Fc: klämkraft [N]
Fe: externkraft [N]
f: friktionskoefficient
K: omräkningsfaktor
Ff: friktionskraft [N]
m1: massan på värmeelement 1 [kg]
m2: massan på värmeelement 2 [kg]
m3: uppskattad massan på ett nytt konstruerat elementfäste [kg]
m: massan på panelen [kg]
Fs: glidkraften där varje skruv utsätts för [N]
Fi(total): den totala initial kraften [N]
1
Bilaga 2 Skruv dimensionering problem 1 (antal sidor: 3)
Värmeelementen inuti kammaren i den nya konstruktionen stöds och hålls fast med 4 stycke
elementfästen runt 4 hörnor. Beräkning genomförs för att kontrollera om endast en M4 skruv vid varje
elementfäste kan klara av att hålla vikt från värmeelementen. Figur 66 visar belastning för en M4 skruv på
ett elementfäste. Alla beteckningar förtydligas i bilagan 1.
Figur 66: Kraftanalys problem 1
Skruvarna som företaget används för att fästa elementfäste på väggstödet är M4 skruvar och
hållfasthetsklass för dem är 70, därför blir värdet på åtdragningsmoment Tt för en M4 skruv enligt tabell
9 2,0 Nm. Eftersom skruvar är gjorda av rostfria stål och är vaxade blir värde på friktionskoefficient f och
omräkningsfaktor K enligt tabell 10 0.14 och 1,00. Det omräknat vridmoment T blir:
(ekv.6) 𝑇 = 𝑇𝑡 ∗ 𝐾 = 2,0 ∗ 1,00 = 2 𝑁𝑚
Skruven i detta fall är utsatt för glidkraft. Eftersom skruven inte är utsatt för någon separerande kraft Fe
är värdet på bultkraft Fb och klämkraft Fc lika med den initiala kraft Fi. Initiala kraft Fi måste övervinna
den glidande kraften F som orsakas av vikten på värmeelementen för att kunna hålla vikten.
2
Friktionskraft Ff som räknas ut med hjälp av Fi måste bli större än glidande kraft F för att bevisa ett stycke
M4 på ett elementfäste är tillräckligt starkt att klara av vikten från värmeelementen.
Given data:
m1=0,7 kg
m2=0,65 kg
m3=0,05kg
f=0,14
K= 1
T=2
d=4 mm
Fösta steget blir att beräkna den totala massan på två element och ett elementfäste. Vägning har gjorts
på både värmeelement och vikten på ett nytt konstruerat elementfäste är uppskattad, den totala massan
m blir:
m= 0,7 + 0,65 + 0,05 =1,4 kg
Därefter beräknas den totala glidkraften F som skruven utsätts för:
(ekv. 5) = 𝑚 ∗ 𝑔
𝐹 = 1,4 ∗ 9,82 = 13,748 𝑁
Glidkraften Fs som varje skruv utsätts för beräknas i nästa steg. Eftersom glidkraften är jämt fördelad
mellan fyra elementfäste på den nya konstruktionen, därför är glidkraften samma på alla skruvar:
𝐹𝑠 =𝐹
4=
13,748
4= 3,437 𝑁
3
Beräkna initial kraft Fi på en M4 skruv:
(ekv.7) = 0,2 ∗ 𝐹𝑖 ∗ 𝑑
𝐹𝑖 =𝑇
0,2∗𝑑=
2∗100
0,2∗4= 250 𝑁
Räkna ut friktionskraft Ff :
(ekv.4) 𝐹𝑓 = 𝐹𝑖 ∗ 𝑓
𝐹𝑓 = 𝐹𝑖 ∗ 𝑓 = 250 ∗ 0,14 = 35 𝑁
Beräkna säkerhetsfaktor SF:
𝑆𝐹 =𝐹𝑓
𝐹𝑠= 35 ∗ 3,473 = 10,08
Den beräknat värde på säkerhetsfaktor SF blir 10,08 och det innebär att en M4 skruv på varje ny
elementfäste är fullt tillräckligt för att klara av vikten från värmeelement.
1
Bilaga 3: Skruv dimensionering problem 2 (antal sidor: 3)
På den nuvarande konstruktionen används 4 stycken M4 skruvar för hålla ihop panelen och benen,
medan på den nya konstruktionen används en hänganordning på den ena änden och några skruvar på
den andra änden. Målet av beräkningen är att räkna ut hur många M4 skruvar behövs på den nya
konstruktionen för att kunna klara av samma kraft som 4 stycken M4 skruvar är utsatta för i den
nuvarande konstruktionen. Alla beteckningar förtydligas i bilagan 1.
Skruvarna som företaget används för att fästa elementfäste på väggstödet är M4 skruvar och
hållfasthetsklass för dem är 70, därför blir värdet på åtdragningsmoment Tt för en M4 skruv enligt tabell
9 2,0 Nm. Eftersom skruvar är gjorda av rostfria stål och är vaxade blir värde på friktionskoefficient f och
omräkningsfaktor K enligt tabell 10 0.14 och 1,00. Det omräknat vridmoment T blir:
(ekv.6) 𝑇 = 𝑇𝑡 ∗ 𝐾 = 2,0 ∗ 1,00 = 2 𝑁𝑚
Skruvar är utsatta för glidkraften (se Figur 67). På grund av att skruvar inte är utsatta för någon
separerande kraft Fe, är värdet på Fb och Fc lika med den initiala kraft Fi. Initiala kraft Fi samt friktionskraft
Ff måste övervinna glidkraften som orsakas av vikten på panelen för att kunna hålla vikten.
Figur 67: Kraftanalys problem 2
2
Given data:
f=0,14
T=2 Nm
K= 1
d=4 mm (diameter på M4 skruv)
m4=1,25 kg
Första steg är att räkna ut den totala glidkraften F som orsakas av vikten på panelen:
(ekv 5) = 𝑚 ∗ 𝑔
𝐹 = 1,25 ∗ 9,82 = 12,275 𝑁
Sedan räknas ut initial kraften Fi som ett stycke M4 skruv utsätts för i den nuvarande konstruktionen:
(ekv 7) = 0,2 ∗ 𝐹𝑖 ∗ 𝑑
𝐹𝑖 =𝑇
0,2∗𝑑=∗
2∗100
0,2∗4= 250 𝑁
Därefter blir att räkna ut den totala initial kraften Fi(total) i den nuvarande konstruktionen där 4 stycken
M4 skruvar används:
Fi(total) = Fi * 4 = 250 * 4 = 1000 N
Nästa steg är att beräkna den totala friktionskraften Ff:
(ekv.4) 𝐹𝑓 = 𝐹𝑖 ∗ 𝑓
𝐹𝑓 = 𝐹𝑖(𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙) ∗ 𝑓 = 1000 ∗ 0,14 = 140 𝑁
3
Enligt teorin för val av säkerhetsfaktor SF valdes värdet på säkerhetsfaktor SF av 1,375 som är ett
mellanvärde mellan 1,25 och 1,5. Med hjälp av det beräknas antalet skruvar som behövs på den nya
konstruktionen och antalet skruvar betecknas x:
𝐹𝑓 = 𝑥 ∗ 𝐹𝑖 ∗ 𝑆𝐹
𝑥 = 𝐹𝑓/(𝐹𝑖 ∗ 𝑆𝐹) = 140/(250 ∗ 1,375) = 0,407
Att värdet på x blir 0,407 innebär att en M4 skruv är fullt tillräckligt på den nya konstruktionen för att
klara av vikten från panelen.