13. Oblikovanje za proizvodnjo - lit.fe.uni-lj.silit.fe.uni-lj.si/contents/students/material/9/13....

3. letnik, Izbirni Modul E

1. stopnja UN študija Elektrotehnika

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za Elektrotehniko

Zasnova in razvoj izdelkov prof. dr. Boštjan Likar, as. dr. Žiga Špiclin

1

13. Oblikovanje za proizvodnjo

Zasnova in razvoj izdelkov

Product Design and Development

Chapter 13

Karl T. Ulrich and Steven D. Eppinger

5th Edition, Irwin McGraw-Hill, 2012.






2

Product Design and Development Karl T. Ulrich and Steven D. Eppinger

5th edition, Irwin McGraw-Hill, 2012.

Chapter Table of Contents:

1. Introduction

2. Development Processes and Organizations

3. Opportunity Identification

4. Product Planning

5. Identifying Customer Needs

6. Product Specifications

7. Concept Generation

8. Concept Selection

9. Concept Testing

10. Product Architecture

11. Industrial Design

12. Design for Environment

13. Design for Manufacturing

14. Prototyping

15. Robust Design

16. Patents and Intellectual Property

17. Product Development Economics

18. Managing Projects






3

Oblikovanje za proizvodnjo

Načrtovanje

razvoja

Razvoj

zamisli

Sistemska

zasnova

Podrobna

zasnova

Testiranje in

optimizacija

Začetek

proizvodnje

Definicija Oblikovanje za proizvodnjo (OZP) je razvojna dejavnost, ki

poudarja proizvodni vidik pri razvoju izdelkov

Potreben je funkcionalno heterogen tim s strokovnjaki za proizvodnjo in delovanje v vseh ključnih razvojnih fazah

Uspešno OZP se odraža v najmanj enaki kakovosti a nižjih proizvodnih stroških izdelkov → večji dobiček

OZP je del »Oblikovanja za X« (OZX), kjer je X kriterij kakovosti (kakovost z oblikovanjem – Quality by Design), npr.: → zanesljivost (OZZ) → robustnost (OZR) → servisne zmožnosti (OZS) → vpliv na okolje (OZO) → ...






4

Proces oblikovanja

za proizvodnjo 1. Ocena stroškov

proizvodnje

2. Zmanjševanje

stroškov

komponent

4. Zmanjševanje

stroškov

režije

5. Preučitev vpliva

OZP na druge

dejavnike

Ponovni izračun

proizvodnih

stroškov

3. Zmanjševanje

stroškov

sestavljanja

Prvotna

zasnova

Sprejemljiva

zasnova

Ocena stroškov proizvodnje

predstavlja izhodišče OZP






5

1. Ocena stroškov proizvodnje

Proizvodni

sistem

Informacije Oprema Orodja

Oskrba Energija Storitve

Izdelki Delo

Komponente

Material

Odpadki






6


Stroški

proizvodnje

Komponente Režija

Standardne

Material

Sestavljanje

Nestandardne Delo Oprema in

orodja

Podpora

proizvodnji

Posredni

stroški

Obdelava Orodja Stroški prevoza

Fiksni stroški → npr. orodje, oprema, prostor, …

Stroški na enoto → npr. delo, material, …






7

Primer ocene stroškov

Komponenta Material Obdelava Sestava

Skupen

strošek

enote

Izdelava

orodij

Življenj-

ska doba

orodij

Skupen

fiksni

strošek

enote

Skupni

stroški

Ohišje

Strojni kalup 12,83 5,23 18,06 1960.000 500.000 0,50 18,56

Povratna cev 1,30 0,15 1,45 1,45

Sistem prezračevanja

Ventil

Tesnilo

Pokrov

Vijaki

1,35

0,05

0,76

0,06

0,14

0,13

0,13

0,15

1,49

0,18

0,89

0,21

1,49

0,18

0,89

0,21

Vakuumska posoda

Blok

Tesnilo

Vijak

0,95

0,03

0,02

0,13

0,05

0,09

1,08

0,08

0,11

1,08

0,08

0,11

Neposredni stroški 17,35 5,23 0,95 23,53 1960.000 0,50 24,03

Režijski stroški 2,60 9,42 1,71 0,75 14,48

Skupni stroški 38,51






8


Ocena stroškov standardnih komponent Primerjava s podobnimi komponentami

→ ocena temelji na izkušnjah podjetja oz. razvojnega tima

Povpraševanje po ceni pri dobaviteljih → natančno ocenimo obseg proizvodnje, ker ta zelo vpliva na ceno

→ ob obsežni proizvodnji lahko dobavitelji ponudijo izdelavo različice

Ocena stroškov nestandardnih komponent Strošek surovine

→ nabavna cena x (masa dela + masa odpada)

Strošek obdelave → strošek obratovanja + nabavna cena opreme

Strošek izdelave orodij → npr. orodij za ulivanje aluminija, plastike, …

Velika odvisnost od obsega proizvodnje






9


Ocena stroškov sestavljanja Ročno sestavljanje

→ do nekaj sto tisoč enot/leto (izjema so elektronska vezja)

→ cena delovne ure od 1 do 40 EUR, odvisno od države

Avtomatsko sestavljanje → elektronska vezja in masovna proizvodnja

→ stroški nabave opreme + stroški obratovanja

Ocena stroškov režije Navadno naredimo grobo oceno deleža režijskih stroškov

→ npr. 10% delež za nakup surovin, 80% za delovno silo, ...

Ocena deleža posrednih stroškov je zahtevna → npr. varovanje, vzdrževanje, …






10

Proces oblikovanja


proizvodnje

2. Zmanjševanje

stroškov

komponent

4. Zmanjševanje

stroškov

režije


OZP na druge

dejavnike

Ponovni izračun

proizvodnih

stroškov

3. Zmanjševanje

stroškov

sestavljanja

Prvotna

zasnova

Sprejemljiva

zasnova

Stroški komponent pogosto predstavljajo

večji del proizvodnih stroškov






11

2. Zmanjševanje stroškov komponent

1. Razumevanje tehnologije Oblikovalec se mora zavedati katere operacije so zahtevne in

drage ter kaj določa stroške izdelave, npr: → prezahtevne tolerance

→ posebne oblike, ki zahtevajo drago orodje in zamudno obdelavo

→ preseganje procesnih zmožnosti lastnih tehnoloških postopkov

(npr. debelina in vrsta materiala za laserski razrez)

Nujno je sodelovanje s tehnologi

2. Zmanjševanje procesnih korakov Pregled in ponovno oblikovanje nekaterih komponent

→ nekateri postopki so mogoče odvečni

(npr. barvanje nevidnih aluminijastih delov)

→ nekatere dele lahko izdelamo celostno v enem samem koraku

(npr. odlivanje, kovanje, …)






12

Fiksni strošek

npr. 1.000 EUR


3. Ekonomija skale v proizvodnem procesu Stroški so močno odvisni od obsega proizvodnje:

→ fiksni stroški se razdelijo na večje število enot

→ variabilni stroški so nižji, ker lahko nabavimo bolj učinkovito opremo

Procesi z majhnimi fiksnimi in velikimi variabilnimi stroški → primerni za majhen obseg proizvodnje (npr. strojna obdelava)

Procesi z velikimi fiksnimi in majhnimi variabilnimi stroški → primerni za velik obseg proizvodnje (npr. ulivanje)

Skupni

stroški

Število proizvedenih enot

Ulivanje

Strojna obdelava

Strošek orodja

npr. 10.000 EUR

Prelomna točka

npr. pri 1000 enot

npr. 1 EUR/enoto

npr. 10 EUR/enoto






13


4. Standardizacija komponent in procesov Ekonomija skale se logično prenese tudi na standardizacijo:

→ uporabljamo standardne postopke in komponente

→ nižamo stroške in povečujemo kakovost

5. Uporaba načela „črne škatle“ pri nabavi Dobavitelju posredujemo le opis komponente

→ opis funkcij brez vnaprejšnje notranje zasnove

Prednosti: → dobavitelj ima možnost lastne zasnove in nižanja stroškov

→ razvojni tim se razbremeni odgovornosti za oblikovanje

Slabosti: → potrebni so precejšni razvojni napori pri sistemski zasnovi in

→ jasne definicije funkcij, vmesnikov in povezav med komponentami






14

Proces oblikovanja


proizvodnje

2. Zmanjševanje

stroškov

komponent

4. Zmanjševanje

stroškov

režije


OZP na druge

dejavnike

Ponovni izračun

proizvodnih

stroškov

3. Zmanjševanje

stroškov

sestavljanja

Prvotna

zasnova

Sprejemljiva

zasnova

Stroški sestavljanja pogosto predstavljajo

manjši del proizvodnih stroškov






15

3. Zmanjševanje stroškov sestavljanja

Poleg stroškov sestavljanja lahko zmanjšamo tudi

število delov, kompleksnost proizvodnje in režijo!

1. Sledenje stroškov Določimo mero učinkovitosti sestavljanja

Teoretično ločeni deli so tisti, ki ustrezajo vsaj enemu od pogojev: → Potrebno jih je znatno premikati glede na sestav!

→ Morajo biti narejeni iz drugih materialov!

→ Potrebno jih je ločiti od sestava za potrebe dostopa in zamenjave!

Minimalni čas 3 sekund je navadno dovolj za sestavo dela, ki je

enostaven za prijem, ne potrebuje posebne orientacije in napora!

𝐷𝐹𝐴 𝑖𝑛𝑑𝑒𝑘𝑠 =𝑇𝑒𝑜𝑟𝑒𝑡𝑖č𝑛𝑜 𝑛𝑎𝑗𝑚𝑎𝑛𝑗š𝑒 š𝑡𝑒𝑣𝑖𝑙𝑜 𝑑𝑒𝑙𝑜𝑣 × (3 𝑠𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒)

𝑃𝑟𝑖𝑏𝑙𝑖ž𝑒𝑘 𝑐𝑒𝑙𝑜𝑡𝑛𝑒𝑔𝑎 č𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑒𝑠𝑡𝑎𝑣𝑙𝑗𝑎𝑛𝑗𝑎






16


2. Združevanje delov Tistih, ki ne ustrezajo pogojem za ločene dele

→ združevanje zmanjša kompleksnost sestavljanja (npr. z ulivanjem)

→ znižamo stroške in dosežemo boljšo geometrijsko natančnost






17


3. Poenostavljanje procesa sestavljanja Nekateri napotki

→ del se vstavi z vrha in se sam poravna

→ dela ni potrebno orientirati

→ del sestavimo le z eno roko

→ del ne zahteva uporabe orodja

→ del se vstavi v enem ravnem gibu

→ del je pritrjen takoj po vstavljanju

4. Sestavljanje prenesemo na kupca Pri tem lahko poenostavimo tudi pakiranje

→ vendar le za zelo preproste izdelke, npr. igrače






18

Primer pravil in napotkov za

sestavljanje računalnikov

1. Minimiziraj število delov

2. Spodbujaj modularno sestavo

3. Nakopiči sestave

4. Izogibaj se nastavljanju

5. Odstrani kable

6. Uporabi samopritrdilne dele

7. Uporabi samonastavljive dele

8. Izloči ponovno orientacijo

9. Olajšaj rokovanje z deli

10. Določi standardne dele






19

Proces oblikovanja


proizvodnje

2. Zmanjševanje

stroškov

komponent

4. Zmanjševanje

stroškov

režije


OZP na druge

dejavnike

Ponovni izračun

proizvodnih

stroškov

3. Zmanjševanje

stroškov

sestavljanja

Prvotna

zasnova

Sprejemljiva

zasnova

Stroške režije zmanjšamo tudi posredno

preko stroškov komponent in sestavljanja






20

4. Zmanjševanje stroškov režije

1. Minimiziranje sistemske kompleksnosti Čim manjše število dobaviteljev, delov, procesov, …

→ odvisno je od zasnove in lahko predstavlja velike stroške za podjetje

2. Odpravljanje napak Zastojev zaradi zamenjav podobnih delov, npr:

→ podobno dolgi vijaki, levo- ali desno-sučni navoji

→ zrcalno-simetrični deli ali deli, ki se razlikujejo le po surovini

Majhne razlike odpravimo ali poudarimo → npr. barvno kodiranje podobnih delov

Viri kompleksnosti Verzija 1 Verzija 2

Število novih delov 6 5

Število novih dobaviteljev 3 2

Število novih nestandardnih delov 2 2

Število novih »velikih orodij« 2 2

Število novih procesov 0 0

Skupno 13 11






21

Proces oblikovanja


proizvodnje

2. Zmanjševanje

stroškov

komponent

4. Zmanjševanje

stroškov

režije


OZP na druge

dejavnike

Ponovni izračun

proizvodnih

stroškov

3. Zmanjševanje

stroškov

sestavljanja

Prvotna

zasnova

Sprejemljiva

zasnova

Poleg cene izdelkov je pomemben tudi

čas in cena razvoja ter kakovost izdelkov






22

5. Preučitev vpliva na druge dejavnike

1. Vpliv OZP na čas razvoja Čas razvoja je zelo dragocen

→ razmerje med OZP in časom razvoja je kompleksno

→ oblikovanje kompleksnih delov za OZP lahko odločilno definira čas

→ na dinamičnih trgih je čas razvoja lahko pomembnejši od stroškov

2. Vpliv OZP na stroške razvoja Stroški so skoraj sorazmerni času razvoja

→ čas je odvisen od kompleksnosti izdelka

→ OZP v dobrem razvojnem procesu ne vpliva na čas

3. Vpliv OZP na kakovost izdelkov Kljub manjšim stroškom naj bi se kakovost dvignila

→ lahko pa se zmanjša zanesljivost in robustnost izdelkov






23

• OZP je primarno namenjeno zmanjševanju

proizvodnih stroškov, sekundarno pa tudi:

dvigovanju kakovosti

hitrejšemu in cenejšemu razvoju

• Vključiti je potrebno strokovnjake za

proizvodnjo in nabavo

• Iščemo cenejšo zasnovo in sestavo

s poenostavljanjem, integracijo in

standardizacijo komponent

• Upoštevamo tudi stroške režije in vpliv

OZP na kakovost, čas in ceno razvoja

Opomnik

13. Oblikovanje za proizvodnjo - lit.fe.uni-lj.silit.fe.uni-lj.si/contents/students/material/9/13....

Documents

Transcript of 13. Oblikovanje za proizvodnjo - lit.fe.uni-lj.silit.fe.uni-lj.si/contents/students/material/9/13....