Robottiasemien suunnittelun virtaviivaistaminen

Abstract

Modulaarisuutta on hyödynnetty entuudestaan jo pitkään teollisuudessa. Moduloinnin tuomat hyödyt ymmärretään, mutta usein moduloinnin osaamisen puute on estänyt tuotteiden onnistuneen kehityksen. Tutkimustietoa aiheesta on runsaasti, mutta sitä ei ole usein koottu yhteen paikkaan. Diplomityön aihe tuli Pemamek oy:lta. Työ suoritetaan kohdeyritykseltä tuleen tuoterakenteiden kehitystarpeen takia. Tarve kohdistuu yrityksen robottihitsausasema-tuoteperheeseen, jonka tuoteratkaisuja halutaan kehittää ja ymmärtää paremmin. Haasteena nykyisissä rakenteissa on tuoteperheen laajuus ja asiakaskohtaiset toimitukset. Historian saatossa yritykselle on kertynyt useita hieman toisistaan eroavia tuoteratkaisuita. Tutkimuksen tavoitteena on kehittää ja yhtenäistää tuoteperheen tuoteratkaisuja kohti modulaarisempia rakenteita. Tällä pyritään nopeampaan ja kustannustehokkaampaan läpimenoaikaan sekä enemmän vakioituihin tuotetoimituksiin, nykyisten asiakaskohtaisten toimitusten sijaan. Tutkimustyön pohjalta on tarkoituksena tulevaisuudessa kehittää suunnittelua tukeva suunnitteluohje. Tässä työssä arvioidaan tutkimuksen vaikutuksia tulevaan suunnitteluohjeeseen, mutta suunnitteluohjetta ei vielä laadita. Tutkimuskysymyksiin haetaan vastauksia Brownfield-prosessi-menetelmän avulla, jon-ka lisäksi työssä hyödynnetään muita modulaarisuuteen ja tuotekehitykseen ohjaavia kirjallisuusteoksia. Brownfield-prosessi on tarkoitettu jo olemassa olevien tuoteperheiden kehittämiseen kohti modulaarisempia ratkaisuja, joten sen voidaan nähdä tukevan merkittävästi tutkimuksen tavoitteita. Tutkimus toteutetaan tapaustutkimuksena, jossa keskitytään yrityksen hitsausrobottiasema-tuoteperheen kehittämiseen. Tapaustutkimuksen valintaa tutkimusmenetelmäksi tukee yritykseltä tullut pyyntö kehittää sen tuoteperhettä, jolloin tavoitteena on tuottaa yrityskohtaista tutkimustietoa. Tuoteperheen nykytila selvitetään yrityksen eri osastojen edustajien tietojen avulla. Lisäksi nykytilan selvitykseen hyödynnetään vanhoja tuoteratkaisuja ja niihin liittyviä teknisiä laskelmia ja mitoituksia. Nykytilanteen tarkka tuntemus mahdollistaa tuoteperheen kehittämisen modulaarisemmaksi ja yhteneväisemmäksi tutkimuksen edetessä. Tutkimustyö sisältää aiheeseen perehdyttävän kirjallisuustarkastelun ja siihen perustuvan tuotekehitystarkastelun. Tuotekehitystarkastelu keskittyy yrityksen robottihitsausasema tuoteperheeseen. Lopuksi tutkimustyön tuloksia ja niiden vaikutusta yrityksen tulevaan toimintaan arvioidaan. Työn ensimmäisessä vaiheessa tutustutaan teoreettiseen taustaan kirjallisuuskatsauksen avulla. Teoreettinen tausta koostuu modulaarisuudesta, tilavarauksista, rajapinnoista, konfiguroitavuudesta ja suurempana kokonaisuutena Bfp:stä. Työn toisessa vaiheessa keskitytään yrityksen tuoteperheen kehittämiseen. Tuoteperhe esitellään ja tutkimuksen rajausta perustellaan tarkemmin. Kehityksessä hyödynnetään teoreettisessa taustassa esiteltyjä kirjallisuuden menetelmiä, joiden avulla luodaan kehitetty tuoteperhe. Samalla tuoteperheen kehitystyön onnistumista arvioidaan. Työn kolmannessa vaiheessa keskitytään tarkemmin kehitystyön tulosten arviointiin ja pohditaan kehitystyön vaikutuksia yrityksen tulevaisuuteen. Lisäksi arvioidaan kehitystyön vaikutuksia tulevaisuudessa tehtävään suunnitteluohjeeseen.

The modularity has been used long time in the industry. The advantages of the modularity are understood but the product has not succeeded due to lack of know-how. There is a lot of research information about the modularity, but the information is not found in one source.

The subject of the master’s thesis came from the company called Pemamek. The development work is done because of the need for development of the robot welding station product family. The target is to improve the product solutions and to understand product family better. In the present structures the challenge is the scope of the product family and the customer-specific deliveries. In the course of time several product solutions which differ from each other slightly have accumulated. The objective of the study is to develop and to unify the product solutions of the product family towards more modular structures. The aim is to attempt at quicker and more costefficient lead-time and more to the standardised product deliveries, instead of the present customer-specific deliveries. Based on the research work the purpose is to develop an instruction for design in future to supports the design phase. In this work the design instructions are not done yet.

In the development the Brownfield-process is utilised. Also, other literature sources are used. The Brownfield process has been meant for more modular developing of already existing product family. it is seen that the Brownfield-process supports the objectives of the development work. The study is carried out as a case study. The choice of the case study for the research method is supported by the need to develop company-specific information. The present state of the product family is cleared with the help of knowledge of the representatives of the different departments of the company. Furthermore, old product solutions and technical calculations are utilised to the report of the present state. The exact knowledge of the present situation will make the developing process more congruent possible when the study proceeds. The research work contains the literature examination and the product development examination which is based on it. The product development examination concentrates on the robot welding station product family of the company. Finally, the results of the research work and their effect are estimated. The theoretical background consists of modularity, state reservations, configurable structures, and as bigger wholeness from Brownfield-process. At the second stage of the work, it will be concentrated on the developing of the product family of the company. The product family is presented, and the delimitation of the study is justified in more detail. Methods that have been demonstrated in the theory are utilised in the development. At the same time the success of the development work is estimated. At the third stage of the work effects will be concentrated in more detail.