Työstökoneita palvelevan robottisolun tuotteistaminen

Abstract

Tämä diplomityö tehtiin suomalaiselle konepajatuotteita maahantuovalle ja robottiautomaatioratkaisuja tekevälle yritykselle. Yrityksen robottiautomaatioratkaisut suunnitellaan yleensä hyvin asiakaslähtöisesti, joten vaikka robottisolut ovat luonteeltaan samantyyppisiä, niissä olevat osat ja ratkaisut saattavat poiketa toisistaan huomattavasti. Diplomityön tarkoituksena oli tutkia yrityksen tekemiä työstökoneen palveluun soveltuvia robottisoluja, tunnistaa niiden asiakastarpeista johtuvat muuntelutarpeet ja mitkä asiakastarpeet aiheuttavat näitä, sekä kehittää näiden pohjalta tuotteille alustava modulaarinen tuoterakenne ja moduuliarkkitehtuuri. Tämän tavoitteena oli toimia pohjana yrityksen kehityshankkeelle, jotta yritys pystyisi tulevaisuudessa toimittamaan työstökoneita palvelevia robottisoluja tuotemaisina, mahdollisimman paljon etukäteen suunniteltuina kokonaisuuksina.

Tutkimuksen käytännön osuudessa käytettävä aineisto kerättiin pääasiassa yrityksen historiassa toimittamien robottiautomaatioratkaisujen dokumentaatiosta. Tämän lisäksi yrityksen myynnissä ja suunnittelussa työskentelevien asiantuntijoiden kanssa käytiin erinäisiä keskusteluja ja haastatteluja tiedon keräämiseksi.

Tutkimuksen teoriaosuudessa esitellään tuotteistamisen ja modulaarisuuden teoriaa, sekä Brownfield-prosessi, jota sovellettiin tutkimuksessa tuotteen moduulirakenteen ja moduuliarkkitehtuurin määrittämiseen. Brownfield-prosessin tarkoituksena on järkevöittää olemassa olevaa tuotevalikoimaa ja kehittää tuoteperheen konfigurointia modulaarisuuden avulla. Näiden lisäksi teoriaosuudessa esitellään myös tutkittava tuote kirjallisuuskatsauksena.

Tutkimuksen käytännön osuus aloitettiin tuoterakenteeseen perehtymällä. Tuotteista tunnistettiin 16 asiakasvaatimuksista johtuvaa muuntelutarvetta ja 8 muuntelua aiheuttavaa muuntelutarvetta. Tämän jälkeen tuotteelle kehitettiin alustava modulaarinen tuoterakenne ja moduuliarkkitehtuuri edellisen vaiheen tulosten pohjalta. Tuoterakenne jaettiin 25 geneeriseen elementtiin, jotka toimivat tuotteen alustavina moduuleina. Tämän lisäksi tuotteelle määritettiin myös alustava moduuliarkkitehtuuri, joka kuvaa miten moduulit asettuvat tuotteessa suhteessa toisiinsa.

Alustavat moduuli ja moduuliarkkitehtuuri toimivat tutkimuksen tuloksina. Nämä antavat yritykselle hyvän pohjan aloittaa heidän kehityshankkeensa tuoteperheen modulaarisen rakenteen toteuttamiselle, joten tutkimuksen tavoitteeseen päästiin. Yrityksen mahdollisesti saama hyöty kehitystyöstä kuitenkin jää todennäköisesti vähäiseksi, jos modulaarista tuoterakennetta käytetään ainoastaan työstökoneita palvelevissa robottisoluissa. Tämän takia tutkimuksessa lopussa yritystä suositellaankin laajentamaan ja muokkaamaan modulaarista rakennetta siten, että sitä voitaisiin käyttää mahdollisimman laajasti eri robottisolusovelluksissa.

This master’s thesis was done for a Finnish company that imports machine tool products and makes robot automation solutions. The company's robot automation solutions are generally designed to be very customer-oriented, so although the robot cells are similar in nature, the components, and solutions in them may differ considerably. The purpose of the thesis was to study the robot cells made by the company that are suitable for machine tool tending, to identify their modification needs due to customer needs, which customer needs cause them, and to develop a preliminary modular product structure and modular architecture for these products. The aim of this is to serve as a basis for the company's development project, so that in the future the company will be able to supply machine tool tending robot cells in product-like as much pre-designed entities as possible.

The material used in the practical part of the study was collected mainly from the documentation of the robot automation solutions provided by the company in its history. In addition to this, various discussions and interviews were held with experts working in the company’s sales and design to gather information.

The theoretical part of the study introduces the theory of productization and modularity, as well as the Brownfield process, which was applied in the study to determine the modular product structure and modular architecture of the product. The purpose of the Brownfield process is to rationalize the existing product range and develop the configuration of the product family through modularity. In addition to these, the theoretical part also presents a literature review of the product.

The practical part of the study began with the study of the product structure. Of the products, 16 modification needs due to customer requirements and 8 modification needs causing modification were identified. A preliminary modular product structure and module architecture was then developed for the product based on the results of the previous phase. The product structure was divided into 25 generic elements that served as preliminary modules for the product. In addition to this, a preliminary module architecture was also defined for the product, and it describes how the modules are positioned in the product in relation to each other.

The preliminary module and module architecture serve as the results of the study. These give the company a good foundation to start their development project to implement the modular structure of the product family, so the goal of the study was achieved. However, the potential benefit to the company from the development work is likely to be small if the modular product structure is used only in robot cells serving machine tools. For this reason, at the end of the study, it is recommended that the company expands and modifies the modular structure so that it could be used as widely as possible in various robot cell applications.