Kvantitatiivinen tutkimus koneensuunnittelun metodiikoista

Abstract

Tässä työssä käsitellään koneensuunnittelua ja koneensuunnittelun metodiikkoja. Työn tavoitteena on luoda käsitys koneensuunnittelusta ja sen tavoitteista sekä koneensuunnittelun metodiikkojen merkityksestä. Lisäksi tavoitteena on antaa tietoa koneensuunnittelun metodiikkojen esiintyvyydestä tieteellisissä julkaisuissa. Tekniikan alan suunnittelijoiden työtä ohjaa suuri määrä periaatteita, joista osa on laajasti tunnettuja ja osa enemmän kirjoittamattomia sääntöjä. Työ pohjautuu Tampereen yliopiston Hervannan kampuksella opetettuun kurssiin Koneensuunnittelun metodiikat. Kurssi mukailee Massachusetts Institute of Technologyn konetekniikan professori Alexander H. Slocumin (2008) kokoamaa materiaalia koneensuunnittelun metodiikoista (engl. Fundamental Principles of Design). Työn alussa tutustutaan koneensuunnitteluun yleisesti. Koneensuunnittelussa yhdistyvät luovuus ja innovaatiot, kun ideoista pyritään muotoilemaan käytännönläheisiä ja houkuttelevia tuotteita ja laitteita asiakkaille. Tässä prosessissa merkittävässä osassa ovat alusta asti oikein tekeminen, teoreettinen tieto sekä käytännön osaaminen. Tärkein vaihe on prosessin alussa tehtävä ongelman määrittely. Ongelman määrittelyllä on merkittävä vaikutus siihen, että lähdetään ratkaisemaan oikeaa ongelmaa, ja ymmärretään suunnittelun vaatimukset sekä tavoitteet. Prosessin alussa tehdyt virheet voivat koitua myöhemmin hyvinkin kalliiksi. Tämän takia koneensuunnittelun vaiheiden ja prosessin ymmärtäminen on tärkeää koneensuunnittelun parissa työskenteleville. Seuraavaksi määritellään mitä on hyvä suunnittelu, sekä kerrotaan tarkemmin hyvän suunnittelun toiminnallisista ja taloudellisista vaikutuksista. Näiden lisäksi esitellään koneensuunnittelun metodiikat, jotka Timo Lehtonen (2017) on koonnut Slocumin (2008) Fundamental Principle of Design kokoelmasta. Koneensuunnittelun metodiikkojen tarkoitus on helpottaa ja nopeuttaa suunnittelijoiden suunnittelutyötä. Metodiikkojen avulla suunnittelija pystyy nopeammin generoimaan toteuttamiskelpoisia strategioita ja konsepteja. Työn osana tehtävän tutkimuksen tavoitteena oli saada tietoa koneensuunnittelun metodiikkojen esiintyvyydestä tieteellisissä julkaisuissa. Lisäksi haluttiin tietoa lähteiden jakautumisesta eri aineistotyyppeihin sekä tietoa siitä, kuinka paljon eri metodiikkoja on käsitelty tieteellisissä julkaisuissa. Tutkimuksen tuloksista havaittiin metodiikkojen esiintymisessä suurta vaihtelua. Jotkin metodiikat ovat hyvin laajasti käytettyjä, ja toisaalta jotkin metodiikat esiintyvät tutkimusaineistossa vain muutamissa artikkeleissa. Tarkempaa tutkimusta varten olisi hyödyllistä saada enemmän tietoa useammasta tietokannasta. Lisäksi olisi hyödyllistä saada tietoa metodiikkojen esiintymisen eroista tieteellisissä ja ei-tieteellisissä julkaisuissa (aikakauslehdet yms.). Tällöin saataisiin kuvaa siitä, ovatko jotkin koneensuunnittelun metodiikat filosofisia, mielipiteisiin pohjautuvia tai yksittäisen tutkijan kehittämiä ideoita, joita ei ole laajemmin tieteellisesti tutkittu ja todistettu.

This thesis discusses mechanical design and fundamental principles of machine design. The aim of the thesis is to provide an understanding of mechanical design and its objectives, as well as the significance of fundamental principles of mechanical design. Another objective is to provide information on the prevalence of fundamental principles of mechanical design in scientific publications. The work of designers in the field of technology is guided by a large number of principles, some of which are widely known and some of which are more unwritten rules. The thesis is based on the course Koneensuunnittelun metodiikat taught at the Hervanta campus of the Tampere University. The course follows the Fundamental Principles of Design material compiled by Alexander H. Slocum (2008), Professor of Mechanical Engineering at the Massachusetts Institute of Technology. The thesis begins with an introduction to mechanical design in general. Mechanical design combines creativity and innovation, as ideas are shaped into practical and attractive products and devices for customers. From the outset, hands-on work, theoretical knowledge, and practical skills play a significant role in this process. The most important step is to define the problem at the beginning of the process, which has a significant impact on solving the right problem and understanding the design requirements and objectives. If mistakes are made at the beginning of the process, they can be very costly. For this reason, it is important for those working in mechanical design to understand the stages and process of mechanical design. Next, we will define what good design is and explain in more detail the functional and economic effects of good design. In addition, we will present fundamental principles of mechanical design compiled by lecturer Timo Lehtonen (2017) from Slocum's (2008) Fundamental Principle of Design collection. The purpose of fundamental principles of mechanical design is to facilitate and speed up the design work performed by designers. With the help of these principles, designers can generate feasible strategies and concepts more quickly. The aim of the research conducted as part of this thesis was to obtain information on the prevalence of fundamental principles of mechanical design in scientific publications. The aim was to obtain information on the distribution of sources across different types of material and on the extent to which different principles have been discussed in scientific publications. The results of the study showed that there are significant variations in the prevalence of fundamental principles. Some principles are widely used, while others appear in only a few articles in the research material. For more detailed research, it would be useful to obtain more information from several databases. It would also be useful to obtain information on differences in the occurrence of fundamen-tal principles in scientific and non-scientific publications (magazines, etc.). This would provide an indication of whether certain fundamental principles are more philosophical, opinion-based, or ideas developed by individual researchers that have not been widely researched and proven scientifically.