Työkoneen rakenteen modulaarisen arkkitehtuurin ja tilavarausten suunnittelu

Abstract

Suomalaisen työkonevalmistajan kaksi eri tuoteperhettä on vuosien saatossa kehittynyt eri suuntiin johtuen tuotteiden hieman erilaista tavoista käsitellä ja liikuttaa siirrettäviä kohteita niiden toimintaympäristössä. Tämä erisuuntainen kehitys on aiheuttanut paljon eroavaisuuksia tuotteisiin rakenne-, toimilaite-, ja komponenttitasolla, vaikka perustoimintaperiaate molemmissa tuotteissa on alun perin ollut suurin piirtein samanlainen. Nykyisten projektikohtaisten tuotteiden kokonaisuuksien toteuttamisessa, varsinkin toimilaitetason osalta, joudutaan tekemään paljon työtä suunnittelussa ja valmistuksessa räätälöitäessä ne kunkin asiakkaan tarpeisiin ja toimintaan.

Suurin osa työkoneen toimilaitteista sijaitsee sen toimilaitetasolla. On havaittu selvä tarve sellaiselle toimilaitetasolle, joka sopisi kaikkiin työkonemalleihin toimilaitevarustelun muuttuessa työkonemallista ja toimintavaatimuksista riippuen. Tässä diplomityössä haetaan konseptitasolla ratkaisua siihen, miten toimilaitetason toimilaitearkkitehtuuri voidaan toteuttaa tukemaan modulaarista arkkitehtuuria samalla huomioiden moduulien vaatimat tilavaraukset. Modulaarisen arkkitehtuurin toteutuksen lopputuloksena tuoteperheitä voidaan moduloinnin kautta tuoda lähemmäksi toisiaan sekä vähentää muuttuvien tekijöiden määrä suunnittelussa ja valmistuksessa vakioinnin ansiosta.

Työssä selvitettiin liiketoimintaympäristöstä tulevien vaatimusten perusteella toimilaitetason tuoterakenteen osituslogiikkaa, joka pystyisi vastaamaan näihin vaatimuksiin samalla tavoitellen maksimaalista arvontuottoa. Tuoterakenteen selvityksen kautta luotiin geneeristen elementtien muodostama moduulijako, jonka sisältämien moduulien ja moduuliryhmien rajapinnat ja tilavaraukset työkoneen toimilaitetasolla varmistettiin toteutettavissa oleviksi tietokoneavusteista suunnittelua hyväksikäyttäen. Lopuksi suunnittelussa toteutettujen ratkaisujen vaikutuksia arvioitiin liiketoiminnan näkökulmasta.

Työn tuloksena saatiin tietoa toimilaitetason moduulien osituslogiikasta, havainnoista liittyen rajapintojen toteutukseen ja arkkitehtuurista oletetussa ympäristössä, minkä määrittää pitkälti toimilaitetason teräsrakenteen malli. Myös toimilaitetason teräsrakenteesta saatiin työssä paljon arvokasta tietoa.