Lamellipattereiden kokoojatukkien suunnittelun automatisointi

Abstract

Tässä diplomityössä luotiin it-järjestelmä, joka tilauksen vastaanottamisen jälkeen tuottaa valmistuskuvat lamellipattereiden kokoojatukeista automaattisesti. It-järjestelmästä käytetään nimitystä suunnitteluautomaatti. Työ tehtiin yritykselle Oy Ekocoil, joka on Suomen johtava valmistaja muun muassa lamellipattereissa, levylämmönvaihtimissa ja nestejäähdyttimissä. Syynä tämän työn teettämiselle olivat yrityksen halu tehostaa tuotantoa ja hyvät kokemukset aikaisemmista suunnitteluautomaatioprojekteista. Työn keskeinen sisältö jakautuu kahteen osaan: taustatutkimukseen ja suunnitteluautomaatin toteutukseen. Taustatutkimuksella selvitettiin lamellipattereiden ja kokoojatukkien toimintaa ja rakennetta sekä kokoojatukkien suunnittelua ohjaavat säännöt. Nämä selvitettiin tutkimalla alan kirjallisuutta, yrityksen dokumentaatioita ja haastattelemalla myynnissä, suunnittelussa ja valmistuksessa työskenteleviä henkilöitä. Taustatutkimuksen keskeisimmät tulokset kokoojatukkien suunnittelusääntöjen lisäksi olivat tieto siitä, että nykytilassa kokoojatukkien lopullinen rakenne päätetään vasta valmistuksen aikana. Syy tähän on nykyisen suunnittelun tuottama valmistusdokumentti, joka ei esimerkiksi sisällä yksittäisten osien mittoja. Tuotanto on kuitenkin sujuvaa nykyisten valmistuksen työntekijöiden kokemuksesta johtuen. Taustatutkimuksen perusteella suunnitteluautomaatin toteutukselle asetettiin vaatimukseksi valmistettavien osien mittakuvien tuottaminen, jotta valmistusvaihetta saataisiin nopeutettua. Suunnitteluautomaatti toteutettiin DriveWorks- ja Solidworks-ohjelmistoilla, jotka oli hankittu yritykselle aiempia lamellipattereiden kehysrakenteen levyosien kuvia tuottavia suunnitteluautomaatteja varten. Kokoojatukkien suunnitteluautomaatti ja sen ohjelmistokomponentit suunniteltiin siten, että ne voidaan liittää osaksi nykyistä tuotannonhallintajärjestelmää aikaisempien automaattien tapaan. Tarvittavat 3D-mallit luotiin Solidworks-ohjelmistolla ja malleja ohjaavat suunnittelusäännöt kirjoitettiin DriveWorks -ohjelmistoon. Näiden lisäksi tehtiin ohjelma, joka muuntaa kokoojatukin liitosputkien paikat saatavilla olevasta tiedosta Solidworksille sopivaan muotoon. Ohjelma toteutettiin Python ohjelmointikielellä. Suunnitteluautomaattiin luotiin lisäksi käyttöliittymä, jolla voidaan muokata tilauksia tarvittaessa tyypillisimpien asiakasvaatimusten mukaisiksi. Käyttöliittymä toteutettiin nykyaikaisia web-tekniikoita hyödyntäen. Suunnitteluautomaatin ohjelmistokomponentit saatiin valmiiksi, mutta niitä ei ehditty ottaa käyttöön ennen tutkimukseen käytettävissä olevan ajan päättymistä. Tästä syystä työn vaikutuksia tuotannon näkökulmasta ei voida arvioida. Vaikutusten voidaan olettaa kuitenkin olevan myönteisiä aikaisempien automatisointiprojektien tulosten pohjalta. Avainsanat: Suunnitteluautomaatio, DriveWorks, Lamellipatteri, Kokoojatukit

This master’s thesis was done to implement a design automation system for header tubes of finned coils. The study was done under contract to Oy Ekocoil, which is a leading manufacturer of finned coils, plate heat exchangers and dry coolers in Finland. The reasons for this study were company’s desire to accelerate production and good experiences from earlier design automation projects. There are two main sections in this study: background research and implementation of the design automation system. The goal in background research was to find out what are the working principles of finned coils and header tubes, what kind of parts and structures are used in manufacturing of header tubes and what are the designing rules of header tubes. The research was done by studying literature and company’s documentation and by surveying people working in sales, design and manufacturing. Main results of background research were the designing rules of the header tubes and the awareness of the fact that the final structure of header tubes is decided during manufacturing. The reason for that is the present state of manufacturing document of the header tubes, which is not presenting accurate measurements for individual parts. The manufacture is still fluent mostly because of the experience of the current workers in manufacturing. Producing accurate manufacturing drawings was set as a requirement for the design automation system. The design automation system was implemented with Solidworks and DriveWorks software that were bought to company because of earlier design automation projects. The design automation system and its software components were planned to be integrated to existing production management system. Necessary 3D models were created with Solidworks and the designing rules of models were written in the DriveWorks. On the top of these there were a need to create a software to convert coordinates of the header tube connection tubes to a format understandable by the Solidworks. Converter software was written in Python. Also, a user interface was created for editing header tube orders to meet the most usual customer requirements. The user interface was implemented with modern web techniques. All the design automation systems software components were created in the time frame of this study, but the system is not yet used in manufacturing. Because of that, it is hard to estimate the effect of this master’s thesis on manufacturing. Because of earlier design automation projects, the effect can be supposed to be positive. Keywords: Design automation, DriveWorks, Finned coil, Header tubes