MODULARISEERIMINEKasutatud on materjale magistritööst:[Martinš Sarkans „Testadapteri tooteplatvormi moodulsüsteemi arendus OÜ JOT Eesti”, TTÜ, 2003 - juhendaja prof L. Roosimölder]

PÕHIALUSED

Moodulsüsteemidel on pikk ajalugu. Tootmises on moodulid kasutusel juba sajandeid, kuna keerulisi tooteid on lihtsam valmistada kui tootmisprotsess on jagatud lõikudeks.

Kuid modulariseerimine pole ainult meetod keeruliste detailide tootmiseks vaid ka põhimõte toodete struktureerimiseks. Moodulsüsteemi korral ei ole oluline ainult tootmise lihtsustamine või tootearenduse aja lühendamine vaid võimalus luua kliendile individuaalne lahendus.

Modulariseerimine annab ettevõtjatele võimaluse ohjata keerulist tehnikat. Toote jagamine osadeks ehk mooduliteks on andnud toote arendajatele, valmistajatele ja klientidele suure paindlikkuse. Üks näide sellest on 1964 aastal IBM-i poolt turule toodud esimene mooduliteks jagatud arvuti System/360. See oli terve tootepere, kus olid arvutid erineva suuruse ja kasutusalaga. Samas oli kõigi kasutamine samadel põhimõtetel ja nad kasutasid samu lisaseadmeid. Et saavutada üksikute lülide omavaheline koostöö kasutati printsiipi Modularity in Design. Selle käigus jagati protsessorite ja hajusseadmete konstruktsioon nähtavaks ja piiratud informatsiooniks. Kuna erinevate moodulite väljatöötamisel ja valmistamisel osalesid erinevad osakonnad ja firmad kasvas hüppeliselt innovatiivsus, kuid samal ajal muutus arendusprotsess ka ebamäärasemaks.

Kliendi seisukohalt annab modulariseerimine võimaluse luua üksikutest elementidest lõpptoote, mis vastab täpselt kliendi maitsele ja nõuetele. Sellist lähenemist nimetatakse Modularity in Use.

Moodulsüsteem koosneb üksikutest sõlmedest, ehk moodulitest, mis luuakse üksteisest sõltumatult kuid mis töötavad ühtse tervikuna.

See annab võimaluse komponendid standardiseerida, et neist saaks kiirelt luua toote erinevaid variatsioone. Standardsed elemendid ja nendevahelised liidesed moodustavad tooteplatvormi. Nende liitmisel tekib moodulsüsteem ja sellest saadud variatsioonid moodustavad tootepere.

Ühe toote moodustavad funktsionaalsed ja füüsikalised osad. Toote funktsionaalsed elemendid on iseseisvad täiturid ja muundid, mis aitavad kaasa toote kogu funktsiooni täitmisele. Füüsikalised elemendid on detailid, komponendid ja alamkoostud, mis toetavad toote funktsioone. Need füüsikalised elemendid on jagatud mitmesse suuremasse plokki, mis koosnevad paljudest komponentidest, mis toetavad sarnaseid toote funktsioone. Sellisel juhul nimetatakse sellist plokki mooduliks. Toote arhitektuur on skeem, kus funktsionaalsed elemendid on jagatud füüsikalisteks plokkideks, mis toimivad omavahel.Teooria nõuab integratsiooni, praktika aga modulaarsust. Tooted on harva täielikult modulaarsed või integraalsed. Vaatleme näitena mööbli koostamisel kahte erinevat struktuuri, mis on toodud Selel 1.0. Pildil a on näha, et sahtel ja riiuli osa on üksteisest sõltumatud moodulid, mis monteeritakse kokku, moodustades nii ühtse terviku. Moodulstruktuuri puhul on iga funktsioonielement paigutatud ühte moodulisse, millel on täpselt määratletud ühendused teiste moodulitega. Selline moodularhitektuur lubab teha muutusi ühes moodulis ilma, et see mõjutaks teisi mooduleid ja toode tervikuna täidab oma funktsiooni. Nii on võimalik luua ja arendada mooduleid ülejäänud süsteemist täiesti sõltumatult.

1

Sele 1.0. Moodulstruktuuri ja integraalstruktuuri näide mööblitootmises [3]

Traditsiooniline on integraalstruktuur mis konstrueeritakse maksimaalset tulemust silmas pidades. Siin muutuste tegemine ühes komponendis võib tähendada kogu toote uuesti projekteerimist. Funktsionaalsete ülesannete täitmine võib olla jagatud erinevate sõlmede vahel ning piirid sõlmede vahel on hajutatud ja/või mitteeksisteerivad. Selline struktuur on toodud Selel 1.0. (b).

Tootesiseselt on moodulsüsteemid jagatud kolme kategooriasse [Ulrich &Tung, 1991]:

§ komponendi lisamise moodulsüsteem, kus kaks või enam erinevat komponenti lisatakse moodulisse moodustades nii erinevaid variante tootest, mis kuuluvad ühte tooteperre;

§ komponendi jagamise moodulsüsteem, kus erinevad moodulid jagavad komponente moodustades nii erinevaid variante tootest, mis kuuluvad erinevatesse tooteperedesse;

§ siini moodulsüsteem, kus moodulit, millel on üks või enam liidest, saab sobitada määratletud hulga ja koha sobivate komponentidega;

Komponentide liitmise kohta on parim näide arvutisüsteemid. Välja on töötatud lahendus, kus arvutile M1 on võimalik liita erinevaid monitore M2, M3 ja M4 (Sele 2.0. (a)). Komponentide jagamine on levinud autotööstuses, kus erineva kerega M2 ja M3 ning erinevate ratastega M4 ja M5 jagavad ühist mootorit M1 (Sele 2.0. (b)). Siini moodulsüsteem leiab laialt kasutamist elektroonikas. Näitena on toodud arvutile hajusseadmete liitmise võimalus (Sele 2.0. (c)).

2

a)

b)

c)

Sele 2.0. Näide moodulsüsteemi kategooriate kohta

Toote muutmisi tuleb ette tihti. Põhjused selleks on erinevad: uuendused, aksessuaarid, kohandamine, olukord turu, taaskasutus jne. Tihenev konkurents esitab tootele järjest rohkem selliseid nõudmisi. Moodulsüsteem võimaldab sisse viia muutusi üksikutes funktsioonielemen-tides muutmata plokis teisi funktsioone.

3

MODEM VÕRGUSEADE

ARVUTI SISEND/VÄLJUND SIIN

LASERPRINTER SKANNER MODEM

ARVUTI SISEND/VÄLJUND SIIN

KETTASEADE MONITOR PRINTER

ARVUTI SISEND/VÄLJUND SIIN

1 MOODULSÜSTEEMID

1.1 ÜldmõistedMoodulsüsteemi loomise all mõistetakse enamasti toote jagamist valmistamise seisukohalt sõltumatuteks komponentideks. See võimaldab firmadel standardiseerida komponente, et neist saaks kiiresti luua erinevaid tootevariante. Selles kontekstis esinevad väljendid: tooteplatvorm ja tootepere. Tooteplatvormi moodustavad standardsed elemendid ja nendevahelised liidesed. Kõik tooteplatvormi elemendid ja liidesed kokku moodustavad moodulsüsteemi ja selle tulemusena saadud toote variatsioonide kogum on käsitletav kui tootepere.

Entsüklopeedias defineeritakse moodulit kui unifitseeritud, omaette konstruktsioonilistest tervikutest moodustatavat koostu, kombineeritavat ja vahetatavat osa või komponenti, mida kasutatakse koos teiste sarnaste koostudega.

Lähtudes toote struktuurist, mõistetakse moodulsüsteemi all masinate, konstruktsiooni-sõlmede ja üksikosade kogumit, mille liikmeid-moodulied kombineerides ja ühendades saab sooritada erinevaid tervikfunktsioone.

Erinevas suuruses, ühesuguse ehitusega mooduleid nimetatakse moodulseeriaks [Pahl & Beitz, 1996]. Moodulsüsteem on tootestruktuuri üks tähtsamaid karakteristikuid. Tootestruktuuri defineeritakse skeemina, kus toote funktsionaalsed elemendid on jagatud füüsilisteks moodu-liteks. Moodulstruktuuril on järgmised omadused:

moodulid täidavad ühte või mitut funktsiooni

moodulite omavahelised seosed lähtuvad toote põhifunktsioonist.

Lisaks juba eelpooltoodud moodulsüsteemide kolmele liigile (lisamise-, jagamise- ja siinisüsteemile) eristatakse moodulsüsteeme mõnikord ka järgmiselt:

sobitamise moodulsüsteem, kus ühte või enamat unifitseeritud komponenti on kasutatud ühe või lõpmatu arvu varieeruvate lisakomponentidega

valikuline moodulsüsteem, mis võimaldab sobivate komponentide konfigureerimist senikaua kuni komponendid ühendatakse liidestpidi. [Ulrich & Tung, 1991]

segatüüpi moodulsüsteem, mille moodustavad moodulkomponendid omavahel [Pine, 1993].

Moodulsüsteemi mõistet võib defineerida ka kliendi seisukohalt: moodul on element, mille valib klient, et ise konstrueerida endale soovitud toode - ta valib baasmoodulid ja lisab neile mooduleid vastavalt oma vajadustele [Withney, 1993].

4

1.2 Modulaarsete toodete eelised ja puudusedModulaarsetel toodetel ja tooteperedel on mitmeid eeliseid. Lähtudes toote elutsüklist seonduvad eelised järgmiste valdkondadega:

tootearendus ja konstrueerimine

variatsioon

tootmine

kvaliteet

turustamine ning müügijärgne tugi

Sageli käsitletakse modulaarsust tootevariatsiooni kontekstis. Tootevariatsioonide plahvatuslikust kasvust tingitud probleemid raskendavad tootmist. Modulaarsus vähendab neid probleeme. Modulariseerimine suurendab samasuse astet, see võimaldab tootjal koostada ja sobitada elemente ja luua kliendi vajadustele vastav toode.

Standardiseeritud mooduleid kasutatakse tavaliselt mitmetes tootevariantides. See võimaldab majanduslikku kokkuhoidu. Sama moodul mitmes tootevariandis (samasus) tähendab, et ühist moodulit saab toota suurtes kogustes.

Mooduleid võib taaskasutada (re-use) mitmes tootepõlvkonnas, kus ainult mõned detailid uuendatakse. See võimaldab keskenduda väikesema arvu moodulite tehnilistele riskidele, mis tõstab tõenäosust, et kogu süsteem on edukas.

Samasust tuleb kasutada tootearenduses – moodulite konstruktsiooni (kontseptsioonid või detailijoonised) erinevates olemasolevates või tuleviku tootevariantides taaskasutades saavu-tatakse kokkuhoid. Samasus viib arenduskulude, samuti materjalide käitlemise ja komponentide tootmiskulude alanemiseni. Moodulsüsteem annab toote loojale võimaluse kontrollida muutuste protsessi. Selline vabadus annab võimaluse viivitada üksiku detaili lõpliku lahenduse valimisega kahjustamata seejuures toote arenduse protsessi.

Modulaarsete toodete eelised:

1. Tootmine muutub odavamaks – kuna moodulit saab toota suurtes kogustes;

2. Suurendab toote uuendamise võimalusi – mooduli liitepindade täpne spetsifitseerimine võimaldab moodulis sisse viia muudatusi teisi mooduleid muutmata;

3. Tootevariantide suurenemine – moodulite kombineerimine annab võimaluse suurendada toote variante;

4. Tellimisaja vähenemine – suur tootemaht ja täpne logistika tagavad lühikesed tarneajad;

5. Ülesannete jagamine osadeks – spetsifitseeritud moodulid ja standardsed liitepinnad annavad võimaluse jagada keerulised ülesanded lihtsamateks alamülesanneteks mida saab sooritada paralleelselt;

6. Lihtne on toodet uuendada, parandada ja utiliseerida – modulariseeritud toote uuendamisel või parandamisel vajavad vaid mõned komponendid asendamist. Mooduliteks jagatavat toodet on lihtne utiliseerida;

5

7. Lihtsam on toodet arendada ja kontrollida – ülesannete ja ühenduste spetsifitseerimine võimaldab arendada toodet sõltumatult. Samas tõuseb ka töökindlus ja kvaliteet kuna üksikute sõlmede töökindlust on kergem kontrollida;

8. Olemasolevaid lahendusi kasutades on võimalik luua toode, mis vastab erinevate klientide vajadustele;

9. Kombineerides mooduleid saadakse uus toode – uue toote loomisprotsessi lihtsustumine;

10. Arenduskulud lisanduvad vaid juhul, kui kliendil on mingid ekstra soovid;

11. Toote valmistamine lihtsustub – toomisajad vähenevad;

12. Mitme mooduli paralleelselt valmistamise võimalikkus;

13. Moodulite eraldi testimise ja arendamise võimalus;

14. Ladustamise lihtsustumine, laoseisu vähenemine;

15. Hooldamise lihtsustumine – kogu mooduli väljavahetamise võimalus vea ilmnemisel;

16. Lihtne modifitseeritus – seadme uuendatavus moodulikaupa.

Moodulsüsteemi puudused:

1. Liigne standardiseeritus;

2. Staatilise arhitektuuri ja sarnaste toodete oht;

3. Madalam efektiivsus võrreldes spetsiaalse lahendusega;

4. Suured väljatöötamiskulud;

5. Mooduli suuremad gabariidid võrreldes spetsiaalse lahendusega;

6. Moodullahenduse võimalik keerukus ja kallidus võrreldes spetsiaalse lahendusega.

Üks peamisi ajendeid moodulsüsteem kasutusele võtta on suure tootevaliku saamise võimalus kasutades oluliselt väiksemat arvu erinevaid mooduleid ja komponente. Moodulsüsteeme on võimalik toota nii, et suurem osa mooduleid ehitatakse allhankijate poolt ja ainult lõplik koostamine või testimine tehakse firmas. Sellega hoitakse kokku ressursse ning ka tootmiseks kuluv aeg lüheneb. Suure eelise annab ka laovaru, mis annab võimaluse kiirelt koostada kliendile sobiv toode või asendada üksikuid sõlmi remondi korral. Probleemiks moodulsüsteemi loomisel on liidesed, kuna nende konfiguratsioon võib muutuda.

Moodulsüsteemi eeliste paremaks mõistmiseks võrdleme tootearendusprotsessi traditsioonilise lähenemise puhul ja moodulsüsteemi kasutamisel. Toote või komponendi ja nende liideste spetsifikatsioonide väljatöötamisel jadamisi võib algtingimuste muutmise vajadus selguda alles arendusprotsessi lõppfaasis. Selel 1.1. on toodud info liikumine arendusprotsessis, kus komponentide arendamine toimib jadamisi. Mingi tehniline probleemi tekkimisel tuleb liikuda

6

tagasi faasi, mis vajab korrigeerimist. Eriti raske on olukord kui tegemist on aluskomponenti-dega. Selline aeglane info liikumine ja korduvate iteratsioonide tegemine toovad kaasa suured arenduskulud ja ajakao, mis on firma konkurentsivõimele kahjulikud.

6.

Sele 1.1. Traditsiooniline tootearendusprotsess [Takeuchi ja Nonaka (1986)]

Kasutades moodulsüsteemi saame täiesti erineva mudeli info liikumiseks tootearendusprotsessis.

Sele 2.1. Mooduliks jaotatud tootearendusprotsess [Takeuchi ja Nonaka (1986)]

Võrreldes traditsioonilist tootearendusprotsessi, kus komponente arendatakse jadamisi, luuakse moodulsüsteemi korral tootearenduses täielik info liikumise struktuur, mis hõlmab toote

7

uus toode

Aegarendamise algus arendamise lõpp

sõltumatu komponent

sõltuv komponent

sõltuv komponent

sõltuv komponent

sõltuv komponent

sõltuv komponent

arendamis- ja spetsifitseerimisprotsessi järjestikune käik info edaspidine

liikumine

tagasiside

uus toode

aegarendamise algus arendamise lõpp

paralleelne (konkureeriv) arendus

infovahetus on määratletud liideste spetsifikatsiooniga tulenevalt toote arhitektuurist

arhitektuuri põhjal koostatud komponentide omavaheliste ühenduste spetsifikatsiooni, mis määrab arendusprotsessi väljundi enne selle algust ja enne detailse projekti koostamist.

1.3 Modulaarsuse definitsioonid

Modulaarsus tähendab kindla põhimõttega toote struktuuri. Moodul esindab seal elementi või gruppi elemente, mis täidavad modulaarsuse tingimusi. Terminit modulaarsus on toodete puhul kasutatud kirjeldamaks üksikute elementide kasutamist toote variatsioonide loomiseks.

Ühtset definitsiooni moodulsüsteemide kohta siiski pole. Kasutatakse sõnu varieerumine, standardiseeritud, plokid, struktuur jne.

Tabel 1.1 Definitsioonid-määratlused modulaarsuse kohta

Autor Definitsioon1 Pahl 1996 Modulaarsed tooted viitavad seadmetele, koostudele ja komponentidele,

mis täidavad erinevaid üldisi funktsioone erinevate kombineeritud plokkide või moodulite abil.

2 Mayas 1993 Moodulid on ühikud, mida on võimalik eelnevalt koostada ja võimalikult varajases etapis katsetada koos standardiseeritud liidestega.

3 Andreasen 1996

Modulariseerimine on füüsikaliste alamsüsteemide loomine koos sobivate liidestega, mida kasutatakse variatsioonide vähendamiseks protsessis, väljundites, organites ja osade tasemel. (Vähendamine saavutatakse läbi samasuse).

4 Hubka 1988 Modulaarne konstruktsioon: konstruktsioonielementide ühendamine sobivateks gruppideks, milledest on võimalik koostada terve hulk erinevaid tehniliste süsteemide variante.

5 Reinders 1993 Funktsionaalset elementi või alamkoostu kutsutakse mooduliks, kui alamkoostu on kasutatud korduvalt samas tootes või erinevates toodete variantides.

6 Whitney 1992 Moodulid võivad olla seotud kliendi või müügimehe vajadustega. Alamkoostud on suunatud ainult tootja vajadustele.

7 Cooling 1995 Moodul on alakoost kindla funktsiooni ja defineeritud liidestega põkkumaks teiste elementidega.

8 Erixon 1998 Modulariseerimine on toote dekomponeerimine ehitusplokkideks (mooduliteks) koos määratletud liidestega, sõltuvalt firma erilistest vajadustest.

8

2 MOODULSÜSTEEMIDE LOOMISE JA ARENDAMISE VIISID

Välja on töötatud mitmeid moodulsüsteemide loomise metoodikaid. On lähenemisviise, mis käsitlevad ainult tehnilisi küsimusi, nt kus omavaheliste seoste maatriksit kasutatakse moodulite rühmitamiseks lähtuvalt nendevahelistest seostest (materjal, energia, informatsioon, ruumilisus). Siit on välja kujunenud robustne konstrueerimine, kus optimeeritakse moodulivariantide hulka mingi kindla funktsiooni jaoks, kui see esineb paljudes tootevariantides.

Loodud on ka matemaatilisi lähenemisi, kus mooduliteks jaotamine lähtub moodulite omavahe-listest seostest.

Hulk autoreid on välja toonud lähenemisi või juhtnööre loomaks toote arhitektuuri üldiselt, kui ka kitsapiirilisemalt modulaarsetele toodetele ja tooteperedele. Modulaarsete toodete loomisele on pühendatud terve peatükk [Pahl, 1996], mis põhineb klassikalisele süstemaatilisele lähenemisele. Metoodikad on jaotatud protsessietappideks. Mõned lähenemised sisaldavad protsessi turundusest kuni tootmiseni, samas kui teised on piiratud tootestruktuuri loomisega projekteerimisel.

Tegevuse selgitamiseks kasutatavatele üldistele vahenditele nagu QFD (Quality Function Deployment – kliendikeskse kavandamise meetod), funktsionaalne lahutamine (funktsioonistruktuurid, funktsiooni-tähenduse puud), kontseptsioonvariantide genereerimine (morfoloogilised kaardid) jne. on lisaks loodud vähe teisi vahendeid, et haarata modulaarsuse temaatikat. Eesmärgiga analüüsida firma strateegilisi küsimusi on tutvustatud nn. MIM (Module Indication Matrix) maatriksit, kus funktsioonide kandjad on grupeeritud põhinedes nende moodulite käitamisprofiilidele [Erixon, 1998]. [Reinders, 1993] on turunduse, tootmise ja tehnoloogia seisukohad kaasanud kolmeteljelisse sõltuvusmaatriksisse.

Edaspidi, eesmärgiga rakendada moodulite käitajaid nende taaskasutamisel on võimalik kaasata nn. taaskasutamise maatriksit [Witter, 1995], mis on vahend eesmärkide paigutamiseks ja seadmiseks taaskasutamise/uuenduslikkuse astme määramisel erinevate tootetasemete juures.

Mõned lähenemisviisid käsitlevad ainult tehnilisi küsimusi, nagu [Pimmler, 1994], kus omavaheliste seoste maatriksit kasutatakse moodulite rühmitamiseks lähtuvalt nendevahelistest seostest (materjal, energia, informatsioon, ruumilisus). Optimeerimaks moodulite variantide hulka mingi kindla funktsiooni jaoks, mis esineb paljudes tootevariantides, on märkimisväärne robustse konstrueerimise kasutamine [Chang, 1995].

Moodulite defineerimisel mängivad rolli nii tehnilised kui ka majanduslikud aspektid [Pahl, 1996]. Seose on esile toonud [Lanner, 1996], kes kombineerib informatsiooni, mis on saadud MIM-ist ja omavaheliste seoste maatriksist.

[Kusiak, 1996] on loonud matemaatilise lähenemise, kus mooduliteks jaotamine toimub põhinedes moodulite omavahelistele seostele. Omavahelised seosed on kirjeldatud mingi kindla seose (sarnaste detailide esinemissagedus) esinemissagedusena tooteperes.

9

2.1 Moodulsüsteemide loomise metoodikad

2.1.1 Pahl’i metoodikaPahl seob modulaarsuse tootestruktuuriga [Pahl, 1996]. Pahl´i metoodika (MPD – Modular Product Development – modulaarse toote arendamine) oleks lühidalt järgnev [Pahl, 1998].

Lähteülesande määratlemine, mille juures tuleb kindlasti arvestada turunõudmisi. Moodulsüsteemi eritunnuseks loetakse seda, et nõutakse tavaliselt erinevaid tervikfunktsioone. Nendest funktsioonidest koostatakse nimekiri, mida optimeeritakse turunõudluse alusel. Tervikfunktsioonid, mida nõutakse vähe ja mis teevad süsteemi teostamise keerukaks, jäetakse kõrvale.

Funktsionaalstruktuuri loomine, mis määratleb süsteemi ehituse. Siin jagunevad tegevused: põhi-, abi-, eri- ja sobitustegevusteks. Põhitegevus on põhimõtteliselt mooduli aluseks ja ei muutu. Abitegevus on siduva ja liitva iseloomuga. Eritegevus on tegevus, mis täiendab põhitegevust. Sobitustegevus on vajalik moodulsüsteemi sidumiseks teise süsteemiga ja puudutab peamiselt moodulsüsteemi väliseid liitepindu. Tegevuste arvu optimeerimisel tuleb silmas pidada, et korduvtegevusi oleks võimalikult vähe. Silmas tuleb pidada ka seda, et struktuur, kasutades samu tegevusi, võimaldaks saada võimalikult palju tervikfunktsioone. Majanduslikult on kasulik ühte moodulisse kaasata võimalikult palju tegevusi.

Konstruktsioonivariantide loomine tegevuste täitmiseks. Siin tuleb kõigepealt arvestada, millist energiat saab kasutada antud mooduli funktsiooni täitmiseks. Kasulik on kasutada ühes moodulis üht ja sama energialiiki. Üldist juhist Pahl ei paku, kuna tegureid on liiga palju.

Sobivate variantide hindamine ja valik. Siin tuleb arvestada hoolikalt ka majanduslikku külge. Konkreetne hindamismetoodika kahjuks puudub.

Mõõtmestatud eskiisi tegemine (layout).

Konstruktsioonidokumentatsiooni vormistamine.

10

2.1.2 Erixoni metoodika (MFD).

Selle meetodi võtmesõnaks on MFD (Modular Function Deployment - funksonaalne dekomponeerimine). MFD meetod on viiest etapist koosnev tootearenduse meetod [Erixon, 1998]. Metoodika põhietapid (vt. Sele 1.2.):

Selgitada kliendi nõudmised ja määratleda olulised konstrueerimisnõuded rõhuasetusega modulaarsusel. Parema ülevaate saamiseks soovitatakse kasutada QFD - kliendikeksuse kavandamise maatriksit (vt Tabel 1.2.)

Toote funktsionaalsete nõuete analüüs ja tehnoloogiliste lahenduste valik. Toote jagamine funktsionaalseteks osadeks, milleks soovitatakse kasutada Suh´i [Suh, 1990] (vt. Tabel 2.2) või Pugh´i valikumaatrikseid (vt Tabel 3.2.).

Tekitada kontseptsioonid (koostada moodulid). Iga komponent on seotud ühe või mitme põhjusega olemaks eraldiseisev moodul. Modulaarse toote loomist tingivad nn. 12 mooduli käitajat [Erixon, 1998] (vt. Tabel 4.2.). MIM (moodulite määramise maatriks, Module Indication Matrix) maatriksi (vt. Sele 2.2) abil saab otsustada, millised alamfunktsioonid ühendada samasse moodulisse, kusjuures mooduli käitajaid kasutatakse alamfunktsioonide hindamise kriteeriumitena.

Hinnata modulaarseid kontseptuaalseid lahendusi. Analüüsida liideseid, nende keerukust, arendamiskulusid, tootmisaega, kvaliteeti, teenindatavust ehk kõiki mooduli käitajatega seotud omadusi. Hindamismetoodikaks sobivad valemid 4.4, 4.5, 4.12, 4.13, 4.14, mis on esitatud peatükis 4.

Parendada mooduleid. Kasutades DFA (Design for Assembly) metoodikat saavutatakse terviklik toode, mis vastab kliendi nõuetele.

Sele 1.2. MFD metoodika 5 sammu [Erixon 1998]

Tabel 1.2. QFD (Quality Function Deployment) kliendikeksuse kavandamise maatriksi põhikuju

Nõuded konstruktsioonile

Kliendi nõuded

91 3

9 3Summa 9 1 12 3

9 – tugev seos, 3 – keskmine seos, 1 – nõrk seos

11

Selgitada kliendi nõudmised(samm 1)

Valida tehnilised lahendused(samm 2)

Genereerida kontsept-sioonid(samm 3)

Hinnata kontsept-sioone(samm 4)

Parendada iga moodulit(samm 5)

Modulaarne toode

DFXMEC – Matrix Evaluation Chart

MIM küsimustik

Funktsionaalne dekomponeeriminePugh valikumaatriks

QFD

Olemasoleva toote kirjeldusUued ideedMuudatus-otsused

Tabel 2.2 Suh´i valikumaatriksi põhikujuTehniline lahendus

Funk

tsio

on X X

X X X X

X X

Tabel 3.2. Pugh´i valikumaatriksi põhikujuTootmise eesmärgid Summa

Teh

nilis

ed k

onts

epts

ioon

id

ja la

hend

used

0 +1 0 –1 +1 0 1 2+ 1–

–1 +1 0 –1 +1 +1 +1 4+ 2–

0 0 –1 0 +1 –1 0 1+ 2–

+1 – hea 0 – neutraalne –1 – halb

12

Tabel 4.2. Moodulite käitajatega seostuvad küsimused [Erixon, 1998]

Mooduli käitaja KüsimusKONSTRUEERIMINE JA ARENDUS

1 Ülekanne (Carry Over) Kas on põhjuseid, et antud tehniline lahendus peaks olema eraldiseisev moodul, kas konstruktsiooni on võimalik üle kanda tulevastele tootegeneratsioonidele?

2 Tehnoloogia tõuge (Technology Push)

Kas on tõenäoline, et antud moodul läbib tehnoloogi-lise uuenduse toote elutsükli jooksul?

3 Planeeritud konstruktsiooni muudatused (Planned Design Changes)

Kas on põhjuseid, miks antud moodul peaks olema eraldiseisev, kuna see on vastavalt tooteplaanile muutuvate tunnuste kandja?

VARIATSIOON4 Tehniline spetsifikatsioon

(Technical Specification)Kas antud moodul on mõjutatud erinevatest nõuetest?

5 Stiil (Styling) Kas antud osa on mõjutatud trendist ja moest sellisel viisil, et kuju ja/või värvi tuleb muuta, või tuleb osa siduda kaubamärgiga?

TOOTMINE6 Ühine plokk (Common Unit) Kas antud funktsioon võib omada sama füüsilist sisu

erinevates tootevariantides?7 Protsess/Organisatsioon

(Process/Organization)Kas on olemas põhjuseid, miks antud moodul peaks olema eraldiseisev, kuna on vaja eriomast protsessi? Moodul omab sobivat tööde sisu grupeerimise jaoks? Tootmisaeg (lead-time) erineb väga suuresti?

KVALITEET8 Eraldi katsetamine/testimine

(Separate Testing)Kas on olemas põhjuseid, miks antud moodul peaks olema eraldiseisev, kuna selle funktsiooni on võimalik eraldi katsetada/testida?

OST (Purchase)9 „Must kast” lähenemine (Black-

Box Engineering)Kas on olemas põhjuseid, miks antud moodul peaks olema eraldiseisev, kas on olemas spetsialistid, kes on võimelised tarnima seda kui „musta kasti“? Logistika-kulusid on võimalik alandada?

JÄRELMÜÜK (After-Sales)10 Teenindus/hooldus

(Service/Maintenance)Kas on võimalik, et teenindus/hooldamine on kergem, kui see moodul on eraldatav?

11 Uuendamine (Upgrading) Kas tulevikus uuendamine lihtsustub, kui seda moodu-lit on kerge vahetada?

12 Taaskäitlemine (Recycling) Kas on võimalik kasutada sama materjali selles moodulis, võimaldamaks taaskäitlemist (materjali puhtus)?

13

Tehniline lahendus

Tehn

iline

lahe

ndus

1

Tehn

iline

lahe

ndus

2

Tehn

iline

lahe

ndus

3

Tehn

iline

lahe

ndus

4

Tehn

iline

lahe

ndus

5

Tehn

iline

lahe

ndus

6

Mooduli käitaja

FIRMA- SPETSIIFILINE

KONSTRUEERIMINE JA ARENDUS

Ülekanne 3 9 3Tehnoloogia tõuge 9Planeeritud konstruktsioonimuutused 3 9

VARIATSIOON Tehniline spetsifikatsioon 9 3Stiil 9

TOOTMINE Ühine plokk 9 9Protsess/Organisatsioon 9

KVALITEET Eraldi katsetamine/testimine 1OST Black-Box lähenemine 3 9

JÄRELMÜÜKTeenindus/hooldus 3 3Uuendamine 3 3 1Taaskäitlemine 1

Käitajate summa 16 13 24 21 21 16Moodulikandidaadid * * *

9 – tugev käitaja3 – keskmine käitaja (käitaja näitab olulisuse määra)1 – nõrk käitaja

Sele 2.2 MIM (Module Indication Matrix) moodulite määramise maatriksi põhikuju

MIM maatriksi loomisel ühendatakse moodulite tehnilised lahendused nende olulisust näitavate käitajatega. Vaadates maatriksit horisontaalses lõikes, selguvad lahendused, millede käitajad kattuvad. Selle põhjal tuleb uurida, milliseid lahendusi on otstarbekas integreerida või grupeerida. Nõrga käitajaga tehnilise lahenduse puhul tuleb jälgida, kas sellel on ka mõne tugeva käitajaga lahendus, et neid saaks ühendada. Moodulite lõplik määratlemine sõltub suuresti konstrueerijate kogemustest ja teadmistest.

14

2.1.3 Kahmeyer´i metoodikaMetoodika lähtub peamiselt turunõuetest ning koosneb järgnevatest etappidest [Kahmeyer, 1994]:

Toote analüüs lähtudes turunõuetest. Uuritakse moodulseeriat, tootestruktuuri ja jagatakse toode funktsionaalseteks mooduliteks (fractals). Nõudeks on, et iga moodul oleks suuteline toimima ka iseseisvalt.

Moodulite kontseptuaalsete lahenduste väljatöötamine.

Moodulite liitepindade loomine kontseptuaalsel tasandil. Selle tulemusena saavad moodulid standardsed liidesed.

Moodulite hindamine ja parimate lahenduste valimine. Hindamiskriteeriumiteks on siin toote funktsionaalsus, kvaliteet, tootmise võimalused ning koostamise-, lahutamise- ja taaskasutamise võimalused.

Moodulite ümberkonstrueerimine ja optimeerimine. Tuleb luua ühtne süsteem, kasutades klassikalisi ümberkonstrueerimise meetodeid.

15

2.1.4 Ulrich´i ja Eppinger´i metoodika

Ulrich´i ja Eppinger´i moodulsüsteemi loomise metoodika ei erine palju teistest sarnastest metoodikatest. Moodulsüsteemi loomine peaks toimuma järgmiselt [Ulrich & Eppinger, 1995]:

Luua toote funktsionaalstruktuur. Selle abil selgub toote põhimõtteline ehitus ja tööpõhimõte.

Jagada funktsionaalstruktuur funktsionaalseteks elementideks. Luua toote skeem, kus funktsionaalsed elemendid on jaotatud mooduliteks. Kuna moodul mõjutab üht või mitut funktsionaalset elementi tervikuna, peavad ka moodulite omavahelised seosed olema defineeritud. Kindlasti tuleb arvestada moodulite paigutust, moodulite ja funktsionaalsete elementide seoseid ning nende liitepindu.

Esmaste ja teiseste liitumiste kindlakstegemine. Selle etapi eesmärgiks on moodulite lõplik hindamine ja valik. Kasutatakse konstruktsiooni struktuurimaatriksit DSM (Design Structure Matrix) (vt. Tabel 5.2.). Selle maatriksi abil kogutakse informatsiooni komponentide ühenduste kohta. Maatriksit saab pärast (osade) analüüsi kasutada veel parameetrite ja tegevuste analüüsiks. Moodulite omavahelised seosed on kirjeldatud maatriksi lahtrites.

Robustse geomeetrilise tootekavandi loomine. Kavand on määratletud eelpool toodud jagamise tulemusena. Kavand annab ainult süsteemi kuju, kuid ei määratle moodulite mõõtmeid jms.

Metoodika algab sisuliselt toote spetsifikatsioonist ja lõpeb toote moodulsüsteemiga. See metoodika eeldab küllaltki head tervikülevaadet tootest seepärast on teda eriti sobilik kasutada toodete ümberprojekteerimisel.

Tabel 5.2. Konstruktsiooni struktuurimaatriksi (DSM) põhikujuK1 K2 K3 K4 K5

K1

R E +2 0 +2 0 +2 0

I M 0 0 0 -1 +1 0

K2

+2 0 R E +2 0

0 0 I M 0 -1

K3

+2 0 +2 0 R E +2 0 +2 0

0 -1 1 -1 I M 0 0 0 0

K4

+2 0 +2 0 R E

+1 0 0 0 I M

K5

+2 0 R E

0 0 I M

Maatriks näitab sõltuvusi moodulite K1…K5 vahel, kus: R – ruumiline side, E – energeetiline side, I – informatsiooniline side, M – materjal.

16

Lahtrites võib olla informatsioon eelpool nimetatud sõltuvuste kohta. Kui sõltuvus on oluline toote toimimise seisukohalt s.t. funktsionaalsusele vajalik väärtus, saab see hindeks +2 vastupidisel juhul –2. Soovitavad ja mittesoovitavad seosed saavad hindeks vastavalt +1 ja –1.

2.1.5 Wilson´i metoodikaMetoodika kirjeldab kolmeetapilist moodulsüsteemi loomist [Wilson 1993]:

Osaline funktsionaalsete elementide paigutamine.

Peamiste alakoostude ja moodulite defineerimine.

Osade liitumisskeemide koostamine ja arendamine.

Metoodika ei keskendu analüüsile. Moodulsüsteemi saamiseks tuleb koostada toote spetsifi-katsioon, mis jagatakse osadeks nõnda, et moodulsüsteemi moodustamine oleks võimalik. Seejuures on määravaks igasugused liitumised osade vahel.

2.1.6 Witter´i metoodika

Witter´i poolt pakutav metoodika on keskkonnasõbralik ja koosneb järgmistest sammudest [Witter 1995]:

Püstita taaskasutamise eesmärgid.

Kasuta kliendikesksust (QFD) jõudmaks selgusele järgnevas:

- teha kindlaks, kes on kliendid;

- teha kindlaks kliendinõuded;

- hinnata nõuete tähtsust kasutades kliendikesksuse maatriksit (QFD) (vt. Tabel 1.2.);

- selgitada konkurentide toodete tase;

- määrata mõõdikud kliendinõudmiste arvestamiseks tehnilisest seisukohast;

- määrata kindlaks toote insenerlikud eesmärgid.

Valik tootmistehnoloogia, pidades silmas taaskasutamist.

Kontseptsiooni valik lähtudes liitepindadest ja hinnates taaskasutamist. Kasutatakse Pugh´i valikumaatriksit (vt. Tabel 3.2.).

Viimistle toode lõplikult.

17

2.1.7 Lanner´i metoodikaMetoodika kuulub toote arhitektuuri loomise PAD (Product Architecture Design) valdkonda. Lanner läheneb probleemile järgnevalt [Lanner, 1996]:

Masina organite struktuuri koostamine soovituste alusel (TTS – süsteemiteooria Theory of Technical Systems). Idee seisneb selles, et kõiki tehnilisi detaile saab vaadelda süsteemidena, mis on keskkonnaga seotud sisendite ja väljundite kaudu. Struktuur on selliste süsteemi-elementide kogum, ning näitab kuidas need elemendid on omavahel ühendatud. Organ on ühenduslüliks funktsiooni ja komponendi vahel, s.t. organ täidab mingit talitlusfunktsiooni [Hubka et al. 1988].

Organite omavahelise liitumise uurimine tehnilisest küljest. Siin tuleb silmas pidada, et organite vahel on ruumilised, energeetilised samuti materjaliga seotud ja informatsiooni vahetavad liidesed. Kasutada võiks siin konstruktsiooni struktuurimaatriksit (DSM) (vt. Tabel 5.2.).

Majanduslike näitajate uurimine organite kaupa. Kasutada võib moodulite määramise (MIM) maatriksit, kus lihtfunktsioonide asemel tuleb kasutada organite ja moodulite käitajaid (vt. Tabel 4.2.). Etapi lõpus saab teada, millistest organitest saab moodustada mooduli(d).

Konstruktsiooni struktuurimaatriksit (DSM) loomine, koos majanduslike näitajatega. Seetõttu võib seda nimetada ka Lanner´i maatriksiks (vt. Tabel 6.2.). Seejärel otsustatakse, millised organid võetakse aluseks süsteemi moodustamisel.

Maatriksi põhjal süsteemi struktuuri loomine.

Seegi metoodika algab tegelikult tootespetsifikatsioonist ning lõpeb tootestruktuuri moodusta-misega.

Tabel 6.2. Lanner´i maatriksi põhikuju

O1 O2 O3 O4 O5

O1

1

3 +2 0 +2 0 +2 0

3

3 0 0 0 -1 +1 0

O2

+2 0 9 9 3 +2 0

0 0

3

9

3 9

0 0

O3

+2 0 -2 0 3 1 3 +2 0 +2 0

0 -1 1 -1

9 3

1 3

0 0 0 0

O4

+2 0 +2 0 9

+1 0 0 0

3 1 1

O5

+2 0 9

9

9

0 0 3

18

Mittediagonaallahter on nagu tavalises DSM maatriksis. Lahtrites võivad olla andmed ruumiliste, energeetiliste, informatsiooniliste sidemete ja materjalide kohta. Kui sõltuvus on oluline toote toimimise seisukohalt s.t. funktsionaalsust toetav, saab see hindeks +2 vastupidisel juhul –2. Soovitavad ja mittesoovitavad seosed saavad hindeks vastavalt +1 ja –1.

Diagonaallahter sisaldab MIM (vt. Sele 2.2) kriteeriumi hinnanguid. Omavahel ühendatud tehnilised lahendused ja moodulite käitajate väärtused kantakse lahtrisse, millega organ on seotud.

2.1.8 Meyer´i metoodikaMetoodika on küllaltki turukeskne see võimaldab luua uue, konkurentidest parema toote [Meyer, 1997]. Metoodika on järgmine:

Püstitada süsteemi eesmärgid, pidades silmas toote teovõimet ja hinda ning kliendi arvamust.

Klassifitseerida ja analüüsida oma konstruktsiooni, pidades silmas konkurentide lahendusi. Selleks peab firma jagama nii oma, kui ka konkurentide tooted loogilisteks alamsüsteemideks. Selle tegevuse eesmärgiks on selgitada milliseid tooteid saab valmistada madalaima hinnaga ja millised on töökindlamad ning täidavad oma funktsiooni paremini. Tootepere struktuuriks on alamsüsteemid ja nendevahelised liitepinnad. See ongi eelpoolmainitud hierarhiline struktuur. Parimaks struktuuriks on struktuur, mis võimalikult väheste osadega täidab oma funktsiooni.

Hinnata toote keerukust ja võrrelda seda konkurentide toodetega. Hindamismetoodikaks sobivad valemid 4.4, 4.5, 4.12, 4.13, 4.14, mis on esitatud peatükis 4.

Hinnata oma toote ja konkurentide tooteid funktsionaalsuse ja toote hinna seisukohalt. Kõik alamsüsteemid ei pea olema parimad, vaid kõik koostöös peaksid andma parima tulemuse.

Luua lisavabadusi nn. standardsetesse lahendustesse. Seega iga alamsüsteem tuleb luua nii, et seda oleks võimalik laiendada. Siinjuures tuleb pidada silmas süsteemi kui terviku omadusi. Kui alamsüsteemid teha liiga keerukad, läheb nende tootmine kulukaks.

Integreerida tootmine nii, et saavutada madalaim omahind.

See metoodika toetab tooteperede loomist.

19

Erinevate meetodite võrdlus [Pahl 9]

20

Pahl 96 Erixon 98 Kahmeyer 94 Ulrich & Ep-pinger 95 Wilson 93 Lanner 96 Witter 95 Meyer 97Lähteülesande määratlemine

Selgitada kliendi nõudmised & QFD

Toote analüüs lähtudes turunõuetest

Luua toote funktsionaalstruktuur

Osaline funktsionaalsete elementide paigutamine

Masina organite struktuuri koostamineHubka järgi.

Püstitada taaskasutamise eesmärgid

Püstitada süsteemi eesmärgid arvestades teovõimet ja hinda

funktsionaalstruktuuri loomine

Toote funktsionaalsete nõuete analüüs ja tehnoloogiliste lahenduste valik

Kontseptuaalsete lahenduste väljatöötamine

Jagada funktsionaalstruktuur funktsionaalseteks elementideks

Peamiste alamkoostude ja moodulite defineerimine

Organite omavahelise liitumise uurimine tehnilisest küljest

Kvaliteedimaja/ QFDmaatriks

Klassifitseerida ja analüüsida oma konstruktsiooni, pidades silmas konkurentide lahendusi

Konstruktsioonivariantide loomine tegevuste täitmiseks

Tekitada kontseptsioonid(MIM)

liitepindade loomine kontseptuaalsel tasandil

Luua toote robustne geomeetriline kavand

Liitumisskeemide koostamine ja arendamine

Organite kaupa majanduslike näitajate uurimine

Tehnoloogia valik, pidades silmas taaskasutamist

Hinnata toote keerukust ja võrrelda seda konkurentide

variantide hindamine ja valik

Hinnata kontseptuaalseid lahendusi

Moodulite hindamine ja parimate lahenduste valimine

Esmaste ja teiseste liitumiste kindlakstegemine

DSM maatriksi loomine, siinjuures koos majanduslike näitajatega

Kontseptsiooni valik lähtudes liitepindadest ja hinnates taaskasutamist (Pugh´i valikumaatriks)

Hinnata oma toote ja konkurentide tooteid funktsionaalsuse ja toote hinna seisukohalt

Mõõtkavas eskiisi valmistamine

Parendada mooduleid(DFX)

Moodulite ümber-konstrueerimine ja optimeerimine

Maatriksi põhjal süsteemi struktuuri loomine

Viimistleda toode lõplikult

Luua lisavabadusi nn. standardsetesse lahendustesse

Integreeritud tootmisprotsessid vähendamaks kulusid

Märkused:üldine meetod, turundusest tootmiseni Alustatakse toote spetsifikatsiooniga ja lõpetatakse arhitektuuri

kirjeldusegaJuhised taas kasutamiseks

Juhised tooteplatvormi loomiseks

2.2 Kokkuvõte

Võrreldes erinevaid metoodikaid näeme, et autorid käsitlevad teemat erineva ulatusega. On metoodikaid, mis käsitlevad etappe turundusest tootmiseni. Samas on juhised toote arhitektuuri loomiseks.

Pahl´i, Erixon´i ja Kahmeyer´i metoodikad on kasutatavad üldiste meetoditena, mis käsitlevad etappe turuanalüüsist kuni optimeeritud lahendusteni. Need on kasutatavad rohkem laiatarbe-kaupade puhul.

Kolm väga sarnast metoodikat on Ulrich´i & Eppinger´i, Wilson´i ja Lanner´i metoodikad, mis alustavad toote spetsifitseerimisega ja lõpetavad defineeritud toote arhitektuuriga. Kuna turuanalüüs jääb ära, siis sobivad need olemasolevate toodete täiustamiseks ja edasiarendami-seks.

Witter´i metoodika annab juhised konstruktsiooni taaskasutamiseks. Toote taaskasutamine võib muuta tootmise ja toote kallimaks.

Meyer´i metoodika on turukeskne, see võimaldab luua uue, konkurentidest parema toote. Samas nõuab see suurt ja püsivat turgu.

21

3 MODULAARSETE SÜSTEEMIDE TÜÜBID JA LIIDESED

3.1 Modulaarsete süsteemide tüübid

Modulaarseid tooted saab grupeerida kolme tüüpi modulaarseteks süsteemideks (vt. Sele 3.1):

Pilu (Slot);

Siin (Bus);

Sektsioonne (Sectional).

Pilumodulaarsus viitab süsteemile, milles iga mooduli tüüp on ühendatud teatud positsioonile standardse liidese abil. Siini tüüpi modulaarsuse korral omavad moodulid standardset liidest, mis võimaldab baasmoodulil mitmete moodulite liitmist erinevatesse asenditesse. Sektsioonset tüüpi süsteemis on toote variandid konfigureeritud suhteliselt vabamalt moodulitest, mida on võimalik kombineerida mitmel viisil, kasutades standardiseeritud liideseid.

Erinevat tüüpi modulaarsust on võimalik laiendada enamateks kategooriateks, põhinedes sellele, kuidas toodete variatsioon on loodud. Toodete variatsioone on võimalik luua tootmisprotsessi erinevates staadiumites nagu konstrueerimine, tootmine, koostamine ja isegi peale tootmist. Viimasel juhul on soovitatud taaskasutamise (re-use) juurutamist erinevatel tasemetel, nagu elementide kasutamine osadest kuni põhimõteteni, ka juhendite taaskasuta-mine jms.

3.2 Modulaarsete süsteemide liidesed

Seoses toote arhitektuuriga on tähtsa tingimusena välja toodud liitmine, et saaks eristada modulaarsust ja integratsiooni. Siin vähene liitmine väljendab modulaarsust.

Liitmist võib üldisemalt väljendada järgnevalt: kaks komponenti on liidetud, kui muutus ühes komponendis nõuab muutust ka teises komponendis, [Ulrich, 1995]. Või veelgi lihtsamalt, liitmine tähendab sõltuvust moodulite vahel [Smith, 1995], see on küllaltki abstraktne kirjeldus moodulitevahelistest suhetest.

Üksikasjalisemates kirjeldustes kasutatakse sõna ”liides” kas koosmõju või seose kirjeldamiseks kahe mooduli vahel. Liides sisaldab keskset ja tihti veel kaudseid seoseid moodulite vahel [Pimmler, 1994]. Moodulitevahelisi liideseid on paljude autorite poolt käsitletud kui modulariseerimise alust. Mõned liideste koosmõjudele esitatud soovituslikud kirjeldused (vt. Tabel 3.1). Klassifikatsiooni on võimalik laiendada määratledes seoseid järgnevalt: keemilised, füüsikalised, magnetilised jne., kuigi enamus autoreid piiravad seda loetelu.

22

Sele 3.1 Modulaarsuse tüübid ja kasutatavad liidesed [Ulrich & Tung, 1991]

Komponentide struktuuris on olemas kolme tüüpi seoseid: ruumilised, mehaanikalised (DOF) ja energeetilised seosed [Hubka, 1988].

Väljendit “liides” võib laiemas mõttes kasutada alamsüsteemide konstruktsioonipiirangutes, mis sisaldab füüsilisi liitmispunkte, testpunkte, jahutusnõudeid, mass- ja inertsmomenti, s.t. ükskõik mida, mis piirab teiste alamsüsteemide konstruktsiooni [Reinertsen, 1992].

Moodulitevahelised seosed (nt. informatiivsed ja geomeetrilised seosed), võivad olla klassifitseeritud sõltuvalt seose tugevusest. Klassid on nõrk, pooltugev ja tugev. Liidesel kahe mooduli vahel peaksid eelistatult olema nõrgad seosed [Verho, 1993].

Enamgi, mooduleid võib klassifitseerida erineval viisil sõltuvalt nende tähtsusest, kasutusest jne., (vt. Tabel 3.2). Kui nt eristada funktsioonimoodulid ja tootmismoodulid, siis see oleks mooduli käitajatele põhinev klassifikatsioon.

Komponente jagav modulaarsus Komponente vahetav modulaarsus

Häälestatav modulaarsus Segamodulaarsus

Pilu modulaarsus

Siini modulaarsus Sektsioonne modulaarsus

23

Tabel 3.1 Mõned liideste koosmõjude kirjeldused

Pahl 1996, Hubka 1988

Pimmler 1994

Sanchez 1994 Erixon 1998 Wilson 1991

Energia Energia Ülekanne EnergiaMaterjal MaterjalSignaalid Signaalid Kontroll &

kommunikatsioonRuumilised seosed

Ruumilised seosed Geomeetria PaigutusKoormatusLiigendatus

Kinnitamine

Keskkonnaalased

Teine klassifitseerimine on tehtud [Andreasen, 1997] nn. konstruktsiooni vabadusastmetest (DOF) lähtuvalt. Siin on eristatud ehitusplokkide ehitust (moodulile baseeruv ehitus koos osaliselt kinnistatud liidestega), modulaarsuse ehitust (struktuur koos omavahel vahetatavate moodulitega) ja ehitusplokkide süsteemi (struktuur koos kombineeritavate moodulitega). Siin näib olevat sarnasusi ehitusplokkidega süsteemi ja avatud süsteemi vahel (sektsiooniline ja siinidega süsteem). Samuti on sarnasusi modulaarse struktuuri ja kinnise süsteemi vahel (slot).

Tabel 3.2 Modulaarsete süsteemide ja funktsionaalsete moodulite tüübid

Pahl 96 Ulrich 91 Ulrich 95

Pahl 96 Pahl 96Mayas 93

Hackenberg 97 Brankamp 69

Kinninesüsteem

Komponent-vahetus

Pilu (slot)

Baas-moodulid

Keskne Üldine(Gleich)

Seade

Komponent-jaotus

Abi-moodulid

Ühendav(Abstimmung)

Ühendus

Töödeldud sobivaks

Adaptiivsed moodulid

Sobitav(Anpassung)

Siinid Siinid Spetsiaalsedmoodulid

Võimalik või valitav

Lisaseade

Avatud süsteem

Sektsioon Sektsioon

Mitte-moodulid

3.3 KokkuvõteModulaarsust on võimalik laiendada enamateks kategooriateks sõltuvalt sellest, kuidas toodete variatsioon on loodud.

Modulaarsete süsteemide liidesed tuleb konstrueerida üksteisest sõltumatud ja lihtsad.

24

4 TOOTEPERE JA SAMASUSE MÕÕDIKUDSiin on välja toodud erinevad mõõdikud, mis on vajalikud platvormi parameetrite, samasuse (identsuse) ja tootmisega seotud andmete määramiseks. Esitatud on mitmete autorite poolt väljatöötatud valemid. Mõned neist on üldisemad, ning ei nõua suure hulga informatsiooni olemasolu, samas kui teiste arvutamiseks on vajalik detailne informatsioon toote kohta.

4.1 Tootepere mõõdikudMitmed autorid on esitanud mõõdikuid hindamaks tooteplatvormi kasutegurit või efektiivsust ning tooteperesisest samasuse astet. Meyer [1997] defineerib kaks mõõdikut: platvormi kasutegur ja efektiivsus, juhtimaks tooteplatvormide ja –perekondade uurimist ja arendamist. Platvormi kasutegur on defineeritud kui platvormi kasutavate toodete arendustöö kulutused jagatuna platvormi arendustöö kulutustega:

4.1

Kasuteguri mõõtmine võtab arvesse platvormi kasutavate toodete arendamiskulutusi suhtena tooteplatvormi arenduskuludesse. Platvormi kasuteguri mõõdikut võib kasutada erinevate tooteplatvormide võrdlemiseks. Mõõdikut võib kasutada kui indikaatorit, näitamaks platvormi vananemist – platvormi kasuteguri väärtuse suurenemine edukatest tulenevatest toodetest võib näidata probleeme platvormis. Platvormi efektiivsust arvutatakse tulu (mida platvorm ja sellest tulenevad tooted loovad) ja platvormi arendamiseks tehtud kulutuste suhtena. Platvormi efektiivsuse mõõdikut võib kasutada ühe toote või toodete grupi puhul.

4.2

Need mõõdikud nõuavad mahukat informatsiooni, mis puudutab kulusid ja tulusid tootepere kohta. See informatsioon on täpselt teada pärast seda, kui tooteplatvorm ja tulenevad tooted on juba loodud, toodetud ja turule paisatud.

Lisaks on need mõõdikud konstrueerijatele keerukad kasutada, kuna arendusprotsessi kontseptuaalses ja konstrueerimisfaasis pole kogu vajalikku informatsiooni veel olemas.

[Sundgren, 1998] esitab toote platvormi kasutatavuse mõõdiku, kus alternatiivseid tooteplatvorme on võimalik hinnata võrreldes võimalike teoreetiliste tootevariantide hulka tegelikult pakutavate tootevariantidega:

4.3

25

Sarnaselt on võimalik mõõta paindlikkust, mis on turul pakutavate tootevariantide suhe soovitavatesse tootevariantidesse. [Erixon, 1998] esitab mõõdiku modulaarse süsteemi paindlikkuse mõõtmiseks, jagades tootevariantide koguarvu kogu moodulite koguarvuga. Mida kõrgem on väärtus, seda suurem on süsteemi paremus.

, 4.4

kus

Nvar – tootevariantide koguarv (mida klient ostaks),

Nmtot – moodulite koguarv tooteperes (mida on vaja variantide arvu loomiseks).

[Erixon, 1998] esitab mõõdiku sortimendi keerukuse väljendamiseks (tootepere keerukus), mis saadakse Pugh´i keerukuse mõõdikust:

, 4.5

kus

Nm – moodulite (keskmine) arv ühes tootes,Nmtot – moodulite koguarv tooteperes,Ne – kontaktpindade arv (moodulite vahel) liideses.

4.2 Samasuse mõõdikudEelpool välja toodud mõõdikute asemel võib kasutada ka samasuse mõõdikut hindamaks tooteperesid. Samasuse mõõdiku kasutamise eeliseks on see, et samasust on võimalik mõõta erinevatel tasemetel – nii detaili kui ka kontseptsiooni. Varajastes konstrueerimisetappides on võimalik mõõta samasust põhimõtete seas ning hilisemates konstrueerimisetappides on võimalik arvutada samasusastet detailide vahel. Mitmed samasusindeksid on esitatud mõõtmaks samasusastet tootepere sees.

[Maier, 1993] esitab samasusastme indeksi, mis on arvutatav jagades sarnaste detailide arvu kõikide detailide arvuga. Indeksi väärtus langeb vahemikku 0 kuni 1, kus 0 iseloomustab hajuvat konstruktsiooni, 0,25 sarnast konstruktsiooni ja 1 identset konstruktsiooni:

4.6

[Martin, 1996] esitab sarnasuse indeksi. Indeksi väärtus langeb vahemikku 0 kuni 1 ning on arvutatav jagades unikaalsete detailide arvu kõikide detailide arvuga. Väiksem väärtus näitab parimat lahendust. Indeks väärtusega 1 on halvim võimalik. Martini poolt esitatud sarnasuse indeksit on võrreldud indeksiga, mis on esitatud [Maier, 1993] poolt kui unikaalsuse indeks:

, 4.7

26

kus

u – unikaalsete detailide arv,pj – detailide arv mudelis j,vn – lõplik pakutavate variantide arv.

Hiljem [Martin & Ishii, 1997] formuleerisid uuesti sarnasuse indeksi:

, 4.8

kus

u – unikaalsete detailide arv,pj – detailide arv mudelis j,vn – lõplik pakutavate variantide arv.

Kõrgem CI väärtus on parem, kuna see näitab, et erinevad tootevariandid tootepere sees toodetakse väiksema hulga unikaalsete detailidega. See indeks ei sobi tooteperedele, mis koosnevad ühest tootevariandist, juhul kui seda üht toodet kutsutakse tootepereks. Sellisel juhul on detailide maksimaalne arv mudelis võrdne kõikide detailide arvuga kõikides tootevariantides ning selle tulemusena on jagajaks 0!

[Collier, 1982] esitab samasusastme indeksi (Degree of Commonality), mõõdiku, mis põhineb toote materjaliloetelule (BOM).

, 4.9

kus

- vahetute detailide arv, mida komponent j omab lõplikuis tooteis või tootestruktuuri taseme(te)s,

d – üksteisest erinevate komponentide arv lõpptoodetes või tootestruktuuri taseme(te)s,

i – lõpptoodete koguarv või kõrgeima taseme juhtivate toodete arv tootestruktuuri taseme(te)s,

- vahetute detailide koguarv kõikidele erinevatele komponendi osadele lõplike elementide kogus või tootestruktuuri tasemetes.

Indeksit saab kasutada toote erinevate tasemete korral – näiteks ühele tootevariandile või tervele tooteperele. Alumine piir samasusastmele on 1 (ei ole samasust). Ülemine piir on (täielik samasus). Täieliku samasuse korral on erinevate detailide koguarv (d) võrdne ühega. Indeks on vastupidine sellele, mida tutvustasid Martin ja Ishii.

Esitatud indeksid põhinevad detailide arvule tootes või tooteperes. Kindlasti, ka detaile, mooduleid või alamsüsteeme võib kasutada valemites, et selgitada samasuse taset nende hulgas. Järgnevad samasuse indeksid hindavad rohkem tootmisega seotud faktoreid kui ainult detaile arvutades samasuse astet.

[Kota, 1998] esitab tooteliini samasuse indeksi – PCI:

27

, 4.10

kus

CCIi – komponendi samasuse indeks komponendile i,

MaxCCIi – maksimaalne võimalik komponendi samasuse indeksi väärtus komponendile i,

MinCCIi – minimaalne võimalik komponendi samasuse indeksi väärtus komponendile i,

P – ühesuguste komponentide koguarv, mida on võimalik standardiseerida kõikide mudelite ulatuses,

ni – toodete arv tooteperes, mis omavad komponenti i,

f1i – suuruse ja kuju tegur komponendile i,

f2i – materjali ja tootmisprotsessi tegur komponendile i,

f3i – detailide koostamise ja kinnitamise skeemide faktor komponendile i.

PCI on väljendatud protsentides ning selle väärtused on vahemikus 0 kuni 100. PCI väärtus 0 näitab, et ühtegi ühesugust detaili ei ole jagatud mudelite vahel ning väärtus 100 näitab, et kõik ühesugused detailid on jaotatud mudelite ulatuses ning need on kõik identsed nii suuruse kui kuju poolest ja valmistatud kasutades samu materjale ja tootmisprotsesse ning kasutatavad kinnitusmeetodid on identsed kõikide mudelite ulatuses.

Järgnev valem mõõdab platvormi arhitektuuri samasust, arvutades detaili samasuse, ühenduste samasuse, koostamises detailide laadimise samasuse ja koostamise tööjaama samasuse. Kõik need väärtused arvutatakse jagades ühiste detailide arvu detailide koguarvuga. Platvormi arhitektuuri samasust on võimalik arvutada summeerides kõik erinevad samasuse mõõtetulemused.

, 4.11

kus

Ii – tähtsus (kaaluv faktor), normaliseeritult, mis oleks Ii = 1,

Ci – protsent samasuse mõõtmisest (% commonality measures).

28