SVEUČILIŠTE U MOSTARUFAKULTET STROJARSTVA I RAČUNARSTVA

SEMINARSKI RAD

INTEGRIRANI RAZVOJ PROIZVODA

Mario Udovičić

Mostar, ožujak, 2015

Sadržaj:

1. Tehnički zadatak..................................................................................................................3

1.1. Planiranje proizvoda.....................................................................................................3

1.2. Razrada tehničkog zadatka...........................................................................................4

2. Koncipiranje konstrukcije....................................................................................................5

2.1. Princip izvršenja funkcija.............................................................................................6

2.2. Izvršitelji elementarnih funkcija i formiranje varijanti koncepcije..............................7

3. Primjer koncipiranja konstrukcije.......................................................................................8

3.1. Apstrakcija postavljenog zadatka i definiranje strukture funkcija...............................9

3.2. Određivanje izvršioca elementarnih funkcija.............................................................11

3.3. Formiranje varijanti koncepcije.................................................................................12

3.4. Vrednovanje varijanti koncepcije...............................................................................16

2

1. Tehnički zadatak

Tehnički zadatak predstavlja ulaz u proces konstruiranja a javlja se kao potreba da se

unaprijedi trenutno tehničko stanje u korist čovjeka. Dolazi iz dva izvora, naručioca odnosno

vanjskog izvora ili od odjeljenja unutar poduzeća koje se bavi planiranjem i istraživanjem

odnosno unutarnjeg izvora. S obzirom da su postavke tehničkog zadatka došle od ideja i

zahtjeva drugih, konstruktor treba svojim radom obezbijediti najveći utjecaj u srednjoročnom

i dugoročnom planiranju proizvoda.

1.1. Planiranje proizvoda

Planiranje proizvoda predstavlja sustavno traženje, izbor i razvoj za proizvodima koji će

obezbijediti određene efekte. Ideje za stvaranja ili poboljšavanje proizvoda dolaze iz

unutarnjih i vanjskih izvora.

Sastoji se iz slijedećih faza:

- Situacijska analiza i definiranje ciljeva poduzeća

- Otkrivanje ideja za proizvode

- Izbor proizvoda

- Definiranje proizvoda

1.2. Razrada tehničkog zadatka

Tehnički zadatak formira se na osnovu zahtjeva, želja, uslova i ograničenja postavljenih za

buduću konstrukciju. Izvor je često kupac (naručitelj), no neophodno je da konstruktor razradi

zadatak i usaglasi ga sa naručiocem i izvođačima. Rezultat razrede tehničkog zadatka je

specikikacija, odnosno detaljan opis zahtjeva koji se obično izvodi u obliku liste zahtjeva.

3

Zahtjevi se dijele na:

- Čvrsti zahtjevi - moraju biti ispunjeni i zato se ne kvantificiraju pri vrednovanju

pojedinih rješenja

- Želje - potrebno ih ispuniti u što je moguće većoj mjeri

Zahtjevi mogu biti kvantitativni (dimenzije, sile, broj elemenata...) i kvalitativni (ergonomija,

vodootpornost, estetski izgled...)

Listu zahtjeva formiramo tako što prema vrsti tehničkog problema definiramo zahtjeve koji se

odnose na ostvarenje tehničke funkcije uz određene tehničke i ekonomske uslove i

ograničenja. Česti ili osnovno zahtjevi su: funkcija, radna svojstva, ergonomija, tehnološka

svojstva, uslovi isporuke i ekonomski uslovi.

Lista zahtjeva je dio konstrukcijske dokumentacije pa bi njen oblik (format) trebao biti

usklađen sa standardima koji se koriste unutar poduzeća.

4

2. Koncipiranje konstrukcije

Slijedeća faza u razvoju proizvoda nakon što izradimo listu zahtjeva je koncipiranje

konstrukcije. Ono se svodi na razlaganje osnovnih komponenti i funkcija koje naš budući

proizvod treba obaviti ali tako da ih apstraktiramo. Apstrakcija problema se vrši kako ne bi

bili ograničeni postojećim rješenjima za dati problem.

Kroz listu zahtjeva dobivamo opću funkciju sustava:

Koncipiranjem konstrukcije dobivamo parcijalne funkcije. To su funkcije koje je potrebno

izvršiti kako bi se osiguralo izvršavanje opće funkcije.

opći primjer strukture parcijalnih funkcija

Sam raspored, odnosno slijed parcijalnih funkcija je moguće izvesti u više varijanti pa je

potrebno „najperspektivnije“ varijante uzeti u obzir i tek onda izabrati optimalnu. Također,

treba naglasiti da su parcijalne funkcije još uvijek samo apstraktna rješenja.

5

opća funkcija

sustava

energija

materijal materijal

energija

informacijeinformacije

P. F. P. F. P. F. P. F.

P. F.

Sličan postupak rasčlanjivanja opće funkcije uz zadržavanje apstraktnosti treba provesti i za

parcijalne funkcije. Naime, one se sada rasčlanjuju na elementarne funkcije. Kao što im samo

ime govori, radi se o funkcijama koje se dalje ne mogu rasšlaniti poput stezanja elementa

obrade, pozicioniranje noža za obradu, ulazak u zahvat, radni hod, izlazak iz zahvata...

Formiranje strukture funkcija zavisi od tipa konstrukcije koje mogu biti originalne,

adaptivne i varijantne. Kod originalnih ona je u potpunosti nepoznata i predstvalja najteži

izazov koncipiranja u smislu kreativnosti. Adaptivne konstrukcije nude poznatu opću

strukturu tako da nam je formiranje olakšano, dok kod varijantnih znamo i opću i fizičku

strukturu konstrukcije pa nam je na osnovu njih određena i struktura funkcija.

2.1. Princip izvršenja funkcija

Ovo je postupak u kojem za stvorene apstraktne funkcije tražimo konkretan način izvršavanja.

Bitno je zadržati otvorenost prema svim mogućim rješenjima, i sva uzeti u obzir, a ne samo

tražiti ono naočigled najbolje. U ovome nam pomažu određene metode kao što su:

Konvencionalne metode:

- proučavanje literature, prirodnih pojava, analiza postojećih rješenja...

Metode zasnovane na intuiciji:

- brainstorming, 365 metoda, delfi, sinektika...

Algoritamske metode:

- sustavno proučavanje fizičkog procesa, morfološke matrice, konstrukcijski

katalozi...

6

2.2. Izvršitelji elementarnih funkcija i formiranje varijanti koncepcije

Služimo se katalozima izvršenja pojedinih elementarnih funkcija ali i pronalazimo nova

rješenja ili kombiniramo postojeća. Također nudimo što je moguće više rješenja. Kako se

parcijalna funkcija uglavnom sastoji od više elementarnih, za svaku parcijalnu dobivamo

veliki broj mogućih kombinacija izvršavanja. Sada je cilj od ogromnog broja zadržati samo

one kombinacije koje podliježu određenim svojstvima i ograničenjima kojih se kao

konstruktori trebamo pridržavati. To su, sigurnost, ergonomija, način proizvodnje,

skladištenje, montaža, transport, održavanje, recikliranje, troškovi...

Kada dobijemo sva prihvatljiva rješenja za parcijalne funkcije slažemo ih u morfološke

matrice koje nam služe kao pomagalo pri izboru izvršavanja opće funkcije.

Morfološke matrice su tabele u koje izvršitelje parcijalnih funkcija stavljamo u redove a

pojedine parcijalne funkcije u kolone.

Unutar matrica vršimo bodovanje (vrednovanje) svake od formiranih varijanti po određenim

kriterijima koje smo sami zadali. Kriteriji vrednovanja su tehničke i ekonomske prirode i opet

se vodimo principima inžinjerstva koje smo ranije naveli. Bodaovanje vršimo na skali od 0 do

4, s tim da je 4 najbolja ocjena i po pitanju tehničkih i ekonomskih kriterija Kako svi kriteriji

nemaju istu važnost, dajemo im težinski koeficijent (w) i to tako da ukupan zbroj težinskih

koeficijenata bude 1.

Dobivene ocjene za pojedinu varijantu koncepcije (koncept) nanosimo na dijagram

vrijednosti varijanti koncepcije kao točke s dvije kvote, po x osi za tehnički te po y osi za

ekonomski kriterij. Koncepti čija je vrijednost bliža osnoj liniji (liniji pod kutom od 45°)

znače da su najoptimalnija rješenja po pitanju oba kritetija i poželjno je da im je vrijednost što

bliža točki Ki (idealno (1,1)). Ako želimo ukupni pokazatelj optimalnosti tražimo aritmetičku

UVA ili bolje geometrijsku sredinu UVG.

Na primjeru koncipiranja konstrukcije steznog pribora za bušenje otvora za rascjepku u

osovinici pokazat ćemo navadeni proces.

7

3. Primjer koncipiranja konstrukcije

Tehnički zadatak - stezni pribor za bušenje otvora u osovinicama. U tehničkom zadatku dan

nam je opis onoga što naš proizvod treba obavljatiti. U ovom primjeru navedene su dimenzije

i vrsta materijala osovinica koje trebamo stezati, tolerancije pri pozicioniranju, način bušenja,

rok trajanja, maksimalna sila rukovanja, sigurnosni i ekonomski kriteriji te troškovi i rokovi

isporuke.

Slijedeći korak je izrada liste zahtjeva. Iz zadatka uzimamo zahtjeve koje stavljamo u tablicu

i određujemo radi li se o čvrstom zahtjevu ili želji.

Redni br. ZAHTJEV Čvrst zahtjev Želja

1. FUNKCIJA: Stezanje i pozicioniranje osovinice radi lakđeg bušenja

+

2.

PODACI BITNI ZA IZVRŠENJE FUNKCIJE:

2.1. Radni predmet - osovinica: dimenzije, vrsta materijala

2.2. Mašina - bušilica: osnovne dimenzije

2.3. Režim obrade - tehničke (fizičke) specifikacije: brzina, sile...

+

+

+

3.

RADNA SVOJSTVA:

vijek,

točnost,

produktivnost,

opterećenost

+

+

+

+

4.

ERGONOMSKA SVOJSTVA:

sila rukovanja,

sigurnost rukovanja,

jednostavnost rukovanja

+

+

+

5. TEHNOLOŠKA SVOJSTVA: izrada na postojećim mašinama +

6.

ISPORUKA:

rok završetka konstrukcije,

rok isporuke

+

+

7. EKONOMSKI USLOVI:

što manji broj i složenost dijelova,

+

8

jednostavnost montaže,

ukupna cijena

+

+

3.1. Apstrakcija postavljenog zadatka i definiranje strukture funkcija

Definiramo opću funkciju sustava i strukture parcijalnih i elementarnih funkcija na osnovu

postavljenog tehičkog zadatka i liste zahtjeva.

9

Bušenje

otvora na

rascjepku

PF1

Donošenje i

postavljanje

PF2

Pozicioniranje

PF3

Stezanje

PF4

Držanje

PF5

Vođenje

burgije

PF6

Oslobađanje

PF7

Kontrola

PF8 Odnošenje

i skladištenje

osovinica Osovinica

s otvorom

Neispravne

(škart)Obrada

Bušenje

Hlađenje

Odstranjivanje

strugotine

Sredstvo za hlađenje i podmazivanje (SHP)SHP

Strugotina

PF9 Učvršćivanje

i pozicioniranje pribora na

stolu bušilice

U raduPF10

Demontiranje

PF11

Skladištenje

Priprema pribora

Stezni

pribor

Stezni

pribor

Struktura parcijalnih funkcija

Sada je potrebno razložiti parcijalne funkcije na elementarne. Neke se ostvaruju samo jednom elementarnom funkcijom a neke nije potrebno analizirati jer ne utiču na konstrukciju zadanog strojnog sustava.

Struktura elementarnih funkcija

10

Par

cija

lne

funk

cije

Ele

men

tarn

e fu

nkci

je

PF2

Pozicioniranje

osovine

PF2 + PF3 + PF4 -

Stezanje -

Držanje -

Oslobađanje

PF5

Vođenje burgije

PF9

Postavljanje

pribora

EF1

Pozicioniranje

po pravcu

EF2

Pozicioniranje

po visini

EF3

Vođenje elementa

za stezanje

EF4

Ostvarivanje sile

stezanja

EF5

Povećanje i prenošenje

sile stezanja

EF6 Položaj

burgije u odnosu

na osovinicu

EF7

Pozicioniranje

pribora

EF8 Ušvršćivanje

pribora

3.2. Određivanje izvršioca elementarnih funkcija

Za svaku od elementarnih funkcija biramo princip izvršenja imoguće izvršioce. Za ovaj

primjer principi izvršenja određeni su konvencionalnim metodama jer je oblast konstrukcije

pribora dobro i detaljno razrađena, kako u literaturi tako i u praksi. Principi i izvršioci

prikazuju se katalogom funkcija.

11

3.3. Formiranje varijanti koncepcije

Za formiranje varijanti koncepcije koristi se morfološka matrica:

12

Izvršioci elementarnih funkcija

1 2 3 4 5 6E

lem

enta

rna

funk

cija

EF1

EF2

EF3

EF4

EF5

EF6

EF7

EF8

Broj svih mogućih varijanti je ogroman. U razmatranje su uzete samo četiri izabrane

procesom eliminacije neprihvatljivih kombinacija te na osnovu iskustva i karakteristika

konkretnog primjera.

Koncepcija 1:

13

1 2 3 4

Koncepcija 2:

14

Koncepcija 3:

Koncepcija 4:

15

3.4. Vrednovanje varijanti koncepcije

Pri vrednovanju (ocjenjivanju) varijanti potrebno je izabrati kriterije vrednovanja i važnost

svakog od kriterija. To se radi subjektivno, na osnovu prethodnog znanja i iskustva, ali

pridržavajući se kriterija iz liste zahtjeva.

VREDNOVANJE VARIJANTI KONCEPCIJE STEZNOG PRIBORA

Kriterij vrednovanjaVarijanta koncepcije

1 2 3 4

Teh

ničk

i

Red. br. Naziv kriterija w v wv v wv v wv v wv

1 Stabilnost i sigurnost stez. 0,25 3 0,75 3 0,75 4 1 4 1

2 Točnost pozicioniranja 0,2 3 0,6 3 0,6 4 0,8 4 0,8

3 Produktivnost 0,3 3 0,9 4 1,2 3 0,9 3 0,9

4 Opterećenje pribora i mašine 0,1 3 0,3 3 0,3 4 0,4 4 0,4

5 Odvođenje strugotine 0,15 4 0,6 4 0,6 3 0,45 3 0,45

Ocjena vrijednosti po tehničkim krit. VT 0,7875 0,8625 0,8875 0,8875

E Red. br. Naziv kriterija w v wv v wv v wv v wv

16

kono

msk

i

1 Broj standardnih dijelova 0,1 4 0,4 4 0,4 4 0,4 3 0,3

2 Broj nestandardnih dijelova 0,3 4 1,2 3 0,9 3 0,9 2 0,6

3 Složenost dijelova 0,5 4 2 4 2 3 1,5 3 1,5

4 Složenost montaže 0,1 4 0,4 4 0,4 4 0,4 3 0,3

Ocjena vrijednosti po ekon. kriterijima VE 1 0,925 0,8 0,675

Pokazatelji optimalnostiUVA 0,8938 0,8938 0,8438 0,7813

UVG 0,8874 0,8932 0,8426 0,774

Koristeći dijagram vrijednosti varijanti i srednje vrijednosti (UVA i UVG) dolazimo do

zaključka da su varijante 2 i 3 najbolji izbor, a između te dvije kao optimalna može se izabrati

opcija 2.

17