Examensarbete

Omkonstruktion av komponenter i en

desinfektionsdiskmaskin med syfte att

reducera monteringstiden

Författare: Fang Chen, Hampus

Eriksson

Handledare: Samir Khoshaba

Examinator: Izudin Dugic

Termin: VT 15

Ämne: Maskinteknik

Nivå: Grundnivå

Kurskod: 2MT10E, 22,5 hp

Datum: 2015-09-01

Institutionen för maskinteknik

II

Sammanfattning

I dagens globaliserad värld är företag utsatta för hård konkurrens och den som slutar förbättra sin

produkt kommer att konkurreras ut från marknaden. För att få lönsamhet på en produkt måste den ha

en bra produktmarginal, och detta kan uppnås genom kostnadseffektivisering. En minskad monteringstid

kan öka effektivitet vid montering som i sin tur kan bidra till en sänkt produktkostnad. Fokus i detta

arbete ligger därför i att konstruera om komponenter av produkten för lättare och snabbare montering.

Produkten är en desinfektionsdiskmaskin som får plats under bänken.

I metodologin presenteras olika vetenskapliga metoder och relevanta teorier som kommer att appliceras

i arbetet beskrivs i teoridelen. Utförandet av arbetet berskivs i kapitlet genomförande där

nulägesbeskrivning, nulägesanalys samt förbättringsförslag till de tre upptäckta problemen genomförs.

Flesta teorierna handlar om monteringsanpassad konstruktionen (DFA), utvecklingsprocesser och

tidsstudie från Boothroyd och Dewhurst. Problemen förklaras i nulägesanalysen och sedan genomförs

tidsstudier på alla problem. Huvudproblemen som upptäcks i detta arbete handlar om skymd sikt samt

bristande utrymme vid insättningen av komponenter vid monteringen. Tidsstudier genomförs för att

sedan beräkna konstruktionseffektiviteten som är ett underlag för att visa vilka delar är krångliga att

montera och kan resultera en extra lång monteringstid. Målet är att sänka monteringstiden genom att

förbättra sikten och utrymmet och att minska antalet delar. Förbättringsförslagen till alla problem

baseras huvudsakligen på tillämpningen av konceptundersökningen samt konceptpoängsättningen för

att finna det bästa förslaget för förbättringen till varje problem. På grund av att ingen egen tillverkning

sker på företaget har författarna valt att utföra beräkningar istället för att verifiera att lösningarna till

problem håller. Resultatet i detta arbete blir att antalet delar och skruvar har minskats samt att sikten

och tillgängligheten vid insättning av komponenter har förbättrats, vilket i sin tur kan bidra till en

minskad monteringstid.

III

Summary

Companies are facing strong competitions in today’s globalized world and those who end improving their

products will inevitably be driven out from the market. The product must have a good marginal to gain

profitability and the cost efficiency will be a good solution. By decreasing the assembly time the

efficiency for assembly can be improved and this in return will contribute to a reduced product cost.

Therefore, the focus in this work lies in reconstructing parts of the product in order to facilitate assembly

and reduce the assembly time. The product is a special model of washer-disinfector which stands under

the bench.

Various scientific methods are presented in the methodology and relevant theories which are going to be

applied in this work are described in the theory part. The implementation part, which consist of the

description and analysis of the present situation for the company and the product, assembly process,

assembly time at all stations and suggestions for the 3 discovered problems, will be went through. Most

theories are about design for assembly (DFA), product development process and the time study from

Boothroyd Dewhurst. The problems are explained in the analysis for the present situation and later time

studies are carried out on all problems. The main problems that are detected in this work concern the

bad visibility and lack of space for installations of some components in the assembly. Time studies are

execute to calculate the design efficiency, which is a groundwork to show which parts are difficult to be

mounted and can result in an extra-long assembly time. The goal is to reduce the assembly time by

improving the visibility, extending the space and reducing the number of parts. The suggestions for

improvements to all problems are mostly based on the application of the concept screening and concept

scoring to find the best suggestion for improvement to every problem. Since the company does not have

their own manufacuturing, the authors have chosen to make calculations instead to verify certain

problems.Result in this work turns to be that the number of parts as well as screws has been reduced,

visibility and access to the insertion of components have been improved, which kan contribute to a

reduced assembly time.

IV

Abstract

Fokus i detta arbete ligger i att konstruera om vissa delar av produkten för lättare och snabbare

montering. Huvudproblemen som upptäcks i detta arbete handlar om skymd sikten vid monteringen

samt bristande utrymme för installation av komponenter. Arbetet börjar med att formulera

undersökningsproblemet och sedan presenteras olika vetenskapliga metoder, relevanta teorier samt

genomförandet av arbetet. Nulägesbeskrivning, nulägesanalys samt förbättringsförslag till problemen

utförs i genomförandet. På grund av att ingen egen tillverkning sker på företaget har författarna valt att

utföra beräkningar istället för att verifiera att lösningarna till problem håller. Resultatet i detta arbete blir

att antalet delar och skruvar har minskats samt att sikten och tillgängligheten vid insättning av

komponenter har förbättrats, vilket kommer att minska monteringstiden till en viss del.

Nyckel ord: Monteringstid, monteringsanpassad konstruktion(DFA), regler för monteringsanpassad

konstruktion, utvärderingsmetod från Boothroyd Dewhurst, tidsstudie, konceptgenering, konceptval

V

Förord

Arbetet omfattar 22,5 högskolepoänger och är det sista momentet i studier för högskoleingenjör vid

Linnéuniversitetet i Växjö. Författare för detta examensarbete är två studenter som studerar

maskinteknik med inriktning produktutveckling.

Examensarbetet är skrivet hos ett medicintekniskt företag i södra Sverige och den undersökta produkt är

en speciell model av desinfektionsdiskmaskiner. Vi vill tacka företaget för att erbjuda möjligheten för

genomförandet av vårt examensarbete. Under processens gång har vi kommit i kontakt med personal

från olika avdelningar och alla har varit trevliga och hjälpsamma. Vi vill tillägna ett stort tack till Cecilia

Nillroth som har varit vår handledare från företaget för allt hjälp och stöd, vi är oerhört tacksamma för

hennes engagemang, vägledning och tid för vårt arbete. Vi vill också tacka Kristina Södergren, Bolethe

Klemensen och Thomas Idermark, som arbetar på monterings linjen där produkten undersöks i arbetet,

för deras engagemang och hjälp. Ett tack från oss även till Erik Engeldal från konstruktionsavdelningen

för hjälpen med de tekniska stöden. Sist men inte minst vill vi uttrycka våra tacksamhet till Samir

Khoshaba, vår handledare från universitet och Izudin Dugic, examinatorn för examensarbetet, för deras

hjälp och råd.

VI

Innehållsförteckning

Sammanfattning ............................................................................................................................................ II

Summary ...................................................................................................................................................... III

Abstract ........................................................................................................................................................ IV

Förord ............................................................................................................................................................ V

Innehållsförteckning ..................................................................................................................................... VI

1. Introduktion ............................................................................................................................................... 1

1.1 Bakgrund ............................................................................................................................................. 1

1.2 Problemformulering ............................................................................................................................ 2

1.3 Syfte ..................................................................................................................................................... 4

1.4 Mål ....................................................................................................................................................... 4

1.5 Avgränsningar ...................................................................................................................................... 4

2 Metodologi ................................................................................................................................................. 5

2.1 Vetenskapligt synsätt .......................................................................................................................... 5

2.1.1 Positivism ...................................................................................................................................... 5

2.1.2 Hermeneutik ................................................................................................................................. 5

2.1.3 Rapportens vetenskapliga synsätt ................................................................................................ 5

2.2 Vetenskapligt angreppsätt .................................................................................................................. 6

2.2.1 Deduktion ..................................................................................................................................... 6

2.2.2 Induktion ...................................................................................................................................... 6

2.2.3 Abduktion ..................................................................................................................................... 6

2.2.4 Rapportens vetenskapliga angreppssätt ...................................................................................... 7

2.3 Forskningsmetod ................................................................................................................................. 7

2.3.1 Kvantitativ forskningsmetod ........................................................................................................ 7

2.3.2 Kvalitativ forskningsmetod ........................................................................................................... 7

VII

2.3.3 Rapportens forskningsmetod ....................................................................................................... 8

2.4 Datainsamling ...................................................................................................................................... 8

2.4.1 Primärdata .................................................................................................................................... 8

2.4.2 Sekundärdata ............................................................................................................................... 8

2.4.3 Intervju ......................................................................................................................................... 8

2.4.4 Observationer ............................................................................................................................... 9

2.4.5 Rapportens datainsamlingsmetod ............................................................................................... 9

2.5 Undersökningsmetod .......................................................................................................................... 9

2.5.1 Surveyundersökning ..................................................................................................................... 9

2.5.2 Fallstudie ...................................................................................................................................... 9

2.5.3 Experimentell undersökning ...................................................................................................... 10

2.5.4 Rapportens undersökningsmetod .............................................................................................. 10

2.6 Sanningskriterier ............................................................................................................................... 10

2.6.1 Validitet ...................................................................................................................................... 10

2.6.2 Tillförlitlighet .............................................................................................................................. 11

2.6.3 Rapportens sanningskriterier ..................................................................................................... 11

2.7 Sammanställning av rapportens metoder ......................................................................................... 11

3. Teori ......................................................................................................................................................... 13

3.1 Produktutvecklings process ......................................................................................................... 13

3.1.1 Konceptgenerering ..................................................................................................................... 14

3.1.2 konceptval .................................................................................................................................. 19

3.2 Tillverkningsanpassad konstruktion .................................................................................................. 21

3.3 Montering .......................................................................................................................................... 21

3.4 Monteringsanpassad konstruktion ................................................................................................... 24

3.5 Regler för monteringsanpassad konstruktion ................................................................................... 26

3.5.1 Minska antalet delar och typer av delar i en produkt ................................................................ 26

VIII

3.5.2 Sträva efter att eliminera justeringar ......................................................................................... 27

3.5.3 Utforma själv-lokaliserade och justerbara delar ........................................................................ 29

3.5.4 Beakta åtkomst och synlighet för varje operation ..................................................................... 31

3.5.5 Beakta enkel hantering av delar från bulk ................................................................................. 32

3.5.6 Utforma delar som inte kan installeras felaktigt ........................................................................ 33

3.5.7 Eliminera behovet av omorientering vid monteringen .............................................................. 33

3.5.8 Maximera symmetrin på delarna ............................................................................................... 33

3.6 Utvärderingsmetod ........................................................................................................................... 33

3.7 Plastmaterial ...................................................................................................................................... 44

3.8 Limning .............................................................................................................................................. 44

3.9 Miljöanpassad konstruktion .............................................................................................................. 45

3.10 Beräkningsteorier för skruvdimensionering .................................................................................... 45

Glidande krafter och friktion ............................................................................................................... 45

Tillämpning av glidande krafter i skruv situation ................................................................................ 46

Separerande krafter vid skruv ............................................................................................................. 47

Åtdragningsmoment på skruv ............................................................................................................. 48

Val av säkerhetsfaktor ......................................................................................................................... 50

4. Genomförande ........................................................................................................................................ 51

4.1 Nulägesbeskrivning ........................................................................................................................... 51

4.1.1 Produktpresentation .................................................................................................................. 51

4.1.2 Monteringsprocess ..................................................................................................................... 51

4.1.3 Monteringstid vid alla stationer ................................................................................................. 55

4.2 Nulägesanalys .................................................................................................................................... 57

4.2.1 Problemområde 1 ....................................................................................................................... 58

4.2.2 Problemområde 2 ....................................................................................................................... 62

4.2.3 Problemområde 3 ....................................................................................................................... 66

IX

4.3 Förbättringsförslag ............................................................................................................................ 69

4.3.1 Förbättringsförslag till problem 1 ............................................................................................... 70

4.3.2 Förbättringsförslag till problem 2 ............................................................................................... 86

4.3.3 Förbättringsförslag till problem 3 ............................................................................................... 98

5. Resultat och analys ................................................................................................................................ 105

5.1 Resultat och analys på problem 1 ................................................................................................... 105

5.2 Resultat och analys på problem 2 ................................................................................................... 106

5.3 Resultat och analys på problem 3 ................................................................................................... 109

6. Diskussion .............................................................................................................................................. 111

7. Slutsats ................................................................................................................................................... 114

8. Referens ................................................................................................................................................. 115

9. Bilagor ........................................................................................................................................................ 1

1

1. Introduktion

I introduktionen kommer bakgrund, problemformulering, syfte, mål samt avgränsningar till arbetet att presenteras.

1.1 Bakgrund

I dagens globaliserad värld är företag utsatta för hård konkurrens. Nya aktörer strömmar in på

marknaden hela tiden och detta tvingar företag att ständigt arbeta med förbättringar på sina produkter.

Den som slutar förbättra sin produkt kommer oundvikligt att konkurreras ut från marknaden.

Enligt Mallick et al [1] är det en stor utmaning att utveckla produkter som kan glädja kunder och skapa

konkurrensfördelar, men att kunna upprätthålla de fördelar efter produktlanseringen kan vara lika

utmanande. För att klara av de utmaningar som ökade kundtillfredsställande och konkurrenskraften kan

produkt-centrerad kontinuerliga förbättringar vara en bra lösning. Produkt-centrerad kontinuerliga

förbättringar är åtgärder som företag använder för att ändrar utformningen av en produkt efter

produktionsstart och produktsinsläpp på marknaden. Genom att eliminera vissa befintliga funktioner,

tillämpa teknik eller material av en lägre kostnad, eller göra ändringar på produkten så att den är lättare

och snabbare att tillverka kan kostnaden på produkten minskas.

För att nå lönsamhet på en produkt måste den ha en bra produktmarginal, och detta kan uppnås genom

kostnadseffektivisering. King [2] hävdar att kostnadseffektivisering är och kommer att fortsätta att vara

det utmärkande draget för företag som har möjlighet att möta utmaningar med stigande kostnader och

snävare vinstmarginaler. Som svar på vinst- och produktivitetspress har nästan alla företag inriktat sig på

kostnadsreduktion i viss utsträckning. För att en produkt med lite produktmarginal ska vara lönsam är

kostnadssänkning en effektiv lösning.

Vid all typ av produktutveckling måste hänsyn tas till människors förutsättningar och behov. Att integrera

ergonomi både i produktionsprocessen och i produkten kan gynna människors hälsa, Guimaraes et al [3]

2

har påvisat att integrationen av makroergonomi och principer för produktionsstyrning kan öka både

medarbetarnas välbefinnande och produktivitet, vilket leder till ett mer hållbart system. Produkter bör

konstrueras på sådant sätt att samhällets mål för ekonomiskt, socialt och ekologiskt hållbar utveckling

kan uppnås. Vid framtagning av produkten måste även stor hänsyn tas till miljön. Kara et al [4] har

påpekat att en förbättrad miljöprestanda hos produkter och tjänster har på senaste åren blivit en av de

viktigaste strategiska och operativa mål för tillverkarna. Detta är på grund av påverkan och krav från

olika intressenter som regeringen, konsumenter, samhällen och affärspartner.

Företaget tillverkar desinfektionsutrustningar avsedda för sjukhus, vården och tandkliniker och är

beläget i södra Sverige. Företaget ingår i en stor koncern som utvecklar och tillverkar utrustning och

tjänster för rengöring, desinfektion och sterilisation av instrument. Deras produkter säljs på den globala

marknaden och företaget har cirka 30 % av världsmarknadsandelarna för desinfektionsdiskmaskiner.

Idag har företaget cirka 200 anställda. Företaget har ingen egen tillverkning i fabriken och alla produkter

monteras ihop och sedan skickas till kunderna.

1.2 Problemformulering

Produkten som undersöks i detta projektarbete är en specifik modell av desinfektionsdiskmaskiner som

är tillverkade i ett företag i södra Sverige. Modellen är en så kallad underbänk-diskmaskin och är ofta

installerad under en diskbänk för att spara bänkutrymme. Den används inom vårdavdelningar, kliniker

och tandläkarmottagningar. Utöver att fylla de funktioner som en diskmaskin har, måste

desinfektionsdiskmaskinen kunna komma upp till en temperatur av 90°C för att desinfektera olika

föremål [5].

Figur 1 visar hur försäljningen på produkten har utvecklas de senast åren. Från 2013 till 2014 har

försäljningen sjunkit med 34 % och prognosen från 2015 tyder på att produkten kommer att sjunka med

8 % 2014. Företaget är utsatt för hård konkurrens med produkten på den globala marknaden. Den

största konkurrent som företaget har är en tysk tillverkare av avancerade hushållsapparater, kommersiell

utrustningar och kök. Genom att tillägga funktioner för desinfektion och att modifiera viss konstruktion

på sina vanliga diskmaskiner, kan konkurrenten lätt sälja sina produkter i en snabbare takt och till ett

lägre pris. Företaget konkurrerar också med låglöneländer där liknande produkt tillverkas mycket

3

billigare. Detta tvingar företaget att sänka produktkostnaden för att behålla sina marknadsandelar.

Eftersom produkten säljs via försäljningsbolag eller distributörer, varierar slutpriset på marknaden

beroende på vilken marknad den säljs. Produktens pris består av tillverkningskostnad, påläggkostnader

och transportkostnader från försäljningsprocessen. Företaget själv styr inte det pris som läggs till av

försäljningsbolagen och distributörer, och det möjliga sättet för att sänka produktpriset är att sänka

internt kostnaden på produkten.

Figur 1: Antal sålda enheter per år

Den största kostnaden på desinfektionsdiskmaskiner är materialkostnad. Monteringskostnaden täcker

13,6% av den totala kostnaden. En del i den vikande försäljningsutvecklingen beror det relativt stora

antal timmar i montering. Selvaraj et al [6] har påpekat att det framgångsrika slutförandet av en produkt

i form av schema och kostnad beror på att förkorta ledtiden som krävs för att utveckla produkten.

Eftersom statisktiken från företaget har visat att efterkalkylerad monteringstid per produkt är högre än

den förkalkylerade monteringstiden per produkt ligger fokus i detta arbete på den lägre kostnadsandelen

som montering. Företaget får bara betalt för den förkalkylerade tiden och detta leder till att

vinstmarginalen blir mindre än vad företaget har beräknat. Minskad monteringstiden kommer att öka

effektivitet vid montering som i sin tur bidrar till en sänkt produktkostnad.

4

Författarna kommer att konstruera vissa delar av produkten för lättare och snabbare montering.

Undersökningsfrågan i detta arbete definieras som:

Kan monteringstiden på en desinfektionsdiskmaskin sänkas genom att konstruera om delar av

produkten?

1.3 Syfte

Syftet med projektet är att sänka monteringstiden genom att förbättra sikten och utrymmet och att

minska antalet delar som leder till sänkta tillverkningskostnader.

1.4 Mål

Målet med projektet är att hitta konstruktions lösningar för att minska monteringstid på en specifik

modell av desinfektionsdiskmaskiner.

Målet är även att lösningar sedan ska kunna appliceras på andra modeller av desinfektionsdiskmaskiner

som tillverkas i företaget.

1.5 Avgränsningar

Projektet är avgränsat till en specifik modell av desinfektionsdiskmaskiner som tillverkas på företaget.

Undersökningsområdet ska avgränsas till monteringen. Maskinen delas upp på komponent nivå och

konstruktionsändringar görs på enskilda komponenter som i nuläget försvårar montering. Produktens

funktioner ska behållas, arbetet avser endast att korta tiden för montering och inte ändrar produktens

avsedda användningsområde.

Tiden för projektet är begränsad till 4 och en halv månader.

5

2 Metodologi

I kapitalet nedan presenteras olika vetenskapliga metoder samt studiens egna metoder, synsätt och

genomförande.

2.1 Vetenskapligt synsätt

Positivism och hermeneutik är två olika vetenskapsteoretiska traditioner. Positivism fokuserar på den

kvantitativa metodteorin medan hermeneutik inriktar sig mer i den kvalitativa metodteorin. Andra

skillnader mellan de två traditionerna handlar om att undersöka olika objekt och olika områden [7].

2.1.1 Positivism Teorier inom den positivistiska traditionen består av satser vars beskrivning avser samband mellan olika

observerbara eller mätbara företeelser i den verkliga världen. Det som är omätbart kan enligt denna

tradition inte undersökas på ett vetenskapligt sätt och det omätbara sambandet kan vara omöjligt att

uttala sig vetenskapligt [7].

2.1.2 Hermeneutik Hermeneutik är en tolkningsfilosofi. Teorier inom den hermeneutiska traditionen innehåller beskrivande

satser, men domänen som beskrivs är omöjligt att mäta. Kunskap som söks i den typen av

undersökningar är inte direkt observerbart, det rör sig däremot om att studera människors uppfattning

om verkligheten. Istället för att formulera hypoteser där mätbara egenskaper anges, strävs det efter en

teoriformulering som kan förmedla en förståelse om hur människor från en viss grupp uppfattar

verkligheten [7].

2.1.3 Rapportens vetenskapliga synsätt I studiens vetenskapliga synssätt är det en kombination av positivism och hermeneutik. Den

hermeneutiska synen på världen kommer att används i nulägesanalysen av diskdesinfektören. Detta är

för att öka förståelsen för en diskdesinfektör där kunskap om dessa funktioner, ändamål och process

6

tillhandahållas. Under processens gång kommer gruppen att genomföra intervju med montörer,

konstruktörer, och produktionsansvariga.

Det positivistiska synsättet används när gruppen tittar på ritningar och statistik inom produktion för att

kunna identifiera problem eller hitta områden med problem. Det betyder att forskarnas förståelse kring

produkten och nuläget förstärkas med hjälp av insamlad data och information enligt det positivistiska

synsättet.

2.2 Vetenskapligt angreppsätt

Det vetenskapliga angreppsättet består av deduktion, induktion och abduktion.

2.2.1 Deduktion Från det positivistiska synsättet är idag den deduktiva metoden etablerad. Deduktiva metoden handlar

om att formulera en hypotes och grunden till hypotesen förklaras först. Därefter samlas data in för att

bekräfta eller falsifiera den angivna hypotesen. För att arbetet ska vara vetenskapligt ställs det ett krav

att hypotesen ska vara falsifierbar, det vill säga den ska vara så specifik att det går att avfärda hypotesen

som falsk [7].

2.2.2 Induktion Den induktiva metoden används ofta inom hermeneutiska undersökningar och skiljer sig från den

deduktiva metoden genom att ha en annan ordningsföljd. Den induktiva metoden börjar med en

datainsamling som är relevant till frågeformulering. Om de insamlade data är stor nog används den till

att skapa en bild av situationen och för att skapa en generell hypotes. Detta sätt gör att materialet blir

teorineutralt och formar vilken hypotes som skapas [7].

2.2.3 Abduktion Abduktion handlar om att försöka hitta och ansluta sig till en teori som förklarar en viss angiven mängd

data på bästa möjliga sätt. Metoden är ibland en osäker källa till kunskap med anledning att teorier i sig

kan vara felaktiga, trots att de kan förklara data på bäst sätt. När ytterligare observationer genomförs,

kan det dyka upp en annan ny teori som betraktas den bästa för tillfället. Termen ”abduktion” används

7

för att beskriva en process att få fram en ny hypotes eller för processen att ansluta sig till den bästa

hypotes [8].

2.2.4 Rapportens vetenskapliga angreppssätt I projektet används endast det beskrivna induktiva angreppssättet eftersom projektet i början använder

sig av en frågeställning. Efter frågan samlas data som är relevant för att lösa och förstå den givna frågan.

Därefter skiljer sig författarnas arbetssätt eftersom en lösning ska skapas. Lösningen ska försöka lösa

frågan men även kunna vara en generell lösning som kan användas i andra sammanhang.

Det induktiva angreppssättet beskrivs ha mest influenser från det hermeneutiska synsättet. Dock i detta

projekt kommer det induktiva angreppsättet att influeras av det positivistiska samt hermeneutiska

synsättet.

2.3 Forskningsmetod

I forskningsmetoden finns det kvantitativ metod och kvalitativ metod.

2.3.1 Kvantitativ forskningsmetod Den kvantitativa forskningsmetoden utgår ifrån att det som studeras ska vara mätbart och att resultaten

på undersökningen ska presenteras numeriskt [9]. Frågorna som hur mycket eller hur många det är av

något ska besvaras och användning av statistik förekommer ofta i denna metod [8].

2.3.2 Kvalitativ forskningsmetod Den kvalitativa forskningsmetoden utgår ifrån att varje fenomen ska innehålla en unik kombination av

kvaliteter eller egenskaper som inte kan mätas eller vägas [9]. Intresset i denna metod ligger i att söka

förståelse istället för att försöka förklara eller förutsäga på första hand. Tolkning är en grundläggande del

i kvalitativ metod och i den här punken skiljs kvantitativ och kvalitativ forskning åt [8].

8

2.3.3 Rapportens forskningsmetod Genom att mäta monteringstid och att genomgå olika statistik från företaget kommer den kvantitativa

forskningsmetoden in i studien. Intervjun med personalen från produktion och konstruktion

avdelningarna kommer att genomföras och därefter ska åsikter och feedback från personalen bearbetas i

syftet att öka förståelsen kring produkten från alla möjliga aspekter. I den här processen kommer den

kvalitativa forskningsmetoden till användning.

2.4 Datainsamling

2.4.1 Primärdata Primärdata är direkta data och den behöver samlas in. Källorna för primärdata kan komma ifrån

respondenter, observationer och mätningar. Fördelen med primärdata är att det finns anpassning mellan

fråga och data, medan nackdelarna är att den kan vara tidskrävande och svårtillgänglig som även kan ha

en hög kostnad [10].

2.4.2 Sekundärdata Sekundärdata kallas för indirekta data och den finns redan insamlad. Register, databaser, arkiv och

dokument är lämpliga källor för inhämtning av denna typ av data. Omfattningen av sekundärdata är stor

och lättillgänglig, eftersom det ofta är sparad i register och databaser. Detta leder till att sekundärdata

minskar sökningstid och kostnad för en forskare. Däremot kan det finnas en dålig anpassning mellan

fråga och data [10].

2.4.3 Intervju Intervjuer är en teknik som används för att samla information som baserar på frågor. En intervju kan ske

när intervjuaren träffar intervjupersonen på platsen eller genomförs via ett telefonsamtal. Det är

väsentligt viktigt att klargöra syftet med intervjun och på vilket sätt intervjupersonens bidrag kommer att

används, konfidentiellt eller inte [11].

9

2.4.4 Observationer Observationer är en vetenskaplig teknik för informationssamling. Den måste planeras systematiskt och

den insamlade informationen måste också registreras systematiskt. Observationer används framförallt

för informationssamling inom områden som handlar om beteenden och händelseförlopp i naturliga

situationer. Observationer är också användbara i laborativa situationer dvs. vid olika slags tester och

experiment. Ett sätt att genomföra observationer är att i förväg bestämma vilka beteende och

händelseförlopp som ska observeras och i förväg färdigställa ett observationsschema. Den här typen av

observationer kallas för strukturerad observation. Det andra sättet är att använda observationer med

syftet att få så mycket kunskap som möjligt utan att i förväg ha ett färdigställt schemat, detta kallas för

ostrukturerad observation [11].

2.4.5 Rapportens datainsamlingsmetod I studiens datainsamling används både primärdata och sekundärdata. En del av studien kommer att

ägnas åt primärdata som monteringstid. Gruppen ska mäta och samla in monteringstid vid enskilda

stationer för att kunna se över möjligheter för minskad monteringstid. I stor del av studien kommer

sekundärdata från företagets databas och statistik att användas, eftersom sekundärdata är till stor nytta

för att beskriva nuläget.

2.5 Undersökningsmetod

2.5.1 Surveyundersökning Surveyundersökningen är en undersökning gjord av intervjuer eller enkäter med syftet att förklara eller

beskriva något. Den genomförda intervjun eller enkäten måste baseras på ett representativt urval. Det

vanligaste sättet med användning av en surveyundersökning är för att beskriva något, dock används det

också för att förklara något [12].

2.5.2 Fallstudie Fallstudier handlar om att samla mycket information om ett avgränsat fall. Den kännetecknas av att det

finns en avgränsning mellan vad som ingår och vad som ligger utanför fallet. Dessutom ska det

definierade fallet också innehålla en detaljerad beskrivning. Fallstudier kan indelas i enkelfallstudier och

10

flerfallstudier, i enkelfallstudier studeras endast ett fall medan i flerfallstudier studeras fler fall samtidigt

[13].

2.5.3 Experimentell undersökning Syftet med en experimentell undersökning är inte bara att utföra massor av detaljerade observationer på

händelseförlopp, utan att också kontrollera variabler och faktorer som förmodligen är betydelsefull för

dessa händelseförlopp [14].

2.5.4 Rapportens undersökningsmetod Undersökningsmetoden i denna studie bygger mycket på den generella fallstudien där mycket

information om situationen hämtas in. Fallstudien används för att skapa en bred vy och förståelse av

nuvarande situationen.

2.6 Sanningskriterier

2.6.1 Validitet Arbetets validitet handlar om tillförlitlig data. De data som samlas in ska ha förmågan att svara på

undersökningens problemformulering. Validitet kan delas in i intern och extern validitet.

2.6.1.1 Intern validitet

Intern validitet är att begreppet överensstämmer med de mätbara definitionerna av dessa begrepp. Den

interna validiteten kan undersökas utan insamlingar av faktauppgifter [10]. Den har stor betydelse för

forskarna, eftersom den involverar kärnan av experimenterande, nämligen demonstrationen av

orsakssammanhanget [15].

2.6.1.2 Extern validitet

Extern validitet är förknippat med överrensstämmelsen som ligger mellan de mätvärden där en

operationell definition används och verkligheten [10]. Den refererar till den grad i vilken forskarna har

11

möjlighet att generalisera resultatet av en studie till andra deltagande under olika förhållande, vid olika

tid och på olika ställen [15].

2.6.2 Tillförlitlighet Om resultatet i studien ska vara tillförlitligt måste det gå att få samma resultat om samma angreppssätt

och metoder på övrigt urval samt vid annat tillfälle används. Det ska även gå att applicera på andra

företag beroende på hur generaliserat studiens resultat är. För att ha en hög reliabilitet ska resultatet

kunna återskapas oberoende av vem som utför undersökningen [10].

2.6.3 Rapportens sanningskriterier Tillförlitlighet och extern validitet kan säkerställas genom att det utförs en utvärderingsmetod med

insamling av data genom tidsstudier. Detta gör att det går att komma till samma slutsatser som

författarna på samma produkt. Utvecklingsprocessen är alltid unik med tanke på att den baseras på

utförande personers erfarenhet och kunskap. Validiteten på utvecklingsprocessen uppnås genom att det

är väl beprövad teori och stegen utförs noggrant av författarna.

2.7 Sammanställning av rapportens metoder

Rapporten tillämpar positivism och hermeneutiks synsätt eftersom resultatet av den genomförda

tidsstudien i arbetet använder bara siffror för att visa skillnader. Det hermeneutiska tillvägagångssättet

används i nulägesbeskrivning och nulägesanalysen av rapporten eftersom problemen handlar om

montering vid blockerad vy och tillgänglighet som inte går att mäta.

Ur ett vetenskapligt synsätt används induktion i rapporten eftersom insamling av information genomförs

för att kunna förstå givna situationen. Därefter ska det gå att svara på den angivna frågan.

Forskningsmetoden i denna rapport består av kvalitativ samt kvantitativ metoderna. Den kvalitativa

metoden består av att samla information av de personer som är djupt insatta i produktens produktion

12

och kan ge relevant information. Kvantitativa metoden används i tidsstudiens insamlande av mycket

data.

Insamlingsmetoderna i rapporten består av sekundärdata vid nulägesbeskrivningen och primärdata i

nulägesanalysen.

Rapportens undersökningsmetod är en fallstudie som representeras av tidsstudierna i nulägesanalysen,

dessa är utformade för att ta reda på viktiga faktorer vid montering.

13

3. Teori

I detta kapital beskrivs relevanta teorier som kommer att appliceras i denna studie.

3.1 Produktutvecklings process

Teorier för konceptgenerering och konceptval hämtas mest från boken ”Product design and

development” [16] och teorier tagna från andra böcker anges med referensnummer.

Produktutveckling består av flera uppdelade faser där olika metoder tillämpas. Metoder utförs normalt

vid nyutveckling av en produkt och faserna innehåller följande steg:

1. Planering

2. Konceptutveckling

3. Systemutveckling

4. Detaljerad konstruktion

5. Testning och finjustering

6. Produktutvärdering

Faserna genomförs i en grupp där yrkesgrupper som ekonomer, konstruktörer och produktionsansvariga

är representerade. I den andra fasen(konceptutveckling) används metoder för identifiering av

kundbehov, konceptgenerering, konceptval och koncepttestning. Faserna 4, 5 och 6 behandlas i många

fall i tillverkningsanpassad konstruktion (Design For Manufacturing) som är en del av DFX(design for x). X

står för tillverkning, montering eller miljö med mera. I DFX ingår monteringsanpassad

konstruktion(Design For Assembly). Figur 2 visar faserna i produktutveckling där vissa metoder används.

14

Figur 2: Produktutvecklings process [16]

3.1.1 Konceptgenerering Konceptgenerering sker efter kundbehov och produktspecifikationer är fastställda. Steget används för

att finna svar på frågorna, kan existerande lösningarna appliceras på konstruktionen samt om de nya

koncepterna kan uppfylla de nuvarande kraven på konstruktionen.

Ett produktkoncept är en ungefärlig beskrivning på tekniken, arbetsprinciper och produktsformen. Det är

kortfattade beskrivning på hur produkten kommer att tillfredsställa kunder. Konceptet uttrycks som en

15

sketch eller en grov tre-dimensionell modell med en kort textbeskrivning. Ett bra koncept kan

implementeras på ett dåligt sätt som medför minskad marknadsvinst, men ett dåligt koncept kan inte

implementeras på ett bra sätt för att få kommersiell framgång. Konceptgenerering är en relativt

kostnads- och tidseffektiv metod i produktutvecklingsprocessen, den täcker cirka 5 % av

budgetkostnaden och 15 % av den totala projektettiden.

Processen börjar med att generera så stort antal koncept som möjligt. Vid en nyutveckling kan

hundratals koncept genereras i början och sedan reduceras till 5-20 koncept efter genomgång av varje

koncept. Dessa 5 till 20 koncepten kommer gå vidare till konceptvalsfasen. När steget för

konceptgenereringen är genomförd blir sannolikheten att det finnas ett bättre koncept senare i

utvecklingsprocessen mindre. Även möjligheten att konkurrenterna kommer lansera en produkt med

betydligt bättre lösning och prestanda under egna produktutvecklingen försvagas. Ett bra genomfört

konceptgenereringssteg kommer även att öka utvecklingsgruppens förtroende i det valda konceptet,

eftersom utforskning har utförts på många olika koncept.

Under konceptgenereringsfasen förekommer det en del fällor som måste undvikas för att nå bra resultat.

Fällorna kan vara:

Endast undersöka en eller två lösningar som vanligtvis ges av den mest erfarna

gruppmedlemmen.

Att utvecklingsgruppen underskattar och inte undersöker koncept från andra företag.

Konceptgenereringen endast utförs av 1 eller 2 personer, detta kan skapa försämrade

övertygelse och engagemang från resten av gruppen.

Ineffektiv integration av hoppfulla lösningar.

Misslyckas med att undersöka hela kategorier av lösningar.

För att undvika problem bör produktutveckling genomförs på ett strukturerat och noggrant sätt genom

användning av bland annat femstegsmetoden. Metoden består av 5 steg som ska underlätta koncept

16

genereringen(se Figur 3). Metoden kan tillämpas på hela produkten eller en enskild komponent vid både

ny produktutveckling och vidareproduktutveckling.

Steg 1: Förtydliga problemet

Förståelse

Problemuppdelning

Fokus på kritiska delproblem

JPr

Steg 2: Sök externt

Ledande användare

Experter

Patent

Litteraturer

Benchmarking

Steg 3: Sök internt

Individer

Grupper

Steg 5: Reflektera över lösningar och processen

Konstruktiva feedback

Figur 3: Femstegsmetoden [16]

Delproblem

mm

Existerande koncepter

Steg 4: Utforska koncepter

Klassifikationsträd

Kombinationstabell

Nya koncepter

17

Det första steget består av att skapa en djupare förståelse av problemet. Vid komplexa system kan

problemet förtydligas genom att bryta ner produkt eller komponent till enskilda funktioner eller delar.

Därefter kan koncept och lösningar tas fram separat till de olika delarna.

Nedbrytningen och förenklingen av system sker genom att representera produkten med en box. Denna

box har inmatning och utmatning som representerar funktioner(se Figur 4). Genom att dela upp

inmatning och utmatning i egna boxar(delfunktioner) kan produktfunktioner förenklas(se Figur 5). Denna

typ av förenkling genomförs med hjälp av figurer tills utvecklingsgruppen anser att delfunktionerna är

tillräckligt enkla att arbeta med.

Dessa förenklingar kan genomföras för förtydliga användares integration med produkten eller för att

förtydliga komplicerade funktioner som en produkt eller en komponent har. Figurerna är även ett

hjälpmedel till att fokusera på de svåraste koncepten där lättare lösningar kan prioriteras till ett senare

skede.

Produkt/komponent Energi in Energi ut

Material in Material ut

Sparar energi Energi in Energi ut

Material in Material ut Skär material

Figur 4: Funktionsnedbrytning [16]

Figur 5: Förenklade produktfunktion [16]

18

Steg 2 i femstegsmetoden handlar om att upptäcka redan existerande lösningar utanför företaget. Det

finns stora fördelar i tid och kostnad genom att finna redan utvecklade lösningar. Om en lösning på

problemet redan existerar och är beprövad behövs det inte lika mycket utveckling och tid för att verifiera

att det är en godtagbar lösning. Den tid som frigörs kan ägnas åt att generera koncept på lösningar som

är mer specifika till produkten/komponenten som ska utvecklas. För att hitta redan existerande lösningar

kan intervjuer genomföras på ledande användare, ställa frågor till områdesexperter, söka efter patent

och publicerad litteratur samt analysera konkurrenters produkter.

Ledande användare är personer som använder denna eller liknande produkter i stor omfattning och som

har kunskapen i produktanvändning inom fler områden än vad den från början var konstruerad att klara

av. Dessa användare kan ofta hittas i tekniska eller medicinska områden.

Nästa steg i femstegsmetoden är steg 3 där interna konceptlösningar skapas. I det här steg används

brainstorming som en metod för att finna alla möjliga koncept. Det kallas för en intern sökning av den

orsaken att all information som kommer fram i detta steg baseras på företagets egna resurser i form av

gruppens medverkande personal.

För att utföra en brainstorming i grupp måste tydliga regler sättas upp, det är viktigt att framhäva att alla

typer av förslag är välkomna i det inledande steget. I detta steg prioriteras kreativitet och inga förslag får

kritiseras oavsett om de är realistiska eller inte. Lösningarna skrivs upp på en lista och behöver bara lösa

en del av problemet för att kunna bli uppskrivna på listan. I brainstormings andra fas diskuteras de givna

förslagen där fördelar och nackdelar tas upp [17].

Femstegsmetodens fjärde steg handlar om att utforska de genererade koncepten och undersöka vilka

koncept som kan integreras med varandra, detta steg används främst när problemet är uppdelat i

mindre koncept lösningar. Som hjälpmedel i detta steg används konceptträd och koncept

kombinationstabell.

19

Sista steget i femstegsmetoden är en utvärderingsfas där frågor ställs kring hur tillfredsställande

konceptgenereringen var. Bland de frågor som bör tas upp är:

Finns det alternativa vägar att bryta ner problemet?

Har externa lösningarna undersökts tillräckligt?

Har idéer från gruppens alla individer bidragit till processen?

3.1.2 konceptval Metoderna för konceptval kan användas på en hel produkt eller enskilda komponenter, där processen

styrs av kriterier från kundkrav och komponenternas funktion. Vad som är gemensamt i denna fas är

utvärderingen av befintliga konceptlösningar från konceptgenererings fasen.

Metoder som används vid val av icke strukturerade koncept är:

Externt val: Valet görs av en extern enhet som kan vara kunder, klienter eller andra aktörer.

Produktutvecklingsexpert: Valet av koncept görs av den som deltar i produktutvecklingsarbetet

och är utvald på grund av erfarenhet och personlig preferens.

Instinkt: Valet baseras på instinkt och inte på tillgänglig fakta.

Röstning: konceptvalet baseras på röstning inom utvecklingsgruppen.

Fördelar och nackdelar: Valet baseras på en lista där fördelar och nackdelar över varje koncept

anges.

Tabeller: Använda tabeller där koncepter rankas och betygsätts för att sedan välja det koncept

som har högst betyg.

Utöver dessa metoder finns det en mer strukturerad metod som används framförallt när det uppstår

många olika koncept. Första steget i den strukturerade metoden är konceptundersökning vars mål är att

snabbt minska antalet koncept. Nästa steg är konceptpoängsättning som utförs på kvarstående koncept

20

och går djupare in på detaljer än föregående steg. I konceptundersökning och konceptpoängsättning

ingår de nedanstående sex stegen:

1. Förbereda val av tabell. Ett referenskoncept måste väljas ut noggrant. Figur 6 och Figur 7 visar

tabellerna för konceptundersökning och konceptpoängsättning.

2. Betygsätta koncepter. I konceptundersökning används ”+”(bättre), ”-”(sämre) och ”0”(lika bra)

som betygsättning, medan i konceptpoängsättning används kriterier som ”mycket sämre än

referens”, ”sämre än referens”, ”samma som referens”, ”bättre än referens” och ”mycket bättre

än referens”, Figur 6 och Figur 7 visar exempel på matrisen för konceptundersökningen och

konceptpoängsättningen.

3. Ranka koncepten.

4. Kombinera och förbättra koncepten. I konceptundersökning bör de två frågor betraktas:

Kan det finnas något generellt bra koncept som blir degraderat på grund av en enskild

egenskap? Kan en mindre modifiering förbättra det hela konceptet men ändå behålla en

distinktion från de andra koncepten?

Finns det två koncept som kan kombineras för att uppnå en kvalitet som är bättre än

referens konceptet så att det går att ta bort konceptet med sämre kvalitet?

5. Reflektera över resultatet och processen.

Figur 6: Konceptundersökning [16]

21

Figur 7: Konceptpoängsättning [16]

3.2 Tillverkningsanpassad konstruktion

Tillverkningsanpassad konstruktion fokuserar framförallt på reducering av produktens pris genom att

dela upp och analyserar komponenter, tillverkningsmetoder samt kostnader som underleverantörer står

för. Det kallas även för tillverkningsvänlig konstruktion och strävar också efter att reducera

tillverkningstiden och förenkla tillverkningen. Detta i sin tur kan leda till lägre kostnader och bättre

arbetsmiljö för de anställda montörerna. Om resultatet inte visar sig tillfredsställande första gången

upprepas processen enda fram tills att tillverkningskostnaden betraktas acceptabel. Vid undersökning av

komponenter kan faktorer som materialval, tillverkningsprocess och valet av verktyg påverka priset.

Möjligheter för att förbättra arbetsprocessen och ergonomin kan finnas när större delar av

tillverkningsprocessen har bearbetas. Valet av hjälpmedel och verktyg vid montering kan också förbättra

hela tillverkningsprocessen [15].

3.3 Montering

Flesta teorier i denna del hämtas från boken ” Karlebo Handbok” [18] och teorier från andra böcker

anges med referensnummer.

22

Dagens mer komplexa produkter har en tillverkningsprocess som består bland annat av monterings

moment där funktioner och delar sätts ihop till slutlig produkt. Monteringsprocessen är i de flesta fall

den sista fasen i tillverkningskedjan och förädlingsvärdet i denna process är mycket högre än i tidigare

bearbetningsfaser. Detta skapar en stor potential för kostnadsbesparingar inom monteringsprocessen.

Som sista steg i tillverkningsfasen kan många problem från tidigare faser som tillexempel kvalitetsbrister

och dålig produktkonstruktion upptäckas vid montering.

Komponenter i montering kan definieras på många olika sätt, de kan bestå av basobjekt, detalj,

submontage eller produkt som visas i Figur 8. Den komponent som utgör stommen för monteringen och

som externa delar monteras på heter basobjekt. I detta sammanhang betyder ordet ”detalj” en enskild

del som ska monteras på submontage eller basobjekt. Om montering av detaljer sker på ett objekt innan

det monteras på basobjektet kallas det för submontage. När monteringen är färdig blir resultatet en

produkt förutsatt att alla komponenter är sammanfogade på rätt sätt och i rätt sekvens.

Figur 8: Komponenter i montering

Monteringsförfarandet delas upp i transport, hantering, inpassning och hopfogning. Transport avser den

förflyttning som behövs för att flytta basobjektet och dess detaljer till monteringsstationen. Inom

begreppet transport ingår även den förflyttning som görs av färdiga produkten från

monteringsstationen. För den plockning och förflyttning av detaljer från leveransposition till

monteringsutrustning används ordet hantering. Inpassning handlar om att orientera och vrida detaljer

för att göra det möjligt att montera dessa på basobjektet. Hopfogning är momentet som utövas för att

fixera delarna med varandra och hur detta går till kallas för hopfogningsmetod.

23

Utförandet av montering kan göras manuellt, maskinellt eller med en blandning av både metoder. I

manuell montering utförs alla monteringsoperationer, en del av transport och tillförseln av material av

människor. Processen kan genomföras seriellt (i linjeflöde) eller parallellt. Vid låga produktionsvolymer

och komplicerade produkter används mest manuell montering. Automatisk montering tillämpas mest vid

masstillverkning av en bestämd produkt, det vill säga vid Stel Automatisk Montering (SAM). Det är

betydligt svårare att skapa system för Flexibel Automatisk Montering (FAM), eftersom produktens

geometri och egenskaper är starkt förknippad med utformningen av fixturer, gripdon, tillförselutrustning

med mera. Tillförseln av olika detaljer måste kunna ändras för att växling mellan olika produkter kan lätt

ske, omställning på programmet måste också kunna gå snabbt för att montera extra små partier för

kundanpassning.

Ding och Hon [19] har påpekat att de flesta monteringsarbete i dagsläget fortfarande kräver flexibilitet

och intelligens från operatören, särskilt för monteringsarbete vid låg- och medelvolym. Därför måste

ergonomiska aspekter vid monteringsplanering beaktas för att kunna säkerställa produktkvalitet,

monteringseffektivitet samt operatörens välbefinnande. Falck och Rosenqvist [20] har påvisat att mer

besparingar kan uppnås om tidig genomgång på helhetssynen för hela processen, förutsägelse på alla

möjliga fel vid manuell montering och åtgärdskostnader genomförs. Enligt Yeow och Sen [21],

tillämningen av ergonomi i produktionen kan bidra till mängder förbättringar för företaget, bland annat

den kan öka intäkter och vinster och att minska kostnaden för tillbakavisningar. Dessutom kan

yrkeshälsan och yrkessäkerheten hos medarbetarna förbättras.

Vid manuell montering är det oerhört viktigt att produkten konstrueras på sådant sätt att åtkomst vid

monteringen underlättas. Figur 9 visar några exempel på olämpliga och lämpliga lösningar för manuell

montering. Utformning av detaljer bör sträva efter enkla monteringsrörelser. Inpassning och infästning

där tryckande monteringsrörelsen involveras är det mest fördelaktiga medan vridningsrörelser är

långsammast. Detaljutformning ska dessutom sträva efter ett väldefinierat läge efter inpassning där risk

att detaljen tappar orientering och läge efter inpassning undviks. Detaljer ska även utformas på sådant

sätt att alla risker för felmontage elimineras. Slutändamålet vid manuell montering är att det ska vara

omöjligt att göra fel [22].

24

Figur 9: Monterings alternativ [22]

3.4 Monteringsanpassad konstruktion

Monteringsanpassad konstruktion kallas Design for Assembly (DFA) på engelska som innefattar

minimering av monteringskostnader och är en viktig del i DFM. Bogue [23] har framhållit att DFM och

DFA har ett väldigt nära förband med varandra, eftersom DFM handlar huvudsakligen om att tillverka

enskilda delar och DFA riktar sig mot att montera ihop delarna. Eftersom de flesta delar är inkorporerade

i mer komplexa produkter är förmågan att kunna montera delarna effektivt lika kritisk och viktigt. Det

har därför blivit vanligare att integrera och betänka de två metoder tillsammans och därmed bildas en

metod som heter DFMA.

Monteringen utgör en relativt liten del av den totala kostnaden för de flesta produkter, dock finns det

stora fördelar med att lägga uppmärksamhet på monteringskostnader. Genom användning av DFA kan

antalet övergripande delar minskas, tillverkningssvårigheter och supportkostnader kan också sänkas.

Detta kommer att bidra till sänkta monteringskostnader [24].

25

För att en komponent ska vara lätt att hantera måste monteringen av komponenten uppfylla de tre

grundläggande kriterier. Det första kriteriet är att komponenten ska vara enkel att greppa utan verktyg

och med en hand. Det andra kriteriet är att komponenten ska vara symmetrisk från en ende till den

andra. Tredje kriteriet är att komponenten ska vara i rätt storlek så att det inte behövs hjälpmedel att

lyfta och montera komponenten [25].

För att minska kostanden för insättning oavsett om det gäller manuell eller automatisk montering kan

komponenter för lättare insättning och enklare riktning konstrueras (se Figur 10). Det går även att

konstruera så att komponenten sitter fast direkt utan behov av ytligare komponenter för att hålla den på

plats. Ökad åtkomlighet och syn över den plats där insättning sker underlättar även monteringen [25].

Figur 10: Förenklad konstruktion [25]

Montering kan försvåras om insättning möter ett insättningsmotstånd, motståndet kan vara en fjäder

som har en stor fjäderkraft eller om presspassning används. Snäva toleranser kan även orsaka problem i

form av insättningsmotstånd [25].

26

3.5 Regler för monteringsanpassad konstruktion

Som ett resultat av att tillämpa monteringsanpassad konstruktion till en mängd av produkter har det

varit möjligt att utveckla regler eller riktlinjer som är viktiga för DFA. Dessa listas nedan i fallande

prioriteringsordning och teorier i denna del hämtas från boken ” Product design for assembly”[26].

3.5.1 Minska antalet delar och typer av delar i en produkt Att eliminera antalet delar och minska olika typer av delar medför fördelarna som sänkt materialpris,

sänkt kostnad för monteringen och fixturer samt förbättrad produktkvalitet. Dock den största fördelen är

den dramatiska minskningen av omkostnader som uppstår på grund av mindre dokumentation, små

lager, färre leverantörer, förenklade produktionskontroll, färre inspektioner, mindre omarbetningar och

så vidare. Följande är de strategier som används för att minska antalet delar:

1. Test av behovet för varje delens existens som en separat del genom att tillämpa de tre

grundläggande kriterier.

2. Eliminering av separata fästen genom att designa delar med integrerade låsningsfunktioner.

Separata fäste uppfyller sällan de tre kriterierna.

3. Eliminering av delar som fungerar som ledningar för anslutningar (kablar, slangar, förlängda

kopplingar) genom att flytta de två funktionella komponenter till närhet av varandra (se Figur

11).

4. Konstruktion av multifunktionella delar genom att få ut det mesta av enskilda

tillverkningsprocesser. Utnyttja fullt ut av near-net shape formnings- och gjutningsprocesser,

eftersom detta kommer att minska antalet delar samt den totala produktkostnaden.

5. Undvika vägledning av riktlinjer för måttet på delars relativa lätthet av tillverkningen i början av

produktdesign. Detta kommer att leda till att fokusen ligger endast på delars individuella

enkelhet som resulterar i onödigt stort antal delar med alla tillhörande problem, några exempel

på konsekvenser är hög monteringskostnad, låg tillförlitlighet samt höga kostnader.

6. Eliminering av eventuella produkter egenskaper och funktioner som inte tillför värde för kunder.

27

Figur 11: Exempel på förenkling i flera steg [26]

3.5.2 Sträva efter att eliminera justeringar Justeringar och liknande processer som kräver bedömning eller beslutfattande under monteringen är

kostsamma och är en nackdel för tillförlitlighet. En eller flera av följande strategier kan bidra till att

eliminera justeringar i särskilda fall:

1. Minskning av antalet delar och processteg mellan in- och utgångsfunktioner i designen, eller

mellan kritiskt relaterade ytor. Inkorporera de funktioner eller kritiskt relaterade ytor till en enda

tillverkad del om det är möjligt. Figur 12 visar ett exempel på eliminering av tre delar och en

justering som en avvägning mot en eventuell ökning av materialkostnaden.

2. Förflyttning av in- och utgångsfunktioner, eller kritiskt relaterade ytor närmare varandra för att

underlätta tolerans kontroll.

3. Ersättning av elektronisk korrigering med mekanisk justering.

4. Strävan efter lätt foglighet mellan funktionella ytor för att eliminera behovet av justering.

5. Tillämpning av kinematiska design principer så nära som möjligt. Detta kan tolkas som

undvikande av överspänning och är illustrerad i Figur 12: Eliminering av justering [26]

Figur 13. Figur 14 visar kinematiska design principer som reducerar antalet delar.

28

Figur 12: Eliminering av justering [26] Figur 13: Referens till kinematisk design principer [26]

Figur 14: Kinematisk design principer för produktförenkling [26]

29

3.5.3 Utforma själv-lokaliserade och justerbara delar Delar bör utformas så att passytorna kan lätt falla på plats. Funktioner för att åstadkomma detta bör

alltid finnas med när near-net shape formnings processer såsom gjutning och formning används. För

maskinbearbetade delar bör extra kostnader för anpassningsfunktioner betraktas som en del av den

totala kostnadens avvägningar för produkten. Följande förslag rekommenderas för att utforma själv-

lokaliserade och justerbara delar:

1. Kontrollera att delar som inte är självsäkrande kan placeras omedelbart på ytan vid

monteringen. Detta undviker behovet av att hålla delen ner med fingrar, vilket i sin tur kommer

att förhindra efterföljande operationer att utföras med bara en hand.

2. Förse delar med konor, avfasningar och så vidare så att anpassningen är redan inbyggd i

konstruktionen (se Figur 15 och Figur 16).

Figur 15: Konstruktion med konor [26]

30

Figur 16: Konstruktion med avfasning [26]

3. Tillåta generösa spelrum om det är tillåtet i designen, men undvika situationen som kan leda till

en tendens där delar fastnar eller hänger upp i luften under insättningen.

4. Säkerställa att delarna kan lokaliseras på rätt ställe innan de måste släppas (se Figur 17).

Figur 17: Lätt lokalisering för delen [26]

5. Använda pilot punkt skruvarna för att undvika korsgängnings problem. Det är en viktig

kvalitetsfråga när skruv fästelement måste användas. Undersökningar har visat att felaktigt

insatta skruvar kan orsaka så mycket som 50 procent av garanti reparationer för vissa produkter.

31

3.5.4 Beakta åtkomst och synlighet för varje operation Otillräcklig åtkomlighet eller begränsad syn kan göra en enkel operation både tidskrävande och

frustrerande. Dessa aspekter av en design är ofta omärkta och sällan korrigerade när designen har börjat

används i produktionen. De två följande reglarna måste alltid betraktas:

1. Se till att det finns tillräckligt utrymme för händer, verktyg, provning och eventuella efterföljande

processer som svetsning eller nitning. Situationen som illustreras i Figur 18 bör undvikas.

2. Se till att montörers vision av varje operation inte är begränsad. Montörer ska kunna se de ytor

som skall sättas ihop. Operationer som måste utföras inom kapslingar eller genom delar skall

undvikas.

Figur 18: Tillräcklig åtkomst för insättningen av delen[26]

När den tänkta designen ska användas som sub-montage, bör öppen tillgång och klar sikt vara tillgängliga

på nästa nivå av monteringen. Figur 19 visar effekter av skymd sikt och fördelen med pilotpunkt skruvar

eller försänkta hål är att de kan effektivt eliminera problem med korsgängning.

32

Figur 19: Skymd sikt och fördelen med pilot punkt skruv [26]

3.5.5 Beakta enkel hantering av delar från bulk Att montera vissa delar kan vara enkelt, dock kan det finnas svårigheter i att hantera dem eller separera

dem från bulk. Dessa hanteringssvårigheter som möjligtvis kan undvikas i designprocessen beror på

följande faktorer:

1. Kapsling av delar som är utformad med sammanlåsande konor. Detta kan åtgärdas genom att

inkludera vissa funktioner för att förhindra kapslingen.

2. Trassel av delar som har kombinationer av utkastningar och öppningar, hål eller utskärningar.

För att säkerställa icke-trassel ska öppningar stängas och utkastningar förstoras. Specificera alltid

ändslutna kompressions spiralfjädrar för att undvika allvarliga trassel i bulk.

3. Användning av flexible material. Utforma helst stela delar, men om böjning är nödvändigt

försöka sedan se till att delarna kommer att behålla sin form när de ska hanteras.

4. Delarna som är ömtåliga eller vassa. Undvika skarpa kanter om de inte är funktionellt

nödvändiga. Inkludera alltid säkra hållytor för vassa eller ömtåliga delar.

5. Delarna som kräver användning av gripverktyg. Undvika sådana delar som gör att montörer

plockar upp ett speciellt verktyg innan delar ska tas upp.

33

3.5.6 Utforma delar som inte kan installeras felaktigt Det är viktigt att eliminera situationer där komponenten installeras i en orientering som inte tillåter

korrekt operationen av produkten. Nedanstående åtgärdar kan vidtas för att eliminera sådana

situationer:

1. Förse hinder som inte tillåter felaktig montering.

2. Göra delar symmetriska så att monterings orientering är oviktigt.

3. Om två delar kan monteras felaktigt måste det vara garanterad att montering av efterföljande

delar inte kan fortsätta.

4. Om det har misslyckats med åtgärden 3 måste en korrekt orientering på delen markeras med

färg eller riktnings pil.

5. Eliminera de flexibla delarna som nästan alltid kan installeras felaktigt.

3.5.7 Eliminera behovet av omorientering vid monteringen Trots att omorienteringar inte är lika kostsam i manuell montering som i automatiserade

monteringssystem, bör de ändå undvikas. Varje omorientering eller manipulation av redan monterade

delar är en operation som inte tillför värde till monteringsprocessen. Om det är möjligt måste progressiv

montering kring en referensaxel skaffas, användning av vertikala insättningar är också ideal. Delarna kan

insättas även i sidled vid manuell montering med hög effektivitet, det viktigaste kravet för detta är att

undvika behovet av manipulering av montering eller av tidigare ihopsatta delarna i submontage.

3.5.8 Maximera symmetrin på delarna Ju mer symmetriska delarna är, desto snabbare är det att orientera dem vid hanteringsfasen av

monteringen. Den sänkta tiden genom ökad symmetrin på delarna vid manuell monteringen är dock

ganska liten i de flesta fall.

3.6 Utvärderingsmetod

Flesta teorier i denna del hämtas från boken Product design for assembly” [26] och teorier från andra

böcker anges med referensnummer.

34

Det finns flera olika metoder för att analysera och utvärdera den nuvarande konstruktionen för att

anpassa till montering, några av dessa är Hitachis utvärderingsmetod, Lucas DFA metod, Fujitsu

produktions utvärderingssystem och Boothroyd Dewhurst metod [27]. I detta arbete kommer endast

Boothroyd Dewhurst metod att tillämpas.

Enligt Bogue [23] används idag ett dataprogram för att analysera tiderna i metoden från Boothroyd och

Dewhurst men de baserar sig på de gamla tidstudierna som appliceras för hand. Boothroys DFA metod

använder idag en kvantitativ bedömning av konstruktionen. Varje del av konstruktionen uppskattas med

ett numeriskt värde beroende på monteringsanpassningen. Siffrorna summeras för hela konstruktionen

och det resulterande värde används som en vägledning för hela konstruktionskvaliteten. Produkten

kommer att sedan konstrueras om med hjälp av de numeriska värdena. Genom att koncentrera sig på de

områden av konstruktionen som har bidragit mest till den totala poängen kan effekter av att

konstruktionen om produkten maximeras, dock krävs det goda insikt och kunskaper om delar från

konstruktör.

Boothroyd Dewhurst metoden består av en tabell(Tabell 1) som innehåller insättningsvärden,

hanteringsvärden, teoretiskt minskade antal komponenter och varje komponentkostnad i monteringen.

Syftet med metoden är att analysera hur monteringen sker, vad tiden blir, kostnaden för varje utfört

moment och om det finns onödiga delar i konstruktionen [27].

35

Tabell 1: Boothroyd-Dewhurst metod[27] N

amn

på

mo

nte

ri

ngs

del

I Är

kom

po

ne

nte

n

väse

ntl

ig?

Nm

=

H

Op

erat

ion

s

kost

nad

Cm

=

G

Op

erat

ion

sti

d (

BD

+F)

[sek

]

T m=

F Tid

fö

r

man

uel

l

insä

ttn

ing[

sek]

Tota

lt:

E 2 s

iffr

ig

insä

ttn

ing

sko

d

D

Tid

fö

r

man

uel

l

han

teri

ng

av

kom

po

nen

t[

sek]

C

2 s

iffr

ig

han

teri

n

gsko

d

B

An

tal

utö

vad

e

gån

ger

A

Ko

mp

on

ent

nr.

36

Manuel hantering består av grepp, förflyttning och orientering av objekt eller sub-montering innan

fixering på basobjektet. Hanteringsvärdena består av en tvåsiffrig kod samt tidskolumn i tabell 1. Andra

siffran i koden representerar den vridning i form av vinkel α och vinkel β som behövs för att kunna sätta

in komponenten.

Vinkel α (Figur 20) är vridningen runt axel som är vinkelrätt mot komponentens rotations axel.

α

insättningsaxel

Symbolen β (Figur 21) står för den vinkel som komponenten måste vridas runt sin egen axel för att kunna

sättas in i konstruktionen.

β

insättningsaxel

Figur 20: Vridning av insättningskomponent(vinkel α)

Figur 21: Vridning av insättningskomponent(vinkel β)

37

Första siffran i hanteringskoden består av komponentens tjocklek och storlek (Se Figur 22). Tjockleken är

längden av den minsta sidan av den smalaste rektangulära formen, om det är cylindrisk och diametern är

mindre än längden definieras tjockleken som radien av den minsta cylindriska diametern. Storleken

definieras som längden av den längsta sidan av den smalaste rektangulära formen.

Figur 22: Illustration för tjocklek och storlek [26]

Siffrorna i parantes i tabell 6-8 förtydligas i nedanstående listan:

1. Delen i detta fall syftar på komponent eller sub-montage som monteras på basobjektet,

samfogningsmetoder som lim eller silikon är inte inräknade.

2. Blockerade åtkomst betyder att utrymme för komponentmonteringen är begränsad till den grad,

då komponentmonteringen utförs långsammare än under vanliga omständigheter. Begränsad

syn är en situation där monteringsplatsen är svårtillgänglig och känslan måste förlitas för att

hitta platsen.

3. Att delen behöver hållas ned betyder att komponenten som monteras är ostadig efter insättning

eller placering på monteringsplatsen. Innan komponenten kan säkras på platsen behöver den

greppas, omjusteras eller att den hålls på plats manuellt. En komponent räknas som säkrad när

den inte behöver hanteras av montör innan nästa steg i monteringen.

4. En komponent är enkelt att rikta och placera under montering om dess riktning kan bestämmas

med belägna detaljer på komponenten eller på den plats där komponenten ska monteras.

Liten tolerans, fastkilning och insättning som kräver stor kraft för montering som presspassning är alla

orsaker till varför motstånd under montering kan uppstå.

38

Tabell 2, Tabell 3, Tabell 4 och Tabell 5 visar hanteringskoderna samt uppskattad tid för varje

hanteringskombination komponenterna utsätts för. Tabellerna är uppdelade i fallen, hantering med en

hand, hantering med en hand eller griphjälp och hantering med två händer. Sista tabellen hanterar två

händer krävs på grund av storleken. Dessa tabeller ger en mer studerad syn på hur montören hanterar

och monterar submontage eller objekt.

Siffrorna i parantes i tabell 2-5 förtydligas i nedanstående listan:

1. Delar som presentera hanteringssvårigheter är de som behöver staplas, trasslas in eller hålls ihop

på grund av magnetisk kraft eller fettbeläggning. Sådana delar är ofta glatta eller kräver

noggrann hantering.

2. Delar som behöver staplas eller trasslas in mycket är de som är sammankopplade och både

händer behövs för att applicera en separationskraft eller uppnå en specifik orientering av

sammankopplade delar för att utföra separation.

Siffrorna i parantes i tabell 6-8 förtydligas i nedanstående listan:

5. Delen i detta fall syftar på komponent eller sub-montage som monteras på basobjektet,

samfogningsmetoder som lim eller silikon är inte inräknade.

6. Blockerade åtkomst betyder att utrymme för komponentmonteringen är begränsad till den grad,

då komponentmonteringen utförs långsammare än under vanliga omständigheter. Begränsad

syn är en situation där monteringsplatsen är svårtillgänglig och känslan måste förlitas för att

hitta platsen.

7. Att delen behöver hållas ned betyder att komponenten som monteras är ostadig efter insättning

eller placering på monteringsplatsen. Innan komponenten kan säkras på platsen behöver den

greppas, omjusteras eller att den hålls på plats manuellt. En komponent räknas som säkrad när

den inte behöver hanteras av montör innan nästa steg i monteringen.

8. En komponent är enkelt att rikta och placera under montering om dess riktning kan bestämmas

med belägna detaljer på komponenten eller på den plats där komponenten ska monteras.

9. Liten tolerans, fastkilning och insättning som kräver stor kraft för montering som presspassning

är alla orsaker till varför motstånd under montering kan uppstå.

39

Tabell 2: Hanteringstabell(en hand) [26]

Tabell 3: Hanteringstabell(en hand eller med griphjälp) [26]

Använder en hand

Delar är lätta att gripa och manipulera Delar presenterar hanteringssvårigheter (1)

Tjocklek > 2 mm Tjocklek ≤ 2 mm Tjocklek > 2 mm Tjocklek ≤ 2 mm

Storlek > 15 mm

6 mm ≤ storlek ≤ 15 mm

Storlek < 6 mm

Storlek > 6 mm

storlek ≤ 6 mm

Storlek > 15 mm

6 mm ≤ storlek ≤ 15 mm

Storlek < 6 mm

Storlek > 6 mm

storlek ≤ 6 mm

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

De

lar

som

kan

gri

pas

och

m

anip

ule

ras

me

d e

n h

and

u

tan

hjä

lp a

v gr

ipve

rkty

g

(α+β) < 360°

0 1.13 1.43 1.88 1.69 2.18 1.84 2.17 2.65 2.45 2.98

360° ≤ (α+β) < 540°

1 1.5 1.8 2.25 2.06 2.55 2.25 2.57 3.06 3 3.38

540° ≤ (α+β) < 720°

2 1.8 2.1 2.55 2.36 2.85 2.57 2.9 3.38 3.18 3.7

(α+β) = 360°

3 1.95 2.25 2.7 2.51 3 2.73 3.06 3.55 3.34 4

Använder en hand med

griphjälpmedel

Delar behöver pincett för grip och manipulation

De

lar

be

hö

ver

stan

dar

d

verk

tyg

föru

tom

pin

cett

De

lar

be

hö

ver

spe

cie

lla

verk

tyg

för

grip

och

man

ipu

lati

on

Delar kan manipuleras utan optisk förstoring

Delar kräver optisk förstoring för manipulation

Delar är lätta att gripa och manipulera

Delar presenterar hanteringssvårigheter (1)

Delar är lätta att gripa och manipulera

Delar presenterar hanteringssvårigheter (1)

Tjocklek > 0.25 mm

Tjocklek ≤ 0.25 mm

Tjocklek > 0.25 mm

Tjocklek ≤ 0.25 mm

Tjocklek > 0.25 mm

Tjocklek ≤ 0.25 mm

Tjocklek > 0.25 mm

Tjocklek ≤ 0.25 mm

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

De

lar

som

kan

gri

pas

och

m

anip

ule

ras

me

d e

n h

and

u

tan

hjä

lp a

v gr

ipve

rkty

g

α≤3

60

°

0 ≤ β ≤ 180°

4 3.6 6.85 4.35 7.6 5.6 8.35 6.35 8.6 7 7

β = 360°

5 4 7.25 4.75 8 6 8.75 6.75 9 8 8

α=3

60

°

0 ≤ β ≤ 180°

6 4.8 8.05 5.55 8.8 6.8 9.55 7.55 9.8 8 9

β = 360°

7 5.1 8.35 5.85 9.1 7.1 9.55 7.85 10.1 9 10

40

Tabell 4: Hanteringstabell(två händer för manipulation) [26]

Tabell 5: Hanteringstabell(två händer krävs för storleken) [26]

Komponenternas form och yta kan försvåra hanteringen väsentligt i vissa fall, men även egenskaper som

storlek, tjockhet och vikt kan försvåra monteringen. Punktlistan ger exempel på flera egenskaper som

kan göra hanteringen av en komponent komplicerad:

Risk för komponenter att trassla in sig innan montering

Komponentens risk till att fastna i andra delar(under eller innan insättning)

Komponentens ömtålighet

Komponentens flexibilitet

Komponentens glidförmåga

Använder två händer för manipulation

Delar presenterar ingen extra hanteringssvårighet

Delar presenterar extra hanteringssvårigheter(till exempel, klibbig, ömtålig, halkig, o.s.v.)(1)

α ≤ 180° α = 360° α ≤ 180° α = 360°

Storlek > 15 mm

6 mm ≤ storlek ≤ 15 mm

Storlek < 6 mm

Storlek > 6 mm

storlek ≤ 6 mm

Storlek > 15 mm

6 mm ≤ storlek ≤ 15 mm

Storlek < 6 mm

Storlek > 6 mm

storlek ≤ 6 mm

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Delar behöver trasslas in eller kan gripas tag i och lyftas med en hand (med användning av gripverktyg om det behövs) (2)

8 4.1 4.5 5.1 5.6 6.75 5 5.25 5.85 6.35 7

Två händer används för

stor storlek

Delar kan hanteras av en person utan mekanisk hjälp

De

lar

be

hö

ver

spe

cie

lla

verk

tyg

för

grip

och

man

ipu

lati

on

Delar behöver inte trasslas in och är inte flexibel

Del

ar b

ehö

ver

tras

slas

in

elle

r är

fle

xib

la

Vikt av delen < 4.5 kg Delen är tung (>4.5 kg)

Delar är lätt att gripas tag i och manipulera

Delar presenterar andra hanteringssvårigheter(1)

Delar är lätt att gripas tag i och manipulera

Delar presenterar andra hanteringssvårigheter(1)

α ≤ 180°

α = 360°

α ≤ 180°

α = 360° α ≤ 180°

α = 360° α ≤ 180°

α = 360°

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Två händer krävs för att grip tag i och transportera delar

9 2 3 2 3 3 4 4 5 7 9

41

Nödvändighet att använda båda händer vid montering

Nödvändighet att använda speciella verktyg vid monteringen

Nödvändighet att få hjälp av mekanisk assistans vid montering

Insättningsvärdena består av en insättningskod och insättningstid i Tabell 1. Insättningskoden baseras på tabellerna 6-7 eller tabell 8. Tiderna i tabellerna är uppskattade av Boothroyd och Dewhurst.

Tabell 6: Insättningstabell(Delen tillsatt en inte säkrad) [26]

Tillä

gg a

v n

ågo

n d

el

(1)

där

var

ken

de

len

sj

älv

elle

r n

ågo

n

ann

an d

el k

an

säkr

as o

me

de

lbar

t Delen och tillhörande verktyg (inklusive händer) kan lätt nå önskad platsen

0

Del

en o

ch

tillh

öra

nd

e

verk

tyg

(in

klu

sive

hän

der

) ka

n

inte

lätt

nå

ön

skad

p

lats

en

på grund av blockerade åtkomst eller begränsad syn (2)

1

på grund av blockerade åtkomst och begränsad syn (2)

2

Delen tillsatt men inte säkrad

Att delen inte behöver hållas ned efter montering för att upprätthålla orienteringen och lokaliseringen (3)

Att delen behöver hållas ned efter montering för att upprätthålla orienteringen och lokaliseringen (3)

Lätt att rikta och placera vid montering (4)

Svårt att rikta och placera vid montering

Lätt att rikta och placera vid montering (4)

Svårt att rikta och placera vid montering

Ingen resistans för insättning

Resistans för insättning (5)

Ingen resistans för insättning

Resistans för insättning (5)

Ingen resistans för insättning

Resistans för insättning (5)

Ingen resistans för insättning

Resistans för insättning (5)

0 1 2 3 6 7 8 9

Innehållet finns i tabellen där pilen pekar åt

0 1.5 2.5 2.5 3.5 5.5 6.5 6.5 7.5

1 4 5 5 6 8 9 9 10

2 5.5 6.5 6.5 7.5 9.5 10.5 10.5 11.5

42

Tabell 7: Insättningstabell(delen säkras direkt) [26]

Delen säkras direkt

Ingen skruvoperation eller plastisk deformation direkt efter insättning (Presspassning, låsringar, spetsmuttrar, o.s.v.)

Plastisk deformation direkt efter insättning Skruv åtdragning omedelbart efter insättning (6)

Plastisk böjning eller vridning Nitning eller liknande operation

Lätt

att

rik

ta o

ch

pla

cera

uta

n m

ots

tån

d

vid

insä

ttn

ing

(4)

Inte lätt att rikta eller placera vid montering och/ eller med motstånd vid insättning(5)

Lätt

att

rik

ta o

ch

pla

cera

vid

mo

nte

rin

g

(4)

Inte lätt att rikta eller placera vid montering

Lätt

att

rik

ta o

ch

pla

cera

vid

mo

nte

rin

g

(4)

Inte lätt att rikta eller placera vid montering

Inge

t m

ots

tån

d v

id

insä

ttn

ing

Mo

tstå

nd

vid

in

sätt

nin

g (5

)

Inge

t m

ots

tån

d v

id

insä

ttn

ing

Mo

tstå

nd

vid

insä

ttn

ing

(5)

Lätt

att

rik

ta

och

pla

cera

uta

n

vrid

mo

tstå

nd

(4)

Inte

lätt

att

ri

kta

elle

r

pla

cera

och

/ el

ler

med

vrid

mo

tstå

nd

(5

)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Innehållet finns i tabellen där pilen pekar åt

3 2 5 4 5 6 7 8 9 6 8

4 4.5 7.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 8.5 10.5

5

6 9 8 9 10 11 12 13 10 12

Tillä

gg a

v n

ågo

n d

el

(1)

där

de

len

sjä

lv

och

/elle

r n

ågo

n

ann

an d

el k

an

säkr

as o

me

de

lbar

t Delen och tillhörande verktyg (inklusive händer) kan lätt nå önskad platsen och verktyget kan vara lätt att användas

3

Del

en o

ch

tillh

öra

nd

e

verk

tyg

(in

klu

sive

hän

der

) ka

n

inte

lätt

nå

ön

skad

p

lats

en e

ller

verk

tyge

t ka

n

vara

svå

rt a

tt

anvä

nd

as

på grund av blockerade åtkomst eller begränsad syn (2)

4

på grund av blockerade åtkomst och begränsad syn (2)

5

Tabell 8: Insättningstabell(separat operation) [26]

Separat operation

Mekaniska fästanordning processer (delar redan på plats men inte säkrade omedelbart efter insättning)

Icke-mekaniska fästanordning processer (delar redan på plats men inte säkrade omedelbart efter insättning)

Icke-mekaniska fästanordning processer

Ingen eller lokaliserad plastisk deformation

Snäp

p p

assn

ing,

sn

äpp

kläm

ma,

p

ress

pas

snin

g, o

.s.v

.

Metallurgiska processer

Man

ipu

lati

on

av

del

ar e

ller

sub

-

mo

nte

rin

g (t

ill e

xem

pel

, o

rien

teri

ng,

pro

vnin

g el

ler

just

erin

g av

del

ar o

.s.v

.)

An

dra

pro

cess

er (

till

exem

pel

vä

tska

infö

rin

g)

Bö

jnin

g el

ler

likn

and

e p

roce

sser

Nit

nin

g el

ler

likn

and

e p

roce

sser

Skru

v åt

dra

gnin

g (6

) el

ler

likn

and

e

pro

cess

er

Inge

t ex

tra

mat

eria

l

beh

övs

(ti

ll ex

emp

el,

mo

tstå

nd

,

frik

tio

nss

vets

nin

g)

löd

nin

gsp

roce

sser

Svet

snin

gsp

ro

cess

er

kemisk processer (till exempel, limning o.s.v.)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Monteringsprocess där alla fasta delar är i plats

9 4 7 5 3.5 7 8 12 12 9 12

43

Från Tabell 1 finns en operationstid i kolumn G, som baseras på generella komponenter, om det är en

situation där flera antal skruvar ska skruvas i med skruvdragare kan formel 1 användas;

(Ekv.1) 𝐺 = (𝐵 ∗ (𝐷 + 𝐹 − 3)) + 3

Bokstäverna representerar kolumnerna i Tabell 1. Längst ner i kolumn G summeras även den totala

operationstiden med betäckningen Tm. Betäckning Cm står för total operationskostnad.

Nästa steg i utvärderingen är att undersöka om befintliga komponenter i konstruktionen behövs(kolumn

I). Detta görs genom att ställa 3 frågor om varje komponent:

1. Rör komponenten på sig gentemot en annan del i konstruktionen?

2. Är materialegenskaperna nödvändiga på komponenten?

3. Behöver komponenten vara en separat del av konstruktionen?

Svaren på komponenternas frågor sammanställs för att finna det teoretiska lägsta antalet komponenter

som betecknas Nm. Frågan som anges i Tabell 1 (kolumn I) svaras med 1 om svaret är ja och 0 om svaret

är nej.

Sista steget i analysen är att konstruktionens effektivitet(KE) i procent ska beräknas. Analysen antar att

den ideala monteringstiden är 3 sekunder och då blir ekvationen för konstruktions effektivitet som

följande;

(Ekv.2) 𝐾𝐸 =(3∗𝑁𝑚)

𝑇𝑚

När konstruktionseffektiviteten är 100 % innebär det att konstruktionen är bra. Om det visar sig att KE är

lägre kan konstruktionen behöva justeras för att försöka få en större KE.

44

3.7 Plastmaterial

Plast består av huvudsakligen en organisk polymer och den bildas genom att blanda ihop polymer med

tillsatsämnen. Bearbetning på plaster sker i plastiskt tillstånd och de kan hårdna med en E-modul som

övergå 1 GPa vid andvändningstemperatur. Plaster som är särskilt styva, starka, sega och värmetåliga

kallas för konstruktionsplaster. Tillsatsämnen kan vara bland annat smörjmedel, jäsmedel, stabilisator,

brandskyddsmedel eller mjukningsmedel. Genom att tillsätta något av dessa ämnen kan bearbetnings-

och slutegenskaper hos plasten förändras, beständigheten hos plasten under olika miljöer kan också

förbättras. Fördelar med plasten är att den har låg densitet, god korrosionsbeständighet, god el- och

värmeisolationsförmåga samt god ljud- och stötdämpning. Nackdelar med plasten är att den har hög

värmeutvidgning, dålig värme-, UV- och kemikaliebeständighet samt statisk uppladdning [28]. Plaster kan

indelas i termoplaster, härdplaster, elastomerer(gummi) och kompositmaterial. Vid dimensionering på

plasten måste hänsyn tas till att krypning av plaster kan ske vid konstant belastning och även vid

rumstemperatur [22].

3.8 Limning

Limning är sammanfogningsmetod och den används för att foga ihop delar som består av samma

material eller av olika material [18]. De flesta typer av material går att limmas och kombineras genom

limning [22]. För att delarna ska behandlas skonsamt och minska risken för kastning i konstruktionerna

krävs en lämplig temperatur vid fogning. God spänningsfördelning och god utmattningshållfasthet kan

uppnås genom lämplig utformning av fogen. Hållfasthet hos fogen är däremot beroende av flera faktorer

som kan vara bland annat det valda materialet, egenskaper hos limmet, vård vid limning och

drifttemperatur som inte får överstiga 220 °C(på grund av kemikaliers påverkan). Hållfasthet sjunker

snabbt när temperatur höjs och den maximala arbetstemperaturen ska ligga mellan 125 och 150°C [18].

Skjuvningshållfasthet hos limförband är god och därför ska den konstrueras som överlappsfogar för att

kunna fördela och sprida lasten genom skjuvning [22]. För att en limfog ska bli tillfredställande måste det

vara rent på fogytorna och rengöringen av stål sker vanligtvis genom blästring, avfettning, betning,

sköljning och torkning. Att limning är benägen att åldras är en nackdel [22] och ur hälsosynpunkter är de

flesta lim hälsofarliga, det kan orsaka eksem och slemhinnor samt luftvägar kan bli irriterade [18].

45

3.9 Miljöanpassad konstruktion

Miljöanpassad konstruktion kallas för design for environment (DFE) på engelska, den förser

organisationer med en praktisk metod för att minimera miljöeffekter i ett försök att skapa ett mer

hållbart samhälle. Ett effektivt genomförande av DFE metoden kan inte bara behålla eller förbättra

produkternas kvalitet och kostnad utan att också minska miljöpåverkan samtidigt. Miljöeffekterna av en

produkt kan omfatta energiförbrukning, uttömning av naturresurser, utsläpp i vätskeform, gasutsläpp

och fasta avfallsgenerationer. Beslutet om materialanvändning, energieffektivitet och undvikande av

olika slags slöseri måste bestämmas redan i de tidiga stadierna av produktutvecklingsprocessen, så att

miljöpåverkan kan minimeras eller elimineras [16]. Birch et al [29] har påpekat att tidigare

undersökningar har visat att det finns större chans att minska miljöpåverkan om det tidigt förekommer

beaktning av miljöaspekter i produktutvecklingen. Enligt Zhang et al [30], medan miljöproblem fortsätter

att öka i dagens samhälle har DFE blivit en viktig åtgärd för att förbättra miljövänligheten hos produkter

och att lösa föroreningsproblem inom tillverkningsindustrin. Att förvärva olika miljökrav är startpunkten i

processen av DFE och att uppfylla dessa krav är alltid en självklarhet.

3.10 Beräkningsteorier för skruvdimensionering

Teorier i denna del är tagna från böckerna ” Machine component design” [31] och ”university physics”

[32] där alla beteckningar förtydligas i bilagan 1. Skruvar används för att hålla två delar ihop och är oftast

utsatta för glidande krafter och separerande krafter.

Glidande krafter och friktion Alla objekt som utsätts för en glidande kraft påverkas av en friktionskraft som verkar i motsatt håll mot

den glidande kraften. Friktionskraften består av en friktionskoefficient som baseras på underlag och

objektets glidförmåga. Utöver detta beror friktionskraften även på den kraft som är vinkelrätt mott den

glidande kraften som vill förflytta objektet. Om objektet ligger på marken är det normalkraften som

påverkar friktionen och normalkraften är lika stor som objektets vikt(se Figur 23 nedan).

46

Normalkraft(N)

Friktionskraft(Ff) Glidkraft(F)

Tyngdkraft(mg)

Eftersom tyngdkraften är proportionerlig mot normalkraften när objektet inte rör sig i vertikalt led blir

friktionskraftens Ff ekvation;

(ekv. 3) 𝐹𝑓 = 𝑓 ∗ 𝑚 ∗ 𝑔

När objektet står stilla är det statisk friktion som ger en friktionskraft som är större eller lika stor som

den glidande kraften, när glidkraften är större och får objektet i rörelse är det kinetisk friktion(kinetisk

friktion är lägre än den statiska friktionen)[32].

Tillämpning av glidande krafter i skruv situation När skruvar används uppstår det en situation som liknar den grundläggande friktionssituationen(se Figur

23) där kunskapen om friktion tillämpas genom att använda en skruv med mutter för att klämma ihop

delarna tillräckligt för att skapa en stor friktionskraft. Denna kraft motverkar konstruktionens glidkraft. I

denna situation med en skruv blir den vinkelräta kraften skruvens klämkraft Fc och glidkraften F

motverkas av friktionskraften Ff(se Figur 24).

objekt

Figur 23:Friktionskraft

47

Figur 24: Glidkraft vid skruv

Om det inte finns några yttre krafter som försöker separera de delar som skruven pressar ihop blir den

initiala kraften Fi lika stor som skruvens klämkraft(Fc = Fi). Detta leder till att det går att hitta

friktionskraften om initialkraften och friktionskoefficienten är kända;

(ekv. 4) 𝐹𝑓 = 𝐹𝑖 ∗ 𝑓

I Figur 24 står F för glidkraften och skruven är horisontellt placerad men om skruven är vertikal blir

glidkraften istället en tyngdkraft som består av den gemensamma tyngden av del A och del B. Detta ger

ekvationen;

(ekv. 5) 𝐹 = (𝑣𝑖𝑘𝑡 𝑑𝑒𝑙 𝐴 + 𝑣𝑖𝑘𝑡 𝑑𝑒𝑙 𝐵) ∗ 𝑔 = 𝑚 ∗ 𝑔

Där g är gravitationskonstanten.

Separerande krafter vid skruv Separerande krafter Fe är de krafterna som tenderar att dra isär delarna och verkar i samma vertikala led

som klämkraften. Figur 25 visar det allmänna fallet med två delar förbundna med en skruv och utsätts

för en yttre kraft som tenderar att separera de delarna.

F

F

Fc

Fc Ff

Ff

A

B

48

Figur 25: Separerande kraft

Åtdragningsmoment på skruv För att få det rätta åtdragningsmomentet från tabellerna nedan måste åtdragningsmomentet först

multipliceras med omräkningsfaktorn k från Tabell 9 (se ekv. 6), viket gör att beroende på vilket material

och smörjning som används kan åtdragningsmomentet ändras.

(ekv. 6) 𝑇 = 𝑇𝑡 ∗ 𝐾

Fe

Fe

49

Tabell 9: Åtdragningsmoment för skruvförband[33]

Åtdragningsmoment Mv (Nm), för skruvförband med plana, gradfria och ev.anoljade ytor.

Dimension

Rostfritt Kolstål Mässing

PA6.6 (Polyamid - Nylon)

ST – gänga (SS3181)

Hållfasthetsklass Hållfasthetsklass

50 70 80 4.6 4.8 8.8 10.9 12.9 Skruv

Mutter

Dimension

Moment

M1.6 - - - - 0,075 0,17 0,24 0,29 - - - ST2.2 0,45 M2 - - - - 0,155 0,35 0,49 0,58 0,14 - - ST2.9 1,5 M2.5 - - - - 0,32 0,70 0,98 1,2 0,29 - - ST3.5 2,7

M3 0,4 0,9 1,2 - 0,56 1,2 1,7 2,1 0,5 0,1 0,1 ST3.9 3,4 M3.5 - - - - 0,86 1,9 2,7 3,3 - - - ST4.2 4,4 M4 1,0 2,0 2,7 - 1,28 2,9 4 4,9 1,2 0,2 0,3 ST4.8 6,3

M5 1,9 4,1 5,4 2,2 2,5 5,7 8,1 9,7 2,5 0,5 0,6 ST5.5 10 M6 3,3 7,0 9,3 3,7 4,3 9,8 14 17 3,9 1 1,5 ST6.3 13,6 M8 7,8 17,0 22,0 8,9 10,5 24 33 40 9 2 3

M10 15,0 33,0 44,0 17 21 47 65 79 17 3 4

M12 27,0 57,0 76,0 30 36 81 114 136 - 4 5

M14 - - - - 58 128 181 217 - - -

M16 65,0 140,0 187,0 74 88 197 277 333 - 7,5 9

M18 - - - - 121 275 386 463 - - -

M20 127,0 273,0 364,0 144 171 385 541 649 - - -

M22 - - - - 230 518 728 874 - - -

M24 222,0 472,0 629,0 249 295 665 935 1120 - - -

M27 - - - - 435 961 1350 1620 - - -

M30 - - - 492 590 1310 1840 2210 - - -

M33 - - - - 800 1770 2480 2980 - - -

M36 - - - 855 1030 2280 3210 3850 - - -

Tabell 10: Friktionskoefficient f och omräkningsfaktor K[33]

Skruvförband, åtdragningsmoment omräkningsfaktor

Ytbeskaffenhet Smörjningstillstånd Friktionskoefficient µtot

Omräkningsfaktor K

Skruv Mutter

Obehandlad Obehandlad Torr 0,14 0,96 Olja 0,125 1,00 MoS2 0,10 0,86

Fosfatering Fosfatering Torr 0,125 0,90 Svartoxid. Svartoxid. Olja 0,10 0,86 Emulsion 0,08 0,77

Blankförz. Obehandlad Torr 0,14 0,96 EPZn eller EPZn Olja 0,10 0,86 Emulsion 0,10 0,94

Varmförz. Obehandlad Torr 0,20 1,17 HDZn eller EPZn Olja 0,14 1,07 emulsion 0,14 1,04

Alla stål Alla stål Vax 0,06 0,63

Rostfritt el. Rostfritt el. Vax 0,14 1,00 Syrafast Syrafast Olja 0,20 0,84 Emulsion 0,20 0,84

50

När åtdragningsmomentet är känt går det att ta reda på den initiala kraften som verkar på skruven efter

åtdragningen. Utöver initialkraften består Ekvation 8 av åtdragningsmomentet T och nominell

ytterdiameter d på gängan. Värde på friktionskoefficient f hämtas från

Tabell 10.

(ekv. 7) 𝑇 = 0,2 ∗ 𝐹𝑖 ∗ 𝑑

Val av säkerhetsfaktor Säkerhetsfaktorn vid skruvförband väljs beroende på hur situationen ser ut vid konstruktionen, men det

finns generella rekommendation som kan tillämpas om det inte finns specifika regler inom en bransch.

Joseph Vidosic[33] har satt ihop en lista på hur man ska tänka;

1. Säkerhetsfaktor 1,25–1,5 ska tillämpas när det används välkända material och situationen har väl

kända laster och spänningar som kan mätas. Denna säkerhetsfaktor brukar användas vid små

laster.

2. Säkerhetsfaktor mellan 1,5–2,0 tillämpas när det används väl kända material och när last och

spännings situationen kan lätt bestämmas.

3. Säkerhetsfaktor 2,0–2,5 används i situationer där någorlunda kända material används i normala

situationer och utsätts för laster och spänningar som kan bestämmas.

4. Säkerhetsfaktor på 2,5–3,0 tillämpas under situationer där mindre beprövade material eller

spröda material används. Vid en miljö där det råder genomsnittliga krafter och spänningar.

5. Säkerhetsfaktor 3,0–4,0 används på oprövade material under normala omständigheter med

kända laster och spänningar.

6. Säkerhetsfaktor 3,0–4,0 tillämpas även vid användning av väl kända material under mindre

kända förhållanden med oklara krafter och spänningar.

7. För upprepande laster kan säkerhetsfaktor på punkt 1-6 gälla om de appliceras på

utmattningsgränsen istället för materialets sträckgräns.

8. Vid slag är säkerhetsfaktorerna mellan punkt 3 och 6 acceptabla om man lägger till en slagfaktor.

9. För spröda material där ultimata styrkan används som teoretiskt maximum ska säkerhetsfaktorn

i punkterna 1-6 dubblas.

10. Där större säkerhetsfaktorer kan vara önskvärd bör en mer noggrann analys av situationen

genomföras.

51

4. Genomförande

I kapitalet kommer genomförandet av arbetet behandlas.

4.1 Nulägesbeskrivning

4.1.1 Produktpresentation Produkten är en specifik modell av desinfektionsdiskmaskiner. Den är en så kallad underbänk-diskmaskin

och är ofta installerad under en diskbänk för att spara bänkutrymme. Produkten används inom

vårdavdelningar, kliniker och tandläkarmottagningar. Cirka 250 enheter har tillverkats 2014 och den

genomsnittliga monteringstiden för produkten ligger på cirka 5 timmar.

4.1.2 Monteringsprocess Monteringslinjen för produkten består av 4 stationer och på varje station utförs flera olika moment.

Innan montering utförs svetsning och bockning av kammaren och efter montering provkörs och sedan

packas produkten. Figur 26 visar hela flödets process vid monteringen:

52

Verktyg såsom skruvdragare, skruvar och muttrar av olika storlek för olika moment finns i närheten och

är lätt tillgängliga vid varje station. Även de komponenter som ska monteras är tillgängliga nära

stationerna. En del av de submontage som monteras på arbetsstationerna är förmonterade i en annan

del av fabriken och deras id nummer är markerat med gul färg. De flesta submontage är redan

monterade när de beställs in från underleverantörer. Montering i alla stationer utförs huvudsakligen

manuellt och lyftutrustning som travers används vid förflyttning av kammaren och luckan. Produkten

fästs på en fixtur (se Figur 27) som är höjbar och vridbar, produkten kan förflyttas snabbt mellan

Svetsning och bockning av Kammare

Station 1

Station 2

Station 3

Station 4

Provning och packning

Figur 26: Flödeprocess vid montering

53

stationer med hjälp av en mobil fixtur. Hela monteringsprocessen utförs i genomsnitt av två montörer,

en som monterar station 1-4 och en som testar och monterar skalet efter testning.

Figur 27: Mobil fixtur

Montören börjar med att läsa genom orderlappen och specifikation för att kolla vilka komponenter som

behövs, eftersom produkten i de flesta fall är kundanpassad. Kammaren till produkten (se Figur 28)måste

vara ren av den orsaken att den är en medicinsk teknisk produkt. Ett stort antal skyddsskruvar är

svetsade på kammarens yttre sida för att fästa olika komponenter senare i processen. Att skyddsskruv

lossnar från kammaren är förekommande och det kan fördröja hela monteringsprocessen. Trefolex

penslas alltid på skyddsskruvar för att ge en effektiv smörjning och att förlänga skruvarnas livslängd.

54

Figur 28: Kammare

På station 1 monteras element inuti kammaren samt ben på kammarens sidor som senare används till

att fästa större komponenter. Isolering klistras även fast för att skydda kablar från att komma i kontakt

med värme och för att behålla värme i maskinen. Ledljus monteras och kantlister läggs sedan på.

Vid station 2 monteras större komponenter som pumpar, filter och vattentank. Utöver detta monteras

slangar mellan komponenter och tryck sensorer. Doseringssystemet monteras även på denna station. På

station 3 monteras dörrluckan, ventiler, kyl- och värmepumpar och på station 4 monteras elektroniska

komponenterna som kablar, tomdunkslarm och transformator. Figur 29 visar hur produkten ser ut när

den är nästan färdigt monterad innan paketering.

55

Figur 29: Nästan färdig produkt

4.1.3 Monteringstid vid alla stationer Den senaste tidsstudien som genomfördes av företaget var tre år sedan, monteringstid i dagens läge ser

likadant ut eftersom förutsättningen inte har förändrats. Detta betyder att situationen idag är ungefär

detsamma som för 3 år sedan. För att kunna jämföra företagets metoder med rapportens metoder

kommer företagets tidsstudie presenteras i nulägesbeskrivningen.

Företagets tidsstudie genomfördes med hjälp av montörerna på monteringslinjen. De involverande Sex

montörer angavs med bokstäver(från A till F) i tidsstudien där monteringstiden anges i minuter.

Mätningarna gjordes av varje montör och tid från alla stationer samlades in. Tidsskillnaden mellan olika

montörer är beroende på arbetsår och arbetserfarenhet.

Tabell 11 visar den genomsnittliga tiden på en standard produkt vid varje monteringsstation för varje

montör. När ett extra saltfilter ska monteras på produkten förlängs hela monteringstiden. Tabell 12 visar

monteringstid på en produkt med ett extra saltfilter på, montören A deltog inte i hela

monteringsprocessen därför saknas värde för vissa stationer.

56

Tabell 11: Snitt tid för en standard produkt vid olika station

Operatör A B C D E F

Snitt tid station 1 77 65 68 69 55 56

Snitt tid station 2 52 32 43 41 33 37

Snitt tid station 3 61 45 50 44 36 43

Snitt tid station 4 73 48 59 56 45 54

Total tid 263 189 220 211 169 189

Snitt tid för hela

produkten [minuter]

207

Tabell 12: Snitt tid för produkt med saltfilt vid olika station

Operatör A B C D E F

Snitt tid station 1 78 82 78 63 60

Snitt tid station 2 43 60 76 44 35

Snitt tid station 3 79 59 68 45 44 45

Snitt tid station 4 70 60 80 60 50 60

Total tid 240 290 259 201 200

Snitt tid för hela

produkten [minuter]

238

Upplägget på stationer och material går att se i Figur 30.

57

Figur 30: Layout skiss på nuvarande situation

4.2 Nulägesanalys

Dagens konstruktion har generellt problem med blockerad vy och tillgänglighet vid montering. Det

förekommer även brist på utrymme i konstruktionen som försvårar för montörer. Under analysen har

det framkommit 3 problemområden som definieras som problem 1,2 och 3. Problemområdena anses

vara de största på produkten i dagsläget. Varje produkt som monteras är redan beställd av kund vilket

gör att det kan variera vilka eller hur många komponenter som ska monteras på produkten. En sådan

komponent som läggs till kan vara ett saltfilter och när den ska monteras kommer problemet med

bristande utrymme ökas.

Som en del av utvärderingen kommer 3 utvärderingsmetoder från Boothroyd och Dewhurst att

genomföras av författarna i nulägesbeskrivningen. Uppskattade tiden i teorin som baseras på insättning

58

och hanterings koder kommer inte att användas, tiderna som finns i tabellerna är tider som författarna

har tagit från den aktuella monteringslinjen. Tabell 2-8 i teorin används för att hitta rätt hanteringskod

och insättningskod.

4.2.1 Problemområde 1

4.2.1.1 Beskrivning problem 1

Problemområdet 1 finns inuti kammaren och är ett fäste till ett värmeelement. Fästet består idag av två

identiska detaljer och två skruvar samt ett stöd. Det finns totalt 4 fästen i kammaren och deras funktion

är att hålla värmeelementens rör på plats under körning av maskinen. Det blir totalt 8 detaljer, 8 skruvar

och 4 stöd i konstruktionen. Utöver de fästen som finns sitter värmeelementet fast i kammaren med två

bultar som tar majoriteten av kraften som påverkar värmeelementet(se Figur 31). Värmeelementet

består av två komponenter som sitter fast med en bult var. Fästets stöd är punktsvetsat fast inuti

kammaren innan Station 1 och detaljerna skruvas fast på stödet.

Figur 31: Värmeelement

Problemet kommer fram vid montering där två detaljer och 2 skruvar blir svårt att hålla reda på när de

ska monteras. I kammaren är det ont om utrymme som leder till minskad tillgänglighet och montörens

sikt över stödet är blockerad av sina egna händer och skruvdragare vid monteringen. Figur 32 visar en

skiss på nuvarande konstruktion för värmeelementets fästen. Figur 33 visar hur det ser ut när delarna är

färdigmonterade.

Värmeelement

Värmeelementets

skruvar

59

Figur 32: Nuvarande konstruktion för fästena

Figur 33: Färdigmonterat fäste i kammaren

Stöd

Undre detalj

Övre detalj

Skruvar

Värmeelement

Front vy av

övre detalj

Kammarvägg

Övre detalj

Undre detalj

Värmeelement

Stöd

Skruvar

60

4.2.1.2 Utvärdering problem 1

Som en del av utvärderingsmetoden genomförs en tidsstudie för problemområde 1 i Tabell 13.

Komponenters hanteringstid samt insättningstid för problemområde 1 bestämdes innan tiderna från

monteringen samlades in. Utvärderingen av detaljerna på varje fäste blev en hanteringskod på 33 och

insättningskoden blev 95. Hanteringskoden för skruvarna blev 11 och skruvarnas insättningskod blev 29.

61

Tabell 13: Tidsstudie problem 1 N

amn

på

mo

nte

rin

gsd

el

Fäst

e v

änst

er

bak

Skru

v

Fäst

e v

änst

er

fram

Skru

v

Fäst

e h

öge

r

bak

sk

ruv

Fäst

e h

öge

r

fram

Skru

v

I Är

kom

po

nen

t

en

väse

ntl

ig?

1 0 1 0 1 0 1 0 Nm

=4

H

Op

erat

i

on

sko

st

nad

Cm

=

G

Op

erat

io

nst

id (

BD

+F)

[sek

]

18

,5

23

,5

16

17

,5

17

,5

12

,5

15

,5

10

T m=1

31

F Tid

fö

r

man

uel

l

insä

ttn

ing

[sek

]

5,5

7,5

6 7,5

5,5

8,5

10

,5

6 Tota

lt:

E 2 s

iffr

ig

insä

ttn

i

ngs

kod

95

29

95

29

95

29

95

29

D

Tid

fö

r m

anu

ell

han

teri

ng

av

kom

po

nen

t[se

k]

6,6

8 5 5 6 2 2,5

2

C

2 s

iffr

ig

han

teri

ngs

kod

33

11

33

11

33

11

33

11

B

An

tal

utö

vad

e

gån

ger

2 2 2 2 2 2 2 2

A

Ko

mp

on

ent

nr.

1 2 3 4 5 6 7 8

62

Effektiviteten på nuvarande konstruktion blir endast 9,2 % enligt ekvation (2).

(Ekv. 2) 𝐾𝐸 =(3∗𝑁𝑚)

𝑇𝑚

𝐾𝐸 =(3 ∗ 4)

131= 0,0916

9,2 % konstruktionseffektivitet är en väldigt låg siffra och betyder att mycket kan förbättras i

konstruktionen för att öka KE. Tidsstudien till problem 1 visar att nuvarande konstruktion tar lång tid att

montera med 4 fästen som består av 8 detaljer, detta avspeglas i en stor total monteringstid. Teoretiska

minsta antalet komponenter i Tabell 13 är halverat jämfört med nuvarande situation och detta gör att

det blir stor skillnad i beräkning av konstruktionseffektiviteten.

Analysen av insättning är att samma rörelser blir detsamma för alla fästen. Fäste på höger fram och

vänster fram tar lite snabbare att montera. Montörer tycker att höger sida är lite svårare eftersom det

blir vänster hand som håller skruvdragaren. Montörer kan även tappa skruvar ur sin hand innan de

skruvas fast som kan öka frustration och irritation.

4.2.2 Problemområde 2

4.2.2.1 Beskrivning problem 2

I problemområde 2 är det många skruvar för en panel som orsakar längre monteringstid än vad det

behöver vara. Slangar och komponenter i maskinen försvårar montering genom att blockera och försvåra

insättning av panelen. Montörerna tycker det i många fall svårt och bökigt att montera panelen. Figur 34

visar topp vy på luckan. Höger och vänster fäste av panelen går att se i Figur 35 och Figur 36.

63

Figur 34: Lucka

Figur 36: Vänster fäste sätt bakifrån

4.2.2.2 Utvärdering problem 2

Utvärderingsmetoden för problemområde 2 består av en tidsstudie(Tabell 14) där tiderna är tagna från

nuvarande montering. Insättning och hanteringskoder är uppskattade av författarna.

Panelen är en stor komponent som kan gripas med en hand men behöver två händer för att hanteras

och vridning av komponent förekommer inte, därför anses hanteringskoden vara 88. Insättningen sker

genom att skruvar sätts på plats innan panelen för att agera som hänganordning medan panelens slangar

och sladdar monteras. När allt som ska sitta på panelen är monterat sker en slutlig åtdragning av

Figur 35: Höger fäste sätt bakifrån

Panel

Skruv(x2)

Ben

64

skruvarna så att panelen sitter fast, insättningskoden bedöms därför vara 70. Felmontering genom att

montera panelen är teoretisk möjligt men inte speciellt troligt på nuvarande konstruktion.

Tidsstudie(Tabell 14) av problemområdet bekräftar att det finns mycket skruvar, utöver detta är

insättning av panelen problematiskt eftersom komponenter och slangar som finns vid panelen skymmer

sikt och tillgänglighet. Tillgängligheten är problematisk när de sista skruvarna ska skruvas fas och det kan

vara svårt att nå med skruvdragare. Panelen monteras på konstruktionens ben och på panelen monteras

slangar och komponenter. Totala konstruktionseffektiviteten(KE) blir 5,4 %.

(Ekv. 2) 𝐾𝐸 =(3∗𝑁𝑚)

𝑇𝑚

𝐾𝐸 =(3 ∗ 9)

501,5= 0,054

Det nuvarande KE som är 5,4 % är väldigt låg och betyder att det finns stora möjligheter till att förbättra

effektiviteten på konstruktionen.

65

Tabell 14: Tidsstudie problem 2 N

amn

på

mo

nte

rin

gsd

el

Be

n

Mu

tte

r

Tre

fole

x

Be

n

Mu

tte

r

Skru

v(ti

ll p

ane

l)

Klis

term

ärke

n(t

ill p

an

el)

Gu

mm

i

bit

ar(p

ane

l)

Skyd

dsl

ist(

pan

e

l)

Inko

pp

ling

av

Pan

el

I Är

kom

po

nen

ten

väse

ntl

ig?

2

0

- 2

0

0

1

1

1

1

1

Nm

=9

H

Op

erat

i

on

sko

st

nad

Cm

=

G

Op

erat

ion

st

id (

BD

+F)

[sek

]

14

,5

17

1

12

17

99

20

65

22

15

27

19

,5

T m=5

01

,5

F Tid

fö

r m

anu

ell

insä

ttn

ing[

sek]

5

8

12

5

6

13

58

16

5

27

23

Tota

lt:

E 2 s

iffr

ig

insä

ttn

ings

k

od

00

00

- 00

00

29

- 13

23

- 70

D

Tid

fö

r m

anu

ell

han

teri

ng

av

kom

po

nen

t[se

k]

4,7

5

9

- 6

5

1,7

5

7

3

10

- 16

C

2 s

iffr

ig

han

teri

ng

sko

d

03

10

- 03

10

11

- 10

02

- 88

B

An

tal

utö

vad

e

gån

ger

2

12

1

2

12

4

1

2

1

1

1

A

Ko

mp

on

e

nt

nr.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

66

4.2.3 Problemområde 3

4.2.3.1 Beskrivning problem 3

Vid problemområde 3 finns det svårighet vid insättning av kablar till displayenheten där blockerad syn

och tillgängligheten är begränsad. Figur 38 visar när kablarna är insatta och Figur 37 visar undersidan på

displayen. Problem uppstår även vid testning om sladdarna ska bytas ut. Enligt montörerna kan

kontakten i displayen förstöra displayens kretskort när kontakten ska tas bort och detta leder till att hela

displayen måste bytas ut.

4.2.3.2 Utvärdering problem 3

Tidsstudie (se Tabell 15) har genomförts på insättning av sladdarnas kontakt samt skedet när

displaypanelen skruvas fast på dörrluckan.

Figur 38: Display med insatta kablar Figur 37: Displayens undersida

Kontakt

67

Vid isättning av sladdarna på displayen måste idag sladdarna böjas och vridas för att kunna sättas in,

vilket leder till ökad tid för monteringen. Montören får ofta avbryta insättningen och byta håll på

sladdens kontakt för att det ska gå att sätta in. Detta kan leda till frustration och ilska om montören är

tidspressad.

(Ekv. 2) 𝐾𝐸 =(3∗𝑁𝑚)

𝑇𝑚

𝐾𝐸 =(3∗2)

34= 0,177

Total konstruktionseffektiviteten är beräknad till cirka 18 % och detta beror på krånglighet vid insättning

av sladdarnas kontakt.

68

Tabell 15: Tidsstudie problem 3 N

amn

på

mo

nte

ri

ngs

del

Kab

el

Skru

v

I Är

kom

po

nen

ten

väse

ntl

ig?

1

1

Nm

=2

H

Op

erat

i

on

sko

st

nad

Cm

=

G

Op

erat

i

on

stid

(BD

+F)

[sek

]

21

13

T m=3

4

F Tid

fö

r

man

uel

l

insä

ttn

i

ng[

sek]

16

3 Tota

lt:

E 2 s

iffr

ig

insä

ttn

ing

sko

d

15

29

D

Tid

fö

r

man

uel

l

han

teri

ng

av

kom

po

nen

t[

sek]

5

2

C

2 s

iffr

ig

han

teri

ng

sko

d

88

11

B

An

tal

utö

vad

e

gån

ger

1 5

A

Ko

mp

on

e

nt

nr.

1 2

69

4.3 Förbättringsförslag

För att finna den bästa koncept för förbättringsförslag till problemen kommer femstegsmetoden som

presenteras i teorin att tillämpas.

I steg 1 förtydligas problemet. Eftersom det i detta fall handlar om koncept baserat på en enskild

komponent som ingår i en produkt bestående av många andra komponenter, är möjlighet för att

undersöka externa lösningar begränsad i steg 2. Därför kommer externa sökningar inte att utföras i detta

arbete och fokus sätts däremot i intern sökning. Interna sökningen i steg 3 genomförs med hjälp av

brainstorming, där alla möjliga lösningar tas fram av författarna i detta arbete.

Av den anledning att ingen nedbrytning ska göras på värmeelementets fäste samt att steg 4 används

främst när problemet är uppdelat i mindre koncept lösningar, så kommer detta steg uteslutas i problem

1 och 3. Femte steget som är att reflektera över lösningar och processen kommer inte att gås igenom i

genomförandet, eftersom detta är relevant att ta upp i diskussionsdelen.

I konceptval kommer metoderna konceptundersökning och konceptpoängsättning att tillämpas.

Tillämpning av konceptundersökning börjar med att välja ut ett koncept som referenskonceptet för att

det anses vara en bra lösning av författarna. Olika urvalskriterier sätts sedan upp och används för att

jämföra koncepten.

Mycket av dessa kriterier baseras på monteringsanpassad konstruktion som presenteras i teoridelen.

Dessa kriterier är minskade antal delar, mindre justeringar, självlokalisering(syftar på att delen ska vara

lätt att lokaliseras på rätt ställe), lätt åtkomst och bra syn(att vyn inte är blockerad), enkel hantering,

omorientering, enkel tillverkning, hopfogningsförmåga och hållfasthet. Ett kriterium till är att uppfylla

krav för medicinska utrustningar som syftar på att inget farligt ämne ska utlösas vid hög temperatur.

Koncepterna kommer därefter att betygsättas och rankas, där ”+” står för bättre än referensen, ”-” för

sämre än referensen och ”0” för lika bra som referensen.

70

Koncepten som betygsätts högst från konceptundersökningen kommer att fortsätta analyseras och

rankas i konceptpoängsättningen. I denna process används kriterier för rankning som ”1” för mycket

sämre än referens, ”2” för sämre än referens, ”3” för samma som referens, ”4” för bättre än referens och

”5” för mycket bättre än referens. Viktandel anges i procent och visar hur viktig varje urvalskriterier är,

poäng beräknas genom att multiplicera viktandel med rankningen.

4.3.1 Förbättringsförslag till problem 1

4.3.1.1 Konceptgenerering

Problem 1 handlar om svårigheter i montering av elementfäste. Eftersom fästet är en relativt enkel

komponent behövs det inte brytas ner till mindre delar. Stödet som detaljerna är monterade på

markeras med streckade linjer i bilderna nedan.

Koncept 1 (se Figur 39) består av en upphängningsanordning som ska se till att detalj 1 är på plats när

skruvarna dras åt. Upphängningsanordningen ska även dela på kraften som detalj 1 utsätts för, vilket gör

att endast en skruv behövs. Konstruktionen på stödet i koncept 1 måste ändras men stödets

sammanfogningsmetod som är punktsvetsning bevaras. Lösningen ska bidra till minskad monteringstid

och förenklad montering.

71

Figur 39: Koncept 1

Koncept 2 (se Figur 40) består av detalj 2 som skruvas fast på stödet i kammaren. Skillnaden mellan

nuvarande konstruktion och Koncept 2 är att övre och undre detalj är en enda detalj. konceptets skruvar

halveras och stödet behöver inte konstueras om i detta koncept.

Figur 40: Koncept 2

Stöd

Kammarvägg Värmeelement

Skruv

Detalj 1

Kammarvägg

Skruv

Stöd

Värmeelement

Detalj 2

72

I Koncept 3 (se Figur 41) är skruvarna borttagna och den nya sammanfogningsmetoden är lim. Lim kan

minska tiden för monteringen genom att limning av detalj 3 sker innan insättning och eliminerar antalet

skruvar på produkten. Temperaturskillnader i kammaren varierar mellan 0 till 90 grader vilket gör att

limmet måste klara dessa temperaturvariationer. Ytorna som ska limmas måste vara rena för att limmet

ska fungera och då måste en reningsmetod tillämpas som bland annat är blästring eller sköljning.

Figur 41: Koncept 3

Koncept 4 (se Figur 42) är baserat flexibelt plast och kan sättas fast direkt i kammaren som inte behöver

lim eller skruv. För att montera detalj 4 pressas plast huvudet in i stödet och deformeras under

Stöd

Kammarvägg

Detalj 3

Värmeelement

Lim

73

montering men återtar sin form när detaljen är på plats. Det ställs stora krav på plasten för att kunna

vara flexibelt vid montering samt att klara av de stora temperaturskillnaderna i kammaren.

Figur 42: Koncept 4

Koncept 5 (se Figur 43) består av detalj 5 som skruvas fast med 2 skruvar i vaddera ände. På grund av

detalj 5 och nytt läge på skruvarna behöver konstruktionen på stödet ändras. Med två skruvar är femte

koncept baserat på att det ska vara lätt att skruva i skruvarna och sätta objektet på plats.

Kammarvägg

Stöd Detalj 4

Värmeelement

74

Figur 43: Koncept 5

Koncept 6 (se Figur 44) baseras på att materialet som ska vara flexibelt och starkt för att kunna klämmas

på plats. Detalj 6 monteras genom att klämma detaljen med värmeelementen inuti. Benen på detalj 6

hakas i stödet och tankten är att den spänning i benen ska hålla elementen på plats. I Figur 44

Kammarvägg

Stöd

2st Skruvar Detalj 5

Värmeelement

75

representerar de blå pilarna den riktning som kraften appliceras vid montering. Objektet kan enkelt

bytas ut om det uppstår problem vid service av produkten.

Figur 44: Koncept 6

Det sista koncept 7(se Figur 45) baseras på koncept 5 med en skruv mindre. Konstruktionen på stödet

behöver inte ändras för att passa detalj 7 i koncept 7 men i Figur 45 visas ett alternativ på hur ett annat

stöd ser ut. Åtkomligheten ska öka med bara en skruv och objektet har en öppning intill kammarens

vägg. Förändringarna ska minska materialanvändning och komplexiteten på detalj 7.

Kammarvägg

Stöd Detalj 6

Värmeelement

76

Figur 45: Koncept 7

Resultatet från steg 3 är att materialet till fästen för all koncepter utom koncept 4 är samma som

nuvarande fästen, medan detalj 4 i koncept 4 är gjort av plast.

För att få bättre förståelse för dessa koncept har i Tabell 16 fördelar och nackdelar på de sju koncepten

analyserats.

Kammarvägg

Stöd Detalj 7

Skruv

Värmeelement

77

Tabell 16: Konceptens fördel och nackdelar

Koncept Fördel Nackdel

1 Bara en skruv används;

Låsningsmekanik underlättar

montering;

Färre detaljer.

Fästeställe på kammaren kan behöva

omkonstrueras;

Kan blir svårt att hänga upp på fäststället.

2 Bara en skruv används;

Fästeställe på kammaren behöver

inte omkonstrueras;

Färre detaljer.

Hållfasthet kan behöva analyseras;

Dimension på skruven kan behöva ändras på grund

av minskat antalet skruvar.

3 Ingen skruv behövs;

Snabbt att montera;

Färre detaljer.

Lim är hälsofarligt.

Hållfasthet hos lim sjunker snabbt när temperatur

höjs. Behöver rengöring av fogningsyta.

4 Ingen skruv behövs;

Snabbt att montera;

Färre detaljer.

Plast har hög värmeutvidgning, dålig värme-, UV-

och kemikaliebeständighet samt statisk

uppladdning.

5 Färre detaljer;

Enklare att montera

Fäststället på kammaren kan behöva

omkonstrueras;

6 Färre detaljer;

Enklare och snabbare att

montera;

Ingen skruv används

Fäststället på kammaren kan behöva

omkonstrueras;

Lätt att förflytta på sig på grund av vibration.

7 Färre detaljer;

Enklare och snabbare att

montera;

En skruv används.

Antalet hål för skruvar på fäststället behöva ändras

på grund av minskat antalet skruvar.

4.3.1.2 Konceptval

Tabell 17 visar konceptundersökning för problem 1. I detta problem har författarna satt koncept 7 som

referenskoncept eftersom det uppfattas som ett bra koncept innan urvalsprocessen börjar.

78

Jämför med den nuvarande konstruktion på elementfästen där två fästen och två skruvar används, har

antalet delar i alla sju koncept reducerats. Koncept 1 och 2 har lika många delar som koncept 7, där bara

ett fäste samt en skruv behövs. I koncept 4 och 6 används endast ett fäste medan i koncept 5 finns det

två fästen och två skruvar.

Eftersom koncept 2 har liknande konstruktion som koncept 7 är det samma justering på de två

koncepten. Lim används i koncept 3 där ingen justering behövs och montering sker genom att tycka det

limmade fästet mot upphängnings ställe på kammaren. På grund av upphängningsmekanismen i koncept

1 kan det behövas extra justering för att kunna hänga fästet på väggen av kammaren. Att använda två

skruvar i koncept 5 gör det att extra justering behövs för att hitta de två skruvhålen. Extra justering kan

behövas i både koncept 4 och 6 för att sätta fast dem på kammaren.

Koncept 2 och 7 är lika lätt att självlokaliseras på grund av liknande konstruktion. Användning av lim i

koncept 3 och enkel insättningsmekanismen i koncept 4 och 6 underlättar självlokaliseringen. Medan i

koncept 5 kan det vara relativt svårare med självlokalisering för att finna de två skruvhålen.

Åtkomst och blockerad vy är lika bra för koncept 2 och 7. Det är sämre åtkomst och blockerad vy för

koncept 1 på grund av upphängningsmekanismen och koncept 5 där orsaken är användning av två

skruvar. Koncept 3, 4 och 6 har bättre åtkomst och blockerad vy eftersom det är mindre antal delar som

behöver monteras. Samma resonemang gäller vid urvalskriterier för enkel hantering mellan olika

koncept. Omorientering är det samma för samtliga koncept.

Tillverkning är detsamma för koncept 5, 6 och 7 på grund av deras liknande utformning.

Hopfogningsmetod som svetsning behövs vid utformning av koncept 1, 2, 3 och 4.

Eftersom fler delar används i koncept 1 och 5 är både hopfogningsförmågan och hållfastheten bättre än

koncept 2 och 7. Dessa egenskaper är sämre hos koncept 3, 4 och 6 på grund av minskad antal delar. Alla

koncepter förutom koncept 3 där lim används är anses inte vara miljöfarliga.

79

Koncept 1, 2, 5, 6 och 7 kan uppfylla krav för medicinska utrustningar och nuvarande krav från

standarder på material eftersom materialet inte ändras. På grund av risken för att vissa farliga ämnen

från lim och plast kan utlösas vid hög temperatur är det svårare att uppfylla dessa krav för koncept 3 och

4.

Tabell 17 visar matrisen för konceptundersökning för problem 1. Resultatet visar att koncept 3, 6 och 7

har fått högsta betyg och därför kommer de koncepter att vidare jämföras i konceptpoängsättning för att

finna det bästa konceptet.

80

Tabell 17: Konceptundersökning för problem 1

Koncept

Urvalskriterier 1 2 3 7

(Referens)

4 5 6

Minskade antal

delar

0 0 + 0 + - +

Mindre justeringar - 0 + 0 - - -

Självlokalisering - 0 + 0 + - +

Lätt åtkomst och bra

syn

- 0 + 0 + - +

Enkel hantering - 0 + 0 + - +

Omorientering 0 0 0 0 0 0 0

Enkel tillverkning - 0 - 0 - 0 0

Hopfogningsförmåga + 0 - 0 - + -

Hållfasthet + - - 0 - + -

Miljövänlighet 0 0 - 0 0 0 0

Att uppfylla krav för

medicinska

utrustningar

0 0 - 0 - 0 0

Summa för ”+” 2 0 5 0 4 2 4

Summa för ”0” 4 10 1 10 2 4 4

Summa för ”-” 5 3 5 0 5 5 4

Netto poäng -2 -3 0 0 -1 -3 0

Rankning 5 6 1 1 4 6 3

Fortsätt att utveckla

konceptet?

Nej Nej Ja Ja Nej Nej Ja

I konceptpoängsättning anges alla urvalskriterier i procent för att se hur viktig varje kriterier är. Genom

att först betygsätta koncept 3 och 6 med skalan 1 till 7 för varje urvalskriterier och sedan multiplicerar

dessa siffror med vikt andel i procent, kan den totala poängen för varje koncept räknas ut och därefter

rankar dessa koncepter. Resultat från Tabell 18 tyder på att koncept 7 är det bästa konceptet.

81

Tabell 18: Konceptpoängsättning för problem 1

Koncept

3 7(Referens) 6

Urvalskriterier Vikt andel Rankning Poäng Rankning Poäng Rankning Poäng

Minskade antal

delar

15% 4 0,6 3 0,45 4 0,6

Mindre

justeringar

5% 2 0,1 3 0,15 2 0,1

Självlokalisering 5% 5 0,25 3 0,15 4 0,2

Lätt åtkomst och

bra syn

10% 3 0,3 3 0,3 4 0,4

Enkel hantering 10% 4 0,4 3 0,3 4 0,4

Omorientering 5% 3 0,15 3 0,15 3 0,15

Enkel tillverkning 10% 2 0,2 3 0,3 3 0,3

Hopfogningsförm

åga

10% 1 0,1 3 0,3 1 0,1

Hållfasthet 10% 1 0,1 3 0,3 1 0,1

Miljövänlighet 10% 1 0,1 3 0,3 3 0,3

Att uppfylla krav

för medicinska

utrustningar

10% 1 0,1 3 0,3 3 0,3

Total poäng 2,4 3 2,95

Rankning 3 1 2

Fortsätt att

utveckla

konceptet?

Nej Ja Nej

4.3.1.3 Vidareutveckling av valt koncept

Utifrån det ritade konceptet gjordes en skiss i ett 3d program som visar mer tydlig hur det framtida

resultatet kommer att se ut. Förändringar från skissen i Figur 45 med den nya Figur 46 visar att detaljens

82

fäste på kammarens stöd är mer anpassad till dagens konstruktion på stödet så att detta inte behöver en

ny konstruktion.

Figur 46: Ny konstruktion på detalj 7

Därefter genomfördes ett gruppmöte med företaget så att deras experter kunde utvärdera konceptet.

Det kom fram synpunkter på att Figur 46 är dyr att tillverka på grund av brist på utrymmer vid

bockningen av detaljen(se Figur 47).

Nuvarande

konstruktion på stöd Ny konstruktion på detalj 7

83

Figur 47: Problem vid detalj 7

Med dessa synpunkter gjordes konstruktionen om till Figur 48 som kan tillverkas med bockning utan att

orsaka svårigheter i tillverkning av detaljen. Den nya konstruktionen i Figur 48 uppfyller samma funktion

som Figur 45 men är mer utvecklad till rådande situation.

Bockning av dessa

kanter kommer blir

dyr vid tillverkning

84

Figur 48: Ny konstruktion

4.3.1.4 Skruvdimensionering

Dimensionering på skruven är inlagd i bilagan 2 och beräkningarna visar att det nuvarande läget är

kraftigt överdimensionerat och att den nya lösningen använder sig av samma storlek på skruvarna som

den nuvarande konstruktionen har.

4.3.1.5 Utvärdering till valt koncept

En tidsstudie till valt koncept till problem 1 utförs för att sedan beräkna ett nytt värde på konstruktions

effektivitet (KE). Eftersom den nya konstruktionen inte kan tillverkas i verkligheten har författarna utgått

ifrån att koder och tiden för insättning och hantering för både elementfäste och skruvar är detsamma

som koder och tiden för den nuvarande konstruktionen. Skillnaden mellan Tabell 19 och Tabell 13 ligger i

kolumn B för antal utövade gånger vars värde blir 1 istället för 2 (se markering med lila färg)på den nya

konstruktionen av den anledningen att antalet på både elementfäste och skruv har halverats. När värdet

på B ändras kommer operationstid i kolumn G också att få nytt värde (se markering med lila färg).

85

Tabell 19: Tidsstudie på valt koncept problem 1

Nam

n p

å

mo

nte

rin

gsd

el

Fäst

e vä

nst

er

bak

Skru

v

Fäst

e vä

nst

er

fram

Skru

v

Fäst

e h

öge

r

bak

skru

v

Fäst

e h

öge

r

fram

Skru

v

I Är

kom

po

nen

ten

väse

ntl

ig?

1

0

1

0

1

0

1

0

Nm

=4

H

Op

erat

ion

s

kost

nad

Cm

=

G

Op

erat

ion

sti

d (

BD

+F)

[sek

]

12

,1

15

,5

11

12

,5

11

,5

10

,5

12

,5

8

T m=9

3,6

F Tid

fö

r

man

uel

l

insä

ttn

ing[

s

ek]

5,5

7,5

6

7,5

5,5

8,5

10

,5

6

Tota

lt:

E 2 s

iffr

ig

insä

ttn

i

ngs

kod

95

29

95

29

95

29

95

29

D

Tid

fö

r

man

uel

l

han

teri

ng

av

kom

po

nen

t[se

k]

6,6

8

5

5

6

2

2,5

2

C

2 s

iffr

ig

han

teri

ngs

kod

33

11

33

11

33

11

33

11

B

An

tal

utö

vad

e

gån

ger

1

1

1

1

1

1

1

1

A

Ko

mp

on

ent

nr.

1

2

3

4

5

6

7

8

86

Effektiviteten på den nya konstruktionen blir 12,8 % enligt ekvation 2.

(Ekv. 2) 𝐾𝐸 =(3∗𝑁𝑚)

𝑇𝑚

𝐾𝐸 =(3 ∗ 4)

93,6= 0,1282

4.3.2 Förbättringsförslag till problem 2

4.3.2.1 Konceptgenerering

I steg 1 ur femstegsmetoden bryts panelen ner i två områden, högra och vänstra fästet. Eftersom

problem 2 består av en panel som har många hål för montering av andra objekt samt inte har något

direkt problem kommer mittsektionen inte tas med i vidareutvecklingen. Figur 35 är fästet på höger sida

och Figur 36 visar fästet på vänster sida. Dessa produktbilder har inte saltfilter monterad, där av ser det

ut att vara mycket utrymme.

Under steg 3 har 5 koncept tagits fram på hur monteringstiden på panelen kan minskas och förenkling av

monteringen kan genomföras.

Det första koncept 1 är skapat för att det ska gå att låsa panelen genom att haka i benets hål från ovan

för att sedan skruvas fast på vänster ben(Figur 49). Konceptet minskar antalet delar men kräver också

omkonstruktion av benet. Figur 49 visar till höger hur benet ser ut, medan det är panelens vänster fäste

till vänster. Blåa pilarna visar hur panelens vänsterfäste sätts ihop med benet i Figur 49.

87

Figur 49: koncept 1 för problem 2

koncept 2 har många likheter med första konceptet men att det hakas ifrån horisontell axel och sedan

skruvar fast komponenten på andra sidan(höger ben). I koncept 2 halveras antal skruvar för panelen.

Figur 50 visar en 3d bild av hur panelens vänsterfäste och benet ser ut.

Figur 50: Koncept 2 för problem 2

Koncept 3 består av en större fästanordning som sätts in från sidan(horisontell insättningsaxel) som fyller

samma funktion som de tidigare koncepten med att hakar fast panelen i benet. Skillnaden är att

panelens vänsterfäste hakar i benets ena sida genom ett hål i benet. Det förutsätts i detta koncept att

den externa kraften(se blå kraft pil i Figur 49) som knuffar ut panelen är tillräcklig för att få panelen att

Panelens

vänsterfäste

Ben

Panelens

vänsterfäste

Ben

88

stanna. Konceptet visas i Figur 51 där panelens vänsterfäste visas till vänster och höger bilden visar

benet.

Figur 51: Koncept 3 för problem 2

Koncept 4 består av en krok som hakas i från ovan(vertikal insättningsaxel) för att få till en mekanisk

fästanordning. Panelen är tänkt att hållas på plats av sin egen vikt. I Figur 52 visas koncept 4 som till

vänster visar snitt vy av panelen och till höger är en bild på benets nya konstruktion.

Figur 52: Koncept 4 för problem 2

I sista koncept 5 används ett huvud som pressas på plats och detta koncept eliminerar alla skruvar.

Nackdelen är att det kan krävas en del kraft för att pressa dessa på plats. Lösningen har inte tagit hänsyn

till service av maskinen. Figur 53 visar panelens vänsterfäste till vänster och benet till höger.

Panelens

vänsterfäste

Ben

Panelens

vänsterfäste

Ben

89

Figur 53: koncept 5 för problem 2

Nästa steg analyseras konceptens för- och nackdelar i Tabell 20.

Panelens

vänsterfäste

Ben

90

Tabell 20: Fördel och nackdel problem 2

Koncept Fördel Nackdel

1 Halverar antal skruvar

som behövs, enkelt att

montera.

Kanske inte klarar av att påverkas av kraften i y-led.

Omkonstruktion av ben behövs. Kan bli dyrare med små

detaljer på plåten. Panelen kan bli lös om inte rätt

dimensioner sätts.

2 Halverat antal skruvar.

Enkelt att montera

Tål eventuella inte krafter i x-led. Omkonstruktion av ben

behövs. Kan bli dyrare med små detaljer på plåten. Panelen

kan bli lös om inte rätt dimensioner sätts.

3 Halverar antalet skruvar.

Klarar av krafter från x

och y-led.

Kan bli svårare att montera om det är fel dimensioner.

Omkonstruktion av ben behövs

4 Halverar antalet skruvar

och blir mer

monteringsvänlig och

flexibel.

Kan bli lös om maskinen vänds upp och ner. Klarar krafter i

enda y-led dålig.

5 Eliminerar alla skruvar om

lösningen appliceras på

båda fästena.

Kan inte utföra service på panelens baksida. Kräver en del

kraft att få på plats. Omkonstruktion behövs.

Samtliga framtagna koncept(undantag koncept 5) är genererade till det vänstra fästet som

klassifikationsträdet visar i Figur 54.

91

I Figur 54 finns det 5 koncept som har presenterats och ett koncept på höger sida som inte har förklarats,

detta eftersom högra fästet är tänkt att ha skruvar och att det endast finns 1 förslag. Förslaget har

skruvar och kraftigt borttagning av material runt skruvarna för att öka utrymmet för sladdar och

komponenter i produkten.

4.3.2.2 Konceptval

Det valda referenskonceptet i problem 2 är koncept 2 eftersom konceptet enligt författarna ser bra ut

innan konceptvalet har genomförts.

I urvalskriteriet ”minst antal delar” blev koncept 5 det bästa eftersom det eliminerar alla av dagens 4

skruvar i konstruktionen. De andra koncepten halverar endast antalet skruvar. När det kommer till

minder justeringar anses alla framtagna koncept likvärdiga. Detta eftersom lösningarna inte kan justeras

under eller innan montering. Självlokalisering är även det ett kriterium som är lika för alla framtagna

koncept.

Under ”lätt åtkomst och synlighet” är referens konceptet bästa tillsammans med 5:e konceptet för att

dessa är enkla att sätta ditt och blockerar inte vyn. När det kommer till hanteringen är det koncept 4 och

Panel

Vänster fäste

Mittsektion

Höger fäste

Koncept 1

Koncept 2

Koncept 4

Koncept 3

Koncept 5

Koncept höger

Figur 54: klassifikationsträd

92

koncept 5 som bedöms svårare att hantera och montera. Detta eftersom 3:e konceptet kan vara svårt att

få på plats och att det behövs en del kraft för att montera koncept 5.

I bedömningen om tillverkningen blev koncept 5 det sämsta konceptet eftersom det skulle behöva extra

lödning eller en extra tillverkningsmetod som appliceras i förmontering eller hos underleverantör. I de

flesta andra koncepten skulle bara en extra stansning eller liknande behövas. Hållfastigheten uppskattas

av författarna under konceptundersöknigen men kommer beräknas innan ritningar skapas. Utgångsläget

är hur koncepten kan hantera horisontella och vertikala laster. Koncept 5 bedöms om det koncept som

har bäst förmåga att hantera dessa laster dock är det en nackdel i att det konceptet skulle försvåra

service av produkten under des livscykel.

93

Tabell 21: Konceptundersökning problem 2

Koncept

Urvalskriterier 1 3 2

(Referens)

4

5

Minskade antal

delar

0 0 0 0 +

Mindre justeringar 0 0 0 0 0

Självlokalisering 0 0 0 0 0

Lätt åtkomst och bra

syn

- - 0 - 0

Enkel hantering 0 - 0 0 -

Omorientering 0 0 0 + -

Enkel tillverkning 0 + 0 0 -

Hopfogningsförmåga 0 0 0 - +

Hållfasthet - 0 0 - +

Att uppfylla krav för

medicinska

utrustningar

0 0 0 0 0

Summa för ”+” 0 1 0 1 3

Summa för ”0” 9 7 10 5 3

Summa för ”-” 2 2 0 3 3

Netto poäng -2 -1 0 -2 0

Rankning 3 2 1 3 1

Fortsätt att utveckla

konceptet?

Nej Ja Ja Nej Ja

Det visar sig i konceptundersökningen att referenskonceptet tillsammans med koncept 3 och 5 är de som

går vidare efter att de fick den bästa rankingen enligt Tabell 21.

Koncept poängsättningen i Tabell 22 enda skillnad från föregående Tabell 22 är att de olika attributen är

rankad enligt vad som är viktigt i monteringsanpassad konstruktion. Tabell 22 visar att det är väldigt

94

jämnt mellan koncepten och att referenskonceptet vinner med liten marginal. Med beaktning att denna

produkt har relativt lång livslängd och är en sådan produkt som repareras istället för att slängas blir

koncept 5 väldigt dåligt, eftersom den använder en metod som gör att panelen måste förstöras för att

tas bort vilket ökar kostnaden för eventuella reparationsproblem. Koncept 3 var nära referenskonceptet

men det blev inte det slutliga konceptet eftersom det kan vara ett koncept som är svårt att montera.

Tabell 22: Konceptpoängsättning problem 2

Koncept

3 2(Referens) 5

Urvalskriterier Vikt andel Rankning Poäng Rankning Poäng Rankning Poäng

Minskade antal

delar

15% 3 0,45 3 0,45 4 0,6

Mindre

justeringar

5% 3 0,15 3 0,15 3 0,15

Självlokalisering 5% 3 0,15 3 0,15 3 0,15

Lätt åtkomst och

bra syn

10% 3 0,3 4 0,4 4 0,4

Enkel hantering 10% 3 0,3 4 0,4 2 0,2

Omorientering 5% 3 0,15 3 0,15 2 0,1

Enkel tillverkning 10% 4 0,4 3 0,3 1 0,1

Hopfogningsförm

åga

10% 3 0,3 3 0,3 4 0,4

Hållfasthet 10% 3 0,3 3 0,3 4 0,4

Att uppfylla krav

för medicinska

utrustningar

20% 3 0,6 3 0,6 3 0,6

Total poäng 3,1 3,2 3,1

Rankning 2 1 1

Fortsätt att

utveckla

konceptet?

Nej Ja Nej

95

Det valda konceptet till problem två blev koncept 2, nästa steg är att ta reda på hur mycket kraft och

påfrestningar komponenten utsätts för.

4.3.2.3 Vidareutveckling av valt koncept

Huvudkonceptet ändras inte från konceptet i Figur 50 till skiss i Figur 55 men det går att se en tydligare

bild av hur det ska ser ut på panelen och benet.

Figur 55: Panel

96

Figur 56: Ben och panel

Företagets experter fick sedan utvärdera skissen på panelen kom fram till att det var en lösning som inte

skulle ha problem med att tillverkas eller monteras, där av kommer skissen inte att utvecklas mer. Benet

fick samma bedömning som panelen och godkändes.

4.3.2.4 Skruvdimensionering

Beräkningsprocessen till problem 2 visas i bilagan 5. Det framkommer att nuvarande konstruktion kan

ersättas med en M4 skruv.

4.3.2.5 Utvärdering till valt koncept

Vid utvärderingen av det nya konceptet används samma tabell som vid utvärderingen av nuvarande

konstruktion(Tabell 14) där tiderna används igen, detta eftersom de nya koncepten inte har konstruerats

i verkligheten och ny data går inte att samla in. Den nya tabellen består av minskade andelar skruvar som

Ben

Panel

97

går att se på rad 6. På rad 11 har en grov uppskattning på nya panelen gjorts, där det kommer mindre tid

att sätta in och montera den nya panelen.

Tabell 23: Tidsstudie på valt koncept problem 2

Nam

n p

å

mo

nte

rin

gsd

el

Be

n

Mu

tte

r

Tre

fole

x

Be

n

Mu

tte

r

Skru

v(ti

ll p

ane

l)

Klis

term

ärke

n(t

ill p

an

el)

Gu

mm

i

bit

ar(p

ane

l)

Skyd

dsl

ist(

pan

e

l)

Inko

pp

ling

av

Pan

el

I Är

kom

po

nen

ten

väse

ntl

ig?

2

0

- 2

0

0

1

1

1

1

1

Nm

=9

H

Op

erat

io

nsk

ost

na

d

Cm

=

G

Op

erat

ion

s

tid

(B

D +

F)

[sek

]

14

,5

17

1

12

17

99

10

65

22

15

27

19

,5

T m=4

72

F Tid

fö

r m

anu

ell

insä

ttn

ing[

sek]

5

8

12

5

6

6,5

58

16

5

27

11

,5

Tota

lt:

E 2 s

iffr

ig

insä

ttn

i

ngs

kod

00

00

- 00

00

29

- 13

23

- 70

D

Tid

fö

r m

anu

ell

han

teri

ng

av

kom

po

nen

t[se

k]

4,7

5

9

- 6

5

1,7

5

7

3

10

- 8

C

2 s

iffr

ig

han

teri

ng

sko

d

03

10

- 03

10

11

- 10

02

- 88

B

An

tal

utö

vad

e

gån

ger

2

12

1

2

12

4

1

2

1

1

1

A

Ko

mp

on

e

nt

nr.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

98

Den nya konstruktions effektivitet från ekvation 2 blir därmed 5,7 %;

𝐾𝐸 =(3 ∗ 9)

472= 0,057

4.3.3 Förbättringsförslag till problem 3

4.3.3.1 Konceptgenerering

För problem 3 ändras inte materialet som används idag på displayen i koncepten som genereras.

I koncept 1 (se Figur 57) kommer lutningsvinkel att ökas för att åstadkomma större utrymme, då

insättning och uttag av kablar kan vara lättare att utföras. För att förstora vinkeln ska endast framsidan

på displayenheten böjas utåt, resten av nuvarande utformning kommer att bibehållas. Fördelen med

detta koncept är att det är relativt lätt att utforma displayenheten, medan nackdelen kan vara att

tillgänglighet och blockerad syn på uttagshålet inte är tillräckligt bra.

Figur 57: Koncept 1 för problem 3

I koncept 2 (se Figur 58)är mittdelen på baksidan av displayenheten borttagen. Detta kommer att

underlätta insättning samt borttagning av kablar väldigt mycket eftersom tillgänglighet och synen för

uttagshålet har förbättrats. Nackdelen är att extra bearbetning behövs för att ta bort mittdelen(eller

byte av gjutverktyg) och detta kan orsaka en ökad tillverkningskostnad för företaget. Dessutom kan dam

Större vinkel Framsida på

displayen

99

och smuts lätt komma in och fastna på uttagshålet som i sin tur kan påverka ledningsförmågan på

kretskortet.

Figur 58: Koncept 2 för problem 3

I koncept 3 (se Figur 59) används en låsmekanism på baksidan av displayenheten. Genom att öppna och

stänga luckan kan insättning och uttag av kablar underlättas. Detta koncept har en fördel i flexibilitet

med en låsmekanism för att öppna och stänga lucka innan insättningen av displayen och sladdarnas

kontakt. Utöver det kan luckan skydda kontakten ifrån smuts och dam. Nackdelen kan vara att det är

svårare att utforma och tillverka än de första två koncepten och konsekvensen av detta blir en högre

tillverkningskostnad för företaget.

Undersida på

displayen

100

Figur 59: koncept 3 för problem 3

Eftersom displayenheten inte kommer att brytas ner till flera små komponenter samt att steg 4 används

främst när problemet är uppdelat i mindre koncept lösningar, så kommer detta steg inte att genomföras

för problem 3.

4.3.3.2 Konceptval

Koncept 1 används som referensen. Justering är detsamma för samtliga koncept eftersom utformningen

är likadana. Koncept 2 och 3 har bättre åtkomst och syn för att mittdelen i koncept 2 är borttagen, där

tillgängligheten maximeras. Samma effekt nås i koncept 3 genom öppning och stängning av luckan.

Hantering för insättning av kontaktuttag på kabeln är lika lätt i koncept 2 och 3 på grund av den ökade

tillgängligheten, medan det är sämre hantering i koncept 1 då vinkeln inte kan ge tillräckligt bra åtkomst

och syn. Tillverkning av koncept 1 och 2 är ganska enkel där endast utböjning och bortskärning behövs

och detta gör att tillverkningskostnaden för de två koncepter inte skiljs mycket. Däremot är det svårare

att tillverka låsmekanismen i koncept 3 och detta medför också en högre tillverkningskostnad. I koncept

1 och 3 är det lätt att förhindra dam och smuts från att komma in i hålet för kontakt uttaget. Men dam

och smuts kan lätt komma in i hålet i koncept 2 eftersom mittdelen på baksidan av displayenheten är

borttagen.

Resultatet i Tabell 24 visar att koncept 2 vinner över de andra två koncept med liten marginalen.

Undersida på

displayen

101

Tabell 24: Konceptundersökning för problem 3

Koncept

Urvalskriterier 2 1(Referens) 3

Mindre justeringar 0 0 0

Lätt åtkomst och bra syn + 0 +

Enkel hantering + 0 +

Enkel tillverkning 0 0 -

Hållfasthet 0 0 0

Tillverkningskostnad 0 0 -

Hålla bort dam och smuts - 0 0

Summa för ”+” 2 0 2

Summa för ”0” 4 8 3

Summa för ”-” 1 0 2

Netto poäng 1 0 0

Rankning 1 2 2

Fortsätt att utveckla konceptet? Ja Nej Nej

Eftersom endast tre koncepter har tagits fram för problem 2 behöver inte konceptpoängsättningen

tillämpas.

4.3.3.3 vidareutveckling av valt koncept

Efter arbete med konceptdet togs följande Figur 60 fram och det är ingen förändring ifrån det förslag

som skapades i konceptgenereringen.

102

Figur 60: Display

Företagets experter kom med rekommendationer att detta koncept skulle vidareutvecklas mer på grund

av att det kan uppkomma sprickor i plasten runt öppningen(se Figur 60). Författarna inte hittat någon

annan lösning som är realistisk.

4.3.3.4 Utvärdering till valt koncept

Vid det valda konceptet har krånglighet i att böja kontakt uttaget eliminerats, därför är tiden för

insättning av kabeln ändrad. På grund av att den nya konstruktionen inte kan tillverkas i verklighet är

insättningstiden uppskattas till ungefär 3 sekunder (se markering med lila färg), detta kommer att ändra

värdet på operationstid i kolumn G. Alla andra värde i tidsstudien är det samma som den på den

nuvarande konstruktionen eftersom ingen annan förändring på komponenten har skett.

103

Tabell 25: Tidsstudie på valt koncept problem 3 N

amn

på

mo

nte

rin

g

sde

l

Kab

el

Skru

v

I Är

kom

po

ne

nte

n

väse

ntl

ig?

1

1

Nm

=2

H

Op

erat

ion

s

kost

nad

Cm

=

G

Op

erat

ion

stid

(B

D

+F)

[sek

]

8 13

T m=

21

F Tid

fö

r

man

uel

l

insä

ttn

ing[

s

ek]

3

3

Tota

lt:

E 2 s

iffr

ig

insä

ttn

ing

sko

d

15

29

D

Tid

fö

r

man

uel

l

han

teri

ng

av

kom

po

nen

t[s

ek]

5 2

C

2 s

iffr

ig

han

teri

n

gsko

d

88

11

B

An

tal

utö

vad

e

gån

ger

1 5

A

Ko

mp

on

e

nt

nr.

1 2

104

Effektiviteten på den nya konstruktionen blir 28,6 % enligt ekvation 2.

(Ekv. 2) 𝐾𝐸 =(3∗𝑁𝑚)

𝑇𝑚

𝐾𝐸 =(3 ∗ 2)

21= 0,2857

105

5. Resultat och analys

5.1 Resultat och analys på problem 1

Resultat av problem 1 visar att en M4 skruv vid varje värmeelements fäste på den nya konstruktionen

kan klara av en maximal friktionskraft på 35 N, medan dragkraft på ett elementfäste är endast 3,437 N.

Detta innebär att två M4 skruv på värmeelementets fäste i nuvarande konstruktion är

överdimensionerat och en M4 räcker gott och väl för att hålla vikten från värmeelementet. Den

nuvarande konstruktionen på värmeelementets fästen med 8 stycken detaljer och 8 stycken M4 skruvar

kan ersättas med den nya konstruktionen utan något problem, där bara 4 stycken detaljer och 4 stycken

M4 skruvar används.

Eftersom bara en skruv kommer att användas i nya konstruktionen av värmeelementets fäste behövs det

borras ett hål på detaljens stöd inuti kammaren och hålet ska placeras i mitten av stödet. Resten av

utformningen på stödet till värmeelementets fästen förblir samma. Konstruktions effektivitet (KE) på den

nya konstruktionen beräknas till 12,8% och det är högre än KE värdet på den nuvarande konstruktionen

som ligger på 9,8%. Figur 61 visar skissen för den nya konstruktionen på elementfäste och approximativ

mått används för dimensionering.

106

Figur 61: Ny design på elementfästet

5.2 Resultat och analys på problem 2

Beräkning till problem 2 kom fram till att fyra stycken M4 skruvar på den nuvarande konstruktionen är

överdimensionerad, det är fullt tillräckligt att använda endast ett stycke M4 skruv på den nya

konstruktionen för att tåla samma kraft. Resultatet av vidareutveckling av problem 2 blev en panel som

liknar koncept 7 med en mekanisk hänganordning på panelens Vänsterfäste och en M4 skruvar på det

högra fästet. Den nya konstruktionen har både förenklat montering och minskat antalet skruvar. Dessa

två faktorer är de största anledningarna till varför den generella monteringstiden för panelen kan

minskas. Figur 62 och Figur 63 visar skissen för ny konstruerad panelen och benet. Konstruktions

effektivitet (KE) på den nya konstruktionen beräknas till 5,7% och det är 0,3% högre än KE värdet på den

nuvarande konstruktionen som ligger på 5,4%. I Figur 64 är det en skiss för sammansättning av benet och

panelen. Dimensionering på delarna är ungefärliga.

Värmeelement

Detalj

107

Figur 62: Ny konstruktion på panelen

108

Figur 63: Ny konstruktion på benet

109

Figur 64: Benet ihopsatt med panelen

5.3 Resultat och analys på problem 3

Den nya konstruktionen (se Figur 65 )för problem 3 liknar den nuvarande konstruktionen i stort sätt

förutom att mittdelen på baksidan av displayenheten är borttagen, därmed kan displayenheten behålla

alla funktioner och samma hållfasthet. Anledning till denna ändring är för att få bättre sikt samt att öka

åtkomst vid insättning av kabeln, på så sätt kan momentet där kontaktsuttaget måste böjas på förhand

undvikas och i och med det minskas monteringstiden. I och med detta har konstruktions effektivitet (KE)

på den nya konstruktionen ökats och den beräknas till 28,6% . KE värdet på den nuvarande

konstruktionen ligger på 17,7%. Dimensionering på den nya displayenheten i Figur 65 är approximativ.

110

Figur 65: Ny konstruktion på displayenheten

111

6. Diskussion

I rapporten finns det två tidsstudier, det ena är framtaget från företaget för några år sedan och den

andra är en metod från Boothryd och Dewhurst, där tiden för insättning och hantering för olika

komponenter mätts. Endast en generell bild på hur lång tid monteringen tar på vissa stationer kan fås ut

från företagets tidsstudie. Vi anser att den inte är tillräckligt tillfredsställande för att kunna se vilka

komponenter som tar lång tid och att är krångliga att montera. Därför valde vi att tillämpa den andra

metod som är noggrannare och mer tidskrävande än företagets variant. Metoden från Dewhurst och

Boothryd lyfter fram och ifrågasätter komponenters relevans i förhållande till hanteringen och

insättningen och detta är mycket relevant för en kortare monteringstid. Tidsstudien leder sedan till att 3

konceptlösningar tags fram.

Tidsstudien vi gjorde utfördes med tidtagarur och nerskrivning av tider på papper, detta kan vara en

anledning till felaktig data eftersom det enkelt kan bli fel på tider och det görs subjektiva bedömningar

av författarna vilka tider som räknas. Utöver detta kan det finnas svagheter i konceptgenereringen som

endast genomfördes av författarna, i en verklig utvecklingsprocess görs konceptgenerering av en grupp

individer som inte har samma bakgrund(utbildning) och gruppen består av mer än 2 personer.

Företagets medverkan i detta projekt har medvetet varit liten på grund av att vi som författare ville ha

en oberoende synvinkel på produkten. I slutet av projektet hade vi ett möte med företaget där alla

koncept togs upp och diskuterades med hänsyn på miljö och hur man kan implementera förslagen i

produktion. Företaget ansåg att koncepten var bra men att koncept 1 kunde ändras för att minska

tillverkningskostnaderna vilket vi sedan genomförde och resultatet är en bättre komponent som kan

tillverkas utan problem.

Den låga effektiviteten vid problemen kan bero på flera faktorer, bland annat på en omorganisering i

produktionen där nya montörer tillsätts till monteringslinjen linjen. En annan faktor är kopplad till den

relativt låga produktion samt tillverkningstakten på produkten som orsakar förminskad tidspress på

montörer. Konstruktionens effektivitet skulle också kunna vara så låg som KE värdena visar men

författarna kunde inte märka denna enorma ineffektivitet under tillverkningen av maskinen. Om vi kollar

112

på ekvationen som användes för KE värdena(ekvation 2) så antar den en optimal monteringstid på 3

sekunder, vi skulle kanske få ett värde på KE som stämmer mer överens med verkligheten om den

optimala monteringstiden höjdes. Detta kan bero på att den optimala monteringstiden är baserad på

montering som sker på linje med band som matar fram produkter, i vårt fall är linjen uppdelad i 4

stationer och montören monterar många komponenter eller submontage på samma station. De nya

konstruktionsvärdena är lite bättre i problem 1 och 3 men det nya konceptet i problem 2 visar knappt en

ökning i huvud taget, vi tror att detta är för att panelen är en väldigt liten del av hela produkten och att

effektiviteten kommer att öka om flera små förändringar som liknar koncept 2 kan göras.

Vetenskaplighet i detta arbete framträder när resultat i rapporten överensstämmer med de

synpunkterna från vetenskapliga artiklarna. Enligt Guimaraes et al [3] är det gynnsamt för människors

hälsa genom att integrera ergonomi både i produktionsprocessen och i produkten. När medarbetarnas

välbefinnande har förbättrats kommer produktivitet hos företag också att ökas, detta kan bidra till ett

mer hållbart system. I detta arbete har ergonomin förbättrats i de 3 problemen med enklare hantering

och insättning genom att eliminera onödiga vridningar av komponenter innan insättning. Detta kan

gynna montörers välmående och med det blir montörerna mer engagerade och mer delaktig i sitt

arbete, vilket i sin tur kommer att gynna företaget på lång sikt. När konstruktionen blir mer

monteringsvänlig kan montering också ske snabbare enligt teorierna som läggs fram i detta arbete.

Guimaraes et al [3] har också påpekat att produkter ska konstrueras på sådant sätt att samhällets mål för

ekonomiskt, socialt och ekologiskt hållbar utveckling kan uppnås, därför vid framtagning av produkten

måste även stor hänsyn tas till miljön. Kara et al [4] har påstått att en förbättrad miljöprestanda hos

produkter och tjänster har på senaste åren blivit en av de viktigaste strategiska och operativa mål för

tillverkarna. Resultat från konceptlösningar till problemområdet 1 och 2 blev framförallt minskade

antalet komponenter och skruvar, till problemområdet 3 har materialanvändning minskats genom att ta

bort mittdelen på displayenheten. Alla dessa förbättringar kan leda till mindre materialåtgång vid

tillverkning av maskinen för företaget, vilket kommer att sänka tillverkningskostnaden på maskinen.

Denna positiva effekt stämmer bra överens med synpunkter från King [2], enligt honom är

kostnadssänkning en effektiv lösning för att behålla lönsamhet på en produkt med lite produktmarginal.

113

Resultatet av våra utvärderingsmetoder(som delades upp i tre områden) blev framförallt mindre antal

skruvar men även minskade komponenter inuti kammaren, detta kommer att bidra till en minskad

monteringstid. Eftersom en desinfektionsdiskmaskin innehåller betydligt många flera komponenter och

endast tre delar har konstruerats om i detta arbete, kan resultatet diskuteras vidare. Vi anser att

resultatet har visat små positiva effekter som minskade antalet komponenter och skruvar på de nya

konceptlösningarna. Med tanke på att de tre föreslagna problem är mycket representativa samt att de är

största problemen som upptäcks på produkten, kan positiva effekter bli markant på hela produkten om

alla liknande problem undersöks.

Om det hade funnits mer tid skulle författarna vilja genomföra utvärderingsmetoden från Dewhurst och

Boothryd på varje komponent på hela maskinen för att få en heltäckande bild på resultat över hela

produkten. I och med det är vi övertygade om att betydligt många flera delar och skruvar kommer att

minskas över hela produkten och därmed sänker monteringstid avsevärt. Vi anser även att om lösningar

kan appliceras på alla andra produkter inom företaget så kan monteringstiden minskas på dem också.

Utformning på tre nya konceptlösningarna skiljer sig en del från de nuvarande konstruktioner och detta

kan kräva vissa förändringar i dagens tillverkningsmetoder som kommer att påverka

tillverkningskostnaden. På det nya värmeelements fäste kommer hålet stansas om och extra formböjning

på detaljen behövs, en hänganordning ska tillverkas på panelen och benet samt en ny gjutningsform på

displayenheten behöver formas om. Alla dessa förändringar kan kosta, dock är tillverkningsmetoder som

stansning, formböjning och formgjutning de vanliga förekommande metoder som används inom

industrin. Det innebär att tillverkningskostnad på de tre nya konceptlösningarna troligtvis inte kommer

att bli hög. Därför rekommendera vi att företaget tar kontakt med sina underleverantörer för att ta reda

på kostnaden samt möjligheter för tillverkning av de tre nya konstruktionerna. I och med att antalet

delar och skruvar redan har minskats på de tre delar så rekommenderar vi också att företaget genomför

den utvärderingsmetoden på alla andra komponenter på hela maskinen, så att hela monteringstiden på

maskinen kan förbättras väsentligt.

114

7. Slutsats

Till problemet 1 har resultatet blivit att både elementfästen och M4 skruvar har halverats från nuvarande

8 stycken till 4 stycken, detta kommer att minska monteringstiden till viss del. Följden av den nya

konstruktionen blir att montören inte behöver använda lika många komponenter som i sin tur leder till

enklare montering. Den enklare konstruktionen leder även till minskad monteringstid på detta moment.

Konsekvenserna av den nya konstruktionen på problem 2 blir minskade antal skruvar och mer yta för

montören då en del material har tagits bort på panelen. Eftersom lösningen inte har testas i montering

går det inte med säkerhet bevisa att den nya lösningen på panelen är bättre ur synpunkter från

montering och tillgänglighet. Dock stöder teorin den nya utformningen.

Den nya designen till problemet 3 har eliminerat problemet för skymd sikten till kontaktsuttaget och

därmed har ökat tillgänglighet för att komma åt kontaktsuttaget. Problem 3 är annorlunda än de två

första problemen genom att huvudsyftet här är att öka tillgängligheten istället för att minska antalet

skruvar. Om montören kan få ökad sikt och mer utrymme för sina händer vid monteringen av panelens el

komponenter kan det leda det till snabbare montering. Den nuvarande situationen kräver att montören

vrider och böjer kabelkontakten för att få dem i rätt läge innan insättningen, men med nya lösningen kan

detta moment undvikas och därmed minskas tiden.

I jämförelse med de KE värde på alla tre nuvarande konstruktioner, har konstruktions effektivitet (KE) på

samtliga tre nya konstruktioner har förbättras. KE värde till problem 1 har ökats med 3% och ökning till

KE värde till problem 2 och 3 blir 0,3% och 10,9%.

Enligt teorier om monteringsanpassad konstruktion samt dessa regler, har lösningar till de 3 problem i

detta arbete bevisat att minskat antalet delar och skruvar samt att ökad sikt och tillgänglighet vid

insättning av komponenterna kan underlätta montering och därmed leda till en snabbare montering och

en minskad monteringstid.

115

8. Referens

[1] D. N. Mallick, L. P. Ritzman och K. K.Sinha, ”Evaluating Product-Centric Continuous Improvements:

Impact on Competitive Capabilities and Business Performance ”, Journal of Product Innovation

Management, Vol. 30, s. 188-202, December 2013 [Online]. Business Source Premier. [Hämtad: 1, April,

2015]

[2] W. D. King, ”The six phases of cost reduction: Effective use can increase profits”, Business Horizons,

Vol. 16, nr. 8, s. 37-46, Augusti 1973 [Online]. [Hämtad: 7, April, 2015]

[3] L.B.de M. Guimaraes, M. J. Anzanello, J. L. D. Ribeiro och T. A. Saurin, ” Participatory ergonomics

intervention for improving human and production outcomes of a Brazilian furniture company”,

International Journal of Industrial Ergonomics, Februari, 2015[Online]. [Hämtad: 12, Maj, 2015]

[4] S. Kara, S. Ibboston och B. Kayis ” Sustainable product development in practice: an international

survey”, Journal of Manufacturing Technology Management, Vol. 25, nr 6, s. 848-872, 2014 [Online]

Tillgänglig: Emerald, http://dx.doi.org/10.1108/JMTM-09-2012-0082. [Hämtad: 1, April, 2015]

[5] H. O’Connor och N. Armstrong, “An evaluation of washer-disinfectors(WD) and dishwashers (DW)

effectiveness in terms of processing dental instruments”, Journal of the Irish Dental Association, vol. 60,

nr. 2, sid. 84-89, April/May 2014.

[6] P. Selvaraj , P. Radhakrishnan och M. Adithan” An integrated approach to design for manufacturing

and assembly based on reduction of product development time and cost”, International Journal of

Advanced Manufacturing Technology, Vol. 42, nr 1/2, s. 13-29, Augusti 2009 [Online], [Hämtad: 7, April,

2015]

[7]J. Hartman och G. Teori, Teorigenerering på empirisk grund. Malmö: Studentlitteratur, 2011.

[8]Y. Backman, T. Gardelli, V. Gardelli och A. Persson, Vetenskapliga tankeverktyg: Till grund för

akademiska studier, Danmark: Studentlitteratur, 2012.

[9]H. Andersen, Red., Vetenskapsteori och metodlära: En introduktion, Lund: Studentlitteratur, 1994.

[10]L.T. Eriksson och F. Wiedersheim-Paul. Att utreda forska och rapportera, 9 uppl. Kina: Liber, 2011.

[11]R. Patel och B. Davidson, Forskningsmetodikens grunder: Att planera, genomföra och rapportera en

undersökning, 4 Uppl. Polen: Studentlitteratur, 2013.

116

[12]C. Svenning, Metodboken: Samhällsvetskaplig metod och metodutvecklig, Klassiska och nya metoder

I informationssamhället, Källkritik på internet, 5 uppl. Eslöv: Lorentz Förlag, 2003.

[13]A. Johannessen och P. A. Tufte, Introduktion till samhällsvetenskaplig metod. Malmö: Liber, 2003.

[14]M. Denscome, Forskningens grundregler: Samhällsforskarens handbok i tio punkter. Lund:

Studentlitteratur. 2004.

[15]A. M. Graziano och M. L.Raulin, Research methods: A process of Inquiry, Seventh edition. USA:

Pearson, 2009.

[16] K. T. Ulrich och S. D. Eppinger, Product design and development, 5 uppl. New York: McGraw-Hill

Education, 2012.

[17] P. L. Jackson, Getting Design Right: A systems approach. USA: Talor & Francis Group, 2010.

[18] E. Bonde-Wiiburg, Red., Karlebo Handbok, 15 uppl. Kina: Liber, 2009.

[19] Z. Ding och B. Hon, "Constraints analysis and evaluation of manual assembly”, CIRP Annals -

Manufacturing Technology, 2013 [Online], Elsevier Ltd. [Hämtad: 13, Maj, 2015]

[20] A. Falck och M. Rosenqvist, ” "A model for calculation of the costs of poor assembly ergonomics

(part 1)”, International journal of industrial ergonomics, Vol. 44, s. 140-147, Januari, 2014 [Online],

Elsevier B.V. [Hämtad: 13, Maj, 2015]

[21] P. H. P. Yeowa och R. N. Sen, "Productivity and quality improvements, revenue increment, and

rejection cost reduction in the manual component insertion lines through the application of

ergonomics”, International journal of industrial ergonomics, Vol. 36, s. 367-377, Februari, 2006 [Online],

Elsevier B.V. [Hämtad: 13, Maj, 2015]

[22] H. Johannesson, J. Persson och D. Pettersson, Produkt utveckling: Effektiva metoder för konstruktion

och design, 2 uppl. Polen: Liber, 2013.

[23] R. Bogue, ” "Design for manufacture and assembly: background, capabilities and applications”,

Assembly Automation, Vol. 32, s. 112-118, 2012 [Online] Tillgänglig:

http://www.emeraldinsight.com/doi/abs/10.1108/01445151211212262 , Emerald Group Publishing

Limited. [Hämtad: 13, Maj, 2015]

[24] K. T. Ulrich och S. D. Eppinger, Produkt utveckling: Konstruktion och design. Spanien:

Studentlitteratur, 2014.

117

[25] P. Corrado, Design for Manufacturing: A Structured Approach, Burlington, MA, USA: Butterworth-

Heinemann, 2001.

[26] G. Boothroyd och P. Dewhurst: Product design for assembly. Boothroyd Dewhurst, Inc. 1989

(referensen behöver kompletteras)

[27] G. Boothroyd, P. Dewhurst och W. A. Knight, “Product design for manufacture and Assembly”, 3:e

upplagan, Boca Raton: CRC Press, 2011.

[28] E. Ullman, Materiallära, 14 uppl. Kina: Lieber, 2012.

[29] A. Birch, K. K. B. Hon och T. Short , "Structure and output mechanisms in Design for Environment

(DfE) tools”, Journal of Cleaner Production, Vol. 35, s. 50-58, November, 2012 [Online], Elsevier Science

B.V. [Hämtad: 16, Maj, 2015]

[30] L. Zhang, Y. Zhan, Z. F. Liu, H. C. Zhang och B. B. Li , "Development and analysis of design for

environment oriented design parameters”, Journal of Cleaner Production, Vol. 19, s. 1723-1733,

Oktober, 2011 [Online], Elsevier Science B.V. [Hämtad: 16, Maj, 2015]

[31] R. C. Juvinall och K. M. Marshek, Machine component design, 5 uppl. Asien: Wiley, 2012.

[32] Hugh D.Young, Roger A. Freedman, A. Lewis Ford, “Sears and Zemansky’s University Physics: with

modern physics”, 13 uppl. San Francisco: Addison-Wesley, 2012.

[33] Joseph P. Vidosic, ”Machine Design Projects”, New York: Ronald Press, 1957.

1

9. Bilagor

Bilagor ämne Antal sidor

Bilaga 1 Beteckningar 2

Bilaga 2 Beräkningen till problem 1 3

Bilaga 3 Beräkningen till problem 2 3

1

Bilaga 1: Beteckningar (antal sidor: 2)

vinkel α: vinkel för vridningen runt axel som är vinkelrätt mot komponentens rotations axel

vinkel β: vinkel som komponenten måste vridas runt sin egen axel för att kunna sättas in i konstruktionen

Tm: total operationstid

Cm: total operationskostnad

Nm: teoretisk lägsta antalet komponenter

KE: konstruktionens effektivitet

F: glidkraft [N]

d: diameter [mm]

T: vridmoment [Nm]

Tt: vridmoment enligt tabell 9 [Nm]

Fi: initialkraft [N]

Fb: bultkraft [N]

Fc: klämkraft [N]

Fe: externkraft [N]

f: friktionskoefficient

K: omräkningsfaktor

Ff: friktionskraft [N]

m1: massan på värmeelement 1 [kg]

m2: massan på värmeelement 2 [kg]

m3: uppskattad massan på ett nytt konstruerat elementfäste [kg]

m: massan på panelen [kg]

Fs: glidkraften där varje skruv utsätts för [N]

Fi(total): den totala initial kraften [N]

1

Bilaga 2 Skruv dimensionering problem 1 (antal sidor: 3)

Värmeelementen inuti kammaren i den nya konstruktionen stöds och hålls fast med 4 stycke

elementfästen runt 4 hörnor. Beräkning genomförs för att kontrollera om endast en M4 skruv vid varje

elementfäste kan klara av att hålla vikt från värmeelementen. Figur 66 visar belastning för en M4 skruv på

ett elementfäste. Alla beteckningar förtydligas i bilagan 1.

Figur 66: Kraftanalys problem 1

Skruvarna som företaget används för att fästa elementfäste på väggstödet är M4 skruvar och

hållfasthetsklass för dem är 70, därför blir värdet på åtdragningsmoment Tt för en M4 skruv enligt tabell

9 2,0 Nm. Eftersom skruvar är gjorda av rostfria stål och är vaxade blir värde på friktionskoefficient f och

omräkningsfaktor K enligt tabell 10 0.14 och 1,00. Det omräknat vridmoment T blir:

(ekv.6) 𝑇 = 𝑇𝑡 ∗ 𝐾 = 2,0 ∗ 1,00 = 2 𝑁𝑚

Skruven i detta fall är utsatt för glidkraft. Eftersom skruven inte är utsatt för någon separerande kraft Fe

är värdet på bultkraft Fb och klämkraft Fc lika med den initiala kraft Fi. Initiala kraft Fi måste övervinna

den glidande kraften F som orsakas av vikten på värmeelementen för att kunna hålla vikten.

2

Friktionskraft Ff som räknas ut med hjälp av Fi måste bli större än glidande kraft F för att bevisa ett stycke

M4 på ett elementfäste är tillräckligt starkt att klara av vikten från värmeelementen.

Given data:

m1=0,7 kg

m2=0,65 kg

m3=0,05kg

f=0,14

K= 1

T=2

d=4 mm

Fösta steget blir att beräkna den totala massan på två element och ett elementfäste. Vägning har gjorts

på både värmeelement och vikten på ett nytt konstruerat elementfäste är uppskattad, den totala massan

m blir:

m= 0,7 + 0,65 + 0,05 =1,4 kg

Därefter beräknas den totala glidkraften F som skruven utsätts för:

(ekv. 5) = 𝑚 ∗ 𝑔

𝐹 = 1,4 ∗ 9,82 = 13,748 𝑁

Glidkraften Fs som varje skruv utsätts för beräknas i nästa steg. Eftersom glidkraften är jämt fördelad

mellan fyra elementfäste på den nya konstruktionen, därför är glidkraften samma på alla skruvar:

𝐹𝑠 =𝐹

4=

13,748

4= 3,437 𝑁

3

Beräkna initial kraft Fi på en M4 skruv:

(ekv.7) = 0,2 ∗ 𝐹𝑖 ∗ 𝑑

𝐹𝑖 =𝑇

0,2∗𝑑=

2∗100

0,2∗4= 250 𝑁

Räkna ut friktionskraft Ff :

(ekv.4) 𝐹𝑓 = 𝐹𝑖 ∗ 𝑓

𝐹𝑓 = 𝐹𝑖 ∗ 𝑓 = 250 ∗ 0,14 = 35 𝑁

Beräkna säkerhetsfaktor SF:

𝑆𝐹 =𝐹𝑓

𝐹𝑠= 35 ∗ 3,473 = 10,08

Den beräknat värde på säkerhetsfaktor SF blir 10,08 och det innebär att en M4 skruv på varje ny

elementfäste är fullt tillräckligt för att klara av vikten från värmeelement.

1

Bilaga 3: Skruv dimensionering problem 2 (antal sidor: 3)

På den nuvarande konstruktionen används 4 stycken M4 skruvar för hålla ihop panelen och benen,

medan på den nya konstruktionen används en hänganordning på den ena änden och några skruvar på

den andra änden. Målet av beräkningen är att räkna ut hur många M4 skruvar behövs på den nya

konstruktionen för att kunna klara av samma kraft som 4 stycken M4 skruvar är utsatta för i den

nuvarande konstruktionen. Alla beteckningar förtydligas i bilagan 1.

Skruvarna som företaget används för att fästa elementfäste på väggstödet är M4 skruvar och

hållfasthetsklass för dem är 70, därför blir värdet på åtdragningsmoment Tt för en M4 skruv enligt tabell

9 2,0 Nm. Eftersom skruvar är gjorda av rostfria stål och är vaxade blir värde på friktionskoefficient f och

omräkningsfaktor K enligt tabell 10 0.14 och 1,00. Det omräknat vridmoment T blir:

(ekv.6) 𝑇 = 𝑇𝑡 ∗ 𝐾 = 2,0 ∗ 1,00 = 2 𝑁𝑚

Skruvar är utsatta för glidkraften (se Figur 67). På grund av att skruvar inte är utsatta för någon

separerande kraft Fe, är värdet på Fb och Fc lika med den initiala kraft Fi. Initiala kraft Fi samt friktionskraft

Ff måste övervinna glidkraften som orsakas av vikten på panelen för att kunna hålla vikten.

Figur 67: Kraftanalys problem 2

2

Given data:

f=0,14

T=2 Nm

K= 1

d=4 mm (diameter på M4 skruv)

m4=1,25 kg

Första steg är att räkna ut den totala glidkraften F som orsakas av vikten på panelen:

(ekv 5) = 𝑚 ∗ 𝑔

𝐹 = 1,25 ∗ 9,82 = 12,275 𝑁

Sedan räknas ut initial kraften Fi som ett stycke M4 skruv utsätts för i den nuvarande konstruktionen:

(ekv 7) = 0,2 ∗ 𝐹𝑖 ∗ 𝑑

𝐹𝑖 =𝑇

0,2∗𝑑=∗

2∗100

0,2∗4= 250 𝑁

Därefter blir att räkna ut den totala initial kraften Fi(total) i den nuvarande konstruktionen där 4 stycken

M4 skruvar används:

Fi(total) = Fi * 4 = 250 * 4 = 1000 N

Nästa steg är att beräkna den totala friktionskraften Ff:

(ekv.4) 𝐹𝑓 = 𝐹𝑖 ∗ 𝑓

𝐹𝑓 = 𝐹𝑖(𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙) ∗ 𝑓 = 1000 ∗ 0,14 = 140 𝑁

3

Enligt teorin för val av säkerhetsfaktor SF valdes värdet på säkerhetsfaktor SF av 1,375 som är ett

mellanvärde mellan 1,25 och 1,5. Med hjälp av det beräknas antalet skruvar som behövs på den nya

konstruktionen och antalet skruvar betecknas x:

𝐹𝑓 = 𝑥 ∗ 𝐹𝑖 ∗ 𝑆𝐹

𝑥 = 𝐹𝑓/(𝐹𝑖 ∗ 𝑆𝐹) = 140/(250 ∗ 1,375) = 0,407

Att värdet på x blir 0,407 innebär att en M4 skruv är fullt tillräckligt på den nya konstruktionen för att

klara av vikten från panelen.