2011 Meetsysteem Ultima
WH29 Dhr. C. van Hulst 1/4/2011
Voorwoord Dit eindverslag is tot stand gekomen naar aanleiding van het project „productontwerp‟. In dit project wordt er een opdracht vanuit het bedrijfsleven uitgewerkt. Het project komt tot stand door de opdracht van de Haagse Hogeschool om een product te ontwerpen en is gericht op het methodisch ontwerpen. Dit verslag weergeeft het hele ontwerpproces richting het aanbevolen concept voor een meetsysteem. Verder willen wij Ultima bedanken voor deze opdracht, en zowel dhr. P. Souren als dhr. C. van Hulst voor de ondersteuning bij dit project. Delft, Maart 2011
Robbert Corvers Frank Sterke Marco Bunt Eric Tol Paul Moll Nick Schoen
10095918 10034811 08066868 09094806 09095705 10084495
1
2
Inhoudsopgave Voorwoord ................................................................................................................................................... 1 Samenvatting .............................................................................................................................................. 4 H1 Inleiding ................................................................................................................................................. 5 H2 Probleemstelling ................................................................................................................................... 6 H3 Pakket van eisen en wensen............................................................................................................... 7 H4 Functieanalyse ...................................................................................................................................... 8 H5 Mogelijke concepten ............................................................................................................................ 9 H5.1 Morfologisch overzicht .................................................................................................................. 9 H5.2 Concept A ..................................................................................................................................... 11 H5.3 Concept B ..................................................................................................................................... 13 H5.4 Concept C ..................................................................................................................................... 16 H5.5 Concept D ..................................................................................................................................... 18 H6 Keuzeverantwoording ........................................................................................................................ 19 H7 Uitwerking Concept B......................................................................................................................... 20 H7.1 Staande meting ........................................................................................................................... 21 H7.2 Liggende meting.......................................................................................................................... 22 H7.2.1 Drukverdeling en contouren ............................................................................................. 23 H7.2.2 Stand wervel kolom in liggende positie ............................................................................ 25 H8 Conclusie en aanbevelingen.............................................................................................................. 28 Literatuur ................................................................................................................................................... 29 Bijlage I Tabel keuzeverantwoording .................................................................................................... 30 Bijlage II Quality Function Deployment ................................................................................................ 32 Bijlage III Function Mode and Effect Analysis...................................................................................... 36 Bijlage IV Octrooien ................................................................................................................................. 42 Bijlage V Achtergrond informatie ........................................................................................................... 44 Bijlage VI Kosten ...................................................................................................................................... 57
3
Samenvatting De opdracht van Ultima betreft, ontwerp een meetsysteem waarmee mensen opgemeten kunnen worden, zodat bij deze gegevens een geschikte matras gefabriceerd kan worden. Hiermee kan iedere klant een op maat gemaakte matras krijgen, die de juiste anatomische liggen geeft en daarmee het beste slaapcomfort. De projectgroep kwam vervolgens met 4 concepten voor het meetsysteem. Bij concept A worden alle metingen handmatig gedaan, echter deze metingen zijn onnauwkeurig en traag. Daarnaast straalt dit concept waarschijnlijk geen kwaliteit uit. Ook zou de klant problemen kunnen hebben met het feit dat de metingen niet discreet worden gedaan. Hierdoor zullen klanten liever geen meting ondergaan. Bij concept B wordt de staande meeting gedaan m.b.v. een infrarood camera. Deze infrarood camera bestaat uit 2 camera‟s die een 3D beeld kunnen maken van de klant. De liggende meeting wordt gedaan d.m.v. een nivellerend bed, wat gebruik maakt van bewegende cilinders. Allereerst worden sensoren op de rug van de klant bevestigd. Het bed kan verschillende zones in hoogte verstellen. Wanneer de sensoren op de rug van de klant, terwijl deze op het bed ligt, de ideale ruggengraatvorm weergeeft is het bed ideaal voor de klant. Concept C maakt gebruik van röntgen en MRI scans en een lasermeetsysteem. De metingen zijn erg precies maar vragen veel kennis en vaardigheden van de dealer. De kosten van dit concept zijn erg hoog. Concept D lijkt op concept B, alleen hier is geprobeerd om de kosten te beperken. Lengte en gewicht worden handmatig opgemeten. De contouren worden gemeten door een lichtscherm. Ook hier is een nivellerend bed gebruikt. Dit nivellerende bed werkt met trekveren en banden. Uiteindelijk heeft de projectgroep er, met goedkeuring van Ultima, voor gekozen om concept B uit te werken. De meetopstelling zal slechts geringe verschillen tonen ten opzichte van andere bedden in de showroom. Omdat het meetsysteem volledig is weggewerkt in een bed met lattenbodem, kan er voor de meetopstelling een bed uit te showroom worden ingebouwd. De eigenaar de van de winkel heeft de vrije keuze voor een type bed en zal de meetopstelling altijd de gewenste uitstraling kunnen geven. Bij de meetopstelling komt een statafel te staan, met daarop en beeldscherm en een 3D-scan. Na de meting worden de gegevens verzameld en naar Ultima gestuurd. De klant krijgt ook een uitdraai mee van de verzamelde gegevens.
4
H1 Inleiding Ultima vraagt om een meetsysteem te ontwikkelen waarin mensen zowel staand als liggend op een bed opgemeten kunnen worden. Met deze werkwijze kan de meting en het daaraan gekoppelde slaapsysteem ook daadwerkelijk worden gecontroleerd op een juiste anatomische ligging. Het gaat om een (elektronisch) bodyscan systeem. Om dit meetsysteem vorm te geven zijn er een aantal concepten vastgesteld om uiteindelijk tot een uitgewerkt concept te komen, welke aan alle eisen en wensen voldoet. Dit rapport geeft het hele proces weer van de opdracht tot de totstandkoming van een uitgewerkt concept.
5
H2 Probleemstelling De slaapcomfortmarkt is buitengewoon competitief. Ultima ziet voor zichzelf belangrijke kansen in de markt voor matrassen die aangepast zijn aan de persoonlijk kenmerken en wensen van de gebruiker maar toch industrieel geproduceerd kunnen worden. Slaapcomfort is heel individueel en afhankelijke van een aantal factoren. Een van die factoren is de mate van ondersteuning. Die is echter zeer afhankelijk van lichaamsbouw en -gewicht. Maar weinig slaapsystemen kunnen dit goed realiseren doordat deze van persoon tot persoon en bijvoorbeeld ook tussen man en vrouw sterk verschillen. Er zijn nu weliswaar al matrassen met zogenaamde zones maar dat gaat uit van een gemiddeld persoon en is daarmee niet meer dan een compromis. Door producten in massa te individualiseren is wel een optimale ondersteuning en meerwaarde voor de gebruiker te realiseren. Ultima wil een concept ontwikkelen waarin gebruikers eerst via een soort elektronische bodyscan gemeten worden en waarin die uitkomsten vervolgens gebruikt worden om een overeenkomstige bodem of matrasondersteuning te realiseren. Zodat de matras precies het lichaam van de gebruiker volgt en zo maximale ondersteuning kan bieden. Ultima vraagt om een meetsysteem te ontwikkelen waarin mensen zowel staand als liggend op een bed opgemeten kunnen worden. Met deze werkwijze kan de meting en het daaraan gekoppelde slaapsysteem ook daadwerkelijk worden gecontroleerd op een juiste anatomische ligging. Het gaat om een (elektronisch) bodyscan systeem. (Het concept van het massa geïndividualiseerde bed met matras wordt gelijktijdig in een afstudeeropdracht uitgevoerd.) Daarom kan de probleemstelling als volgt worden gedefinieerd: Ontwikkel een klant specifiek meetsysteem voor het aanmeten van een matras.
6
H3 Pakket van eisen en wensen Eisen voor vervaardigen: -
Geen gebruik van gevaarlijke en kankerverwekkende stoffen. Het vermijden van stoffen die een allergische reactie kunnen veroorzaken. Het meetsysteem moet voor elke eenpersoons matras en bed toepasbaar zijn.
Eisen voor gebruik: -
-
-
-
Het meetsysteem moet toepasbaar zijn de doelgroep volwassenen. De scan mag maximaal 10 minuten duren. Er moeten twee scans plaatsvinden, één in een liggende positie en één in een staande positie. Dit is voor de stand van de wervelkolom, omdat deze verschillend is bij de beide posities. Het eerste wat de klant moet aangeven is wat zijn of haar voorkeurspositie is. Dit kan een zijligging, een rugligging of een buikligging zijn. Het meetresultaat moet de lengte, het gewicht, de stand van de wervelkolom en de drukpunten weergeven. Bij de wervelkolom moet ook een scheefstand waargenomen kunnen worden. Het meetresultaat moet weergeven worden in een digitale 2D tekening met een voor- en zijaanzicht. Er moet ook een mogelijkheid zijn voor de dealer om een uitgeprinte versie van het meetresultaat aan de klant mee te geven. Het meetsysteem moet professioneel en representatief overkomen op de consument en dealer. Het meetsysteem mag niet meer dan 50.000 euro kosten.
Wensen: -
Een eenvoudig en simpel te bedienen meetsysteem. Een meetsysteem dat mobiel is. Er is geen bezwaar tegen bewegende delen. Een systeem dat er degelijk uitziet. Het liefst een compact systeem, niet veel groter dan een bed. Bij het ontwerpen altijd rekening houden met de ergonomische aspecten.
7
H4 Functieanalyse Voor de conceptfase is er een brainstormsessie gehouden. De fabrikant wil graag dat er zowel liggend als staand gemeten wordt. Dit omdat de contouren veranderen bij een liggende en staande positie. Wat Ultima ons vooral duidelijk heeft willen maken is dat het niet gaat om de drukpunten van het lichaam maar vooral gaat om de stand van de wervelkolom. Met dit in gedachte zijn er twee hoofdfuncties uitkomen rollen. Scannen in een staande positie en scannen in een liggende positie. Functies die verder direct uit het pakket van eisen komen rollen zijn: het meten van het gewicht, lengteverhoudingen, contouren, stand wervelkolom en eventueel de drukpunten. Omdat bepaalde functies beter te meten zijn op het moment dat de persoon staat of ligt, zijn deze verdeeld onder twee hoofdfuncties. De twee hoofdfuncties zijn staand meten en liggend meten. Onder de hoofdfunctie staand meten is het gewicht en lengteverhoudingen verdeeld. Onder de hoofdfunctie liggend meten is drukverdeling gebracht. Er zijn twee functies die zowel staand als liggend gemeten moeten worden. Dit zijn: de contouren waarnemen en de stand van de wervelkolom. Daarom komt dit terug in beide metingen, wat ook te zien is in het morfologisch overzicht. Deze is terug te vinden in het volgende hoofdstuk.
8
H5Mogelijke concepten Om de mogelijke concepten op te stellen is er een brainstormsessie uitgevoerd methet doel om een globaal idee te krijgen van de mogelijke meetmethodes. Van deze mogelijke meetmethodes is meer informatie gezocht over de werking ervan en of dit toepasbaar is in een concept. Met deze gegevens is een morfologisch overzicht opgesteld. Het morfologisch overzicht is het uitgangspunt van de gekozen concepten.
H5.1 Morfologisch overzicht Om de concepten vast te stellen is gebruik gemaakt van een morfologisch overzicht. In dit overzicht staan de onderdelen waarvan gegevens nodig zijn voor een juist klantadvies. Alle mogelijke methodes om aan deze gegevens te komen staan er achter. Zo Krijg je een tabel welke alle mogelijke opties voor een meetsysteem bevat. Nu je alle opties overzichtelijk zijn kun je combineren tot een aantal geschikte concepten.
Figure 5.1: Morfologisch overzicht
9
Het combineren van de opties levert vier concepten op. Deze concepten zijn uitgewerkt om uiteindelijk een goede keuze te maken voor een concept. Het combineren van opties is hieronder weergeven door middel van pijlen in het morfologisch overzicht.
Figure 5.2: Morfologisch overzicht
10
H5.2 Concept A Bij het opstellen van dit concept is geprobeerd de kosten zo laag mogelijk te houden. Voor dit concept is gekozen voor de goedkoopste onderdelen. In principe kunnen alle metingen gedaan worden.
Figure 5.3: Morfologisch overzicht A
Gewicht Meten: Weegschaal Het meten van het gewicht gebeurt met behulp van een eenvoudige weegschaal. Een weegschaal is goedkoop en levert eenvoudige en goede data. Lengteverhoudingen: Meetlint De lengteverhoudingen worden gemeten met behulp van het ouderwetse meetlint. De verkoper meet zelf de klant. Als de verkoper goed geïnformeerd is kan dit een professionele uitstraling hebben. Een verkoper meet niet zo objectief als een machine. Een verkoper is wel flexibeler dan een machine. De meting is net zo goed als dat de verkoper is geïnformeerd. Een verkoper maakt meer fouten, maar hij kan wel beter inspelen op uitzonderlijke situaties. Deze manier van meten is echter niet heel erg discreet. Het zou kunnen dat de klant hierdoor wordt afgeschrikt.Voordelen zijn dat het goedkoop en persoonlijk is, de nadelen niet objectief en niet discreet. Contouren Staand: handmatig stift Om de contouren te meten is er gezocht naar een eenvoudig te gebruiken systeem dat tevens niet te duur is. Het meest eenvoudig is het overtrekken van de contouren op een stuk papier. Een stift is niet duur en een stuk papier ook niet. Andere systemen zijn duurder en nemen meer ruimte in. Daarnaast het personeel heeft geen extra opleiding nodig. De metingen zijn nauwkeurig genoeg om er gegevens uit te kunnen halen. Kort samengevat: De stift is een goedkope en eenvoudige oplossing. Stand wervelkolom staand: handmatig De verkoper zal zelf bekijken hoe de ruggenwervelloopt. Om dit te kunnen zal hij/zij getraind moeten worden. Als de verkoper goed getraind is zal hij professioneel overkomen. Echter de metingen zullen onnauwkeuriger zijn dan bij een scan.
11
Drukverdeling: drukmat Wanneer de stand van de wervelkolom opgemeten is, volgt het laatste echte meetsysteem. De drukmat meet de druk van een liggende persoon op de mat. Dit systeem is het duurste onderdeel van dit concept. Er komen erg nauwkeurige en objectieve gegevens uit. Het zou eventueel de weegschaal kunnen vervangen. De contouren en de stand van de rug: handmatig Om de liggende rugstand en contouren te bepalen wordt er wederom een beroep gedaan op de verkoper. Deze zal met de stift de contouren tekenen en met de hand, op het zicht, de stand van de rug bepalen. Dit is goedkoop en eenvoudig te doen. Echter is deze manier van meten niet heel erg discreet en objectief. Samengevat Alle metingen kunnen worden gedaan echter zijn de metingen onnauwkeurig en traag. Daarnaast straalt dit concept waarschijnlijk geen kwaliteit uit. Ook zou de klant problemen kunnen hebben met het feit dat de metingen niet discreet worden gedaan. Hierdoor zullen klanten liever geen meting ondergaan. Daardoor is dit concept ongeschikt, omdat het juist klanten moet aantrekken in plaats van afstoten.
Figure 5.4: Stand ruggenwervel
12
H5.3 Concept B
Figure 5.5: Morfologisch overzicht B
Concept B is gebaseerd op simpliciteit en gebruiksvriendelijkheid voor zowel de dealer (die er gebruik van maakt) als de klant.
Gewicht Meten: Weegschaal Er zijn verschillende manieren om je gewicht te bepalen. Wij hebben gekozen voor de eenvoudigste en tevens te goedkoopste oplossing, namelijk een weegschaal. De mogelijkheden om het gewicht op te meten door middel van MRI, Ultrasoon of een CT-scan zijn allemaal der mate ingewikkeld (lees: duur) dat dit niet opweegt tegen het feit dat een goedkope oplossing als een weegschaal ook zijn functie prima vervuld. Samengevat: Eenvoudig en goedkoop. Lengteverhoudingen: Kinect De lengteverhoudingen die bepaald worden zijn bepalend voor de zones in het bed. Hier is gezocht naar een oplossing die compact is, goedkoop en professioneel. Hier vallen gelijk al een aantal oplossingen af, de MRI-Scan en CT-Scan vallen hierbij direct af. Tevens is hier deskundig personeel voor nodig dat ook duur is. De goedkoopste oplossing is ongetwijfeld handmatig met een meetlint en daarbij de bepaling aan de hand van de Gulden Snede. Dit is echter niet exact genoeg (Gulden snede geldt alleen bij mensen met een „perfect‟ lichaam). Laserscan is niet compact genoeg en valt daarom af.Blijft over het Kinect systeem en fotografisch. Fotografisch valt af omdat hier niet direct van af te leiden is wat de verhoudingen zijn aangezien je alleen de contouren zichtbaar maakt. Kinect is het geworden om de reden dat dit professioneel en zeer compact is. Dit systeem is niet het goedkoopste maar door een makkelijke installatie is er ook geen extra personeel nodig. Dit systeem is eigenlijk ook fotografisch maar maakt door het gebruik van 2 IR camera‟s wordt er een 3D beeld gevormd.In dit beeld worden alle gewrichten zichtbaar en aan de hand van de afstanden tussen de gewrichten is een skelet op te bouwen. Uit dit skelet kunnen de lichaamsverhoudingen worden opgemaakt. 13
Samengevat: Er is een afweging gemaakt tussen professionaliteit en compactheid tegenover prijs. Kinect is het meest compact en professioneel, de prijs zit er tussenin. De compactheid en professionaliteit tellen ook mee. Daarom is dit het geworden. Contouren Staand: Kinect Om de contouren te meten is er gezocht naar een eenvoudig te gebruiken systeem dat tevens niet te duur is. Laser scan valt hierdoor direct al af omdat dit een „duur‟ systeem is. De goedkope methodes zoals een stift en een mal komen niet professioneel over. Een lijn van iemand tekenen op karton komt amateuristisch over. Een mal (bijvoorbeeld oase) werkt niet goed staand, dan moet je iemand er al in drukken). Een fotografische muur zou de eenvoudigste oplossing zijn en tevens de goedkoopste. De reden dat dit niet wordt gebruikt is dat er al een systeem is bedacht met kinect. Door simpele aanpassing van de software in kinect is kinect in staat hetzelfde te doen als een fotografische muur. Dit betekent dus GEEN extra systeem en alles blijft compact, uiteraard betekend dit dat kinect de goedkoopste en beste oplossing is. Alles wordt geïmplementeerd in 1 programma. Samengevat: Kinect wordt gebruikt omdat dit systeem ook voor andere functies wordt gebruikt. Nu is er maar 1 systeem nodig in plaats van meerdere systemen naast elkaar voor elke (deel) functie.
Figure 5.6: Kinect camera
14
Stand wervelkolom staand: Sensoren De stand van de wervelkolom wordt gemeten door sensoren. Sensoren worden op de rug bevestigd van de klant. Wanneer de persoon recht staat wordt de afstand en de positie tussen de sensoren gedigitaliseerd. Aan de hand van deze gegevens kan er gekeken worden hoe de ruggengraat loopt. Stand wervelkolom liggend, contouren liggend en drukverdeling: Sensoren/Hydraulische Cilinders Wanneer de stand van de wervelkolom opgemeten is, volgt het laatste meetsysteem. Het laatste meetsysteem is het nivellerende bed. Het nivellerende bed bestaat uit latten, ondersteund door hydraulische cilinders, die onafhankelijk van elkaar in hoogte bewogen kunnen worden. De klant gaat, met de sensoren nog op zijn rug, op het bed liggen. Door de cilinders In hoogte te verstellen is het mogelijk om de ruggengraat in de ideale positie te krijgen. Wanneer de sensoren op de rug van de klant in de goede positie staan is de optimale lig houding gevonden. Aan de hand van de stand en de druk in de cilinders kunnen de drukverdeling en de contouren worden bepaald. Deze gegevens zijn erg belangrijk bij het maken van een bed.
15
H5.4 Concept C Concept C is uitgegaan van het beste van het beste. Bij elk concept staat de nauwkeurigheid en professionaliteit bovenaan. Dit systeem is daarom het beste voor medische toepassingen.
Figure 5.7: Morfologisch overzicht C
Gewicht Het gewicht wordt bepaald door een MRI-scanner. Door het volume*dichtheid te meten van „elk plakje‟ kan het gewicht worden bepaald. Lengteverhoudingen Omdat je met een MRI-scanner een 3D beeld van iemand maakt kan je hier vrij eenvoudig de verhoudingen van iemand mee opmeten. Het is ook handiger om gebruik te maken van 1 systeem dan meerdere systemen die hetzelfde kunnen (Denk aan CTscan, techniek anders, maar kan ook worden gebruik voor een 3D model). Stand wervelkolom staand Een MRI-scanner kan alleen liggend worden gebruik. De toepassing van Röntgen wordt hier toegepast net zoals bij de tandarts. Een draaiend apparaat scant je lichaam. Contouren staand Door middel van lasers worden de contouren van je lichaam zichtbaar. De laser „tast‟ je lichaam af en ziet zo de contouren. Drukverdeling Een bekend principe wordt hier gebruikt, de drukmat, dit is een goed systeem waarmee gelijk duidelijk wordt waar de drukpunten zich op het lichaam bevinden.
16
Stand wervelkolom liggend Liggend kan de stand van de wervelkolom het beste worden gemeten door middel van een MRI-scanner. Contouren liggend Om de contouren liggend te meten kan er weer gebruik worden gemaakt van de drukmat
Figure 5.8: MRI-scan
Figure 5.9: MRI-scanner
17
H5.5 Concept D In concept D is een poging gedaan de technieken zo eenvoudig mogelijk te houden. Dit is gedaan door de gecompliceerde onderdelen in het ontwerp uit te sluiten. Waar zich in een bed normaliter de latten van een lattenbodem zich zouden bevinden, lopen nu banden. Deze banden zitten aan de uiteinden op een rol welke is voorzien van een slipsysteem. Door de rol losser of vaster te draaien kan het gewicht wat een band draagt worden geregeld. Wanneer een band slipt, wordt deze langer en zal er minder kracht op komen te staan. Gewicht Meten: Weegschaal geïntegreerd in bed In het bed is een weerschaal geïntegreerd. Door een schaalverdeling op het slipsysteem kan het gewicht van et persoon dat op het bed ligt worden bepaald. Lengteverhoudingen: meetlint geïntegreerd in bed Door het systeem onder te verdelen in verschillende sectoren waarvan de onderlinge afstand bekend is kunnen de lengteverhoudingen bepaald worden. Contouren Staand: lichtgevend scherm Door de klant voor een lichtgevend scherm te plaatsten alvorens er een foto van hem gemaakt wordt, kunnen de contouren van zijn lichaam bepaald worden. De klant zal op de foto voor schaduwplekken zorgen, deze schaduw zal overeenkomen met de contouren van zijn/haar lichaam. Stand wervelkolom staand: mal Met een lat wordt gecontroleerd of de klant met de juiste houding in bed ligt. Er zijn verschillende soorten latten met ieder een andere vorm. In de “nul meting” wordt een lat gezocht die past bij de klant. Wanneer de klant in bed ligt moet die wederom aansluiten bij de ruggengraat van de klant.
Figure 5.10: Concept D
18
H6 Keuzeverantwoording De conceptkeuze wordt gemaakt door de verschillende concepten met elkaar te vergelijken. De concepten worden vergeleken door middel van de eisen en wensen. Aan de belangrijkste wensen zijn hogere weegfactoren toegekend dan aan de minder belangrijke. Ook hebben alle gebruikerswensen nog een extra weegfactor van 2, tegenover de fabricagewensen met weegfactor 1. Alle eisen, wensen en weegfactoren zijn in een tabel geplaatst en deze weergeeft meteen het concept welke het beste voldoet aan de gestelde eisen. In bijlage I staat de tabel weergeven. Gekozen is voor concept B, het concept welke gebruik maakt van Kinect en een nivellerend bed. Dit is halverwege het project ook gepresenteerd aan Ultima. Het concept is goedgekeurd om verder uit te werken.
19
H7 Uitwerking Concept B Totaal omschrijving concept De meetopstelling zal slechts geringe verschillen van andere bedden in de showroom. Omdat het meetsysteem volledig is weggewerkt in een bed met lattenbodem, kan er voor de meetopstelling een bed uit te showroom worden ingebouwd. Gunstig hieraan is dat de eigenaar de van de winkel de vrijde keuze heeft voor een type bed en zal de meetopstelling altijd de gewenste uitstraling hebben, omdat zij die immers zelf uitkiezen. Bij de meetopstelling komt een statafel te staan, met daarop en beeldscherm en de 3D-scan. Het beeldscherm is voorzien van Touch screen, wat de mogelijkheid bied om het gewicht van de klant in te voeren. Een concept van het meetresultaat staat in bijlage IV.
Figure 7.1: Previeuw meetopstelling
Het concept is opgedeeld in de volgende delen. Het staand meten en het liggend meten. Dit is gedaan omdat het twee verschillende metingen zijn die qua meettechniek geen connecties hebben. Ze zijn niet in een systeem geïntegreerd.
20
H7.1 Staande meting De staande meting zal beginnen met het bepalen van het gewicht d.m.v. een weegschaal. Dit is de eenvoudigste manier en tevens ook de goedkoopste manier om het gewicht van de klant te bepalen. Hierna wordt een scan van de klant gemaakt met behulp van een 3D-scanner gebaseerd op de werking van de Kinect. Deze scan verzamelt de gegevens over het contour en de lengteverhoudingen van de klant. De 3D-scanner bevat 2 infrarood camera‟s om diepte te kunnen zien (3D Depth Sensor). Dit zijn 2 infrarood camera‟s zodat er zelfs zonder licht een 3D beeld kan worden opgebouwd. deze is dus niet afhankelijk van de lichtomstandigheden en isdus de gehele dag toepasbaar, ook bij donker weer of slechte verlichtingsomstandig heden in de meetruimte.De sensor herkent een mens en bepaalt de gewricht punten om zo de lengteverhoudingen te kunnen meten. De software berekend door middel van een algoritme welk punt bij welk deel van het lichaam hoort. Dit algoritme is ontstaan uit een groot onderzoek met duizenden lichaamshoudingen. Uit deze berekening volgt een beeld van de lichaamsdelen. In de software wordt hierna een „match‟ gevonden met bestaande skeletten, deze komen voor het grootste deel van de mensen overeen. Hierna wordt het gevonden skelet in 3D gegenereerd. Voor meer informatie over kinect en de werking zie bijlage V. Dit systeem is uitermate handig voor het toepassen bij het opmeten van de lichaamsverhoudingen bij een staand persoon.Het systeem is goedkoop, makkelijk, snel en klein.
Figure 7.2: 3D-scanner
21
H7.2 Liggende meting In het conceptrapport is gezocht naar verschillende deeloplossingen waarmee kan worden voldaan aan de projectopdracht. Nu in het eindrapport zijn de verschillenden deeloplossingen teruggebracht naar kleinere groepen. De deeloplossingen zijn in verschillende groepen verdeeld, waarbinnen de deeloplossing zoveel als mogelijk worden geïntegreerd tot één eindoplossing. Vervolgens zal er een verduidelijking worden gegeven over het eindproduct als totaalsamenstelling. Eindmeting In het conceptrapport zijn er bij de verschillende deelfuncties de volgende deeloplossingen verkozen. In dit hoofdstuk worden deze deeloplossingen verder uitgewerkt en waar nodig verduidelijkt.
Meetsysteem bed
Nul-meting
Gewicht
wervelkolom staand
Lengte verhoudig
Countouren staand
Eind-meting
Countouren liggend
Drukverdeling
wervelkolom liggend
Deelfunctie
Deeloplossing Drukverdeling Hydraulisch cilinder Stand wervelkolom Sensoren
liggend Contouren liggend
Hydraulisch cilinder
Korte omschrijving werking concept: In de nulmeting is het gewicht, afmetingen en de contouren van de klant vastgesteld. In de eindmeting gaat de klant op het bed liggen. In het bed zijn onder de bedspijlen hydraulische cilinders gemonteerd, waardoor de spijlen onderling kunnen bewegen. Sensorengeven een digitale weergave van de ruggengraat. Door de hoogte van deze spijlen af te regelen tot de stand van de ruggengraat correct is, kan een klant specifieke optimale ligging worden bereikt. Uitwerking concept Vanaf hier zal het beschreven concept m.b.t. de eindmeting verder worden uitgewerkt tot een definitief eindproduct. Hiervoor zal in sommige gevallen gebruik worden gemaakt van een keuzematrix.
22
H7.2.1 Drukverdeling en contouren
In het concept is gekozen om de bedspijlen met een hydraulische cilinder aan te sturen. Omdat er nog meer mogelijkheden voor het aansturen van deze spijlen mogelijk is, zal er nu, door gebruik te maken van een keuzematrix, worden gekeken wat de beste manier is om de bedspijlen aan te sturen.
Hydraulisch cilinder
Wanneer de beweging van de bedspijlen wordt aangestuurd, zal het gewicht van de klant geen invloed hebben op de meting. Wanneer de klant van het bed afstapt, veranderen de bedspijlen niet van hoogte. De pomp, welke de cilinders van druk voorzien, moet tijdens de meting continu in bedrijf zijn. Bij lekkage geeft een hydraulische installatie erg veel schade aan zijn omgeving. Om het gewicht van de klant vast te kunnen stellen zijn bij de losse weegsensoren nodig.
Pneumatisch cilinder
In dit systeem worden de cilinders welke de bedspijlen doen bewegen aangestuurd door pneumatische cilinders. De hoogte van de verschillende bedspijlen wordt afgeregeld door de druk naar de cilinder te regelen. Omdat lucht samendrukbaar is, zal er in elke bedspijl een veerconstante worden gecreëerd. Wanneer de klant van het bed afstapt, zal de lattenbodem een vlakke lijn aannemen.
Elektrisch
Door een elektromotor met PID regeltechniek af te met regelen is het mogelijk dat deze zich gaat gedragen al een torsieveer. Aan de as van de motor wordt schroefdraad getapt, waardoor dit al een moer gaar functioneren. De moer wordt direct in de lattenboden gedraaid. Wanneer de motor nu linksom draait als de bedstijl naar beneden getrokken worden, linksom omhoog. Aan beide zijde van elke lat in de lattenbodem wordt een elektromotor geplaatst. Het is van essentieel belang dat deze vanaf een gelijk nulpunt, gelijkmatig aangestuurd worden. PID staat voor Proportioneel, Integrerend en differentiërend. De PID is een in het dynamisch proces regeling veel toegepaste regellus waarmee systemen worden uitgeregeld. De PID regeling stelt het systeem is staat zichzelf af te regelen naar een ingesteld nulpunt, ook wanneer de meetinvoer continu variabel is. Door de uitgangswaarde van het systeem te vergelijke met de ingangswaarde en te verwerken in het systeem kan worden gewerkt naar het gewenste punt. Een voorbeeld van een toepassing van de PID regeltechniek is de regeling in een Segway. Voor meer informatie over PID zie bijlage V. Het systeem kan in de beschreven opstelling niet veren. Wel zal het zich steeds aanpassen als iemand zich omdraait. De kans is erg groot dat wanneer het systeem in de praktijk getest wordt en de terugkoppel lus traag afgeregeld wordt, het bed wel zacht zal aanvoelen. Het voordeel van dit systeem is dat het geluidloos en
23
onderhoudsvrij kan functioneren. Ook is het systeem vrij eenvoudig vast te stellen op één hoogte. Keuzematrix. Door de verschillende concepten met elkaar te vergelijken in een keuzematrix, welke gelijk is aan de matrix uit het conceptrapport, kan er een objectieve keuze worden gemaakt tussen de verschillende concepten m.b.t. de aansturing van de lattenbodem.
A
B
C
1 Eenvoud
1
3
2
3
5
1
2 Onderhoud 1 3 Tijd 3 4 Rigiditeit 3 5 Levensduur 1 6 Mobiel 1 7 Professionaliteit 2 8 Compact 1
2 1 1 2 2 1 2
3 2 2 3 3 3 3
3 3 3 3 3 3 3
3 1 2 3 2 5 4
2 3
Concept A Hydraulisch B Pneumatisch C Elektrisch
Weeg- Fabricage-wensen factor
Gebruik 2 Fabricage 1 72 18 94 23 134 13
Concept A B C
Kosten 2 3 1 Fabricage Assemblage 2 3 1 interface 2 1 3
Ideaal
Concept
Ideaal
Gebruikwensen
Weegfactor
3
4
3 3
3 2
Totaal 1e C Elektrisch 90 2e B Pneumatisch 117 3e A Hydraulisch 147 De elektrischecilinder is als beste Concept verkozen Keuzetabel 7.1 aansturing
Figure 7.3: Werking lattenbodem
24
H7.2.2 Stand wervel kolom in liggende positie
In het concept is er gekozen om sensoren te gebruiken. Het probleem ligt alleen op het moment dat de consument graag op de rug slaapt. Als men op de zij wil slapen kan er met het Kinect systeem de stand van het wervelkolom waargenomen worden. Dit werkt met infrarood straling. Infrarood straling gaat alleen niet door een matras heen en dit is nodig wil men de stand van het wervelkolom in de rugligging positie bepalen. Na verdieping zijn er twee mogelijkheden in overweging genomen. Het gebruik van GPS sensoren en elektromagnetische straling ook wel radar genoemd.
GPS sensoren:
Het meetprincipe van het Global Positioning System is gebaseerd op de afstandsmeting tussen satelliet en ontvanger en het bekend zijn van de positie van de satelliet. De afstanden tussen de satelliet en de ontvanger worden uit de gemeten looptijden vanradiogolvenafgeleid. Door twee GPS ontvangers te plaatsen op het bed kun je de onderlinge afstand bepalen. Door op meerder plaatsen op het wervelkolom deze ontvangers te plaatsen kan de stand van het gehele wervelkolom bepaald worden.
Elektromagnetische straling:
Figure 7.4: GPS
Een radar zendt via een antenneradiogolven(elektromagnetische straling) uit en ontvangt de door de objectengereflecteerderadiostraling weer via eenantenne. Uit de ontvangen radiostraling kan een aantal gegevens van het object bepaald worden ten opzichte van die radar, zoals richting, afstand, hoogte en snelheid. Er kan gebruik worden gemaakt van twee antennes, één zend- en één ontvangstantenne, maar tegenwoordig gebruikt men veelal één antenne voor zowel het zenden als het ontvangen. Door verschillende plakkers met staaldeeltjes te plakken op de wervelkolom kan door het opvangen van de gereflecteerde straling de afstand worden bepaald. Dit gaat door middel van de puls tijd en de lichtsnelheid.
Figure 7.5: EM-scanner
25
A
B
1 Eenvoud
2
1
2
Weeg Fabricage-wensen factor 5 1 Kosten fabricage 3 2 Assemblage 1 3 interface 2 3 2 5
2 Onderhoud 1 2 2 3 Tijd 1 2 2 4 Rigiditeit 1 2 2 5 Levensduur 1 2 2 6 Mobiel 2 1 2 7 Professionalitei 1 2 2 t 8 Compact 2 1 2 4 Gebrui Fabricag Concept k 2e 1 A GPS sensor 72 13 B EM-straling 78 14
Concept
Weegfactor
A B
Ideaal
Concept
Ideaal
Gebruikwensen
2 1
2 4
1 2 1 2
2 3 2 2
Totaa l 1e B EM-straling 85 2e A GPS sensor 92 De elektromagnetische radar scoort erg goed op de zware weegfactoren, en krijgt hierdoor veel punten. Keuzetabel 7.2 Sensoren
26
In ons systeem wordt onder het matras en de lattenbodem met elektrische cilinders een “radar systeem” geplaatst. Dit is een apparaat dat elektromagnetische straling uitzendt en ontvangt. Door plakkers met stalendeeltjes op het wervelkolom te plakken zal het systeem deze waarnemen. De terugkomende pulsen van de stalendeeltjes worden uit de rest van de pulsen gefilterd. De afstand kan berekend worden met de lichtsnelheid en de helft van de puls tijd. De formule hiervoor is: 𝐷=𝑐∙ Met: D= afstand tot staatplakker. c = lichtsnelheid t = puls tijd.
𝑡 2
Met deze informatie kunnen de cilinders worden ingesteld naar de ideale lijn van het wervelkolom. Na onderzoek is er een radar systeem gevonden dat gebruikt wordt om in niveaus te meten in een vaste substantie. Dit wordt aangepast om stalendeeltjes waar te nemen. Een model van het nivellerende bed staat hieronder.
Figure 7.6: Nivellerend bed
27
H8 Conclusie en aanbevelingen Ultima heeft de projectgroep gevraagd om een meetsysteem te ontwikkelen waarin mensen zowel staand als liggend opgemeten kunnen worden. Ultima stelde een pakket van eisen en wensen op. Deze eisen en wensen heeft de projectgroep aangehouden, op zoek naar het concept wat het beste bij de eisen hoorde. Na verschillende concepten gewogen te hebben is er uiteindelijk een passend concept uitgekomen. In overleg met Ultima is het concept goedgekeurd, verder verfijnd en uitgewerkt. Door middel van een infrarood camera, een nivellerend bed en sensoren in combinatie met een radar systeem wordt de klant opgemeten. Deze gegevens worden digitaal naar Ultima gestuurd en een printversie van de gegevens wordt meegegeven aan de klant. Om het meetsysteem voor Ultima verder uit te werken dienen de exacte maten, specificaties en instellingen nog berekent te worden. Ook de software voor Kinect alsmede de software voor het nivellerende bed dienen nog geschreven te worden. De huidige projectgroep heeft hier te weinig projecttijd voor. Het uiteindelijke concept is samen met de functieanalyses QFD en FMEA, zie bijlage II en III, een goede houvast voor de volgende project groep. Dit concept voldoet aan alle eisen en heeft de goedkeuring van Ultima.
28
Literatuur Bed en beddengoed, antropologische notities, Sjaak van de greest, artikel over slapen Matras.nl, website met informatie voor het aanschaffen van een goed matras Ecspace.net, zoekmachine naar octrooien.
http://www.ifixit.com/Teardown/Microsoft-Kinect-Teardown/4066/ http://www.primesense.com, producent Kinect http://www.wired.com/gadgetlab/2010/11/tonights-release-xbox-kinect-how-does-itwork/3/ http://en.wikipedia.org/wiki/Kinect http://www.howstuffworks.com/microsoft-kinect.htm http://www.popsci.com/gadgets/article/2010-01/exclusive-inside-microsofts-projectnatal http://www.sentics.nl http://www.matras.nl/psa.html http://www.oostslaapcomfort.nl/zeeburg/slaaphouding.php http://www.woondecormartens.nl/meetsysteem/meetsysteem.htm, meetmat http://www.matrair.nl/matrair-slaapwijzer.pdf, slaapwijzer http://books.google.nl/books?id=wrbeHwdYI4MC&pg=PA47&lpg=PA47&dq=ruggenwer vel+stand+bepalen&source=bl&ots=my5frZ3Nl&sig=vCmZhUSx9eKtzj2Jz6odzVF1b5I&hl=nl&ei=jEp3Tf6kNY7rOYrAzMcB&sa=X &oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CB8Q6AEwAA#v=onepage&q&f=false, stand ruggenwervel bepalen
29
Bijlage I Tabel keuzeverantwoording Wensen
Eisenvariabel
Eisen vast
Groepering Chemisch neutraal
Omschrijving Geen gebruik maken van schadelijke, irriterende stoffen
x
Tijd
De scan moet binnen 10 min kunnen worden uitgevoerd
x
x
Kosten
Kosten onder 50.000 euro
x
x
Meethouding
Zowel staande als liggende meting uitvoeren
x
Slaaphouding
Bij meting rekening houden met verschilleden slaaphoudingen
x
Gegeven Weergaven
Gegevens verzamelen: lengte, gewicht, contour, drukpunten, stand wervelkolom.
x
Resultaat weergeven in 2D tekening, voor- en zijaanzicht
x
Professioneel
Professionele werking van apparaat
x
Compact Eenvoud
Gering ruimte in beslag nemen
x
Het is voordeling als het ontwerp eenvoudig is in gebruik
x
Mobiel
Voorkeur gaat uit naar een mobiel meetsysteem.
x
Discreet
Discrete weergaven van meetgegevens
x
Wensen m.b.t. het ontwerp Gebruik 1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3
Eenvoud Onderhoud Tijd Rigiditeit Levensduur Mobiel Professionaliteit Compact Fabricage Kosten fabricage Assemblage interface
Weegfactor 2
Eenvoud in gebruik
5
Onderhoud, ijken, vervangen, etc
3 1
Tijdsduur meting Stijfheid van een constructie, solide Mate waarin het ontwerp lang mee gaat Mate waarin linkerzijde gelijk is aan rechter Vertrouwen op ontwerp Ruimte benodigd voor inbouw
2 3 2 5 4 1
Prijs van het product Eenvoud fabricage/ montage Complexiteit van de geleverde software
4 3 2
30
x
Ideaal
wensen
Concept
Weegfactor
1
Eenvoud
1
4
3
2
4
5
1
Kosten fabricage
4
2
1
3
4
4
2
Onderhoud
3
4
1
2
4
3
2
Assemblage
4
2
1
3
4
3
3
Tijd
2
4
1
3
4
1
3
interface
4
2
1
3
4
2
4
Rigiditeit
1
4
3
2
4
2
5
Levensduur
4
3
1
2
4
3
6
Mobiel
4
2
1
3
4
2
7
Professionaliteit
1
3
4
2
4
5
8
Compact
4
2
1
3
4
4
2
Fabricage 36
A
B
C
D
Concept A Low price
Gebruik 118
B C D
160 108 114
Simplicity Super design Low energy
18 9 27
Ideaal
Gebruik-
Weegfactor
Fabricagewensen
Concept A
B
C
D
1
Totaal 154
1e 2e
B A
Simplicity Low price
178 117 141
3e
D
Low energy
Als meest gunstig concept is concept B verkozen Keuzetabel B1 Keuzeverantwoording
31
Bijlage IIQuality Function Deployment Een QFDis een diagram waarbij wensen en vragen worden vertaald naar ontwerpeisen. De klantwensen worden gewogen per groep. De verbetergraad is een onderdeel, waar de wensen worden gewogen, naar aanleiding van hoe belangrijk deze zijn voor het uiteindelijke concept.
Speciale/medische dealers
Verkoper (EP)
Custom8
Ergosleep
Rowa
Eastborn (PSA)
Grote dealers
Middelgrote dealers
Kleine dealers
Mobiel Compact Betaalbaar Scantijd Visueel/Prof. Degelijk Flexibiliteit Discreet
Speciale/medische dealers
Kleine dealers
3
4
5
2
2
4
5
5
3
2
3
4
1
2
3
5
4
5
1
3
4
3
0
0
0
0
1
3
5
3
5
1
4
3
4
0
0
0
0
3
4
5
2
4
2
3
4
4
0
0
1
0
4
4
3
2
1
4
2
3
3
3
3
2
1
4
4
4
2
1
4
2
3
2
3
4
3
1
5
5
5
5
1
5
3
4
3
4
0
4
4
3
4
4
5
4
4
4
4
4
0
3
0
1
5
4
3
2
2
4
5
3
3
4
0
2
1
Klantwensen
Simpel
Verbetergraad (Incl. eigen visie)
Middelgrote dealers
Belangrijkheid Concurrentanalyse per groep
Grote dealers
Weegfactor 1= onbelangrijk 5 = belangrijk
32
Klant en ontwerpeisen Hier worden de ontwerpeisen gewogen aan hand van de klantwensen.
Betaalbaar
Discreet
Professionele uitstraling
Flexibiliteit
Printmogelijkheid
Degelijk
Resultaat in 2D
Visueel/Prof.
Drukpunten meten
Scantijd
Ergonomie meten
Betaalbaar
Fysiek meten
Compact
Breed toepasbaar
Mobiel
Scantijd < 10 minuten
Simpel
Geen gevaarlijke stoffen
Klantwensen
Zowel staand als liggend uitvoerbaar
Weegfactor 1 = lage Ontwerp eisen correlatie 3 = gemiddeld 9 = hoge correlatie
1
5
6
3
3
3
8
7
5
1
4
1
3
6
1
1
1
5
1
3
4
9
1
3
6
1
1
1
4
1
3
3
8
1
5
3
3
3
3
1
3
5
9
6
3
9
3
7
7
7
7
3
5
1
1
1
4
1
3
3
3
6
1
9
2
3
3
1
1
1
1
1
1
3
3
7
5
1
5
9
3
3
3
1
1
3
3
9
1
4
3
9
9
9
9
1
3
1
3
33
QFD Correlatiematrix 1 = laag, 5 = hoog a. Geen gevaarlijke stoffen b. Scantijd c. Breed toepasbaar d. Fysiek meten e. Ergonomie meten f. Drukpunten meten g. Resultaat in 2D h. Printmogelijkheid i. Professionele uitstraling j. Betaalbaar k. Staand als liggend meten
Correlatie matrix
De correlatie tussen de ontwerpeisen.
a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k. x 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 x x 3 3 3 4 2 1 4 2 4 x x x 4 4 4 1 1 1 4 1 x x x x 5 5 2 1 3 3 4 x x x x x 5 2 1 3 3 4 x x x x x x 4 4 3 3 3 x x x x x x x 5 4 5 1 x x x x x x x x 5 5 1 x x x x x x x x x 5 3 x x x x x x x x x x 3 x x x x x x x x x x x
34
Technische belangrijkheid Bovenstaande tabellen worden gebruikt om de uiteindelijke technische belangrijkheid te krijgen. Per groep wordt gekeken hoe belangrijk de ontwerpeisen zijn voor het uiteindelijke concept.
Resultaat in 2D
Printmogelijkheid
Professionele uitstraling
Betaalbaar
Zowel staand als liggend uitvoerbaar
Grote dealers (relatief) Middel grote dealers (relatief) Kleine dealers (relatief) Speciale/medische dealers (relatief)
Drukpunten meten
Speciale/medische dealers
Ergonomie meten
Kleine dealers
Fysiek meten
Middel grote dealers
Breed toepasbaar
Grote dealers
Scantijd < 10 minuten
Technische Belangrijkheid
Ontwerpeisen
Geen gevaarlijke stoffen
Weegfactor 100 = optimaal of vereist
30
69
40
76
76
76
95
42
76
43
52
30
70
43
70
70
70
94
48
78
43
53
28
67
46
60
60
60
87
54
80
51
59
19
31
26
29
29
29
35
25
37
36
40
32
73
42
80
80
80
100 44
80
45
55
32
74
45
74
74
74
99
51
82
45
55
29
71
48
63
63
63
92
57
84
54
62
20
33
27
31
31
31
37
26
39
38
42
35
Bijlage III Function Mode and Effect Analysis Function Mode and Effect AnalysisFMEA: Ultima meetsysteem Het Ultima meetsysteem wordt gebruikt om mensen een beter advies te geven bij hun matraskeuze. De specificaties van het ideale matras hangen af van de afmetingen van de klant. De relevante gegevens worden met het Ultima meetsysteem gemeten. Het meetsysteem bestaat uit verschillende onderdelen. Ieder onderdeel heeft zijn/haar eigen functies. Met behulp van deze FMEA wordt gekeken naar de faalkans per onderdeel. Of het onderdeel wordt aangepast hangt af van de functie en de faalkans van het onderdeel. Het Ultima meetsysteem bestaat uit vier subsystemen: de camera, de printer, het nivelerend bed en de computer. Ieder subsysteem heeft weer onderdelen. Al deze onderdelen kunnen eventueel falen en worden meegenomen in deze FMEA. Alle onderdelen zijn genummerd, namelijk: Nummers 1.1 t/m 1.5 gaan over de camera. Nummers 2.1 t/m 2.8 gaan over het nivelerende bed. Nummers 3.1 en 3.1 gaan over de computer. Nummers 4.1 en 4.2 gaan over de printer. Alle onderdelen worden beoordeeld op: Effect op het product Frequentie falen Detectie mogelijkheid. Cijfers tussen de 1 en 10 worden toegekend. In onderstaande schema‟s x, x en x worden de cijfers verklaard. Alle cijfers worden verrekend naar het Risk Priority Number (RPN). Het RPN cijfer is namelijk het cijfer van Effect X Frequentie X Detectie. Het RPN cijfer geeft aan welke bedreiging het grootst is. Vervolgens wordt er gekeken of er actie ondernomen moet worden om deze bedreiging tegen te gaan. Elke RPN kan gereduceerd worden door er tegenop te treden (RPN actie). Hierdoor worden de RPN‟s verlaagd.
36
Effect op het product score Omschrijving 10 Gevaarlijk hoog 9 Zeer hoog 8 7 6
Erg hoog Hoog Gemiddeld
5 4
Laag Erg laag
3
Minimaal
2
Gering
1
Geen
Definitie Falen kan klant of personeelslid ernstig verwonden Falen leidt tot het niet langer voldoen aan wettelijke normen en voorschriften Door falen raakt het product defect en onbruikbaar Falen leidt tot klantontevredenheid Door falen wordt het product gedeeltelijk onbruikbaar of defect Falen leidt tot klachten van klanten Falen kan gecorrigeerd worden, maar leidt tot minder goede prestatie van het product Falen leidt tot ergernis bij de klant maar hij kan het zelf verhelpen zonder op de prestatie van het product in te boeten Het falen wordt niet door de klant opgemerkt en heeft slechts een gering effect op de werking van het product Falen wordt niet opgemerkt door de klant en heeft geen effect op de werking van het product
Frequentie falen score Omschrijving 10 Extreem vaak (falen is onvermijdelijk) 9 Zeer vaak 8 7 6 5 4 3 2 1
Vaak Zeer regelmatig Regelmatig Met tussenpozen Af en toe Laag Gering Nihil (falen is zeer onwaarschijnlijk)
Definitie Meer dan eens per dag of een kans van meer dan 3 op de 10 Eens per drie of vier dagen of een kans van 3 per 10 Eens per week of een kans van 5 per honderd Eens per maand of 1 op de 100 Eens per 3 maanden of 3 per 1000 Eens per 6 maanden tot een jaar of 1 op de 10.000 Eens per jaar of 6 op de 100.000 Eens per een tot drie jaar of 6 per 10.000.000 Eens per drie tot vijf jaar of 2 per 1.000.000.000 Eens per vijf of meer jaar of minder dan 2 per 1.000.000.000
37
Detectie mogelijkheid (kans op tijdige ontdekking) score Omschrijving Definitie 10 Vrijwel uitgesloten Het product wordt niet geïnspecteerd of het defect is niet te detecteren 9 Zeer Het product wordt steekproefsgewijs gecontroleerd onwaarschijnlijk en vrijgegeven pop basis van AQL (Acceptable Quality Level) 8 Onwaarschijnlijk Het product wordt steekproefsgewijs gecontroleerd en vrijgegeven op basis van zero defects in de steekproef 7 Erg laag Het product wordt 100% handmatig gecontroleerd 6 Laag Het product wordt 100% handmatig gecontroleerd met go/no go of een andere vorm van foutpreventie 5 Gemiddeld Een vorm van SPC procesbeheersing wordt uitgevoerd en het product ondergaat een eindcontrole offline 4 Meer dan SPC procesbeheersing wordt gebruikt en er is een gemiddeld onmiddellijke reactie op het buiten de regelgrenzen lopen 3 Waarschijnlijk Een gekwalificeerde SPC procesbeheersing wordt gebruikt met een Cpk > 1,33 2 Zeer waarschijnlijk Alle producten worden 100% automatisch gecontroleerd 1 Vrijwel zeker Het defect is duidelijk zichtbaar of er vindt 100% automatische controle plaats met regelmatige ijking en preventief onderhoud van de controle apparatuur
38
39
40
41
Bijlage IV Octrooien Octrooi onderzoek Door een onderzoek naar de huidige octrooien m.b.t. de uit te voeren opdracht, kan er worden gekeken wat de huidige markt aanbiedt op het gebied van matras- aanmeet gereedschap. Een onderzoek is uitgevoerd door op de site van het octrooi agentschap te zoeken naar producten welke een oplossing voor de problematiek voor de vraag van het project “klaas vaak”. Relevante patenten Er zijn verschillende octrooien gevonden welke relevant zijn in het project klaas vaak Naam: Body measure device for measuring characteristics such as shape and contour to enable selection of a suitable mattress. Publicatie nummer: DE102004001182 (A1) Korte beschrijving: Dit apparaat is in staat de volgende onderdelen te registreren: gewicht, vorm ruggengraat, lengte en contour van een menselijk lichaam. Naam: Sleep position detection Publicatie nummer: US2010262026 (A1) Korte beschrijving: Dit systeem meet, tijdens het op bed liggen, de positie van de slaper zonder sensoren aan de slaper te moeten bevestigen. Het meten wordt gedaan door toepassen van ECG sensoren. Naam: Pilow height measuring Publicatie nummer: N201141752 (Y) Korte omschrijving: Dit product wordt gebruikt om de benodigde hoogte voor een kussen te bepalen. Dit wordt bewerkstelligd door de slaper op een vlakke plaat te leggen, met een verticaal beweegbaar stuk op de plaats waar normaliter het hoofd zich bevindt. Door de hoogte van deze plaat aan te passen kan de benodigde hoogte voor het kussen worden bepaald. Naam: Automatic mattress selection system Publicatie nummer: N201141752 (Y) Korte omschrijving: Door het bed te voorzien van druk sensoren, kan op verschillende punten op het bed de druk worden waargenomen. Met deze gegevens kan het benodigde matras bepaald worden. Naam: System for determining individual user anthropometric characteristics related to mattress preference. Publicatie nummer: US 2099/0062691 A1
42
Korte omschrijving: Door voor een verlicht scherm te gaan staan en een foto van maken van de persoon, worden de karakteristieken van de persoon zichtbaar. Deze worden met een programma op de computer verwerkt tot een advies voor een bed.
Figuur BIV.1 DE102004001182
Figuur BIV.2: US2010262026
FiguurBIV.3: N201141752
Figuur BIV.1: US 2099/0062691A1
43
Bijlage V Achtergrond informatie Inhoud Bedrijfsanalyse Wat is er zoal op de markt van concurrenten? Wat is slaap? Radarsysteem Kinect informatie Hardware camera PID regelsysteem
44 45 46 48 50 53 56
Bedrijfsanalyse Wat voor persoon is de klant? - Iemand die een kwalitatief goed bed verlangt - Iemand die mogelijk last heeft van lichamelijke ongemakken - Iemand die iets meer wil betalen voor een op maat gemaakt bed Wat verwacht de klant van het bed? - Aangepast bed naar zijn voorkeuren en eisen - Goed slaapcomfort door het aangepaste bed - Goede prijs/kwaliteit verhouding Wat verwacht de opdrachtgever van het meetsysteem? - Mobiliteit - Afmetingen moeten niet te groot zijn - Flexibiliteit, voor alle maten - Interface (moet nog over gesproken worden) - Kosten - Wat te meten? - Verwerkproces, hoelang duurt het om de gegevens te verwerken - Wat voor advies of output moet er uit het systeem komen Wat is er zoal op de markt aan soorten matrassen? - Box spring - Traag schuim matras - Koud schuim matras - Latex matras - Pocket vering matras - Binnenvering matras - Topdek matras
44
Wat is er zoal op de markt aan concurrenten? PSA (Personal Sleep Advisor) van Eastborn Uitleg: Een adviseur zal als eerste enkele gegevens vragen. Een vraag kan zijn of er vaak op de rug wordt geslapen, of misschien meer op de zij. Ook zal de adviseur vragen naar gegevens over bijvoorbeeld lengte en voorkeur voor een harde of zachte matras. Als de gegevens zijn verzameld worden deze ingevoerd in de computer, waarna de Personal Sleep Advisor alle slaapsystemen uit het assortiment selecteert die voldoen aan de wensen en eisen. Samen met de adviseur wordt een keuze gemaakt uit slaapsystemen, die exact geanalyseerd worden op drukverdelingseigenschappen. Voor deze analyse heeft Eastborn een speciale meetmat ontwikkeld. In deze meetmat zitten 400 kleine weegschaaltjes, die de drukverdeling van het lichaam op het slaapsysteem precies kunnen meten. Na een zorgvuldige analyse, samen met de adviseur, kan een op Figure BV.1: Drukmat het lichaam afgestemd slaapsysteem geadviseerd worden. Bedbodem druksysteem van Sentics De sensoren in de meetmat registreren de druk. Aan de hand van de drukgegevens wordt de drukverdeling en de ondersteuning berekent. Bij een juiste drukverdeling betekent dit dat de matras zich goed aanpast aan de contouren van het lichaam. Aan de hand van de ondersteuningsfactor wordt de mate van steun in de lage rug bepaald.
Figure BV.2: Drukmat
45
Wat is slaap?
Ratten, welke worden onthouden van slaap, sterven uiteindelijk. Ook mensen die aan slapenloosheid leiden komen ter overlijden. Niet zeker wetende wat het verband hiertussen is, kan worden gezegd dat een goed nachtrust van levensbelang is. Slechte nachtrust heeft en negatieve invloed op de volgende punten - Concentratie vermogen - Spraakvermogen - Emotionele weerstand - Herstel/groei van spieren Lichamelijk herstel wordt bewerkstelligd door een groeihormoon, welke direct gekoppeld is aan slaap. Dit groeihormoon zorgt bij kinderen voor groei en bij volwassenen bevorderd het de eiwitsynthese, welke essentieel wijn voor de opbouw van organismen. Slaap voltrekt zich in de volgden fase, van 90 tot 120 minuten. Hierbij staat Nrem voor Non Rapid Eye Movement en Rem voor Rapid Eye Movement: Nrem1: overgang waken naar slapen Nrem2: begin echte slaap, afsluiten van buitenwereld Diepe slaap Nrem3: overgang naar diepe slaap, hardritme daalt, ademhaling wordt regelmatiger. Nrem4 diepe slaap, hartritme laagst, totaal ontspannen, zorgt voor fysiek herstel. droomslaap Rem5 dit is de slaap waarin het lichaam onrustig wordt er in staat is te dromen. Een persoon welke goed slaap kenmerkt zich door een of meerder van de volgende eigenschappen. - binnen vijftien minuten inslapen - niet of nauwelijks tussendoor wakker worden - een flinke hoeveelheid diepe slaap hebben in de eerste twee slaapstadia ( van de vijf á zes gedurende de nacht) - ademhaling en hartritme zijn niet afwijkend - geen onrustige bewegingen - de lichaamstemperatuur is tegen de ochtend het laagst (een halve graad lager dan bij het naar bed gaan) - snel weer kunnen inslapen nadat men bijvoorbeeld even naar de wc is geweest De slaap wordt doorgaans doorgebracht in bed. Omdat de mens variërend van 7 tot 9 uur per etmaal slaapt, ongeveer 1/3 van het totale leven, is een goed bed van groot belang. Een bed welke niet goed is voor een persoon kan vele klachten opleveren, variërende van een niet goede nachtrust tot rugklachten. Het is daarom van groot belang dat het bed op een juiste manier ondersteuning bied tijdens de slaap. De mate waarin een bed hieraan voldoet zal worden aangegeven met conformiteit. 46
Bepalend voor conformiteit zijn: - lengte en gewicht - lichaamsbouw - slaaphouding - warme- koude slaper Spieren zorgen ervoor dat de rug recht blijft. ‟s Nachts kunnen deze spieren ontspannen. Om te zorgen dat
Figure BV.3: bed te zacht
Figure BV.4: goed bed
deze spieren tijdens nachtrust volledig kunnen ontspannen, is het van groot belang dat het bed de rug tijdens nachtrust op een juiste manier ondersteund.Er Figure BV.5: bed te hard
kunnen rugklachten ontstaan wanneer er op een onjuist matras wordt geslapen. Omdat er tijdens de slaap veel wordt bewogen, is het van belang dat het bed in al de posities een juiste ondersteuning bied. Posities worden onderscheiden in: zijligging, rugligging en buikligging. Aangeraden wordt een bed te kiezen dat minimaal 20 cm langer is dan de slaper. Anders dan gedacht wordt is maar weinig sprake van een slaaphouding, maar wordt er, na het inslapen, veel gedraaid. Dit is nodig om te voorkomen dat men met stijve spieren en gewichten wakker wordt. Ook is het bewegen van belang voor een adequate bloedcirculatie en doorbloeding. In de zijligging staat een te hard matras niet toe dat de schouders wegzakken in het matras, waardoor de ruggengraat bol gaat staan en er irritatie van schouders en heupen op kan treden. Door een te zacht matras zakt het lichaam te ver weg in het matras en gaat de wervelkolom hol staan, waardoor tussenwervelschijven zwaarder worden belast en rugklachten kunnen ontstaan. De buikligging zorgt voor een sterke draaiing van het hoofd, waardoor nek- en rugklachten kunnen ontstaan. Buikligging moet dus worden vermeden. Tenslotte de rugligging, tijdens de rugligging is het van belang dat de rug de natuurlijke s-vorm behoud. Tijdens het slapen wordt veel vocht verloren door transpiratie en ademhaling, gemiddeld een halve liter per nacht. Om deze reden is het van belang dat er in een matras niet teveel vocht ophoopt, dit zo immers de groei van verschilden schimmel bevorderen.
47
Radar system
Werking Radiostraling:
De synchronisatie-eenheid of impuls-herhalings-frequentie-eenheid (IHF-eenheid), heeft tot doel de cyclus van zenden en ontvangen synchroon te laten verlopen. Aan het begin van de cyclus zal de IHF-eenheid een impuls naar de zender en het beeldscherm sturen. Eén naar de zender om deze korte tijd te laten zenden. De ander om de tijdlijn of tijdbasis van het beeldscherm te starten. Deze tijdbasis is gekalibreerd in meters, kilometers of mijlen en representatief voor de afstand van de straks te ontvangen echo. De plaats van het echopulsje op de tijdlijn is een maat voor de afstand tussen zender en doel. Op het moment dat de zender in werking is detecteert de zend/ontvangschakelaar (Z/O) dit en schakelt bijna tijdloos over naar de stand zenden. De hoogfrequente (HF) energie wordt via een HF-transmissielijn naar derichtantennegestuurd die deze HFenergie omzet in eenelektromagnetische golfen deze in een bepaalde richting stuurt (radarbundel). Na het zenden schakelt de Z/O-schakelaar zichzelf terug naar de stand ontvangen. Het is essentieel dat de ontvanger tijdens de zend puls is los geschakeld van de antenne, aangezien hij door het grote vermogen van de zender onmiddellijk vernield zou worden indien hij de zend puls rechtstreeks te verwerken zou krijgen. Doordat een elektromagnetische golf zich met een constante snelheid, dit is de lichtsnelheid, in de open lucht voortplant, is uit het tijdsverschil tussen de uitzending en het ontvangen van de echo de afstand tot het object te bepalen. De tijdlijn voert, door de gekalibreerde snelheid waarmee hij op het scherm getoond wordt, als het ware deze berekening uit. Als de echo van het object de ontvanger bereikt wordt deze als een impuls aan het beeldscherm doorgegeven. Op dat moment heeft de tijdbasis een bepaalde afstand op het scherm afgelegd en toont nu deze impuls. De tijdbasis geeft nu de afstand van de echo aan ten opzichte van de radarpositie. De stand van de antenne geeft dan aan in welke richting het gedetecteerde object zich bevindt. Het feit dat de antenne een klein stukje is gedraaid in de tijd tussen het zenden van de puls en het ontvangen van de echo doet niet ter zake. Deze draaiing is namelijk zo gering dat de positiefout ten gevolge van deze draaiing in het algemeen verwaarloosbaar klein is. Eigenschappen van radiostraling Frequentie bereik: 1011Hz Golflengte: 10-3m
Toepassing:
In ons systeem wordt onder het matras en de lattenbodem met elektrische cilinders een “radar systeem” geplaatst. Dit is een apparaat dat elektromagnetische straling uitzendt en ontvangt. Door plakkers met stalendeeltjes op het wervelkolom te plakken zal het systeem deze waarnemen. De terugkomende pulsen van de stalendeeltjes worden uit de rest van de pulsen gefilterd. De afstand kan berekend worden met de lichtsnelheid en de helft van de puls tijd.
48
De formule hiervoor is: 𝐷=𝑐∙ Met: D= afstand tot staatplakker. c = lichtsnelheid t = puls tijd.
𝑡 2
Met deze informatie kunnen de cilinders worden ingesteld naar de ideale lijn van het wervelkolom. Na onderzoek is er een radar systeem gevonden dat gebruikt wordt om in niveaus te meten in een vaste substantie. Dit wordt aangepast om stalendeeltjes waar te nemen. Micropilot M FMR250 Product beschrijving Continueennoncontactniveaumetinginvaste stoffen. 2 draads technologie, laag geprijsd. Dit verlaagd bedradings kosten en zorgt voor makkelijke plaatsing in bestaande systemen. Non-contact meten. Makkelijk te bedienen via een menu aangedreven met een alfa numerieke display. Geïntegreerde lucht ventiel voor extreme stoffige situaties. Maximale meetafstand is 70m. Geschikt voor procestemperaturen tot 200°C.
Figure BV.6: EM-scanner
Technische specificaties Meetprincipe Communicatie Frequentie Antenne Nauwkeurigheid Omgeving temperatuur Proces temperatuur Maximale overdruk Maximale meetafstand Output
Niveau meeting van een vaste stof. 2 aardige draad 26 GHz Parabolisch of hoorn +/- 1,5mm -40 °C – 80 °C -40 °C – 200 °C Vacuüm - 16 bar 70m 4-20 mA HART(digitale output signaal)
49
Kinect Informatie Kort samengevat Globale werking: Visuele informatie om te bepalen waar iemand zich bevindt in 3D en welke bewegingen er worden gemaakt. Globale toepassing: Bepalen van de lengte van de ledematen/gewrichten Uitgebreid Wat is kinect? Kinect is een systeem waarmee de beweging van een of meerdere personen worden waargenomen. De hardware bestaat uit een „kinect sensor‟ zie afb 1.
De kinect sensor bevat 2 infrarood camera‟s om diepte te kunnen zien (3D Depth Sensor). Dit zijn 2 infrarood camera‟s zodat er zelfs zonder licht een 3D beeld kan worden opgebouwd, deze is dus niet afhankelijk van de lichtomstandigheden en dus de gehele dag toepasbaar. Figure BV.7: Kinect Sensor De RGB camera is er om voor gezichtsherkenning te zorgen. Verder zitten er meerdere microfoons in om zo de ruis of achtergrondgeluiden te onderdrukken. De camera‟s bestaan uit 640x480 pixels bij 30 frames per second (fps, beelden per seconden) Werking De kinect sensor registreert bij eerste gebruik de kamer en vervolgens de persoon die met kinect wilt werken. Dit zodat de software weet wie de persoon is en wat de „vaste‟ objecten zijn. De camera registreert de persoon vervolgens 48 punten op je lichaam (onder andere de gewrichten, de lengtes ertussen en waarschijnlijk ook de verschillende standen van de gewrichten en de vrijheidsgraden van elk gewricht)
50
Figure BV.8: Kinect Sensor Stappen 1
De stappen die de software doorloopt zijn als volgt (afb. 2): Er worden een aantal punten gemaakt op je lichaam en hier tussen wordt de afstand berekend (zie linker plaatje). De software berekend door middel van een algoritme welk punt bij welk deel van het lichaam hoort. Dit algoritme is ontstaan uit een groot research met duizenden lichaamshoudingen. Dit is softwarematig. Uit deze berekening volgt het onderste plaatje met de ingekleurde lichaamsdelen. In de software wordt een „match‟ gevonden met bestaande skeletten, deze komen voor het grootste deel van de mensen overeen. In deze stap wordt het gevonden skelet in 3D gegenereerd (zie rechter plaatje) dat zal worden voorzien van kleding, haar en andere bedekkingen. Dit allemaal gebeurd 30 keer per seconde!
Toepassing in matras Voordelen Dit systeem is uitermate handig voor het toepassen bij het opmeten van de lichaamsverhoudingen bij een staand persoon. Het systeem is goedkoop, makkelijk, snel en klein. De verhoudingen tussen de gewrichten worden opgemeten met dit systeem. Nadelen Er moet een ingewikkeld algoritme worden geschreven. Dit kan worden opgelost op 3 manieren: 1. Algoritme kopen bij Microsoft (duur). 2. Algoritme zelf ontwikkelen (duur en evt. patentschending met Microsoft) 3. Open Source algoritme gebruiken, hier kan je alleen GEEN patent op laten maken en je dient het ook open source te houden. 51
Samengevat Zeker gebruiken voor een staande meting. De microfoontjes en RGB camera kunnen achterwege worden gelaten want deze worden toch niet gebruikt zodat de productie goedkoper is.
Figure BV.9: Zicht Kinect
52
Camera hardware (Kinect) Hardware: Primesense = fabrikant van de Kinect Aansluiting: USB
Figure BV.10: Kinect camera
Figure BV.11: PrimeSensor Camera 1
Kinect is eigenlijk een toepassing van de PrimeSensor camera van PrimeSense. Bedrijfsmatig kiezen voor PrimeSensor hardware. Kinect wordt in principe alleen gebundeld bij de Xbox360 en mag zodoende niet voor commerciële doeleinden worden gebruikt. Primesensor is een product dat te kopen valt en natuurlijk te customizen. Wat er te customizen valt is het volgende:
Figure BV.12: Datasheet Prime Sensor Camera
Hierboven is de datasheet te zien van de camera. Het blauwe gedeelte is optioneel. Voor onze toepassing zou het audio gedeelte weggelaten kunnen worden. De kleurencamera is handig voor gezichtsherkenning en zou dus blijven bestaan. 53
Verbinding Pc Zoals te zien is in afbeelding 3 kan de verbinding met de computer verlopen door middel van USB. De verwerking van de digitale gegevens gebeurd in de Pc. In de PrimeSensor hardware wordt alleen het camerabeeld omgezet in digitale informatie, evenals de 3D informatie wordt digitaal omgezet. (Dus van licht wat op de sensor valt naar digitale informatie die verstuurd wordt naar de Pc). De Pc verwerkt de gegevens weer. Dit is een stukje specifieke software die voor elke toepassing anders is. In het geval van het meetsysteem moet hier dus een stuk software geschreven worden dat de verhouding kan meten van het lichaam. Er wordt 1 USB interface gebruikt voor zowel de Data als de Stroomtoevoer. Precisie De PrimeSensor kan in de diepte een verschil van 1cm waarnemen. Dus op 2 meter afstand is de afwijking maximaal 1 cm. In het 2D vlak van de camera is de afwijking maximaal 3 mm. In het uiterste geval worden de ledematen met een verschil van maximaal 3 mm gemeten. De persoon moet binnen een straal van 0,8 tot 3,5 meter staan. De lichtcondities van de omgeving maakt niet uit, zolang het maar binnenshuis is. De afmetingen van de PrimeSensor zijn 140x35x50mm Aanschaf Om de software en hardware voor onze toepassing werkend te krijgen moet er een volledig PDK (PrimeSensor‟s Development Kit) worden aangeschaft. Deze bestaat uit: De Camera (PrimeSensor) Software API‟s/Demo‟s Hard- en software schema‟s BOM (Bill of Materials) list Datasheets PCB Layout Mechanisch design Firmware Drivers Evt support van Primesense bij het schrijven van de software
54
Alternatief Optrima Optricam Verschillen: Afmetingen: Gebruiksrange: Afwijking diepte (op 2 m) Afwijking 2D vlak Kosten
PrimeSensor 140x35x50mm 0,8-3,5m ~1 cm 3 mm 300 EUR
OptriCam 74x86x76mm 1-10m ~2 cm Geenopgave Geenopgavenog
PrimeSensor is iets preciezer, als blijkt dat de prijs van Optricam dermate lager is dan is dit te overwegen. Verwacht wordt eenzelfde prijs. Vandaar dat er voor PrimeSensor gekozen wordt.
55
PID regelsysteem Zoals in de concepten beschreven wordt het bed geregeld met een PID regelsysteem. In deze bijlage zal de werking van dit systeem verder worden toegelicht. PID staat voor Proportioneel, Integrerend en differentiërend. De PID is een in het dynamisch proces regeling veel toegepaste regellus waarmee systemen worden uitgeregeld. De PID regeling stelt het systeem is staat zichzelf af te regelen naar een ingesteld nulpunt, ook wanneer de meetinvoer continu variabel is. Door de uitgangswaar de van het systeem te vergelijke met de ingangswaarde en te verwerken in het systeem kan worden gewerkt naar het gewenste punt.
Het figuur … geeft een versimpelde werking van de PID regeling. Het systeem voert een handeling uit, wat een bepaalde eindwaarde geeft. Deze waarde wordt vergeleken met de gewenste uitgangswaarde. Komt deze waarde niet overeen met de ingangswaarde, wordt het systeem gecorrigeerd. De snelheid van deze lus kan worden geregeld, door de integratietijd in de formule de verkleinen. De ingangswaarde van het systeem komt van het systeem wat de lijn van de ruggenwervel meet. In het systeem kan het aantal terugkoppelingen per seconde worden afgeregeld. Hierdoor zal het systeem trager of sneller gaan functioneren. Een traag afgesteld systeem zal zacht aanvoelen. Op de as van de elektromotor wordt schroefdraad getapt of bevestigd, waardoor dit als een lange bout gaat functioneren. Door nu de lattenbodem van schroefdraad te voorzien, kan d.m.v. de elektromotor de lat van de lattenbodem in hoogte worden versteld. Draait de motor links of rechtsom, gaat de lattenboden respectievelijk omhoog of naar beneden.
Figure BV.13: Lattenbodem en sensoren
56
Bijlage VI Kosten De kosten worden opgedeeld in 2 delen: De R&D en de materiaal/assemblage kosten per product. Dit wordt gedaan voor het Kinect gedeelte en het bed gedeelte. Later wordt dit in een tabel opgeteld en wordt de kostprijs berekend voor een productie van 100 scanners (waarbij ontwikkeling de vaste kosten zijn die per product afnemen, en de variabele kosten de materialen/assemblage). De kosten voor een locatie, g/w/l en andere vaste kosten zijn niet meegenomen. Het gaat alleen om de R&D en de assemblage kosten per stuk. Hieronder volgt een korte inhoudsopgave waaruit duidelijk wordt welke onderdelen er in de kosten zijn meegenomen: Inhoud 1.
2.
3.
R&D 1.1 Bedsysteem 1.1.1 Testmodel (Hardware) 1.1.2 Testmodel (Software) 1.1.3 Ontwikkelingstijd 1.2 Meetsysteem (Kinect) 1.2.1 Testmodel (hardware) 1.2.2 Testmodel (software) 1.2.3 Ontwikkelingstijd 1.3 User-Interface 1.3.1 Testmodel (hardware) 1.3.2 Testmodel (Software) 1.3.3 Ontwikkelingstijd Variabele kosten 2.1 Bedsysteem 2.2 Meetsysteem (Kinect) 2.3 Interface (Computer) Conclusie
58 58 58 59 59 60 60 61 61 62 62 62 62 63 63 63 63 64
57
1 R&D De R&D kosten worden opgedeeld in het bedsysteem en het meetsysteem van Kinect. Hier is gefocust op de ontwikkelkosten in de vorm van software en de benodigde hardware voor de ontwikkeling inclusief developmentkits en test modellen. 1.1 Bedsysteem De ontwikkeling van het bedsysteem bestaat uit het testmodel (hardware en software) en de uren ontwikkelingstijd. De hardware is het nivellerend bed samen met een de radar en de desbetreffende aansturing. 1.1.1Testmodel (Hardware) Het testmodel bestaat net als het werkelijke ontwerp uit grotendeels dezelfde onderdelen alleen worden hier ook development kits gebruikt om de software te schrijven en aan te sturen. De volgende onderdelen worden gebruikt om het testmodel te maken: Onderdeel: Lattenbodem Stappenmotor (Elektromotor 2 Nm) Bedframe Cilinders/Overbrenging Radarsysteem Sensoren Rest (Bouten, schroeven, kabels etc)
Fabrikant/Type: Prijs per stuk: Zelfbouw (Hout) € 200,Conrad € 100,-
Aantal: 1 22
Totaal kosten: € 200,€ 2200,-
Zelfbouw (Staal) Zelfbouw Endress FMR 250 Conrad Zelfbouw
1 22 1 10 1
€ € € € €
Kosten totaal:
€ 4830,-
€ € € € €
200,15,1500,20,100,-
200,330,1500,200,200,-
Toelichting per onderdeel: Lattenbouw: Zelf vervaardigen uit hout. Houtkosten worden geschat op €200,Stappenmotor: Elektromotor van 2Nm (persoon van 150kg geeft ~1500N verdeeld over 22 motoren geeft ~68N per motor. Dit vermenigvuldigen met een asdikte van 40mm geeft ongeveer 1,4 Nm.). Elektromotoren bij Conrad met een draaimoment van ongeveer 2Nm kosten rond de €100,- per stuk. Bedframe: Wordt zelf geklust, voornamelijk staal voor het laswerk. Dit wordt ook geschat op €200,Cilinders/Overbrenging: Zelf vervaardigd. Een stuk draadstaal met een cilinder. Draadstaal kost maar € 2,- per meter. De cilinders die erop zitten worden zelf gemaakt en getapt. Dit bij elkaar ongeveer €15,- per cilinder combinatie. Radarsysteem: Prijsopgave moeilijk te vinden.Ervan uitgaande dat we een model gebruiken zoals de Endress FMR 250 komen vergelijkbare modellen rond de €1500,- uit. Sensoren: Sensoren die op de rug worden geplakt om zo de positie van de ruggengraat d.m.v. het radarsysteem uit te lezen. Geschatte prijs rond €20,- per sensor (Conrad). Rest: Alle restmateriaal: boutjes, schroefjes, kabels, elektronicaetc. ~ €200,58
1.1.2 Testmodel (Software) De aansturing van het bedsysteem wordt uitbesteed in een volgende opdracht. De aansturing van dit deel wordt geschat op de grootte van een project op de HHS. Een project bestaat gemiddeld uit 6 man. een project duurt ook 6 stp (6*28) = 168 uur. Van deze uren gaat ongeveer de helft op aan ondersteuning, en andere research. De echte aansturing en schrijven van software (en dus ook elektronica ontwikkelen) wordt geschat op 1/3 van de 168 uur dus 56 uur per persoon. Als we uit gaan van studenten zal er een uurloon van €10,- worden gerekend. In het bedrijfsleven is men er niet met 6 man mee bezig maar met 1 persoon. De keerzijde is echter dat deze ene persoon ook gelijk een factor 5-10 duurder is. Uiteindelijk blijft de prijs hetzelfde, vandaar dat er gekeken is hoe de huidige situatie in elkaar steekt. Onderdeel: Ontwikkeling software
Aantal personen: 6
Aantal uur p.p.: 56
Uurprijs:
Totaal kosten:
€10,Kosten totaal:
€ 3360,€ 3360,-
1.1.3 Ontwikkelingstijd De ontwikkelingstijd is de tijd die er tot nu toe al is ingestoken. Aangezien dit ook studenten zijn wordt dezelfde berekening gebruikt. Alleen is de belasting in dit geval hoger. De ontwikkelingstijd is de tijd die gebruikt is om van de wensen/vraag van de klant tot een concept te komen. Hiervoor worden in plaats van 2 stp nu 3stp (3*28 uur) gerekend. Dus dat betekend 84 uur per persoon. Dat ziet er als volgt uit: Onderdeel:
Aantal personen: Ontwikkelingstijd concept 6 Kosten bouwen 2
Aantal uur p.p.: 84 40
Uurprijs:
Totaal kosten:
€10,€10,Kosten totaal:
€ 5040,€ 800,€ 5840,-
Toelichting per onderdeel: Ontwikkelingstijd concept: De tijd die er tot nu toe al is ingestoken (84u p.p.) Kosten bouwen: Het bed frame lassen. De cilinders met elektromotoren in elkaar klussen en nog een bed frame maken. Als je dit goed aanpakt ben je ongeveer een week met 2 personen kwijt.
59
1.2 Meetsysteem (Kinect) De ontwikkeling van het meetsysteem volgt dezelfde lijn als die van het bedsysteem. Namelijk de hardware en software ontwikkeling van het testmodel en de ontwikkelingstijd die er nog voor nodig is en de tijd die er al is in gestoken. 1.2.1 Testmodel (hardware) Het testmodel bestaat uit een Development kit (ontwikkelpakket). Dit ontwikkelpakket bevat alle software en een testopstelling van de camera hardware. Verder moet de camera nog op een statief en nog enkele kabels nodig voor het aansluiten aan de hoofd pc. Onderdeel: Development Kit Statief Rest (Bouten, schroeven, kabels etc.)
Fabrikant/Ty pe: PrimeSensor Zelfbouw Zelfbouw
Prijs per stuk: € 300,€ 50,€ 50,-
Aantal: 1 1 1 Kosten totaal:
Totaal kosten: € 300,€ 50,€ 50,€ 400,-
Toelichting per onderdeel: Development kit: De kit bestaat uit een volledige ontwikkelomgeving. De kit bestaat uit: De Camera (PrimeSensor) Software API‟s/Demo‟s Hard- en software schema‟s BOM (Bill of Materials) list Datasheets PCB Layout Mechanisch design Firmware Drivers De prijs van deze kit is op aanvraag, in het gunstigste geval (educatief pakket) wordt er geschat op € 300,-. Deze kosten zijn geschat naar aanleiding van andere pakketten en 2e handsprijzen van voorlopers van dit soort kits. Statief: Statief wordt gebouwd van staal. De kosten van het staal zijn ongeveer € 50,Rest: Klein spul zoals kabels, schroefjes en boutjes en klein materiaal, geschat op €50,-
60
1.2.2 Testmodel (software) De kostprijs voor het ontwikkelen van de herkenningssoftware wordt net als het de software voor het meetsysteem geschat op ongeveer 112 uur per persoon met een groep van 6 studenten. De reden dat hier zoveel uur voor gerekend wordt is omdat het een nieuwe ontwikkelingstaal betreft en dit complexe software bevat. Dit geeft het volgende kostenplaatje: Onderdeel:
Aantal personen: 6
Ontwikkeling herkenningssoftware
Aantal uur p.p.:
Uurprijs:
Totaal kosten:
112
€10,-
€ 6720,-
Kosten totaal:
€ 6720,-
1.2.3 Ontwikkelingstijd De ontwikkelingstijd die er tot nu toe in is gestoken wordt hier opgeteld. Net als het bed worden hier de overige 2 studiepunten voor gerekend wat dus 56 uur in houdt. Deze kosten zijn de kosten die zijn gemaakt tot het komen van een goed concept voor het meten van iemand die staat. Hier zijn 4 personen 56 uur mee bezig geweest. Dat geeft de volgende tabel: Onderdeel:
Aantal personen:
Ontwikkelingstijd concept 4
Aantal uur p.p.:
Uurprijs:
Totaal kosten:
56
€10,Kosten totaal:
€ 2240,€ 2240,-
61
1.3 User-Interface De userinterface bestaat uit de computer die de gegevens verwerkt. Dit is de computer waar de specialist/winkelier alles bestuurd en vervolgens uitgeprint krijgt. 1.3.1 Testmodel (hardware) Het testmodel bestaat uit een Pc met daarop de software die alle gegevens verwerkt en vervolgens uitprint en de klant laat zien welk type matras het beste voor hem/haar is. Onderdeel:
Fabrikant/Type: Prijs per stuk:
Aantal:
Totaal kosten:
Pc incl toebehoren Printer Rest (kabels, cartridge, papier. etc.)
Zelfbouw Zelfbouw Zelfbouw
1 1 1
€ 750,€ 250,€ 100,-
Kosten totaal:
€ 1100,-
€ 750,€ 250,€ 100,-
Toelichting per onderdeel: Pc incl.toebehoren: Pc met toebehoren (beeldscherm, muis, toetsenbord etc) een goede pc met alles erop ongeveer €750,-. Printer: Bij voorkeur een zeer snelle all-in-one printer (laserprinter). Goedkoopste model rond €250,- te vinden. Rest: Kabels voor alles aan te sluiten cartridges en ander klein spul. 1.3.2 Testmodel (Software) De kostprijs voor het ontwikkelen van de interface wordt geschat op het aantal manuren. Er wordt vanuit gegaan dat de informatie van het meetsysteem en bedsysteem in een bruikbaar formaat worden aangeleverd. Het enige wat er in de hoofd pc gebeurd is het overzichtelijk maken van deze informatie. De aansturing zit al in de software van de betreffende regelunit. Wel worden deze aansturing gedaan in de pc, alleen de ontwikkeltijd voor de interface wordt in deze tabel meegenomen. Dit wordt geschat op 2 man 56 uur. Onderdeel: Ontwikkeling Interface
Aantal Aantal uur p.p.: personen: 2 56
Uurprijs:
Totaal kosten:
€10,Kosten totaal:
€ 1120,€ 1120,-
1.3.3 Ontwikkelingstijd Hier is nog geen tijd aan besteedt dus hier zijn ook geen kosten voor. De verwachte kosten zijn al meegenomen in paragraaf 1.3.2.
62
2 Variabele kosten De variabele kosten bestaan uit de kosten die de productie en assemblage kost van elk product. Hierin zijn de materialen meegenomen en de manuren die men ermee bezig is. Dit is allemaal gedaan voor een productie van 100 stuks. Een klein serie productie dus. 2.1Bedsysteem De kostprijs is hetzelfde als de kostprijs van het testmodel. De gebruikte materialen zijn hetzelfde. Verschillen zijn wel dat de zelfbouw onderdelen veelal uitbesteedt worden. De montage werd bij het testmodel op 2 man 40 uur gesteld. Met een optimalisatie en serieproductie is het mogelijk dit systeem in 16 uur voor 2 man. Hier wordt wel een ander uur model gebruikt. namelijk voor een fabrieksarbeider rond €50 incl. Onderdeel: Materialen Montage
Aantal Aantal uur p.p.: personen: Nvt Nvt 2 4
Uurprijs:
Totaal kosten:
nvt € 50,Kosten totaal:
€ 4830,€ 400,€ 5230,-
2.2 Meetsysteem (Kinect) Dit is de kostprijs van de camera en statief. Daarnaast het monteren van de kabels en het eventueel testen dit kan 1 man doen in een halve dag (incl. testen) Onderdeel: Materialen Montage
Aantal Aantal uur p.p.: personen: Nvt Nvt 1 4
Uurprijs:
Totaal kosten:
nvt € 50,Kosten totaal:
€ 300,€ 200,€ 500,-
2.3 Interface (Computer) De interface bestaat weer uit dezelfde componenten als het testmodel. Dit wordt allemaal ingekocht. Het aansluiten van het meet- en bedsysteem zit bij de montage inbegrepen. Dit kan een man in 4 uur doen. Het testen wordt ook nog 4 uur voor geschat totaal 1 man 8 uur. Onderdeel: Materialen Montage
Aantal Aantal uur p.p.: personen: Nvt Nvt 1 8
Uurprijs:
Totaal kosten:
nvt € 50,Kosten totaal:
€ 1100,€ 400,€ 1500,-
63
3 Conclusie Hieronder staat alles samengevat wat de totale kosten zijn van het project. Van R&D tot installatie en logistiek. Daarnaast is er een winstmarge genomen van 15% en vanuit deze marge wordt de kostprijs per product berekend: Vaste kosten (R&D):
Prijs:
Bedsysteem Test model (Hardware) Test model (Software) Ontwikkelingstijd
€ 4830,€ 3360,€ 5840,-
Meetsysteem (Kinect) Test model (Hardware) Test model (Software) Ontwikkelingstijd
€ 400,€ 6720,€ 2240,-
Interface Test model (Hardware) Test model (Software)
€ 1100,€ 1120,- +
Subtotaal: Prijs per stuk (100 stuks)
€ 25610,€ 256,10
Variabele kosten (materiaal&montage)
Prijs:
Bedsysteem
€ 5230,-
Meetsysteem (Kinect)
€ 500,-
Interface
€ 1500,-
Subtotaal Materiaal en Montage Prijs per stuk:
€ 7230,€ 7230,-
Totale kosten per stuk (100 stuks productie)
Prijs:
Variabele kosten: R&D kosten per stuk: Subtotaal: Winstmarge 15% over subtotaal: Verkoopprijs
€ 7230,€ 256,10 + € 7486,10 € 1122,92 + € 8609,02
In de huidige situatie worden de studenten (helaas) niet betaald (opdracht via school). De verkoopprijs zou in dat geval gereduceerd worden met de R&D. Dit zou voor een productie van 100 stuks een verkoopprijs van (€7230,- * 15% winst ) =€ 8314,50
64
Bijlage VII Concept Meetresultaat U werd geholpen door: Naam: Ulrich Lennart Tima
Ultima B.V. Handelsstraat 28a 3291 CB Strijen Nederland tel. 078 6745434
Klant: Naam: Verhoudingen Resultaten Voet-Heup L Onderdeel Voet-Heup Voet-Heup Heup-Schouder Heup-Schouder Schouder-Hoofd Schouder-Elleboog Schouder-Elleboog Elleboog-Hand Elleboog-Hand
L/R L R L R
3D Model
Cm
L R L R
Matras Keuze 1: Matras Ultima 1 Module X, Y en Z Goede ondersteuning mensen met deze verhoudingen etc
Kosten Matras: €xx
Matras Keuze 2: Matras Ultima 2 Module X, Y en Z Goede ondersteuning mensen met deze verhoudingen etc
Kosten Matras: €xx
Matras Keuze 2: Matras Ultima 2 Module X, Y en Z Goede ondersteuning mensen met deze verhoudingen etc
Kosten Matras: €xx
65
