Minőségérték. Műszaki minőségérték növelésére alkalmas módszerek: Cél: a termék teljes életciklusa során az előre látható, vagy feltételezett követelmények, teljes körű és kiegyensúlyozott kielégítése. A vizsgálandó területek: 1. Piaci és termék információk gyűjtése és feldolgozása. 2. Átfogó gépi modellezés. 3. Koncepcionális tervezés számítógépes támogatással. 4. Geometriai Konstrukció elemzés prototípizálás. Termék adat kezelés. Készletezéssel kapcsolatos adatkezelés. Modellezés: A modellezés szűkített információ készlettel dolgozik. 1. Meg kell határozni a modellezés célját. 2. Modellező rendszer megválasztása. 3. Modellező módszer keresése. 4. A modell megfelelőségének ellenőrzése 5. A modell működésének szimulációja. (Az előzőek (cél, modellező rendszer, modellező módszer ) összekapcsolása.) 6. Eredmények és következtetések megállapítása.
A modellezés céljának meghat. Rendszer elemzés Módszer kiválasztása Modell megfelelőség elemzés Működés szimuláció Következtetések levonása
•
Mentális modell: a termékre vonatkozó első elképzeléseket tartalmazza.
•
Heurisztikus modell: a még egyéb eszközzel nem formalizálható tervezői elképzeléseknek alacsony költséggel létrehozott fizikai modellje. Tipikusan a forma és a színtervezés területe.
•
Matematikai modell: a tervezés alatt álló fizikai rendszer viselkedését matematikai összefüggések gyűjtésével és struktúrába rendezésével modellezi. Algoritmus módosítható. - alaki és strukturális jellemzőknek, valamint az objektumokhoz kapcsolódó fizikai jelenségeknek a leírása, - végtelen számú megoldást tartalmazhat
•
Numerikus modell: a matematikai modellezés speciális esete, integrál vagy differenciál egyenletrendszerek numerikus megoldására alapozva. Algoritmus állandó. 1. Véges differenciák módszer: szabályos rács mentén pontokat számolunk. 2. Véges elemek módszere: véges nagyságú elemek - csomópontok, - élek kapcsolódnak. Az elemek fokszáma eltérő lehet. Minden egyes testre nézve az információk egyediek. Rheológia: egyes események időbeli lefolyását elemzi. Mindennek van időbeli lefolyása.
•
Véletlen Monte Carlo szimuláció: véletlen számok alkalmazásával próbáljuk ki az adott helyzetet. - reprezentatív értékeket véletlen szerűen generáljuk, - célfüggvény kielégítését vizsgáljuk, - statisztikai eredményeket szolgáltat, Az elvégzett minta számtól függ az eredmény megbízhatósága.
•
Folytonos, vagy diszkrét esemény szimuláció: - analóg jellegű leíráson alapszik: különböző folyamat irányító rendszerek modellezése. - diszkrét esemény leírása: nem ismétlődő eseménymód digitális: SINSCRIPT: analóg modellező rendszer digiten futva CARE, GPSS -. - Adat orientált modellek: - rengeteg adatot gyűjt és struktúrába rendezi - Folyamat orientált modellek: - zárt matematikai összefüggéseket ír fel, algoritmus FONTOS: - Feladatok többsége összetett, a viselkedés részhalmazát tudjuk csak modellezni! - Teljes termék viselkedését írjuk le valamilyen körülmények között. KONCEPCIONÁLIS TERVEZÉS SZÁMÍTÓGÉPES TÁMOGATÁSA: A koncepcionális tervezés a terméktervezésnek a marketinget követő és a termék konstrukciótervezését megelőző szakasza. • Formalizáltan meghatározott felhasználási igényeket műszaki paraméterekre alakítják. • Értékhatárokat rögzíteni kell, ha nem tudunk konkrét értékeket megadni. Piaci értékelés Termék ötlet: MIT Követelmények formalizálása: MEKKORA, MILYEN Koncepcionális tervezés: műszaki paraméterek megadása Termék Alakadás
Új feladat
Részlet tervezés Feladat elemzés Gyártás előkészítés T
Funkcionális specifikáció
Gyártás: terméket
Fogalom meghatározások Fizikai hatások feltárása
Egyeztetni kell a vevővel Mi, micsoda Környezeti hatások vizsgálata
Teljes működés leírása
Hogyan nézzen ki az egész
Morfológiai specifikációk Alakadás vizsgálat
A A
Tervezési paraméterek Koncepcionális változatok értékelése
Kivitelezhetőség értékelése Műszaki, használati, gazdasági paraméterek
Műszaki és gazdasági korlát lehet
• • • • • • •
Kívánt elemek paramétereinek beállítása. Működést végző elemek leírása. Működés alapjául szolgáló elemek határértékei. Működési folyamat egészének hatásmechanizmusa. Működést végző elemek elrendeződését, kapcsolataik definiálása. Tervezés műszaki paramétereinek megadása. Megvalósíthatóság működési és gazdasági elemzése.
Cél: Koncepcionális modell KONCEPCIONÁLIS MODELL FAJTÁI (sok féle lehet): • Funkcionális modell: Mit csinál ? • Tervezői nyelvtanokon alapuló modell: (szintaktikai, szemantikai). • Kvalitatív modell: minőségi leírása minőségi. • Kvantitatív modell: • Szimbolikus struktúra modell: • Előzetes geometriai modell • Megszigorítás alapú parametrikus modell :.dolgok korlátok közé szorítása. • Példa alapú koncepciós modell
SZÁMÍTÓGÉPES TÁMOGATÁS IGÉNYBEVÉTELE TERVEZÉS SORÁN Geometriai alakadás támogatása, 3D modell létrehozása • Huzalváz modell: az objektumok felületeit határoló véges számú éleket szemlélteti, de felületeket nem. • Felület modell: különböző lefedési módszerekkel kitöltjük a jellemző felületi pontokat. • Palást modell: az objektum véges, zárt burokját (a palástot) poliéderes közelítéssel, vagy valószerű geometriával írja le. • Test modell: objektumokat vége, zárt reguláris ponthalmazokként írja le. Látványosak, szemléletesek Készíthetők 2D metszetek: a gyártáshoz szükségesek. Olyan helyeket, ahol a 2D képek nem átláthatók. ANYAGMINŐSÉG MEGVÁLASZTÁSA: Olyan anyagtípus kell választani, amely lehetővé teszi a megkívánt funkció teljesítését, valamint biztosítja a funkció teljesítését a termék teljes élettartama alatt. Az anyagválasztást befolyásoló tényezők: • • • •
Funkcionális követelmény. Előállítást befolyásoló tényezők (gyártóeszközök milyenek). Felhasználói orientáltság. Környezetvédelmi szempontok.
• • • •
Illető termék forgalomból kivonása. Gyártás + anyaggal együtt járó költség (pl.: környezet szennyezés, adó, csomagolás). Esztétikai szempontok. Rendelkezésre állás
Minősítése az anyagoknak: • Anyagvizsgálati próbák: Statikus jellemző, - Kifáradási jell, - Törési jell., Termikus jell.. • Gyárthatósági szempontok: • Környezeti jellemzőkre való reagáló készség: (saválló, nedvesség állóság, rágcsálókkal szembeni ). • Akusztikai szempontok. • Természetes jellemzők: - Kopásállóság, - Súrlódási jellemző, - Elektromos vezető képesség, - Mágneses jellemző. • Különböző anyagok összeférhetősége
KONSTRUKCIÓ ELEMZÉS és OPTIMALIZÁLÁS, A számítógéppel segített géptervezés numerikus módszerei segítséget nyújtanak azon tervezési feladatokhoz, amelyek előállítása manuális eszközökkel nem állíthatók elő. A számítógép-orientált numerikus módszerek fajtái: 1. Szintézist támogató módszerek 2. Analízist támogató módszerek: •
Általános numerikus módszerek: matematikailag zárt alakban kezelhető feladatok megoldásait számítógéppel támogatják. Megoldásként: általában differenciál - és integrál egyenletek kiértékelésén, numerikus differenciáláson és integráláson , lineáris egyenletrendszerek megoldásán, mátrixok invertálásán alapuló módszereket alkalmaz.
•
Mérnöki mennyiséget számító módszerek: a tervezés szempontjából fontos mérnöki jellemzőket határozzák meg lineáris közelítéssel.
•
Diszkrét elemekre bontáson alapuló módszerek: a gépszerkezetek geometriájának idealizálásával elkészített mérnöki elemzések. Eszközök: - véges differencia, - véges elemes, - peremelem, - végessáv. Főterületek: szilárdsági, aerodinamikai, termikus, hidrodinamikai, elektrotechnikai elemzések.
•
Numerikus szimulációs módszerek: ⇒ Diszkrét működés szimuláció: esemény, vagy jelenségorientált formában. ⇒ Folytonos működés szimuláció: folyamatorientált formában.
•
Optimum számító numerikus módszerek: lineáris, vagy nem lineáris programozásra, a differenciálszámításra, a determinisztikus és heurisztikus keresőeljárásokra, és funkcionálszámításokra támaszkodnak.
Az elemző módszerek a geometriai modellek fejlesztéséhez és létrehozásához adnak segítséget. Tervezési rendeltetésük szerint lehetnek alakadást előkészítő és ellenőrző jellegűek. A konstrukciós paraméterek értékeinek ismeretében, a számítógépi numerikus módszerek segítségével lehetőség van a parametrikus- és alakoptimalizálásra. Cél: a minimális súly, maximális anyagkihasználtság, minimális költségek optimális értékeinek elérése.
TERVEZÉS ELEMZÉSE A számítógépes erőforrások segítségével a tervezési folyamat középpontjában álló termék modellezése is lehetővé vált, a termék minden életciklusát figyelembevéve. Ez a termékmodell. TERMÉK ADATOK KEZELÉSE: A termék teljes életciklusában a gyártásnak dokumentáltnak kell lenni. (ISO szerint) • A termék műszaki tartalmat leíró adatok (méter, kg…). • A termelő környezet leíró adatok (Milyen gyártó berendezésen, milyen eszközzel gyártj.) • Előállítás tárgyi környezetét leíró adatok (Beszállítói katalógus, szabvány) • Menedzsment információs adatok: költségvetések, átfutási tervek, tervezési modellek…
Ezen adatok kezelése számítástechnika alkalmazásával lehetséges. Az adat típusok között nagyon fontos az integráció megteremtése. Az adat típusok közötti integráció megteremtésének nehézségei: Szemléletek kezelése: (Milyen szempontból készítem el az egyes alternatívákat?) • Koncepcionális modellel kapcsolatos szemlélet. TERVEZÉS MODELLEK • Geometriai modell. • Alaksajátosság modellezés. • Összeállítási modellezés (gyártás szempontjait tükrözi). • Analízis orientált modell (azt vizsgálják, hogy a szerkezeti elemek GYÁRTÁSI MODELLEK hogyan kapcsolódnak egymáshoz, illetve milyen szilárdsági, hő technikai, hő leadási problémák jelentkeznek). MARKETING • Szemléltetési modellek (Pld.: műszaki rajzok, animációk, valósághű MODELL megjelenítés elemei, TV reklám), valósághű megjelenítés pld.: ház bokrok között a ház…. • Gyártás orientált modellezés: (gépészetben) - szerszám pályák vizsgálata (legyártható-e?) - robot mozgások lehetőségeinek vizsgálata, - gyártó eszköz vizsgálata (az adott köszörűvel legyártható -e a termék.) - a terméknek a teljes gyártósoron szimulált végig futtatása HASZNÁLATI MINŐSÉG Elemeire bontva közelíthető meg a "használati minőség". 1. Funkcionális tagoltságra irányuló tervezés 2. Diagnosztizálhatóságra irányuló tervezés 3. Karbantarthatóságra irányuló tervezés 4. Javíthatóságra irányuló tervezés 5. Állapot fenntarthatóságra irányuló tervezés 6. A meghibásodási módozatokra irányuló tervezés (hogyan hibásodik meg a rendszer) 7. Megbízhatóságra irányuló tervezés 8. Biztonságra irányuló tervezés 9. Újrahasznosíthatóságra irányuló tervezés
1./ FUNKCIONÁLIS TAGOLTSÁGRA IRÁNYULÓ TERVEZÉS Meghatározni az igények alapján az egyes funkciók terjedelmét, tartalmát. • Műszaki alapfunkciók. • Műszaki kiegészítő követelmények. • Használati kiegészítő követelmények, igények. Az eltérő felhasználói igények kezelésére, olyan funkcionális blokkokat kell létrehozni, amelyek az eltérő igényeknek megfelelő termékek előállítását teszi lehetővé. 2./ DIAGNOSZTIZÁLHATÓSÁGRA IRÁNYULÓ TERVEZÉS (Szétszedés nélküli vizsgálhatóság.) A termék egészének a funkcionális megfelelőség vizsgálatának módjára irányuló tervezés. El kell dönteni, hogy mit kell vizsgálni, milyen mérő
módszerrel és milyen mérési helyeknél. A mérési helyek számának növelése gazdasági vonatkozásokat vet fel. A tervezés szempontjai: • Mérhető konstrukciós jellemzők megtervezése (műszakilag mérhető jellemzőket kell meghatározni). • Az egyidejűleg ható hibák egymásra hatásának vizsgálata (cél, hogy a hibák kis mértékben hassanak egymásra). • Lehetőség szerint kevés eszközt igényeljen a diagnosztika (a diagnosztikai rendszer minél egyszerűbb, ezáltal költségkímélő legyen). • A kopás, repedés mérhetőségének megteremtése (a közelmúlt fontos tervezési feladata). 3./ KARBANTARTHATÓSÁGRA IRÁNYULÓ TERVEZÉS Durva meghibásodás megelőzésére irányuló tervezés, amely során a szakmailag hozzáértő szervezet által végzendő tevékenységek kötött idő tervezése. A tervezés szempontjai: • Szervezett és hozzáértő szervezetet igényel. • Alkatrészek, részegységek önmagukban megbízhatóak legyenek. • Karbantartási munka költségek. • Készlet nyilvántartási munka költségei: kar.hoz tartozó alkatr. beérk. időnek megfelelően • Az egyes alkatrészekhez való hozzáférés (az alkatrész cseréhez szét kell-e bontani az egész berendezést ?). • Törekedni kell arra, hogy minél kevesebb szerszámot és segédanyagot igényeljen a karbantartási tevékenység. • Milyen képzettségi jellemzők vonatkoznak az adott karbantartási tevékenységre. • Garanciális kérdések (jelentős vevői elvárás a minél hosszabb garancia idő). • Mennyi speciális eszközt igényel az adott karbantartási tevékenység. • Karbantarthatósági blokkok: - menet közben, - otthon, • - szervízben. • Annak figyelembevétele, hogy a gyártók általában 10 évig biztosítják az alkatrész utánpótlást. • Az alkatrészek lehetőség szerint felhasználhatók legyenek a későbbi gyártmányokba is.
A karbantartás két irányultságú lehet: • Alkatrész orientált karbantartás. (az alkatrész cserékre irányuló karbantartás). Magas költség!!! • Jelenség orientált karbantartás: Csak miután észlelhető a jelenség bekövetkezettsége, történik intézkedés a karbantartásra. Alacsony költség igényű!!! 4./ JAVÍTHATÓSÁGRA IRÁNYULÓ TERVEZÉS Fontos cél: a berendezés a javítás után az eredetivel azonos állapot jöjjön létre. Javítóegység fogalma: az a legkisebb szerkezeti egység, amelyet még javítanak (másik oldalról megközelítve melyik az az egység amelyet eldobnak egyben). Ez gazdasági elemzéssel meghatározott dolog. Az egyben eldobandó
alkatrész árra ↔ szemben áll az ezáltal gyors javítás költség tényezővel. A javítás gyorsasága: moduláris javítással elérhető (pl.: informatikában). Javítási helyszíne szerinti megoszlás: • Helyszíni javítás. A javítási moduláris alkatrész egységek • Szervízben történő javítás. nagysága egyre csökken a gyártóművi javítás felé haladva • Gyárban történő javítás. Fontos tervezési kérdés a különböző javítási helyszíneken javítandó modul egységekek meghatározása.
5./ ÁLLAPOT FENNTARTHATÓSÁGRA IRÁNYULÓ TERVEZÉS Cél: ne igényeljen szakképzettséget a tevékenység (autó ablakmosó töltés, olaj csere …stb). Jellemzők: • MTBF (két meghibásodás között eltelt idő). • Üzemen kívüli idő abszolút idő (egy évben mennyit tölt üzemen kívül a berendezés). • Üzemidő kiesés (a tervezett üzemidőben mennyi kiesés történt). 6./ MEGHIBÁSODÁSI MÓDOZATOKRA IRÁNYULÓ TERVEZÉS A meghibásodások hatásainak elemzése. • Biztonságos tönkremenetel: A tönkremenetel nem, vagy kevésbé befolyásolja a környezetet. (szabványos tönkremenetel) • Nem biztonságos) tönkremenetel (nem szabványos) Fontos tervezési kérdés, hogy a meghibásodás miképpen befolyásolja a termék funkcionális állapotát: részleges, vagy teljes működés képtelenné válik (pl.: ABS). Fontos tervezési szempont : elkerülni a teljes összeomlást. Tönkremenetelek: • Részleges működés képtelenség. • Teljes működés képtelenség. • Veszélyessé válás. 7./ MEGBÍZHATÓSÁGRA IRÁNYULÓ TERVEZÉS Annak a valószínűsége, hogy a termék a körülményeket figyelembe véve működő képes. Biztos túlélés, mindenképpen működő képes legyen. Előírjuk a rendszer megbízhatóságát, a meghibásodások korlátozottak legyenek. Illetve ellenőrzött legyen a meghibásodás. KORLÁT: egy hiba esetén is működő képes legyen a termék és ne rombolja le a környezetét. (Pl.: a mai korszerű autók többségénél a vezérmű bordás szíj szakadása igazi "katasztrófát" tud okozni.) Tervezési szempontok: • Redundancia kialakítása (az egyszeri hiba következményeinek kivédésére). • Diverzitás alkalmazása a közös módusú hibák kiküszöbölésére. • Hiba valószínűségek megadása, elemzése.(PL.: a reaktor beolvadási valószínűsége 10-5. Tízezer évenként egyszer várható a bekövetkezése ennek az eseménynek.) A meghibásodásra való tervezés elsősorban rendszertechnikai feladat.
8./ BIZTONSÁGRA IRÁNYULÓ TERVEZÉS Tervezési cél: biztonságosan kell működnie a berendezésnek a feltételezett működési körülmények között. • Feltételezett működési körülmény: az a környezeti körülmény, amely körülmény figyelembevételével célszerű és kell működtetni a terméket. A terméket védeni kell azoktól a környezeti hatásoktól, amelyek kedvezőtlen hatással vannak a termék biztonságos működésére. (Pl.: hajszárító működtetése kádban.) • Szakszerűtlen javítások hatása biztonságra: tervezéssel megakadályozni a szakszerűtlen javítást. Tervezési cél: ne lehessen hozzáférni, ne lehessen kihagyni ..stb. 9./ ÚJRAHASZNOSÍTHATÓSÁGRA IRÁNYULÓ TERVEZÉS Fontos tervezési kérdések: • Az életciklus végén mi legyen a termékkel. (megsemmisítési költség !) • Környezeti hatások (Pl.: tej csomagolás hulladékkénti hatása a környezetre). • Az alkatrész újrahasznosíthatóságának kérdése. • A berendezés felújíthatóságra tervezése. (Pl.: autó hüvelyezhető motor blokk egyszerűen felújítható). • Újdonság értékét adó feljavítás elvégezhető legyen (Pl.: a II. világháború idején készült AM. rep. Anyahajó, hadihajók a mai technika vívmányaival felújították, a felújítás az újdonság hatásával járt.) Úgy kell a berendezéseket tervezni, hogy egyes egységek később is beépíthetők legyenek. GAZDASÁGI MINŐSÉGÉRTÉK NÖVELÉSRE IRÁNYULÓ TERVEZÉS A gyártás megkönnyítésére irányuló tervezés: 1./ Módszertani keret meghatározása a gyárthatóságra, szerelhetőségre. Olyan mérőszámokat kell meghatározni a gyárthatóságra, szerelhetőségre, amelyek az egyes termék variációkat összevethetővé teszi egymással ezáltal a gazdaságossági szempontok alapján a kiválasztás lehetővé válik. 2./ A termékre vonatkozó műszaki környezeti információk, tudásbázisként történő biztosítása. Gyakorlati megoldások: • A teljes alkatrész mennyiség minimalizálása ugyanazon funkcióra nézve. • Az alkatrész féleségek minimalizálása. • Többfunkciós konstrukciók létrehozása. (PL.: rugósalátét kiiktatása a csavar konstrukciójának módosításával.) • A többfunkciós alkatrészek bonyolultságát, ezáltal költségét korlátozni kell. • Az alkatrész gyártás egyszerűsítése. • Az alkatrész minőségének, megfelelőségének növelése, amely hatással van a késztermék minőségére. • Befogási műveletek minimalizálása. (Hányszor kell befogni a munkadarabot míg elkészül ?) • Szerelési műveletekre történő tervezés: ⇒ moduláris konstrukciók alkalmazása, hányszor kell forgatni, ⇒ többfunkciós alkatrészek tervezése, ⇒ szerelési alkatrészek minimalizálása (pl.: kötőelemek számát korlátozni kell), ⇒ szerelési irány minimalizálása (ne kelljen forgatni feleslegesen), ⇒ mozgatás minimalizálása (ne kelljen odébb szállítani),
⇒ a beállítások számának minimalizálása, ⇒ rugalmas alkatrészek kiküszöbölése (a beállítások problémái miatt), KÖLTSÉG IRÁNYÚ TERVEZÉS A tevékenységek gazdasági megítélésének alapja a termékre és a termékfejlesztési folyamatra vonatkozó költségmodell. Költségszemléletű minőségbiztosítás: mérhető paraméterekre vetítenek elő tűrésezett célértékeket. Ez minőségi folyamatszabályozási koncepció. Eszközök: - veszteségfüggvény, célértékek szóráselemzés módszere ÁTFUTÁSI IDŐ MINIMALIZÁLÁSÁRA IRÁNYULÓ TERVEZÉS A PRODZSEKT megvalósítás legfontosabb eszköze. A megvalósítási folyamatban a párhuzamosan végzendő folyamatok feltárása, tervezése, ezáltal csökkentve a megvalósítási össz időt. KONKURENS TERMÉKFEJLESZTÉS A PIACI IGÉNYEKBŐL INDUL KI!! (( PL.: APOLLÓ program volt ilyen )) Egymásra hatás mátrix vizsgálata.: Az egyes elemek milyen valószínűséggel hatnak a másikra? Azon elemek kijelölése, amelyek kevéssé hatnak egymásra. Ezeket az elemeket lehet egymással párhuzamosan gyártani.
VIRTUÁLIS TERMELÉSRE IRÁNYULÓ TERVEZÉS A termelés teljes modellje lefedi a teljes életciklust. Az életciklust rugalmasan tudjuk modellezni. Új eszme, hogy ember központú legyen a rendszer. Az emberi teljesítő képesség növelését tűzte ki célul. Szennyezés nélküli gyártás. A teljes gyártási folyamatot lefedő modell. A virtuális és a valós világ folyamatos ellenőrzésére van szükség e modell alkalmazásakor. Kiindulás: a legmagasabb technikai színvonalat képviselő eszközből indulunk ki. Jelentősége: A virtuális termelésnek ott van nagy jelentősége, ahol nincsenek meg az adott technológiának a tapasztalatai. Tervezői termék felelősség szintjei: 1. Jogi felelősség: amennyiben a tervezés nem felel meg a szabványoknak, biztonsági előírásoknak és ezáltal veszélyt jelent a környezetre. 2. Garanciális kötelezettség: Ez esetben a termék nem okoz veszélyt a környezetnek, hanem nem felel meg valamely vevői elvárásnak. 3. Etikai felelősség terheli a tervezőt: Sem jogi, sem garanciális szempontból nem terheli felelősség a tervezőt ez esetben. /Tipikus példa, amikor a vevőt a termék valamelyik tulajdonságával tévesztjük meg. Olyan termék tulajdonságot tervezünk be, amelyet a vevő nem is igényelt / A tervezői és a gyártói felelőséget szükséges szétválasztani.
