DFMAS. Design For Manufacture Assembly and Service

DFMAS Design For Manufacture Assembly and Service 1

Zařazení v procesu vzniku výrobku cca -12 měsíců SOP Výběr Hlasité myšlení Zajištění kvality, opatření, metody Výběr Hlasité myšlení QFD Plán metod Výběr DFMAS Definice opatření Výběr K-FMEA Poslední definice opatření vztahující se k výrobku Výběr P-FMEA Poslední definice opatřeník podnik. prostř. Výběr a příprava Koncept - RPS Statistický výpočet tolerance Poslední hrubá analýza tolerance Podpůrné metody: metody podle Kepner-Tregoeho, strom analýzy chyb, TRIZ, Design of Experiments, spolehlivost / trvanlivost Metody k realizaci požadavků zákazníka Metody k zamezení chyb Metody k úspoře nákladů Podpůrné metody. Podle potřeby mohou být aplikovány v celém PVV. 2

Výchozí situace v podniku Počet technických změn během vznikání výrobku Požadovaný průběh a průběh často se vyskytující v praxi 3

Definice Tvorba výrobku se snadnou montáží znamená, aby byly výrobky konstruovány tak, že jejich montážní náklady dosáhnou minima. Přitom musejí výrobní náklady výrobku taktéž dosáhnout minima. Montážní náklady je peněžní součet všech manuálních, strojních a organizačních nákladů a všech potřebných energií a pomocných látek nutných k montáži výrobku / konstrukčního celku. 4

Cíle tvorby výrobku se snadnou montáží Zjednodušení / usnadnění montážního úkolu např. použití menšího množství jednotlivých dílů tvorba konstr. dílů se snadnou montáží volba spojovacích technik pro snadnou montáž Zvýhodnění průběhu montáže např. použití základního dílu strukturace výrobku tvorba předmontovatelných odzkoušitelných konstr. celků 5

Design For Manufacture Tvorba výrobku se snadnou výrobou Optimalizace nákladů na součástky, procesy a nástroje Design For Assembly Tvorba výrobku se snadnou montáží Design For Service Optimalizace úkolů servisu Zvýšení spokojenosti zákazníků a redukce záručních nákladů Design For Environment Tvorba recyklovatelného výrobku Zvýšení opětovného použití výrobků po cyklu životnosti výrobku

DFMAS musí být chápán jako nástroj managementu, aby mohly být cíle jako čas náklady kvalita důležitost optimalizovány u výrobků, které mají být nově koncipovány, již ve vývojovém stádiu. Redukcí komplexnosti se procesy stávají ovladatelnými! Tím mohou být řízeny a ovládány inovační procesy; stávají se pochopitelnými! 7

Příklad: Držák vizitky Počet dílů: 10 Počet dílů : 6 Počet dílů : 1 8

kryt kryt úchyt role úchyt role válec výměna role: tři směry při nasunutí kontakt více míst při nasazení válce současná manipulace s třemi díly (nadzvednutí krytu / nasazení role a válce do úchytu.) špatná možnost uchopení při nasazení válce s rolí dva směry při nasunutí žádný zbytečný pohyb mezi válcem a úchytem velké tolerance pro nasunutí manipulace s pouze dvěma díly 9

Fáze průběhu DFMAS analýza SOUČ. stavu vizionářský IDEÁLNÍ stav praktikovatelný REÁLNÝ stav Fáze1: Analýza stávajícího současného konceptu v týmu. Fáze2: Vytvoření ideálního stavu pomocí systematizovaného plánu průběhu. Fáze3: Příchod k realizovatelnému REÁLNÉMU stavu odstraněním extrémů. 10

Otázky k dosažení ideálního stavu Musejí se dva vzájemně spojené konstrukční díly vzhledem k funkci výrobku relativně navzájem pohybovat a nemohou být malé pohyby zachyceny elastickým nebo plastickým materiálem? Musejí být dva vzájemně spojené konstrukční díly z různého materiálu, nebo musí být provedena izolace? Pouze fundamentální důvody, které se vztahují k vlastnostem materiálu, mají být akceptovány jako kritérium vyloučení. Musí být konstrukční díl oddělen od již namontovaných dílů, protože by byla jinak montáž nebo demontáž jiných dílů nemožná?

Příklad - duocentrické olejové čerpadlo před DFMA: 5. Intergace sacího vedení do olejové vany po DFMA: 1. Zjednodušení upevnění 2. Vyhloubení závěrné destičky 3. Náhrada plochého těsnění tvarovým kroužkem 4.Náhrada zarážky

Výsledky analýzy DFMA u duocentr. čerpadla před po po DFMA malé DFMA velké DFMA náklady na díly/čerpadlo (%) 100-6,8-19,7 náklady na stroje a nářadí (%) 100 + 57? hmotnost čerpadla (g) 1217 1081 1040 doba manuální montáže (s) 411-68 - 142 index DFA (%) 5,6 6,7 8,6 počet dílů (různé) 19 18 14 počet dílů (absolutní) 32 25 18

Příklady z praxe: Fa. Chrysler (PT-Cruiser): - zpracováno 22 modulů - průměrné úspory 4$ na modul - 16 mil. $ uspořeno za rok Fa. Vorwerk (vysavače): - o 30% až 70% méně dílů, - o 50% až 80% nižší náklady na montáž Fa. Lever-Sutter (průmyslové vysavače) - nový vysavač - o 50% méně dílů - o 45% nižší náklady na montáž - 35% nižší výrobní náklady ve srovnání s předcházejícím modelem 14

Průměrná kvóta úpěchu stará 100 % dílů nová 70 % dílů o 30 % dílů méně! 15

Předpoklady pro úspěšné zavedení DFMAS Know how k tvorbě výrobků se snadnou montáží Poznatky o metodě Podpora od rozhodujících subjektů v podniku Přívrženci v operativních rovinách Použití DFMAS ve správném okamžiku v PVV Počáteční projekty s o něco menším časovým nátlakem a přehlednou komplexností výrobku Kvantifikovatelný úspěch už při prvních projektech 16

Podpora managementem (a) Okamžik a použití DFMAS: - Dbát na správný okamžik (většinou příliš pozdě) Vyžadovat výsledky DFMAS (být podnětem) - Aktivovat synergie mezi úseky a zájmy Příprava na workshopy (WS) a rozsah: - Před WS zkontrolovat cíle a znovu je prohovořit s týmem DFMAS - Informovat, co účastníky čeká - Podporovat ochotu ke koncepční práci (promyšlení a posouzení konceptů na základě malého množství informací, učinění předběžných rozhodnutí) - Základ pro rozhodnutí managementu 17

Podpora managementem (b) Zajímat se o DFMAS: Informovat se o výsledcích Čeho bylo dosaženo, co bylo zlepšeno, kde jsou ještě problémy? Nechat se informovat na workshopech Uznat: Když bude dosaženo lepších výsledků, bude se také pracovat více / lépe Integrace DFMAS jakožto nástroje systému kvality: Integrace DFMAS do procesu vzniku výrobku - standard systému kvality! Využít aktivitu moderátorů k podnícení pracovníků Zamezit dvojité práci. Podporovat synergie (výměna dat) 18

Co přináší DFMAS? (feedback účastníků) Cílený postup ke konsekventnímu snižování nákladů Nutí k systematické práci a ukazuje optimalizační potenciály Urychluje vývojový proces / podporuje trvale týmovou práci Zvyšuje se kvalita pracovních výsledků a konstrukční jistota Optimalizační proces se stává transparentním Kontinuální kontrola nákladů Dokumence je automaticky integrována Neprodukuje náklady navíc (tato práce musí být stejně provedena, s DFA však vyjímečně systematicky a konsekventně) Všechny informace ze specializovaných úseků jsou ihned k dispozici; nutná rozhodnutí mohou být provedena ad hoc 19

Kroky při DFA Obstarání podkladů Demontáž a očíslování dílů - vzestupné očíslování dílů v souladu s pořadím demontáže Montáž výrobku k analýze ve formuláři počínajíc nejvyšším číslem dílu formulář vyplnit postupně s pomocí tabulek Vyhodnocení formuláře výpočet doby montáže výpočet designového indexu Shromáždění nápadů (stavějíc na archivu nápadů ) Přepracování výrobku / překonstruování (ve více stupních) Opětovné zhodnocení přepracované konstrukce analogicky dle kroků 3 + 4 příp. opětovné přepracování výrobku analogicky dle kroků 5 + 6 Optimální kompromis 20

Princip analýzy DFA Manipulační problémy / orientační úhel k DFA α β 21

DFA - Zjištění manipulačních dob předvolba Tabelle A5 Teile bei denen zwei Hände Greifen und Transport erfor Heben mit einer Hand Teile-Symmetrie ohne Greifhilfe mit Greifhilfe Unterstützung der 2. Hand erforderlich ( z.b. biegeschlaffes Teil Teile verklemmen / verhaken sich) Handhaben mit 2 Händen oder 2 Personen oder mechanische Unterstützung Kugel A 2 A 3 A 4 A 5 tabulka A1: symetrické úhly α 0 180 180 90 360 360 β 0 0 90 180 0 360 erforderliche Personen Hand Tabelle A4Schwierigkeitsgrad Teile, die mit einer Hand gehoben w Teile verklem benötigen, der Teile weil sie sonst verklemm Handhabung Teilegewicht Teile ohne zusätzliche Handhab < 4,5 kg Symmetrie - Winkel Tei Handhabung α Teile = 360 leicht greif - nur α und handhabbar un Tabelle A3 Teile, die mit einer größte Länge Symmetrie (in mm) - Winkel L > Hand 15 5gehoben L 15 werden L < 6 kön α 180 α = 360 α Handhabungshilfsmittel handhabbar Teile nur sind αohne optische Vergrößerung Code 0 1 2 Teile Teile leicht 8 greif- 4,1 Code und Teile 4,5 0schwer greifund handhabbar und 5,1 1 Teile Handhabung handhabbar Dicke 9 2,0 3,0 2 > 0,25 0,25 >0,25 0,25 >0,2 Tabelle A2 Teile, die (in mit mm) einer Hand und ohne Zuhilfenahme von Greifh Symmetrie - Winkel Handhabung Teile Code sind leicht 0 zu prüfen 1und zu handhaben 2 3 4T nur β Dicke (in mm) > 2 2 0 β 180 4 3,6 6,8 4,3 7,6 5,6 größte Länge L > 15 6 L 15 L < 6 L > 6 L 6 L > 15 (in β = mm) 360 5 4,0 7,2 4,7 8,0 6,0 Symmetrie - Winkel Code 0 β 180 0 6 1 4,8 2 8,0 3 5,5 4 8,8 5 α + β 6,8 (α+β) < 360 β = 0360 1,1 1,4 7 5,1 1,9 8,3 1,7 5,8 2,2 9,1 1,8 7,1 360 (α+β) < 540 1 1,5 1,8 2,2 2,1 2,5 2,3 540 (α+β) < 720 2 1,8 2,1 2,5 2,4 2,8 2,6 (α+β) = 720 3 2,0 2,3 2,7 2,5 3,0 2,7 22

DFA - Zjištění spojovacích dob předvolba Tab. B1 Fügen von Teilen, wobei weder das Teil noch andere Teile sofort abschließend gesichert sind Teile nach dem Fügen nicht gesichert B 1 Halten und Sichern nach dem Fügen kein Halten zru Aufrechterhaltung von Orientierung und Lage erforderlich Halten während aufeinanderfolgender Vorgänge zur Aufrechterhaltung von Orientierung und Lage erforderlich Teile nach dem Fügen sofort gesichert B 2 Positionieren und Ausrichten leicht auszurichten und zu positionieren während des Fügens Nicht leicht auszurichten und zu positionieren während des Fügens leicht auszurichten und zu positionieren während des Fügens Nicht leicht auszurichten und zu positionieren während des Fügens Tab. B2 Keine Keine Fügekrafkraft Füge- Fügekraft Teile kraft Füge- Fügekraft Fügen von Teilen, wobei das Teil selbst und / oder andere erford. sofort gesichert sind erford. erford. erford. Kein plastisches erformen sort plastisches Verformen sofort nach dem Fügen Verformungsart nach dem Fügen beim Fügen (Schnapp-, plastisches Teile, Hände und Werkzeuge Passverbindung Nieten oder Biegeumformen Positionieren und Ausrichten aufgrund behinderter Zugänglichkeit oder eingeschränkter Sicht Teile, Hände und Werkzeuge können den gewünschten Ort nicht leicht erreichen können den gewünschten Ort leicht erreichen Fügekraft Fügekraft nicht erforderlich Fügekraft nicht erforderlich nicht leicht auszurichten und keine Fügekraft erforderlich aufgrund behinderter Zugänglichkeit und 2 5.5 6.5 6.5 7.5 9.5 10.5 10.5 11.5 Zugänglichkeit der Fügestelle eingeschränkter Code 0 Sicht1 2 3 4 5 6 7 8 9 Teile, Hände und Werkzeuge können den gewünschten Ort leicht erreichen und das Werkzg. kann problemlos bedient werden Fügekraft erforderlich Fügekraft nicht erforderlich keine Fügekraft erforderlich Keine Fügekraft erford. leicht auszurichten und zu positionieren ohne Verdrehkräfte 3 2.0 5.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 6.0 8.0 Fügekraft erford. nicht leicht auszurichten und zu positionieren mit Verdrehkräften Keine Fügekraft erford. Fügekraft erford. Zugänglichkeit der Fügestelle Code 0 1 2 3 Anziehen 6 von7 Schrauben 8 9 sofort nach dem Fügen Sprengringe) oder 0 Drehverformung 1.5 2.5 ähnliche Vorgänge 2.5 3.5 5.5 6.5 6.5 7.5 leicht auszurichten und zu positionieren Fügekraft nicht erforderlich nicht leicht auszurichten und zu positionieren leicht auszurichten und zu positionieren leicht auszurichten und zu positionieren nicht leicht auszurichten und zu positionieren zu positionieren während des während des 1 4.0 Fügens 5.0 5.0 Fügens 6.0 8.0 9.0 9.0 10.0 Fügekraft erforderlich Teile, Hände und Werkzeuge können den gewünschten Ort nicht leicht erreichen oder das Werkzeug kann nicht problemlos bedient werden aufgrund behinderter Zugänglichkeit oder eingeschränkter Sicht aufgrund behinderter Zugänglichkeit und eingeschränkter Sicht 4 4.5 7.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 8.5 10.5 5 6.0 9.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 10.0 12.0 23

Princip DFA (Manuální montáž) Design Index Doba montáže (MZ) Manipulace s díly (HZ) Spojení dílů (FZ) DI = 3 x MTZ MZ x 100 Montážní náklady(mk) MK = 0,4 x MZ Mzdové náklady (Kč/s) min. doba mont. 3 s Doba k montáži ideálně konstruovaného dílu odhadovaný min. počet dílů (MTZ) Relativní pohyb vzhledem k jiným dílům nutný? Různý materiál nebo oddělení nutné? Oddělení z důvodů montáže nebo demontáže nutné?

Demonstrační příklad - propiska 1 2 3-7 8 9 13 10-12 opěrka pro pružinu Junge Kreative 10 11 12 14 25

Demonstrační příklad - propiska krok 2: demontáž spodní část 1.1 gumová manžeta 1.2 spodní část náplň pružina 1 vrchní část 4.1 tlačítko 4.2 zacvakávací mechanismus 4.2.1 spodní zacv. díl 4.2.2 pružina 2 4.2.3 horní zacv. díl 4.3 svorný díl 4.4 vrchní část 26

Demonstrační příklad - propiska Krok 3a: montáž 4.4 příprava vrchní části 4.3 namontování svorného dílu na vrchní část 4.2.3 příprava horního zacv. dílu 4.2.2 vložení pružiny 2 do hor. zacv. dílu 4.2.1 zakliknutí dol. zacv. dílu do hor. zacv. dílu 4.2 vložení zacvak. mechanismu do vrchní části 1.2 příprava spodní části 1.1 nasunutí gumové manžety na spodní část vložení pružiny 1 do spodní části vložení náplně do spodní části sešroubování spodní části se svrch. částí 4.1 nasunutí tlačítka na vrchní část 27

Demonstrační příklad - propiska 1.2 [ø= 12; d = 58] spodní část 1.1 [ø = 13; d = 28] gumová manžeta 2 [ø = 5; d = 22] 3 [ø = 5,5, d = 106] náplň pružina 1 4.2.1 [ø = 7; d = 18] unteres spodní zacv. Klickteil díl 4.2.2 [ø = 3; d = 20] pružina 2 4.4 [ø = 13,5; d = 75] vrchní část 4.1 [ø = 10; d = 15] tlačítko 4.2.3 [ø = 6,5; d = 24] horní zacv. díl 4.3 [ø = 16; d = 43] svorný díl 28

Demonstrační příklad - propiska Pracovní list DFA výrobek: stav ze: současný stav členové týmu kalkulace času N N Alpha Beta manipulační HZ spojovací FZ MTZ MZ poznámky díly kon.cel. A1 A1 kód A2 A2 kód A3 A3 doba mont. díly (počet) (počet) 4.4. vrchní část 1 360 360 30 2,00 00 1,50 1 3,50 litý díl 4.3 svorný díl 1 360 360 32 2,70 31 5,00 0 7,70 může být nastříkáno 4.2.3 horní zacv. díl 1 360 0 00 1,10 00 1,50 1 2,60 4.2.2 pružina 2 1 180 0 05 1,80 06 5,50 0 7,30 4.2.1 spodní zacv. díl 1 360 0 00 1,10 01 2,50 1 3,60 4.2 ZSB zacvak. mechanismus 1 360 0 00 1,10 06 5,50 6,60 4.1.2 spodní část 1 360 0 00 1,10 00 1,50 1 2,60 4.1.1 gumová manž. 1 360 0 00 1,10 33 5,00 0 6,10 3 pružina 1 1 180 0 05 1,80 00 1,50 1 3,30 2 ZSB náplň 1 360 0 05 1,80 00 1,50 1 3,30 1ZSB spodní část 1 360 0 00 1,10 49 10,50 11,60 4.1 tlačítko 1 360 0 00 1,10 30 2,00 0 3,10 Gesamt 10 2 15,60 43,50 6 61,30 Legenda: N počet dílů / konstr. celků FZ doba ke spojování vztaž. doba 3 alpha symetr. úhel MTZ minimální počet dílů beta symetr. úhel MZ doba montáže Design. index: 29,36 HZ doba k manipulaci

Příklad - propiska - 4 díly 1 [ø = 10; d = 122] spodní část 2 [ø = 13; d = 57] tlačítko 3 [ø = 5,5; d = 32] pružina 4 [ø = 5; d = 107] ZSB náplň

Příklad - propiska - 4 díly Prac. list DfA Členové týmu: výrobek propiska,4 díly Prof. Dr. Bäßler Stav ze dne: 11.02.2004 Současný stav Časová kalkulace N N Alpha Beta manipul.- HZ spojovací FZ MTZ MZ pozn. díly konstr.celky A1 A1 kód A2 A2 kód A3 A3 doba mont. díly (počet) (počet) 4 ZSB náplň 1 360 0 10 1,50 00 1,50 1 3,00 nutná 3 pružina 1 180 0 05 1,84 06 5,50 1 7,34 nutná 1 kryt 1 360 0 10 1,50 00 1,50 1 3,00 nutná 2 tlačítko 1 360 360 35 2,73 30 2,00 1 4,73 nutná celkem 4 7,57 10,50 4 18,07 Legenda: N počet dílů / konstr. celků FZ alpha symetr. úhel MTZ minimální počet dílů vztaž. doba 3 beta symetr. úhel HZ doba k manipulaci MZ doba ke spojování doba montáže Design. index: 66,4 1 31

Příklad aplikace DFMAS VW Passat B5 GP 1.6 75 kw MJ 2002 A 68 N - vnější zrcátko 32

Vnější zrcátko-jednotlivé díly kryt šrouby do plechu [l=14] nožka zrcátka nožka zrcátka kryt nožky tlumič kabelový systém zákl. nosný díl pohon nastavení blikač pružina kotouček svěrný kroužek vnitřní záslepka dolní záslepka šrouby M 3x16 šrouby do plechu [l=10] ZSB skleněná deska

Pracovní list DFA Výrobek: Stav ke dni: Členové týmu: Současný stav Kalkulace času N N Alpha Beta manipulační HZ spojovací FZ MTZ MZ poznámky díly konstr. celky A1 A1 kód A2 A2 kód A3 A3 doba montáže díly (počet) (počet) celkem 0 0 0 legenda: N počet dílů / konstr. celků FZ doba ke spojování vztaž. doba: 3 alpha symetr. úhel MTZ minimální počet dílů beta symetr. úhel Designový index: HZ doba k manipulaci MZ doba montáže

Prvotní užití doposud nepojmenovaných metod na tank T-34 Typ položky Rok 1941 1942 - [ % ] Počet dílů (dělo F34) [ ks. ] 861 614 247 29 Cena [ Rb.] 269 500 193 000 76 500 29 Výrobní čas [ hod. ] 8 000 3 700 4 300 54

Děkuji za pozornost