43
Projekt ESF CZ.1.07/2.2.00/28.0050 Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů. TECHNICKÁ DOKUMENTACE Jan Petřík 2013

TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Projekt ESF CZ.1.07/2.2.00/28.0050Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů.

TECHNICKÁ DOKUMENTACE

Jan Petřík

2013

Page 2: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

2

Obsah přednášek

1. Úvod do problematiky tvorby technické dokumentace

2. Technické zobrazování

3. Kótování

4. Přesnost rozměrů-toleranční soustava

5. Konstrukční materiály a polotovary

6. Moderní metody tvorby technické dokumentace DfX

7. Správa technické dokumentace

Technická Dokumentace

Page 3: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

3

Principy inovačního inženýrství

• Lidská invence se znalostmi cesta k prosperitě a úspěchu

• Úspěch v konkurenčním boji udržení zákazníků + získání nových

Vyvíjení nových produktů služeb, které reagují na zákaznické potřeby i finanční náklady

• Lidstvo se nikdy neobešlo bez a nikdy neobejde bez trvalého hledání a využití nových řešení a zlepšování již dosaženého a poznaného věčný proces

Inženýrské disciplíny nové formy výrobků, procesů a služeb

• Inovační inženýrství systematická a rychlá transformace prvotní technické myšlenky do

• Produktu

• Procesu

• Služby

Technická Dokumentace

Page 4: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

4

Definice inovace

• Pojem Inovace byl v minulosti studován z různých

• Pohledů

• Kontextu

• Souvislosti (technologie, obchod, ekonomie, politika….)

Existuje mnoho přístupů k inovacím

• Za posledních cca 100 let byla inovace definována různým způsobem

• Inovace vychází z latinského innovare vyjadřující nějaký nový způsob/formu něčeho již existujícího

• Současná odborná literatura označuje inovaci jako kombinaci technologického vynálezu (ideje) a ekonomického využití

Technická Dokumentace

Page 5: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

5

Definice inovace

• Evropská komise definuje inovaci jako

Obnovení a prodloužení sortimentu výrobků a služebi příslušných trhů

Zavedení nové metody ve výrobě či dodávce zákazníkovi

Zavedení změny v managementu, organizaci práce, pracovních podmínkách nebo kvalifikaci zákazníků

• Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD) definuje inovaci jako implementaci technologicky nového produktu a procesu nebo významné technologické zlepšení produktu nebo procesu

• Teorie inovací je relativně mladou disciplínou, která přináší celou řadu různých pohledů na definic objektu svého zájmu

Technická Dokumentace

Page 6: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

6

Definice inovace

• Inovace je výsledkem lidské kreativity a její základní charakteristikou je její podnikatelské využití inovace musí vždy nabídnout zákazníkovi vyšší hodnotu

• Vědecký či technický objev je inovací, zdali zvýší hodnotu nabízených produktů nebo služeb

• Inovace představuje proces, který začíná nápadem nebo představou další stupně vývoje samotná implementace

• Inovaci je vhodné chápat jako mezioborovou technicko-ekonomickou disciplínu

Technická Dokumentace

Page 7: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

7

Typy inovací

• Inovace výrobku• Uvedení na trh – nové funkční charakteristiky, nové technologické možnosti atd.

• Inovace služeb• Uvedení nové služby na trh

• Inovace procesu• Implementace nové nebo významné metody výroby

• Inovace materiálu• Použití zcela nového materiálu či polotovaru

• Inovace organizace• Nová organizační struktura, postup či model

• Inovace dodavatelského řetězce

• Inovace obchodu

• Inovace marketingu

Technická Dokumentace

Page 8: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

8

Inovační proces

• Inovační proces kontinuální a multi-disciplinární podnikový proces zahrnující kompetence a dovednosti uvnitř i vně podniku orientace na transformaci prvotní inovační ideje na produkt uplatněný na trhu

Technická Dokumentace

Page 9: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

9

Vývoj průmyslového výrobku

• Existuje riziko špatného úsudku špatné řešení

• Přístupy a koncepty:

Metoda pokus – omyl

Metody pro kreativní řešení problémů

Fázově orientované procedury při vývoji výrobků

Axiomatický přístup

Konstruování s ohledem na specifické cíle

Stavebnicové konstrukce

Simultánní inženýrství

Kooperativní návrh výrobku

Metody pro modelování výrobků a procesů

Technická Dokumentace

Page 10: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

10

Vývoj průmyslového výrobku

• Metoda pokus – omyl Nepřetržité a sousledné generování námětů

T.A.Edison – 6000 variant vlákna žárovky

• Metody pro kreativní řešení problémů Podpora kreativních metod na generování nových myšlenek a

nové kombinace již známého

Zejména úvodní fáze inovačního procesu

• Fázově orientované procedury při vývoji výrobků Separace chyb opomenutí vhodného řešení

Strukturalizace procesu vývoje na jednotlivé fáze

• Axiomatický přístup Nezávislost dodržení nezávislosti funkčních požadavků

Informace minimalizace objemu informací

Technická Dokumentace

Page 11: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

11

Vývoj průmyslového výrobku

• Konstruování s ohledem na specifické cíle Design for X principy detailního konstruování

Specifikace výrobku na zákaznické potřeby

Design for Manufacture (DFM) – konstruování s ohledem na výrobu

Design for Assembly (DFA) – konstruování s ohledem na montáž

Design for Disassembly (DFD) - konstruování s ohledem na demontáž

Design for Environment (DFE) - konstruování s ohledem na životní prostředí

Design for Maintainability (DFMT) – konstruování s ohledem na snadnou údržbu

Design for Packing (DFP) – konstruování s ohledem na snadné balení

Technická Dokumentace

Page 12: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

12

Vývoj průmyslového výrobku

• Stavebnicové konstrukce Modulární řešení nezávislých komponent propojených do

jednoho celku rozložení komponent na zaměnitelné moduly

• Simultánní inženýrství Integrace potřebných zdrojů pro vývoj

• Kooperativní návrh výrobku Rozdělení úloh na začátku vývojového procesu

• Metody pro modelování výrobků a procesů CAX Computer Aided Technologies

Geometrické modelování (CAD)

Metoda konečných prvků (CAE - FEM)

Počítačem podporovaná výroba (CAM)

Správa a publikování dat o produktu (PDM, PLM)

Technická Dokumentace

Page 13: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

13

Design for X

• Navazující požadavky pro detailní konstruování: při detailním konstruování zajistit nízké výrobní náklady

při detailním konstruování zajistit spolehlivost dílů a jakost výrobku

vyřešit „konfliktní situace“ (rozpory) mezi finálními charakteristikami a parametry součástí

porovnávat jednotlivé konstrukční varianty pomocí měřitelných ukazatelů (metrics)

využívat metody systematické kreativity pro inovativní řešení jednotlivých součástí a podskupin

• Pro splnění uvedených požadavků musí inovační tým postupovat systematicky (tj. opustit výraznou míru intuice a pocitu, že „praktik“ nepotřebuje teorii a metody).

Technická Dokumentace

Page 14: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

14

Design for X

• Výrobní náklady jednicové náklady materiálu a proporcionální výrobní náklady,

které dohromady tvoří náklady produktu

režijní náklady materiálu, fixní náklady nákupu, manipulace atd.

strukturální náklady výroby, strukturální náklady řízení výroby, přípravy práce, konstrukce a vývoje (pokud nejsou zapříčiněny zakázkou) a náklady vedení provozu.

Technická Dokumentace

100 %

80 %

60 %

40 %

20 %

Koncept Konstrukce Prototyping Testování Výroba

výro

bní n

ákla

dy

možnost ovlivnit výrobní náklady

Nák

lad

y v

pro

du

ní č

ás

ti ž

ivo

tníh

o c

yk

lu v

ýro

bk

u (

%)

jednoduchost změn

Page 15: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

15

Design for X

• Hlavní cíle: součásti lze levně vyrobit

součásti lze snadno kontrolovat

u výroby a montáže součástí je možné předcházet vadám (error proofing)

součásti lze levně nakoupit

maximální počet dílů by měl být standardizovaný

součásti by měly jít racionálně montovat

součásti by měly být bez náročně vyrobitelných tolerancí

konstrukce by měly mít minimum spojů

výrobek lze vyrobit s použitím minimálního počtu přípravků

součásti by měly umožnit přednastavení orientace

součásti by měly umožnit snadné vychystání

součásti by měly být snadno uchopitelné,

konstrukce součástí by měla umožnit snadné opravy resp. servis

preference součásti z jednoho typu materiálu,

součásti by měly být snadno demontovatelné,

součásti by měly být snadno a ekologicky recyklovatelné apod.

Technická Dokumentace

Page 16: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

16

Design for X

• Uvedené principy lze naplnit pouze při: agilním využívání principu simultánního inženýrství,

při využívání forem týmové práce

při znalosti a systematickém používání jednotlivých principů metod DFX

Technická Dokumentace

Principy simultánního inženýrství

Využitítýmové práce

Znalost metod DFX

Orientace na celý inovační proces

Page 17: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

17

Design for X

• Typický sled kroků při aplikaci metod DFX

Technická Dokumentace

Koncept inovovaného výrobku

DFA - Design for Assembly

Volba materiálů a procesů

Optimální konstrukce výrobku

DFM - Design for Manufacture

Prototyp

Výroba

Detailní konstruování součástí orientované na minimalizaci výrobních nákladů

Návrhy na zjednodušení struktury výrobku a optimalizaci konceptu

Návrhy ekonomicky výhodných materiálů a procesů

DFD - Design for Disassembly

DFP - Design for Packing ......

DFMT - Design for Maintenance

Page 18: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

18

Metody DFA

• Design for Assembly metodologie byly vyvinuté s cílem podpořit rozhodování konstruktérů a inovačních týmů formou poskytnutí kvantifikované zpětné vazby o důsledcích daného konstrukčního řešení na efektivnost montážních operací.

• Mezi hlavní cíle metod DFA patří:

optimalizace počtu součástí – podmínka nízké rozpracovanosti (Work in Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

optimalizace počtu součástí – podmínka nízké komplexity redukce nákladů na montáž pomocí volby spojů a eliminace neefektivních

postupů při manipulaci a vkládání (montáži) podpora standardizace součástí a montážních procesů v rámci výrobkové

rodiny – maximalizace využití nástrojů a minimalizace variantnosti zajistit montáž ve stejném směru (vkládání) a sekvenci – eliminace duplicitních

přípravků a nástrojů (obr. 6.4) zajistit standardní prostředky pro vychystání (dávkování) součástí a

spojovacího materiálu podpora práce inovačního týmu ve smyslu principů simultánního inženýrství,

redukce počtu inženýrských návrhů („napoprvé dobře“) a zkrácení doby uvedení na trh.

Technická Dokumentace

Page 19: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

19

Metody DFA

• Princip jednotného směru vkládání dílů při montáži

Technická Dokumentace

Page 20: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

20

Metody DFA

• Využívání metod DFA je nejefektivnější v úvodních fázích inovačního procesu – před „zmrazením“ konstrukčního řešení

• Koncept metod DFA plně odpovídá principům inovačního inženýrství založeného na práci multi-disciplinárních týmů. Metody DFA můžeme rozdělit na tři skupiny:

první skupina využívá jako vodítek obecná pravidla efektivní montáže – tato skupina metod nevyužívá kvantifikaci a vyžaduje subjektivní interpretaci pravidel pro každý jednotlivý případ

druhá skupina metod vychází z metodologie Boothroyda a Dewhursta a využívá numerické zhodnocení dané varianty konstrukčního řešení pomocí komplexního indexu

třetí (nejnovější) skupina metod je založena na automatizaci celé procedury DFA formou využití specializovaného SW nebo využití expertního systému (optimalizace návrhu probíhá postupnými iteračními kroky, při nichž se hodnotí kvalita návrhu).

Technická Dokumentace

Page 21: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

21

Metody DFMA

• Metody DFMA a zohledňují i montáž automatizovanou (robotizovanou)

• Ačkoliv mají všechny tři metody stejné výchozí DFA principy, používají různé postupy při stanovení numerického indexu hodnotícího kvalitu konstrukčního návrhu

• Tyto postupy jsou v zásadě dva:

první způsob porovnává počet součástí ve finálním navrženém výrobkus ideálním výrobkem, který má nejmenší možný počet součástí, které jsou optimalizovány z hlediska efektivní montáže – po takové DFA analýze je možné návrh korigovat ve smyslu přiblížení se k ideálnímu počtu dílů a ve smyslu přiblížení se k ideálnímu montážnímu procesu

druhý způsob používá klasifikační systém pro porovnání předmětného konstrukčního řešení s alternativními návrhy – klasifikace zohledňuje náklady na montáž, úsilí při montážních operacích resp. časovou náročnost montážních operací. Výsledné skóre vyplývá z počtu součástí a jednoduchosti jejich montáže – nejlepším návrhem je ten, který má nejvyšší resp. nejnižší skóre.

Technická Dokumentace

Page 22: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

22

Metody DFMA

• Analýza jednoduchého výrobku pomocí metody DFMA

Technická Dokumentace

Parametr Původní návrh Návrh DFMA

Em 27 % 60 %

Celkový čas montáže návrhu 87,6 s 41,9 s

Počet dílů 13 8

Teoretické minimum dílů (NM) 8 8

% potřebných dílů 61 % 100 %

Em =

3 s * (teoreticky nejmenší možný počet dílů)

celkový čas montáže návrhu

Page 23: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

23

Metody DFMA

• Pro dosažení optimálního počtu součástí autoři DFMA doporučují zodpovědět sérii otázek pro každý díl:

Vykonává analyzovaná součástka relativní pohyb k již namontovaným součástem?

Musí být součástka vyrobená z jiného materiálu, než jsou vyrobeny již namontované součásti ?

Musí být součást izolována od již namontovaných součástí ?

Musí být součást separována od součástí již namontovaných, protože jinak by nebylo možné provést nutné montážní či demontážní operace spojené s dalšími separovanými součástmi ?

• Pokud zní odpověď na všechny uvedené otázky „ne“ (skóre součásti je „0“) , potom autoři DFMA doporučují změnit konstrukční návrh výrobku tak, aby byla funkce předmětné součásti zajištěna jinou součástí

• Pokud zní odpověď na jednu z otázek „ano“, potom vnímáme součástku jako potřebnou (skóre “1“).

Technická Dokumentace

Page 24: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

24

Metody DFMA

• Softwarová podpora DFMA

Technická Dokumentace

Page 25: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

25

Metody DFA Lucas

• Proti metodě DFMA je založena na využití „stupnic“ (vodítek) pro hodnocení různých aspektů jednoduchosti/složitosti montáže.

• Metoda nevyužívá nákladový pohled na návrh konstrukčního řešení.

• V rámci metody Lucas se postupně provádějí tři dílčí analýzy:

funkční analýza, jejímž výstupem je index efektivnosti konstrukce

analýza manipulace se součástmi (manuální montáž) resp. vychystání součástí (automatizovaná montáž), jejímž výstupem je index náročnosti manipulace se součástmi resp. vychystání dílů

montážní analýza zohledňující způsoby vkládání součástí, jejímž výstupem je index složitosti montáže.

Technická Dokumentace

Page 26: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

26

Metody DFA Lucas

• Funkční analýza metody DFA Lucas probíhá v několika krocích:1. rozbor funkčních nároků na výrobek

2. rozhodnutí, zda má být výrobek uvažován jako celek nebo jako série funkčních podskupin

3. rozdělení součástí do skupin A (součásti, které zajišťují vykonání funkce a jsou vitálními díly z hlediska výkonu – hřídel, izolace, vřeteno ) a B (součásti jejich účel není kritický pro funkci výrobku, ale jsou nutné pro kompletaci daného návrhu –šrouby, rozpěrná vložka, matice)

4. výpočet indexu efektivnosti konstrukce (EK) podle vzorce:

EK = (A/(A+B)) * 100 % kde A je počet dílů typu A a B je počet dílů typu B

5. zhodnocení indexu efektivnosti konstrukce – za prahovou hodnotu EK je pokládáno 60%.

• Analýza manipulace s jednotlivými součástmi využívá formální vodítka, která umožňují zhodnotit jednotlivé součásti z hlediska náročnosti na jejich hmotnost, manipulaci resp. orientaci při montáži. Relativní náklady na manipulaci jsou určeny pomocí indexu náročnosti manipulace (INMA) podle vzorce:

• INMA = ∑ INMAi / počet „A-součástí“

• Cílem inovačních týmů je dosáhnout co nejnižší hodnotu indexu INMA. Za prahovou hodnotu INM je pokládána hodnota 2,5.

Technická Dokumentace

Page 27: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

27

Metody DFA Lucas

Technická Dokumentace

Postup umístění dílu Postup upevnění dílu (5)

START

NE

Směr postupu

Přímý Nepřímý (8)

Může být špatně sestaven ? (1)

ANO

Překonstruovat (2)

Samovolnéumístění

Nutné podržet (4)

Samovolnézajištění

Šroubování Nýtování Plastické ohýbání

Jednoduchý Násobný proces Souběžný proces (9)

Omezený přístup a / nebo

viditelnost

1,0 2,0 1,3 4,0 4,0 4,0

0 0,7 1,2 0 0,1 1,6

Shora (6) Obecně (7)

1,5

Je obtížné díl vkládat ? (10)

Odpor proti vložení (11)

NE ANO

NE ANO

0 0,7 0 0,7

A

B C

D E F

INDEX VKLÁDÁNÍ = A + B + C + D + E + F

Page 28: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

28

Metody DFA Lucas

Technická Dokumentace

Sekundárníoperace

Předem definované upevnění (12)

4,0 4,0 6,0 5,0 1,5 5,0 1,5 7,5

Přidaný závit Pozdější

mechanické ohnutí

Nemechanické upevnění

Pájení/sváření Lepení

Přemístění (13) Tekutina/plynPlný/prázdný

Nastavení, zkoušení ,měření a ostatní (14)

Jednoduché Obtížné

INDEX SEKUNDÁRNÍCH OPERACÍ =

*

*

Page 29: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

29

Metody DFA

Technická Dokumentace

• Konstrukce vodního čerpadla

Page 30: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

30

Metody DFM

• Dodržováním principů metody DFM (Design for Manufacturing) lze významně přispět k dosažení nízkých výrobních nákladů. Mezi tyto principy patří:

• Jednoduchost. Výrobek s malým počtem jednoduchých dílů s krátkou výrobní sekvencí bude cenově výhodný. Takovýto výrobek má snadný servis. Nepoužívejte komplikované, nepřehledné a nejasné tvary.

• Standardní materiály a komponenty. Z hlediska výroby je vhodné používat materiály a komponenty se širokým uplatněním a standardní polotovary s krátkými termíny dodání.

• Standardizovaný návrh konstrukce výrobku. V případě, že se vyrábí několik druhů (typů) výrobků a je výhodné v návrhu těchto výrobků použít pro různé typové řady výrobků stejné komponenty, čímž lze ušetřit na nákladech na měření a testování dílů ve výrobě.

• Volné tolerování. Volné tolerování je v podstatě název pro netolerované rozměry. I netolerované rozměry se však musí vyrábět v dané toleranci příslušné normy. Čím vyšší přesnost rozměrů dílů bude předepsána na výkrese, tím vyšší bude cena ve výrobě. Požadované rozměrové přesnosti musí odpovídat i jakost povrchu a hodnoty geometrických tolerancí. Stupeň přesnosti rozměrové tolerance je svázán s jakostí povrchu a geometrickými úchylkami i s cenou výrobku.

Technická Dokumentace

Page 31: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

31

Metody DFM

• Dalšími obecnými pravidly pro vytvoření úspěšného konstrukčního návrhu z hlediska DFM jsou:

eliminace obecných poznámek na výkrese

kótování od konkrétních hran a základen

systém kotování pro definování funkčnosti

používání nástrojů s univerzálním použitím

zajištění co nejmenšího počtu upínání výrobků ve stroji

využívání netřískových technologií jako např. lití, kování, střihání, práškové metalurgie

pro lití, vstřikování používat stěny se stejnou tloušťkou,

tvarové prvky umisťovat s ohledem na možnosti dané technologie (např. otvory nenavrhovat blízko sebe) apod.

Technická Dokumentace

Page 32: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

32

Metody DFM

• Využití principů DFM pravidlo pro tváření plechů

• DFM pravidlo pro bodové svařování : sdružené součásti se mohou samy vystředit před vlastním svařováním - odpadá nutnost používání přípravků a zvýši se produktivita

Technická Dokumentace

RR

Page 33: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

33

Metody DFM

• Využití principů DFM pro redukci nákladů na výrobu součásti

• Příklady náhrady technologie obrábění technologií tváření

Technická Dokumentace

Page 34: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

34

Metody DFM

• Využití principu DFM v případě konstrukce palivové nádrže (původní řešení: plechová nádrž s objemem 40 l,

nové řešení: plastová nádrž s objemem 55 l)

Technická Dokumentace

Page 35: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

35

Metody DFD

• Metoda DFD (Design for Disassembly) je zaměřená na to, aby se na konci životního cyklu mohly díly snadno demontovat, separovat a dále zpracovávat resp. recyklovat. DFD je proto podmnožinou metody DFE (Design for the Environment), mezi jejíž základní požadavky na konstrukci patří:

zajistit snadné oddělení dílů bez jejich zničení (lze je tak repasovat, opravit anebo dále použít)

zajistit snadné vyčištění bez negativního vlivu čistidla na životní prostředí,

zajistit snadnou repasi doplněním opotřebeného materiálu,

zajistit snadné testování repasovaných dílů,

zajistit snadnou zpětnou montáž repasovaných dílů do sestavy,

používat v konstrukci díly, které lze snadno recyklovat,

konstruovat tak, aby bylo možné třídění kovů do skupin zvyšující cenu odpadu,

zajistit snadné oddělení dílů z umělých hmot, které je možno renovovat nebo recyklovat,

zajistit snadné oddělení dílů z materiálů nebezpečných materiálů

Technická Dokumentace

Page 36: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

36

Metody DFD

• Uplatnění principů DFD při konstrukci součástí (zkrácení dráhy kontaktu vnitřního kroužku a hřídele při demontáže ložiska, zjednodušení přístupu nástroje pro demontáž)

Technická Dokumentace

Page 37: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

37

Metody DFE

• Metoda Design for Environment (DFE) řeší problémy spojené s dopadem výrobku na životní prostředí a je orientována třemi základními směry:

návrh výrobku s ohledem na ekologickou výrobu

návrh výrobku s ohledem na ekologické balení

návrh výrobku s ohledem na odvoz a recyklaci

• Návrh výrobku s ohledem na ekologickou výrobu zahrnuje následující aspekty, na něž by měl být brán ohled při konstrukci inovovaného výrobku:

ne-toxické procesy a výroby materiálů,

minimální energetickou spotřebu,

minimální vznik emisí,

minimalizaci odpadu, zbytků a vedlejších produktů.

Technická Dokumentace

Page 38: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

38

Metody DFE

• Návrh výrobku s ohledem na ekologické balení zahrnuje následující aspekty „správné“ konstrukce: minimální spotřebu materiálu,

opětovně použitelné palety

recyklovatelný obalový materiál,

biologicky odbouratelný materiál.

• Návrh výrobku s ohledem na odvoz a recyklaci zahrnuje následující: volit opětovně využitelné, opravitelné součásti a sestavy

výběr materiálů z obnovitelných zdrojů,

minimalizace toxicity,

nepoužívat výplňový materiál do plastů jako je skelná vlákna a uhlík,

minimalizovat počet druhů materiálů, barevně rozlišit oddělitelné druhy materiálů,

identifikace materiálů k ulehčení třídění,

konstruovat díly snadno demontovatelné a oddělitelné,

zamezit použití lepidel,

omezit kontaminaci lepidly, nátěry, pokovování plastů,

snažit se použít recyklované materiály ve směsi s novým poprvé použitým materiálem,

navrhovat výrobek z hlediska minimalizace nákladů na přípravu opravy

Technická Dokumentace

Page 39: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

39

Metody DFE

• Principy usnadňující demontáž při ekologickém zpracování výrobku po ukončení jeho životního cyklu: zajistit snadný přístup k součástem a spojům

výrobek navrhovat modulárně, moduly vyměnitelné a opravitelné,

používat spoje a spojení usnadňující demontáž, upřednostňovat rozebíratelné spoje před lepidly,

minimalizovat křehké materiály a těžké kovy,

upřednostňovat použití konektorů před přímým spojením,

k rozebrání výrobku používat standardní nářadí.

Technická Dokumentace

NH3

H

H

HH

H H

Demontáž a recyklace

Analýza vlivu materiálu

Volba materiálů

Balení

Page 40: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

40

Implementace DfX

• Nevýrobní procesy velmi ovlivňují náklady, produktivitu a flexibilitu výroby vznik interních nedostatků – duplicita, zpoždění, korekce chyb...

Technická Dokumentace

Opatření na součástkách

Krátkodobý prostávající produkty

Opatření na montážních skupinách

Střednědobýpro plánované

produkty

Dlouhodobý pro následné

produkty

Po

ten

ciá

lra

cio

naliza

ce

Opatření na produktech

Page 41: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

41

Workshop DfX

• Implementace pozitivních přístupů a redukce negativních vlivů

• Orientace na redukci nákladů i problémů v předvýrobních etapách.

• Workshop DFX má následující postup:1. analýza funkcí výrobku

2. analýza struktury výrobku,

3. analýza spojů, součástek, materiálůa technologií, analýza produktuz hlediska montáže a výroby

4. návrh nových struktur výrobku,generování variant struktur

5. návrh modulů a součástek

6. hodnocení a výběr řešení

Technická Dokumentace

Analýza

Workshop

Koncept

Vyhodnocení

Analýza situace - výroba

Formulace cílů a podmínek

Výběr problému (součástky - skupiny)

Úvod do DFX

Sběr návrhů

Zpracování návrhů

Zhodnocení návrhů

Kombinace řešení

Prezentace

Dokumentace

moderátorDFX expert

kvalita

montáž

vývojprocesy

průmyslový inženýr konstrukce

Page 42: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

42

Design for X

Literatura:

Mašín, I. – Inovační Inženýrství, Plánování a návrh inovovaného výrobku, Technická Univerzita v Liberci. 2012

Mašín, I. – Ševčík, L.: Metody inovačního inženýrství. Inovace, plánování a navrhování výrobku. Institut technologií a managementu, Liberec. 2006.

Technická Dokumentace

Page 43: TECHNICKÁ DOKUMENTACE...optimalizace počtu součástí –podmínka nízké rozpracovanosti (Workin Process, WIP), nízkých nákladů na konstruování, logistiku, nákup i kontrolu

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/28.0050Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.

Děkuji za pozornost

Technická Dokumentace