Tuotekehitysprosessi mekaniikkasunnittelussa

Abstract

Työssä keskityttiin kokonaisvaltaisesti mekaniikkasuunnittelun suunnittelu- ja tuotekehitysprosessin eri osa-alueisiin. Teoriaosuudessa esiteltiin laajasti kirjallisuudessa kuvattu järjestelmällinen lähestymistapa kyseisiin prosesseihin. Käsittely sisälsi sekä eri metodologioiden yleiskatsauksen että useiden yksittäisten probleemien ratkaisuun soveltuvien metodien esittelyn. Suunnittelutyön tuloksellisuuteen ja luovuuteen vaikuttavia tekijöitä tarkasteltiin myös kognitiivisen tieteen näkökulmasta, koska ihmismielen kyvyt ja rajoitteet ovat suunnittelun onnistumisen ytimessä.

Työn käytännön osuus oli jaettu kolmeen tehtävään, joiden tilaajana oli Enmac Oy. Ensimmäinen tehtävä oli putoamissuojien tuotekehityksen dokumentoinnin kehittäminen yrityksen tarpeisiin sopivaksi. Toisena tehtävänä oli putoamissuojan pystysuuntaisten lineaarijohteiden puristumisvaaran eliminointiin soveltuvan konseptin kehittäminen. Kolmantena ja laajimpana tehtävänä oli vaakasuunnassa liikuteltavan putoamissuojan lineaarijohteiden uuden konseptin kehittäminen. Tämän osion tavoitteina oli johteiden valmistuskustannusten alentaminen ja käyttövarmuuden sekä asennettavuuden parantaminen edelliseen malliin verrattuna.

Käytännön osuuden toteuttamisessa hyödynnettiin työn teoriaosuudessa esiteltyä järjestelmällistä lähestymistapaa sekä eri metodeja. Tavoitteiden saavuttaminen onnistui tilaajalta saadun palautteen mukaan erinomaisesti. Mekaniikkasuunnittelun konseptivaiheesta edettiin edelleen toteutussuunnitteluvaiheeseen ja alustavien valmistuspiirustusten sekä osaluetteloiden laadintaan. Työn kulku käytännössä ja teoriaosuudessa kuvattu järjestelmällinen lähestymistapa olivat monissa kohden työtä yhdenmukaisia, mikä avasi uusia näkemyksiä suunnitteluprosessien tulokselliseen läpiviemiseen.

Työkaluina käytännön osuudessa käytettiin konseptivaiheesta lähtien tunnistettujen rajoitteiden listausta, muisti- ja tarkistuslistoja, ratkaisuehdotusten arviointimenetelmiä, 3Dmallinnusta sekä teknistä laskentaa FEM-lujuusanalyysit mukaan lukien. Alustavien konseptien joukosta valittiin pääkonsepti, joka vietiin toteutussuunnitteluvaiheeseen. Toimivien ratkaisujen löytämiseksi eri suoritusvaiheiden välillä tehtiin iteraatiota.

This Bachelor’s thesis examines a product development and design process. In theoretical analysis marked attention was paid to a systematic approach in design including cognitive aspects as described in literature. For solving various problems in engineering design different universal methodologies and methods were presented. A cognitive aspect was considered essential in problem solving and hence discussed in this thesis. The thesis was commissioned by Enmac Oy.

This thesis had three practical tasks. First, the development of a documentation system for product design and development in the fall protection department was pursued. The second task was designing a concept for a protective barrier that would prevent limb crushing in a linear guide system of a fall protection cage. The third and widest task was the conceptual design of a novel horizontal linear guide system for a fall protection carriage. In this section, the main goals were to design a robust and easy-to-install linear guide system with lower production costs compared to the previous model.

A systematic approach and related methods were utilized in reaching the aforementioned goals. According to feedback from Enmac Oy, the objectives in all three tasks were reached with distinction. Mechanical design was extended from a conceptual phase to the embodiment design phase. Preliminary drawings and part lists were compiled for production cost evaluation. In finding solutions, both heuristic and discursive methods were applied as suggested in literature. Using a systematic approach in this study gave a new insight into product development and engineering design in mechanical engineering.

A variety of tools were used in the design and development process. From the very beginning, essential constraints were listed and with the help of check lists and evaluation methods suitable preliminary concepts were generated. After selecting the principal concept, the work progressed into the embodiment design phase. Rough sketches, 3Dmodelling, technical calculations and FEM structural analysis were utilized from an early stage in the design process.