Muuntajamekaniikan konseptisuunnittelu T&K-projektin osana

Abstract

Tässä työssä selvitetään muuntajamekaniikan konseptisuunnitteluprojektin kulkua. Projekti suoritettiin Turun ammattikorkeakoulussa osana Turun Koneteknologiakeskuksen luotsaamaa KOMEAT™-hanketta. Projektissa sovellettiin Turun ammattikorkeakoulussa syksyn 2010 aikana tuotekehityskurssilla yliopettaja Veikko Välimaan johdolla kehitettyä T&K-prosessin kaaviomallia.

Opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella Trafotek Oy:lle K-sarjan muuntajiin standardiosista koostuva mekaniikkaratkaisu. Työhön sisältyi esiselvityksen teko, speksien eli uuden rakenteen reunaehtojen laadinta sekä muuntajan uuden rakenneratkaisun konseptisuunnittelu.

Esiselvityksessä selvitettiin nykyisten rakenneratkaisujen koostuminen ja eri osarakenteiden perusteet, sekä käytiin läpi vuosina 2008–2011 toimitettujen muuntajien teho- sekä kytkentävariantit. Esiselvityksen perusteella projektiin kuuluvaa aluetta rajattiin asiakasyrityksen toimesta. Esiselvitys antoi projektin jatkamiseen tarvittavan tietopohjan ja toi esiin selkeät kehityskohteet sekä mekaniikkarakenneratkaisussa että tuotannon virtautuksessa. Uuden mekaniikkarakenteen reunaehtojen laadinta osoittautui haastavaksi – tuotevarianttien suuri määrä sekä yrityksessä samanaikaisesti käynnissä olevat muut muuntajarakenteen uudistukset saivat aikaan sen, että rajausta ei voinut suorittaa eksaktisti, vaan rajoilla oli liukumaa ja vaihtoehtoisia ratkaisuja.

Muuntajamekaniikan konseptisuunnittelun tuloksena esitetään pelkistetyt rakenneratkaisut, joiden avulla yksilöllisten muuntajaratkaisujen valmistamisen sijaan suunnataan tuotannon volyymi standardiratkaisuihin. Tällöin suunnittelutyö helpottuu ja nopeutuu, alihankintaosien valmistus ja sisäänosto helpottuvat ja tuotantotahti nopeutuu ja täten pystytään paremmin vastaamaan kasvavan kysynnän tuomiin haasteisiin. Uudistettu selkeä rakenneratkaisu parantaisi myös yrityksen työviihtyvyyttä merkittävästi ja tarjoaisi viimeistellyn ulkonäkönsä vuoksi kilpailuetua kasvavilla markkinoilla.

This thesis is about a mechanical concept design project of transformers. The project was carried out as a part of the Turku University of Applied Sciences KOMEAT™ project. This mechanical concept design project applied a R&D -process diagram, which was developed at the Turku University of Applied Sciences in autumn 2010 during Product Development Course led by Senior Lecturer Veikko Välimaa. The aim of the thesis was to design a standardized mechanical solution to K-transformers for Trafotek Ltd. The work included a preliminary survey, determining of the boundary conditions i.e. the specs of the new structure and a concept design of the new solution. The preliminary study examined the current structures of variable transformer solutions, and it also contains the various criteria of all different parts of a transformer. The preliminary study discusses all the transformer core outputs and switching versions which were submitted in the timeline of 2008–2011. On the basis of this pre-feasibility study the project target area was limited by the client company. The preliminary study provided the necessary knowledge to conduct the project, and highlighted clear development targets in the mechanical structure as well as in the streaming of the production. Determining the boundary conditions for the new mechanical structure proved to be quite challenging – a large number of product variants and simultaneous mechanical structure reforms e.g. transformer core modifications made the demarcation ambiguous with alternative solutions. As a result of the concept design process of transformer mechanics, simplified design solutions were presented. New solutions direct the production volume to standard solutions instead of unique ones. With the new structure, mechanical design in the production chain becomes easier and faster, and sub-manufacturing and purchase of subcontract parts is easier. Faster production rates are reached and thus the company is better able to respond to the challenges of growing demand. The revised and clear structure would also improve job satisfaction significantly, and the finished appearance would provide clear competitive advantage in emerging markets.