Bevezetés
Az összeszerelés az a szűk keresztmetszet, amiről senki sem beszél. Az alkatrészek a munkapadon hevernek. A gépkezelők az illesztéssel babrálnak. A rögzítőelemek leesnek. Az idő elszáll. Itt változtatja meg a játékszabályokat a DFA – Design for Assembly (Összeszerelésre tervezés).
A számok egyértelműek. A több alkatrészből álló összeszerelés a gyártási költségek és az ütemterv hatalmas részét emészti fel. Ez nem csak gyártás. Ez átdolgozás. Ezek szervizhívások. Ezek olyan helyszíni javítások, amelyek kétszer annyi ideig tartanak, mint amennyit vártak.
A DFA-elvek korai alkalmazása mindezt elkerüli. A termék egyszerűbbé válik. Az összeszerelési lépések lerövidülnek. A kezelőknek kevesebb szerszámra van szükségük. A terepi technikusoknak gyorsabban kell végezniük. A termelés és a szolgáltatás egyaránt javul.
A DFM és a DFA együttműködnek. Az egyik megkönnyíti az alkatrész gyártását. A másik pedig megkönnyíti a termék összeszerelését és szétszerelését. Ha bármelyiket is figyelmen kívül hagyjuk, a gyártóüzem – vagy a szervizautó – fizeti meg az árát.
1. fejezet – A közgyűlés függetlensége
Kerülje az erőltetett szétszerelési sorozatokat
Egy alkatrész beszerelésekor nem szükséges az összes többi alkatrészt eltávolítani. Ugyanez az elv érvényesül a szétszerelés során is. A karbantartási munkák nem igényelhetik a termék szétszerelését egészen a keretig.
A kényszerített sorozatok pluszmunkát eredményeznek. Az összeszerelési idő megnő. Az összeszerelési idő ennek következtében meghosszabbodik. A technikusok frusztráltak lesznek. Az alkatrészek hajlamosak a károsodásra a felesleges szétszerelés során. Egy jó alkatrész-favágónak (DFA) már a kezdetektől fogva figyelembe kell vennie a jövőbeni karbantartási igényeket.
Ne érintsen meg két illeszkedő felületet egyszerre
Egy alkatrész bekerül az összeszerelési folyamatba. Ha egyszerre két felülettel kell illeszteni, ez rendkívül nehézzé válik. Az összeszereléshez szükséges erő jelentősen megnő. A kezelőnek nincs más választása, mint erősen nyomni és oldalirányban mozgatni az alkatrészt.
A megoldás a szekvenciális összekapcsolás. Először az egyik jellemző pozicionálja az alkatrészt, és csak ezután kapcsolódik be a második. A hézagok és az elülső szögek segítenek ezt a folyamatot megkönnyíteni. Ez a DFA alapelve. Összeszerelésenként több másodpercet is megtakaríthat. Amikor a termelési volumen eléri a több ezer darabot, ezek az időmegtakarítások jelentős előnyökkel járnak.
Biztosítson megfelelő szerszámszabadságot
A villáskulcsnak térre van szüksége a forduláshoz. A nyomatékkulcsnak egyenes megközelítésre van szüksége. A csavarhúzónak szabad útra van szüksége.
A nem megfelelő hézag komoly problémákhoz vezet. A rögzítőelemek keresztbe kerülnek, mert a szerszám ferdén érkezik be. A csavarok nem kapnak elegendő nyomatékot, mert a dugókulcs nem illeszkedik teljesen. Az összeszerelés lelassul. Megnő az utólagos megmunkálás.
A DFM és a DFA együttesen oldja meg ezt a problémát. A formának vagy a megmunkált alkatrésznek hozzáférési lehetőségekkel kell rendelkeznie – zsebekkel, kivágásokkal vagy elegendő hellyel a rögzítőelemek körül. Az alkatrészeket a formát szem előtt tartva kell megtervezni, nem pedig fordítva.
Kinematikai mozgások egyszerűsítése
Az egyenes vonalú mozgás gyors. Nyomja be az alkatrészt. Kész.
A lineáris mozgás gyors. Nyomja be az alkatrészt. Kész.
A többirányú útvonalak lassabbak. A kezelőnek először meg kell döntenie, el kell forgatnia és be kell állítania az alkatrészt, mielőtt betolná. Minden további mozdulat néhány másodperccel meghosszabbítja a folyamatot. Minden további mozdulat növeli a ferde illesztés kockázatát.
Az egyszerű mozgások jobban megfelelnek az automatizálásnak. Egy robot könnyen tud függőlegesen lefelé nyomni, de nehezen tud mozogni egy kanyargós behelyezési útvonalon. A hatékony automatizálás az egyszerű automatizálás. Ez egy alapvető szempont a nagy volumenű gyártósorok esetében a DFA tervezése során.
2. fejezet – Hibabizonyítás a tervezésben
A működés biztosítása a telepítési sorrend ellenére
A kezelők nem mindig követik a leírást. Kihagyhatnak bizonyos lépéseket, megfordíthatják a lépések sorrendjét, vagy hibákat követhetnek el.
A jó DFA ezt tolerálja. Még ha a telepítési sorrend megváltozik is, a végső összeszerelés továbbra is megfelelően fog működni. Az önbeálló funkciók, a nagy távolságok és a hibamentes csatlakozófelületek szintén segítenek.
Ha egy terv csak akkor működik, ha pontosan egy sorrendben szerelik össze, akkor a gyártósoron kudarcra van ítélve. Az emberi hiba elkerülhetetlen, és a tervnek képesnek kell lennie ezeknek a hibáknak a kezelésére.
Aszimmetria használata hibák kiszűrésére (Poka-Yoke)
A négyzet alakú csapok négyzet alakú lyukakba, a kerek csapok pedig kerek lyukakba illeszkednek. A reteszhornyos csatlakozók csak egyféleképpen helyezhetők be.
Ez egy aszimmetrikus kialakítás, amelyet a hibák elkerülése érdekében használnak. Fizikailag megakadályozza a helytelen összeszerelést. A kezelők nem tudják a helyükre erőltetni a rossz alkatrészeket.
Ez a módszer olcsó és hatékony, nem igényel képzést vagy ellenőrzést. A gyártástervezésnek (DFM) meg kell őriznie ezt az aszimmetriát. A reteszhornyos fröccsöntött alkatrészeknek tisztán és könnyen ki kell tudniuk szedni a formából; az aszimmetrikus kontúrú megmunkált alkatrészeknek biztonságosan rögzíthetőknek kell lenniük a rögzítőelemekkel. A gyártási folyamat során soha nem szabad lekerekíteni a hibákat megakadályozó jellemzőket.
A szimmetria használata az orientáció egyszerűsítéséhez
Az aszimmetria megakadályozza a helytelen behelyezést. A szimmetria ezzel szemben kiküszöböli az orientáció kiválasztásának szükségességét.
Egy kör alakú alkatrész, kerületük mentén elrendezett rögzítőfuratokkal? A kezelőnek nem kell aggódnia, hogy melyik furat illeszkedik be először. Egy négyzet alakú alkatrész, amelynek minden oldala azonos? Bármilyen forgatás működik. A tájolás lényegtelenné válik.
Ez csökkenti a kognitív terhelést. A kezelőknek nem kell gondolkodniuk. A robotoknak nincs szükségük látórendszerekre. Mivel nem kell kiválasztani a helyes orientációt, a hibák kiküszöbölhetők.
Itt kompromisszumot kell kötni. Bár a szimmetria segíti az összeszerelést, növelheti a gyárthatósági tervezés (DFM) összetettségét, ha magfeszültséget eredményez vagy korlátozza az alkatrészek elrendezését. Mindkét tényezőt átfogóan kell értékelni ahhoz, hogy olyan megoldást válasszunk, amely egyensúlyt teremt az összeszerelési sebesség és a gyártási költségek között.
Önigazító sajátosságok és letörések hozzáadása
A két komponens illeszkedik egymáshoz. A kezelők néha nem látják a csatlakozási felületet, ezt vakillesztésnek nevezik. Az illesztés elsősorban a tapintási visszajelzésen és időnként a szerencsén múlik.
A letörések megoldhatják ezt a problémát. Egy kúpos bevezető felület vezeti az illeszkedő felületeket az illeszkedés érdekében. A kisebb pozicionálási hibákat a kúpos felület automatikusan korrigálja. Ennek eredményeként csökken a behelyezési erő. Az alkatrészek simán a helyükre csúsznak, ahelyett, hogy beakadnának.
A kúpos és lekerekített bevezető felületek ugyanazt a célt szolgálják. Olcsón megvalósíthatók, összeszerelésenként több másodpercet takarítanak meg, és csökkentik a kezelő fáradását. Ez a DFA alapvető gyakorlata.
Ismerd fel a letörések rejtett értékét
Az illesztés előnye nyilvánvaló. A rejtett előnyök ugyanolyan értékesek.
Az éles szélek megsérülhetnek. A letört élek védik őket. A kezelés, a szállítás és az automatizált adagolók – ezek mind ütődnek az élekhez. A letört él jobban bírja.
Feszültségkoncentráció a sarkoknál? A letörések csökkentik őket. Az alkatrész tovább tart.
Az automatizált adagolók a letört alkatrészeket részesítik előnyben. Ezek elcsúsznak egymás mellett anélkül, hogy akadnának. Megbízhatóbban orientálódnak. Az adagoló ritkábban akad el.
A DFM támogatja ezt. A letörések könnyen formázhatók. Könnyen megmunkálhatók. Nem jelentenek plusz költséget a szerszámtervezés szakaszában. Az előny ingyenes.
3. fejezet – Automatizálásra kész tervezés
Robotizált megfogás és reteszelés tervezése
A robotok nem rugalmasak. Stabil és megismételhető működési feltételeket igényelnek; ellenkező esetben meghibásodnak.
A megfogási pontoknak kiszámíthatónak kell lenniük. A készülék nem „tapogathatja” az utat” a munkadarab körül; minden alkalommal pontosan meg kell határoznia a munkadarab pontos pozícióját. A sík, párhuzamos megfogó felületek stabil érintkezési felületet biztosítanak a párhuzamos pofás készülékek számára, így segítve ezt az elérését. A pozitív reteszelésű geometriák biztosítják, hogy a készülék biztonságosan tartsa a munkadarabot az áthelyezés során.
Az automatizálásban a DFA (differenciális feldolgozás) olyan alkatrészek tervezését jelenti, amelyeket egy robot egyedi szerszámok vagy komplex látórendszerek nélkül is képes kezelni. Az egyszerű megfogó funkciók lerövidíthetik a ciklusidőket. Az előre látható pozicionálás csökkenti a programozási erőfeszítést. A DFM-nek ezeket a funkciókat a teljes gyártási folyamat során fenn kell tartania. A merülési szögek nem ütközhetnek a megfogó felületekkel. Az öntőforma-elválasztó vonalak nem hozhatnak létre éles széleket, amelyek ütközhetnek az effektorral.
Tartsa a rögzítőelemek fejeit simán és elakadásmentesen
A rögzítőelemek egy adagolón és egy csúszócsúszdán keresztül haladnak, végigsiklanak a vezetősíneken, majd végül a pozicionálófejbe esnek.
A kiálló anyák beszorulnak, az éles szélek pedig beleakadnak valamibe. Az adagoló elakad, és a gyártósor leáll.
Nyilvánvaló, hogy a sima felületű és egyenes szélű anyák jobban folynak. A trapézfejű és a gyűrűsfejű anyák, valamint a süllyesztett anyák is megfelelőek. Mi a helyzet a hatszögletű fejűekkel? Ezek mindenhol elakadnak, és kiszámíthatatlanul gurulnak. Kerüld el őket.
Ugyanez a logika vonatkozik a fröccsöntött és a megmunkált alkatrészekre is. Az akadásoktól mentes felületek biztosítják az anyagmozgató rendszerek zökkenőmentes működését. Ez a DFA és a DFM metszéspontja. Az alkatrésznek könnyen elkészíthetőnek és könnyen adagolhatónak kell lennie. Az a forma, amely elakad az adagolótálban, termelési katasztrófa, függetlenül attól, hogy mennyire olcsó volt megmunkálni.
Ömlesztett anyagok kezelésének megakadályozása
Rezgő garatok és adagológaratok szállítják az alkatrészeket a szerelősorra. Ehhez elengedhetetlen, hogy az alkatrészek szabadon mozoghassanak.
A horgok elzárhatják az alkatrészek áramlását. A gyűrű alakú szerkezetek összegabalyodhatnak. Az egymásba kapcsolódó geometriák láncokat alkothatnak. Ennek eredményeként az adagoló elakad. A kezelőknek be kell nyúlniuk, hogy kibogozzák az alkatrészeket.
Az összegubancolódásra hajlamos alkatrészek lelassítják a gyártósort, ami ellentétes az automatizálás céljával. A tervezőknek a lehető legnagyobb mértékben kerülniük kell ezeket a jellemzőket. A tömeges kezelés DFA-ja olyan alakzatok tervezését jelenti, amelyek lazán illeszkednek, nem pedig egymásba rögzülnek.
4. fejezet – Modularitás és szabványosítás
Egyértelmű modulhatárok meghatározása
Egy modul egy funkcionális egység. Egy dolgot csinál, és azt jól csinálja. Határai világosak és jól meghatározottak: bemenetek és kimenetek, tápellátás és jelek, rögzítés és tömítés.
A világos határok mindent leegyszerűsítenek. A tesztelés gyorsabb, a hibaelhárítás pedig könnyebb. Egy hibás modul egyszerűen kicserélhető anélkül, hogy órákat kellene tölteni a diagnosztikával. A rendszer többi része érintetlen marad.
A DFA (differenciál-fagyakorlat) a modularitás előnyeit élvezi. Minél kevesebb az interakciós pont, annál egyszerűbb az összeszerelési folyamat. A DFM szintén előnyökkel jár. A modulok különböző gyártósorokon gyárthatók, majd később összeszerelhetők.
Csökkentse a helyszíni összeszerelési munkát
A terepi összeszerelés költséges. A rossz világítás, a korlátozott eszközök és a létrán állva dolgozó technikusok miatt a hibák elkerülhetetlenek.
Helyezd át a munkát egy gyári műhelybe. A környezet szabályozott, a világítás megfelelő, és minden szükséges szerszám rendelkezésre áll, ami gyorsabb összeszerelést, alacsonyabb hibaszázalékot és alacsonyabb munkaerőköltségeket eredményez.
Ez a DFA egyik alapelve. A terméktervezésnek minimalizálnia kell a helyszíni szerelési munkát. Az elkerülhetetlen telepítési lépéseket a lehető legegyszerűbben kell tartani – plug-and-play módon, a kábelezés és forrasztás helyett. A DFM ezt az elvet azáltal támogatja, hogy olyan részegységeket állít elő, amelyeket komplett egységként szállítanak, ezáltal csökkentve a helyszínre szállított laza alkatrészek számát.
A standard, polcról leemelhető alkatrészek előnyben részesítése
Az egyedi alkatrészek drágábbak, hosszabb a szállítási idejük, és kevésbé részletes dokumentációval rendelkeznek.
A szabványos rögzítőelemek, csatlakozók és részegységek olcsóbbak, könnyen raktáron elérhetők, nyilvánosan elérhető specifikációk és jól bevált ellátási láncok támogatják őket, így a cserealkatrészek könnyen beszerezhetők.
A DFM és a DFA egyaránt a szabványokat részesíti előnyben. A szabványos rögzítőelemek szabványos szerszámokat hajtanak. A szabványos csatlakozók szabványos kábelekhez illeszkednek. A szabványos részegységek szabványos csatlakozókba illeszkednek. Egy olyan kialakítás, amely nagymértékben szabványos alkatrészekre támaszkodik, gyorsabban fejleszthető, könnyebben megépíthető és egyszerűbben támogatható a terepen. Az egyedi megoldás nem mindig jobb. Néha a szabvány a legokosabb választás.
5. fejezet – Szétszerelésre és újrahasznosításra való tervezés
Könnyű anyagszétválasztás
Amikor egy termék eléri a hasznos élettartama végét, szétszerelik. A különböző anyagoknak különböző hulladékáramokba kell kerülniük: a műanyagok a műanyag-újrahasznosítási folyamatba, a fémek a fém-újrahasznosítási folyamatba, az elektronikus alkatrészek pedig speciális kezelésre kerülnek.
Ha az anyagok véglegesen össze vannak kötve, az elválasztás nehézzé válik. Az újrahasznosítóknak nincs más választásuk, mint megszabadulni tőlük, és a termék végül a hulladéklerakóban köt ki.
A szétszerelhetőségre való tervezés azt jelenti, hogy a szétválasztás egyszerű. A patentcsatlakozók oldhatók. A rögzítőelemek eltávolíthatók. Az anyagok kézzel vagy géppel válogathatók. Ez a DFA fenntarthatóság-vezérelt kiterjesztése – ugyanazok az elvek, amelyek megkönnyítik az összeszerelést, a szétszerelést is lehetővé teszik. A DFM ezt azáltal támogatja, hogy elkerüli a nem visszafordítható állandó illesztési módszereket.
Cserélje ki a ragasztókat patentzárakra és gyorszárakra
A ragasztók állandóak. Kikeményedés után nehéz szétválasztani őket. A szétszerelés károsodást okoz: az alkatrészek eltörnek, az anyagok összekeverednek, és az újrahasznosíthatóság is sérül.
A bepattintható csatlakozások megoldják ezt a problémát. Használat közben szerszámmal vagy egyszerűen pattintással szétszerelhetők. A gyorskioldó rögzítők ugyanígy működnek. A szétszedhető bepattintható csatlakozások egyszeri szétválasztási utat biztosítanak.
Ezek mind olyan megoldások, amelyek összhangban vannak a DFA alapelveivel. Az összeszerelés gyorsabb, mint a ragasztó kikeményedése – nincs várakozás, nincsenek szerelvények és nincsenek káros füstök. A szétszerelés könnyebb, így lehetséges a javítás, és az újrahasznosítás praktikus opció. A DFM-nek biztosítania kell, hogy a bepattintható geometria a teljes gyártási folyamat során robusztus maradjon. Ha a bepattintható erő túl gyenge, a csatlakozás használat közben elszakad; ha túl erős, a szétszerelés nehézkessé válik. Az egyensúly kulcsfontosságú.
A NOBLE-ról – Precíziós CNC megmunkálás Teljes körű gyártás
Kik vagyunk?
A NOBLE egy precíziós CNC megmunkálóüzemet üzemeltet. A hangsúly az orvosi, autóipari és ipari piacokon van. Nagy mennyiségű gyártás. Alacsony és közepes volumen. Ez az ideális kategória. Komplex alkatrészek. Kis tételek. Szigorú tűrések.
Tanúsított minőségbiztosítási rendszerek (ISO 9001 és ISO 13485)
A tanúsítványok nem díszek. Az ISO 9001:2015 szabvány a minőségirányítást minden folyamatra kiterjedően lefedi. Az ISO 13485:2016 szabvány orvosi szintű szigorúságot is biztosít – nyomon követhetőséget, dokumentációt és folyamatirányítást.
Ezek a tanúsítványok következetességet jelentenek. Minden rész ugyanolyan bánásmódban részesül. A rendszert auditálják. A nyilvántartások léteznek. A szabályozott iparágak megkövetelik az ilyen szintű bizonyítást.
Egyablakos megoldás: a tervezéstől az összeszerelésig
A megmunkálás csak a kezdet. A felületkezelés fokozza a védelmet. Az ellenőrzés igazolja a megfelelőséget. Az összeszerelés és a végső összeszerelés teszi teljessé a terméket.
Egyetlen beszállító kezeli az egészet. Nincs szükség alkatrészek szállítására a szállítók között. Nincsenek koordinációs problémák. Az ellátási lánc zsugorodik. A rezsiköltségek csökkennek.
Miért érdemes a NOBLE-lal együttműködni?
Egyetlen kapcsolódási pont az alapanyagtól az összeszerelt alkatrészig. Ez az érték.
Gyorsabb átfutási idő, mivel megszűnik az átadások száma. Kevesebb koordinációs probléma, mivel semmi sem vész el a fordítás során. Bizonyított minőség, mivel a rendszerek tanúsítottak, az emberek pedig tapasztaltak.
A szabályozott iparágak megbíznak ebben a megközelítésben. Orvostechnikai eszközök. Autóipari biztonsági alkatrészek. Ipari vezérlők. Mindegyikre ugyanazok a szabványok vonatkoznak.
FAQ
Mi az az Összeszerelésre Tervezés (DFA) és miért fontos?
A DFA egy olyan módszer, amely leegyszerűsíti a termékszerkezeteket és az összeszerelési lépéseket. Csökkenti az alkatrészek számát, megkönnyíti a kezelést és a behelyezést, valamint elkerüli a bonyolult szerszámozást vagy a kényelmetlen mozdulatokat. Az eredmény? Gyorsabb összeszerelés, kevesebb utómunka és könnyebb szervizelés. Ez minden modern DFM / DFA stratégia alapvető részét képezi.
Miért hagyják gyakran figyelmen kívül a szerszámhézagot, és hogyan befolyásolja ez az összeszerelést?
Kulcsok vagy nyomatékkulcsok számára elegendő hely nélkül a kezelők nehezen boldogulnak – keresztmenetesedés, alulmeghúzás vagy sérült alkatrészek következhetnek be. Egy kis hézagellenőrzés a CAD modellben később megakadályozza a költséges gyártósori problémákat.
Melyek a leggyakoribb tervezési hibák, amelyek rontják az összeszerelés hatékonyságát?
A leggyakoribb buktatók közé tartoznak:
- Olyan alkatrészek tervezése, amelyeknél az egyik alkatrész szétszerelése szükséges a másikhoz való hozzáférés előtt
- Két illeszkedő felület egyidejű összekapcsolásának kényszerítése megnehezíti a behelyezést
- A szerszámok közötti távolság elhanyagolása, így nincs hely villáskulcsoknak vagy csavarhúzóknak
- Átlátszó letörések és önbeálló funkciók vak szereléshez
- Ragasztók használata bepattintható illesztések vagy gyorskioldó mechanizmusok helyett, ami bonyolítja mind az összeszerelést, mind a jövőbeni javításokat
Ezek a problémák megelőzhetők a DFA-elvek fegyelmezett alkalmazásával a korai tervezési fázisban.
