BK65A0300 KONEENSUUNNITTELUOPPI

Transkriptio

1 Teknillinen tiedekunta LUT Metalli Tutkijaopettaja Kimmo Kerkkänen Harjoitustyön yleisohje Syksy 2011 BK65A0300 KONEENSUUNNITTELUOPPI 1. Harjoitustyön aihe Harjoitustyönä on käytännön tarpeesta, yleensä teollisuudesta, saadun aiheen mukainen konstruktiivinen ongelma. Myös ryhmän oma aihe voi tulla kysymykseen. Konstruktioharjoitus tehdään opiskelijan ryhmätyönä. Harjoitustyön tekemiseen varattu aika on syyslukukausi. Kurssi on suunnattu (3.-) 4. vuosikurssin opiskelijoille. Konstruktioharjoituksen tarkoituksena on perehdyttää opiskelijat järjestelmälliseen tuotesuunnitteluun sekä tehokkaaseen ryhmätyöhön. Konstruktioharjoituksen tekemiseen on varattu luokat ML7439 ja ML 7430 harjoitusaikoina. Myös Sammio on käytettävissä. Ryhmä tekee 2 (tai 3) vierailua harjoitustyön ongelman esittäneeseen yritykseen tai laitokseen. Vierailujen ajankohdasta ja toteuttamisesta ryhmän tulee sopia työn tilaajan kanssa. 1. teollisuusvierailu tehdään työn aiheeseen perehtymisen jälkeen ja toinen työn valmistuttua. Mikäli ryhmä tilaajan kanssa sopii kolmannesta vierailusta, se voidaan tehdä esim. työn viimeistelyvaiheen alussa. Teollisuusvierailun mahdollisesti aiheuttamien kulujen korvausmahdollisuudesta on syytä kysyä yrityksen yhdyshenkilöltä ennen matkaa. Parhaassa tapauksessa yritys saattaa maksaa tavanomaiset matkakulut. Asia on kuitenkin aina varmistettava etukäteen. 1.1 Suunnittelukatselmukset Konstruktiotyöstä pidetään suunnittelukatselmukset koko ryhmän läsnä ollessa seuraavissa vaiheissa: 1. projektisuunnitelma valmis sekä tehtävänasettelu suoritettu periodin lopulla 3. viimeistelyvaiheen alussa Suunnittelukatselmuksen yhteydessä ryhmä esittelee senhetkisen konstruktiotyön tilan, kertoo jatkossa tehtävät työt sekä tarkistaa aikataulussa pysymisen.

2 1.2 Tekniset laskelmat Työn tekemisessä tulee kiinnittää huomiota valintojen tekemiseen ja perustelujen esittämiseen laskelmien pohjalta. On hyvä suorittaa lujuusopilliset ja muut tarkastelut rakenteelle ja osoittaa niiden hallinta, vaikka ei liikuttaisikaan kriittisellä alueella tai kyseinen rakenne on ennenkin tehty kyseisellä tavalla ja havaittu toimivaksi. Ei ole tarkoitus laskea kaikkia mahdollisia kohteita yksityiskohtaisesti, vaan valita järkevästi tarkasteltavat kohteet ja suorittaa ensin karkeammalla tasolla oleva tarkastelu. Jos se osoittaa, että ollaan kriittisen alueen läheisyydessä niin tehdään mahdollisuuksien mukaan tarkemmat laskelmat. Jos työssä on selvästi erottuvia osia, kuten jonkin yksittäisen osan tai kokonaisuuden suunnittelu, lujuuslaskenta tai jokin muu vastaava tarkastelu ja kyseisen kohdan on tehnyt tietty (tietyt) ryhmän jäsen (jäsenet), niin ko. kohtaan voidaan merkitä tekijä (tekijät) mahdollisen yksilöllisen arvostelun pohjaksi. 1.3 Lähteiden käyttö Työssä käytettävät lähteet on merkittävä asiallisesti ja tehtävä lähdeluettelo. Kaavoista, jotka enemmistö teekkareista muistaa ulkoa, ei tarvitse tehdä viittauksia. 1.4 Valokuvaus yrityksen tiloissa Muistakaa kysyä yrityksen isänniltä lupa teollisuusvierailulla kuvaamiseen. 1.5 Tuoteluettelot Erilaisten koneenosien tuoteluetteloita harjoitustyön avuksi on ainakin salissa Lisätiedon hankintaan valmistajilta sekä maahantuojilta kannattaa kysellä harvinaisempien komponenttien ja koneenosien luetteloita. Useimmilla yrityksillä on myös alustavaan komponenttien valintaan riittävät ja ajantasaisimmat tuotetiedot www-sivuillaan. 2. Ryhmätyölevytilan käyttäminen Jokaiselle ryhmälle tehdään oma suojattu hakemisto, jonka koko on riittävä. Hakemiston käyttäminen tapahtuu LUT-domain -käyttäjätunnuksella. Yksittäinen opiskelija voi hallita täysin tiedostoja oman ryhmänsä hakemistossa. Opettajat voivat katsella kaikkien ryhmien tiedostoja ja järjestelmän vastuuhenkilöillä on kaikki valtuudet kaikkiin hakemistoihin. Ohjeet ryhmätyölevytilan käyttämiseen annetaan harjoituksissa. 3. Työprosessin päävaiheet Harjoitustyön ohjattuun tekemiseen on varattu aikaa seuraavasti: - 1. periodi 2 h/vko periodi 4 h/vko. Suunnittelu etenee noudattaen systemaattista ongelmanratkaisua. Suunnitteluprosessi voidaan pääpiirteissään jakaa seuraavasti:

3 1. Projektisuunnitelma 2. Tehtävänasettelu 3. Luonnostelu 4. Kehittely 5. Viimeistely Jaottelua tulisi vielä tarkentaa seuraavasti: Projektisuunnitelma Selkeä ja realistinen tavoitteenasettelu Selkeä ja realistinen aikataulu ja tarkistuspisteet Toteutussuunnitelma Johtamismalli, roolit, vastuut, resurssit, päätöksentekomallit, raportointimalli Tehtävänasettelu Aiheen valinta ja alustava aiheeseen tutustuminen Yhteydenotto harjoitustyön tilaajaan ja tavoitteiden tarkentamista koskevasta yhteydenpidosta sopiminen Tilaajalle esitettävien kysymysten valmistelu ja kirjaaminen Ongelman määritys, ympäristökaavion laatiminen Vaatimuslistan laadinta Luonnostelu Olemassa olevien tuotteiden selvitys Patenttikatsaus, tutustuminen alan tieteellisiin artikkeleihin Toimintojako ja tärkeimpien parametrien määritys SA-menetelmä Ratkaisujen etsintä osatoiminnoille Alustavien ideoiden keksiminen ja arviointi Kehittely Ideoiden jatkokehittely toimivaksi rakenteeksi (4...6 kpl) Rakenteiden arviointi teknisen toimivuuden ja taloudellisuuden perusteella Parhaiden ideoiden alustava jatkokehittely (1...3 kpl) - komponenttivalinnat - materiaalivalinnat - valmistusmenetelmät - lujuustarkastelu Viimeistely Parhaan konstruktion valinta ja sen jatkokehittely - kuten edellinen - yksityiskohtien suunnittelu - kokoonpanopiirustus ja osaluettelo - valmistuspiirustukset (vähintään 1/ryhmän jäsen) ainakin rakenteen tärkeimmistä komponenteista - käyttöohje, asennusohje - Konstruoinnin työnkulun lohkokaavioesitys löytyy liitteestä 3.

4 4. Aikataulu Ryhmä laatii projektisuunnitelmassa itse konstruktiotyön aikataulun sekä toimii aikataulun edellyttämällä tavalla. Projektisuunnitelman mukainen vastuuhenkilö huolehtii, että aikataulu on ajan tasalla myös koko harjoitustyön tekemisen ajan. Seuraavassa on esitetty arvio eri työvaiheisiin varattavasta ajasta, jota voi käyttää apuna aikataulua laadittaessa (katso myös liitettä 1). 4.1 Tehtävän määritys, projektisuunnitelman laatiminen ja ensimmäinen teollisuusvierailu Arvio ajankäytölle noin viikkoa Harjoitustyön valitsemisen jälkeen ryhmä perehtyy aiheeseensa sekä tekee projektisuunnitelman. Tehtävätilanteen selvittämiseksi tietoa on syytä etsiä ainakin kirjastosta, internetistä, markkinoilta (mahdolliset kilpailevat tuotteet), omasta kokemuksesta, korkeakoulun henkilökunnalta sekä tehtävän antaneesta yrityksestä. Tämän perusteella ryhmä selvittää ongelman ydinkysymykset, joista laaditaan kysymyslista. Tämän jälkeen voidaan tehdä ensimmäinen teollisuusvierailu. Ensimmäinen teollisuusvierailun ryhmä (tai sen osa) tekee tilaajayritykseen ongelman perusteellisen ymmärtämisen ja tarkennetun tehtävänmäärittelyn varmistamiseksi. Vierailun yhteydessä täsmennetään etukäteen alustavasti laadittua vaatimuslistaa yhdessä tilaajan kanssa. Onnistuneen teollisuusvierailun perusedellytyksenä on, että ryhmä on perehtynyt ongelmaan kunnolla etukäteen. 4.2 Luonnostelu Ajankäyttöarvio noin viikkoa Luonnosteluvaiheen työskentely on korostuneesti ryhmätyöluonteinen, minkä vuoksi koko ryhmän on oltava yhtäaikaa koolla harjoituksissa. 4.3 Kehittely Arvio ajankäytölle noin viikkoa Kehittelyvaiheessa laaditaan runsaasti alustavia piirustuksia ja laskelmia. Tähän työhön soveltuvat hyvin Sammiossa olevat tietokoneet ohjelmistoineen. 4.4 Viimeistely Arvio ajankäytölle noin viikkoa Viimeistelyvaiheessa tuotetaan yksityiskohtaiset dokumentit suunnitelman kriittisimmistä ja tärkeimmistä osista.

5 5. Projektiraportin palautus Palautusseminaari pidetään viikolla 49. Palautusseminaariin on koko ryhmän osallistuttava, poissaolijan on esitettävä hyväksyttävä syy etukäteen. Harjoitustyö palautetaan viimeistään seminaarin yhteydessä. Palautusseminaarissa ryhmä pitää min kestävän esittelyn harjoitustyöstään: - ongelman lähtökohdat ja tarkennus - vaatimuslista - lopullisen ratkaisun valintaan johtaneet perusteet - valitun ratkaisun toimintaperiaate ja tärkein koneenosa tai rakenteen yksityiskohta - arvio ratkaisun teknisestä ja taloudellisesta onnistumisesta Opponoiva ryhmä kommentoi kysymyksin ja rakentavin parannusehdotuksin esittävän ryhmän suunnitelmaa siten, että jokainen esittää ainakin yhden kysymyksen esittävälle ryhmälle. Ryhmän tulee myös huolehtia asianmukaisen loppuraportin lähettämisestä harjoitustyön antaneeseen yritykseen siten, että kaikki työn tulokset tulevat yrityksen hyödynnettäviksi. 6. Opintojakson arvosana Opintojakson arvosana muodostuu harjoitustyön ja tentin arvosanan geometrisesta keskiarvosta (arvosanat kerrotaan keskenään ja otetaan neliöjuuri). Se korostaa molempien osien hyvän suorittamisen tärkeyttä. Tutustu myös harjoitustyön kannalta hyödyllistä tietoa sisältäviin liitteisiin 1 6!

6 ESIMERKKI HARJOITUSTYÖN AIKATAULUSTA LIITE 1. Viikko Tehtävä Kehitystyön päävaihe 36 Harjoitustyöaiheiden jako, projektisuunnitelman tekeminen 36 Ongelmaan perehtyminen, kysymyslista teollisuusvierailu 38 Vaatimuslistan tarkistus, abstrahointi, toimintorakenteen esittäminen, 1. suunnittelukatselmus 39 Ratkaisuperiaatteiden etsintä osatoiminnoille sekä ideointi 40 Tuotettujen ideoiden alustava arviointi ja potentiaalisimpien osaratkaisujen alustava konkretisointi 41 Osatoimintojen yhdistäminen kokonaistoiminnon toteuttaviksi ratkaisuiksi, 2. suunnittelukatselmus 42 Tenttiviikko 43 Ratkaisuperiaatteiden konkretisointi 44 Mittakaavaan piirretyt luonnokset, laskelmat 45 Luonnosten arvostelu, periaatteellisen ratkaisun vahvistaminen, 3. suunnittelukatselmus 46, 47 Lopullisen konstruktion kehittely; yksityiskohtien ideointi, laskelmat 48 Viimeistely, käyttö- ja asennusohjeet Tehtävänasettelu Luonnostelu Kehittely Viimeistely 49 Palautusseminaari

7 Koneensuunnitteluopin kursseilla hyvään arvosanaan LIITE 2. vaadittavat asiat harjoitustyössä: Selkeä esitystapa: kaavat esitetään asianmukaisesti ja symbolit selitetään laskelmia tehtäessä piirretään tarvittaessa kuva mistä ilmenee kyseinen tapaus, esim. kuormitukset tekstissä tehdään viittaukset lähteisiin ja tehdään lähdeluettelo sisällysluettelo liitteet merkitään selkeästi Järjestelmällisen suunnittelun riittävä kuvaus: vaatimusluettelo riittävän kattava kvantitatiivisine ilmaisuineen toimintorakenteen esittäminen kokonais- ja osatoimintoineen osatoimintojen ideat esitetään matriisissa kokonaistoiminnon toteuttavista ratkaisuista piirretään selkeitä luonnoksia vähintään 2 tai 3 ratkaisun kehittely ja vertailu Parhaan ratkaisun jatkokehitys: tekniset ja taloudelliset laskelmat, teknisillä suurempi painotus Parhaan ratkaisun konstruktiopiirustukset: toiminnollisesti tärkeät mitat kokoonpanopiirustus työpiirustukset Ratkaisun arviointi: hyvät ja huonot puolet mitä asioita pitää vielä tutkia tarkemmin jatkokehityssuunnitelma

8 Konstruoimisen työaskeleet LIITE 3.

9 Asiakkaan tarpeiden selvittäminen LIITE 4. Pääperiaate: Asetu asiakkaan asemaan ja mieti mikä tarve voi olla tulkittavan asian taustalla. Käytä apuna seuraavia kysymyksiä: Miksi? Miksi asia on asiakkaalle tärkeä? Mikä asiakkaan elämän tai liiketoiminnan edellytys tai päämäärä on taustalla? Mihin suurempaan kokonaisuuteen asiakkaan toteamus liittyy? Mikä asiakkaan vaatimus on taustalla? Mitä asiakas saa, jos asia on kunnossa?

10 Tuotteen päätunnuspiirteet LIITE 5.

11 Kirjallisuutta Koneensuunnitteluoppi kurssille LIITE 6.