Digitaalinen kappaletuotanto - Nopeasti markkinoille

Transkriptio

1 Digitaalinen kappaletuotanto - Nopeasti markkinoille Jouni P. Partanen Aalto-yliopisto, BIT tutkimuskeskus FIRPA seminaari Design Factory, Aalto-yliopisto, huhtikuun

2 Sisältö Käytännön esimerkkitapaus Numeerinen Painomuovaus (ISF) ISF Sovellutukset ISF Case Study Data Break-Even Kvantiteetti Tuotannon alun analyysi Skaalattu takaisinmaksuaika Lisäkulu / Riskinpienennys -käyrä TuoteDarwinismi DDM Pro Projekti Responsive Skin Projekti Yhteenveto

3 Tuotannon alku käyttäen AM teknologiaa Universal Robots Tanskalainen uusi yritys joka tekee kustannustehokkaita korkean teknologian teollisia robotteja Tuotannon alussa monet laitteen osista oli valmistettu AM (Additive Manufacturing, lisäävä valmistus) teknologialla Courtesy of Universal Robots

4 Numeerinen Painomuovaus (ISF) Incremental Sheet Forming (ISF) Positiivinen painomuovaus Matsubara 1994 Negatiivinen painomuovaus Jeswiet 2001

5 Robotti-avusteinen ISF Aalto-yliopisto BIT Tutkimuskeskus Aalto-yliopisto Materiaalitekniikan laitos

6 ISF sovellutukset, Rakennusala Luvata Seinäelementit Sisustus Courtesy of LUVATA

7 ISF solvellutukset, työkoneiden konepeitot Sandvik Mining and Construction Konepeittojen pysyvä tuotantomenetelmä Courtesy of Sandvik Mining and Construction

8 ISF sovellutukset, terveyden hoito -ala Lääketieteellisten laitteiden tuki- ja suojakuoret Röntgen laitteen suojakuori Courtesy of Sheet Metal Innovations SMI Oy

9 ISF Case study Case No ISF tool cost ISF part cost Conv. tool cost Conv. part cost 1 0,3 k 40 7,5 k ,9 k k k k ,2 k k ,3 k ,9 k k k ,9 k k ,1 k 150 9,8 k 9 9 0,49 k k ,85 k k ,3 k k ,7 k k 25 Mallit Tuotanto Työkalut Tuomi, J. & Vihtonen, L (2007), International Conference on Manufacturing Automation, ICMA 07

10 Keskimääräinen kappale kust., sis. työkalu Kustannus vertailu, Case Tuotanto määrä ISF Conv Breakeven Kvantiteetti

11 ISF Case Study, Breakeven kvantiteetti Case No ISF tool cost ISF part cost Conv. tool cost Conv. part cost Breakeven quantity 1 0,3 k 40 7,5 k ,9 k k k k ,2 k k ,3 k ,9 k k k ,9 k k ,1 k 150 9,8 k ,49 k k ,85 k k ,3 k k ,7 k k ISF analyysi C ISFP - C CP N B = C CT - C ISFT AM analyysi N B = C AMP - C CP C CT

12 Tuotannon määrä Digitaalinen alkutuotanto, Teoriaa Oletettu esimerkki: Traktori? Metsäkorjuukone? Ennuste: vuosineljännestuotanto 150 Kokonaistuotanto 2900 kpl Break-Even 300 kpl Vuosineljännes

13 Tuotannon määrä Perinteinen tuotantotapa työkaluja käyttäen Kokonaistuotanto 2900 kpl Ennuste: vuosineljännestuotanto 200 Break-Even 300 kpl Työkalujen takaisinmaksuaika 22 kk Vuosineljännes t = 21 kk T = 60 kk

14 Perinteinen tuotantotapa työkaluja käyttäen Työkalut pitää tehdä ennen kuin myyntimääristä todellista markkinatietoa Tässä tapauksessa tyokalukustannusten takaisinmaksu kestää lähes puolet koko tuotteen elinkaaresta, vaikka breakeven on vain 10 % Tuotteen muutokset voivat olla hyvin kalliita

15 Tuotannon määrä Tuotannon alku ilman työkaluja Käytä digitaalituotantoa 15 kk Ennuste: vuosineljännestuotanto Työkalujen takaisinmaksuaika tässä tapauksessa 8 kk Vuosineljännes t = 8 kk T = 60 kk

16 Production Volume Tuotannon alku ilman työkaluja Lisäkulut: N A C A = C CT = 33 % Hyödyt: N B Forecast Quarterly Production Quarter t = 8 mo T = 60 mo Työkalun suunnittelu- ja valmistuspäätöksen voi perustaa viimeisimpiin myyntitietoihin Muutokset tuotteen muodossa aiheuttaa todennäköisesti sen, että lisäkuluja ei synny vaan tulee säästöjä

17 Tuotannon määrä Skaalattu takaisinmaksuaika Ennuste: vuosineljännestuotanto t = 21 kk Vuosineljännes Kvantitatiivinen työkalu riskien pienentamiseksi Skaalattu takaisinmaksuaika δ = t / T T = 60 kk 21/60 = 0.35 t = 8 kk T = 45 kk 8/45 = 0.18

18 Lisäkulu/Riskinpienennys -käyrä Hyväksyttävä riski δ < 0.2 Muutokset tuotteen muodossa aiheuttaa todennäköisesti sen, että lisäkuluja ei synny vaan tulee säästöjä

19 Tuote-Darwinismi Digitaaliset tuotantomenetelmät tekee mahdolliseksi sen että yritykset voivat kokeilla tuotteitaan markkinoilla paljon pienemmillä kuluilla kuin aikaisemmin Vaikka kulut tuoteyksikköä kohti ovat paljon korkeammat markkinoiden ymmärtäminen on erittäin arvokasta Yritykset voivat jopa toimittaa markkinoille useampia versioita samasta tuotteesta vain parhaat versiot säilyvät työkalujen tekemiseen saakka Tuote-Darwinismi

20 Projekti: DDM Pro Pikavalmistukseen perustuvat tuotantokonseptit Yrityskohtaisia sovelluksia tuotannon ja tuotesuunnittelun alueelta mahtuu vielä mukaan Jukka Tuomi Jouko Lassila

21 Projektihakemus: Responsive Skin Ympäristöön reagoivien, yksilöllisten julkisivuelementtien tutkimusprojekti. Lopputuloksena yksi tai useampi täysimittainen julkisivuprototyyppi. Aalto Digital Design Laboratory Aalto, TKK, Materiaalien muokkaus ja lämpökäsittely Aalto, TKK, BIT Tutkimuskeskus, ISV UCLA, Fraunhofer IPA, arkkitehtitoimistot Materiaalitoimittajat, komponentti- ja rakennustarvikevalmistajat, rakennusyritykset Tekes- rahoitushakemus, helmikuu 2011 Käynnissä neuvottelut yritysten osallistumisesta Tekes- rahoituspäätös, toukokuu 2011 Kestoaika Budjetti

22 Nykyinen vs. kehitettävä teknologia Erillisten tasoelementtien suunnittelusta ja muovaamisesta ympäristötekijöihin reagoivaan 3Dpintaan digitaalisten työkalujen avulla. Uusia osallistujayrityksiä etsitään Jouko Lassila, Seppo Kivivuori, Kivi Sotamaa.,

23 Yhteenveto Numeerisen painomuovauksen uusia sovellusesimerkkejä (ISF) Uusi analyysi työkaluttomien menetelmien käytöstä tuotannon alussa Skaalattu takaisinmaksuaika ja Lisäkulu / Riskinpienennys -analyysi TuoteDarwinismi