Comments
Transcript
OHUTLEVYMATERIAALIEN KÄYTÖN KUSTANNUSTEHOKKUUS
OHUTLEVYMATERIAALIEN KÄYTÖN KUSTANNUSTEHOKKUUS LAHDEN AMMATTIKORKEAKOULU Kone ja tuotantotekniikka Tuotantopainotteinen mekatroniikka Ohutlevymateriaalien käytön kustannustehokkuus Kevät 2008 Olli Kaukola Lahden ammattikorkeakoulu Kone- ja tuotantotekniikan koulutusohjelma KAUKOLA OLLI: Ohutlevymateriaalien käytön kustannustehokkuus Tuotantopainotteisen mekatroniikan opinnäytetyö, 30 sivua, 35 liitesivua Kevät 2008 TIIVISTELMÄ Tämän insinöörityön aiheena oli tutkia ohutlevymateriaalien käyttöön ja kustannussäästöihin liittyviä vaatimuksia ja mahdollisuuksia ajoneuvo-, ja turvavalaisinvalaisinvalmistuksessa. Työn teettäjä oli lahdessa sijaitseva Teknoware Oy. Työn tarkoituksena oli perehtyä ajoneuvo-, ja turvavalaisinjärjestelmissä käytettyihin ohutlevymateriaaleihin ja löytää jo valmiiksi suunniteltuihin valaisimien rakenteisiin uusia kustannustehokkaampia materiaaleja. Vaatimuksena oli, että uudet materiaalit täyttäisivät alun perin määritellyt vaatimukset jo olemassa oleville valaisimille. Selvityksen kohteena olivat eniten myyvät valaisimet ja näiden osat. Valaisimien vaatimuksia kartoitettiin mekaniikan, pintakäsittelyn ja asiakkaiden vaatimusten suhteen. Kustannustehokkuuteen liittyen tarkoituksena oli myös laatia projektiosastolle ohutlevymateriaalien valintaan liittyvä suunnitteluohje. Lopputuloksena selvitettyjen valaisimien materiaalinvaihtomahdollisuuksien osalta todettiin, että esille tulleet vaatimukset huomioon ottaen, kustannussäästöjä ei ollut mahdollista saavuttaa riittävän tehokkaasti korvaavilla menetelmillä. Projektiosaston suunnitteluohjeessa perehdyttiin ohutlevymateriaalien ominaisuuksiin ja hintoihin mikä mahdollistaa ohutlevymateriaalien kustannustehokkaan käytön nyt ja tulevaisuudessa. Avainsanat: ohutlevy, kustannustehokkuus, valaisin, suunnitteluohje Lahti University of Applied Sciences Faculty of Technology KAUKOLA, OLLI: Analysis of cost effectiveness for sheet metal materials Bachelor’s Thesis Production oriented mechatronics, 30 Pages, 35 appendices Spring 2008 ABSTRACT The objective of this thesis was to define economic measures and set the requirements for sheet metal materials in vehicle lighting and safety lighting systems. The work was commissioned by Teknoware Oy in Lahti. The aim of the investigation was to study the material standards of existing sheet metal based luminaires and to replace the currently used materials with more cost effective ones. The requirement was that the new, replaceable sheet metal materials fill the original requirements set for luminaire. In relation to the cost effectiveness of sheet metal, one of the objects was to create an engineering manual about choosing the right sheet metal material for luminaire. This investigation concentrated on the best selling luminaires and their parts. The material requirements of these luminaires were studied concerning mechanical functionality, surface treatment and customer requirements. The study results indicated that finding better materials for the already existing luminaires was not possible without expensive changes. As a result of the study, an engineering manual for the project department was gathered. It specializes in the quality and price of the materials and helps designers to choose the best cost effective material for luminaire. Key words: sheet metal, cost efficiency, luminaire, Engineering manual SISÄLLYS 1 JOHDANTO 1 2 YRITYS 2 2.1 Tuotteet 2 2.2 Markkina-alueet 3 2.3 Teknologia ja laatu 3 3 TYÖN TAVOITE 5 4 VARASTOINTI 6 4.1 Varastot ja seuranta 6 4.2 Nimikkeiden poisto ja korvaus 9 4.3 Tulokset 5 VOLYYMITUOTTEET 11 12 5.1 Materiaalien ominaisuudet 12 5.2 Materiaalien vaihto 15 5.3 Huomioitavia seikkoja 16 5.4 Tulokset 19 6 KUSTANNUSSÄÄSTÖT TULEVAISUUDESSA 20 6.1 Ohutlevyn käytön optimointi 20 6.2 Käyttö Teknowarella 21 6.3 Ongelmat ja hyödyt 22 6.4 CAM- järjestelmän hankinta 23 6.5 Johtopäätökset 24 7 SUUNNITTELUOHJEEN KÄYTTÖ 25 8 YHTEENVETO 26 LÄHTEET 28 LIITTEET 30 1 JOHDANTO Tämä opinnäytetyö tehdään Trafo–yhtymään kuuluvalle Teknoware Oy:lle. Yhtiön toimialana on ajoneuvovalaisimien ja turvavalaistusjärjestelmien suunnittelu ja valmistus. Teknoware Oy käyttää tuotteissaan hyvin paljon alumiini-, ja teräsohutlevyjä valaisimien valmistuksessa, ja nämä kyseiset materiaalit muodostavatkin huomattavan osan kaikista käytettävistä raaka-aineista. Tämä lähtökohtanaan yritys oli halukas teettämään selvityksen mahdollisista kustannussäästöistä, joita olisi mahdollista saada muuttamalla jo valmiiden tuotteiden ohutlevymateriaaleja kustannustehokkaammiksi valinnoiksi. Tämä tarkoittaa, että selvitetään materiaalien nykyiset hinnat, eniten myytyjen valaisimien vaatimukset ja näiden pohjalta selvitetään mahdollisuudet korvata vanha materiaali kustannustehokkaammalla materiaalilla, jolloin volyymituotteissa voidaan mahdollisesti saavuttaa huomattavia säästöjä. Suunnitteluohjeessa perehdytään materiaalin valintaan vaikuttaviin seikkoihin, materiaalien ominaisuuksiin ja käyttöön suunnittelussa. Ohjeessa annetaan myös tietoa käytettävissä olevista ohutlevyistä ja niiden käytön kustannuksista. Työstä löytyy myös katsaus ohutlevyjen materiaalin käytön tehostamiseen tuotannossa, jota kutsutaan ohutlevyjen käytön optimoinniksi. Työssä pyritään tehostamaan materiaalien käyttöä kokonaisvaltaisesti ja löytämään ratkaisuja, joilla ohutlevytuotteita saataisiin valmistettua tehokkaammin pienemmillä materiaalikustannuksilla. Työn aihe sopii erityisen hyvin opiskelemaani tuotantopainotteiseen mekatroniikkaan, koska aihe liittyy läheisesti tuotannon ja suunnittelun rajapintaan ja tietämys molemmilta osa-alueilta ja niiden toiminnasta on välttämätöntä. 2 2 YRITYS Teknoware Oy on vuonna 1972 perustettu lahtelainen yritys, joka kuuluu Trafokonserniin kolmen muun yrityksen kanssa. Teknoware aloitti toimintansa suunnittelemalla ja valmistamalla valaisimia ja niihin liittyviä elektroniikkakomponentteja. Tähän päivään mennessä yritys on noussut maailmanlaajuisesti tunnetuksi ajoneuvojen sisävalaistusjärjestelmien, turvavalaistusjärjestelmien ja niihin liittyvien elektroniikkakomponenttien valmistajaksi ja suunnittelijaksi. Yritykseen kuuluu kolme lahdessa sijaitsevaa tehdasta, jotka ovat valaisintehdas, elektroniikkatehdas ja turvavalotehdas. Näissä tehtaissa työskentelee yhteensä noin 180 henkeä. Projektiluontoisen toiminnan lähtökohtana on, että tuotteet suunnitellaan yhteistyössä asiakkaan kanssa, jolloin asiakas saa omiin tarpeisiinsa räätälöidyt valaistusratkaisut. 2.1 Tuotteet Suunniteltaviin ja valmistettaviin tuotteisiin kuuluvat muun muassa linja-autojen sisävalaistusjärjestelmät. Näihin kuuluvat valolinjat, yksittäisvalaisimet, lukuvalot, valokuidut ja valokyltit. Valaisimien rungot valmistetaan usein ohutlevyistä ja alumiiniprofiileista, mutta myös muottivalmisteiset alumiini-, ja muoviosat ovat arkipäivää. Valaisimien kuvut valmistetaan muotteja hyväksikäyttäen erilaisista muovimateriaaleista ja kokonaisuus räätälöidään asiakkaan tarpeiden ja toivomuksien mukaan. Valokuiduilla saadaan bussien sisävalaistukseen näyttävyyttä, ja mahdollisuudet näiden käytössä ovatkin rajattomat esimerkiksi yövalokäytössä. Myös juniin suunnitellaan sisävalaistusjärjestelmiä. Näissä käytetään samantyyppisiä valaisimia ja ratkaisuja kuin linja-autojen valaistuksessa, erona voisi mainita muun muassa erilaiset standardit, jotka asettavat erilaisia vaatimuksia junapuolen valaisimiin ja elektroniikkaan. 3 Turvavalaistusjärjestelmät ovat kolmas osa-alue, johon yritys on erikoistunut. Näitä valaisimia käytetään esimerkiksi laivoissa, kiinteistöissä ja junissa. Turvavalaistukseen kuuluvat niin valaisimet, elektroniikkayksiköt kuin keskusjärjestelmätkin. Keskusjärjestelmällä ohjataan, valvotaan ja syötetään turvavalaistusta. Valaisinpuolelta löytyvät niin OPAS- valaisimet, jotka ohjaavat matkustajat ulos lähimmästä poistumistiestä, ja myös muita valaisimia, jotka valaisevat ympäristöä sähkökatkon yllättäessä. Savuhätävalaistuksena käytetään kuituvalojärjestelmiä, jossa valokuidut sijaitsevat lattiatasossa osoittaen reitin turvaan. Niin ajoneuvo-, kuin turvavalaistuspuolella valaisimet suunnitellaan vastamaan niin asiakkaiden vaatimuksia kuin yleisiä standardeja. Näin varmistetaan toimivat tuotteet joka tilanteeseen. 2.2 Markkina-alueet Yritys toimittaa valaistusjärjestelmiä yli 40 eri maahan, ja noin 70 % tuotannosta menee vientiin. Ajoneuvopuolella valaisintehtaita on Suomen Lahden tehtaan lisäksi Puolassa, Kiinassa ja Venäjällä, jotka valmistavat valaisimia paikallisille markkinoille. Myyntiverkostoon kuuluu yli 20 edustajaa eri puolilta maailmaa. Turvavalaistusjärjestelmät valmistetaan Suomessa Lahden tehtaalla, ja myös niitä myydään julkisiin kiinteistöihin, laivoihin ja risteilijöihin ympäri maailman. Turvavalopuolella edustajia on ulkomailla yhteensä neljä. 2.3 Teknologia ja laatu Tuotanto on pitkälle automatisoitu, jolla varmistetaan tasainen ja hyvä laatu joka sarjassa, ja esimerkiksi kaikki elektroniikkakomponentit käyvät läpi 100 % lopputestauksen. Esimerkkinä automaation korkeasta tasosta voisi mainita särmäysrobotit, pintaliitos- ja reikäasennuskomponenttien ladontalinjat ja täysin automaattiset levykeskukset. Osalle tuotteista tehdään myös vanhennukset, joilla varmistetaan sarjatuotteiden toiminta ja luotettavuus. 4 Ajoneuvo ja turvavalotuotteet vastaavat viimeisempiä direktiivejä ja vaatimuksia, ja paikalliset organisaatiot ympäri maailman ovatkin myöntäneet valaisimille hyväksyntänsä. Käytössä ovat esimerkiksi ISO 9001 -laatujärjestelmä ja ISO 14001 -ympäristöstandardi. Käytössä ovat myös suunnitteluohjelmistot, joilla voidaan esimerkiksi simuloida valaisimien tuottamaa valaistusvoimakkuutta, mallintaa valaisimista ja komponenteista täysin oikeanlaiset 3D- mallit ja tehdä erilaisia laskelmia mittauksien ja käytännön kokeilun tueksi. (ks. www.Teknoware.fi) 5 3 TYÖN TAVOITE Työn tavoitteena oli saada aikaan kustannussäästöjä vaihtamalla jo valmiiksi suunniteltuihin ohutlevymateriaalista tehtyihin valaisimiin ja niiden osiin kustannustehokkaampia materiaaleja. Tarkoituksena oli myös selkeyttää tuotannonohjausjärjestelmää ja itse tuotantoa materiaalien osalta poistamalla ei-käytettyjä materiaaleja hyllystä. Tilanteen mukaan tarkoitus oli myös mahdollisesti poistaa vähän käytettyjä materiaaleja ja korvata ne uusilla enemmän käytetyillä materiaaleilla. Kappaleessa 4 käydään läpi kuinka tuotannonohjausjärjestelmää ja varastojen käyttöä selkeytettiin poistamalla niistä käyttämättömät materiaalinimikkeet. Työn toisessa osassa, kappaleessa 5, keskitytään puolestaan jo valmiiksi suunniteltuihin valaisimiin ja niiden osiin. Siinä haetaan kustannussäästöjä selvittämällä mahdollisuuksia korvata jo valmiiden tuotteiden materiaaleja kustannustehokkaammilla materiaaleilla Tavoitteena oli myös varmistaa materiaalien kustannustehokas käyttö tulevaisuudessa ja tämän myötä tehtiin suunnitteluosastolle ohje liittyen materiaalien valintaan suunnitteluvaiheessa. Tämän avulla nykyiset ja tulevat suunnittelijat saavat hyvän käsityksen materiaalien valitsemiseen ja kustannustehokkuuteen liittyvistä seikoista ja pystyvät hyödyntämään annettuja tietoja tehokkaasti suunnittelutyössään. Myös CAM- järjestelmiin tehtiin lyhyt katsaus ohutlevyjen materiaalin käytön optimointiin liittyen. Suunnitteluohje löytyy liitteestä 3 ja CAM- järjestelmiin liittyvä katsaus löytyy kappaleesta 6. 6 4 VARASTOINTI 4.1 Varastot ja seuranta Sujuva materiaalin saanti tuotantolaitoksessa vaatii raaka-ainevarastoja. Niiden tavoite onkin varmistaa jatkuva mahdollisimman sujuva yrityksen tuotteiden toimituskyky asiakkaille, joka puolestaan vahvistaa kilpailukykyä. Varastot jaetaan usein raaka-aine-, puolivalmiste- ja valmiiden tuotteiden varastoiksi. (Sakki 2003, 73.) Nykytrendin mukaan varastoja pyritään pienentämään, jotta saadaan varaston pyörittämisestä aiheutuvat kulut mahdollisimman alas. Usein varastojen suuret koot johtuvat epävarmuustekijöistä, kuten epävarmasta materiaalin saannista, mahdollisesta hinnan noususta markkinoilla tai materiaalin mahdollisista poikkeuksellisen suurista ja nopeista käyttötarpeista. Raakaaineiden tai minkä tahansa muun tuotteen varastointi ei ole ilmaista. Kustannuksia aiheuttavat muun muassa seuraavat tekijät: itse ostohinta, valvonnan ja hallinnon kustannukset, varastoimisen kustannukset, käsittelykustannukset, reklamaatiokustannukset ja mahdollisista onnettomuuksista aiheutuvat kustannukset. (Sakki 2003, 47). Varastointi ei kuitenkaan tuo yritykselle lisäarvoa varastoitavien tuotteiden arvosta huolimatta.Sakin mukaan varastointikustannukset saattavatkin olla jopa 20 – 50 % varaston kokonaisarvosta. Nykyaikainen tuotannonohjaus toimiikin hyvin usein JOT – menetelmällä. Tämä lyhenne tulee sanoista juuri oikeaan tarpeeseen. Tämä tarkoittaa sitä, että tuotteita valmistetaan vain asiakkaan tilauksesta eikä niitä valmisteta valmiiksi varastoon. Menetelmän tarkoitus on yhdistää erilliset osatoiminnat yhdeksi toimivaksi kokonaisuudeksi. (Tiainen 1996, 8). Näin saadaan varastot ja sitä kautta kustannukset pidettyä mahdollisimman alhaisella tasolla ja vapautettua tilaa muille tuotannon toimille. Valitettavasti edes tälläkään menetelmällä ei saada varastoja kokonaan pois. Työstökoneet vaativat raaka-ainemateriaaleja jatkuvalla syötöllä ja toiminnan häiriötön jatkuminen voidaankin taata vain pitämällä riittävästi raakaainevarastoja. Varastointi on siis välttämätön paha. Varastojen kokoon ja niiden kustannuksiin voidaan kuitenkin vaikuttaa huomattavan paljon suunnittelemalla 7 raaka-ainemateriaalien tilaus, varastointi ja raaka-aineiden käyttö hyvin. Sakin mukaan tavarantoimittajan ja valmistajan välinen saumaton yhteistyö mahdollistaakin parhaan mahdollisen lopputuloksen, jossa voidaan olla varmoja tavaran häiriöttömästä ja ajallaan tapahtuvasta toimituksesta. Kehitetään siis ydinosaamista. Tärkeää on myös varastopaikkojen ja niiden sisältämän tavaran oikea suunnittelu. Kustannuksia saadaan alennettua pitämällä varastoissa vain sellaisia tuotteita, joita menee tasaisesti. On turha pitää varastossa tavaraa, jota ei juurikaan tarvita. Sakin mukaan toimintaa voidaankin tarkastella tehokkaasti erilaisilla mittareilla, kuten myyntitilausten ja varastokustannusten lukumäärän suhteella. Näin ollen tavaran liikkumiseen varastossa täytyykin kiinnittää huomiota. Varastojen ja niiden materiaalivirran täytyy toimia niin jouhevasti, että varastoista tavaran hakeminen ja varastojen täyttäminen onnistuu mahdollisimman sujuvasti ja nopeasti. On turha säilyttää paljon menevää tavaraa hyllyssä korkealla paikalla, jolloin sen saaminen sieltä on hidasta ja hankalaa tai säilyttää tavaraa paikassa, joka on pitkän hakumatkan päässä. Tuotannonohjausjärjestelmä vastaa hyvin pitkälle varastojen tavaramäärästä ja järjestelmä sisältääkin kaiken tiedon yrityksen tuotannon toiminnasta. Tätä kautta se on erittäin tehokas työkalu tuotannon ja varastojen hallitsemiseen. Järjestelmä sisältää tiedot esimerkiksi varastojen paikoista, niiden sisältämistä tuotteista, tuotteiden määristä ja menekistä, varaston arvosta ja kiertonopeudesta. (ks. Kuva 1). Tämä mahdollistaa varastojen käytön tehokkaan suunnittelun, kuten milloin raaka-aineita tilataan lisää jotta niitä on aina sopivasti saatavilla. Vrt. tarvelaskenta. Järjestelmän kautta on siis helppo etsiä nimikkeitä, jotka eivät tuo yritykselle mitään arvoa ja näin ollen voidaan poistaa kuormittamasta varastojen hallintaa. Varastosaldot eivät aina ole sataprosenttisen luotettavia. Tämä johtuu inhimillisestä toiminnasta, jota on hyvin vaikea eliminoida. On tilanteita, jolloin kaikkia ottoja ei ehditä tai muisteta kirjata järjestelmään ja näin saldot muuttuvat virheellisiksi. Usein tuotantolaitoksessa on tapana tehdä muutamia kertoja vuodessa inventaario, jolloin tavaramäärät varastoissa tarkistetaan ja tiedot päivitetään järjes- 8 telmään. Näin saadaan koko ajan mahdollisimman tarkkaa tietoa varastojen todellisesta tilanteesta. Usein saattaa olla myös tilanteita, jolloin tuotannonohjausjärjestelmän tiedot eivät vastaa varaston sisältämiä nimikkeitä. Tällaisessa tapauksessa varastotoiminnat eivät toimi halutulla tavalla ja tätä kautta myös kustannukset nousevat. Myös tuotteiden löytyminen aiheuttaa ongelmia väärien tietojen vuoksi. Inventaariolla pystytään tämän kaltaiset virheet eliminoimaan. Esimerkiksi Pourin (1997) mukaan myynnin ohjauksessa saatetaan usein tarvita reaaliaikaista oikeaa tietoa varastojen tilanteesta. Asiakkaalle luvatut tuotteiden toimitusajat heijastuvat myös varastojen tilanteeseen ja niihin saapuvien raakaainemateriaalien uusiin toimitusaikatauluihin. Kuva 1. Varaston tiedot (Varastotoiminnan seuranta ja mittaaminen, 10) 9 4.2 Nimikkeiden poisto ja korvaus Kun valaisimia valmistava tehdas on toiminut yhtäjaksoisesti yli 30 vuotta, on sanomattakin selvää, että osasta tuotantoa ja tuotannonohjausjärjestelmästä löytyy vanhaa päivittämätöntä tietoa, joka on syystä tai toisesta jäänyt päivittämättä. Tarkoituksena oli päivittää nämä kyseiset varastotiedot, eli toisin sanoen selvittää suunnittelussa ja tuotannossa käytettävät ohutlevymateriaalit ja niiden käyttömäärät viime vuosina. Tämän avulla on mahdollista saada poistettua hyllystä käyttämättömiä materiaaleja ja samalla vapauttaa hyllytilaa muille materiaaleille. Tärkeää on myös saada käyttämättömät nimikkeet pois tuotannonohjausjärjestelmästä, jotta niitä ei vahingossa käytettäisi tuotteiden suunnittelussa eivätkä ne jäisi järjestelmään aiheuttamaan sekaannusta. Jos selvityksessä löytyisi materiaaleja, joita käytetään vain muutaman tuotteen tekemiseen, tai niiden käyttö olisi yleisesti todella vähäistä, olisi tarkoitus saada materiaali poistettua kokonaan, tai korvaamalla se toisella vastaavalla ohutlevymateriaalilla. Tarkoituksena on siis mahdollisissa tapauksissa löytää kyseiselle tuotteelle korvaava, yleisemmin käytetty materiaali, joka kuitenkin säilyttäisi jo suunnitellun tuotteen ominaisuudet ja vaatimukset. Tämän avulla olisi mahdollista saada aikaan kustannussäästöjä. Poistettavien ja korvattavien materiaalinimikkeiden tilannetta lähdettiin selvittämään tuotannonohjausjärjestelmän kautta. Poistettavien nimikkeiden kohdalla selvitettiin, minkä verran kutakin materiaalia oli käytetty viimeisen kolmen vuoden aikana, kuinka montaa kertaa kyseistä materiaalia oli otettu hyllystä ja kuinka monta liittymää tälle materiaalille löytyi. Tämän perusteella saatiin kuva jokaisen materiaalin käyttömääristä tuotannossa vuositasolla. Nimikkeet, joilla ei ollut menekkiä, joilla se oli todella pientä tai nimikkeillä, joilla oli vain muutamia liittymiä, otettiin tarkempaan tutkimukseen. Tämän jälkeen tehtiin lista edellä mainituista materiaaleista ja tehtiin yleisesti pätevä taulukko (Taulukko 1), johon vastaamalla saatiin riittävät selvitykset materiaalin tarpeellisuudesta, korvattavuudesta ja käytöstä. Suurimman osan vastauksista edellä mainittuun taulukkoon antoi tuotannonohjausjärjestelmä. Kuitenkin vastaan tuli usein tulkinnanvaraisia ja epä- 10 selviä kohtia, joihin tarvittiin varmistus, ennen kuin mitään lähdettiin muuttamaan konkreettisesti. Tulkinnanvaraisissa tapauksissa otettiin yhteyttä materiaaleista vastaaviin henkilöihin ja asiaan kysyttiin vahvistus heiltä. Taulukko 1. Määritelmät Selvitettävä asia Nimike / Materiaali Liittymiä nimikkeellä Käyttökohteet Vaatimukset materiaalille Korvataan mihin Poisto / korvaus Saatu tulos kyseinen nimike tuotannonohjausjärjestelmässä ja siihen liittyvä materiaali Kyseisestä materiaalista tehtävien erilaisten tuotteiden lukumäärä. Yleisimmät käyttökohteet missä tuotteita käytetään Kyseisestä materiaalista tehtyjen kappaleiden materiaaliin kohdistuvat vaatimukset Ensisijaisesti suunniteltu korvaava materiaali Määritellään onko edellä mainittu toiminto mahdollinen Säästö / kustannukset Ilmoitetaan toiminnosta saatava hyöty Vaihdosta aiheutuvat toimenpiteet Ilmoitetaan tarvittavat toimenpiteet 11 4.3 Tulokset Selvityksessä oli yhteensä 16 nimikettä, joista epäkurantiksi muutettiin seitsemän kappaletta, yksi nimike poistettiin kokonaan käytöstä ja kahdeksalle nimikkeelle ei löytynyt korvaavaa materiaalia, joten kyseisiin nimikkeisiin ei tehty muutoksia. Nimikkeiden muuttamisella epäkurantiksi saatiin hyötynä tuotannonohjausjärjestelmän selkiytyminen. Kyseisiä materiaaleja ei ollut hyllyssä varastoituna, joten hyllytilaa ei vapautunut. Kuten Sakki (2003) on todennut, ei käyttämättömien tavaroiden säilyttäminen hyllyssä tuo minkäänlaista lisäarvoa tuotteille tai yritykselle. Yleensä aina kannattaa siis kaikki turha materiaali poistaa hyllytilaa viemästä. Yhden nimikkeen käytöstä poisto onnistui, koska kyseinen materiaali voitiin korvata toisella vastaavalla materiaalilla. Korvaava materiaali on noin 0,5€ / kg kalliimpaa, mutta todella vähäisen käytön takia hinnan nousulla ei juuri ole vaikutusta. Loput materiaalit olivat käytössä ja huolimatta niiden vähäisestä käytöstä kyseisille materiaaleille ei onnistuttu löytämään korvaavia kustannustehokkaampia materiaaleja. Näiden kohdalla muutokset siis jätettiin tekemättä. Yhteenvetona voidaan sanoa, että selvitysten jälkeen saatiin selkeytettyä tuotannonohjausjärjestelmää varsinkin suunnittelupuolen osalta. Tuotannon henkilöihin ja varastoihin näillä muutoksilla oli hyvin minimaalinen vaikutus. Rahallisia säästöjä ei ollut mahdollista saada edellä mainituilla toimenpiteillä. 12 5 VOLYYMITUOTTEET 5.1 Materiaalien ominaisuudet Teknowaren valmistaa tuotteet pääasiassa tavallisesta alumiinista ja teräksestä. Satunnaisesti on käytössä myös muita erikoisempia materiaaleja, kuten ruostumatonta ja polyesteripinnoitettua terästä, peiliheijastavaa, lakattua, anodisoitua, kuumavalssattua ja maalattua alumiinia, kuparia tai messinkiä. Ominaisuudet ja ulkonäkö vaihtelevat näillä materiaaleilla todella paljon. Ennen kuin voidaan lähteä suunnittelemaan materiaalien korvaamista toisella kustannustehokkaammalla materiaalilla niin, että ominaisuudet säilyvät samoina, täytyy tuntea materiaalien ominaisuudet yleisellä tasolla. Varmin tapa kuitenkin on selvittää haluttu asia tekemällä tuotteesta prototyyppi, jolloin materiaalin toiminnan pääsee testaamaan itse omin käsin. Kirjatiedosta kuitenkin on paljon hyötyä muutoksia tehtäessä. Alumiinin käyttö on erittäin suurta valaisinvalmistuksessa ja sen ominaisuudet riittävätkin moniin eri konstruktioihin. Käytössä olevat alumiiniset ohutlevymateriaalit ovat paksuudeltaan 0,5mm-3mm ja tähän väliin mahtuu paljon erilaisia ainevahvuuksia, ominaisuuksia ja pintakäsittelyjä. Tärkeä alumiinin ominaisuus sen käytössä on valaisinrunkojen keveydessä ja kestävyydessä. Alumiini on todella kevyttä ainetta ja sen tiheys onkin vain 2,7 kg/dm3. Alumiini on yleisimmin käytetty kevytmetalli ja sen tiheys on vain kolmasosa raudan tiheydestä (Raaka-ainekäsikirja 5. 2002, 8). Tämä mahdollistaa hyvin kevyiden tuotteiden valmistuksen. Muita mainittavia hyviä puolia valaisinsuunnitteluun liittyen alumiinilla on sen hyvä sitkeys ja murtolujuus. Alumiinia voidaan vääntää ja taivuttaa suhteellisen helposti valaisinkonstruktioissa ilman, että se halkeaa. Korroosionkestävyys ja siihen liittyvät ominaisuudet alumiinilla ovat myös erittäin hyvät (ks. Liite 3. Suunnitteluohje). 13 Alumiinin erittäin hyvä työstettävyys mahdollistaa myös paljon erilaisia muokkausmenetelmiä tuotannossa. Sitä voidaan leikata, porata, hioa ja syvävetää helposti eikä se kuitenkaan kuluta esimerkiksi työstökeskuksen leikkaavia teriä läheskään niin paljon kuin teräs. Erikoiskäsitellyillä materiaaleilla, kuten maalatulla alumiinilla, anodisoidulla alumiinilla ja peilialumiinilla on erittäin käyttökelpoisia ominaisuuksia. Näistä voisi mainita peilialumiinin erittäin hyvän heijastavuuden. Tätä ominaisuutta käytetäänkin paljon valon suuntauksessa. Varsinkin heijastimissa. Peilialumiinilla saadaan erittäin tarkka heijastus kun taas maalattu alumiini hajottaa valoa huomattavasti enemmän. (ks Liite 3. Suunnitteluohje). Anodisoitu alumiini on korkean hintansa vuoksi vähäisessä käytössä, mutta materiaalia voidaan käyttää paljon lämmönjohtoa ja hienoa ulkonäköä vaativissa tilanteissa. Tärkeä ominaisuus erilaisilla alumiinimateriaaleilla ja niihin liittyvillä pintakäsittelyillä onkin lämmönjohtokyky. Alumiinia käytetään paljon lämmönlähteiden jäähdyttämiseen, esimerkiksi virtalähteissä ja led-valaisimissa. Tarkemmin asiaa jäähdytykseen liittyvistä seikoista löytyy suunnitteluohjeen osasta, jossa käsitellään jäähtymistä. Toinen Teknowarella erittäin yleisesti käytetty materiaali on teräs. Teräksen ainevahvuudet vaihtelevat 0,6mm-2mm paksuuteen asti. Teknowarella käytetyt terästyypit ovat ruostumaton teräs, tavallinen teräs ja polyesteripinnoitettu teräs. Ruostumatonta terästä käytetään pääasiassa kohteissa, joissa tarvitaan erittäin hyvää korroosionkestoa.(Raaka-ainekäsikirja 1, 226). Tämän materiaalin käyttö on kuitenkin erittäin vähäistä korkean hinnan ja harvojen sovelluskohteiden takia. Polyesteripinnoitettu teräs on puolestaan hyvin paljon käytetty teräslaji. Sillä on kiiltävä valkoinen pinta, joka on omiaan hienon ulkonäön ja hyvän valonheijastusominaisuuksien vuoksi. Käsittelemätöntä tavallista terästä käytetään kuitenkin eniten sen alhaisen hintansa vuoksi. Käsittelemätön teräs vaatii kuitenkin usein erillisen alihankintana ostetun pintakäsittelyn ulkonäön ja huonon korroosionkeston takia. 14 Ominaisuudet ovat teräksellä hyvin erilaiset verrattuna alumiiniin. Teräs on keskimäärin kolme kertaa painavampaa kuin alumiini. Tämä ominaisuus asettaa jo hyvinkin paljon rajoituksia. Jo materiaalin liikuteltavuus ja valmiin tuotteen asennettavuus aiheuttaa painosta johtuvia ongelmia. Tästä huolimatta teräksestä valmistetaan kuitenkin paljon esimerkiksi valaisimien runkoja ja putkenpitimiä. Tuotteista saadaan huomattavasti lujempia ja rasitusta kestävämpiä kuin alumiinista. Alumiiniin verrattuna teräksellä onkin korkeampi lujuus, vääntöjäykkyys ja hitsattavuus. Esimerkiksi rakenteissa, joissa tarvitaan hitsausliitoksia, käytetään usein terästä alumiinin sijaan. Hitsatuissa rakenteissa pitää ottaa huomioon erilaisia asioita, kuten hitsausliitoksen virheet, kuormitus, korroosio ja rasitus (Raakaainekäsikirja 1. 2001, 24). Maalipinnan kesto voi myös koitua ongelmaksi repeilyn kannalta hitsatuissa kohdissa. Ongelmina teräksessä on edellä mainittuun asiaan liittyen esimerkiksi korroosionkesto. Käsittelemätön teräs ei kestä korroosiota kovinkaan hyvin, joten usein se vaatii erillisen alihankintana tehdyn pintakäsittelyn. Korroosiota on käsitelty teräksen osalta tarkemmin liitteenä olevassa suunnitteluohjeessa korroosiota käsittelevässä osassa. Käytössä olevia materiaaleja ovat myös messinki ja kupari. Käyttö näiden suhteen on erittäin vähäistä. Kuparia käytetään vain sähkötekniikkaan liittyvissä ratkaisuissa, joissa sähkönjohtokyvyn täytyy olla hyvä. Kuparilla on myös paljon hyviä ominaisuuksia, kuten korroosionkestävyys, sähkön- ja lämmönjohtavuus ja hyvä muovattavuus. (Raaka-ainekäsikirja 3. 2001, 11). Korkean hintansa vuoksi kuparin käyttö on kuitenkin pyritty alentamaan mahdollisimman vähäiseksi. Alumiinilla omaa myös hyvän sähkönjohtokyvyn mutta se ei kestä virtaa läheskään yhtä hyvin kuin kupari. Hyvin harvoissa sovelluksissa alumiinia voidaan käyttää johtimena kuparin sijaan. Messingin käyttötarkoitus on vain asiakkaan vaatimissa tilanteissa, pääasiassa ulkonäöllisissä seikoissa, korkean hintansa vuoksi. Tärkeä tekijä materiaalia valittaessa ovat myös kustannukset. Kustannuksen yleensä kohdistuvat materiaaleilla suoraan kilohintaan. (ks. liite 3 suunnitteluohje, taulukot). Ne voivat aiheuttaa suuria turhia menoeriä väärän valinnan vuoksi. Liit- 15 teenä olevassa suunnitteluohjeessa on käyty läpi materiaalien kustannukset kilohintaan nähden. Taulukossa ei kuitenkaan ole otettu kantaa kokonaiskustannuksiin tuotannon ja työstettävyyden osalta. Kilohinta ei täten ole ainut huomioonotettava asia materiaalia valittaessa. Tuotteet pyritään tekemään kaikkein kustannustehokkaimmalla tavalla kokonaisuus huomioonottaen. Kokonaisuudessa täytyy ottaa huomioon materiaalin kilohinta, mahdolliset alihankintana teetettävät pintakäsittelyt, tuotannon läpimenoajat, materiaalin työstettävyys ja muut ominaisuudet. Jokaiseen tilanteeseen täytyy siis osata valita oikea materiaali kokonaiskustannuksia ja laatua silmällä pitäen. 5.2 Materiaalien vaihto Teknoware Oy on suunnitellut ja valmistanut valaisimia jo useita vuosia. Myynnissä olevista valaisimista ja niiden osista muodostuu pieni ryhmä, joka tekee ABC- analyysin mukaisesti sen myydyimmän joukon. Kyseistä analyysia ei kuitenkaan ole käytetty tässä työssä. Säästökohteiden selvitysten tarkoituksena oli selvittää eniten myyvät yksittäiset valaisimien osat jokaisesta materiaalista. Tuotannonohjausjärjestelmän avulla selvitettiin, mitkä yksittäiset valaisimien osat muodostavat eniten käytetyimmän joukon. Jokaisesta materiaalista listattiin yhdestä seitsemään eniten menevää osaa. Näille osille selvitettiin mahdolliset kustannustehokkaammat materiaalit, joilla nykyiset osat voitaisiin korvata säästöjä haettaessa. Tässä osassa työtä ei ollut enää tarkoitus vähentää nimikemäärää vaan löytää ainoastaan korvaavia materiaaleja tuotteille. Kun lista paljon menevistä nimikkeistä oli valmiina, lähdettiin selvittämään, onko edellä mainituissa kohteissa mahdollista saada kustannussäästöjä vaihtamalla materiaali esimerkiksi ohuempaan samanlaiseen materiaalin tai kokonaan erilaiseen materiaaliin. Kuitenkin niin, että valaisimen tai osan ominaisuudet säilyisivät hyväksyttävinä, eikä tuotteeseen tarvitsisi tehdä muutoksia. 16 5.3 Huomioitavia seikkoja Liitesivuilla olevissa taulukoissa on käyty läpi tuotteet, joihin muutoksia on suunniteltu. Taulukoissa 18.x-23.x on listattuna muutokset ja syyt tarkempaa tarkastelua varten. Taulukosta selviää mitä materiaalia on käytetty tuotteessa ja millä se on tarkoitus korvata. Siitä selviää myös tuotteen nimike, tuotteen suunnittelija, materiaalin käyttömäärät vuonna 2007, muutoksentekomahdollisuus ja muutoksen epäonnistumiseen liittyvä syy. Seuraavaksi käydään läpi esille tulleita seikkoja materiaalien vaihtamisessa. Selvitysten yhteydessä tuli esille paljon asioita, jotka on otettava huomioon ja selvitettävä ennen materiaalin mahdollista korvausta toiseen. Yleisesti ottaen voidaan sanoa, että jos tuotteessa on käytetty jotain erikoismateriaalia, kuten peiliheijastavaa alumiinia, anodisoitua paksua alumiinia tai kuumavalssattua alumiinia, on materiaalilla joku erittäin tärkeä erikoisominaisuus, jota useimmiten ei voida korvata muulla erilaisella kustannustehokkaammalla materiaalilla. Näistä esimerkiksi paksun anodisoidun alumiinin selvästi muita parempi lämmönjohtavuus virtalähteiden koteloina. Tavallisen alumiinin käyttö syvävetotarkoituksissa ei onnistu, koska se repeää erittäin helposti verrattuna kuumavalssattuun alumiiniin. Puolestaan peiliheijastavalla alumiinilla erittäin tarkka valon taittuminen. Tätä ei saada aikaan muilla materiaaleilla. Valaisimien materiaaleille vaatimuksia asettavat myös tilaavan asiakkaan omat vaatimukset. Esimerkiksi tiettyjen valaisimien paksuja alumiinilistoja ei voida vaihtaa ohuempaan listaan, vaikka se mekaanisesti toimisikin, koska muutoin lista ei toimi asiakkaan omassa ratkaisussa. Myös ulkonäköön ja materiaalin ominaisuuksiin liittyvät seikat ovat erittäin yleisiä vaatimuksia. Elektroniikkakomponenttien puolella, esimerkiksi virtalähteen koteloissa vaaditaan erittäin hyvää lämmönjohtokykyä, joka vaatii paksuimman ja halvimman mahdollisen materiaalin hyvän jäähtymisen kannalta. 17 Yleisimmät vaatimukset liittyvät kuitenkin lujuuteen, jota ei yleensä ole määritelty dokumenteissa. Usein esimerkiksi rungon on oltava tarpeeksi jäykkä joka suhteessa, jotta se ei väänny ja aiheuta loisteputkien hajoamista asennuksessa tai ajoneuvon liikkuessa. Materiaalin muutos ohuempaan voi jossain tapauksissa olla mahdollista, jos rakenteeseen lisätään kantteja, jotka jäykistävät rakennetta. Tämä kuitenkin pidentää kappaleen valmistusaikaa ja näin tuo lisäkustannuksia tuotteelle. Vaihtoehto tähän olisi tuotteen särmäys robotilla, jolloin lisäkustannuksista päästäisiin eroon. Kuitenkin kappaleen muoto ja ominaisuudet saattavat tehdä siitä särmäyskelvottoman robotilla. Huomioon tulee ottaa myös materiaalin sopimattomuus kohteeseen. Valaisimilla saattaa olla vaatimuksia esimerkiksi ulkonäön suhteen, jolloin haluttu ulkonäkö saadaan esimerkiksi vain messingillä tai vastaavalla materiaalilla. Vaatimuksia aiheuttaa myös korroosio. Korroosion kannalta huomioon on otettava, ettei galvaanista paria pääse syntymään, josta ruoste saa alkupisteen. Tällaisessa tilanteessa galvaanisen parin syntyminen pitäisi estää esimerkiksi maalamalla toinen materiaali, joka tuo ylimääräisiä kuluja ja syö materiaalin vaihdosta saavutetut säästöt. Esille tuli myös materiaalien ja kiinnikkeiden yhteistoimintaan liittyviä seikkoja: esimerkiksi puristeruuvien erittäin huono kiinnipysyvyys ohuessa teräksessä, ja tuotannon kokoonpanon siihen aiheuttavat asennusjäljet. Nimikkeistä voidaan yleisesti ottaen sanoa, että jo valmiiksi suunnitelluissa tuotteissa on jälkikäteen erittäin huonot mahdollisuudet tehdä muutoksia kustannustehokkaampaan suuntaan vaarantamatta kokonaisuuden toimivuutta. Asiaa hankaloittaa myös se, että usein toimiville mekaanisille muutoksille pitää usein hakea vielä asiakkaiden hyväksyntä. Usein tuotteisiin on jo prototyyppivaiheessa valittu parhaat mahdolliset materiaalit ja ne ovat alun perin suunniteltu kustannustehokkaasti. Tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, etteikö tuotteisiin olisi mahdollista tehdä muutoksia vielä parempaan suuntaan. Muutosmahdollisuuksia joissain nimikkeissä mahdollisesti olisi, mutta konkreettinen hyöty olisi ollut mitättömän pieni tai 18 sitä ei ole ollenkaan. Pienen säästön takia ei kannata lähteä tekemään muutoksia, mitkä vievät useiden työntekijöiden aikaa. Aika kun ei teollisuusympäristössä ole ilmaista Turvavalaisinkeskuksissa ja akkukaapeissa ei lähdetty tutkimaan materiaalien vaihtoa sen aiheuttaman suuren työmäärän vuoksi. Keskustelua kuitenkin käytiin niihin liittyen ja seuraavassa tekstissä on mainittu asioita, joita tuli esille aihealueeseen liittyen. Materiaalien korvaaminen Teknowaren turvavalaistuskeskuksiin olisi ollut isompi projekti, joka olisi vienyt paljon aikaa, joten tässä käydään ainoastaan läpi esille tulleita seikkoja. Mahdollinen materiaalien korvaaminen vaatisi rakenteiden uudelleensuunnittelua ja aikaa testaukseen. Teknowaren käyttämät turvavalaistuskeskukset ja akkukaapit ovat pääsääntöisesti tehty 1,5mm – 2,0mm:n teräksestä, koska kaapeilta vaaditaan suurta lujuutta niiden sisältämien painavien komponenttien, esimerkiksi akustojen vuoksi. Keskusteluissa kyseisistä turvavalopuolen tuotteista tuli esille paljon lujuuteen ja ulkonäköön liittyviä seikkoja. Esille tuli seikkoja turvavalaisinkeskusten osalta niiden kiertojäykkyydestä. On mahdollista, että keskuksen asennusvaiheessa runko saattaa väännön alla antaa periksi, joka voi aiheuttaa komponenttien rikkoutumista keskuksen sisällä. Näin ollen jäykkyyttä pitäisi pyrkiä parantamaan tämän asian osalta. Esille tuli myös asioita keskusten etulevyjen laadukkuudesta. Niihin pitäisi saada laadukkaamman oloinen vaikutelma, esimerkiksi asiaankuuluvalla kannen saranoinnilla ja jäykemmän materiaalin vaihdolla. Nämä kylläkin olisivat kalliita ratkaisuja, ainakin paljon nykyistä kalliimpia. Näin etulevyt olisivat myös laadukkaamman tuntuisia, kun niistä saataisiin poistettua ylimääräinen “jousto”. Toinen huomiota vaativa asia on edellä mainittuihin keskuksiin liitettävät akkukaapit. Ne on tehty pääsääntöisesti erittäin paksusta teräksestä (1,5mm – 2,0mm), koska käytettäessä useita painavia akkuja kaapissa samaan aikaan, vaaditaan myös akkukaapeilta suurta lujuutta aiheutuvan painon vuoksi. 19 Jos kaapit eivät ole tarpeeksi vahvoja, aiheuttavat ne tulipalovaaran hyllyn pettäessä ja akun rikkoutuessa. On kuitenkin mahdollista, että ainakin joiltain osin kaapit voitaisiin tehdä samasta mutta ohuemmasta, toisin sanoen kustannustehokkaammasta materiaalista. Tämä kuitenkin vaatisi erillisen resurssin selvittämään asiaa. Kaappien mekaanista ja lujuudellista suunnittelua pitäisi miettiä uudestaan ja käytännössä kokeilla, onko materiaalin vaihtaminen ohuempaan mahdollista. Kyseessä olisi kuitenkin aikaa vievä homma, joten tässä lopputyössä edellä mainittuihin turvavalokeskuksiin eikä akkukaappeihin sen paremmin lähdetä paneutumaan. 5.4 Tulokset Kustannustehokkaampien materiaalien selvityksissä käytiin läpi 26 erilaista nimikettä. Selvityksistä käy ilmi, että hyvin monenlaiset syyt liittyen materiaaliin, tuotantoon ja asiakkaaseen tekevät vaihdosta hankalan selvitettävän. Lopputuloksena huomattiin, että vaikka muutoksia olisi voinut tehdä, ne olisivat aiheuttaneet lisäkustannuksia erilaisissa muodoissa, joten säästöä ei olisi tullut. Näin ollen muutokset jätettiin tekemättä selvitettäviin nimikkeisiin eikä rahallista säästöä saatu aikaan. Turvavalaisinkeskusten osalta todettiin, että kehittämisen mahdollisuuksia olisi paljon. Tämä kuitenkin vaatisi erillisen resurssin selvittämään asiaa suuren työmäärän vuoksi. Lopputuloksena voitaneen mainita, että ainakin selvitysten kohteena olleet valaisimet on alusta alkaen suunniteltu hyvin ja testattu parhaalla mahdollisella materiaalilla kokonaisuutta silmällä pitäen prototyyppivaiheessa. 20 6 KUSTANNUSSÄÄSTÖT TULEVAISUUDESSA 6.1 Ohutlevyn käytön optimointi Teollisuusautomaatio ja nykyaikainen tuotanto asettavat paljon vaatimuksia niin suunnittelijoille, tuotantojärjestelmille kuin itse tuotteillekin. Positiivisena puolena asiassa on, että on myös kehitetty useita eri mahdollisuuksia saavuttaa säästöjä käyttämällä jo olemassa olevia työkaluja. Kustannussäästöjä voidaan saada aikaan ohutlevytuotannossa vähentämällä teräsjätteen määrää. Teknoware on teettänyt vuonna 2001 tutkimuksen, jonka mukaan levykeskuksilla ajettujen alumiini-, ja teräsohutlevyjen hukkamäärää voidaan vähentää 823,5 kg vuodessa muuttamalla työstöohjelmia optimaalisemmiksi. (Jansson 2001). Janssonin työ kuitenkin koskee ainoastaan vaihtosuuntaajia, eivätkä muutokset koske läheskään kaikki tuotannon ajo-ohjelmia. Työssä kokeilusta jäi uupumaan vielä noin 500 ohjelman muutokset. Tässä työssä on kuitenkin tarkoitus selvittää samaan jätteen määrän vähentämiseen liittyvää ohutlevyjen materiaalin käytön optimointia, kuitenkin erillisen CAM- ohjelmiston avulla. Erillinen ohjelmisto mahdollistaisi tietokoneavusteisen optimoinnin käytön jokaisessa tuotannon sarjassa, jolloin säästöt olisivat mahdollisesti vielä huomattavan paljon suurempia kuin Janssonin (2001) tutkimuksessa. Ohutlevyn kustannussäästöihin, tarkemmin levynkäytön tehostamiseen, liittyvä tekniikka on kansankielellä kutsuttu nestaus eli levynkäytön optimointi. Yksinkertaistettuna sana nestaus tarkoittaa kappaleiden optimointia ohutlevyaihiolle. Tarkoituksena on saada materiaali hyödynnettyä mahdollisimman tehokkaasti vähäisellä hukkamäärällä ja sen suurimpina etuina ovat materiaalinsäästö ja työstöaikojen lyheneminen. Nestaus voidaan suorittaa CAD / CAM ohjelmistolla. CAM tarkoittaa CAD- mallin geometriatietojen hyväksikäyttöä NC ohjelmoinnissa ja lyhenne tulee sanoista Computer Aided Manufacturing. (CADmallin hyödyntäminen NC -koneen ohjelmoinnissa 1999). Se voi olla joko itsenäinen ohjelma tai CAD (SolidWorks)- järjestelmään integroitu. Levytyökeskus- 21 ten CAM- ohjelmat on yleensä integroitu osaksi koneen ohjausjärjestelmää, jotka ovat konekohtaisia. Ominaisuuksina niissä on yksinkertaisimmillaan työkalujen valinta ja nestaus. CAM- ohjelmassa määritellään käytettävät työkalut ja työstöstrategiat, kuitenkin parhaimmassa tapauksessa työstöradat voidaan ajaa työstökoneessa ilman, että NC- koodia pitää muuttaa käsin. (Modernit CAM- järjestelmät 2004) Parhaimman työstöstrategian valitseminen kuitenkin vaatii kokemusta kyseisestä valmistusmenetelmästä. Ohjelmistoista on todella paljon hyötyä muun muassa työstöratojen suunnittelussa ja ajonopeuksien laskennassa, mutta Teknowarelle saatava hyöty olisi ainoastaan nestauksessa ja mahdollisesti työstöajan pienenemisessä. 6.2 Käyttö Teknowarella Ohjelmalla saavutettava konkreettinen hyöty ei olekaan niin yksinkertainen asia. Yksinkertaisten kappaleiden, esimerkiksi koteloiden nestaaminen yhden tai muutaman levyn automaatioajossa saattaa säästää vähän materiaalia, mutta konkreettista hyötyä ei välttämättä saavuteta. Jos ohutlevyn loppuosaan jää ylimääräistä materiaalia, on se usein heitetty roskiin sen tarpeettomuuden vuoksi. Se, että levyn loppuosaan jää vähän enemmän materiaalia säästöön, menee se kuitenkin roskiin. Levystä pitää siis jäädä huomattava osa ylimääräistä materiaalia, jotta sitä voidaan käyttää uudestaan esimerkiksi automaatioajossa. Toiseksi jos em. koteloita ajetaan suurempia määriä, saadaan samalle levyllä mahdollisesti muutama kotelo enemmän, joten kappaleita pitää ajaa todella suuria määriä, jotta edes yksi levy saataisiin säästettyä. Antti Janssonin (2001) tekemän tutkimuksen mukaan on tästä huolimatta mahdollista saavuttaa todellisia huomattaviakin säästöjä muuttamalla ohjelmia optimaalisimmiksi. Monimutkaisissa kappaleissa tilanne on toinen, ohjelma osaa järjestellä kappaleet optimaalisiin asentoihin ja levyä saadaan säästettyä paljon enemmän kuin koteloiden osalta edellyttäen taas, että kappaleita ajetaan sellaisia määriä, jotta levystä jää suuri osa käyttämättä. Sama ongelma tulee kuitenkin vastaan myös näissä kappaleissa: jos levyn loppuosaa jää materiaalia säästöön, se heitetään roskiin 22 syystä, että sitä ei voida todennäköisesti käyttää enää automaatioajossa, eikä sille ole käyttöä. Tällä hetkellä ajetaan harvoin samaan ohutlevyaihioon erilaisia kappaleita. Näin tehdään kuitenkin, jos kappalemäärät ovat erittäin pieniä, muutamia kymmeniä korkeintaan ja jos kappaleet ovat yleensäkään ajettavissa samaan ohutlevyaihioon. Jos nestauksessa sekoitetaan useita eri kappaleita samalle levylle, niin materiaalisäästöjä saadaan aikaiseksi. Tämä aiheuttaa taas ongelmia kappaleiden irroitusvaiheessa eli ravisteluvaiheessa. Kappaleet sekoittuvat ravisteltaessa, ja mikä hidastaa työvaihetta, koska eri kappaleet on kuitenkin käsin lajiteltava eri laatikoihin. 6.3 Ongelmat ja hyödyt CAM- järjestelmä tuo mukanaan niin ongelmia kuin hyötyjäkin. Ongelmakohtina voitaisiin mainita muun muassa automaattiajon jälkeen ohutlevyn loppuosan käyttö. Pienellä, noin metrin pituisella levyn loppuosalla harvoin on minkäänlaista käyttöä automaatioajossa eikä muussakaan tuotannon toiminnassa, joten levyn säästö menisi tässä tapauksessa hukkaan. Toinen mainittava ongelmakohta olisi erimuotoisten kappaleiden ajaminen samasta levystä. Erilaisia kappaleita ei voida sekoittaa mielivaltaisesti samalle ohutlevyylle, koska kappaleiden irroitus eli ravistelu muuttuisi todella hitaaksi ja vaikeaksi. Varsinkin peilikuvina olevat kappaleet olisi todella vaikea erottaa silmillä toisistaan, joten levynkäytön optimointia ei voitaisi hyödyntää sataprosenttisesti. Ainoastaan tietyissä sarjoissa hyvin suunniteltu täysi optimointi olisi mahdollista. Myös robottien purkuohjelmat menisivät jossain määriin uudelleen ohjelmoitaviksi nestauksesta johtuvan kappaleiden uusien sijainnin vuoksi. Automaattisesta nestaukseta on ongelmien lisäksi myös hyötyäkin. Levynsäästö tulisi esille varsinkin suurissa sarjoissa, joissa ajetaan paljon samanlaisia kappaleita. Automaatioajon mahdollinen nopeutuminen, törmäystarkastelut, simulointimahdollisuus ja osien ja levynkäytön täydellinen hallinta toisi mukanaan hyötyjä. Voidaan vain esittää kysymys, että onko edellä mainituista ominaisuuksista riittävästi hyötyä jotta kalliiseen ohjelmistoon olisi järkevää sijoittaa. 23 Nykyaikaisilla suunnitteluohjelmistoilla on useita eri tiedoston tallennusmuotoja. Muutamina niistä voitaisiin mainita ACIS, DXF, IGES, SET, STL, SVG ja VRML. Ongelmia saattaa tulla myös CAD ja CAM ohjelmistojen välillä tiedostojen ymmärtämisessä ja tallentamisessa. (Tuotetietostandardien käyttö tuotannossa 2005). Tilanne saattaa vaatia erillisten käännösohjelmien käytön tiedostojen tallennuksien yhteydessä, eikä tällöinkään yhteensopivuudesta ole takeita versioiden päivittyessä. (CAD-mallin hyödyntäminen NC -koneen ohjelmoinnissa 1999). Kuitenkin nykyiset uudet ohjelmistot toimivat suhteellisen luotettavasti myös ilman kääntäjiä. Tilanne on hyvin pitkälle tapauskohtainen. Teknowarella on tällä hetkellä automaatiotuotannossa käytössä ainoastaan DXFtallennusformaatti, joka on erittäin yksinkertainen graafinen viivamalli. Ohutlevytuotannossa ei tarvitse käyttää monimutkaisia kolmiulotteisia malleja, joten ohjelmistojen keskinäiset ongelmat liittyen tiedostojen lukuun ovat todennäköisesti hyvin minimaalisia. (ks. Tuotestandardien käyttö tuotannossa 2005) 6.4 CAM- järjestelmän hankinta Ohjelmisto voidaan hankkia integroituna, jolloin se olisi SolidWorksin yhteydessä. Tässä haittapuolena korkea hinta ja paljon turhia ominaisuuksia joista joutuu maksamaan. On mahdollista hankkia myös erillinen CAM -ohjelmisto halutuilla ominaisuuksilla itse työstökoneille. Esimerkkeinä voisi mainita Mastercam, Powermill, Surfcam, Edgecam, Work NC. (Modernit CAM- järjestelmät 2004). CAM- järjestelmän hankinnan lähtökohtana tulee olla kannattavuuden parantaminen. Alussa tulee tunnistaa oman yrityksen tarpeet ja huomioida, että ei makseta turhista ominaisuuksista. Tarpeita tutkittaessa tulee kartoittaa nykyinen konekanta ja miettiä, kuinka se tulee muuttumaan seuraavien vuosien aikana. Toisin sanoen tunnistetaan yrityksen tarpeet, ei hankita turhia ominaisuuksia, arvioidaan kannattavuus ja tehdään järjestelmävertailu. Tutkimusvaiheessa on hyvä selvittää, mitä vaaditaan, karsia pois ehdottomasti sopimattomat versiot ja pyytää järjestelmätoimittajia esittelemään tuotteitaan. Jatkoon pääseviltä järjestelmiltä suoritetaan 24 tarkempi vertailu. Erittelyssä huomioitavaa on mitä tulevalta järjestelmältä vaaditaan. Kustannuksia ohjelmiston käyttöönotosta tulee itse ohjelmistosta, koulutuksesta ja koulutuksen aikana menetetyistä miestyötunneista. Erillisten CAM- ohjelmien hinnat vaihtelevat todella paljon sisältyvien ominaisuuksien mukaan. Hinnat ovat yleisesti ottaen ohjelmistoilla ominaisuuksista riippuen 3000€ - 20 000€ välissä. (Modernit CAM- järjestelmät 2004). Kalleimmassa päässä olevat ohjelmat sisältävätkin jo monimutkaisia automaattisia työstöominaisuuksia vaikeille kolmiulotteisille kappaleille. 6.5 Johtopäätökset Automaattinen ohutlevynkäytön optimointi olisi seuraava mahdollinen valinta tehostettaessa automaatioajon tehokkuutta. Tuotannon toiminnasta ja tuotevalikoimasta johtuen sen kustannushyöty pitäisi selvittää tarkemmin. Epäselväksi jää vielä, että kuinka suuri todellinen säästö olisi verrattuna nykyiseen käsin asetteluun. Ohjelmat ja niiden käyttöön liittyvä koulutus ovat kalliita, joten hankintoja ei kannata lähteä tekemään hatarin perustein. Varmaa kuitenkin on, että ohjelmisto mahdollistaisi ohutlevymateriaalien säästöjä pitkälle tulevaisuuteen satunnaisista ongelmista huolimatta. 25 7 SUUNNITTELUOHJEEN KÄYTTÖ Jotta materiaalien tehokas käyttö voitaisiin varmistaa myös tulevaisuudessa, tehtiin myös ohje liittyen materiaalien valintaan ja käyttöön suunnittelussa. Tämän antaman suunnan mukaan niin uudet kuin vanhatkin suunnittelijat voisivat toimia tehokkaasti materiaaleja valitessaan. Kyseisen ohjeen tarkoituksena ei ole olla kaikenkattava materiaalivalintakirja valaisinsuunnitteluun, vaan lähinnä suuntaa antava ja käytössä oleva ohje, joka kertoo materiaaleista, yleisimmistä linjauksista ja tietoja käytössä olevista materiaaleista, niiden ominaisuuksista ja käyttötottumuksista. Kyseinen ohje on omiaan uusille suunnittelijoille, joille Teknowaren käytössä olevat materiaalit ja niiden käyttö suunnittelussa on vielä vieras aihe. Ohjeen avulla pääsee nopeasti sisälle materiaalien käyttöön ja valintaan liittyviin seikkoihin, ja samalla niiden kustannustehokas käyttö voidaan varmistaa. Lähteenä olevaa materiaalia on käytetty lähinnä suunnitteluohjeen laatimisessa, eikä suunnitteluohje sisällä viittauksia lähteisiin. 26 8 YHTEENVETO Opinnäytetyössä käytiin läpi useita aiheita, aina kustannussäästöistä materiaalinvalintaan suunnittelussa ja tehtiin katsaus kustannussäästöihin ohutlevypuolella tulevaisuudessa. Kustannussäästöjen saavuttaminen jo valmiiden kappaleiden materiaalinvaihtooperaatiolla ei ollutkaan niin yksinkertainen asia kuin olisi voinut kuvitella. Huomioon piti ottaa monenlaisia asioita, kuten mekaaniset vaatimukset, asiakkaan vaatimukset, standardit, tuotannon menetelmät, mahdollisuudet ja rajoitukset. Kuitenkin lopputuloksena voisi sanoa, että ainakin aikaisemmin mainittujen volyymituotteiden suunnittelu on alusta lähtien tehty huolella. On teetetty prototyyppejä, testattu materiaalien yhteensopivuutta ja tuotantomenetelmiä. Tottahan aina löytyy parannettavaa niin tuotteissa kuin tuotannossakin, mutta tämän opinnäytetyön rajauksella ei löytynyt juurikaan säästökohteita, joissa oltaisiin käytetty selvästi kustannustehotonta materiaalia. Toinen, vahvasti edelliseen aiheeseen liittyvä osa opinnäytetyössä oli ohutlevyjen valintaan liittyvä suunnitteluohje projektiosastolle. Suunnitteluohjeessa käytiin läpi yleisesti materiaalinvalintaan ja niiden ominaisuuksiin liittyviä seikkoja. Tarkoituksena oli tehdä suuntaa antava ohje, jolla saataisiin varmistettua ohutlevymateriaalien tehokas käyttö tulevaisuudessa. Ohje sisältää niin kokemusperäistä tietoa materiaaleista ja niiden tuotannollisista menetelmistä kuin kirjallisuudestakin saatua tietoa. Materiaalitekniikkaan liittyvää tietoa oli helposti saatavilla kirjastoissa, mutta yllätyin, kuinka vaikeaa oli löytää hyvää ja monipuolista tietoa jäähdytyksestä ja ohutlevyosien sijoittelusta teollisuusautomaatiossa. Tietoa kyllä löytyy, kyse on vain siitä, osaako sitä etsiä oikeasta paikasta oikeilla hakusanoilla. Ongelmana oli se, että hakukoneilla haettaessa kirjoihin painettua tietoa näytti löytyvän pitkin Suomen yliopistokaupungeista. Kokonaisuutena opinnäytetyön tekeminen oli mielenkiintoinen urakka, jossa oppi paljon uusia asioita niin suunnittelusta, tuotannon tehtävistä ja myös teoriapuolelta. Erityisen hyvä asia omasta mielestäni oli se, että työ ei liittynyt ainoastaan yh- 27 teen ja samaan asiaan vaan sisälsi kokonaisuuden liittyen tuotannon ja suunnittelun rajapintaan ja niiden yhteistoimintaa. 28 LÄHTEET CAD-mallin hyödyntäminen NC-koneen ohjelmoinnissa. [Online] [Viitattu 18.04.2008] Saatavissa: www.tkk.fi/Yksikot/Konepaja/Opinnot/Kurssiesitteet/ Tuotantoautomaatio/v2004/H_5_CAD-mallin_hyodyntaminen.pdf Jansson, A. 2001. Alumiini- ja teräsjätteen määrän vähentäminen. Mekatroniikan opinnäytetyö, Lahden Ammattikorkeakoulu. Tekniikan laitos. Jäähdytys. 2007 [Online] [Viitattu 1.3.2008] Saatavissa http://www.jathardware.com Lamput ja valaisimet. Osa 2. 1999. Espoo: Sähköinfo Oy Materiaalinsuunnittelu. 1977. Espoo: Otapaino Metalliteollisuuden keskusliitto 2001. Raaka-ainekäsikirja 1, Muokatut teräkset. Raaka-ainekäskirja –sarja. Tampere: Tammer-Paino Oy. Metalliteollisuuden kustannus Oy Metalliteollisuuden keskusliitto. 2001. Raaka-ainekäsikirja 3, Kuparimetallit. Raaka-ainekäskirja –sarja. Tampere: Tammer-Paino Oy. Metalliteollisuuden kustannus Oy Metalliteollisuuden keskusliitto. 2002. Raaka-ainekäsikirja 5, Alumiinit. Raakaainekäskirja –sarja. Tampere: Tammer-Paino Oy. Metalliteollisuuden kustannus Oy Modernit CAM- järjestelmät. [Online] [Viitattu 1.3.2008] Saatavissa http://www.tkk.fi/Yksikot/Konepaja/Opinnot/Kurssiesitteet/Vaihtuvat/v2004/r13_ tyo.pdf 29 Materiaalit. Acodrain [Online] [Viitattu 4.12.2007] Saatavissa: http://www.acodrain.fi/Tuotteet/Materialer/Rustfrit%20St%C3%A5l.aspx Pinnoitukset ja korroosio. Ferrometal[Online] [Viitattu 4.12.2007] Saatavissa: http://www.ferrometal.fi/docs/teknisetsivut/teknisetsivut_pinnoitukset_ja_korroos io.pdf Pouri, R. 1997. Businesslogistiikka. Suomen logistiikkayhdistys ry. Sakki, J. 2003. Tilaus-toimitusketjun hallinta: Logistinen b-to-b prosessi. 6. uudistettu painos. Hakapaino Oy, Espoo Tiainen, J. 1996. JOT tie tulevaisuuteen ja menestykseen. Kuhom kirjapaino, Kuhmo Tuotetietostandardien käyttö tuotannossa. [Online] [Viitattu 18.04.2008] Saatavissa: www.vtt.fi/inf/pdf/workingpapers/2005/W23.pdf Varastotoiminnan seuranta ja mittaaminen. [Online] [Viitattu 1.3.2008] Saatavissa www.valo-ohjelma.fi/Wadelma/Wadelma_seuranta.pdf 30 LIITTEET LIITE 1. Taulukot 2-17. Materiaalien poisto LIITE 2. Taulukot 18.x-23.x. Volyymituotteet LIITE 3. Suunnitteluohje Taulukko 2. Selvitykset Selvitettävä asia Nimike / Materiaali Saatu tulos RA001C / Alumiini. 1,25mm ½ kova 2 puoleinen kalvotus Liittymiä nimikkeellä 1 kpl Käyttökohteet Palolevy Vaatimukset materiaalille Korvataan mihin Poisto / korvaus Vaatimuksena ollut naarmuton pinta, siksi 2 –puoleinen kalvotus levyssä RA001B 1,25mm Al. 1 -puoleinen kalvotus Korvattu suunnittelija Esko Virtasen luvalla - RA001C –nimikkeen poisto. Järjestelmän selkeytyminen. Säästö / kustannukset - RA001B noin 0,5€ / kg kalliimpi. Käyttö erittäin vähäistä, ei juurikaan lisäkustannuksia. Vaihdosta aiheutuvat toimenpiteet Materiaalin poisto hyllystä ja nimikkeen liittymien korvaus LEANiin Taulukko 3. Selvitykset Selvitettävä asia Saatu tulos Nimike / Materiaali RA030 / 3mm Alumiini Liittymiä nimikkeellä 24 kpl Käyttökohteet Jäähdytyslevy, kannatin, kiinnitysrauta Vaatimukset materiaalille Jäykkyys, keveys, kestävyys, lämmönsiirto Korvataan mihin RA020 2mm Al Ei mahdollista. Liian paljon liittmiä. Jäyk- Poisto / korvaus kyys, - ja lämmönsiirtovaatimukset kappaleille Säästö / kustannukset Ei säästöä Vaihdosta aiheutuvat toimenpiteet Ei toimenpiteitä Taulukko 4. Selvitykset Selvitettävä asia Saatu tulos Nimike / Materiaali RA010 / 1,2mm Alumiini Kuumavalssattu Liittymiä nimikkeellä 9 kpl Käyttökohteet Rungon vaippa, levyrunko, jäähdytyslevy yms Vaatimukset materiaalille Syväveto-ominaisuudet Korvataan mihin RA001 1,25mm Al Poisto / korvaus Korvaus ei mahdollista. Tavallinen alumiini ei kestä syvävetoa Säästö / kustannukset Ei säästöjä Vaihdosta aiheutuvat toimenpiteet Ei toimenpiteitä Taulukko 5. Selvitykset Selvitettävä asia Saatu tulos Nimike / Materiaali RA020 / 2,0mm Al. Anodisoitu Liittymiä nimikkeellä 2 kpl Käyttökohteet Kotelon kansi ja pohja Vaatimukset materiaalille Ulkonäkö, jäykkyys, kestävyys Korvataan mihin RA007 1,5mm Al. Poisto / korvaus Ei mahdollista, asiakasvaatimukset ulkonäön ja keston suhteen Säästö / kustannukset Ei säästöjä Vaihdosta aiheutuvat toimenpiteet Ei toimenpiteitä Taulukko 6. Selvitykset Selvitettävä asia Nimike / Materiaali Saatu tulos RA008 / 0,7mm Alumiini valkoinen kiiltävä Liittymiä nimikkeellä 9 kpl Käyttökohteet Heijastin Vaatimukset materiaalille Heijastava materiaali Korvataan mihin RA003 0,5mm Peilialumiini Poisto / korvaus Peilialumiinilla ja valkoisella alumiinilla heijastuskuvia erilainen. ei voi korvata Säästö / kustannukset Ei säästöjä Vaihdosta aiheutuvat toimenpiteet Ei toimenpiteitä Taulukko 7. Selvitykset Selvitettävä asia Saatu tulos Nimike / Materiaali RT008 / 0,5mm Polyesteripinnoitettu teräs Liittymiä nimikkeellä 0 kpl Käyttökohteet Ei ole Vaatimukset materiaalille Ei tiedossa Korvataan mihin Ei Korvata Poisto / korvaus Muutettu epäkurantiksi Säästö / kustannukset Vaihdosta aiheutuvat toimenpiteet Materiaali ei käytössä, ei säästöjä. Järjestelmän selkeyttäminen Nimike epäkurantiksi tuotannonohjausjärjestelmään Taulukko 8. Selvitykset Selvitettävä asia Saatu tulos Nimike / Materiaali RT010C / 1,0mm Haponkestävä teräs Liittymiä nimikkeellä 5 kpl Käyttökohteet Kansi, sivupelti, rungon pääty Vaatimukset materiaalille Ruostumaton materiaali Korvataan mihin RT030 0,7mm RST tai poisto Poisto / korvaus Säästö / kustannukset Vaihdosta aiheutuvat toimenpiteet Muutettu epäkurantiksi. Materiaali ei käytössä Ei korvattua materiaalia, ei säästöjä. Järjestelmän selkeyttäminen Nimike epäkurantiksi tuotannonohjausjärjestelmään Taulukko 9. Selvitykset Selvitettävä asia Saatu tulos Nimike / Materiaali RT020C / 2,0mm Haponkestävä teräs Liittymiä nimikkeellä 1 kpl Käyttökohteet Kansivalon kannatin Vaatimukset materiaalille Jäykkyys, ruostumattomuus Korvataan mihin Poisto / korvaus Säästö / kustannukset Vaihdosta aiheutuvat toimenpiteet RT032, RT020 tai materiaalin poisto kokonaan Muutettu epäkurantiksi. Materiaali ei käytössä Materiaali ei käytössä, ei säästöjä. Järjestelmän selkeyttäminen Nimike epäkurantiksi tuotannonohjausjärjestelmään Taulukko 10. Selvitykset Selvitettävä asia Saatu tulos Nimike / Materiaali RT001 / 0,4mm Jousiteräs Liittymiä nimikkeellä 2 kpl Käyttökohteet Kiinnityshela Vaatimukset materiaalille Jousiominaisuudet Korvataan mihin Ei korvausta Poisto / korvaus Teetetään alihankintana Säästö / kustannukset Vaihdosta aiheutuvat toimenpiteet Muutettu epäkurantiksi. Järjestelmän selkeyttäminen Nimike epäkurantiksi tuotannonohjausjärjestelmään Taulukko 11. Selvitykset Selvitettävä asia Saatu tulos Nimike / Materiaali RT003 / 0,25mm Jousiteräs kirkas Liittymiä nimikkeellä 1 kpl Käyttökohteet Jousi Vaatimukset materiaalille Jousiominaisuudet Korvataan mihin Ei korvausta Poisto / korvaus Teetetään alihankintana Säästö / kustannukset Vaihdosta aiheutuvat toimenpiteet Muutettu epäkurantiksi. Järjestelmän selkeyttäminen Nimike epäkurantiksi tuotannonohjausjärjestelmään Taulukko 12. Selvitykset Selvitettävä asia Saatu tulos Nimike / Materiaali RT005 / 0,6mm Jousiteräs Liittymiä nimikkeellä 1 kpl Käyttökohteet Jousi Vaatimukset materiaalille Jousiominaisuudet Korvataan mihin Ei korvausta Poisto / korvaus Tulee alihankintana Säästö / kustannukset Vaihdosta aiheutuvat toimenpiteet Muutettu epäkurantiksi. Järjestelmän selkeyttäminen Nimike epäkurantiksi tuotannonohjausjärjestelmään Taulukko 13. Selvitykset Selvitettävä asia Saatu tulos Nimike / Materiaali RT015 / 1,5mm Teräs Liittymiä nimikkeellä 104 kpl Käyttökohteet Vaatimukset materiaalille Korvataan mihin Poisto / korvaus Kannatin, pääty, runkolevy, kiinnityspelti yms. Vaatimukset merkityksettömiä materiaalin pysyessä samana Korvataan RT017 Korvaus mahdollinen. Ei kannata korvata. Levyn koko optimoitu tietyille kappaleille Säästö / kustannukset Ei hintaeroa aihioilla Vaihdosta aiheutuvat toimenpiteet Ei toimenpiteitä Taulukko 14. Selvitykset Selvitettävä asia Saatu tulos Nimike / Materiaali RD008 / 1,5mm Kuparilevy Liittymiä nimikkeellä 1 kpl Käyttökohteet Yhdistekisko Vaatimukset materiaalille Sähkönjohtokyky Korvataan mihin RA007 1,5mm Al Poisto / korvaus Korvaus ei mahdollista resistanssin takia Säästö / kustannukset Vaihdosta aiheutuvat toimenpiteet Alihankintaan siirto mahdollista, ei kuitenkaan juuri halvempaa Ei toimenpiteitä Taulukko 15. Selvitykset Selvitettävä asia Saatu tulos Nimike / Materiaali RT031 / 1,5mm Ruostumaton teräs Liittymiä nimikkeellä 5 kpl Käyttökohteet Lukon osat Vaatimukset materiaalille Ei pystytä tekemään Teknowarella Korvataan mihin Tulee alihankintana Poisto / korvaus Säästö / kustannukset Vaihdosta aiheutuvat toimenpiteet Osat teetetään alihankinnassa. Materiaali muutettu epäkurantiksi Ei varsinaista säästöä. Järjestelmän selkeyttäminen Nimike epäkurantiksi tuotannonohjausjärjestelmään Taulukko 16. Selvitykset Selvitettävä asia Saatu tulos Nimike / Materiaali RT030 / 0,7mm Ruostumaton teräs Liittymiä nimikkeellä 15 kpl Käyttökohteet Peitepelti, runko Vaatimukset materiaalille Ruostumattomia Korvataan mihin RT032 Ei mahdollista. Ulkonäkövaatimukset. Poisto / korvaus RT030 kirkas pinta ja RT032 mattapinta. ei voi yhdistää Säästö / kustannukset Ei säästöä Vaihdosta aiheutuvat toimenpiteet Ei toimenpiteitä Taulukko 17. Selvitykset Selvitettävä asia Saatu tulos Nimike / Materiaali RS007 / 1,0mm messinki Liittymiä nimikkeellä 9 kpl Käyttökohteet Peitepelti Vaatimukset materiaalille Ulkonäkö, materiaali Korvataan mihin RT032 tai RT030 Poisto / korvaus Ei mahdollista. Asiakasvaatimukset (väri) Säästö / kustannukset Ei säästöä Vaihdosta aiheutuvat toimenpiteet Ei toimenpiteitä Taulukoiden 1.x selvitysten kohteena oleva muutettava materiaali on 3.0mm alumiini, joka on tarkoitus korvata 2.0mm alumiinilla tai vastaavalla materiaalilla. Taulukko 18.1 Nimike XVK9110 Suunnittelija EV Käyttö vuonna 2007 241kg Muutos tehtävissä Ei Syy Asiakas määritellyt paksuuden Taulukko 18.2 Nimike XV82806 Suunnittelija KRJ Käyttö vuonna 2007 90kg Muutos tehtävissä Ei Syy Käytetään profiilin urassa, ohuempi materiaali ei toimi Taulukko 18.3 Nimike XVK9111 Suunnittelija EV Käyttö vuonna 2007 60kg Muutos tehtävissä Ei Syy Asiakas määritellyt paksuuden Taulukoiden 2.x selvitysten kohteena oleva muutettava materiaali on 2.0mm alumiini, joka on tarkoitus korvata 1.5mm alumiinilla tai vastaavalla materiaalilla. Taulukko 19.1 Nimike XMK3001P Suunnittelija EV Käyttö vuonna 2007 790kg Muutos tehtävissä Ei Vaatimuksena erittäin hyvä jäähtyminen, Syy kustannustehokkaampi materiaali ei jäähdy riittävän hyvin Taulukko 19.2 Nimike XVK9220 Suunnittelija JSU Käyttö vuonna 2007 214kg Muutos tehtävissä Ei Syy Materiaali asiakasvaatimuksena. Projekti melkein kokonaan toimitettu Taulukko 19.3 Nimike XVK9220B Suunnittelija JSU Käyttö vuonna 2007 214kg Muutos tehtävissä Ei Syy Materiaali asiakasvaatimuksena. Projekti melkein kokonaan toimitettu Taulukko 19.4 Nimike XVK4704 Suunnittelija KRJ Käyttö vuonna 2007 179kg Muutos tehtävissä Ei suositeltava Syy Ohuemmalla materiaalilla ruuvin huono toiminta ja uppoaminen senkkaukseen Taulukko 19.5 Nimike XVK4703 Suunnittelija KRJ Käyttö vuonna 2007 179kg Muutos tehtävissä Ei suositeltava Syy Ohuemmalla materiaalilla ruuvin huono toiminta ja uppoaminen senkkaukseen Taulukko 19.6 Nimike XLL4910 Suunnittelija HK Käyttö vuonna 2007 146kg Muutos tehtävissä Ei Materiaali asiakasvaatimus. Vaatimukse- Syy na erittäin hyvä lämmönsiirto, kustannustehokkaampi materiaali ei jäähdy riittävän hyvin Taulukoiden 3.x selvitysten kohteena oleva muutettava materiaali on 1.5mm alumiini, joka on tarkoitus korvata 1.25mm alumiinilla tai vastaavalla materiaalilla. Taulukko 20.1 Nimike XVM0419 Suunnittelija KRJ Käyttö vuonna 2007 2717kg Muutos tehtävissä Ei Materiaali muutettu ohuemmaksi alkupe- Syy räisestä. Ohuemmalla materiaalilla lujuusongelmat Taulukko 20.2 Nimike XVM0459 Suunnittelija KRJ Käyttö vuonna 2007 2573kg Muutos tehtävissä Ei Materiaali muutettu ohuemmaksi alkupe- Syy räisestä. Ohuemmalla materiaalilla lujuusongelmat Taulukko 20.3 Nimike XVM0469 Suunnittelija KRJ Käyttö vuonna 2007 766kg Muutos tehtävissä Ei Materiaali muutettu ohuemmaksi alkupe- Syy räisestä. Ohuemmalla materiaalilla lujuusongelmat Taulukko 20.4 Nimike XVM0413 Suunnittelija KRJ Käyttö vuonna 2007 652kg Muutos tehtävissä Ei Materiaali muutettu ohuemmaksi alkupe- Syy räisestä. Ohuemmalla materiaalilla lujuusongelmat Taulukko 20.5 Nimike XV82818 Suunnittelija EV Käyttö vuonna 2007 693kg Muutos tehtävissä Ei Syy Asennuksessa osaan aiheutuu vääntöä, ohuempi materiaali vääntyy liikaa Taulukko 20.6 Nimike XVM0453 Suunnittelija KRJ Käyttö vuonna 2007 621kg Muutos tehtävissä Ei Materiaali muutettu ohuemmaksi alkupe- Syy räisestä. Ohuemmalla materiaalilla lujuusongelmat Taulukko 20.7 Nimike XVM0506 Suunnittelija KRJ Käyttö vuonna 2007 540kg Muutos tehtävissä Ei Asiakas valittanut lujuudesta. Ruuvin Syy hitsaus ei onnistu ohuemmalla materiaalilla Taulukoiden 4.x selvitysten kohteena oleva muutettava materiaali on 2.0mm teräs, joka on tarkoitus korvata 1.5mm teräksellä tai vastaavalla materiaalilla. Taulukko 21.1 Nimike XWT2200 Suunnittelija MKO Käyttö vuonna 2007 1400kg Muutos tehtävissä Ei Asennuksessa säsistä tehtyä jousta joudu- Syy taan usein taivuttelemaan eri asentoihin, ohuempi materiaali ei kestä taivutusta Taulukoiden 5.x selvitysten kohteena oleva muutettava materiaali on 1.0mm polyesteripinnoitettu teräs, joka on tarkoitus korvata muulla sopivalla materiaalilla. Taulukko 22.1 Nimike XVK9102 Suunnittelija JSU Käyttö vuonna 2007 114kg Muutos tehtävissä Ei Syy Ei järkevää syytä korvaata materiaalia Taulukko 22.2 Nimike XV88326 Suunnittelija KRJ Käyttö vuonna 2007 108kg Muutos tehtävissä Ei Ei järkevää syytä korvata materiaalia. Syy Muovipääty tehty nykyisen ainepaksuuden mukaan. Lujuusongelmat Taulukko 22.3 Nimike XV92308 Suunnittelija KRJ Käyttö vuonna 2007 64kg Muutos tehtävissä Ei Syy Ei järkevää syytä korvata materiaalia Taulukoiden 6.x selvitysten kohteena oleva muutettava materiaali on 1.0mm teräs, joka on tarkoitus korvata 0.6mm teräksellä tai vastaavalla materiaalilla. Taulukko 23.1 Nimike XVK4779 Suunnittelija KRJ Käyttö vuonna 2007 7556kg Muutos tehtävissä Ei Syy Ei järkevää vaihtoehtomateriaalia. Lujuusongelmat Taulukko 23.2 Nimike XVM0797 Suunnittelija JKÄ Käyttö vuonna 2007 4907kg Muutos tehtävissä Ei Syy Ei järkevää vaihtoehtomateriaalia. Lujuusongelmat Taulukko 23.3 Nimike XVK1501B Suunnittelija HJO Käyttö vuonna 2007 2597kg Muutos tehtävissä Ei Syy Puristeruuvi ei kiinnity hyvin ohuempaan teräkseen. Lujuusongelmat Taulukko 23.4 Nimike XVK1502B Suunnittelija HJO Käyttö vuonna 2007 2404kg Muutos tehtävissä Ei Syy Puristeruuvi ei kiinnity hyvin ohuempaan teräkseen. Lujuusongelmat Taulukko 23.5 Nimike XVK4776 Suunnittelija KRJ Käyttö vuonna 2007 2368kg Muutos tehtävissä Ei Syy Ei järkevää syytä korvata materiaalia. Lujuusongelmat Taulukko 23.6 Nimike XW89011 Suunnittelija MKO Käyttö vuonna 2007 2238kg Muutos tehtävissä Ei Syy Laatu kärsii liikaa muutettaessa ohuempaan teräkseen Teknoware Oy Suunnitteluohje ohutlevyjen valintaan SISÄLLYS TEKNOWAREN KÄYTÖSSÄ OLEVAT ALUMIINILEVYT .........................................................1 TEKNOWAREN KÄYTÖSSÄ OLEVAT TERÄSLEVYT ...............................................................2 MATERIAALIN SUUNNITTELU .....................................................................................................3 LEVYMATERIAALIEN KÄYTTÖ JA TAVOITTEET ....................................................................4 OHUTLEVYTAULUKKO..................................................................................................................5 MATERIAALIN MÄÄRÄN LISÄÄMINEN LEANIIN ....................................................................6 KORROOSIO JA MATERIAALIEN KÄYTTÖ ................................................................................7 JÄÄHDYTYS ......................................................................................................................................9 MAALAUS JA KUSTANNUSTEHOKKUUS.................................................................................11 ERI MATERIAALIEN JA PINNOITTEIDEN KÄYTTÖTARKOITUKSET .................................12 TIETOLÄHTEITÄ ............................................................................................................................14 1 TEKNOWAREN KÄYTÖSSÄ OLEVAT ALUMIINILEVYT Nimike RA001 RA001B RA002 RA003 RA004 RA004B RA005 RA006 RA007 RA008 RA009 RA010 RA0121 RA0121B RA020 RA030 Materiaali AL-LEVY 1.25mm 1/2 KOVA AL-LEVY 1.25mm 1/2 KOVA KALVO AL-LEVY 2.0mm 1/2 KOVA AL-LEVY 0.5mm PEILIHEIJASTAVA AL-LEVY 1mm 1/2 KOVA AL-LEVY 1mm 1/2 KOVA KALVO AL-LEVY 0.5mm 1/2 KOVA AL-LEVY 0.6mm VALK. MATTA AL-LEVY 1.5mm 1/2 KOVA AL-LEVY 0.7mm VALK. KIILTÄVÄ PINTA AL-REIKÄLEVY 1mm ANODISOITU AL-LEVY 1.2mm KUUMAVALSSATTU AL-LEVY 1.0mm VALK. KALVO AL-LEVY 1.0mm LAKATTU KOVAPINTA AL-LEVY 2.0mm ANODISOITU. KALVO AL-LEVY 3.0mm 1/2 KOVA Päivitetty 02.11.2007 OKa Levykoko 1250mm x 2500mm 1000mm x 2000mm 1250mm x 2500mm 1250mm x 1400mm 1250mm x 2500mm 1000mm x 2000mm 1000mm x 2000mm 1000mm x 2000mm 1250mm x 2500mm 1250mm x 2000mm 1000mm x 2000mm 1250mm x 1750mm 2500mm x 1250mm 2500mm x 1250mm 2500mm x 1250mm 1000mm x 2000mm Paino kg /m² 3,375 3,375 5,4 1,34 2,7 2,7 1,35 1,6 4 1,89 3,4 3,24 3,24 6,5 8,1 Hinta € / kg 2,97 3,54 3,16 8,57 3,1 3,52 3,43 4,27 3,16 3,82 21,6 3,26 4,69 4,1 4,88 3,32 2 TEKNOWAREN KÄYTÖSSÄ OLEVAT TERÄSLEVYT Nimike RT006 RT009 RT010 RT010B RT015 RT017 RT020 RT030 RT032 RS007 RD008 Materiaali SÄSI TERÄSLEVY 0.6mm POLYEST. PINN. TERÄS 0.7mm VALK. SÄSI TERÄSLEVY 1.0mm POLYEST. PINN. TERÄS 1.0mm VALK. SÄSI TERÄSLEVY 1.5mm SÄSI TERÄSLEVY 1.5mm SÄSI TERÄSLEVY 2.0mm RUOSTUMATON TERÄSLEVY 0.7 mm RUOSTUMATON TERÄSLEVY 1.0mm MESSINKI 1,0mm KUPARILEVY 1.5mm Päivitetty 02.11.2007 OKa Levykoko 1000mm x 2000mm 1120mm x 2000mm 1000mm x 2000mm 1000mm x 2000mm 1000mm x 2000mm 1250mm x 2500mm 1000mm x 2000mm 1000mm x 2000mm 1000mm x 2000mm 1000mm x 2000mm 1000mm x 2000mm Paino kg /m² 4,8 5,6 8 8 12 12 16 5,5 3,9 8,45 13,4 Hinta € / kg 1,04 1,2 0,95 0,95 0,94 0,93 0,93 5,56 4,95 9,94 4,48 3 MATERIAALIN SUUNNITTELU Materiaalikustannusten osuus tuotteiden kokonaiskustannuksista on jatkuvasti kasvanut ja siten materiaalinvalinnalla on ratkaiseva vaikutus tuotteen kokonaishintaan ja kilpailukykyyn. Täten pienikin säästö materiaalikustannuksissa voi mahdollistaa suuret säästöt sarjatuotannossa. Materiaalinvalinnan päämäärähän on suorittaa haluttu toiminto mahdollisimman halvalla mahdollisimman laadukkaasti. Väärä materiaalinvalinta voi pahimmassa tapauksessa aiheuttaa tuotantohäiriöitä ja toimitusaikaongelmia, mikä tietenkin vähentää asiakkaan luottamusta yritykseen. Usein materiaalien valinnassa pyritään marginaalisiin säästöihin kuitenkaan ajattelematta riittävästi väärän materiaalin aiheuttamia kerrannaiskustannuksia ja mahdollisia laadullisia epäkohtia, jotka tekevät hallaan yrityksen maineelle laatutuotteiden valmistajana. Materiaalin valinta Raaka-ainemateriaalin valinnassa vaihtoehtoina on materiaalin valinta niin, että se täyttää vaatimukset ympäristön ja käytön suhteen sellaisenaan ilman pintakäsittelyjä, valmiin pintakäsittelyn kanssa tai alihankantana ostetun erillisen pintakäsittelyn kanssa. Tavoitteena materiaalinvalinnan ja pintakäsittelyn suhteen olisikin löytää optimiratkaisu kustannusten ja tuotteen lasketun kestoiän suhteen. Yleisesti materiaalin ja pintakäsittelyn valinnassa huomioitavia seikkoja ovat: - mekaaniset vaatimukset - ympäristön olosuhteet, kuten lämpötila, kosteus, ilman epäpuhtaudet, uv –säteily, korroosio - valotasovaatimukset - huolto ja kunnossapito - kustannustehokkuus - valmistusmenetelmän vaatimukset - valmistuskustannukset - toimivuus tuotteen osana - valmistettavuus ja kokoonpantavuus - tekniset oivallukset - ympäristöarvot 4 VALINTATEORIOISTA Materiaalin valitsemiseen voidaan käyttää erilaisia olemassa olevaia numeroarvoihin perustuvia arvotaulukoita tai ohjeita. Niissä on kuitenkin paljon rajoituksia käyttötarkoituksien suhteen. Seuraavassa yksi esimerkki erittäin toimivasta tavasta, jota voidaan soveltaa mihin tahansa valmistukseen ja suunnitteluun liittyen. ARVOANALYYSI Kyseisen menetelmän kehitti Herra L.D Miles vuonna 1950. Tekniikassa keskityttiin kiinnittämään huomio tuotteen haluttuun toimintoon (toimintokäsite) eikä vain ulkonäköön tai siihen, mitä se on. Ei siis makseta turhista ominaisuuksista. Esimerkkinä toimii kotelon kannen lukkojousi, jota valmistettiin eräässä yrityksessä fosforipronssista. Tutkittaessa havaittiin, että jousi kuormittui vain huollon aikana tehtävissä toimenpiteissä, eli siis noin kuusi kertaa tuotteen elinkaaren aikana. Jousi itsessään olisi kestänyt jopa miljoonia taivutuksia. Vaihtamalla valmistusmateriaali messinkiin, päästiin reilusti yli 50% säästöihin tuotteen valmistuksessa. Arvoanalyysi käytännössä Ideana on siis, että materiaali ei ole sinänsä tärkeä vaan sen suorittama toiminto. Näin ollen materiaalista tulisi valita se, joka antaa halutut toiminnot halvimmalla. Näillä keinoilla tuotteen laatua ei kuitenkaan tulisi alentaa, vaan sen arvoa tulisi nostaa valmistushinnan alenemisesta huolimatta. LEVYMATERIAALIEN KÄYTTÖ JA TAVOITTEET Kustannuksiin vaikuttavat monet seikat, suorasti ja epäsuorasti. Esimerkiksi materiaalin hinnan lisäksi myös niiden saatavuus, työstettävyyden nopeus ja helppous tuotannossa. - Pyritään käyttämään kustannustehokkainta materiaalia (kevein / halvin / yleisesti käytössä oleva) ja pyritään suosimaan eniten käytettyjä materiaaleja. (vähentää levyjen vaihtoon kuluvaa aikaa tuotannossa) - Tuotteet pyritään tekemään jo käytössä olevista ja eniten käytetyistä materiaaleista - Pyritään valmistamaan saman tuoteperheen valaisimet / yhden valaisimen kaikki osat mahdollisimman paljon samasta materiaalista. Näin saadaan helpotettua ja nopeutettua tuotannon automaatioajoa levykeskuksilla, aikaa säästyy levynvaihtojen vähentyessä. - Pyritään käyttämään osien suunnittelussa pääasiassa usein aikaisemmin käytettyjä reikäkokoja ynnä muita levytyökeskuksen perustyökaluja. Ajojen suunnittelu ja ajaminen tuotannossa helpottuu ja nopeutuu, kun erikoistyökalujen (erikoistyökalulla käsitetään harvoin käytettyä työkalua) vaihtoja levykeskuksen revolveriin on mahdollisimman vähän. (Rajattu määrä paikkoja työkaluille revolverissa) Erikoistyökaluilla ajaminen muodostuu hankalaksi ja hitaaksi (yöajon suunnittelu yms.) 5 - Suunnittelussa pyritään siihen, että vähän / harvoin käytetyt materiaalit ja erikoisemmat levykoot saataisiin jätettyä kokonaan pois käytöstä. Tällä nopeutetaan ja selkeytetään tuotannon automaatioajoa. - Suositaan ohutlevyjen käyttöä, koska sillä saavutetaan painonsäästöä ja sitä voidaan särmätä robotilla (säästetään särmäyskustannuksissa) - Ohuempaan materiaaliin vaihto ei välttämättä tuo säästöjä (Huomioi hinta-painosuhde) - Tarkoituksena edistää ohutlevyn käyttöä sekä materiaaliominaisuuksien hyödyntämistä. OHUTLEVYTAULUKKO Ohjeen alkuun kootussa taulukossa on Teknowaren käytössä olevat ohutlevymateriaalit, niiden paksuudet, levykoot ja hinnat - Taulukossa on ainoastaan aktiivisesti käytössä olevat ohutlevymateriaalit (Alumiini / Teräs) - Uuden levyn tullessa käyttöön lisätään levyn tiedot (nimike, materiaali, levykoko, paino ja hinta) taulukkoon - Vanhan levyn poistuessa käytöstä muutetaan nimike poistuvaksi / epäkurantiksi tuotannonohjausjärjestelmään ja poistetaan se yllä olevasta listasta - Päivitetään taulukon hinnat, materiaalien käyttömäärät ja muut mahdollisesti muuttuvat tiedot riittävän usein, jotta saatavilla oleva tieto on ajan tasalla 6 MATERIAALIN MÄÄRÄN LISÄÄMINEN LEANIIN - Ohutlevyosan pinta-ala lasketaan sen mukaan, kuinka paljon osa vie materiaalia yhteensä ohutlevyaihiosta työstövaiheessa. Myös hukkamateriaalin määrä otetaan huomioon, kuten reiät, helpotukset ja ulokkeiden väliin jäävä materiaali Laskentaesimerkki - Rungon materiaalin pinta-ala lasketaan seuraavasti: 410mm x 90mm = 36900 mm² Materiaalin määrän lisäys nimikkeen rakenteisiin - Teknowarella on käytössä ohutlevyjen määrän laskentaan Kalevi Ruuhijoen tekemä excel taulukko, johon syötetään sivujen pituudet, valitaan materiaali ja näiden tietojen pohjalta taulukko antaa kappalleelle painon. - Annettu paino ja materiaali syötetään nimikkeen rakenteisiin. 7 KORROOSIO JA MATERIAALIEN KÄYTTÖ Korroosio on yksi metallien kestävyyteen ja ulkonäköön vaikuttava tekijä. Sitä esiintyy niin sisällä tehdashalleissa kuin ulkona kosteassa ilmassa. Sen estämiseksi usein käytetään erilaisia pintakäsittelyitä tai varta vasten korroosiota kestäviä materiaaleja. Korroosio pitää ottaa aina huomioon suunniteltaessa tuotteita niin sisätiloihin kuin ulkotiloihinkin. Yksinkertaisuudessaan korroosio on mekaanisten, kemiallisten, fysikaalisten ilmiöiden vuorovaikutusta, joita esiintyy kaikissa ilmastoissa. Seuraavassa käydään läpi muutamia korroosioon liittyviä tekijöitä ja niiden estämiseen liittyviä seikkoja. Onnistuneen lopputuloksen aikaansaamiseksi olisi hyvä tuntea korroosion pääpiirteet, sen ilmeneminen ja estäminen. Hankalissa tilanteissa on syytä kuitenkin turvautua alan kirjallisuuteen. Alumiini - Alumiinia suojaa sen pinnalla oleva tiivis oksidikerros ja se antaa erinomaisen suojan korroosiota vastaan tavallisessa ilmastossa. Kosteassa ilmassa kerroksesta tulee paksumpi. Jos oksidikerros vaurioituu, se osaa korjata itsensä, eli muodostua välittömästi uudelleen mikäli se on kosketuksissa hapen kanssa. Kerrosta voidaan vahvistaa pintakäsittelyllä, esim. anodisoinnilla. Galvaanista korroosiota saataa esiintyä kun alumiini on kosketuksissa jalompaan metalliin ja jos niiden välissä on sähköä johtavaa ainetta jota kutsutaan elektrolyytiksi, esimerkiksi vettä. Eriste, esimerkiksi maalaus estää elektrolyytin toiminnan. Pintäkäsittelymahdollisuudet (maalaus, anodisointi) ovat myöskin hyvät, monipuoliset ja estävät korroosion tapahtumista. Teräs - Tavallinen teräs ei kestä korrodoivia olosuhteita ilman pintakäsittelyä. Korroosionkesto jopa tavallisessa ilmassa on huono. Pintäkäsittely voidaan tehdä esimerkiksi maalaamalla teräsohutlevyt tai vastaavasti joillain muilla kemiallisilla käsittelyillä. - Ruostumaton teräs puolestaan kestää hyvin korroosiota ilman pintakäsittelyjä ohuen oksidikerroksensa ansiosta. Kerros muodostuu hapettavissa olosuhteissa (kts. alumiini). RST voi kuitenkin ruostua johtuen väärästä käytöstä, esim. liian agressiivisesti korrodoivasta ympäristöstä tai hitsauksesta (jälkikäsittelemätön liitos). Korroosio ja huomioon otettavat asiat - Korroosion syntymisen tärkeimmät tekijät ovat lika, lämpö ja kosteus. - Ilmastosta puhuttaessa korroosion vaikuttavat ilmaston kosteus, ilmassa olevat epäpuhtaudet ja sen lämpötila. - Tyypillisiä korroosion esiintymispaikkoja ovat ruuvi- ja niittiliitokset sekä tiivisteet. Paikat, joihin lika, vesi yms. aineet voivat jäädä ilman poistumismahdollisuutta - Materiaalien valinnassa otettava huomioon käyttöpaikan ilmasto (kuiva / meri-ilmasto tms.) ja liitettävien materiaalien yhteensopivuus korrodoivissa olosuhteissa 8 - Galvaanisen parin syntyessä epäjalompi metalli syöpyy. Materiaalit ovat jaloimmasta epäjaloimpaan: RST, teräs ja alumiini - Galvaanisen parin syntyminen voidaan estää esimerkiksi maalamalla teräs ennen sen liittämistä puhtaaseen alumiiniin. Tärkeää on materiaalien eristys toisistaan. Vältä kierreliitoksia metallien välillä. - Galvaanisessa korroosiossa vaarallista on pinta-alojen väärä suhde. Vaarallinen on tilanne, jossa anodin pinta-ala on pienempi verrattuna katodin pinta-alaan (niittiliitokset). - Niittejä käytettäessä huomioidaan niitin ja alustan materiaalit. Alumiininiittejä käytetään alumiinin kanssa ja teräksen kanssa teräsniittiä - Levyn reunaleikkaus on alttiina ruosteelle, etenkin jos reunaan jää jäystettä, joka johtuu tylsistä levykeskuksen teristä. Tarpeen vaatiessa metallin särmäysohjeeseen maininta jäysteen poistamisesta - Korroosiota voidaan estää pinnoittamalla materiaalit, suojaamalla rakenne kosteudelta ja varmistamalla, että esim. vettä ei jää ruuviuriin, jolloin liuos ei pääse vaihtumaan. - Varsinkin ulkoilmassa oleville rakenteilla tiivistyy helposti kosteutta, joka edesauttaa ruostumista - On hyvä, jos valaisin tuottaa riittävästi lämpöä pitämään materiaalin kastepisteen yläpuolella, jolloin kosteutta ei pääse tiivistymään valaisimen pintaan. Kyseinen ”lämmitetty” materiaali kestää korrodoivia olosuhteita huomattavasti paremmin. - Ruostuminen alkaa varsinkin ulkovalaisimissa helposti pistehitsattujen saumojen kohdalta. Tässä paikassa sauman rakenne on hieman joustava, jolloin maalipinta rikkoutuu helposti. - Rakokorroosiota esiintyy paikoissa, joissa esimerkiksi kosteus ei pääse vaihtumaan yhtä nopeasti kuin muualla. Tyypillisiä paikkoja ovat niittiliitokset ja tiivisteliitokset, joissa raot ovat 0,1mm tai pienempiä. RST on muita materiaaleja herkempi rakokorroosiolle. - Hiertymiskorroosiota voi tapahtua paikoissa, jossa toisiaan vasten puristetut pinnat pääsevät värähtelemään liitokset löystyessä (niittiliitokset). - Jännityskorroosiossa metalliin muodostuu murtumia korroosion ja pinnassa vaikuttavan jännityksen vaikutuksesta. Jännistystä voi aiheuttaa esimerkiksi ruuviliitoksen kiristysvoima, värähtely tai hitsaus. - Hitsattaessa materiaalin pintaan jäänyt kuonakerroksen poisto erittäin suositeltavaa. Kuonakohta alttiina korroosion eri muodoille. - Alumiinilla huono korroosiokestävyys käytettäessä sitä betonirakenteissa (Valaisimen upotus betoniin). Suositeltavia ovat kupari, messinki tai teräs. - Teknoware on teettänyt korroosiotestin. Tarkemmat tulokset testiraportissa, joka on projektiosastolla. 9 JÄÄHDYTYS Perusteet - Jäähdytyssiilin Koko, pinta-ala, paino ja hinta muodostaa optimaalisen kokonaisuuden. - Mitä painavampi siili, sitä enemmän se voi sitoa lämpöä. - Pinta-ala vaikuttaa lämmön haihtumiseen. - Suurempi koko mahdollistaa suuremman pinta-alan suhteessa painoon. - Lämmönlähteen ja siilin välinen kontakti oltava tasainen. Huono kontakti alentaa jäähdytystehon lähestulkoon olemattomaksi. Esim. muhkurainen siilin kontaktipinta. - Pohjan oltava sileä ja ilman kuoppia hyvän lämmönjohtavuuden saamiseksi. - Piitahnan, hopeatahnan tai kuparitahan käyttö lämmönlähteen ja siilin välissä erittäin suositeltavaa. (Parantaa kontaktia ja johtaa lämpöä). Teknowaren materiaaleista - Jäähdytysratkaisuissa käytetään lähes poikkeuksetta alumiiniohutlevyjä niiden hyvien lämmönsiirto-ominaisuuksiensa ja kustannustehokkuutensa vuoksi. - Materiaalin paksuuden kasvaessa se johtaa lämpöä paljon paremmin. - Alumiinilevy, jossa sileä kirkas pinta (maalattu / eloksoitu yms.) johtaa huomattavan paljon paremmin lämpöä kuin tavallinen alumiinilevy. - Maalatussa valkoisessa alumiinissa valkoista maalattua puolta usein käytetty ulkopuolella (kotelot, jäähdytyslevyt yms.) Lämmönjohtavuudessa maalatulla / maalamattomalla puolella pieni ero. - Teräksen käyttöä jäähdytyksessä ei suositella käytettäväksi missään tilanteessa. Koskien huonoja lämmönjohto-ominaisuuksia. 10 LÄMPÖTILAMITTAUKSET MATERIAALEILLE Testi Testissä käytettiin L 50mm x K 40mm x S 30mm U –palkin muotoisia eri materiaaleista tehtyjä jäähdytyssiilejä. Siiliin ruuvattiin kiinni vastus, jota ajettiin 65 voltilla. Siilin annettiin kuumentua 45 minuuttia, jonka jälkeen mitattiin sen lämpötila pohjasta, suoraan vastuksen alapuolelta. Huoneen lämpötila oli 22 °C Vastus Mittauspiste Tulokset Pienempi lämpötila tarkoittaa parempaa jäähdytysmateriaalia Materiaali Lämpötila 0,6mm Al valk. sis. 0,6mm Al valk. ulk. 1,0mm Al. valkoinen sis. 1,0mm Al. valkoinen ulk. 1,0mm Al 1,0mm Messinki 1,25mm Al 1,5mm Al 1,5mm Kupari 2,0mm Al 2,0mm Al anodisoitu 3,0mm Al 53 °C 52 °C 51 °C 50 °C 58 °C 52 °C 55 °C 53 °C 51 °C 52 °C 46 °C 51 °C 11 MAALAUS JA KUSTANNUSTEHOKKUUS Kun suunnitellun kappaleen pitää olla väriltään valkoinen, on kaksi mahdollisuutta: käyttää jo valmiiksi maalattua ohutlevymateriaalia hyllystä tai maalauttaa kappaleet alihankintana jälkikäteen. Maalauksen hintaan vaikuttavat - maalattava pinta-ala maalauksen helppous ( kappaleen kääntäminen maalattaessa, maalataanko kokonaan yms.) maalauksen tarkkuus (reikien peittäminen yms.) kappaleiden lukumäärä Hinnat Kappaleelle erittäin vaikea määrittää valmiiksi tiettyä hintaa, koska hinta riippuu edellä mainituista asioista. Karkea määritys on mahdollista tehdä. Hinnat yksinkertaisesta päätylevystä aina isompaan valaisinrunkoon. Esimerkkeinä Osa Maalauksen hinta XVK4703 Päätylevy XVK1522 15W Valaisinrunko XVK1516 36W Valaisinrunko 0,50€ / kpl 0,88€ / kpl 1,80€ / kpl Määritys Karkeasti voidaan arvioida, että keskikokoisen ja kohtalaisen helposti maalattavan osan maalauttaminen valkoisella maalilla maksaa noin euron per kappale. Huomioon on otettava hinnan lisäksi myös muita asioita. Asiakas on saattanut määritellä tai specsit määräävät, että kappale on kokonaan maalattava korroosionsuojauksen takia. Valmiiksi maalatussa levyssä reunat jäävät ilman maalia, joka on korroosiolle hyvä paikka lähteä. Lisätietoja Ohjeen alussa olevista ohutlevyjen hinnoista ja edellä mainittuja esimerkkejä hyväksi käyttäen saa kuvan siitä, minkälaiset kappaleet on järkevää tehdä omasta valkoisesta levystä. Alihankintamaalausta ja niiden hintoja koskevissa asioissa kannattaa ottaa yhteyttä valaisintehtaan verstaspäällikköön Marko Sahariseen. 12 ERI MATERIAALIEN JA PINNOITTEIDEN KÄYTTÖTARKOITUKSET ALUMIINIT Kuumavalssattu alumiini Käytetään ainoastaan tavallista alumiinia parempien syväveto-ominaisuuksiensa takia. Levytyökeskuksella tehtäessä normaalia isompia ja syvempiä vetoja, kuumavalssattu alumiini kestää vetämistä paremmin kuin tavallinen alumiini. Lakkattu alumiini Lakatussa alumiinissa huomattavasti kovempi pinta kuin tavallisessa alumiinissa. Työstö levytyökeskuksella ei aiheuta naarmuja levyn pintaan. Särmättäessä kulmien toleranssit ovat erittäin suuret ±1°. Kyseessä materiaalin ”ominaisuus” Kalvotettu alumiini Kalvotus vain toisella puolella levyä. Se suojaa maalattua alumiinia naarmuilta työstettäessä levytyökeskuksella ja antaa myös hyvän suojan naarmuuntumista vastaan työstön jälkeen Anodisoitu alumiini Sähkökemiallinen pintakäsittelymenetelmä, joka vahvistaa luonnollista oksidikalvoa. Se parantaa väsymislujuutta, korroosionkestävyyttä, ulkonäköä sekä kestää hankausta, siinä on sähköisesti eristävä ja likaa hylkivä pinta. Kirkas ja värjätty kerros suojaaviin tai koristeellisiin käyttötarkoituksiin, alihankintana mahdollista saada paljon eri värivaihtoehtoja anodisoinnille. Kaikkia alumiiniseoksia voidaan anodisoida, ja anodisoidulla alumiinilla hyvät lämmönjohtoominaisuudet. Kiiltoanodisoidulla alumiinilla erittäin hyvä valonheijastuskyky. Peilipintainen alumiini Peilialumiinilla erittäin hyvä valonheijastuskyky, ja se heijastaa valoa paremmin kuin mikään muu ohutlevymateriaali. Peilialumiini heijastaa todella tarkasti lähestulkoon kaiken valon, minkä vuoksi valokuvio saattaa olla ”terävä” eikä niin tasainen kuin valkoisella kiiltäväpintaisella alumiinilla. Valkoinen kiiltäväpintainen alumiini Sillä on suuri heijastussuhde. Hyötysuhde on lähes yhtä hyvä kuin edellä mainitulla peilipintaisella alumiinilla. Se antaa tasaisemman ja yhtenäisemmän näköisen heijastuksen. Kyseistä materiaalia ei kuitenkaan voida käyttää valon suuntaamiseen hajaheijastuksen vuoksi. Valkoinen alumiini myöskin häikäisee vähemmän kuin peilipintainen alumiini. 13 MUUT Kupari Käytetty yleensä liitinkiskona turvavalaisinkeskuksissa erittäin hyvän sähkönjohtavuuden ansiosta. Sähkönjohtavuus ja virrankesto erittäin hyvät, huomattavasti paremmat kuin alumiinilla. Hyvä korroosionkesto, pinta tummuu läikikkääksi hapettuessaan. Messinki Sähkönjohtavuus on selvästi huonompi kuin kuparilla, korroosionkesto on kohtalainen, mutta kuitenkin huonompi kuin kuparilla. Sitä on käytetty ainoastaan kohteissa, joissa asiakkaalla ulkonäkövaatimuksia materiaalille. Ruostumaton teräs Käytetään paikoissa, jotka vaativat erittäin hyvää korroosionkestoa. Hyvä työstettävyys särmäyspuristimilla. Jousiteräkset Ei valmisteta kappaleita itse jousiteräksestä, teetetään alihankinnassa (hankala työstää). Siinä on suuri kimmoinen muodonmuutoskyky ja erittäin hyvä väsymiskestävyys. 14 TIETOLÄHTEITÄ Hyvänä tietolähteenä voitaisiin mainita ohutlevy –nimisen ammattilehden. Se on alan suomalainen ainoa tekninen ammattilehti liittyen ohutlevyjen suunnitteluun ja valmistukseen. Lehti antaa tietoa uusimmasta tekniikasta, tutkimuksista ja käytännön kokemuksista ohutlevyvalmistuksessa ja suunnittelussa. IDEOITA JA OSOITTEITA Jäähdytykseen liittyviä, Online laskentaohjelmia. http://www.r-tools.com/ http://www.novelconceptsinc.com/ Jäähdytyksestä lisää tietoa esimerkiksi lehdestä nimeltä electronics cooling magazine (http://www.electronics-cooling.com/