...

OHUTLEVYMATERIAALIEN KÄYTÖN KUSTANNUSTEHOKKUUS

by user

on
Category: Documents
30

views

Report

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/
Fly UP