Miten hyvä mekaniikkasuunnittelu säästää projektin aikana?
Mekaniikkasuunnittelun kustannus näkyy projektissa helposti suunnittelutunteina. Suunnitteluratkaisujen todelliset kustannusvaikutukset syntyvät kuitenkin usein vasta myöhemmin valmistuksessa, hankinnoissa, asennuksessa, käytössä ja huollossa. Siksi hyvä mekaniikkasuunnittelu ei tarkoita vain toimivaa teknistä ratkaisua. Sen pitää olla myös järkevä valmistaa, asentaa, käyttää ja ylläpitää.
Kun projektin kustannuksia halutaan pienentää, suunnittelusta säästäminen voi tuntua helpolta ratkaisulta. Suunnitteluvaiheen osuus koko koneen, laitteen tai tuotantoratkaisun kustannuksista on kuitenkin vain yksi osa kokonaisuutta. Suunnittelupöydällä tehdään samalla päätöksiä, jotka vaikuttavat esimerkiksi materiaalimäärään, komponentteihin, valmistusmenetelmiin, asennukseen, energiankulutukseen ja kunnossapitoon.
Pieni säästö suunnittelussa voi siksi johtaa suurempaan kustannukseen myöhemmässä vaiheessa.Toisaalta hyvin tehty suunnittelu voi säästää kustannuksia monessa kohdassa ilman, että lopputuloksen turvallisuudesta, laadusta tai toimivuudesta tarvitsee tinkiä.
Halvin suunnitteluratkaisu ei aina ole edullisin ratkaisu
Suunnittelua ostettaessa on helppo verrata tuntihintoja tai arvioitua suunnittelutyön määrää.Projektin kokonaiskustannusten kannalta olennaisempaa on kuitenkin tarkastella sitä, millainen ratkaisu suunnittelutyön tuloksena syntyy.
Jos rakenne sisältää tarpeettoman paljon osia, vaatii vaikeita valmistusmenetelmiä tai on hankala asentaa, kustannus kertautuu jokaisessa valmistettavassa kappaleessa. Sama pätee muutoksiin. Mitä myöhemmin suunnitteluvirhe tai huonosti toimiva ratkaisu havaitaan, sitä enemmän sen korjaaminen yleensä vaatii aikaa, työtä ja materiaaleja.
Siksi hyvän mekaniikkasuunnittelun yksi tärkeimmistä tehtävistä on ratkaista mahdollisimman monta asiaa jo silloin, kun muutosten tekeminen on vielä helppoa.
Valmistettavuus ratkaistaan jo suunnittelupöydällä
Teknisesti toimiva rakenne ei vielä automaattisesti ole hyvä tuote. Sen pitää myös olla järkevästi valmistettavissa.
Suunnittelussa voidaan vaikuttaa esimerkiksi siihen:
- kuinka monta erillistä osaa rakenteessa tarvitaan
- millaisia valmistusmenetelmiä tarvitaan
- kuinka paljon koneistusta, hitsausta tai muuta työvaihetta syntyy
- voidaanko käyttää vakio-osia ja helposti saatavia komponentteja
- ovatko toleranssit tarkoituksenmukaisia
- voidaanko samaa ratkaisua hyödyntää useammassa tuotteessa
- kuinka helposti rakenne voidaan koota.
Yksittäinen suunnitteluratkaisu voi näyttää pieneltä, mutta sarjavalmistuksessa sen vaikutus kertautuu nopeasti. Jos esimerkiksi yhden ylimääräisen valmistusvaiheen pystyy poistamaan, hyöty syntyy uudelleen jokaisen valmistettavan tuotteen kohdalla.
Hyvä suunnittelija ei siksi kysy vain, toimiiko tämä, vaan miten tämä kannattaa tehdä?
Materiaalia kannattaa käyttää juuri sen verran kuin tarvitaan
Ylimitoitus voi tuntua turvalliselta ratkaisulta. Lisätään materiaalivahvuutta tai tehdään rakenteesta hieman järeämpi, jotta varmasti kestää. Se ei kuitenkaan aina ole teknisesti tai taloudellisesti paras ratkaisu.
Ylimääräinen materiaali lisää materiaalikustannuksen lisäksi esimerkiksi tuotteen painoa, kuljetettavaa massaa ja mahdollisesti myös käytönaikaista energiankulutusta. Toisaalta alimitoitus lisää turvallisuus- ja vaurioriskiä. Tässä lujuuslaskenta tuo suunnitteluun oikeaa tietoa oletusten sijaan.
Laskennan avulla voidaan arvioida, miten rakenne käyttäytyy todellisissa kuormitustilanteissa ja missä materiaalia tarvitaan. Samalla voidaan tunnistaa kohdat, joissa rakennetta voidaan mahdollisesti keventää turvallisuudesta tinkimättä.Tavoitteena ei aina ole mahdollisimman kevyt rakenne, vaan tarkoituksenmukaisesti mitoitettu rakenne.
Standardointi ja modulaarisuus vähentävät turhaa tekemistä
Kaikkea ei tarvitse myöskään suunnitella jokaisessa projektissa uudelleen.
Jos yrityksellä on esimerkiksi tuoteperhe tai useita samantyyppisiä koneita ja rakenteita, suunnittelussa kannattaa arvioida, missä voidaan hyödyntää samoja osia, materiaaleja, liitoksia ja rakenteellisia ratkaisuja.
Modulaarisuus voi helpottaa:
- suunnittelua
- hankintaa
- valmistusta
- kokoonpanoa
- varaosien hallintaa
- huoltoa
- tuotteiden myöhempää kehittämistä.
Samalla erilaisten nimikkeiden ja variaatioiden määrä voi pienentyä.Kun kerran hyväksi todettua ratkaisua pystytään käyttämään hallitusti uudelleen, seuraavaa tuotetta ei tarvitse aloittaa tyhjältä pöydältä. Tämä on yksi Entop SMART -ajattelun periaatteista: ratkaisuja tarkastellaan teknisen toimivuuden lisäksi myös kustannusten, materiaalien, energian ja elinkaaren näkökulmasta.
Asennettavuus kannattaa ratkaista ennen työmaata
Suunnitelma voi näyttää tietokoneen ruudulla täysin toimivalta ja aiheuttaa silti ongelmia asennuksessa.
- Pääseekö osa oikeasti paikalleen?
- Onko asentajalla riittävästi työtilaa?
- Pystytäänkö liitokset tekemään suunnitellulla tavalla?
- Mahtuuko rakenne kulkemaan ovista ja kulkureiteistä?
- Voidaanko kokonaisuus asentaa turvallisesti?
Näihin kysymyksiin vastaaminen työmaalla on yleensä huomattavasti kalliimpaa kuin suunnittelupöydällä. Hyvässä mekaniikkasuunnittelussa asennettavuus huomioidaan alusta asti. Tarvittaessa suunnittelija käy myös paikan päällä tutustumassa olemassa olevaan ympäristöön ja varmistamassa, että lähtötiedot vastaavat todellisuutta.Tavoitteena on vähentää työmaalla tehtävää soveltamista, muutoksia ja odottamista.
Muutostyö maksaa sitä enemmän, mitä myöhemmin se tehdään
Suunnitteluvaiheessa yhden komponentin paikkaa voidaan muuttaa mallissa nopeasti. Valmistuksen alettua sama muutos voi tarkoittaa uusia piirustuksia, uusien osien valmistamista tai jo tehtyjen osien muuttamista. Asennusvaiheessa vaikutukset voi ulottua vielä laajemmalle. Siksi hyvä mekaniikkasuunnittelu pyrkii tunnistamaan ongelmat mahdollisimman aikaisin.
Tähän tarvitaan teknisen suunnittelun lisäksi riittäviä lähtötietoja ja eri osapuolten yhteistyötä. Suunnittelijan pitää ymmärtää, miten ratkaisu liittyy ympäröiviin koneisiin, rakenteisiin, prosessiin ja käyttöympäristöön.
Mitä paremmin kokonaisuus ymmärretään ennen valmistusta, sitä vähemmän yllätyksiä pitäisi syntyä toteutusvaiheessa.
Hyvä dokumentaatio säästää myös seuraavassa muutoksessa
Suunnittelun arvo ei pääty siihen hetkeen, kun uusi kone tai rakenne otetaan käyttöön. Teollisuuden laitteita muutetaan, korjataan ja kehitetään vuosien aikana. Silloin ajantasaisella dokumentaatiolla on suuri merkitys.
Jos piirustukset, mallit ja laskelmat vastaavat toteutettua ratkaisua, seuraavan muutoksen suunnittelu voidaan aloittaa olemassa olevan tiedon pohjalta.Mutta jos dokumentaatio puuttuu tai ei vastaa todellisuutta, ensimmäinen työvaihe on usein selvittää, mitä aikaisemmin on tehty.
Hyvä dokumentaatio vähentää siis epävarmuutta myös tulevaisuudessa.
Käytön ja huollon kustannukset syntyvät vuosien aikana
Valmistuskustannus on vain yksi osa koneen tai laitteen elinkaaren kustannuksista.Tuotetta voidaan käyttää vuosia tai vuosikymmeniä. Siksi suunnittelussa kannattaa pohtia myös sitä, kuinka helposti rakenne voidaan tarkastaa, huoltaa ja korjata.
- Pääseekö kulutusosaan käsiksi?
- Voiko rikkoutuvan komponentin vaihtaa purkamatta suurta osaa koneesta?
- Ovatko yleisesti vaihdettavat osat standardiosia?
- Tarvitaanko huoltoon erikoistyökaluja?
Myös rakenteen luotettavuus vaikuttaa kustannuksiin. Suunnittelematon seisokki voi olla huomattavasti kalliimpi kuin yksittäisen komponentin hinta. Hyvä mekaniikkasuunnittelu tarkastelee siksi ratkaisua myös sen jälkeen, kun se on lähtenyt suunnittelijan työpöydältä.
Missä hyvä mekaniikkasuunnittelu siis säästää?
Yhtä yksittäistä vastausta ei ole. Säästö voi syntyä projektista riippuen eri kohdissa:
Suunnittelussa
Kun samoja ratkaisuja voidaan hyödyntää uudelleen eikä kaikkea tarvitse kehittää alusta.
Materiaaleissa
Kun rakenne mitoitetaan tarkoituksenmukaisesti eikä materiaalia käytetä varmuuden vuoksi enemmän kuin tarvitaan.
Hankinnassa
Kun käytetään standardiosia, hallittua määrää komponentteja ja samoja ratkaisuja eri tuotteissa.
Valmistuksessa
Kun rakenne on suunniteltu käytettävissä oleville valmistusmenetelmille ja tarpeettomia työvaiheita vältetään.
Asennuksessa
Kun kokonaisuus voidaan toteuttaa suunnitellulla tavalla ilman jatkuvaa soveltamista ja muutostöitä.
Käytössä
Kun ratkaisu toimii luotettavasti ja energiatehokkaasti tarkoituksessaan.
Huollossa
Kun kuluvat ja huollettavat osat on huomioitu jo suunnittelussa.
Seuraavassa muutoksessa
Kun ajantasainen dokumentaatio antaa hyvän lähtökohdan jatkokehitykselle.
Suunnittelun arvo syntyy siis usein monessa pienessä päätöksessä.
Kokeneen suunnittelijan tehtävä ei ole vain piirtää asiakkaan pyytämää
Asiakkaalla on yleensä paras ymmärrys omasta tuotteestaan, tuotannostaan ja tavoitteistaan. Ulkopuolinen suunnittelukumppani tuo tämän rinnalle oma kokemuksensa. Jos suunnittelija huomaa yksinkertaisemman valmistustavan, tarpeettoman raskaan rakenteen tai ratkaisun, joka tulee todennäköisesti aiheuttamaan ongelmia asennuksessa, siitä pitää pystyä keskustelemaan.
Hyvä kumppani ei siis vain toteuta annettua tehtävää. Se haastaa tarvittaessa rakentavasti ja etsii yhdessä asiakkaan kanssa ratkaisun, joka toimii kokonaisuuden kannalta paremmin. Siinä syntyy yhdessä tehdyn suunnittelun todellinen lisäarvo.
Mielenrauha syntyy siitä, että kokonaisuus on mietitty etukäteen
Hyvän mekaniikkasuunnittelun lopputulosta ei aina huomaa. Parhaassa tapauksessa valmistus etenee suunnitellusti, osat sopivat yhteen, asennuksessa ei tule yllätyksiä ja kone toimii kuten pitää.
Kaikkia riskejä ei voi poistaa, mutta niitä voidaan tunnistaa ja pienentää silloin, kun niihin on vielä helppo vaikuttaa. Entopille mielenrauha tarkoittaa juuri tätä: asiakkaan ei tarvitse myöhemmässä vaiheessa ratkaista asioita, jotka olisi voitu ottaa huomioon jo suunnittelupöydällä.
Miltä suunnittelun säästöt näyttävät käytännössä asiakkaillamme?
Salpomecin kanssa toteutetussa uuden GOH-kuljetinjärjestelmän kehitystyössä tavoitteena oli tehdä järjestelmästä sekä edullinen valmistaa että yksinkertainen asentaa. Entopin mekaniikkasuunnittelua ja lujuuslaskentaa hyödynnettiin tuotekehityksessä. Entop SMART -suunnittelun avulla materiaalikustannuksia ja ympäristökuormaa pystyttiin pienentämään, ja uudistuksen yhteydessä myös energia- ja ylläpitokustannukset vähenivät.
Lue asiakastarinamme: Salpomecin ja Entopin innovatiivinen yhteistyö
Dewacon kanssa Entopin lujuuslaskennan osaamista on puolestaan hyödynnetty tuotteiden kriittisten osien kestävyyden varmistamiseen jo suunnitteluvaiheessa sekä muun muassa vedenpuhdistukseen ja suolanpoistoon liittyvien laitteiden komponenttien mitoitukseen.
Lue asiakastarinamme: Dewaco ja Entop rakentavat yhteistyössä kestävämpää tulevaisuutta
Onko teillä suunnitteilla uusi tuote, kone tai olemassa olevan ratkaisun muutos?
Suunnittelun kustannuksia kannattaa arvioida sen perusteella, mitä ratkaisu maksaa koko elinkaarensa aikana, ei vain sen perusteella, kuinka monta tuntia sen suunnitteluun käytetään.
Kerromme mielellämme lisää
Tarjoamme vuosikymmenten kokemuksella arvokasta näkemystä erilaisista haasteista ja niiden ratkaisemisesta eri teollisuudenaloilla.
Ota yhteyttä ja kerro meille tavoitteesi.
