Sitä, kuinka yksinkertaista tai monimutkaista osa tai tuote on valmistaa, kutsutaan valmistettavuudeksi. Valmistettavuuden periaate kannattaa kuljettaa mukana läpi koko suunnitteluprosessin, sillä sen huomioiminen tuo kustannussäästöjä ja nopeuttaa tuotteen markkinoille saamista.
Puhuttaessa valmistettavuudesta tarkoitetaan tuotteen suunnittelua siten, että sen valmistaminen on mahdollisimman tehokasta, taloudellista ja sujuvaa.
Valmistettavuus on osa Design for Manufacturing -periaatetta (DMF). Siinä kiinnitetään erityistä huomiota materiaalien ja valmistusmenetelmien valintaan. DMF-periaatteen mukaan suunnittelija pyrkii minimoimaan tuotteen osien määrän ja käyttää mahdollisimman paljon standardiosia ja -komponentteja. Lisäksi tuotetta voidaan testata jo valmistuksen aikana, mikä parantaa laatua.
Kokoonpantavuus eli Design for Assembly, DFA, liittyy läheisesti valmistettavuuteen. Ajatus kokoonpantavuuden taustalla on optimoida tuotteen kokoonpanoprosessi.
Kun tuotesuunnittelussa otetaan huomioon sekä valmistettavuus että kokoonpantavuus, tuotteen kokonaiskustannukset saadaan pidettyä kurissa, kokoonpano sujuu sukkelasti ja valmistusvirheiden mahdollisuus vähenee.
>> Tutustu Mectalentin tuotekehityspalveluihin
Valmistettavuus huomioidaan mm. seuraavilla tavoilla tuotesuunnittelussa:
Valmistettavuuden perusperiaatteisiin kuuluu osien määrän minimointi, modulaarinen suunnittelu, fiksut materiaalivalinnat ja standardikomponentit. Mitä vähemmän erilaisia komponentteja tuotteessa käytetään, sitä vähemmän aikaa ja vaivaa kuluu kunkin komponentin hankkimiseen tai valmistukseen sekä tuotteen kokoonpanoon. Materiaalien tulee olla kustannuksiltaan järkeviä ja helposti saatavilla.
Tuote suunnitellaan siten, että tuotteen läpimenoaika on mahdollisimman lyhyt ja valmistuskustannukset mahdollisimman pienet. Näihin vaatimuksiin liittyvät esimerkiksi erikoistyökalujen tarve valmistuksen aikana ja koneistettaville osille asetetut vaatimukset toleranssien ja pinnanlaadun suhteen. Tiukat toleranssit ja erityisen sileä pinnanlaatu asettavat omat edellytyksensä valmistuksen aikaiselle laadunvarmistukselle, jolla saattaa olla yllättäviä vaikutuksia valmistuskustannuksiin.
Kokoonpanon pitää olla sujuvaa. Sujuvuuteen vaikuttaa komponenttien määrän lisäksi esimerkiksi se, miten paljon tuote vaatii eri kokoonpanokulmia ja millaiset ovat sen kiinnitysosat. Lisäksi voidaan pohtia, pitäisikö tuotteen olla kokoonpantavissa esimerkiksi yhteistyörobotin (kobotin) avulla.
Laadunvarmistusta tehdään jo valmistusprosessin aikana. Tuotannon aikainen laadunvarmistus tapahtuu käsimittavälineillä. Aiemmin mainitut tiukat toleranssit lisäävät tuotantokustannuksia, sillä niiden toteamiseksi täytyy käyttää mittakoneita ja niiden käyttö hidastaa tuotantoprosessia.
Kun valmistettavuus on osa tuotesuunnitteluprosessia, se tuo asiakkaalle useita merkittäviä hyötyjä. Valmistettavuudella on vaikutusta tuotteen koko elinkaareen, kustannusrakenteeseen ja aikatauluun, jolla tuote voidaan viedä markkinoille.
Yleisesti ajatellaan, että jopa 80 % tuotteen valmistuskustannuksista määräytyy jo suunnitteluvaiheessa. Kun valmistettavuus huomioidaan jo alkuvaiheessa suunnittelua, voidaan saavuttaa merkittäviä kustannussäästöjä.
Materiaalivalinnoilla voidaan saavuttaa helpostikin kustannussäästöjä. Esimerkiksi, jos halutaan valmistaa akseli, jonka halkaisija on 40 mm, se pitää työstää 50 mm:n pyörötangosta. Jos akselin halkaisija muutetaan 38 mm:iin, se voidaan valmistaa 40 mm:n tangosta.
Edellä oli esimerkki materiaalihukan vähentämisestä, johon voidaan vaikuttaa osan muotoilulla. Asiakkaalle on myös ehdottomasti eduksi, jos suunnittelija pystyy keskustelemaan hankinnan asiantuntijoiden kanssa saatavilla olevista raaka-aineista ja komponenteista, sillä niiden hinta saattaa vaihdella rajustikin kulloisen markkinatilanteen mukaan.
Myös valmistusmenetelmien valinta vaikuttaa osan lopulliseen hintaan. Kustannustehokkaimman valmistusmenetelmän valinta edellyttää vuoropuhelua mekaniikkasuunnittelijan ja menetelmäsuunnittelijan välillä.
>> Lataa opas kustannustehokkaiden osien suunnittelun avuksi
Se aika, joka panostetaan valmistettavuuden suunnitteluun, säästyy usein moninkertaisesti tuotantovaiheessa. Koneistettavien kappaleiden hinta muodostuu neljästä tekijästä: asetusajasta, koneistusajasta, materiaalikustannuksista ja mahdollisesti mittauksiin, eli laadunvarmistukseen, menevästä ajasta. Osaava suunnittelija pitää nämä mielessä työstäessään piirustuksia.
Kun tuotteet suunnitellaan valmistettaviksi mahdollisimman suoraviivaisesti, voidaan käyttää standardiosia ja -materiaaleja, mikä yksinkertaistaa toimitusketjua. Tämä todennäköisesti lyhentää toimitusaikoja ja parantaa toimitusvarmuutta, mikä tehostaa koko tuotantoprosessia.
Puutteet suunnittelussa voivat johtaa siihen, että tuotantoa aloitettaessa huomataankin, ettei haluttua materiaalia ole saatavilla tai sen työstäminen viekin oletettua enemmän aikaa ja on siten ennakoitua kalliimpaa. Myös tuotteen kokoonpano voi viedä odotettua kauemmin, jos komponentteja ei ole suunniteltu kokoonpantavuus mielessä.
Valmistettavuuden huomiointi myös parantaa tuotteen laatua. Kun tuote suunnitellaan alusta lähtien huolellisesti ja mahdollisesti simulaatioita hyödyntäen, voidaan jo suunnitteluvaiheessa eliminoida sellaisia virheitä, jotka muutoin huomattaisiin vasta osia työstettäessä, kokoonpanon aikana tai pahimmassa tapauksessa vasta lopputestauksen aikana.
Huomioimalla valmistettavuuden mukaiset modulaarisuuden, laajennettavuuden ja standardikomponenttien periaatteet suunnitteluvaiheessa, varmistetaan, että tuotteita on helpompi muokata ja päivittää tulevaisuudessa ilman suuria muutoksia, jotka tuovat suuria lisäkustannuksia. Tämä merkitsee myös joustavampaa tuotantoprosessia ja mahdollisuutta skaalata tuotantoa isommille volyymeille.
Valmistettavuuden huomioiminen voi myös parhaimmillaan auttaa vähentämään tuotannon aikaisia ympäristövaikutuksia: pienempi materiaalihukka, pienempi energiankulutus ja vähemmän tuotannon aikana syntyvää jätettä. Tämä on kustannustehokasta ja koko ajan tärkeämpään osaan nousevaa vastuullista toimintaa, joka vastaa vaatimukseen kestävämmästä valmistuksesta.
Jos valmistettavuutta aletaan tarkastella vasta, kun tuote on suunniteltu loppuun asti, voivat tuotannon vaatimukset pakottaa suunnittelijan tekemään viime hetken muutoksia. Tämä saattaa viivästyttää tuotannon aloittamista ja saada suunnittelijan tekemään hätiköityjä päätöksiä ja kompromisseja.
Suunnittelu- ja valmistuspartneri kannattaa siis valita huolella, jotta voit olla varma, että valmistettavuus otetaan huomioon tuotteen suunnittelussa. Mectalentista saat saman katon alta sekä suunnittelu- että valmistuspalvelut, mikä on ehdoton etu asiakkaillemme.
Kun tuotesuunnittelu ja valmistus ovat fyysisesti saman katon alla, suunnittelijoidemme on helppo keskustella valmistuksen asiantuntijoidemme kanssa ja löytää tuotteeseen parhaat ja kustannustehokkaimmat suunnitteluratkaisut, jotka toimivat myös tuotannossa. Lisäksi hankintainsinöörimme ovat jatkuvasti ajan tasalla komponenttien sekä raaka-aineiden saatavuudesta ja hinnoista, mikä auttaa osaltaan suunnittelijoita materiaali- ja komponenttivalinnoissa.
>> Haluatko kuulla lisää suunnittelupalveluistamme? Ota yhteys myyntiin!