1-3-2006 1Herhaling titel van presentatie

OntwerpmethodologieLES 3

Steve Vanlanduit

Overzicht

Deel II: doelgerichte ontwerpaspecten Design For Use (DFU) Design For Assembly (DFA) Design For Manufacturability Green Design Materiaalkeuze

LES 4

LES 5

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Use (DFU)

... Enkele voorbeelden van producten die slecht ontworpen zijn en bijgevolg moeilijk te gebruiken

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Use (DFU)

Producten die niet werken hoe je het zou verwachten

BRON: www.baddesigns.com

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Use (DFU)

Verschillende kenmerken die te gelijkaardig zijn

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Use (DFU)

Kenmerken die moeilijk te onthouden zijn

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Use (DFU)

Moeilijk te gebruiken producten

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Use (DFU)

Functies niet goed samen werken

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Use (DFU)

Kenmerken die moeilijk waar te nemen zijn

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Use (DFU)

Overdreven ergonomisch ontwerp

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Use (DFU)

Slechte labels, tekens, etc.

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Use (DFU)

Slechte bedieningsmogelijkheden

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Use (DFU)

Slechte bedieningsmogelijkheden

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Use (DFU)

Product niet voorzien op de gebruiker

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Use (DFU)

DFU = ‘Ergonomisch ontwerpen’DFU = ‘Design For All’

Ergon Nomos“Wet van de menselijke inspanningen”

Ergonomie“Is het aanpassen van producten of systemen aan de verwachtte gebruikersgroep opdat de omgang ermee

veilig, effectief,efficiënt en comfortabel zal zijn”

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Use (DFU)

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Use

Ontwerpmethodologie Les 3

Interactie model

Interactie model

1. Wie zijn de gebruikers?

• Linkshandigen • Leeftijd• Sexe• Ras, cultuur

Ontwerpmethodologie Les 3

Interactie modelVerschillende:

• Afmetingen

• Houding (lichaam, armen, handen, etc.)

Antropometrischegegevens

Ontwerpmethodologie Les 3

Antropometrie

Antropometrische maten = meting van groote en vormvan menselijk lichaam:

Historisch:• Antropologen• Kunstenaars• Ingenieurs

Bronnen:• Databanken• Mannekins

Ontwerpmethodologie Les 3

Ontwerpmethodologie Les 3

Antropometrie

Ontwerpmethodologie Les 3

Antropometrie

Bron: Motmans R, Ceriez E. Onderzoeksgroep Ergonomie. Katholieke Hogeschool Limburg, Genk © 2005

Antropometrie

Ontwerpmethodologie Les 3

Antropometrie

NBN EN 547-2:1997 Veiligheid van machines: afmetingen van toegangsopeningen

Werkhoogtes:

Reikwijdte? Mannekins

Ontwerpmethodologie Les 3

Ontwerpmethodologie Les 3

Antropometrie

Mannekins

1. Boschmal

Antropometrie

2. Kieler Puppe

Ontwerpmethodologie Les 3

Antropometrie

ADAPS softwareAnthropometric Design Assessment Program System

(TU Delft)

Ontwerpmethodologie Les 3

ADAPS

Ontwerpmethodologie Les 3

ADAPS

Ontwerpmethodologie Les 3

JACK

Ontwerpmethodologie Les 3

ManneQuinPRO™

Ontwerpmethodologie Les 3

Menselijke kracht

Vuistregels• Personen:

• Kracht vrouwen = 2/3 kracht mannen• <20 en >60 gemiddeld minder maximale kracht

• Houding:• 2 handen ≠ 2X meer kracht• Meer kracht bij ondersteuning• Grootste duw en trekkracht tussen elleboog en schouderhoogte• Torsie en knijkracht: kracht neemt toe indien dichter bij lichaam• Gebruik van lichaamsgewicht• Geen maximale belasting van gewrichten• Rekening houden met snelheid en duur van de beweging voor

het bepalen van de kracht

Ontwerpmethodologie Les 3

ZintuigenVijf zintuigen: • Zien• Horen• Voelen• Ruiken• Proeven

Belang van:• Amplitude• Frequentie• Tijd• Correlaties

Ontwerpmethodologie Les 3

Horen

Belang bij ontwerp:• Frequentie, amplitude• Nuttig vs overbodig signaal

(geluidshinder)• Nuttig auditief signaal:

• Reactie op auditief signaal is groter dan op visueel signaal

• Max 4 à 5 toonhoogten• Max 3 à 5 luidheden• Voor complexe boodschappen: spraak

Ontwerpmethodologie Les 3

Zien

• Gezichtsscherpte:• Beeldhoek ( afstand tot object en grootte) 1

boogminuut net waarneembaar

• Waarneembaarheid afhankelijk van:• Beeldhoek (blikveld)• Helderheid• Helderheidscontrast• Tijdsduur

• Kleurgevoeligheid• Neemt af met ouderdom• Afhankelijk van helderheid• Minder gezichtsscherpte dan ZW• 8% mannen en 0.5% vrouwen kleurenblind

redundantie

Ontwerpmethodologie Les 3

Mens product interactie eisen

Doel: een goede interactie uitlokken!

– Indeling–Volgorde van bediening–Mag niet blokkeren (fool-proof)–Vergissingen moeten hersteld kunnen

worden–Signalisatie bij vastlopen + duidelijke

werkwijze

Ontwerpmethodologie Les 3

Mens product interactie eisen

Compatibel (reacties in overeenstemming met verwachtingen)– naar links, naar achteren, tegen de klok in,

naar beneden = minder, afname, uit;– rechts, naar voren, met de klok mee, naar

boven = meer, toename, aan.– Vorm van knoppen

Ontwerpmethodologie Les 3

in overeenstemming met bediening

Mens product interactie eisen

Ontwerpmethodologie Les 3

Mens product interactie eisen• Aangeleerde codes

• rood = warm, stop, gevaar, pas op, alarm;• groen = veilig, start;• geel = aandacht;• oranje = riskant;• blauw = koud, informatie, reparatie;• paars = radio-activteit.• Auditieve codes (signaal ziekenwagen)

• Terugkoppeling• Redundantie• Grafische informatie (pictogrammen, ideogrammen

en alfanumerieke tekens)

Ontwerpmethodologie Les 3

Ontwerpmethodologie Les 3

Mens product interactie eisen

Ontwerpmethodologie Les 3

Mens product interactie eisenAlfanumerieke tekens minimale letterhoogte:

H = 0.0022D + K1 + K2 indien lichtsterkte > 10 lx en afleesvoorwaarden gunstig

K1=1.5mm indien lichtsterkte > 10 lx en afleesvoorwaarden ongunstig

K1= 4mm indien lichtsterkte < 10 lx en afleesvoorwaarden gunstig K1=

4mm indien lichtsterkte < 10 lx en afleesvoorwaarden ongunstig

K1= 6.5 mm

K2 = 1.9 voor belangrijke tekst (anders K2=0).

GebruiksaanwijzingInformatie:• Over transport en opslag. • Aanwijzingen voor installatie of montage. • Aanwijzingen voor gebruik. • Analyse van problemen.

• Formulering: kort, eenvoudig en eenduidig• In gebiedende wijs• Geen ontkenning• In alle talen• Illustraties

Ontwerpmethodologie Les 3

Bedieningspanelen1.Onder handbereik van de gebruiker2.Logische indeling (naar functie)3.Redundant4.Onderscheid5.Standaard6.Grootte

Vuistregels bijschriften:• Gebruik gewone woorden of standaard vaktermen.• Gebruik hele woorden, geen afkortingen, mits er plaats voor

is.• Label de instrumenten liever naar wat ze meten dan naar

wat ze zijn• Vermijd woorden die meer betekenissen hebben• Gebruik bij voorkeur kapitalen (hoofdletters) zonder schreef• Houdt instructiebijschriften zo kort mogelijk.

Ontwerpmethodologie Les 3

Bedieningspanelen

...vuistregels bijschriften:• Vermijd bij codering het nummer '1' in combinatie met letters,

en de letter 'L' in combinatie met cijfers, om verwarring te voorkomen.

• Vermijd het 'aaneensmelten' van bijschriften. • Maak een onderscheid tussen het belang van verschillende

groepen bedieningsmiddelen met behulp van grootte en/of kleur.

• Alle bijschriften moeten zo permanent mogelijk worden aangebracht,

• Bij laag lichtniveau moeten ze verlicht worden.

Ontwerpmethodologie Les 3

Handgrepen

Ontwerpmethodologie Les 3

Algemene vuistregels bij ontwerpen

1.Bedenk wie de toekomstige gebruikers kunnen zijn.

2.Het productbeeld dat de ontwerper heeft, moet aansluiten bij het productbeeld van de toekomstige gebruikers.

3.Let op verschillen tussen soorten gebruikers.4.Beperk de vrijheid van de volgorde van

handelingen zo min mogelijk.5.Laat gebruikers hun eigen tempo bepalen.6.Geef onmiddellijk kennis van resultaat van

handelingen.

Ontwerpmethodologie Les 3

Algemene vuistregels bij ontwerpen

7.Gebruik eenduidige, samenhangende en compatibele codering voor signaalgevers en bedieningsonderdelen.

8.Vermijd monotonie en vigilantietaken.9.Bied bij langdurige taken enige prikkelvariatie aan.10.Zorg dat de gebruikers niets hoeven te onthouden

tijdens het gebruik.11.'Moeilijke' functies mogen de primaire

taakuitvoering en leerprocessen niet hinderen.12.Toets deze regels doorlopend tijdens het ontwerpen

van het product.

Ontwerpmethodologie Les 3

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Assembly (DFA)

Design For Assembly (DFA)

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Assembly (DFA)

DFA = reduceren van kost en tijd “Assembly Operation is often responsible for more

than 50% of total manufacturing cost (Boothroyd1991)”,

“And 40% to 60% of total production time (Andreason Et Al., 1988).”

Additionele toegevoegde waarde van DFA: • Verhoogde kwaliteit en betrouwbaarheid• Verlaagde waarschijnlijkheid voor einde voorraad

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Assembly (DFA)

Voor groep van 88 bedrijven:

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Assembly (DFA)

Algemene DFA richtlijnen:• Reduce the number of parts• Allow assembly from the top of a fixtured

part• Develop symmetry for easy part orientation • Use guides to simplify part mating, such as

chamfers • Aim for snap-fit connectors, avoid screws • Reduce handling problems

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Assembly (DFA)

“If the Design Is Changed From a Small, Asymmetric, Difficult to

Hold and Insert Part to One That Is None of These Things the

Assembly Time Can Be Reduced From 11 Seconds to 1.2 Seconds

(Boothroyd 1982).“

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Assembly (DFA)

Assembleren:• Stockage• Handelen• Positioneren• Samenvoegen• Aanpassen• Beveiligen• Inspecteren

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Assembly (DFA)

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Assembly (DFA)

Manual assembly:• Eliminate the need for workers to make decisions

or adjustments. • Ensure accessibility and visibility. • Eliminate the need for assembly tools and gauges

(i.e. prefer self-locating parts). • Minimise the number of different parts - use

"standard" parts. • Minimise the number of parts. • Avoid or minimise part orientation during assembly

(i.e. prefer symmetrical parts). • Prefer easily handled parts that do not tangle or

nest within one another.

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Assembly (DFA)Hard automation:• Reduce the number of different components• Use self-aligning and self-locating features • Avoid screws/bolts • Use the largest and most rigid part as the

assembly base and fixture. Assembly should be performed in a layered, bottom-up manner.

• Use standard components and materials. • Avoid tangling or nesting parts. • Avoid flexible and fragile parts. • Avoid parts that require orientation. • Use parts that can be fed automatically. • Design parts with a low centre of gravity.

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Assembly (DFA)

Robotic assembly:• Design the part so that it is compatible

with the robot's end effector. • Design the part so that it can be fed in

the proper orientation.

Ontwerpmethodologie Les 3

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Assembly (DFA)

Design For Assembly (DFA)

Methode van Boothroyd-Dewhurst(Un. Rhode Island)• Toepassing van criteria op elk afzonderlijk

onderdeel om uit te maken of het apartmoet worden uitgevoerd.

• Schatten van de kost voor het assembleren van de afzonderlijke onderdelen• Tabellen• Gebaseerd op ervaring

Ontwerpmethodologie Les 3

Design For Assembly (DFA)DFA Fasen: 8-stappenplan1.Opdrachtfase: bepalen taak, target, team, termijn.2.Informatiefase: vergaren specialistische informatie.3.Visualisatiefase: opstellen montageschema.4.Analysefase: montagetijden en 'verdachte' items

opsporen.5.Provocatiefase: aangeven knelpunten.6.Creatieve fase: ideeengeneratie,

brainstormtechnieken.7.Evaluatiefase: keuze maken uit alternatieven.8.Invoeringsfase: implementatie en resterende

knelpunten.

Ontwerpmethodologie Les 3

DFA: 1. Opdrachtfase

Mogelijke opdrachten:• Ontwikkelen van een variant van een product• Realiseren van een kostprijsreductie• Overleg met specialisten• Presentatie van het voorstel

Ontwerpmethodologie Les 3

DFA: 2. Informatiefase

Aktiviteiten in de informatiefase:• Verzamelen van de eisen • Schets van het product (met stuklijst en

bewerkingen)• Opstellen concept-montageschema• Samenstellen van het team

Ontwerpmethodologie Les 3

DFA: 3. Visualisatiefase

Montageschema opstellen:• Lijnstukken genummerd in montagevolgorde• Lijnstuk = onderdeel, subassemblage,

bewerking of proces• Naam wordt bij lijnstuk geschreven• Nummeren van de onderdelen• Bewerkingen en processen aangeduid met

ringen

Ontwerpmethodologie Les 3

Ontwerpmethodologie Les 3

DFA: 3. Visualisatiefase

Voorbeeld bandelier

DFA: 3. Visualisatiefase

Voorbeeld bandelier

Ontwerpmethodologie Les 3

DFA: 4. analysefase

• Werkblad 1: Tijden voor het pakken en plaatsen van produkten.

• Werkblad 2: Tijden voor bewerkingen, processen en vastdraaien.

• Werkblad 3: Regels om verdachteonderdelen op te sporen.

• Werkblad 4: Tabel met zeven kolommenvoor registratie montage-plan.

• Werkblad 5: Evaluatieformulier met besparingen.

Ontwerpmethodologie Les 3

Werkblad 1

1 periode = 36 seconden

Ontwerpmethodologie Les 3

Ontwerpmethodologie Les 3

Werkblad 1

Werkblad 1

Ontwerpmethodologie Les 3

Werkblad 2

Ontwerpmethodologie Les 3

Werkblad 2

Ontwerpmethodologie Les 3

Werkblad 2

Ontwerpmethodologie Les 3

Werkblad 3

Ontwerpmethodologie Les 3

Werkblad 4

Ontwerpmethodologie Les 3

Ontwerpmethodologie Les 3

Werkblad 4

DFA: 5. Provocatiefase

Aangeven knelpunten:• Bij verdachte onderdelen volgnummer

omcirkelen;• Arcering loodrecht op lijnstuk indien de tijd

uit kolom 4 langer duurt dan de norm;• Balk met arcering richting lijnstuk indien de

tijd uit kolom 5 langer duurt dan de norm aangeeft.

Ontwerpmethodologie Les 3

DFA: 5. Provocatiefase

Voorbeeld bandelier

Ontwerpmethodologie Les 3

DFA: 5. Provocatiefase

Ontwerpmethodologie Les 3

DFA: 6. Creatieve fase

Ideeëngeneratie• Alternatieven voor de

verdachte onderdelen• Concepten met

minimale onderdelen

Ontwerpmethodologie Les 3

DFA: 7. Evaluatiefase

Verschillende alternatieven worden vergeleken mbt:

• Functievervulling• Kostprijs

Cfr. Waardeanalyse PF matrix

Ontwerpmethodologie Les 3

Ontwerpmethodologie Les 3

DFA: 8. Invoeringsfase

Design For Assembly (DFA)Commerciële DFA systemen:• The Work of Boothroyd and Dewhurst• AEM (Assemblability Evaluation Method) by Hitachi

Ltd. ‘assembly operations’• A Designer’s Guide to Optimize the Assemblability

of Product Design by General Electric. • AID(Assembly Insight for Designers) by IBM. • Assembly (Dewinter Et Al., Undated). • Assembly Analysis and Line Balancing (Poli Et Al.,

1986). • PEM (Productivity Estimation Method) by Toshiba

(Takahashi and Senba, 1986). • PDM(Product Assemblability Merit) (Zorowski,

1986).

Ontwerpmethodologie Les 3

Ontwerpmethodologie Les 3

Electrische motor

Bewegend? Materiaal? Montage?

Cover: combined with end plate Cover screws: redundant Bushings (2) Do not satisfy criteria: may be made of same material Standoffs: (2) do not fit criteria: make as part of base Motor Screws: (2) invariably screw fasteners are eliminated Endplate: needed for reasons of assembly End plate screws (2) out they go Plastic bushing: same material as endplate Sensor: like motor a required sub assembly: can’t replace Base: since this is the first part, there are no others to combine to:

necessary part

Ontwerpmethodologie Les 3

Ontwerpmethodologie Les 3

Ontwerpmethodologie Les 3

Ontwerpmethodologie Les 3

DFA case studiesOlie pomp (automobiel sector)32 12 onderdelen79% kost reductie

Bron:http://www.teamset.com

Te onthouden

• Interactiemodel• DFU vuistregels• DFA procedure

Ontwerpmethodologie Les 3