Ontwerpmethodologie LES 3mech.vub.ac.be › teaching › info › Ontwerpmethodologie... · DFA: 5....
Transcript of Ontwerpmethodologie LES 3mech.vub.ac.be › teaching › info › Ontwerpmethodologie... · DFA: 5....
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
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