Kokoonpanon muodostuminen
Osien valmistaminen ja kokoonpano muodostavat yhtenäisiä aliprosesseja tuotantoprosessin sisällä. Osien valmistuksessa raaka-aineista valmistetaan tai muokataan osia siten, että materiaalin muoto, koko ja/tai ominaisuudet muuttuvat. Kokoonpanossa tuotteen osat kootaan osakokoonpanoiksi tai lopputuotteiksi. Kokoonpano liittyy osatuotantoon tuotteen tai materiaalin virtauksen kautta. Osatuotanto liittyy informaation kautta yrityksen muihin tärkeisiin prosesseihin, joita ovat mm. markkinointi, tuotesuunnittelu, tuotekehitys, prosessisuunnittelu ja tuotannonohjaus.
Kokoonpano voidaan määritellä osien ja/tai kokoonpanojen yhteensaattamiseksi siten, että lopputuoteyksikkö muodostuu. Osakokoonpano on lopputuotteen kokoamista varten koottu osaryhmä. Kokoonpanoprosessi määritellään keinoina ja vaiheina, joilla tuotteen osista kootaan lopputuote. Lopputuotteen määrittely koskee tuotetta sitä valmistavan yrityksen kannalta. Yrityksen valmistama tuote on lopputuote, vaikka se olisikin komponentti jonkin muun yrityksen tuotteeseen.
Modulaarinen tuote - modulaarinen kokoonpano
Modulaarisen tuotteen kokoonpano koostuu osakokoonpanoista (moduuleista) sekä loppukokoonpanosta, eli tuotteen kokoamisesta moduuleista lopputuotteeksi. Kokoonpanojärjestelmä on hyvä myöskin suunnitella modulaariseksi järjestelmäksi, sillä silloin järjestelmän osat ovat helpommin hallittavissa ja muutettavissa kuin yksi kokonainen kokoonpanojärjestelmä tai -linja. Tuotteen ja järjestelmän modulaarinen rakenne mahdollistaa tuotevarianttien kokoonpanemisen, ilman että koko linjasto jouduttaisiin uusimaan. Moduloinnista lisää osiossa modulointi
Kokoonpanon työvaiheet
Kokoonpano muodostuu työvaiheiden sykleistä. Työvaiheita ovat syöttö, käsittely, liittäminen, tarkastus, säätö ja erikoistyövaihe. Työvaiheet sisältävät erilaisia operaatioita, joista työvaiheet koostuvat:
- Syöttö - voidaan jakaa seuraaviin työvaiheisiin; varastointi, lajittelu, asettaminen ja paikoittaminen
- Käsittely - poimiminen, siirtäminen ja asettaminen
- Liittäminen - kahden tai useamman osan saattaminen yhteen kiinteillä tai liikkuvilla kytkennöillä siten, että vapausasteiden lukumäärä vähenee. Liittämismenetelmiä ovat mm. insert/outsert-, napsaus-, liimaus-, ruuvaus-, nidonta-, adheesio, hitsiliitokset sekä juottaminen. Liitoksista lisää luentomateriaalissa.
- Tarkastaminen - Mittaaminen ja testaaminen suoritetaan kokoonpanon laadun tarkistamiseksi. Käytännössä testauksia ovat esim. vuototestaus, painon mittaaminen tai visuaalinen tarkastus silmämääräisesti tai konenäöllä, joiden perusteella voidaan päätellä puuttuuko kokoonpanosta osia, tai ovatko ne mahdollisesti asentuneet väärin. Punnituksella voidaan todeta osien puuttuminen silloin, kun kokoonpano on suljettu ja toiminnallisia virheitä on vaikea havaita.
- Säätäminen - järjestelmän ylläpitoon ja asettamiseen liittyvä toimenpide, kuten kalibrointi, tai jonkun osaprosessin säätäminen toimintahäiriöiden tai muutosten vuoksi.
- Erikoisvaiheet - kokoonpano voidaan koneistaa tai pestä, se voidaan pakata tai purkaa, ja siihen voidaan tehdä merkintöjä kuten valmistusnumero, tuotetietoja tai pakkausseloste.
Alla olevasta kuvasta nähdään kokoonpanon jakautuminen osaprosesseihin sekä kokoonpanon paikka tuotantoprosessissa. Mallin mukaan valmistusprosessiin tuodaan osat ja energia, joista prosessissa tuotetaan lopputuotteita. Yksittäiseen kokoonpanoprosessiin voidaan tuoda lisäksi osakokoonpanoja, jotka ovat jonkin edellisen kokoonpanoprosessin tuotantoa. Kuvasta nähdään myös valmistusprosessin kytkeytyminen yrityksen muihin prosesseihin. Nuolet kuvaavat informaation kulkua prosessien välillä.
Kokoonpanon osaprosessit ja sijoittuminen valmistusprosessiin
Kokoonpanon joustavuus
Joustavuus liittyy seuraaviin tuotetta, kokoonpanolaitteistoa ja kokoonpanoprosessia koskeviin tekijöihin;
- tuotteen, prosessin, laitteiden, reitityksen, laajennettavuuden, volyymin, operoinnin ja tuotannon joustavuus
- häiriöjoustavuus, toiminnallinen joustavuus, muutosjoustavuus ja muunneltavuus.
Joustavuus liittyy;
- tuotantoon (reititys/joustavuus) - Laiterikkojen, huoltojen, laajennusten tai uudelleenjärjestelyiden vuoksi tuotteen reititys voidaan muuttaa joustavasti ilman suuria häiriöitä muussa tuotannossa.
- järjestelmän toimintoihin (ohjelmointi/käyttö) - Laitteiden uudelleen ohjelmointi tai ohjelmien muuttaminen eivät aiheuta pitkäaikaisia katkoksia toimintaan. Toisaalta laitteet ovat helposti ohjelmoitavia ja ohjelmistot ovat käyttäjäystävällisiä.
- tuotantoparametreihin (volyymi, joustavuus) - Tuotantomäärä joustaa hyvin tarpeen mukaan ilman suuria uudelleen järjestelyitä ja toimenpiteitä.
- menetelmiin - Järjestelmän osat ja laitteet ovat joustavasti sijoiteltavissa uudelleen ja liitettävissä toisiinsa eri järjestyksessä. Tuotteen tai tuotannon muuttuessa järjestelmän osia voidaan hyödyntää uusissa valmistuslinjoissa.
Joustavuus on sitä, missä määrin kokoonpanojärjestelmä sallii meidän reagoida ympäristön muutoksiin ja häiriöihin kokoonpanoprosessissa.
Joustavuuden työkalut
Design for Assembly (DFA), Design for Manufacturing (DFM) ja Concurrent Engineering (CE, rinnakkaissuunnittelu) ovat tunnettuja käsitteitä puhuttaessa tuotannon joustavuuden suunnittelusta.
DFA:n tavoite on suunnitella tuote siten, että se sopii mahdollisimman hyvin kokoonpantavaksi. DFM puolestaan pyrkii varmistamaan sen, että tuotesuunnittelussa otetaan huomioon osan valmistettavuus. CE pyrkii yhdistämään ja organisoimaan koko suunnitteluprosessin siten, että tuotteen ja kokoonpano- sekä valmistusjärjestelmän suunnittelu sujuisi niin tiedollisesti kuin ajallisesti samaa tahtia.
Tuote on suunniteltava alusta alkaen tuotantoprosessit huomioonottaen. Suunnittelun ja valmistuksen vuoropuhelulla tuotteen kokoonpantavuutta ja valmistettavuutta sekä valmistuskustannuksia voidaan laskea huomattavasti. DFA:n ja DFM:n käyttö ei edellytä automaattisen kokoonpanon ratkaisuja. Automaattisesti kokoonpantavaksi suunniteltu tuote on helpompi kasata myös manuaalisesti. DFA:n alkutaipaleella menetelmän yksisilmäisestä käytöstä seurasi liiallinen osien vähentäminen. Osien vähentäminen vähentää kokoonpanotapahtumia ja siten periaatteessa alentaa kustannuksia. Liiallisella osien vähentämisellä saattaa olla ikäviä seurauksia valmistettavuuden kannalta. Suunnittelijan pitäisi pystyä löytämään optimaalinen ratkaisu DFA:n ja DFM:n välillä.[Lempiäinen&Savolainen, 2003]
Tuotesuunnittelun ja tuotannon reagointi mahdollisuuksia parantaa myös tuotteen ja valmistusjärjestelmien modulaarinen rakenne. Tuotteen moduloinnilla voidaan parantaa mahdollisuuksia automatisoida tai mekanisoida ainakin osa valmistuksesta mikäli valmistusvolyymi ei ole riittävän suuri koko valmistuksen tai kokoonpanon automatisointiin. Modulaarisen tuotteen eri variaatiot koostuvat eri toimintoja sisältävistä moduuleista. Samoin kokoonpanojärjestelmä voidaan rakentaa modulaariseksi, jolloin sen kehittäminen voidaan tehdä vähitellen ja hallitusti.
Kokoonpanoystävällisen tuotesuunnittelun tavoitteena on oltava tuotteen kokonaiskustannusten minimointi. Kokoonpanon osuus tuotteen kustannuksista on yleensä 15-35%.
Links