Suunnittelun tehokkuuden kasvattaminen automaation avulla
Yritysten suunnitteluprosessia kuormittavaa, toistuvaa ja rutiininomaista työtä, voidaan vähentää automatisointia hyödyntämällä. Automatiikkaa lisäämällä voidaan vähentää läpimenoaikaa, parantaa laatua sekä säästää kustannuksista.
3D-malleja sekä niiden piirustuksia voidaan automatisoida, jolloin ne sekä niiden osaluettelot päivittyvät automaattisesti ennalta määrättyjen arvojen mukaisiksi. Kun malleja voidaan muunnella käyttöliittymän kautta ilman CAD-osaamista, voidaan puhua suunnitteluautomaatista.
Suunnittelun automatisointiin, sekä suunnitteluautomaattien luomiseen, on erilaisia keinoja. Niistä yhtenä on tuotteiden konfigurointi ja erillisen tuotekonfiguraattorin luominen.
Millaisten tuotteiden suunnittelua voidaan automatisoida?
Yrityksen tuotteita voidaan jaotella tuotekonfiguroinnin näkökulmasta erilaisiin ryhmiin, kuten projektituotteisiin ja konfiguroitaviin tuotteisiin. Näiden kahden tuoteryhmän välisenä erona on muun muassa se, että projektituotteet suunnitellaan vasta tilauksesta, kun taas konfiguroitavat tuotteet perustuvat jo tuotekehityksessä tehtyyn työhön. Näin ollen, konfiguroitavat tuotteet vaativat tuotekehitysvaiheessa investointia, mitä projektituotteet eivät vaadi. Investoinnilla tarkoitetaan esimerkiksi edellä mainitun suunnitteluautomaatin luomista tuotteelle. Tämä tarkoittaa, että kun panostetaan tuotekehitysvaiheeseen, voidaan konfiguroitavat tuotteet suunnitella jatkossa ilman suunnittelutyöhön kuluvaa aikaa ja rahaa. Projektituotteet taas suunnitellaan joka kerta uudestaan ja erikseen manuaalisesti.
Konfiguroitaville tuotteille on tyypillistä, että mahdollisten tuotevarianttien määrä on suuri. Varianttimäärään vaikuttavia parametrejä sekä optioita ei välttämättä ole paljoa, mutta niiden erilaisten yhdistelmien määrä voi kasvaa suureksi. Näitä tuotteen parametreja määritellään sekä hallitaan tuotekonfiguraattorin avulla, jolloin myös luodaan eri parametrien mukaisia tuotevariantteja. Huomioitavaa prosessissa on se, että valmistusmäärän on oltava riittävän suuri, jotta konfigurointijärjestelmän kehitykselle saadaan takaisinmaksu.
Suunnittelukonfiguraattorin kehittäminen toimeksiantajalle
Opinnäytetyössä tutkittiin tuotekonfiguroinnin teoriaa sekä toteutettiin esimerkki suunnittelukonfiguraattorista toimeksiantajalle, Piikkio Works Oy:lle. Toimeksiantajalla ei ollut aikaisempaa kokemusta suunnittelun automatisoinnista, joten opinnäytetyön suunnittelukonfiguraattorin kohteeksi valikoitui yksinkertaisen z-profiilin suunnittelun automatisointi. Toimeksiantajan tuotteet mielletään yleisesti projektituotteiksi eikä niitä ole aiemmin mietitty konfiguroitavuuden tai automatisoinnin näkökulmasta. Kuitenkin yrityksen suunnittelua kuormittaa suuri varianttimäärä sekä niihin kohdistuvat suunnittelumuutokset, jonka takia tämä aihe valikoitui tutkimuskohteeksi.
Alkuun selvitettiin, mitä sellaisia vaihtoehtoja suunnittelun automatisointiin voisi olla, jotka olisivat toimeksiantajan tarkoitusperiin soveltuvia. Vaihtoehtojen sekä työkalujen, joita tutkittiin, täytyi olla yhteensopivia toimeksiantajan käyttämän suunnitteluohjelmiston sekä tuotetiedon hallintajärjestelmän kanssa. Selvityksessä nostettiin esiin käytetyn suunnitteluohjelmiston tarjoamat suunnittelun automatisointia helpottavat työkalut, jotka itsessään eivät automatisoi suunnittelua, mutta voivat helpottaa manuaalisesti tehtävää suunnittelutyötä. Lisäksi esiteltiin ulkopuoliset ohjelmistot, joiden avulla voidaan luoda suunnittelukonfiguraattoreita eli suunnitteluautomaatteja.
Ennen kuin varsinainen suunnitteluautomaatti rakennettiin, mietittiin etukäteen sen toimintalogiikka sekä tuotteen muuntelun säännöt. Z-profiilin ominaisuuksia ja piirteitä jaoteltiin vakioihin ja muuttujiin, jolloin saatiin säännöt tuotteen muuntelulle. Toimintalogiikka kuvattiin vuokaaviona, jotta saatiin esitettyä, mitä suunnittelukonfiguraattorilta sekä sen toiminnalta odotetaan ja mitkä toiminnot halutaan huomioida automatisoinnissa.
Työn lopputuloksena oli suunnittelukonfiguraattori, jonka avulla voidaan suunnitella automaattisesti z-profiileiden 3D-mallit sekä piirustukset. Konfiguraattori sekä sitä edeltävä taustatyö toimii suunnittelun automatisoinnin esimerkkinä toimeksiantajalle ja antaa keinoja jatkokehittää automatisointia pidemmälle tulevaisuudessa.
Artikkelikuva: freepik.
Lähteet:
Raitio, K. 2025. Suunnittelun automatisoinnin kehittäminen. Opinnäytetyö (AMK). Konetekniikka. Turku: Turun ammattikorkeakoulu.