Deadline 4. Analysera alternativa lösningar

Transkript

1 Deadline 4 Analysera alternativa lösningar Chalmers Grupp A2 Helena Almegius Fredrik Hermansson Johan Ljunggren Sofie Nilsson Marie Nydahl

2 4 Analysera alternativa lösningar Denna essä syftar till att kartlägga och konkretisera befintliga lösningar och dess delsystem. Dessa ligger till grund för en referenslösning som vi utvärderar och analyserar för att skapa klarhet i hur dagens teknik och koncept är uppbyggda, och hur de uppfyller kundkraven. Vi studerar även dess kundvärden och hur dessa kan höjas Inventera kända koncept och idéer Redan existerande rengöringssystem utvärderas för att skapa en grund för vår framtida lösning. Genom sökningar på Internet och i informationsdatabaser, samt kunskap om det nuvarande systemet, sammanställdes en lista över generella delprocesser. Däri organiserades sedan funna lösningar och en bedömning av deras lämplighet gjordes, baserad på förkunskaper, antaganden, information från företag samt råd från konstruktören av Göteborg Energis nuvarande system, Alfons Witt. Rengöring: Hur: Dopptvätt (Tervento Engineering AB) Metod: detalj ner i varmt tvättbad som cirkuleras med pump. Bedömning: Rengör mest utsidan. Flow-Jet tvätt (Viverk) Metod: Högt vattenflöde, rotation och ejektoinsprutning av luft. Bedömning: Fungerar möjligtvis Tryckluftsrengöring (Hydroscand) Metod: renspluggar av polyester skjuts genom röret med ca 8 bar. Bedömning: Olämplig för avancerad innerrörsgeometri. Miljövänlig vattenemission (Hydroscand) Metod: vatten, tvättmedel och rostskyddsmedel blandas med luftbubblor och vibrationer vilket sliter loss smuts från rörets insida. Bedömning: Fungerar möjligtvis, rostskyddsmedel antagligen överflödigt. Borstar Metod: smala borstar förs in och roteras med manuell drift. Bedömning: Olämplig för avancerad innerrörsgeometri. Hetvattenspolning Metod: spolning med hett vatten. Bedömning: Alfons Witt ansåg att effekten från höjd vattentemperatur vore för liten. Spin-Blast (Clemco Industries Corp.) Metor: Roterande armar som slår bort beläggning från insidan av rör. Bedömning: Till för större rör med mindre avancerad innerrörsgeometri. Högtrycksspolning Metod: högtrycksspolning med vatten. 2

3 Bedömning: Alfons Witt ansåg att endast vatten inte ger tillräcklig mekanisk effekt. Ultraljudstvätt Metod: beläggningen slås bort med ultraljud. Bedömning: Alfons Witt sa att det var svårt att få in ultraljudet i mätaren. Göteborg Energis befintliga (Göteborg Energi) Metod: Vatten och gummikulor sprutas in och tar mekaniskt bort beläggningar Bedömning: Tar effektivt bort beläggningar. Montering av mätare: Nedsänkning (Tervento Engineering AB) Metod: Korg med mätare sänks ner i bad Bedömning: Vet ej hur elektroniken på mätaren skulle påverkas av vätskan. Godskorg på löpande band (Viverk) Metod: Korg på löpande band som går igenom en tvättmaskin Bedömning: Vet ej hur elektroniken på mätaren skulle påverkas av vätskan. Hydraulik (Göteborg Energi) Metod: Mätare fäst med hjälp av hydraulik och skapar en tätslutning. Bedömning: Slutet system där elektroniken ej kommer i kontakt med vätska. Storleksanpassning: Utbytbara munstycken (Göteborg Energi) Metod: Olika munstycken med gummiringar beroende på rörets dimensioner Bedömning: Kan kräva många byten Ligger löst i en korg (Tervento Engineering AB) Metod: Mätarna ej infästa i något Bedömning: Ingen storleksanpassning sker, men går ej att kombinera med alla monteringsmetoder och beror därför på tidigare val. Drivning: Eldrivna pumpar Kontroll: Starta & stoppa: Manuella switchar Metod: Systemet styrs direkt av operatören. Bedömning: Kräver input av operatör Datorstyrd (Viverk) Metod: Systemet programmeras av operatören Bedömning: Kräver input av operatör Effektstyrning: Styrning av rengöringsmedelmängd (Göteborg Energi) Metod: Gummi-vatten-förhållandet styrs då det pumpas in från tanken 3

4 Bedömning: Vibrationsnivå (Viverk) Metod: Mätarens vibrationsnivå ändras för att styra effekt. Bedömning: Riktning (Tervento Engineering AB) Metod: Systemets riktning ändras. Bedömning: Styrning av flödeshastighet (Göteborg Energi) <- Kan vi göra det i nuläget? Metod: Flödetshastigheten för vätskan genom mätaren ändras Bedömning: Efter en bedömning av de olika delprocesslösningarna kombinerades de sedan till en referenslösning, bestående av de främsta existerande konstruktionerna. Göteborg Energis existerande lösning ansågs vara den bästa på alla punkter och den valdes därför till referens. Det är den enda funna lösning som är specifikt anpassad till rengöring av ultraljudsmätare av den här typen samt den konstruktion som vi hade mest tillgänglig information om. Referens Rengöringsmetod: Vatten och gummikulor sprutas in och tar mekaniskt bort beläggningar. Montering: Mätarna monteras med hjälp av hydraulik Storleksanpassning: Olika munstycken med gummiringar Starta & stoppa: Manuella switchar Effektstyrning: Styrning av rengöringsmedelsmängd 4

5 4. 2 Fastställning av referenslösning Då en referenslösning tagits fram vill man se hur väl denna lever upp till funktionerna. Hur väl gör den rent mätarna och vilken kapacitet har den? Vi har som nämnt ovan valt att ange den befintliga lösningen som referens eftersom produktgruppen av rengöringsmaskiner av ultraljudsmätare ännu är mycket liten och de alternativa lösningarna är få. För att få en struktur i kartläggningen av kundvärdet upprättas en så kallad kundvärdesmatris. I denna samlar vi funktionerna i kolumnen längst till vänster. Vi delar in dem, precis som tidigare, i huvudfunktioner, tilläggsfunktioner och oönskade funktioner. I kolumnen i mitten anger vi det mätetal som motsvarar funktionen, till exempel kapacitet eller effektförbrukning. Kolumnen till höger innehåller det specifika värdet för hur referensen lever upp till funktionskravet. Dessa utgör täljaren i kundvärdesekvationen. Vi sammanställer också de kostnader och ansträngningar som referensen kräver. Vi får en total kostnad. Detta blir nämnaren i kundvärdesekvationen. Kundvärdet kan sedan räknas ut som Kundvärde = +,-./ / /

6 Funktioner Mätetal Referens Huvudfunktioner Produkten rengör ultraljudsmätare. Antal rengjorda per timma 12 Produkten kan anpassas efter olika storlekar på mätare. Antal möjliga storlekar på mätare 6 Tilläggsfunktioner Produkten möjliggör kontroll av flödet av vatten och gummikulor. Insyn i flödet av vatten och gummikulor Ja Produkten går att starta och stoppa. Går att starta och stoppa Ja Produkten signalerar när rengöringen är färdig. Signalerar med ljus/ljud signal Nej Flödet av vatten och gummikulor går att styra manuellt. Manuellstyrning Ja, med strömbrytare Flödet av vatten och gummikulor går att styra med dator. Datorstyrning Nej Mätare monteras med kort monteringstid med hjälp av hydraulik. Tid för montering 5 s Oönskade funktioner Magnetiten spolas ut i avloppet. Ja Gummikulor måste fyllas på när de gamla slitits ut. Mängd per år ~ 1 l/år Rengöringsprocessen kräver vattentillförsel. Vattenflöde Förhållandevis litet Rengöringsprocessen kräver utlopp. Vattenflöde (Samma som inflödet) Produkten förbrukar energi. Effekt ~ 2.5 kw Kostnader Inköp Investeringskostnad. Andel av total kostnad Stor Installationsarbete. Andel av totalt arbete Väsentlig Utbildning. Andel av totalt arbete Mycket liten Drift Energiförbrukning. Effekt ~ 2.5 kw Vattenförbrukning. Vattenflöde Förhållandevis litet Gummikulor måste fyllas på. Mängd per år ~ 1 l/år Service måste utföras. Andel av totalt arbete Mycket liten 6

7 Genom att ange mätetal för de kvantifierbara funktionerna hos referensen har vi nu möjlighet att på ett tydligt sätt se vilket kundvärde vår referens har samt se hur våra koncept ökar kundvärdet. Av olika orsaker har dock inte alla funktioner gått att kvantifiera på ett för oss önskvärt sätt. Om man tar renhet som exempel så finns det ISO-standarder som reglerar det, men med våra kunskaper och vår begränsade tid att fördjupa oss i frågan känner vi oss inte skickliga nog att ange något önskvärt mätetal med avseende på ISO, utan hänvisar istället till ISO 4406 samt Nästa är installationsarbete vilket är svårt att få fram information om 20 år efteråt. Vi har därför gjort en bedömning av andelen av det totala arbetet som lagts ner på produkten istället för exakt antal timmar, precis som för kostnaderna. Andra funktioner anser vi inte vara möjliga att sätta ett mätetal på, oavsett hur stora kunskaper vi skulle ha inom området. Ett exempel är Produkten går att starta och stoppa, vilket resulterar i en ja/nej-bedömning. Antingen kan man slå på och av den, eller inte, vilket tyvärr gör det något svårare för oss att öka kundvärdet på just den punkten. Faktorer som hur många gummikulor vår referens förbrukar per år får vi tyvärr erkänna att vi faktiskt inte vet helt säkert. De uppgifter vi fått från Göteborgs energi har varit på formen hur stor säcken de köpte för cirka fem år sedan var, men slutsatsen vi kan dra är ändå att det inte går åt någon avsevärt stor mängd kulor i processen. Sammantaget har vi förhoppningsvis genererat ytterligare ett verktyg att skapa innovativa och funktionella koncept med högt kundvärde. 7

8 Delsystemuppdelning Referensen delades upp i delsystem bestående av vitala systemdelar och komponenter. Det är dessa som efter vidare bedömning kommer visa sig ha olika kundvärde och därmed belysa vilka systemdelar som är mest relevanta att förbättra. Delsystem A B C D E F G Namn Motor Pump Tank Rengöringsmedium Munstycken Hydraulik Rörledning Genom konstruerandet av ett trädschema byggdes en principiell systemarkitektur upp, bestående av referensens olika delsystem. Det tydliggör de funktionella bidragen och organiserades (genom jämförelse med vår analys i deadline 2) efter vilka funktioner de uppfyller; huvud-, stöd- eller oönskade funktioner. Rengöringsmaskin Oönskade funktioner Stödfunktioner Huvudfunktioner Motor Rörledning Tank Hydraulik Pump Rengöringsmedium Munstycke Vatten Gummikulor 8

9 4.3 Funktionellt diagram Den funktionella modellen ger en helhetsbild av hur de olika delsystemen i referensen vi valt relaterar till varandra och deras funktionella bidrag till kundvärdet. Var kan kundvärde skapas och var kan det förloras? Vanligtvis så betyder det man ser mest och det man inte ser betyder mindre, så länge systemet lever upp till funktionskraven. Alltså är det i interaktion med maskinen som kundvärdet blir mest påtagligt. Den funktionella modellen består av en black box, med en systemgräns innehållandes de olika delsystemen och deras relationer. Ett eller flera av dessa delsystem uppfyller de olika funktionerna, främst huvudfunktionen, som ligger utanför systemgränsen. Tanken är att på detta sätt enklare se hur referensen fungerar, vad som gör vad och hur detta påverkar kundvärden, positivt eller negativt. Vi har även satt ut värden på delsystemens funktionella bidrag. Driver El = Önskad funktion = Oönskad funktion 3 Motor Driver 5 Pump Driver 4 Tank Förvarar -5 Rengör Rengöringsmedium Ultraljudsmätare 5 Rörledning Styr Anpassar 20 Munstycken Låser 10 Hydraulik 9

10 Addera flera perspektiv För att i ett senare skede göra det lättare kunna rangordna delsystemen behöver de förtydligas med avseende på ett flertal olika saker. Det är inte bara varje delsystems funktion som bygger kundvärdet utan även deras sammansättning. Inte heller visar de hur viktiga de är och hur stor fokus som ska läggas på dem. Vi måste komplettera den funktionella modellen och dess bidrag till kundvärdet genom att uppskatta den totala kostnaden för de olika delsystemen och olika problem som kan tänkas uppstå. Vi kan därmed enklare värdera de olika delsystemen i sin helhet, inte bara om de genomför sin delfunktion, utan även till vilket pris. Vi kan då lättare se deras individuella bidrag till att höja eller sänka kundvärdet. Kostnad står i denna tabell för den totala kostnaden för de olika delsystemen och därmed inte enbart för tillverkningskostnaderna. Eftersom det kan vara svårt att sätta en siffra på kostnaden då vi inte har någon större insikt i detta, gör vi istället en rimlig uppskattning av totalkostnaden i procent för de olika delsystemen. Dessa uppskattningar är inget som vi kommer att följa stenhårt, utan är mer för att få en överblick. Produktspecifika problem innebär alla slags problem som kan tänkas uppstå kring produkten, mer bestämt delsystemen. För vår del kan det handla om problem vid till exempel inköp av komponenter, tillverkning av prototypdelar underhåll och användning. Skalan som används för att uppskatta problem kring delsystemen är ett till tio, där ett är ett litet problem och tio är ett stort problem. Delsystem Funktionellt bidrag Kostnad [%] Produktspecifika problem [1-10] Motor Tank Pump Rengöringsmedium Rörledning Munstycken Hydraulik Viktigt att notera är att vi har värderat kostnaden för rengöringsmediet över maskinens hela livslängd vilket medför att kostnaden för rengöringsmediet blir väsentlig eftersom vattnet förbrukas vilket inte är fallet med övriga komponenter. Detta blir alltså en kostnad och inte en investering. 10

11 Rangordning av delsystem För att få en överskådlig bild av kundvärdet av delsystemen rangordnar vi dessa. Ett delsystem som utför huvud- och tilläggsfunktioner med få oönskade funktioner har ett högre kundvärde än dem som utför stödjande funktioner som dessutom medför oönskade funktioner. En stor resursförbrukning flyttar delsystemet längre ner i rangordningen. Det är axiomatiskt svårt att vara helt och hållet konsekvent och rättvis i bedömningen, men man får en överblick av systemens betydelse. Vår rangordning är ingen sanning eller skrivet i sten men den ger en fingervisning om var kundvärdet lättast ökas. Delsystem Funktionellt bidrag Kostnad [%] Produktspecifika problem [1-10] Rangordning Motor Tank Pump Rengöringsmedium Rörledning Munstycken Hydraulik Rangordning Delsystem 1 Munstycken 2 Hydraulik 3 Rörledning 4 Pump 5 Tank 6 Motor 7 Rengöringsmedium 11

12 Sämst Bäst Rengöringsmedium Motor Tank Pump Rörledning Hydraulik Munstycken Ovan representeras rangordningen i tabellen och den schematiska figuren. Vi ser att munstyckena har högst kundvärde eftersom dessa kan anpassas efter olika storlekar, vilket är en huvudfunktion. Resursförbrukningen är minimal vilket också bidrar till kundvärdet. Längst ner på skalan finns rengöringsmediet som är en kontinuerlig kostnad. Dessutom måste användaren fylla på vilket ger det ett negativt funktionellt bidrag. Rengöringsmediet i sig höjer inte kundvärdet nämnvärt. 12