Utilization of production planning tools in design for manufacturing of electric machines

Abstract

In electric machines manufacturing process, maintaining the quality of the machines is challenging due to the high complexity and variance of the products. Better tools for production planning are needed to manufacture the electric machines with high quality and on schedule.

The objective of this study was to examine how production planning tools can be utilized in manufacturing planning of electric machines. The other main objective of the study was to compare two production planning tools, Delmia and TeamCenter MPP (Manufacturing Process Planning). The goal was to determine which of the two tools studied was more suitable for manufacturing planning of electric machines in the target company. A literature review was conducted where the basics of production planning and traditional tools of production planning were introduced. Manufacturing process planning basics and factory modelling state of the art was introduced. The concept of virtual reality and virtual reality tools state of the art in manufacturing planning were also introduced. Current internal product design, production design and assembly processes in the target company were also presented. Bearing assembly of a vertical pump motor was used as a case study in order to find ways to utilize the production planning tools in electric machines manufacturing planning. In the study basic technical functions of the tools were tested and evaluated. The two tools were compared by rating the technical functions. Weighting coefficients were determined for the functionalities of the tools based on their importance to manufacturing planning of electric machines.

With the case study it was demonstrated that Delmia and TeamCenter MPP tools can be utilized in manufacturing process planning of electric machines. Overall, the work instructions created were found to be the most important benefit of the manufacturing process planning tools. The work instructions were the concrete result of the work done with the manufacturing process planning tools and they can offer actual aid in the manufacturing of electric machines. From the numerical scores it was deducted that TeamCenter MPP is a more suitable tool for manufacturing process planning of electric machines in the target company compared to Delmia. The key findings of the study were the importance of the work instructions and importance of the integration of the manufacturing process planning tool to the current tools used in the target company. Based on the results of this study continuing the implementation of TeamCenter MPP tool to the current design tools in the target company was recommended.

Sähkökoneiden valmistusprosessissa tuotteen laadun varmistus on haastavaa, koska valmistettavat tuotteet ovat monimutkaisia ja tuotteissa on suuri vaihtelevuus. Parempia tuotannonsuunnittelutyökaluja tarvitaan, jotta sähkökoneet saadaan valmistettua laadukkaina ja aikataulussa.

Tutkimuksen tavoitteena oli löytää keinoja hyödyntää tuotannonsuunnittelutyökaluja sähkökoneiden valmistuksen suunnittelussa. Työn toinen päätavoite oli vertailla kahta tuotannonsuunnittelutyökalua, Delmia työkalua ja TeamCenter MPP (Manufacturing Process Planning) työkalua. Tavoitteena oli selvittää, kumpi työkalu soveltuisi paremmin sähkökoneiden valmistuksen suunnitteluun kohdeyrityksessä. Tutkimusmenetelminä käytettiin kirjallisuuskatsausta, jossa tarkasteltiin tuotannonsuunnittelun ja siinä käytettävien perinteisten työkalujen perusteita. Kirjallisuuskatsauksessa esiteltiin valmistuksen suunnittelun perusteita ja virtuaalisen tehtaan mallinnuksen state of the art sovelluksia. Myös virtuaalitodellisuuden perusteita ja virtuaalisia valmistuksen suunnittelutyökaluja tutkittiin. Nykyisiä kohdeyrityksen sähkökoneiden tuote- ja tuotannonsuunnittelukäytäntöjä sekä loppukokoonpanoa tutkittiin. Valmistuksen suunnittelutyökalujen tarkastelussa käytettiin malliesimerkkinä pystypumppumoottorin laakerin ja liukurenkaiston kokoonpanoa. Tarkastelussa molemmilla työkaluilla suoritettiin valmistuksen suunnittelun työvaiheet. Työkalujen vertailussa työvaiheita ja ominaisuuksia tarkasteltiin ja arvioitiin erikseen pisteyttämällä. Jokaiselle työvaiheelle ja ominaisuudelle määriteltiin vertailussa painokerroin, joka kuvasi ominaisuuden tai työvaiheen tärkeyttä sähkökoneiden valmistuksen suunnittelussa.

Työkalujen tarkastelu osoitti, että Delmia ja TeamCenter MPP työkaluja voidaan hyödyntää sähkökoneiden valmistuksen suunnittelussa. Kaiken kaikkiaan valmistuksen suunnittelutyökalujen tärkeimmäksi ominaisuudeksi osoittautui työohjeiden luominen. Valmistuksen suunnittelutyökaluilla luotuja työohjeita voidaan hyödyntää sähkökoneiden tuotannossa. Numeerisen vertailun tuloksena voitiin todeta, että TeamCenter MPP työkalu soveltuu paremmin sähkökoneiden valmistuksen suunnitteluun kohdeyrityksessä. Tutkimuksen keskeisimmät löydökset olivat työohjeiden hyödyllisyys sekä valmistettavuuden suunnittelutyökalun integroitavuuden tärkeys muihin käytettyihin suunnittelutyökaluihin. Tämän diplomityön perusteella suositeltiin TeamCenter MPP työkalun käyttöönottoprosessin jatkamista kohdeyrityksessä.