Comparison of manufacturing concepts for automatization of impeller balancing

Abstract

The main purpose of this study is to identify and select the most valuable manufacturing concept for automatization of impeller balancing at target company and develop a proper evaluation system to justify the investment. Three manufacturing concepts were compared; concept 1 including unbalance measuring integrated with automatic correction in same station, concept 2 including separate unbalance measuring and automatic unbalance correction stations and concept 3 including separate unbalance measuring, automatic correction and automatic impeller diameter trimming stations. The comparison was based on the relative values and risk levels of the three concepts.

Data collection methods formed a source triangulation of scientific literature, target company’s internal sources and commercial sources. Data analysis of manufacturing concepts consisted of value analysis, risk analysis and comparison to current status of balancing at target company. Ultimately, functionality of automatic unbalance correction method was verified with a practical test.

The recommendation to invest in manufacturing concept 3 was given based on value adjusted to relative risk level. Key benefits of concept 3 consisted of production flexibility, options to extend functionality, operational reliability and achieved level of automation eliminating disadvantages of existing balancing concept. Disadvantages of concept 3 consisted of complexity of manufacturing concept, risks related to machine malfunction, usability and implementation and relatively high investment costs requiring increased utilization rate. In conclusion, significant value can be added to impeller balancing with automatization, but a detailed design phase is essential for ensuring optimized operation, conducting proper risk management and planning successful implementation.

Tämän tutkimuksen päätavoitteena oli tunnistaa eniten arvoa lisäävät valmistuskonseptit juoksupyörän tasapainotuksen automatisoinnille kohdeyrityksessä ja kehittää asianmukainen arviointimenetelmä investoinnin perustelemiselle. Kolmea valmistuskonseptia vertailtiin keskenään; konsepti 1 koostuen epätasapainon mittaamisesta integroituna automaattiseen epätasapainon korjaukseen, konsepti 2 koostuen erillisestä epätasapainon mittaamisesta ja automaattisesta epätasapainon korjauksesta ja konsepti 3 koostuen erillisestä epätasapainon mittaamisesta, automaattisesta epätasapainon korjauksesta sekä automaattisesta juoksupyörän halkaisijan sorvauksesta. Vertailu perustui konseptien arvojen ja suhteellisten riskitasojen suhteuttamiseen.

Tiedonkeruumenetelmät muodostivat lähdetriangulaation tieteellisen kirjallisuuden, kohdeyrityksen sisäisten lähteiden ja kaupallisten lähteiden välille. Valmistuskonseptien analysointi koostui arvoanalyysistä, riskianalyysistä ja vertailusta tasapainotuksen nykytilaan kohdeyrityksessä. Automaattisen epätasapainon korjauksen toimivuus varmistettin lopuksi käytännön testillä.

Investointisuositus annettiin valmistuskonseptille 3 perustuen konseptien arvoihin suhteutettuna konseptien suhteellisiin riskitasoihin. Konseptin 3 merkittävimmät hyödyt koostuivat tuotannollisesta joustavuudesta, mahdollisuuksista laajentaa toiminnallisuutta, toiminnallisesta varmuudesta sekä saavutetusta automaation tasosta, joka eliminoi nykyisen tasapainotuskonseptin haittapuolia. Konseptin 3 haittapuolet koostuivat valmistuskonseptin monimutkaisuudesta, riskeistä liittyen koneiden vioittumiseen, käytettävyyteen ja käyttöönottoon sekä suhteellisen korkeisiin investointikustannuksiin korottaen tuotantosolun käyttöastevaatimuksia. Juoksupyörien tasapainotuksen arvoa voidaan lisätä merkittävästi automatisoinnilla, mutta yksityiskohtainen suunnitteluvaihe on tärkeä toiminnan optimoinnin, riskienhallinnan sekä käyttöönoton suunnittelun kannalta.