Product development of a tractor based on extensive use of simulation tools
Noronen, Jaakko Petteri (2019)
Diplomityö
2019
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019061720777
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019061720777
Tiivistelmä
The majority of manufacturing companies are increasingly focused to decreasing product development time, costs, and introduction time to market. As a result of virtual simulation implementation to product engineering, SDPD (Simulation Driven Product Development) has been introduced as a method to further improve the efficiency and quality of product development.
This study focuses on finding simulation solutions to decrease time and cost of prototyping, and introducing SDPD to tractor research and development with the help of simulation process guiding maps. By investigating literature and research of different simulation methods, the reduction of the high amount of prototype manufacturing and physical testing present in R&D (Research and Development) departments are highlighted. The DVP (Design Verification Plan) tests of a tractor NPI project are suggested to be partially replaced by different simulation methods, but only through extensive further studies of each system or module of a tractor. Trust for simulation results, with further experience and knowledge in both physical and virtual testing is identified as a precondition for increasing simulation in DVP tests.
The increased potential of SDPD is already noticed by simulation performing engineers. The need for simulation support from PDM systems in R&D departments can furthermore reduce barriers created by different areas of expertise, increasing cross functional co-operation. Being also a major discovery of this study, simulation further improves the understanding of design properties of different parts and modules that are used and developed by the design engineers. It seems to be not only a resource efficient way of decreasing PD process lead-time, but it can also decrease the learning time of engineering. Valtaosa valmistavan teollisuuden yrityksistä keskittyy yhä enenevässä määrin tuotekehitysajan, kustannusten ja tuotteen markkinoille saattamisajan vähentämiseen. Virtuaalinen simulointi on tuotu tuotesuunnittelun osaksi SDPD:n (Simulation Driven Product Development) avulla, joka on otettu käyttöön yhtenä tuotekehityksen tehokkuuden ja laadun parantamisen menetelmänä.
Tässä tutkimuksessa keskitytään prototyyppikeskeisen traktorin tuotekehityksen ajan ja kustannusten supistamiseen simuloinnin avulla, sekä SDPD:n käyttöönottoon ohjeellisten prosessikarttojen avulla. Tutkimalla kirjallisuutta ja olemassaolevaa tutkimustietoa virtuaalisesta simuloinnista, työssä korostetaan ekstensiivisen prototyyppivalmistuksen ja fyysisen testauksen supistamista tuotekehityksessä. Traktorin DVP (Design Verification Plan) testien sisältöä ehdotetaan korvattavaksi osittain simulointimenetelmillä, mutta vain tarkkojen lisätutkimusten ja tulosten vertailun avulla. Luottamusta simulointituloksiin tulee lisätä virtuaalisen ja fyysisen testauksen lisätiedon ja kokemuksen kartuttamisen kautta, joka tunnistetaan edellytyksenä lisätä simulointia DVP testeissä.
SDPD:n lisääntynyt potentiaali on jo havaittu simulointia suorittavien insinöörien keskuudessa. Simulointituen tarve PDM järjestelmiltä tuotekehityksessä voi lisäksi vähentää eri osaamisalueiden luomia muureja, mikä lisää rajat ylittävää yhteistyötä. Tutkimuksessa merkittävä huomio on myös se, että simulointi parantaa entisestään suunnittelijan käyttämien suunnittelukomponenttien ja -moduulien ominaisuuksien ymmärryksen tasoa. Se ei ole pelkästään resurssitehokas tapa vähentää tuotekehitysprojektin läpimenoaikaa, vaan se voi myös vähentää suunnittelun ohessa oppimiseen kuluvaa aikaa.
This study focuses on finding simulation solutions to decrease time and cost of prototyping, and introducing SDPD to tractor research and development with the help of simulation process guiding maps. By investigating literature and research of different simulation methods, the reduction of the high amount of prototype manufacturing and physical testing present in R&D (Research and Development) departments are highlighted. The DVP (Design Verification Plan) tests of a tractor NPI project are suggested to be partially replaced by different simulation methods, but only through extensive further studies of each system or module of a tractor. Trust for simulation results, with further experience and knowledge in both physical and virtual testing is identified as a precondition for increasing simulation in DVP tests.
The increased potential of SDPD is already noticed by simulation performing engineers. The need for simulation support from PDM systems in R&D departments can furthermore reduce barriers created by different areas of expertise, increasing cross functional co-operation. Being also a major discovery of this study, simulation further improves the understanding of design properties of different parts and modules that are used and developed by the design engineers. It seems to be not only a resource efficient way of decreasing PD process lead-time, but it can also decrease the learning time of engineering.
Tässä tutkimuksessa keskitytään prototyyppikeskeisen traktorin tuotekehityksen ajan ja kustannusten supistamiseen simuloinnin avulla, sekä SDPD:n käyttöönottoon ohjeellisten prosessikarttojen avulla. Tutkimalla kirjallisuutta ja olemassaolevaa tutkimustietoa virtuaalisesta simuloinnista, työssä korostetaan ekstensiivisen prototyyppivalmistuksen ja fyysisen testauksen supistamista tuotekehityksessä. Traktorin DVP (Design Verification Plan) testien sisältöä ehdotetaan korvattavaksi osittain simulointimenetelmillä, mutta vain tarkkojen lisätutkimusten ja tulosten vertailun avulla. Luottamusta simulointituloksiin tulee lisätä virtuaalisen ja fyysisen testauksen lisätiedon ja kokemuksen kartuttamisen kautta, joka tunnistetaan edellytyksenä lisätä simulointia DVP testeissä.
SDPD:n lisääntynyt potentiaali on jo havaittu simulointia suorittavien insinöörien keskuudessa. Simulointituen tarve PDM järjestelmiltä tuotekehityksessä voi lisäksi vähentää eri osaamisalueiden luomia muureja, mikä lisää rajat ylittävää yhteistyötä. Tutkimuksessa merkittävä huomio on myös se, että simulointi parantaa entisestään suunnittelijan käyttämien suunnittelukomponenttien ja -moduulien ominaisuuksien ymmärryksen tasoa. Se ei ole pelkästään resurssitehokas tapa vähentää tuotekehitysprojektin läpimenoaikaa, vaan se voi myös vähentää suunnittelun ohessa oppimiseen kuluvaa aikaa.