Kaivospuomin kustannusrakenteen optimointi
Järkkälä, Juho (2021)
Diplomityö
Järkkälä, Juho
2021
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202102013343
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202102013343
Tiivistelmä
Tutkimuksen tavoitteena oli suunnitella maanalaiseen kaivoslaitteeseen porauspuomi, joka asettuu ennalta määritettyyn kustannustavoitteeseen ja täyttää sille asetetut toiminnalliset vaatimukset. Tutkimus rajattiin koskemaan pelkästään puomirakennetta mekaniikkasuunnittelun näkökulmasta. Kustannustavoite muodostettiin target costing menetelmällä, jossa tuotteen valmistamisen tavoitekustannus saadaan määrittämällä tuotteen myyntihinta ja vähentämällä siitä kate.
Suunnittelu aloitettiin tutkimalla millä kinematiikkavaihtoehdolla saavutettaisiin paras toiminnallisuus. Tämän jälkeen kartoitettiin vaatimukset rakenteessa käytettäville toimilaitteille ja aloitettiin yhteistyö toimittajien kanssa sopivan toimilaitevaihtoehdon löytämiseksi.
Yksi tehokkaimmista keinoista tuotteen valmistuskustannuksen alentamiseksi on suunnittelun ja valmistuksen yhteistyö. Teräsrakenteiden suunnittelu aloitettiin lähestymällä nykyisten teräsrakenteiden toimittajia ja kartoittamalla olemassa olevien rakenteiden valmistettavuutta. Toimittajilta saatu palaute huomiotiin uusien teräsrakenteiden suunnittelussa, jotka myös katselmoitiin rakenteiden valmistajien kanssa. Suunnittelussa hyödynnettiin DFM-työkaluna LeanCost-kustannuslaskentaohjelmistoa, jolla vertailtiin eri suunnitteluratkaisujen kustannuksia ja suhdetta olemassa olevien rakenteiden tiedettyihin kustannuksiin. Kustannuslaskentaohjelman lisäksi rakenteiden hintoja vertailtiin myös toimittajilta saatujen tarjouksien avulla. Tutkimuksen lopputuloksena oli rakenne, jonka kustannuksesta pystyttiin vahvistamaan 91 % sitovien tarjouksien ja olemassa olevan hintatiedon perusteella. Rakenne täyttää sille asetetut vaatimukset ja on alle tavoitekustannuksen. Tämä tutkimus rajoittui rakenteen suunnitteluun, mutta projekti jatkuu edelleen prototyypin valmistuksella ja testauksella. The aim of this research was to design a drilling boom for an underground drilling rig. The new structure should fulfil functional requirements and meet a predefined target cost. The research was narrowed down to the boom structure in the aspect of mechanical engineering.
The research began by evaluating which kinematics alternative would offer the best functionality. After this the requirements for actuators where determined and collaboration with potential suppliers was started to find suitable actuators.
One of the most efficient ways to lower products manufacturing costs is cooperation between the design and manufacturing departments. The design of steel structures began by establishing this cooperation and by evaluating the manufacturability of current structures. The new structures were designed according to the manufacturers feedback and also reviewed by the manufacturer. Different alternative designs were compared using LeanCost cost calculation software as a DFM tool. The manufacturability and prices were also compared by offers that were received from suppliers.
At the end of this research 91 % of the new structures cost could be confirmed by new offers and existing price information. The structure was under the target price and fulfilled the functional requirements on a theoretical level. The research was limited to the design of the structure but the project is still ongoing with the manufacturing and testing of a prototype.
Suunnittelu aloitettiin tutkimalla millä kinematiikkavaihtoehdolla saavutettaisiin paras toiminnallisuus. Tämän jälkeen kartoitettiin vaatimukset rakenteessa käytettäville toimilaitteille ja aloitettiin yhteistyö toimittajien kanssa sopivan toimilaitevaihtoehdon löytämiseksi.
Yksi tehokkaimmista keinoista tuotteen valmistuskustannuksen alentamiseksi on suunnittelun ja valmistuksen yhteistyö. Teräsrakenteiden suunnittelu aloitettiin lähestymällä nykyisten teräsrakenteiden toimittajia ja kartoittamalla olemassa olevien rakenteiden valmistettavuutta. Toimittajilta saatu palaute huomiotiin uusien teräsrakenteiden suunnittelussa, jotka myös katselmoitiin rakenteiden valmistajien kanssa. Suunnittelussa hyödynnettiin DFM-työkaluna LeanCost-kustannuslaskentaohjelmistoa, jolla vertailtiin eri suunnitteluratkaisujen kustannuksia ja suhdetta olemassa olevien rakenteiden tiedettyihin kustannuksiin. Kustannuslaskentaohjelman lisäksi rakenteiden hintoja vertailtiin myös toimittajilta saatujen tarjouksien avulla. Tutkimuksen lopputuloksena oli rakenne, jonka kustannuksesta pystyttiin vahvistamaan 91 % sitovien tarjouksien ja olemassa olevan hintatiedon perusteella. Rakenne täyttää sille asetetut vaatimukset ja on alle tavoitekustannuksen. Tämä tutkimus rajoittui rakenteen suunnitteluun, mutta projekti jatkuu edelleen prototyypin valmistuksella ja testauksella.
The research began by evaluating which kinematics alternative would offer the best functionality. After this the requirements for actuators where determined and collaboration with potential suppliers was started to find suitable actuators.
One of the most efficient ways to lower products manufacturing costs is cooperation between the design and manufacturing departments. The design of steel structures began by establishing this cooperation and by evaluating the manufacturability of current structures. The new structures were designed according to the manufacturers feedback and also reviewed by the manufacturer. Different alternative designs were compared using LeanCost cost calculation software as a DFM tool. The manufacturability and prices were also compared by offers that were received from suppliers.
At the end of this research 91 % of the new structures cost could be confirmed by new offers and existing price information. The structure was under the target price and fulfilled the functional requirements on a theoretical level. The research was limited to the design of the structure but the project is still ongoing with the manufacturing and testing of a prototype.