Aplikace teoretických poznatků do oblasti průmyslové praxe

Zde uvedený případ je zaměřen na návrh skříně z žebrovaných desek EDI modulu, který slouží k přípravě velmi čisté vody pomocí procesu elektrodeionizace. Bližší informace o principu elektrodeionizace lze nalézt např. v [Lenntech 2019]. Detailní informace o celém projektu jsou uvedeny ve výzkumných zprávách a také publikovány ve sbornících konferencí [Hosnedl 2014a], [Hosnedl 2014b], [Kopecký 2013], [Kopecký 2014], [Kopecký 2015b]. V této podkapitole je uveden stručný postup řešení včetně hodnocení navržených variant řešení, které reflektuje poznatky EDSM a DfX.

A. Upřesnění úkolu

Cílem projektu bylo navrhnout inovativní konkurenceschopné konstrukční řešení mechanického rámu EDI modulu. Mechanický rám musí chránit vnitřní aktivní zónu složenou s plastových desek, rozdělovačů, membrán a ionexu, které zajišťují proces deionizace.

Mechanický rám bude složen ze šesti desek (deska čelní/zadní, deska horní/spodní, deska boční pravá/levá), které spolu budou spojeny rozebíratelnými spojovacími prvky. Maximální rozměry modulu vycházejí z rozměrů vnitřní aktivní zóny a působícího zatížení. Ochranné desky jsou namáhány po celé jejich vnitřní ploše tlakem 12 bar od aktivní zóny. Povolená deformace desek je max. 1mm.

Všechny klíčové požadavky pro řešení byly uvedeny a průběžně aktualizovány v dokumentu zadání a specifikace požadavků – viz podkapitola 3.4.

B. Hledání řešení

Pro takto stanovené požadavky bylo navrženo a následně zhodnoceno šest variant.

Postup návrhu koresponduje s postupem dle Obecného modelu postupu konstruování OMPK – viz podkapitola 3.6. Během návrhu bylo rovněž využito konstrukčních struktur uvedených v podkapitole 3.5. Zobrazení a stručný popis jednotlivých navržených variant je uveden v příloze 1 této DisP.

C. Hodnocení a rozhodnutí

Navržené varianty byly hodnoceny bodově dle zvoleného principu hodnocení. Informace o možnostech a způsobech hodnocení vlastností lze nalézt v podkapitole 3.3, detailněji pak v [Hosnedl 2019].

46

Navržené varianty byly hodnoceny nejprve z hlediska taxonomie vlastností dle EDSM a následně byly hodnoceny vlastnosti z hlediska vyrobitelnosti a montáže → aplikace principů DfMA. Vlastnosti hodnocené dle EDSM musí pokrývat celý životní cyklus navrhovaného produktu. V uvedených tabulkách níže jsou uvedeny jen vybrané vlastnosti, které byly zásadní pro návrh a které mají rozdílné hodnocení pro jednotlivé varianty. Z tohoto důvodu například v tabulce nejsou uvedeny vlastnosti jako servis a údržba, dopravitelnost/distribuce, ekologičnost, životnost a další.

Princip hodnocení:

Byla stanovena grafická stupnice, kdy jednotlivé barvy představovaly určitý počet bodů.

Takto lze rychle a přehledně ohodnotit jednotlivé varianty.

0 bodů 1 bod 2 body 3 body 4 body

Pro každou vlastnost/charakteristiku byla stanovena váha odpovídající důležitosti/významu dané vlastnosti/charakteristice. Součin váhy a počtu bodů pro danou vlastnost/charakteristiku uvádí celkové hodnocení dané vlastnosti/charakteristiky. Výsledná suma bodů u jednotlivých vlastností/charakteristik poté udává celkové hodnocení dané varianty.

(zde uvedeny jen vybrané vlastnosti s různým hodnocením pro navržené varianty)

Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3

1. Bezpečnost 4

Tabulka 5-1 Hodnocení klíčových vlastností/charakteristik pro varianty 1 až 3 [zdroj autor]

47 Hodnocená

vlastnost/charakteristika Váha (0-4)

Hodnocení variant z hlediska vyrobitelnosti (DfM) a montáže DfA)

Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3

6. Vyrobitelnost desek

spojovacího materiálu 3 64 X šroub, matice a podložky

Tabulka 5-2 Hodnocení vyrobitelnosti a montáže pro varianty 1 až 3 [zdroj autor]

Pozn.: předpokládaný čas montáže včetně manipulace (bod 15) zahrnuje pouze činnosti související se spojením jednotlivých desek. Není v něm zahrnut čas montáže komponent vnitřní aktivní zóny.

48

(zde uvedeny jen vybrané vlastnosti s různým hodnocením pro navržené varianty)

Varianta 4 Varianta 5 Varianta 6

1. Bezpečnost 4

Tabulka 5-3 Hodnocení klíčových vlastností/charakteristik pro varianty 4 až 6 [zdroj autor]

Hodnocená

vlastnost/charakteristika Váha (0-4)

Hodnocení variant z hlediska vyrobitelnosti (DfM) a montáže DfA)

Varianta 4 Varianta 5 Varianta 6

6. Vyrobitelnost desek

spojovacího materiálu 3 66 X šroub, matice a podložky

49

Tabulka 5-4 Hodnocení vyrobitelnosti a montáže pro varianty 4 až 6 [zdroj autor]

Pozn.: Vlastnost/charakteristika, která má hodnocení nula - zde je třeba vždy posoudit, zda variantu nezavrhnout úplně, i když celkové bodové hodnocení vychází např. lépe než ostatní varianty. V hodnocení rizik u varianty 1 a 2 jsou tato rizika významná, tudíž tyto varianty byly zcela zavrhnuty.

Na základě bodového hodnocení vyšla jako „suboptimální“ varianta 6, která získala nejvíce bodů a ani jedna její vlastnost/charakteristika nebyla hodnocena nulou. Po této fázi, kdy byla vybrána nejvhodnější varianta, následuje fáze dokončení řešení dle OMPK.

D. Dokončení řešení

Dokončení řešení spočívalo v tvorbě finálního konstrukčního a designového řešení a jejich dokumentace. Po dokončení této dokumentace následuje proces technologické a organizační přípravy výroby dle modelu životního cyklu uvedeného v podkapitole 3.2.

Proces technologické a organizační přípravy výroby byl řešen již v průběhu konstrukčního řešení ve fázi B. Hledání řešení a detailněji pak ve fázi D. Dokončení řešení. Poznatky a informace od budoucího výrobce desek byly zapracovány do navrhovaného řešení během konstrukčního procesu. Tento přístup nazývaný jako Concurrent engineering („překrývavý paralelní“ vývojovový proces) zkracuje čas a zvyšuje efektivitu konstrukčního procesu.

Informace o tomto přístupu lze nalézt v [Andreasen 2000] a [Hosnedl 2018].

Výsledná podoba finálního konstrukčního a designérského řešení je na Obrázek 5-1.

Vyrobený a otestovaný EDI modul, který má obchodní název MPure^TM 36 stack a je zobrazen na Obrázek 5-2. Na tomto obrázku je vidět i stohování a zapojení více modulů v jedné jednotce pro dosažení požadovaného výkonu pro proces elektrodeionizace.

50

Obrázek 5-1 CAD modely finálního řešení: konstrukční (vlevo), designérské řešení (vpravo) [zdroj Autor]

Obrázek 5-2 Vyrobený EDI modul: samotný modul (vlevo), „stack“ provedení (vpravo) [zdroj Mega 2019]

51

Na tomto příkladu EDI modulu bylo ověřeno, jak lze vhodně kombinovat přístupy DfX s jednotlivými fázemi Obecného modelu postupu konstruování OMPK. V této ukázce jsou principy DfX aplikovány ve fázi B. Hledání řešení, kdy aplikací instrukcí z oblasti DfA a DfM byly vytvořeny různé varianty, fázi C. Hodnocení a rozhodnutí a fázi D. Dokončení řešení, kdy pro finalizaci konstrukčního řešení byly do řešení aplikovány informace a poznatky od výrobce desek a poznatky pro montáž modulu od koncového zákazníka. Obecně lze principy DfX využít ve všech fázích/operacích OMPK , ale vždy záleží na konkrétní konstrukční situaci.