Uloga tehničke dokumentacije u razvoju proizvoda

Proizvod nastaje u fazama

Nijedan se proizvod ne crta „odjednom“. Od trenutka kad netko kaže „trebamo linearnu os s hodom 300 mm“ do trenutka kad os radi kod kupca prolazi se kroz niz faza, a svaka ima svoj cilj, svoje sudionike i svoje dokumente. Nazivi i broj faza razlikuju se od tvrtke do tvrtke i od struke do struke, ali se gotovo uvijek mogu svesti na pet koraka prikazanih na slici 1.3.1.

Faze se u stvarnosti preklapaju: dok se razrađuje nosač motora, već se naručuju kupovni dijelovi, a prvi prototip izrađuje se prije nego što je cijela dokumentacija gotova. Upravo zato je važno da svaki dokument ima jasno označenu inačicu i status (u izradi, za pregled, odobreno za izradu).

Namjerno preklapanje faza naziva se istodobno inženjerstvo: tehnolog, nabava i kontrola uključuju se već dok konstruktor razrađuje dijelove, pa se pitanja izvedivosti, rokova isporuke i mjerenja rješavaju prije nego što crtež bude odobren. Takav rad skraćuje razvoj, ali traži još strožu disciplinu u dokumentaciji, jer više ljudi istodobno radi s dokumentima koji se još mijenjaju. Pravilo je jednostavno: s dokumentom statusa „u izradi“ smije se planirati, ali se po njemu ne smije rezati materijal.

Zahtjevi i koncept

Razvoj počinje listom zahtjeva: što proizvod mora moći, u kojim uvjetima i uz koja ograničenja. Za os PS-1 to su hod 300 mm, brzina do 50 mm/s, teret do 5 kg i ponovljivost ±0,05 mm, uz napajanje 230 V i zaustavljanje u nuždi. Zahtjevi se dijele na obvezne (bez njih proizvod nije prihvatljiv) i željene (poželjni, ali pregovarljivi). Iz liste zahtjeva nastaje tehnički zadatak koji potpisuju naručitelj i izvođač; on je mjerilo po kojem se na kraju ocjenjuje je li proizvod uspio.

U fazi koncepta traže se načela rješenja. Za pogon osi dolaze u obzir trapezno vreteno, kuglično vreteno, zupčasti remen ili zupčanik i zubna letva. Skice varijanti, gruba procjena troškova i jednostavni proračuni (npr. potrebni moment motora ili rezolucija pomaka) pomažu da se odabere jedna. Za PS-1 odabrano je trapezno vreteno Tr12 × 3 s koračnim motorom: uz korak 3 mm i 1600 mikrokoraka po okretaju rezolucija je 3 / 1600 = 0,001875 mm, što je daleko ispod tražene ponovljivosti.

Dobar zahtjev je mjerljiv. „Os mora biti precizna“ nije zahtjev, nego želja; „ponovljivost pozicioniranja ±0,05 mm pri teretu 5 kg, mjereno komparatorom na klizaču“ jest, jer se na kraju može provjeriti i potpisati. Svaki broj iz liste zahtjeva kasnije se pojavljuje u proračunu, na crtežu ili u zapisniku o ispitivanju.

Dokumenti ovih faza rijetko izgledaju kao „pravi“ crteži, ali su jednako važni: iz njih se kasnije vidi zašto je nešto odlučeno. Konstruktor koji za dvije godine mijenja os mora znati je li trapezno vreteno odabrano zbog cijene, samokočnosti ili nečeg trećeg.

Razrada, izrada i uporaba

U razradi nastaje glavnina tehničke dokumentacije: 3D modeli dijelova i sklopa, radionički i sklopni crteži, sastavnice, električne sheme i proračuni. Na kraju razrade dokumentacija prolazi pregled (druga osoba provjerava crtež) i odobrenje (odgovorna osoba potpisuje da je dokument pušten u izradu). Tek tada crtež dobiva status koji dopušta izradu.

U izradi tehnolozi na temelju crteža izrađuju plan obrade i programe za CNC strojeve, nabava naručuje materijal i kupovne dijelove prema sastavnici, radionica radi po radnim nalozima, a kontrola kvalitete bilježi rezultate mjerenja. Montaža i ispitivanje zatvaraju tu fazu: os se slaže po sklopnom crtežu, ožičuje po shemi, a zapisnik o ispitivanju potvrđuje da su ispunjeni zahtjevi iz tehničkog zadatka.

U uporabi korisnik i serviser rade s uputama za rad i održavanje, popisom zamjenskih dijelova i dokumentacijom izvedenog stanja. Ako se tijekom izrade ili uporabe nešto promijenilo (drugi senzor, dodatna stezaljka, skraćeni kabel), ta promjena mora biti upisana; inače serviser za pet godina traži stezaljku koja na shemi postoji, a u ormariću ne.

Tko, kada i koji dokument

Tablica pokazuje tko u kojoj fazi izrađuje (I) i tko koristi (K) pojedini dokument. Iz nje se vidi da isti dokument ima mnogo više čitatelja nego autora, i da ga čitaju ljudi drukčijeg znanja.

Cijena pogreške na crtežu

Pogrešku na crtežu najjeftinije je ispraviti dok je još samo na crtežu. Kad crtež ode u pripremu proizvodnje, uz ispravak treba promijeniti i plan obrade i program; kad su dijelovi već izrađeni, treba ih doraditi ili baciti; kad je os već sklopljena, treba je rastaviti; a kad je kod kupca, dolaze putni troškovi, zastoj kupčeve proizvodnje i narušen ugled. Iskustveno pravilo, poznato kao pravilo desetorostrukog troška („pravilo 10ד), kaže da se trošak otklanjanja iste pogreške u svakoj sljedećoj fazi povećava za približno red veličine.

Pravilo nije zakon prirode ni norma, nego iskustvena procjena reda veličine. Stvarni faktor ovisi o proizvodu: kod pojedinačnog prototipa može biti tri do pet, kod velikoserijskih proizvoda i proizvoda koji se ugrađuju u druge sustave i znatno veći od deset. Zaključak je ipak uvijek isti: vrijeme uloženo u pregled crteža najbolje je uloženo vrijeme u projektu.

Primjer s PS-1. Na crtežu nosača vretena PS1-01-002 provrt kućišta ležaja kotiran je samo kao Ø28, bez tolerancijskog razreda H7. Vrijedi tada opća tolerancija iz zaglavlja (npr. ±0,2 mm za srednji razred), pa provrt smije biti između 27,8 i 28,2 mm. Ležaj 6001 vanjskog promjera 28 mm u provrtu od 28,15 mm bit će labav, vreteno će se klimati, a ponovljivost ±0,05 mm neće se postići. Otkrije li se pogreška pri pregledu crteža, ispravak je upis „H7“ i nova inačica. Otkrije li se pri ispitivanju sklopljene osi, nosači su za otpad, a os se rastavlja.

Pogreške se rano otkrivaju na nekoliko načina: pregled crteža po kontrolnoj listi koji radi druga osoba, provjera u modelu (sudari dijelova, provjera gibanja kroz cijeli hod, provjera mase i težišta), pregled izvedivosti s tehnologom prije puštanja u izradu te prototip za dijelove i sklopove kod kojih je rizik velik.

Autorska prava i zaštita crteža

Tehnički crtež nije samo radni dokument nego i nositelj znanja u koje je tvrtka uložila rad i novac. Zato ga treba štititi, a za to postoji nekoliko različitih pravnih oblika koje valja razlikovati.

Autorsko pravo na crtežu znači da ga nitko bez dopuštenja ne smije umnožavati, prerađivati ni objavljivati. Ali ono ne sprječava drugoga da isto tehničko rješenje neovisno osmisli i nacrta svojim crtežom. Tehničku ideju štiti tek patent, a znanje koje se ne želi objaviti — poslovna tajna. Kad crtež izrađuje zaposlenik u okviru radnih obveza, prava iskorištavanja u pravilu pripadaju poslodavcu, a pojedinosti uređuju zakon o autorskom pravu i ugovor o radu.

U praksi se crtež štiti i ovim mjerama:

• Zaštitna napomena u zaglavlju ili uz njega, npr. „Umnožavanje, uporaba i priopćavanje sadržaja ovog dokumenta trećima nisu dopušteni bez izričitog pisanog odobrenja.“ Oblik takvih napomena opisuje ISO 16016.
• Ugovor o povjerljivosti s dobavljačem prije slanja crteža i modela.
• Slanje samo potrebnog: dobavljaču koji izrađuje nosač šalje se crtež nosača u PDF obliku, a ne cijeli izvorni CAD model osi.
• Kontrolirane kopije: evidencija tko je dobio koju inačicu, oznaka „nekontrolirana kopija“ na ispisima koji se ne prate.

Koliko košta ista pogreška

Računski prikaz primjenjuje pravilo desetorostrukog troška na zadani slučaj. Polazi se od troška ispravka na crtežu c₀ (npr. pola sata rada konstruktora s pregledom), faktora rasta k po fazi i faze u kojoj je pogreška otkrivena, označene rednim brojem i (0 za crtež, 1 za pripremu proizvodnje, 2 za izradu, 3 za montažu i ispitivanje, 4 za uporabu).

c_i = c₀ · kⁱ     ušteda ranim otkrivanjem = n · (c_i − c₀)

Uz c₀ = 20 €, k = 10 i tri pogreške otkrivene tek u izradi dijelova, jedna pogreška stoji 20 · 10² = 2 000 €, sve tri 6 000 €, a da su otkrivene pri pregledu crteža, ušteda bi bila 5 940 €. Prebacite fazu na montažu: jedna pogreška tada stoji 20 000 €. Za pojedinačni prototip PS-1 realniji je faktor oko 4 (probajte k = 4: u izradi 320 € po pogrešci), ali i tada je pregled crteža od jednog sata višestruko isplativ.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.