Productontwikkeling met het oog op intuïtieve manuele assemblage

Veel bedrijven ervaren een stijgende vraag naar kleine series of zelfs unieke producten. Dit zorgt voor een grote toename aan complexiteit binnen het productieapparaat. Manuele assemblage blijft hier belangrijk omwille van zijn flexibiliteit. Assemblage taken worden echter steeds complexer en veel bedrijven proberen operatoren extra te ondersteunen.  Industrie 4.0 (cyber-fysische systemen met o.a., communicatie en monitoring ) is een manier om hiermee om te gaan maar het product zelf mag echter niet vergeten worden. Operatoren gebruiken immers instructies vaak onvoldoende omdat ze vertrouwen op eigen inzicht en ervaring, en het te assembleren product in de assemblage context zelf gaan interpreteren. Dit kan tot fouten leiden in een context van kleine series en grotere productfamilies (lagere efficiëntie, toename aan kosten om dit te corrigeren). Instructies kunnen ook het gevoel van competentie en autonomie ondermijnen (twee factoren die sterk gelinkt zijn aan werkmotivatie). Dit kan leiden tot demotivatie bij deze operatoren, burn-out en absenteïsme. 

Er zijn dan ook oplossingen nodig die rekening houden met de operator in assemblage. Om voornoemde problemen aan te pakken en maximaal in te spelen op de noden van de operator werd er een methodiek ontwikkeld die start vanuit productontwikkeling en de noden van de operator tijdens manuele assemblage in rekening brengt: Design for Assembly Meaning (DFAM). Dit is vooral belangrijk omdat de operator voornamelijk intuïtief op basis van de interactie met het te assembleren product of het te demonteren product de assemblage of demontage stappen bepaald. De methodiek werd ontwikkeld tijdens een doctoraat aan de UGent (Parmentier et al., 2019; 2020; 2021) en heeft als doel om producten te ontwerpen die veel intuïtiever geassembleerd kunnen worden met minder assemblage fouten, minder nood aan instructies en inspelend op de nood aan competentie en autonomie. Dit heeft heel wat voordelen voor het assemblageproces, de efficiëntie van de operator en zijn werkmotivatie. De methodiek speelt niet alleen in op de noden binnen een gewone assemblage context maar slaat ook de brug naar een industrie 4.0 assemblage context waarbij operatoren via Augmented Reality (AR) ondersteund kunnen worden en monitoring van het assemblage proces mogelijk is. Bovendien hebben de ontwikkelingen in digitale productietechnieken zoals additive manufacturing (AM) het in bepaalde contexten mogelijk gemaakt om aanpassingen te maken aan zowel componenten maar ook zeker aan jigs en fixtures in relatie tot deze componenten. Bovendien kan de methodiek ook toegepast worden op het manuele demontageproces wat in combinatie met het manuele montageproces het onderhoud, herstellen en upgraden van het product kan faciliteren, dit in relatie tot de volledige productlevenscyclus.

Binnen het Tetra project willen we deze methodiek implementeren in diverse bedrijfscontexten en op diverse producten. We wensen de bedrijfsspecifieke factoren beter te leren kennen om de methodiek in functie van deze factoren te optimaliserenalsook de impact van de methodiek in diverse bedrijfscontexten te kwantificeren. Ook willen we in het project demonstrator case(s) en opleidingstool(s) uitwerken die ontwerpers in bedrijven in staat stellen de methodiek eenvoudig en op maat te implementeren.

In dit Tetra project werd er op verschillende vlakken output gegenereerd. Zo werd de DFAM methodiek geoptimaliseerd via heel wat casestudies met bedrijven. In totaal werden er 17 casestudies met bedrijven uitgevoerd (inclusief enkele expertcases met implementaties in het bedrijf.) Tijdens deze cases werd de methodiek telkens toegepast op de assemblage processen van de bedrijven wat tot optimalisaties van deze processen leidde, maar ook tot nieuwe inzichten en optimalisaties van de methodiek. De methodiek werd tastbaar gemaakt in 6 verschillende tools. Daarnaast werden er 2 workshops ontworpen voor bedrijven om met de methodiek aan de slag te gaan. Een eerste workshop rond de theorie en het basismodel en een tweede workshop waarin de bedrijven heel praktisch in de assemblage van het product duiken, problemen leren identificeren en leren hoe ze deze mogelijks kunnen aanpakken vanuit verschillende oplossingslenzen (product, tools, jigs&fixtures, de omgeving). Naast deze 2 workshops die een meer algemeen karakter hebben werd er ook een volledig implementatietraject uitgewerkt voor bedrijven. In dit traject leren bedrijven (R&D en productie) de methodiek kennen met voorbeelden (gebruik van de demonstrators) en leren ze dit ook stap voor stap op hun eigen context toepassen. Deze workshops en implementatie trajecten zullen ook verder aangeboden worden vanuit de design.nexus onderzoeksgroep aan UGent. Ook werden er 6 demonstrators uitgewerkt, deze demonstrators tonen op verschillende manieren de relevantie van de methodiek aan. Ze worden gebruikt als neutrale voorbeelden (niet gekoppeld aan de deelnemende bedrijven) en kunnen bijgevolg ook ingezet worden binnen workshops en opleidingen. Finaal werd er ook een handleiding uitgewerkt rond hoe ontwerpen voor intuïtieve assemblage toegepast kan worden in het hoger onderwijs. Deze handleiding is gebaseerd op de cases die werden uitgevoerd in de ontwerpopleidingen aan UGent, Universiteit Antwerpen en Howest. De methodiek werd ook geïntegreerd binnen de opleiding Industrieel Ingenieur Industrieel Ontwerpen aan de UGent en de workshops worden ook verder gegeven aan de Universiteit Antwerpen. Er werden dus resultaten gerealiseerd op het vlak van tools, workshops, implementatietraject, demonstrators, integratie in opleidingen en optimalisaties van assemblageprocessen bij de bedrijven.

bedrijven uitgevoerd (inclusief enkele expertcases met implementaties in het bedrijf.) Tijdens deze cases werd de methodiek telkens toegepast op de assemblage processen van de bedrijven wat tot optimalisaties van deze processen leidde, maar ook tot nieuwe inzichten en optimalisaties van de methodiek. De methodiek werd tastbaar gemaakt in 6 verschillende tools. Daarnaast werden er 2 workshops ontworpen voor bedrijven om met de methodiek aan de slag te gaan. Een eerste workshop rond de theorie en het basismodel en een tweede workshop waarin de bedrijven heel praktisch in de assemblage van het product duiken, problemen leren identificeren en leren hoe ze deze mogelijks kunnen aanpakken vanuit verschillende oplossingslenzen (product, tools, jigs&fixtures, de omgeving). Naast deze 2 workshops die een meer algemeen karakter hebben werd er ook een volledig implementatietraject uitgewerkt voor bedrijven. In dit traject leren bedrijven (R&D en productie) de methodiek kennen met voorbeelden (gebruik van de demonstrators) en leren ze dit ook stap voor stap op hun eigen context toepassen. Deze workshops en implementatie trajecten zullen ook verder aangeboden worden vanuit de design.nexus onderzoeksgroep aan UGent. Ook werden er 6 demonstrators uitgewerkt, deze demonstrators tonen op verschillende manieren de relevantie van de methodiek aan. Ze worden gebruikt als neutrale voorbeelden (niet gekoppeld aan de deelnemende bedrijven) en kunnen bijgevolg ook ingezet worden binnen workshops en opleidingen. Finaal werd er ook een handleiding uitgewerkt rond hoe ontwerpen voor intuïtieve assemblage toegepast kan worden in het hoger onderwijs. Deze handleiding is gebaseerd op de cases die werden uitgevoerd in de ontwerpopleidingen aan UGent, Universiteit Antwerpen en Howest. De methodiek werd ook geïntegreerd binnen de opleiding Industrieel Ingenieur Industrieel Ontwerpen aan de UGent en de workshops worden ook verder gegeven aan de Universiteit Antwerpen. Er werden dus resultaten gerealiseerd op het vlak van tools, workshops, implementatietraject, demonstrators, integratie in opleidingen en optimalisaties van assemblageprocessen bij de bedrijven.