De beste oplossing vinden: Pre-engineering voor beginners
Vooronderzoek met behulp van morfologisch overzicht en Pugh Matrix
Bij grotere en/of meer complexe vraagstukken die wij binnenkrijgen kijken we tijdens de pre-engineering naar diverse oplossingen en mogelijkheden. We willen zeker weten dat we de beste oplossing vinden voor onze klant. Het maken van een morfologisch overzicht en een Pugh Matrix kan hier onderdeel van zijn.
Met deze methoden kun je diverse oplossingen uiteenzetten en vergelijken. De methoden zijn op alle schalen toepasbaar. Niet alleen complete machines maar bijvoorbeeld ook verspaande onderdelen en functionaliteiten kun je uitwerken op deze manier.
We laten je graag zien hoe we dit aanpakken met deze uitleg voor beginners. Probeer het zelf ook eens!
Ideeën genereren met een morfologisch overzicht
Een morfologisch overzicht is een methode om verschillende oplossingen voor een probleem te vangen en uitwerken. Je doorloopt de volgende stappen:
- Beschrijf het probleem
Som op wat de huidige situatie is, wat het niet is (wat er ontbreekt) en wat de gewenste situatie is. Dit helpt om overzicht te krijgen in de benodigde functies van de oplossing.
- Bepaal de dimensie/functies van de oplossing
Aan de hand van de situatieomschrijvingen bepaal je nu de verschillende dimensies van de oplossing. In de machinebouw gaat het hier vaak over functies van een mogelijke oplossing. Denk aan de verschillende processtappen die de oplossing moet kunnen uitvoeren, maar ook zaken als veiligheid en besturing nemen wij vaak mee. Deze functies zet je in de eerste kolom van het overzicht, voor elke functie neem je een nieuwe rij.
- Maak een morfologisch overzicht
Per functie som je alle mogelijke oplossingen op in de kolommen achter de functie. Hierbij zijn creativiteit en ruimdenkendheid key. Voor een morfologisch overzicht geldt: de output is zo goed als de input. Rekening houden met eerdere, of latere, functies is nog niet nodig en werkt beperkend.
Bij voorkeur heb je per functie 2 tot 8 oplossingsmogelijkheden om de evaluatie van de oplossingsmogelijkheden beheersbaar te houden. Heb je echt heel veel mogelijke oplossingen? Misschien dat je de functie kunt opdelen in meerdere functies of stappen.
- Bekijk de oplossingsmogelijkheden
Vanaf de eerste functiemogelijkheden worden nu lijnen getrokken naar een onderliggende mogelijkheid als deze combinatie consistent en werkzaam is. Zo ontstaan verschillende totaaloplossingen. Kies de meest voor de hand liggende en/of uiteenlopende oplossingen. Deze oplossingsmogelijkheden worden vervolgens gewogen in een Pugh Matrix.
In het voorbeeld hieronder is een morfologisch overzicht voor pre-engineering gemaakt voor een automatisering van het be- en ontladen van een bewerkingsmachine. Deze producten worden aangeleverd op trays en moeten op dezelfde trays ook weer worden uitgeleverd. Daarnaast is er behoefte aan een interne kwaliteitscheck van de bewerking.
Bij de verschillende dimensies zijn de verschillende processtappen genoemd, per processtap zijn er een aantal mogelijke oplossingen genoemd. De mogelijke totaaloplossingen worden verbonden met een aantal lijnen. Uit dit overzicht komen vier potentiële oplossingen naar voren voor het vraagstuk.
Oplossingen scoren met een Pugh Matrix
In een Pugh Matrix worden verschillende scenario’s en oplossingen naast elkaar gezet en beoordeeld op verschillende criteria.
Deze methode is ontwikkeld en vernoemd naar Stuart Pugh (1929-1993). Als professor ingenieur ontwikkelde hij het Total Design principe waar de Pugh Matrix onderdeel van is.
Op het eerste gezicht kan een ingevulde Pugh Matrix imponerend overkomen. Onze engineers gebruik in hun matrices graag afbeeldingen om de oplossing te visualiseren en te verhelderen. De kolommen zijn verdeeld in de verschillende criteria waar de oplossing aan moet voldoen. In de rijen worden vervolgens de verschillende oplossingen opgesomd.
Een Pugh Matrix zet je als volgt op:
- Vul de mogelijke oplossingsrichtingen in welke uit het morfologisch onderzoek naar voren kwamen
De oplossingsrichtingen worden in de kolommen aangegeven, de criteria komen straks op de rijen.
- Bepaal de criteria waaraan de oplossing moet voldoen
De verschillende criteria waarop een oplossing wordt beoordeeld zijn binnen machinebouwvraagstukken vaak grofweg te verdelen in de volgende categorieën:
- Product- /functiekwaliteit
- Belasting van bronnen (geld, duurzaamheid, benodigde ruimte, support, fte’s etc.)
- Complexiteit van het proces
- Flexibiliteit
- Robuustheid
- Gebruikersvriendelijkheid
Bij het opstellen van de criteria is het belangrijk te bepalen hoe breed en gedetailleerd de vergelijking moet zijn. Hoe meer en specifieker de criteria zijn, hoe (tijds)intensiever het vooronderzoek wordt. Vaak volstaat het om 10-20 criteria te benoemen, maar het komt ook voor dat alles wordt uitgesplitst en dat er wel 50-100+ criteria zijn. Dit heeft als gevolg dat de volgende stappen ook nauwkeuriger gespecificeerd moeten worden.
- Geef een wegingsfactor aan elk criterium
Voor het bepalen van de wegingsfactoren kan je gebruik maken van de Kesselring methode. Binnen deze methode zet je elk criterium tegenover elke ander criterium en maak je telkens de afweging welk criterium zwaarder weegt. Het belangrijkste criterium krijgt een 1, de ander een 0. Uiteindelijk ontstaat zo een score per criterium. Dit is de wegingsfactor.
- Scoor de oplossingen op de criteria
Wij gebruiken hiervoor meestal een schaal van 1 – 5, waarbij alles wordt afgezet tegen een baseline (=3). Score 1 = veel slechter is en 5 = veel beter. De resultaten zijn dan ook geen absolute wetenschap maar geven een trend aan. Het toekennen van de scores gaat voor een ervaren engineer voornamelijk op gevoel en logisch nadenken.
Welk concept als baseline wordt weergegeven kan per situatie bekeken worden. Dit kan de huidige situatie zijn of één van de oplossingsmogelijkheden.
- Bekijk welke oplossingen het hoogste scoort aan de hand van de totaalscore
Door de deelscores (score*wegingsfactor) bij elkaar op te tellen kom je tot een totaalscore per oplossingsmogelijkheid. De oplossing met de hoogste score komt als beste uit de bus.
De pre-engineering is afgerond, en nu?
Nu duidelijk is wat op papier de beste oplossing is kun je dit concept verder uitwerken. Het voordeel aan zo’n pre-engineering is, is dat je naar anderen kunt verantwoorden waar de keuze op gebaseerd is. Bovendien kun je eenvoudiger uitwijken naar andere oplossingsmogelijkheden wanneer de oplossing in praktijk toch niet haalbaar blijkt.
Zitten jullie met een technische uitdaging of een automatiseringsvraagstuk? Wij van STT Products kijken en denken graag met je mee. Al 35 jaar helpen wij maakbedrijven met het bedenken en ontwikkelen van slimme technische oplossingen. Ook voor alleen een pre-engineeringtraject kun je bij ons terecht. Neem contact met ons op voor de mogelijkheden.