Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Design for manufacturing: methods and applications using knowledge engineering
Luleå University of Technology, Department of Business Administration, Technology and Social Sciences, Innovation and Design.ORCID iD: 0000-0002-2699-2533
2007 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

As companies strive to develop artefacts intended for services instead of traditional sell-off, new challenges in the product development process arise to promote continuous improvement and increasing market profits. This creates a focus on product life-cycle components as companies then make life-cycle commitments, where they are responsible for the function availability during the extent of the life-cycle, i.e. functional products. One of these life-cycle components is manufacturing; therefore, companies search for new approaches of success during manufacturability evaluation already in engineering design. Efforts have been done to support early engineering design, as this phase sets constraints and opportunities for manufacturing. These efforts have turned into design methods and guidelines for manufacturing. A further step to improve early design is to reuse results and use experience from earlier projects. However, because results and experiences created during project work are often not documented for reuse, only remembered by some people, there is a need for design support tools. Knowledge engineering (KE) is a methodology for creating knowledge-based systems, e.g. systems that enable reuse of earlier results and make available both explicit and tacit corporate knowledge, enabling the automated generation and evaluation of new engineering design solutions during early product development. There are a variety of KE-approaches, such as knowledge-based engineering, case-based reasoning and programming, which have been used in research to develop design for manufacturing methods and tools. There is an opportunity for research where several approaches and their interdependencies, to create a transparent picture of how KE can be used to support engineering design, are investigated. The aim of the research presented in this thesis is to create new methods for design for manufacturing, by using several approaches of KE, and find the beneficial and less beneficial aspects of these methods in comparison to each other and earlier research. This thesis presents methods and applications for design for manufacturing using KE. The methods employ KE in several ways, namely rule-based, rule-, programming- and finite element analysis (FEA)-based, and rule- and plan-based, which are tested and compared with each other. Results show that KE can be used to generate information about manufacturing in several ways. The rule-based way is suitable for supporting life-cycle commitments, as design and manufacturing can be integrated with maintenance and performance predictions during early design, though limited to the firing of production rules. The rule-, programming- and FEA-based way can be used to integrate computer-aided design tools and virtual manufacturing for non-linear stress and displacement analysis. This way may also bridge the gap between designers and computational experts, even though this method requires a larger effort to program than the rule-based. The rule- and plan-based way can enable design for manufacturing in two fashions - based on earlier manufacturing plans and based on rules. Because earlier manufacturing plans, together with programming algorithms, can handle knowledge that may be more intricate to capture as rules, as opposed to the time demanding routine work that is often automated by means of rules, several opportunities for designing for manufacturing exist.

Abstract [sv]

Företag strävar efter utveckling av fysiska produkter som kan säljas som tjänster istället för på traditionellt sätt då kunden betalar för produkten och därmed blir ägare. Därför uppstår nya utmaningar för produktutvecklande företag som vill behålla en stark marknadsställning. Eftersom denna tjänsteprodukt, här benämnd funktionell produkt, innebär ett åtagande för företaget under hela livscykeln, där företaget ansvarar för produkten ifrån utvecklandet av den tills att den skrotas och återvinns, skapas fokus på hur den fysiska produkten ska utvecklas för företagets och kundens bästa under produktens livscykel. Därför behöver utveckling av funktionella produkter ett livscykelperspektiv, dvs. att livscykeln beaktas vid konstruktion. En del av livscykeln är tillverkningen varför företag letar efter nya sätt att utvärdera hur tillverkbar produkten är redan vid tidig konstruktion, eftersom tidig konstruktion bestämmer begränsningar och möjligheter för tillverkning. Metoder och handböcker för att konstruera för tillverkbarhet har därför tagits fram för att underlätta anpassningen av konstruktionen till produktionsanläggning.Ett ytterligare steg mot förbättrade arbetssätt med livscykelperspektiv vid tidig konstruktion är att återanvända resultat och använda erfarenhet från tidigare projekt. Men eftersom resultat och erfarenheter från projekt sällan dokumenteras på ett sätt som underlättar återanvändning eller stannar i huvudena på produktutvecklare, t ex konstruktörer och tillverkningsingenjörer, finns ett behov för hjälpmedel för återanvändning. Kunskapsdrivet ingenjörsarbete (KI) är en metodik för att återanvända tidigare resultat och göra erfarenheter tillgängliga genom att möjliggöra arbetssätt för automatiserad produktdefinition och utvärdering vid tidig konstruktion. Det finns möjligheter för forskning där KI används på flera sätt och där dessa sätts kopplingar undersöks för att ge en klar bild om hur KI kan stödja konstruktion. Därför är målet med denna avhandling att använda KI för att skapa metoder för att konstruera för tillverkbarhet och utvärdera fördelaktiga och mindre fördelaktiga egenskaper med dessa metoder jämfört med varandra och tidigare forskning. I denna avhandling presenteras metoder och applikationer för konstruktion för tillverkbarhet baserade på KI. Metoderna är baserade på KI på följande sätt: regelbaserat, regel-, programmerings- och finit element analys (FEA)-baserat, och regel- och planbaserat. Resultatet visar att KI kan användas för att generera information om tillverkning på flera sätt. Det regelbaserade sättet är lämpligt för att stödja åtagande, där hela livscykeln ansvaras för, eftersom konstruktion och tillverkningsutvärdering kan integreras med utvärdering av underhåll och prestanda, även om detta sätt begränsas av reglernas omfattning. Det sätt som baseras på regler, programmering, och FEA kan användas för att integrera program för datorstödd konstruktion med program för simulering av spänning och töjningar i produkten som orsakas av tillverkningsoperationer. Detta sätt kräver dock en mer omfattande programmeringsinsats jämfört med det regelbaserade sättet. Det regel- och planbaserade sättet kan möjliggöra konstruktion för tillverkbarhet på två olika sätt, dels baserat på tidigare tillverkningsplaner och dels baserat på regler. Eftersom tidigare tillverkningsplaner tillsammans med programmeringsalgoritmer kan hantera kunskaper som kan vara svårare att definiera som regler, än det tidskrävande rutinarbetet som oftast automatiseras med regler, finns det flera möjligheter att förbättra konstruktionen för tillverkbarhet.

Place, publisher, year, edition, pages
Luleå: Luleå tekniska universitet, 2007. , 48 p.
Series
Doctoral thesis / Luleå University of Technology 1 jan 1997 → …, ISSN 1402-1544 ; 2007:59
National Category
Other Engineering and Technologies not elsewhere specified
Research subject
Functional Product Development
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ltu:diva-16975Local ID: 0f9b1370-984c-11dc-8ccb-000ea68e967bOAI: oai:DiVA.org:ltu-16975DiVA: diva2:989967
Projects
Fastelaboratoriet - VINNEXC
Note
Godkänd; 2007; 20071121 (ysko)Available from: 2016-09-29 Created: 2016-09-29 Last updated: 2017-11-24Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(4065 kB)1431 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 4065 kBChecksum SHA-512
95669a5459d951d5b6b53ca7160f324a941fbe13c869017d86b47253ddb92eac8152ea41ace9a45c9ea0faf0db3098f55287fe3685f53166e218c2d4ae581240
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Sandberg, Marcus
By organisation
Innovation and Design
Other Engineering and Technologies not elsewhere specified

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1431 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 172 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf