Kreativ ingenjörsförmåga - MBD

Vägledning till läsaren

Denna text berör arbetet med att förenkla och effektivisera hela värdeflödet inom området strukturutveckling. För att man skall utveckla en kreativ ingenjörsförmåga behövs bra metoder, bra verktyg och ett stort mått av ”fritt tänkande”. Men att skapa bra metoder och verktyg kräver också innovativt och kreativt tänkande. Inom området skrovkonstruktion har under en längre tid utvecklats nya arbetssätt, ny metodik och nya verktyg som gett en mycket stor effektivisering.

Det är väsentligt att få en överblick över hela värdeflödet. Kan man se helheter kan man också se förbättringsmöjligheter, vilket ger utrymme för kreativitet och ett roligare sätt att arbeta. Bra metodik och bra verktyg skapar förutsättningar för att minska ledtider, öka kvalitet, sänka kostnader som ger utrymme för ett innovativt ingenjörsarbete.

Bakgrund

Historiskt har konstruktionsarbete dokumenterats på ritningar, ritade på papper eller tuschade på plastfilm. Produktions- och beredningsunderlag har dokumenterats på papper med tillhörande underlag i form av stycklistor med ingående artiklar. För att effektivisera arbetet behövdes nya arbetssätt och verktyg.

Med användande av modeller har man skapat förutsättningar för att kunna arbeta i ett ”sömlöst” värdeflöde, där all information finns beskriven i digital form.

I arbetet med MBD har man också kunnat göra mycket stora förenklingar i arbetssättet, fått beskrivningarna i 3D och kunnat visa virtuellt hur en konstruktion skall fungera innan man tagit beslut om att tillverka den.

Rekommendation

Författaren rekommenderar nedanstående texter som har koppling till denna berättelse: Under Kundvärde, läs gärna Utveckling av Teknikdemonstratorer, under Livscykelkostnad, läs gärna Systems Engineering samt under Verksamhetsförmåga, läs gärna Förmågeutveckling i internationell miljö.

Texten berör markerade områden inom förändrings-resan i flygindustrin

Sammanfattning

Utvecklingen för att ta fram konstruktions- och produktionsunderlag etc. har tagit mycket stora steg de senaste 15 åren.

Genom användande av 3D-modeller har man skapat förutsättningar för att kunna arbeta i ett ”sömlöst” värdeflöde, där all information finns beskriven i digital form.

I arbetet med metoden ”Model Based Definition” (MBD) har man också kunnat göra mycket stora förenklingar i arbetssätt. Man har fått beskrivningarna i 3D och kunnat visa virtuellt hur en konstruktion skall fungera innan man tagit beslut om att tillverka den. Alla berörda yrkesgrupper har dessutom fått en enkel åtkomst till modeller som i princip innehåller all information som behövs.

Man skall ha stor respekt för att det är ”en resa” att byta arbetssätt, det kräver en stor omställning av processer, metoder samt införande av många nya IT-verktyg och det viktigaste - medarbetarnas förståelse och acceptans.

Det är lätt att fokusera på en viss metodik för utvecklingsverksamhet, t.ex. som om MBD-metodiken enbart skulle ”fixa” en effektivare verksamhet.

För att få framgång vid alla större projekt för förmågeutveckling krävs det prestigelöshet, uthållighet och balans mellan olika typer av resurser och förmågor. Dessutom krävs verksamhetens vilja och mod att fatta beslut, samt att verkligen genomföra nödvändiga förändringar.

Införandet av MBD är inget undantag. Allt är inte helt färdigt, men man har kommit otroligt långt med de begränsade resurser man haft till förfogande under åren.

Beskrivning av innehåll

  • Kreativ ingenjörsförmåga kräver bra metoder.
  • MBD-resan startades sent på 1990-talet.
  • Under 2000-talet gjordes stora förändringar av arbetssätt.
  • Paradigmskiftet för MBD skedde 2010, då Saab införde metoder för att konstruera, bereda och tillverka flygplansskrov till ett flygplan med hjälp av egenutvecklad MBD-metodik.
  • För att lyckas utveckla bra arbetssätt och bra metodik måste man göra det stegvis, för att kunna testa och verifiera själva metodiken i olika produktprojekt.
  • Ett användarvänligt gränssnitt för produktion är A och O, där all information som behövs är paketerad för den situation där den visas.
  • Analysen av införandet av MBD-metodiken visar att en väsentlig framgångsfaktor till att Saab kommit mycket långt i införandet av MBD, är att Saabs ledning har gett ett kraftigt och uthålligt stöd för MBD.

Kreativ ingenjörsförmåga kräver bra metoder

Historiskt har konstruktionsarbete dokumenterats på ritningar, ritade på papper eller tuschade på plastfilm. Produktions- och beredningsunderlag har dokumenterats på papper med tillhörande underlag i form av stycklistor med ingående artiklar.

Många sammanställningsritningar behövs för tillverkning av artiklar. Monteringsanvisningar har dokumenterats på papper. Samma gäller för framtagande av verktyg för tillverkningen av jiggar, fixturer och verktyg etc. Alla manualer och serviceböcker har tidigare dokumenterats på papper och senare på CD-skivor.

Listan kan bli lång för att beskriva allt som behövs för att utveckla, tillverka, montera och underhålla en apparat eller en konstruktion.

För att man skall utveckla en kreativ ingenjörsförmåga behövs bra metoder, bra verktyg och ett stort mått av ”fritt tänkande”, men att skapa bra metoder och verktyg kräver också innovativt och kreativt tänkande. Inom området skrovkonstruktion har det under en längre tid utvecklats nya arbetssätt, ny metodik och nya verktyg som gett en mycket stor effektivisering.

Det är väsentligt att få en överblick över hela värdeflödet, kan man se helheter kan man också se förbättringsmöjligheter vilket även ger utrymme för kreativitet och ett roligare sätt att arbeta. Bra metodik och bra verktyg skapar förutsättningar för att minska ledtider, öka kvalitet, sänka kostnader och det ger utrymme för ett innovativt ingenjörsarbete.

I arbetet med metoden ”Model Based Definition” (MBD) har man också kunnat göra mycket stora förenklingar i arbetssätt. Man har fått beskrivningarna i 3D och därmed kunnat visa virtuellt hur en konstruktion skall fungera innan man tagit beslut om att tillverka den. Alla berörda yrkesgrupper har dessutom fått åtkomst till 3D-modeller, som i princip innehåller all information som behövs.

I texten nedan ges korta exempel från utvecklingsarbetet avseende MBD- metodik, här beskrivs hur modeller har ersatt pappersbaserad dokumentation.

MBD - digital produktdefinition

MBD ger förutsättningar för att realisera ovanstående. Med MBD-metodik, samlas all information om en produkt i en 3D-modell. Informationen som behövs för att skapa en konstruktion definieras en gång. En sådan 3D-modell innehåller information om geometri, dimensioner, mått och toleranser, ingående komponenter, monteringsmetoder samt diverse underlag för konstruktion och produktion. Alla som arbetar med informationen har tillgång till den samtidigt.

Med MBD etableras och definieras produkten vid konstruktionsarbetet och beskrivs i olika 3D-modeller. Definitionen av produkten (i modellerna) kan sedan återanvändas ”nedströms” i ett värdeflöde, exempelvis vid verktygskonstruktion, beredning, tillverkning, underhåll m.m. På detta sätt kan utvecklingsprojekt genomföras med reducerade kostnader och ledtider.

Med MBD kan man få en helhetsbild över ett förlopp, t.ex. från utveckling av ett koncept till montering. Genom att paketera, hantera och distribuera informationen i ett värdeflöde möjliggörs även underhåll, återvinning och vidareförädling.

Hur infördes MBD

Saabs förändringsresa för MBD växte fram både i den egna organisationen, men inte minst genom samverkan med partners. Ur dessa aktiviteter kom nya idéer om rationella arbetssätt att utvecklas och förädlas.

Viktiga delar av utvecklingen av MBD gjordes i olika samarbeten och projekt enligt följande:

  1. British Aerospace för Gripen C - genomfördes i slutet av 90-talet och gällde fåstyckstillverkning.
  2. Med Airbus för A380 och A320 - genomfördes i början av 2000-talet och gällde serietillverkning med stora volymer.
  3. Med Boeing Commercial Airplanes för 787 Dreamliner – genomfördes i mitten av 2000-talet och gällde serietillverkning med stora volymer.
  4. Med det europeiska samarbetsprojektet Neuron - genomfördes 2005-2010 och gällde enstyckstillverkning.
  5. För Gripen NG/Gripen E – startade 2009 och avser fåstyckstillverkning.
  6. Med Boeing Defense för utveckling av ett nytt amerikanskt militärt skolflygplan T-X - startade 2013 och avser för närvarande fåstyckstillverkning.

Praktiskt tillämpas MBD inom verksamhetsområdena Konstruktion, Produktionsteknik, Produktion och Eftermarknad.

Start på MBD-resan, sent 90-tal

I slutet av 90-talet användes 3D-modeller inom konstruktionsverksamheten för att enkelt kunna skapa ritningar. Alla artiklar hade vid den tiden inte 3D-definition utan definierades på en sammanställningsritning. Arbetssättet innebar att man skapade och lagrade modeller i ett filsystem.

Monteringssimulering och åtkomstanalys (geometriverifiering)

Konstruktörer arbetade i sina egna arbetsfiler. Man delade i princip bara godtyckligt med sig av de resultat man åstadkommit för en konstruktion. Detta innebar att en del konstruktörer och produktionstekniker inte alltid hade tillgång till vissa arbetsfiler. Dessa medarbetare fick därigenom inte rätt förutsättningar för sitt arbete.

Under konstruktionsarbetet var 3D-modellen endast tillgänglig för den enskilde konstruktören. Först när konstruktionen var klar, vid ”frisläppning”, kunde andra konstruktörer enkelt få tillgång till resultatet.

I slutet av 90-talet började man med att utvärdera och sedan införa ett arbetssätt för simulerad montering. De personer som utredde detta bedömde att tekniken då var mogen för ett införande. Förutsättningarna var att det fanns tillgänglig programvara för ändamålet och att pågående produktutvecklingsprojekts arbetssätt stödde detta initiativ.

Går det att montera?

En konstruktör vill veta om det finns en monteringsväg för den komponent som konstruerats. Efter analys av toleranser m.m. skall konstruktören bedöma om den tillgängliga volymen är rimlig för manuell montering.

Konstruktören har att fråga sig följande: Kan artikeln monteras? Om den inte kan monteras, finns då andra möjliga monteringssekvenser? Hur kan artiklarna monteras?

Figurerna visar en monterings- och åtkomstsimulering

Inom flera olika produktutvecklingsprojekt gjordes analyser och prov av monteringssimulering och åtkomstanalys.

Exempel 1: Monteringssimulering gjordes på Gripen C med montering av ny APU och utrustning för lufttankning.

Exempel 2: Åtkomstanalys gjordes för strukturell montering av yttervinge på A3XX (A380). Detta gjordes på de första arbetspaketen som Saab Aerostructures fick från Airbus. Där användes också filmer från monteringssimulering för att introducera operatörerna för tillverkningsprocessen.

Vad är nyttan med monteringssimulering

Man bedömde att monteringssimulering och åtkomstanalys skulle sänka inkörningskurvan avsevärt. Detta berodde på att man då fick en tydlig visualisering av hur de olika verktygen skulle användas.

Aldrig tidigare hade en montör som arbetar med sammanbyggnad haft en sådan insikt kring tillverkningsprocessen, innan han byggde enheten för första gången.

Man fick vid dessa analyser också värdefull information som tydliggjorde kraven på arbetet med konstruktion och verktygskonstruktion. Dessutom fick man även ”input” till arbetet med produktionsberedning.

Praktikfall med lyckat resultat

I slutet av 90-talet hade Saab och British Aerospace ett nära samarbete vid utvecklingen av Gripen C. British Aerospace hade design- och tillverkningsansvar för ”Main Landing Gear Unit”.

Man gjorde då olika typer av simuleringar för monteringsändamål och använde resultaten som arbetsinstruktion. Saab stod för utvecklandet av detta arbetssätt och man gjorde simuleringarna på plats hos British Aerospace i England.

Syftet med arbetet var att effektivisera monteringsprocessen av strukturdelar kring landningsstället till Gripen C. En monteringssimulering med 200 komponenter samt alla verktyg gjordes, som visade hur hela enheten monterades från början till slut.

För att jämföra det nya arbetssättet med att arbeta på traditionellt sätt gjorde man ett test. Först genomfördes en simulering med det nya arbetssättet vilken följdes av en kostnadsberäkning av det traditionella arbetssättet.

Resultat

Resultatet av testen visade att tiden för själva monteringen med det nya arbetssättet skulle ta några få timmar, medan tiden för det traditionella arbetssättet beräknades att ta många hundra timmar!

Senare kom också resultatet från simuleringen att användas till utbildningsmaterial för produktionspersonalen och man kunde därmed minska inlärningstiden. I produktionen var man mycket positiv när man kunde se 3D-komponenter på en bildskärm, detta gjorde att komponenterna var lättare att identifiera.

Väsentligt beslut – virtuell verifiering

För att kunna korta ledtider samt få rätt arbetssätt och rätt kvalitet på monteringsarbete, beslutades att all typ av montering av komplex karaktär måste verifieras virtuellt. Skälet till detta var att man skulle upptäcka problem snabbt, innan verktyg togs fram och arbetsinstruktioner utarbetades. Därigenom kunde man undvika onödiga kostnader för att åtgärda problem. Man behövde dessutom kunna verifiera att framtagna konstruktionslösningar är korrekta. Detta utan att tvingas bygga upp en riktig omgivning där alla komponenter ”fysiskt” är framtagna.

Figuren visar Saabs första 3D-baserade arbetsinstruktion

Genom att det kan finnas flera konfigurationer av en produkt behövde man kunna deklarera mot vilket konfiguration en verifiering har gjorts, detta är ytterst väsentligt för att kunna ha en god ändringsstyrning av konstruktionsarbetet.

En viktig rationalisering var att kunna exportera fastställda monteringssekvenser till produktionsberedningen, där tillverkningsunderlaget förädlades för att senare kunna använda 3D-baserade produktionsunderlag.

De första stora praktiska erfarenheterna

När monteringssimulering introducerades, förenklade det framtagande av underlag både för konstruktörer och för produktionsberedare. Dessa yrkesgrupper kunde då fokusera på att ta fram bästa utförande av en konstruktion respektive effektivaste arbetssätt för en montering. För montörerna i produktionen minskade inlärningstiden genom att man kunde visa monteringssekvenser.

Exempel 1: Det nya arbetssättet med att göra en virtuell verifiering utnyttjades vid de större omkonstruktioner som gjordes på exportversionen av Gripen C.

Exempel 2: När Saab utvecklade sina två första arbetspaket för civila flygplan - Design-to-Build, användes monteringssimulering.

Exempel 3: Den första virtuella arbetsinstruktionen togs fram och användes för tillverkning av ”Main Landing Gear Unit”. för Gripen C.

Förädlade arbetssätt på 2000-talet

Verktyg för produktionsteknikerna

I början av 2000-talet gjordes ett antal utvärderingar av erfarenheter från olika produktutvecklingsprojekt som använt monteringssimulering.

För att detta skulle bli möjligt behövde man byta ut de IT-verktyg som tidigare använts då dessa var för komplexa, man använde då dessutom olika IT-miljöer i utvecklingsarbetet och i produktionen.

Nytt IT-verktyg

Man hade under ett antal år använt IT-verktyget ”Tecnomatix eM-Assembler”, som var ganska komplext att använda och krävde expertkunskap. I början av 2000-talet hade det kommit nya, enklare och mer användarvänligare IT-verktyg.

Man tog därför beslut att byta IT-verktyg för att få en bred acceptans bland berörda användargrupper inom konstruktion, produktionsteknik och inom produktion. Man valde IT-verktyget ”DELMIA DPM ASSEMBLY”.

DELMIA kom från företaget Dassault Systèmes. Saab använde sedan tidigare CATIA, som även det levererades av Dassault Systèmes för konstruktionsarbetet.

Exempel: Verktyget DELMIA kunde framgångsrikt användas vid monteringssimuleringar inom Gripen-projekten och för civila produkter som A380 MOLE och A320 Aileron.

Airbus 2002 – att vara progressiv partner till Airbus

Saab hade haft utmärkt kvalité och god leveranssäkerhet på de första arbetspaketen som levererades till Airbus. Dessa leveranser gjordes till de civila flygplanen A340, A320 och A380.

Saab hade därigenom byggt upp ett stort förtroende och en förmåga att arbeta effektivt som ”Tier 1” partner till Airbus. Tillsammans med Airbus hade Saab även utvecklat ett effektivt arbetssätt för att ta till sig deras processer, metoder och system. Denna erfarenhet skapade förutsättningar för Saab att utveckla sina egna processer och metoder inom MBD. Genom leveranserna till Airbus stärkte därmed Saab sin position som ledande inom branschen.

Man arbetade också med förstudier kring ritningslöst arbetssätt under början av 2000-talet för att senare kunna vinna olika typer av arbetspaket. Ritningslöst konstruktionsunderlag, ”Drawingless Design Definition” (DDD), är nu etablerat som en generell effektivisering.

Man utvecklade också metodiken genom beslut att separera konstruktions- och produktionskrav för att effektivisera ändringshantering. Dessutom kom idéer om att separera produkt- och processkrav i olika modeller, vilket senare kom att bli etablerat som ”In Process Part Definition” (IPPD) och som är en produktionsartikel.

Man fick genom arbetspaketen goda praktiska erfarenheter inom ritningslöst arbetssätt (Virtual Manufacturing). Saab hade också fått bra erfarenheter av att använda DELMIA.

Boeing Commercial Airplanes 2004 (Seattle) – nytt sätt att göra arbetsinstruktioner

När Boeing startade sitt utvecklingsprojekt för 787 Dreamliner, blev Saab djupt engagerade kring detaljer i arbetssättet för MBD. Detta berodde på att Saab var en ”Tier 1” partner till Boeing.

I de arbetspaket Saab fick från Boeing avseende 787 Dreamliner och som berörde konstruktionsarbete, förutsattes att Saab arbetade i enlighet Boeings metodik och arbetssätt samt i deras IT-miljö.

För tillverkning hade Boeing inga specifika krav på arbetsmetodik, detta innebar att Saab i detta fall kunde utforma ett eget koncept.

Ett av de första uppdragen Saab fick, var att konstruera en konceptuell lastrumsdörr till ett provföremål. Utan att göra större investeringar i IT-system, genomfördes tester av att bereda konstruktionsunderlag (3D-EBOM) och transformera dem till produktionsunderlag (3D-MBOM).

Saab gjorde för första gången 3D-baserade arbetsinstruktioner med hjälp av monteringssimulering. Efter framgångsrika tester beslutades att inskaffa databasdelen av DELMIA, samt att gå vidare med hantering av produktionsartiklar (IPPD-hantering) för 787 Dreamliner.

Ett viktigt beslut var att ta bort simulering som koncept för arbetsinstruktion, man valde istället att enbart använda beredda vyer. Skälet till detta var att det inte skall ta längre tid att läsa en instruktion än att göra jobbet.

Figuren visar på information om fästelement i 3D

Saab hade en nära relation med Boeing och kunde därigenom utveckla förmågan inom MBD-området utifrån de kunskaper och de erfarenheter man fick genom samarbetet.

Saabs förmåga - kompetens genom globala partnersamarbeten

Eftersom Saab hade stor kompetens inom MBD och var väl förberedda inför arbetet med 787 Dreamliner, blev Saab också efterfrågade som deltagare i andra partnersamarbeten.

Saab deltog på flera internationella arbetsmöten och var även värdar för ett av dem, man utbytte då erfarenheter inom MBD med andra partners inom ramen för projektet 787 Dreamliner.

Krav på upphandlingar - ny metodik kräver kunnighet hos beställare och leverantörer

Det krävdes stort tålamod och stor uthållighet för att förklara för de tekniker som hade begränsad kunskap i det engelska språket vad en IPPD var.

En leverantör hade bestämt sig för att göra ritningar av Saabs MBD-underlag, men klarade inte av att säkerställa att samtliga MBD-krav fanns med vid överföringen till ritningen. När leverantören dessutom gjorde två ritningar på varje IPPD, var kaoset ett faktum.

Ovanstående var ju till viss del ett resultat av att inköpsfunktionen inte till fullo förstod vad MBD var och orsaken till detta var att man inte utbildat inköparna!

Vem ansvarar och vilket underlag gäller

Vid stora metodikförändringar sker ofta rollglidningar som behöver fångas upp och hanteras, ett exempel från 787 är ansvaret för vad som ska tillverkas. Tidigare har EBOM (konstruktionsunderlag) varit allenarådande. Allt som definieras i en design ska tillverkas enligt konstruktionsunderlag, undantag har funnits och har hanterats med dokument av typen ”Condition of Supply” (när man ställer villkor på tillhandahållen materiel), vilket oftast görs av produktionstekniska resurser.

Med MBD och införandet av IPPD glider ansvaret över till produktionsteknik. Det är innehållet i produktionsunderlaget (MBOM) inklusive IPPD (produktionsartikel) som ska tillverkas. Det är alltså kan inte inköpsorganisationen som skall be konstruktionsavdelningen om underlag längre. Tyvärr skedde det inom 787 Dreamliner och en del artiklar som aldrig skulle tillverkas blev inköpta.

Neuron 2008– användning av MBD för framtagande av en teknikdemonstrator

Ett tidigt strategiskt beslut var att kapitalisera vidare på det engagemang Saab lagt ner tillsammans med Boeing på 787 och föra in MBD-metodiken i Saabs eget verksamhetsledningssystem. För att göra det behövs ett projekt och det som valdes var det europeiska samarbetsprojektet Neuron. Där fick Saab möjlighet att anpassa den MBD-metodik man lärt från Boeing och det var ett sätt att utveckla arbetssättet inför den kommande uppgraderingen av Gripen.

Då Neuron endast skulle tillverkas i ett exemplar, fokuserade man i första hand på att utveckla metodiken för att effektivisera konstruktionsarbetet. I det sammanhanget gjordes många lärdomar, mycket blev virtuellt verifierat och ett större antal ingenjörer blev introducerade till MBD.

I Neuron hade man byggt upp hela strukturen i en simulerad miljö, vilket innebar att man kunde simulera monteringssekvenser och byggordning. Man kunde simulera om det var möjligt för en montör att ha tillräckligt utrymme för att kunna montera artiklar. Montören kunde i den virtuella miljön se hur arbetet skulle utföras och var de olika artiklarna skulle sitta, detta arbetssätt var mycket tidsbesparande. Den virtuella miljön innebär, att montörerna hade full kunskap om hur arbetet skulle utföras, redan innan man hade gjort det första praktiska arbetet.

MBD för Gripen NG 2009- ett beslut med stora positiva effekter

Den största förtjänsten i kalkylen återfanns i inkörningseffekter vid produktion, vilket innebar att artiklarna passade direkt utan att justeringar behövde göras. Detta gav rätt kvalitet direkt! Något som erfarenheter från 2014 har bevisat vid produktion av Gripenflygplan nr 39-8.

Saab klev in på den internationella arenan som en progressiv kraft inom verksamhetsutveckling, vi var aktiv partner till Boeing i 787-projektet, vi tog MBD ett steg vidare inom Neuron och fattade beslut om hur Gripen E skulle definieras. Dessa stora steg visar på ett paradigmskifte inom produkt- och processdefinitioner inom världens flygindustri. Saab hade inte bara deltagit i detta arbete, Saab var ledande i aktiv handling!

Paradigm-skifte 2010-talet

Gripen NG 2010 - små resurser och kreativa medarbetare

Saab hade genom det tidigare arbetet med Gripen Demo visat på hur utvecklingen av Gripensystemet skulle kunna se ut, nästa steg var att utveckla Gripen NG. Saab hade gjort stora egenfinansieringar i dessa projekt vilket bidrog till att man måste med små ekonomiska resurser och smarta lösningar, utvecklade nya arbetssätt och nya metoder.

Boeing Defense T-X 2012 (St. Louis) – införa MBD från början i Saabs arbete

Saabs långvariga samarbete med den civila delen av Boeing har bidragit till att utveckla arbetssättet inom MBD till att bli världsledande. Nu har Saab inlett ett samarbete med den militära delen av Boeing, för att ta fram ett nytt flygplan för militärt bruk avsett för utbildning av piloter i USAs flygvapen kallad T-X.

I detta samarbete har man valt att arbeta efter olika metoder för konstruktion och produktionsteknik. Den militära delen av Boeing har lagt mycket produktionstekniskt ansvar hos konstruktören, medan Saab försöker hålla processkrav borta från konstruktionsunderlag.

Helt klart är dock att Saabs moderna arbetsmetoder väcker stort intresse även från denna del av Boeing.

Gripen E 2013 – nästa steg i värdeflödet underhållsberedning

Teknikinformation kommer att få ett nytt format för Gripen E på grund av principbeslutet att använda MBD fullt ut.

Teknikinformation i form av ”Integrated Logistic Support” (ILS) är en väsentlig del av hela leveransen till kund. Det är därför väsentligt att ta fram metodik för hur denna information skall hanteras. Detta område berör beredning av underhållsåtgärder som utförs på flygplanet.

Det är också en delmängd av hela informationssystemet för Gripen, som innefattar information kring komponentunderhåll, reservdelskatalog etc. Hur väl man lyckas med ILS styr också i hög grad livscykelkostnaden för hela flygmaterielsystemet.

Underhållsberedning – MBD för underhållsberedning enligt Saabs modell

Underhållsberedning skiljer sig från produktionsberedning i första hand i två avseenden. En produktionsaktivitet sker en gång när flygplanet produceras medan däremot en underhållsåtgärd är en återkommande aktivitet. Produktionsberedningens syfte är att realisera produktdefinitionen medan underhållsberedning är en del av den. Därför är underhållsberedning i MBD-format en stor utmaning, då en sådan tillämpning skall användas av många personer med olika erfarenheter och kompetens. Arbetet med MBD inom detta område är därför mycket väsentligt.

Saab har dock hittat en lösning som bygger på att använda grundläggande metoder inom produktionsberedning. Man använder samma mjukvara och samma produktdata men vid underhållsberedning har man att ta hänsyn till vissa specifika egenskaper.

En underhållsåtgärd byggs upp av återanvändbara, konfigurationsstyrda komponenter med förhållandevis litet arbetsinnehåll (t ex montera en enskild apparat). Den byggs också upp av en sekvens av komponenter. Underhåll blir situationsbaserat då varje flygplansindivid oftast är unik. En underhållsåtgärd innehåller inga referenser till andra dokument eller åtgärder. Visualiseringen av arbetet följer ett förutbestämt färgspråk och använder endast text i undantagsfall. En underhållsåtgärd är också kopplad till reservdelskatalogen.

Resultat– Saabs MBD-metodik

Sedan 2010 har Saab metoder att konstruera, bereda och tillverka flygplansskrov till ett flygplan med hjälp av egenutvecklad MBD-metodik, som till stor del bygger på Boeings visioner för hur det skulle gå till på 787-projektet. Saab har där lyckats genomföra delar som Boeing inte mäktade med.

Några exempel på svåra aktiviteter som Saab har väl fungerande system och metodik för, är att kunna hålla ordning på sammanställningskrav, att kunna ha digital avstämning av krav, dessutom har Saab kunnat utöka 3D-förståelsen till att omfatta alla komponenter inom Airframe. Saab har kunnat jämföra MBD-metodik i T-X projektet där man samarbetar med Boeing Military. Man kan då konstatera att Saab i dagsläget har en stark position inom MBD. Saab har också kunnat påbörja framtagningen av metoder och processer för 3D-baserad underhållsberedning.

Utvecklingsområden inom MBD - kontinuerliga och stegvisa förbättringar

För att lyckas utveckla ett bra arbetssätt och bra metodik måste man göra det stegvis. Dels för att kunna testa och verifiera själva metodiken i olika produktprojekt och dels för att etablera synsätt och mognad i hela organisationen.

För att göra stora förändringar så måste man ha ledningen med sig. ”Top-down” högsta ledningen först, men samtliga formella och informella ledare på alla nivåer skall inbegripas. Mognad i en organisation tar tid, det går inte att hoppa över några steg vid införandet för då får man obalans.

Kommande utvecklingsområden inom MBD berör grundläggande metodik. Inom följande verksamhetsområden kommer metodförbättringar att göras:

  • Konstruktion
  • Produktionsteknik
  • Produktion
  • Eftermarknad

Konstruktion

Det finns möjligheter till fler automatiseringar och standardiseringar. Exempel på detta är att införa fler styrda regler för att hantera olika artikeltyper genom att använda olika parametrar. Detta skulle effektivisera både konstruktionsarbete och nedströms i värdeflödet för beredning och tillverkning.

Konstruktionsunderlagen innehåller mängder med externa referenser som består av icke länkbar text. Det är inte alltid denna information är tillräcklig för att kunna förstå ett konstruktionskrav utan man behöver kunna söka sig vidare, detta skulle i ett första steg kunna förbättras genom att ge referenserna ett mål (en länk) som går att följa för slutanvändaren.

I ett andra steg skulle införandet av en procedurdatabas kunna hjälpa alla inblandade i hela livscykeln att hitta specifika krav direkt ifrån konstruktionsunderlaget.

För att få full effekt av MBD i produktion och eftermarknad, krävs att modeller från samtliga underleverantörer medger visualisering till den grad som Saabs verksamhet behöver.

Produktionsteknik

Verktygskonstruktion

Att implementera MBD för verktygskonstruktion skulle kunna genomföras om man visualiserar och kravställer konstruktionen i 3D-format, men tar fram funktioner för att generera både ritning och underlag i lättviktsformat (lättviktsformat är en avskalad modell från en produktdefinition, enkel att kommunicera och hantera för en användare). Både ”ritning” i lättviktsformatet och tillhörande underlag kan då distribueras för tillverkning, antingen inom Saab eller till en underleverantör.

Beredning

Inom verksamhetsområdet beredning kan införandet av ett ”Manufacturing Execution System” (MES) effektivisera framtagning av produktionsunderlag för detaljer, genom att samla information på ett effektivare sätt än det IT-system som idag används.

Framgent kommer beredning att göras tidigare i värdeflödet, idag görs beredning när konstruktionen börjar bli färdig. Med dagens objektbaserade system kan vi börja ”bryta om” konstruktionsunderlag till produktionsunderlag redan i konceptfasen. Man kan då börja bereda riktiga objekt, fast på hög nivå, för att därefter löpande kunna bryta ner dessa objekt i mindre och mindre informationsmängder. När detta är klart kan man ge ut en detaljerad beredning på aktivitetsnivå, vilket görs i samband med att konstruktionsunderlaget frisläpps.

I figuren visas beredningsunderlag för sammanbyggning och slutmontering

Genom att bygga in regler i konstruktionen kan beredning automatiseras och med förändring av regler kan ombalansering göras.

Exempel: Företaget Lego (tillverkare av leksaker) har gjort en applikation för automatisk beredning som finns för gratis nedladdning.

Det finns stor förbättringspotential i våra arbetsinstruktioner, vilka kan göras på liknande sätt som för underhållsberedning. Man kan då introducera ett färgspråk samt göra insatser kring att förbättra och minimera text, vilket skulle utveckla arbetsinstruktionerna ytterligare.

En mycket stor effektivisering erhålls vid införande av ett ”MES-system, man kan leverera instruktionen i kontext av en order och integrera individuppföljning, avvikelsehantering och leveransdokumentation.

Produktion

Ett användarvänligt gränssnitt där all information som behövs, finns och är paketerad för den situation där den visas, är A och O för produktion. Visualisering av mikro och makro skapar medvetenhet och gör produktionen mer flexibel och aktiv. Ett ”MES-system” kan vara centret i detta.

Ur ett ”MES-system” kan man få svar på ett antal frågor som:

  • Hur går det för sektionen?
  • Hur ligger nuvarande order till?
  • Vad orsakar förseningar?
  • När får jag min saknade artikel?

Detta är information som finns i verksamheten, men som behöver synliggöras där den behövs, är en del av ett ”Lean-flöde”. Informationen kan antingen visas för varje enskild medarbetare på en skärm/platta eller på större digitala anslagstavlor som kan läsas av flera.

I figuren visas de verktyg som utgör kärnan i arbetssättet

När samtliga underleverantörer av system och apparater kan integreras i värdeflödet (informationsflödet) samt hanterar MBD-underlag, får man full effekt av MBD i hela livscykeln. Detta kommer att bli ett succesivt införande utifrån den mognad som finns hos olika underleverantörer och i den takt Saab kan genomföra denna förändring.

Exempel: Inom Boeings slutmontering för 787 Dreamliner, använder man DELMIA för detta syfte.

Inom verksamhetsområdet produktion, finns inom andra industrier många som använder
3D-baserad lokalplanering som är ett mycket effektivt sätt att arbeta. Specifikt inom fordonsindustrin har man kommit mycket långt, man kräver 100 % överenstämmelse mellan virtuell representation och verkligheten. Saabs ”leverantör” av lokaler och tillhörande tjänster har ännu ej anammat denna potential.

För att ytterligare utveckla arbetssättet för underhållsberedning krävs bättre detaljeringsgrad på underlagen. Ny metodik krävs för att kunna leverera högkvalitativa modifieringsunderlag som går att tillämpa, både i Saabs egen produktion och hos kund.

En 3D-baserad reservdelskatalog är framtagen och kommer att införas på Gripen. Framgent kommer ”virtuell utbildning” att användas som ett mycket effektivt arbetssätt för att träna kundernas tekniker i underhållsarbete, då använder man 3D-baserade underhållsinstruktioner.

Analys

En väsentlig framgångsfaktor till att Saab kommit mycket långt i införandet av MBD, är att Saabs ledning har gett ett kraftigt och uthålligt stöd. De som arbetat med utveckling och införande av MBD har också lyckats få samtliga formella och informella ledare på alla nivåer involverade.

Lärande

Att lära av andra och utveckla ny förmåga har varit en framgångsfaktor och har omsatts i många sammanhang. De arbetspaket Saab fick i samband med utvecklingen av Boeing 787 Dreamliner, har gett mycket stor påverkan på Saabs kompetens inom MBD.

För att fortsatt kunna utveckla MBD och få fullt genomslag i hela utvecklingsarbetet och under hela produktlivscykeln, krävs ett tvärfunktionellt angreppssätt.

Erfarenhetsutbytet har i första hand skett inom projektorganisationerna genom att personer som arbetat i ett produktutvecklingsprojekt och som använt MBD-metodik, har flyttat till ett nytt produktutvecklingsprojekt. På senare år har metodstödet kunnat ökas väsentligt när fler medarbetare blivit engagerade. I fortsättningen måste linjeorganisation, inkluderat PM&T-organisationen, axla ett större ansvar för metodikstöd ”Best practice” (kunskapsutbyte mellan utvecklingsprojekt), men framför allt för metodikutvecklingen där det fortfarande finns ännu mer rationaliseringspotential att ”hämta hem”.

Omvärldsbevakning

Framgent krävs att man fortsatt håller god omvärldsbevakning på MBD-metodikens utveckling, inte bara inom flygindustrin utan även inom annan tillverkande industri. Specifikt krävs genomlysning av hur man effektivare kan utveckla MBD-metodik för partnersamarbeten. Kundernas krav på underhåll och nyttjande av Saabs produkter, är också en nödvändig inspirationskälla för kravställning och på nytänkande vad gäller MBD-metodik.

Nästa steg

MBD i nästa fas kräver att man fullföljer den helhetssatsning som påbörjats, vilket innebär att man kan hantera hela värdekedjan i alla produktprojekt. MBD skall då hantera hela informationslivscykeln, stor del av de utvecklingsverktyg som används, alla system som hanterar produktdata samt hela metodiken för att ta fram konstruktions- och produktionsunderlag. Inte minst gäller det alla underlag för underhållsberedning och reservdelskatalog. Dessutom krävs att MBD-metodiken inkluderas i hela underleverantörs- och partnersamarbetet.

Resultat

De nya arbetssätten med MBD har visat sig överlägsna de gamla på alla sätt. Arbete efter MBD-metodik kräver mindre tid, ger bättre kvalitet, innebär färre arbetsmoment som ger lägre kostnader. Dessutom blir värdeflödet i konstruktions- och produktionsprocessen enklare och ger därmed förbättrad leveransprecision. Besparing med MBD i förhållande till traditionellt arbetssätt är mer än 30 %.

Författarens reflektioner