Skapa systemarkitektur

Transkript

1 GRUPP A1 Skapa systemarkitektur Rapport D7.1 Andreas Börjesson, Joakim Andersson, Johan Gustafsson, Marcus Gustafsson, Mikael Ahlstedt Denna rapport beskriver arbetet med steg 7.1 i projektkursen IKOT. Arbetet bestod av att strukturera det valda lösningskonceptet i en systemarkitektur genom att dela in delsystem i moduler samt identifiera gränssnitt mellan dessa.

2 Innehåll 7.1 Systemarkitektur Modularisering Träddiagram Gränssnittsmatris... 9 Bilaga 1 - Principskisser

3 7.1 Systemarkitektur För att underlätta arbetet och undvika problem i framtiden brukar man inom produktframtagning prata om en produkts systemarkitektur och man brukar säga att antingen styr den projektet runt problemen eller så leder den projektet direkt till dem. Det finns framförallt fyra mål med systemarkitektur och dessa är att öka kundvärdet, reducera produktkomplexiteten, förenkla processerna och minimera kraven på organisationen. För att skapa en systemarkitektur brukar man utgå från produktens funktionella modell, det vill säga den modell som tagits fram för att visualisera produktens olika delsystem och hur dessa fungerar tillsammans för att lösa det kända problemet. Genom den överskådliga funktionella modellen kan man därefter avgöra vilka delsystem som kan elimineras och även vilka delsystemen som kan integreras eller eventuellt separeras. Ett annat ord för integrering av delsystem är modularisering och hur de olika modulerna påverkar varandra brukar man benämna som modulernas gränssnitt Modularisering För att vidareutveckla det valda konceptet skapades en systemarkitektur av olika moduler och delsystem. Den funktionella modellen, figur 1 på nästa sida, användes för att slå ihop olika delsystem till moduler. Hur moduler och delsystem påverkar varandra visas i ett träddiagram och en gränssnittsmatris, figur 2 respektive figur 3. En uppdelning i moduler är viktig för det framtida arbetet med att konstruera konceptet eftersom det ger en överskådlig bild av hur olika delsystem hänger ihop. Gränssnitten är också viktiga att bestämma om konstruktionsarbetet av olika moduler skall kunna utföras av olika personer. Modulerna skall dessutom kunna testas var för sig så att de går att outsourca hos olika underleverantörer. Det är kanske extra viktigt i just detta projekt eftersom tillverkningen in house begränsas till munstycke och infästning. Detta kommer att motiveras senare i rapporten. Några tankar om möjliga slutprodukter finns i bilaga 1. 3

4 Figur 1. Funktionell modell För beskrivning av olika färgers innebörd refereras till Deadline 4, som utförligt beskriver den funktionella modellen. I figuren ovan har röda rektanglar använts för komponenter som förbrukar energi i form av elektricitet. Detta för att minska antalet pilar vilket leder till en överskådligare figur. Blästring Till systemet är det tänkt att en modul skall vara blästringen, det vill säga den modul som tar bort smutsen ifrån mätarna och dessutom blåser bort smutsen. Det finns fler moduler som påverkar hur effektivt smutsen avlägsnas, dessa är munstycke och infästning, men det är fortfarande blästringen som avlägsnar smutsen. Denna skall kunna testas och monteras separat och köps in av en extern leverantör då torrisblästringsmaskiner är något som redan idag finns i större utbud på marknaden. Det här är en av de viktigaste modulerna då den bestämmer om det överhuvudtaget kommer att ske någon rengöring av mätarna, vilket ger en ytterligare motivering till valet av att använda en redan utvecklad blästringsanordning. Modulen består av delsystemen Energi, Kompressor, Isfördelare, Luft- Is-blandning och Slangar, se figur 1. Kompressorn drivs av elektrisk energikälla och bygger upp tryckluft som därefter genom slangar skickas till isfördelaren. Med hjälp av isfördelaren bestämmer man blandningen mellan torris och luft, även den drivs elektriskt. Till sist leds luft & torrisblandning genom slangar till nästa modul, Munstycke. Ett antagande är att kompressorn behöver vara av sådan storleksordning att en trefasspänning på 400 Volt behövs. 4

5 Munstycke Munstycket är slutdelen på hela blästringssystemet. Det är den sista del som kolsyreisen passerar innan den ska utöva sin rengörande verkan. Munstycket har två funktioner, nämligen att tillse att isen förs in i mätaren och att den sprids på ett sätt så att hela mätaren blir rengjord. Införseln kan ske med munstycke som trycks mot öppningen och därmed sluter mer eller mindre tätt mellan luft-isledning och mätarrör, eller med ett munstycke som gör det möjligt att sikta strålen av is in i mätaren. Eftersom mätarna har olika storlek och uppbyggnad kan det krävas flera olika munstycken. I små och trånga mätare kommer spridningen att ske mer eller mindre automatiskt då isen studsar på detaljer i mätarröret. Stora och mer öppna mätare ger dock ett större krav på spridning direkt vid munstycket eftersom isen annars riskerar att passera röret utan att ha gjort någon verkan alls. Det fortsatta arbetet med konstruktionen kan dock visa, i så fall till allas belåtenhet, att ett och samma munstycke är idealt för samtliga mätare. Vid flera munstycken ska bytet kunna utföras snabbt och enkelt av operatören. Munstyckena kan gruppen med fördel konstruera och tillverka in house. Planen är att konstruera och tillverka ett antal olika prototyper som därefter testas skarpt. Testet ligger sedan till grund för valet av lösning. Blästringsskåp För rengöring av ultraljudsmätare med hjälp av torrisblästring används ett blästringsskåp. Blästringsskåpet ser till att blästringsmediet och metodens restprodukter inte förs ut i rummet där produkten befinner sig samt möjliggör manuell rengöring av ultraljudsmätare. Blästringsskåpet består av ett skåp med fastklämda handskar. Skåpet skall vara öppningsbart så att detaljer som behöver rengöras kan föras in i skåpet. När skåpet är stängt och blästring genomförs ska det vara helt förslutet så att inte koldioxid i is- eller gasform försvinner ut i rummet där operatör står. Ljudisolering blir nödvändigt eftersom ljudnivån inte ska höjas jämfört med den förra maskinen. Handskar medför främst att detaljer kan rengöras manuellt. De skyddar även mot blästringsmediet samt bidrar till att systemet är tätt. Dessa handskar är utbytbara. Blästringsskåpet är något som kommer införskaffas externt, alltså köpas in från leverantör eftersom det finns gott om dem i olika varianter och storlekar ute på marknaden. Infästning Infästningen innebär att ultraljudsmätare ska hållas fast då de rengörs så att de inte skadas samt att rengöringen skall kunna ske så effektivt som möjligt. Det ska även gå snabbt att föra in, sätta upp och byta ut mätare som ska rengöras till önskad position. Infästningen består därför av två viktiga delsystem vilka är adaptrar och en inkörningsanordning. Adaptrarna skall vara anpassade för ultraljudsmätare med olika storlekar och används för fasthållning av dessa. Fastsättningen görs manuellt av operatören innan de förs in i blästringsskåpet. Inkörningsanordningen används för att ultraljudsmätarna skall kunna föras in till önskad position, detta sker med hjälp av en bana liknande en räls. Den skall även vara bestående av en slags vagn som 5

6 mätarna placeras på och då hålls fast med hjälp av dess adaptrar. Denna vagn körs manuellt in i blästringsskåpet. Eftersom infästningsanordningen måste anpassas efter dimensioner hos blästringsskåpet samt efter de olika storlekar som ultraljudsmätare är utformade i kommer hela anordningen att tillverkas in house. Ventilationssystem Vid blästringen sublimeras koldioxid. Koldioxid är en färglös och luktfri gas vid rumstemperatur. Gasen är farlig vid inandning av höga koncentrationer varför ventilationssystemet är av stor betydelse för produkten och dess säkerhet. Genom ventilationen skall koldioxiden transporteras bort från blästringsskåpet, så att det inte finns någon risk att den försvinner ut till arbetsrummet och personalen, till en ofarlig zon som exempelvis en utomhusmiljö där koncentrationen snabbt blir låg. Koldioxid är tyngre än vanlig luft, gasen har en densitet av 1,98 kg/m 3 jämfört med luft som har en densitet av 1,2 kg/m 3. Gasen har med andra ord en densitet som är 1,65 gånger större än luft, och den högsta koncentrationen av gasen påträffas normalt i rummets lägsta punkt. Av denna anledning är det fördelaktigt att placera ventilationssystemet i en av produktens lägre punkter, möjligen i botten av blästringsskåpet. Ventilationssystemet skall vara moduluppbyggt, inte bara för att det snabbt skall gå att byta vid eventuell skada, men även för att det ska kunna tillverkas externt. Modulen skall monteras i blästringsskåpet. Systemet kommer med största sannolikhet kräva yttre energi för att transportera bort gasen, eluttag kommer troligen att krävas. Larm och säkerhet En säkerhetsknapp i form av ett nödstop kommer att finnas vid maskinen. Knappen återfinns på produktens säkerhetsmodul, som vid behov kan stoppa processen. Säkerhetsmodulen kommer att monteras på blästringsskåpet på ett sådant vis att säkerhetsknappen är lättillgänglig. Säkerhetsmodulen kommer att vara en väldigt central del av produkten, då den kan stoppa strömtillförseln till produkten. Vidare kommer säkerhetsmodulen även sammankopplas med larmmodulen för att få extern input. För att säkerställa en hälsosam koldioxidhalt för personalen som använder produkten kommer ett koldioxidlarm monteras vid produkten. Larmet skall placeras strategiskt i huvudhöjd, för att ge ett värde om inandningsluften för arbetarna. Gruppen har inte resurser att tillverka larmet, utan en extern tillverkare kommer att bistå med detta. Larmet skall signalera vid förhöjd koldioxidhalt, möjligen genom ljudsignaler, och även slå av maskinen automatiskt. Larmmodulen kommer därför samverka med säkerhetsmodulen, och på detta vis kunna slå av maskinen. Maskinen skall även leveras med en syrgasmask och hörselskydd för högre säkerhet. Tryckluft ger ofta upphov till höga ljudnivåer och hörselskydd kan därför komma att bli oundvikligt. Vid eventuell förhöjd koldioxidhalt är det viktigt att inte inandas gasen. En syrgasmask kan användas om någon skulle andats i sig för mycket koldioxid för att få ren syretillförsel. 6

7 Isförvaring/tillverkning En viktig del för att rengöringsprocessen skall fungera som önskat är att torrisen som är blästringsmediet har de egenskaper man eftersträvar. Dessa egenskaper är beroende av hur torrisen produceras och förvaras. Att GE skall tillverka sin egen is ses som orealistiskt då en sådan anläggning ej skulle vara ekonomiskt försvarbar. Istället har gruppen varit i kontakt med ett företag, IS AB i Göteborg som tillverkar torris och dessutom levererar denna till kund. Förutom IS AB finns företag som AGA & Cryotech AB tillgängliga i Sverige. För att hålla isen tillräckligt kall krävs en frys. Denna frys skall drivas av en elektrisk energikälla och temperaturen ska ligga under -78 C då högre temperaturer sublimerar isen. Frysen införskaffas även den externt. Modulen består av delsystemen Kolsyreis och Frys/Tank, se figur 1. Kolsyreisen köps som nämnts in och levereras av en extern leverantör. Därefter förvaras isen i en frys tills man skall använda isen då personalen förflyttar isen vidare till isfördelaren, vilken ingår i modulen Blästring. Möjlig modul Även om den kalla isen har en liten inverkar på mätarna finns det risk att mätarna blir kalla. Skulle de bli allt för kalla, dvs. så kalla att de kan ge upphov till köldskador för personalen, ska det finnas möjlighet att utveckla maskinen med en ytterligare modul som möjliggör uppvärmning av mätarna. Hur modulen fungerar återstår att se men funktionen skall vara att värma mätarna. Viktigt att tänka på är att processen inte får ta allt för lång tid, då den ingår i hela tvättcykeln som skall reduceras tidsmässigt. 7

8 7.1.2 Träddiagram Ett träddiagram gjordes för att åskådliggöra gränssnitten mellan de olika modulerna och/eller dess delsystem. Mer om gränssnitt kommer i efterföljande avsnitt. Figur 2. Gränssnitten är de blå streckade linjerna. Moduler är blå och delsystem orangea rektanglar. De delsystem som förbrukar elektricitet har dock även i detta diagram markerats med röda rektanglar. 8

9 7.1.3 Gränssnittsmatris För att se hur de olika modulerna påverkas av varandra görs en gränssnittsmatris. Denna underlättar konstruktionen av de olika delarna av produkten då man får en överblick över vilka andra moduler som ställer krav på just den modul som konstrueras. Dessa krav måste förstås beaktas för att få en fungerande slutprodukt. För att konkretisera de olika gränssnitten en aning anges även av vilken art de är, till exempel mekanisk eller elektrisk. Gränssnittsmatrisen finns illustrerad i figur 3. M, T, L och E står för mekanisk, termisk, logisk respektive elektrisk interaktion. Efterföljande plus eller minus anger om interaktionen är av positiv eller negativ karaktär, det vill säga om den bidrar till funktionen eller om den är oönskad och kan ha skadlig effekt. De grå boxarna betyder helt enkelt att det sätt som moduler påverkar sig själva inte är särskilt intressant utan på en mer filosofisk nivå. De svarta boxarna innebär att modulerna ej interagerar med varandra. Nedan följer en beskrivning av de olika gränssnitten. Munstycke-Blästring (M+,T-) Munstycket sitter mekaniskt fast på blästringen och blästringen ger en kylande effekt på munstycket som kan vara skadlig. Blästringsskåp-Blästring, Infästning-Blästring (M-,T-) Blästringen kyler och kan nöta mekaniskt på dessa moduler och detta kan vara skadligt. Ventilation-Blästring (E+) Ventilationen behöver förstås inte vara igång mer än i samband med blästringen varför en interaktion dessa moduler emellan är befogad. Sannolikt kommer interaktionen vara av elektrisk natur. Larm/säkerhet-Blästring (L+,E+) Säkerhetsanordningen ska stänga av blästringen vid för hög koldioxidnivå. Detta kommer sannolikt att ske genom elektronisk styrning med logiska signaler. Infästning-Blästringsskåp, Ventilation-Blästringsskåp (M+) Infästningen och ventilationen kommer att på ett eller annat sätt sitta fast i blästringsskåpet. Blästring Blästring Munstycke Munstycke M+, T- Blästringsskåp Blästringsskåp M-, T- Infästning Infästning M-, T- M+ Ventilation Ventilation E+ M+ Larm/Säkerhet Larm/säkerhet L+, E+ Isförvaring Isförvaring Figur 3. Gränssnittsmatris 9

10 Bilaga 1 - Principskisser Handskar Kompressor Isfördelare Blästringsskåp Blästringsskåp Handskar Infästning Räls 10