The technologies and methodologies of assembly design and evaluation in the early design stage are highly significant to product development. This paper looks at a promising technology to mix real components (e.g. physical prototypes, assembly tools, machines, etc.) with virtual components to create an Augmented Reality (AR) interface for assembly process evaluation. The goal of this paper is to clarify the methodologies and enabling technologies of how to establish an AR assembly simulation and evaluation environment. The architecture of an AR assembly system is proposed and the important functional modules including AR environment set-up, design for assembly (DFA) analysis and AR assembly sequence planning in an AR environment are discussed in detail. / Singapore-MIT Alliance (SMA)

In spite of advances in industrial automation, manual assembly tasks continue to be an important feature of many industrial operations. In heavy part assembly, some pieces of raw material or equipment are too heavy to be safely handled by an operator. Material handling devices such as Jib cranes or overhead cranes are employed to help operators work safer and, in some cases, faster. However, during full-load productions, these devices could become limited and insufficient resources and hence, delay or extend the cycle times. Not only may the companies not be able to ship the products on time, but the labor and overhead costs also increase from the workers' increased idle time as they wait for a turn to use the devices. Finding a way to utilize the material handling devices more effectively could significantly reduce the total cycle times and production costs. An assembly task could be separated into three steps: transferring, approaching or positioning, and joining or fixing. The transferring time is principally dependent on the distance. The joining time could be directly reduced by increasing the efficiency of the joining machines. However, the positioning time depends on task difficulties, handling methods, and operators' skills. Therefore, this research focuses on how to specify the task difficulties and improve the efficiency of the handling methods. In this research, metal plates were used to represent heavy parts. Four handling methods were studied including One-person, Two-person team, One person with an overhead crane, and One person with a spring-equipped overhead crane. This study applies Fitts' Index of Difficulty as a guideline to determine task difficulty. The results indicate that, for all methods mentioned above, the relationships between moment time and task difficulty are linear. The results also show that, for a part that weights up to 40 pounds, a two-person team gives the fastest assembly time for every task difficulty. In addition, the assembly performance of one person with an overhead crane could be increased approximately 250% by adding a spring between the hook and the gripper. / Master of Science

Scania is among the leading companies in the heavy vehicle industry. Scania also assemble engines for their trucks and buses, as well as to external marine and industrial applications. Wrongly assembled parts leads to quality problems, which makes it important to secure that the assembly is correct. To do this Design For Assembly (DFA) is used to describe how parts should become easier to assemble. Scania’s production unit for engine assembly has had a working method for DFA in the shape of a checklist, which is not used. The goal in this project was to investigate why the method is not used and to give suggestions for improvements.The problem with the existing DFA-method and the reasons it was not used was investigated through interviews and observations. A literature review was done to study other, established DFA-methods. Other production units at Scania were looked into as well, to compare their working approach towards DFA.Many rounds of tests were conducted to improve the DFA-method. The tests were applications to real cases. One problem was that the checklist was too complicated. The result was a modified checklist in which the number of questions went from 45 in the original to 24 in the final version. New response levels were introduced containing decision-making responses in a combination with points for the ability to measure and compare different DFA-analyses. The questions were organised into three main areas: product questions, assembly questions and remaining questions.In accordance to how other production units at Scania works with DFA, a new method, parallel to the checklist, was created to visualise easy assembled engine parts through the revision of an old. The old method contained articles with descriptions of good solutions regarding assembly. Using an internal Wikipedia system links were created between these articles to be able to reach all of them through three main categories: the DFA-technique is known, the product category is known or going through the subsystems in the engine’s design structure.A simple implementation plan was developed to recommend an implementation of the working method. Suggestions for further improvements when working using the method were given as well. An important improvement area was to find out where in the development process the DFA-method should be used. / Scania är ett av de ledande företagen inom den tunga fordonsindustrin. Scania tillverkar även motorer till sina lastbilar och bussar, samt till externa industri- och marinapplikationer. Då felmonterade motordelar leder till kvalitetsproblem är det viktigt att säkerställa att monteringen blir rätt. Dessutom ska den göras på en så kort tid som möjligt. För att göra detta används Design For Assembly (DFA) för att beskriva hur delar ska bli mer monteringsvänliga. Scanias produktionsenhet för motormontering har haft en arbetsmetod för DFA i form av en checklista som inte använts. Målet med detta projekt blev att ta reda på varför metoden inte används och ge förslag på förbättringar.Genom intervjuer och observationer undersöktes var problemen fanns med den existerande DFA-metoden och anledningar till att den inte använts. En litteraturstudie gjordes för att undersöka andra, etablerade, DFA-metoder. Dessutom undersöktes andra produktionsenheter på Scania för att jämföra deras arbetssätt med DFA.Tester gjordes för att förbättra DFA-metoden. Dessa tester tillämpades på verkliga typfall. Ett av problemen var att checklistan uppfattades som för komplex. Resultatet blev en reviderad checklista där antalet frågor gick från 45 i början till de slutgiltiga 24. Nya svarsnivåer infördes med beslutande svar i kombination med poäng för att kunna mäta och jämföra olika utförda DFA-analyser. Frågorna organiserades i tre huvudkategorier för att följa en mer logisk ordning: produktfrågor, monteringsfrågor och övriga frågor.I linje med hur andra produktionsenheter på Scania arbetar med DFA skapades en ny metod för att visualisera monteringsvänliga motorkomponenter genom att en gammal metod reviderades. Den gamla metoden innehöll artiklar med beskrivningar på bra lösningar ur monteringssynpunkt. Med hjälp av ett internt Wikipedia-system skapades länkar mellan dessa artiklar för att kunna nå dem ur tre olika huvudspår: DFA-tekniken är känd, produktkategorin är känd samt med utgångspunkt från delsystem i motorns konstruktionsstruktur.En enklare införandeplan togs fram för att ge en rekommendation på införande av arbetsmetoden. Dessutom gavs förslag på vidare förbättringar genom arbete med denna. Ett viktigt förbättringsområde blev på vilken plats i utvecklingsprocessen metoden ska användas

This study consists of two projects related to Tissue Engineering: Engineering biomimetic scaffolds for bone regeneration and ear reconstruction, and bioreactor design for ex-vivo bioengineered scaffold. The co-electrospinning method was used to produce composite membranes with different layers from gelatin and polycaprolactone (PCL) nanofibers, followed by paper-stacking cell seeded membranes to mimic the twisted plywood structure found in lobster cuticles. 3D laser scanner was used to capture the precise shape of a human ear model; and the negative molds were fabricated to compress scaffolds into the shape of human ear. Design for assembly (DFA) method was used to analyze and improve the design of the current bioreactor. A new design is proposed to ease operation, save time and increase the application efficiency. The proposed solution is evaluated in a virtual environment using 3D assembly modeling and simulation.

This study consists of two projects related to Tissue Engineering: Engineering biomimetic scaffolds for bone regeneration and ear reconstruction, and bioreactor design for ex-vivo bioengineered scaffold. The co-electrospinning method was used to produce composite membranes with different layers from gelatin and polycaprolactone (PCL) nanofibers, followed by paper-stacking cell seeded membranes to mimic the twisted plywood structure found in lobster cuticles. 3D laser scanner was used to capture the precise shape of a human ear model; and the negative molds were fabricated to compress scaffolds into the shape of human ear. Design for assembly (DFA) method was used to analyze and improve the design of the current bioreactor. A new design is proposed to ease operation, save time and increase the application efficiency. The proposed solution is evaluated in a virtual environment using 3D assembly modeling and simulation.

Concrete design rules can facilitate the designer to depict capable design and reliable products. However, it is difficult to deduce systematic design rules from previous experience and to modify the rules in a rule-based system. In the last decade, Case-Based Reasoning (CBR) has become an important methodology to solve the problem. The objective of this paper is to determine the appropriate case representation used in assembly part design for developing a CBR system. The designer can obtain real-time Early experimental results indicate that the case representation can appropriately represent the expertise and experience of assembly part design based on CBR methodology.

Detta arbete behandlar ett problem som har uppstått hos svetsföretaget ESAB AB i Laxå, då ett trådbyte ska ske av en tråd med en vikt på 100 kg i en svetsmaskin. Svetstråden sitter mellan en spole som består av en undre och övre del som skruvas fast i varandra. Spolen är därefter monterad i en arm längst bak på svetsmaskinen. Problemet med trådbytet är dels att tråden väger mycket, dels att bytet behöver genomgå flera olika steg. Först av allt lyfts den spolen med förbrukad tråd av med hjälp av en travers och läggs på marken. Sedan skruvas den övre delen av spolen av och den förbrukade svetstråden tas bort för hand. En ny trådrulle hämtas därefter med en travers och placeras sedan på den undre delen av spolen. Den övre delen av spolen hämtas efter detta, för att skruvas fast tillbaka på spolen tillsammans med trådrullen och spolens undre del. När dessa steg är genomförda lyfts spolen tillbaka på svetsmaskinens arm och skruvas fast. Svetsmaskinens arm kan bära upp till fyra spolar samtidigt. Ovanstående steg tar upp tid från arbetet som behöver genomföras och är dessutom tungt då enbart spolen väger 27 kg, utan en trådrulle monterad. Lösningen till problemet är att implementera metodiken Design For Assembly (DFA), med syftet att minimera monteringstiden och fortsätta med en produktutvecklingsprocess av spolen och svetsmaskinens arm, där spolen sitter monterad på.   Resultatet på lösningen presenteras med hjälp av ritningar i CAD, i både 3D och 2D, samt beräkningar. Anledningen till att presentationen görs med hjälp av CAD- ritningar är för att tydliggöra lösningens koncept samt för att kunna påvisa hur metodikerna har använts vid lösningen. Lösningarna har jämförts och övervägts med Pughs matris. Med de beräkningar som gjorts har även hållfastheten kunnat räknats ut för lösningen. Syftet och frågeställningen besvarades för detta arbete.  Den största skillnaden mellan detta arbetes slutgiltiga lösning och ESAB AB:s redan existerande lösning är att enbart den övre delen av spolen behöver skruvas av vid trådbyte. Detta gör att många moment kan elimineras, vilket i sin tur förkortar monteringstiden och mer tid kan ägnas åt arbete i svetsningen. / This thesis deals with a problem that has arisen at the welding company ESAB AB in Laxå, when changing 100 kg thread spools in a welding machine. The wire sits between a spool consisting of a lower and upper part that are screwed together. The spool is then mounted in an arm at the back of the welding machine.  The problem with the spool change is partly that the spool weighs a lot, and partly that the change needs to go through several different steps. First, the spool with used wire must be lifted off with a traverse and laid on the ground. Then the upper part of the spool needs to be unscrewed to remove the used wire by hand. Then is brought with a help of a traverse. The wire is then placed on the lower part of the spool. The upper part of the spool is then retrieved and gets screwed on. When these steps are completed, the spool gets lifted back onto the welding machines arm with the traverse and gets mounted on.  The welding machine's arm can have up to four spools mounted simultaneously. These steps take up time from the work that needs to be done and are also heavy. The solution to the problem is to implement the Design for Assembly (DFA) methodology, with the aim of minimizing assembly time and continuing with a product development process of the spool and the arm that the spool is on.  The results of the solution are presented with the help of drawings in both 3D and 2D CAD drawings as well as calculations. The reason why the presentation is made with the help of CAD drawings is to clarify the concept of the solution and to be able to demonstrate how the methodologies have been used in the development. The solutions have been compared and weighted with Pugh's matrix. With the calculations that have been made, it has also been possible to calculate the strength of the solution. The purpose and question were answered for this work. The biggest difference between this work's final solution and ESAB AB's already existing solution is that only the upper part of the spool needs to be unscrewed when changing wires. This means that many steps can be eliminated, which in turn shortens the assembly time and more time can be devoted to work.

Kolfiberkompositer är ett av de materialsom utvecklas snabbast just nu. Analogt med att materialet blir billigare och börjar användas i större utsträckning av flygindustrin utvecklas också tillverkningsmetoder för att följa framstegen. Hur material och tillverkningsmetoder sätter krav och påverkar en produkts utformning och prestanda kan vara svårt att definiera. I detta examensarbete har en Design for Manufacturing och Assembly (DFM/A)-metod utvecklats för att under hela produktutvecklingsprocessen kunna ta hänsyn till produktionsaspekter. DFM/Ametoden är framtagen åt Saab Aerostructures med hänsyn till de material som används, deras existerande produktionsprocesser och den produktutvecklingsprocess som finns på företaget. Utifrån litteratur- och fallstudier har en DFM/A-metod som kallas Metod 2015 (M2015) utvecklats. Metoden innehåller en arbetsprocess, konstruktionsriktlinjer samt stödjande DFM/Averktyg. Genom att i hela utvecklingsprocessen ta hänsyn till produktionsaspekter är detta arbetssätt anpassat för att underlätta utveckling av kolfiberkompositkomponenter på Saab. Utöver själva metoden i sig finns allt material som behövs för användning av M2015 sammanställt i en manual som i första hand riktar sig till konstruktören. Genom att skapa en bättre förståelse för produktionsaspekterna hos en konstruktion och tillhandahålla rätt verktyg kan DFM/A-metoden bidra till flera positiva effekter. Användandet av M2015 bör leda till produkter av kolfiberkomposit som är lättare att tillverka vilket i sin tur också bör minska onödiga kostnader, ge högre kvalitet och kortare ledtider. Införandet ställer dock också krav på Saab för att dessa målsättningar ska kunna uppnås. / Carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is one of the fastest developing materials right now. Analogously to the material becoming cheaper and being used more widely in the aerospace industry the manufacturing methods have developed to follow the progress. How material and manufacturing method change the requirements and affect a product's design and performance can be hard to determine. This degree project has developed a Design for Manufacturing and Assembly (DFM/A) method to easier take into consideration the production process throughout the product development. The DFM/A method is developed for Saab Aerostructures and is based on their materials, production process and product development process. By studying literature and performing case studies a DFM/A method called Method 2015 (M2015) was developed. The method includes a work procedure, design guidelines and supporting DFM/A tools. By considering the production aspects throughout the development process this method of operation facilitate the development of CFRP products at Saab. In addition to the method itself the materials needed to use M2015 is compiled in a manual for the designer. By creating a better understanding of the production aspects of a design and providing the right tools the DFM/A method can contribute to several positive effects. The use of M2015 should lead to CFRP products that are easier to produce which in turn should minimize unnecessary costs, raise the quality and shorten lead times. However, the implementation of M2015 at Saab also creates demands to reach these targets

ESAB har beslutat att analysera om en Design For Assembly (DFA) metodik går att implementera med syfte att sänka monteringstiden och utveckla deras produktutvecklings-process (PU-process). Målet för det här projektet är således att presentera hur en arbetsmetodik inom DFA kan tillämpas genom att undersöka en exempelprodukt, rullbock. För att förstå DFA och dess relaterade områden genomfördes en litteraturstudie. Studien utfördes för att få en djupare förståelse där undersökningar gjordes inom vetenskapliga artiklar, böcker och webbkällor. Undersökningarna utfördes med mål att samla information om andra lyckade DFA-implementeringar, tillämpningsområden och riktlinjer. Genomförandet följer en PU-process med DFA som fokus. Till en början av PU-processen framställdes en kravspecifikation och en rotorsaksanalys. En DFA-metodik utnyttjades för att framställa konceptförslag för rullbocken. Metodiken grundar sig i de riktlinjer och frågor som presenterats i litteraturstudien. Resultatet presenteras i former av CAD-ritningar och riktlinjer. CAD-ritningar framställs för att få en förståelse över konceptförslagen och hur metodiken har tillämpats. Riktlinjerna är kortare punkter som bör övervägas av användaren vid utveckling av produkter. Lösningarna viktades mot varandra med hjälp av Pughs matris. Syftet och frågeställningen för projektet har besvarats. En arbetsmetodik och riktlinjer för DFA presenterades genom att undersöka exempelprodukten och en litteraturstudie inom området. / ESAB has decided to analyze whether a Design for Assembly (DFA) methodology can be implemented with the aim of reducing assembly time and developing their product development process (PD-process). The aim of this project is thus to present how a working methodology within DFA can be applied by investigating an example product, roller bed. To understand DFA and its related areas, a literature study was conducted. The study was conducted to gain a deeper understanding where research was done in scientific articles, books, and web sources. The surveys were conducted with the aim of gathering information about other successful DFA implementations, areas of application and guidelines. The implementation follows a PD-process with DFA as the focus. At the beginning of the PD-process, a requirements specification and a rotor case analysis were created. A DFA methodology was used to produce concept proposals for the roller bed. The methodology is based on the guidelines and questions presented in the literature study. The results are presented in the form of CAD drawings and guidelines. CAD drawings were created to gain an understanding of the concept proposals and how the methodology has been applied. The guidelines are shorter steps that should be considered by the user when developing products. The solutions were weighted against each other using Pugh's matrix. The purpose and question of the project have been answered. A working methodology and guidelines for DFA were presented by examining the example product and a literature study in the area.

In this report a product development process is constructed and used to redesign an omnidirectional treadmill, the Omnideck. The current design of the Omnideck platform is designed without regard for assembly. Using modularity and design for assembly theories, incorporated with the product development process, the Omnideck platforms design is improved in respect to assembly time. The original design required 175 labour hours to install. The result is an improved design which requires ten and a half hours to install at a customer. This is achieved by redesigning the Omnideck into individual modules which allow for a faster installation.