jump to content

ASTUTE 2020 (Cymraeg)

Ymateb i her y cyfyngiadau symud presennol: amser i fyfyrio, dadansoddi a gwella eich cynnyrch gweithgynhyrchu gydag ASTUTE 2020

Ymateb i her y cyfyngiadau symud presennol: amser i fyfyrio, dadansoddi a gwella eich cynnyrch gweithgynhyrchu gydag ASTUTE 2020

24/06/2020


Mae ASTUTE 2020 yn canolbwyntio ar dechnolegau sy’n ymwneud â gweithgynhyrchu, ac mae ein harbenigedd academaidd a thechnegol yn defnyddio dull gweithredu amlddisgyblaeth sy’n cwmpasu ymchwil ar gylch oes cyfan y cynnyrch, fel bod modd i gwmnïau ddatblygu cynnyrch a gwasanaethau cynaliadwy trwy gymhwyso gwybodaeth, cyfarpar, deunyddiau a phobl mewn modd integredig. Gall cysylltu ag ASTUTE 2020 o bell helpu eich busnes i sbarduno syniadau ac ymdrin ag unrhyw heriau gweithgynhyrchu y gallech chi fod yn eu hwynebu ar hyn o bryd. Yn yr erthygl hon, byddwn ni’n dysgu am Ddulliau Ansawdd Cadarn a sut mae hynny’n hanfodol i effeithlonrwydd.

Beth yw Peirianneg Ansawdd Cadarn a Sut Mae’n Gweithio?

Techneg rheoli ansawdd yw peirianneg ansawdd cadarn, sy’n gwella gweithgynhyrchadwyedd a dibynadwyedd cynnyrch neu broses, gan leihau costau datblygu cynnyrch a chostau oes gyfan. Wedi’i seilio ar ddull Dylunio Arbrofion (DoE) Taguchi, a sylfaenwyd ar y dull Dylunio Arbrofion (DoE) Ffactoraidd Ystadegol, mae’n golygu adeiladu’n arbrofol er mwyn lleihau’r risg yn y tymor hwy. Os yw effaith gwahanol newidynnau ar system ar safle weithgynhyrchu yn anhysbys, gall y dulliau hyn nodi’r effeithiau hynny, fel bod modd i chi eu rheoli neu eu lliniaru.

Gall fod yn anodd diffinio ansawdd, ond bydd pob gweithgynhyrchydd yn ymwybodol bod ansawdd gwael yn costio iddyn nhw a’u cwsmeriaid. Un ffordd o feddwl am ansawdd cynnyrch yw ystyried ei nodweddion a pha mor dda mae’n cydymffurfio â’r nodweddion hynny. Yn yr achos hwn, mae amrywiad yn y safon yn digwydd o ganlyniad i amrywiad mewn unrhyw baramedrau sy’n effeithio ar ei gydymffurfiaeth â’r nodweddion hynny. Mae’r paramedrau hyn yn syrthio i gategori rhai rheoladwy – newidynnau y gallwn ni eu newid – neu sŵn – newidynnau ar hap na allwn eu newid.

Trwy gynnal arbrofion a gynlluniwyd, mae modd deall perfformiad system a’r rhyngweithio a geir o ran newidynnau rheoladwy a rhai sŵn anrheoladwy. Gellir defnyddio’r wybodaeth hon yng nghyfnod datblygu’r cynnyrch i gyflwyno cynnyrch cadarn – sy’n gweithredu’n ddiogel oddi mewn i derfynau’r newidynnau hynny. Y canlyniad yw cynnyrch neu broses a fydd yn perfformio’n ddibynadwy yn ôl y disgwyl oherwydd nad yw’n sensitif i effeithiau ffynonellau amrywioldeb, boed y rheiny’n amgylcheddol, yn fecanyddol neu o unrhyw fath arall. Yn yr un modd, gellir dylunio prosesau oddi mewn i linell weithgynhyrchu yn gadarn, er mwyn sicrhau eu bod yn gweithredu’n bell o derfynau methiant.

Beth yw’r Cyfleoedd a’r Heriau wrth Gymhwyso Peirianneg Ansawdd Cadarn?

Cyfleoedd

Gall peirianneg ansawdd cadarn wneud y canlynol:

  • Lleihau costau datblygu cynnyrch a chostau gweithredu hyd oes.
  • Darparu dyluniadau cynnyrch cadarn sy’n golygu bod modd defnyddio’r cynnyrch mewn amgylcheddau newydd.
  • Cael eu gweithredu all-lein er mwyn dylunio cynnyrch a phrosesau cadarn trwy achub y blaen wrth nodi achosion amrywiad.
  • Lleihau nifer y diffygion sy’n dod oddi ar linellau cynhyrchu.
  • Cael eu gweithredu ar-lein er mwyn diagnosio a dileu achos amrywiad wrth gynhyrchu.
  • Darparu dealltwriaeth ddyfnach o brosesau gweithgynhyrchu neu ddefnyddiau cynnyrch.

Mae rhoi peirianneg ansawdd cadarn ar waith yn cyflwyno heriau yn ogystal, gan gynnwys:

  • Bydd yr arbrofion cychwynnol yn cynhyrchu rhannau na ellir eu defnyddio.
  • Gall rheoli rhai paramedrau, wrth gynhyrchu neu yn y maes, fod yn heriol.

Beth yw Manteision/Effeithiau Ymgorffori’r Dechnoleg hon?

Mae’r technolegau hyn yn caniatáu i weithgynhyrchwyr leiafu diffygion a bod yn hyderus ynghylch perfformiad eu cynnyrch a’u prosesau, hyd yn oed os bydd amrywiadau yn eu hamodau gweithredu. Mae’r manteision yn cynnwys mwy o foddhad i’r cwsmer, trwy reolaeth dynnach ar ansawdd.

Mae defnyddio’r offer hyn, ar y cyd â’r ystod o dechnolegau a ddefnyddir mewn amgylchedd Industry 4.0, yn golygu bod gweithgynhyrchwyr yn gallu sicrhau gwell dealltwriaeth o berfformiad eu cynnyrch a’u prosesau. Mae cyfuno dylunio paramedrau cadarn â thechnolegau fel cyfrifiadura cwmwl, dysgu peiriant, a gweithgynhyrchu lefel uwch yn caniatáu mwy o reolaeth ar brosesau gweithgynhyrchu, heb fod angen cymaint o ymyrraeth, neu hyd yn oed heb bresenoldeb corfforol o gwbl. 

A all ASTUTE 2020 gefnogi cwmnïau â’r Dechnoleg hon wrth weithio gartref?

Ar hyn o bryd mae cwmnïau gweithgynhyrchu yn gorfod newid sut maen nhw’n gweithredu mewn ymateb i bandemig Covid-19 a chymlethdodau’r cyfyngiadau symud. P’un a yw hynny’n golygu addasu prosesau i ganiatáu cadw pellter corfforol diogel, addasu cynnyrch i wasanaethu marchnadoedd newydd, neu atal cynhyrchu dros dro ac ailagor ar sail ymateb i archebion, gall ASTUTE 2020 gefnogi cwmnïau ag ymchwil ar sut mae ymgorffori peirianneg ansawdd cadarn i’w gweithrediadau. Gall cysylltu ag ASTUTE 2020 o bell helpu eich busnes i ysgogi syniadau a rhoi sylw i’r heriau gweithgynhyrchu y gallech fod yn eu hwynebu ar hyn o bryd, gan roi mantais gystadleuol i chi. 

Yn aml mewn sefydliadau gweithgynhyrchu, pan fydd y llif cynhyrchu’n llawn, does gan weithgynhyrchwyr ddim amser i adolygu ac adfyfyrio ynghylch agweddau gwelliant parhaus ar gynnyrch a phrosesau. Nawr bod cynhyrchu ar stop neu o leiaf yn digwydd ar raddfa fach, mae’n amser delfrydol i adfyfyrio, i ddadansoddi, ac i wella. Bydd defnyddio hynny’n gyfle i greu dyluniadau arbrofol yn lleihau’r risgiau masnachol a gwyddonol yn y tymor hwy. Os bydd gweithgynhyrchwyr yn awyddus i addasu eu cynnyrch neu ddechrau gwerthu i farchnad wahanol, gall y technegau a ddisgrifir yma sicrhau’r perfformiad gorau posibl iddynt, hyd yn oed mewn amgylcheddau newydd. Ar ben hynny, mae dylunio cynnyrch a phrosesau’n gadarn o’r cychwyn cyntaf yn golygu bod modd i linellau cynhyrchu weithredu gyda llai o weithwyr yn bresennol yn gorfforol.

Sut mae Arbenigedd ASTUTE 2020 yn Ymgorffori’r Dechnoleg hon i’r Sector Gweithgynhyrchu yng Nghymru?

Mae medrusrwydd ymchwil ASTUTE 2020 ym maes arbenigol peirianneg systemau gweithgynhyrchu yn cynnig cyfle unigryw i weithgynhyrchwyr gofleidio technolegau gweithgynhyrchu’r dyfodol, megis Rheoli Ansawdd All-lein. Mae rheoli ansawdd ym mhob cam o’r gweithgynhyrchu yn agwedd allweddol ar y system rheoli ansawdd, a thrwy gydweithio rhwng diwydiant ac academia, gallwn ni ganolbwyntio ar gryfderau allweddol technolegau gweithgynhyrchu’r dyfodol trwy ailystyried pob agwedd ar eich busnes gweithgynhyrchu o bersbectif digidol, gan greu gwerth pellach, gwella effeithlonrwydd a chaniatáu cynnig gwell cynnyrch, prosesau a gwasanaethau i farchnad fyd-eang. Drwy ddarparu arbenigedd ymchwil blaengar, gall busnesau yng Nghymru gydweithio ag ASTUTE 2020 i roi sylw i’w heriau gweithgynhyrchu gan fanteisio ar dechnolegau clyfar.

Astudiaethau achos Dylunio Arbrofion:

Cyflwynir dwy astudiaeth achos sy’n defnyddio dwy dechneg arbrofi wahanol er mwyn optimeiddio perfformiad prosesau gweithgynhyrchu ychwanegion (AM). Cyflawnir yr astudiaeth achos gyntaf ar broses AM Modelu Dyddodiad Asio (FDM) sy’n defnyddio’r dull ffactorol Dylunio Arbrawf (DoE), tra bod yr ail achos yn digwydd ar broses AM Asio Gwely Powdwr gan ddefnyddio dull gweithredu un ffactor ar y tro (OFAT).

Astudiaeth Achos 1:

Cyflwyniad:

Mae’r astudiaeth achos hon yn disgrifio cymhwyso methodoleg Dylunio Arbrawf (DoE) i argraffydd 3D Gweithgynhyrchu Ychwanegion newydd a osodwyd yn labordai ymchwil Prifysgol Mondragon, Sbaen.  Prifysgol Mondragon, Grŵp Ymchwil Rheoli Gweithrediadau

Mae’r astudiaeth yn dangos sut gall DoE helpu 1) i sicrhau dealltwriaeth drylwyr o beiriant neu broses a 2) o nodi gosodiadau paramedr optimwm er mwyn mwyafu perfformiad peiriant.

Yr astudiaeth achos:

Prif amcan yr astudiaeth hon oedd datblygu dealltwriaeth ac ymddygiad yng nghyswllt gwahanol baramedrau Modelu Dyddodiad Asio (FDM) oddi mewn i broses Gweithgynhyrchu Ychwanegion (AM). Cynhaliwyd yr astudiaeth ar argraffydd newydd AM/3D a sicrhawyd ar gyfer labordai ymchwil Prifysgol  Mondragon, Sbaen (Ffigur 1). Defnyddiwyd techneg fodelu gadarn a seiliwyd ar DoE i gyflymu datblygiad y broses AM.

Roedd i’r rhan a grewyd ar gyfer yr astudiaeth hon ddyluniad safonol ar gyfer prawf tynnol, fel y gwelir yn Ffigur 2. Gwnaed yr holl rannau o PLA, sef polymer safonol a ddefnyddir mewn prosesau AM sy’n defnyddio technoleg FDM. I werthuso priodweddau mecanyddol y samplau, cynhaliwyd profion tynnol yn y labordy, gan ddilyn safon EN ISO 527.

Nodwyd 15 o baramedrau fel y ffactorau pwysicaf oedd yn effeithio ar y broses. Lleihawyd hynny i 6 pharamedr allweddol (ffactorau rheoladwy) a ddefnyddiwyd yn yr arbrawf DoE i ddadansoddi effeithiau arwyddocaol a sut roedden nhw’n rhyngweithio. Dewiswyd dwy lefel ar gyfer pob un o’r 6 ffactor a’u gwerthuso gan ddefnyddio dyluniad ffactoraidd ffracsiynol, gyda dau efelychiad (64 o arbrofion). Mesurwyd 3 allbwn prawf, sef 1) Modwlws Young (Gpa), 2) toriad yn y tyniant (Mpa) a 3) Anffurfiad y toriad.

 

 

Ffigur 1: Cyfarpar Modelu Dyddodiad Asio

Ffigur 2: Dimensiynau’r sampl a brofwyd

Cafodd y canlyniadau eu ffitio i fodel, ac amcangyfrifwyd effeithiau’r prif ffactorau a sut roeddent yn rhyngweithio. Defnyddiwyd meddalwedd Minitab 18 i wneud y dadansoddi.

Dewiswyd gwerthoedd optimwm y 6 ffactor ar sail y dadansoddiad DoE. Gan fod 3 ymateb allbwn yn cael eu mesur, nodwyd ffactorau a lefelau arwyddocaol ar gyfer pob ymateb, a gwerthuswyd y cyfuniad gorau o ffactorau oedd yn mwyafu pob un o’r 3 ymateb. Dilyswyd y canlyniadau trwy gymhwyso’r gosodiadau i weithgynhyrchu dau fowld; un ar gyfer gweithgynhyrchu sglefrfyrddau a’r llall ar gyfer casynnau droniau.

Casgliadau astudiaeth achos 1:

Mae’r astudiaeth achos yn dangos pwysigrwydd defnyddio dulliau dylunio arbrofion (DoE) i optimeiddio proses, gydag isafwm o ymdrech arbrofol. Mae modd cymhwyso’r gwaith gosod a dadansoddi arbrofol yn hwylus i dechnolegau AM/3D eraill er mwyn canfod gosodiadau gorau amrywiol baramedrau’r broses. Mewn cyd-destun ehangach, mae modd cymhwyso’r broses cam wrth gam hefyd i brosesau gweithgynhyrchu eraill.

Mae manylion pellach am yr astudiaeth achos i’w gweld yn y cyfeiriad canlynol:

Eguren, J.A., Esnaola, A. ac Unzueta, G. (2020), “Modelling of an additive 3d-printing process based on design of experiments methodology”, Quality Innovation Prosperity, Cyfrol 24 Rhif 1, tt. 128–151.

DOI: http://dx.doi.org/10.12776/qip.v24i1.1435

Astudiaeth Achos 2 – Astudiaeth Achos ASTUTE:

Cyflwyniad:

Dyma astudiaeth achos Sandvik Osprey Ltd Astute, sy’n dangos dull gweithredu amgen a ddefnyddiwyd gan y tîm ASTUTE ym Mhrifysgol Caerdydd i ganfod yr ateb delfrydol ar gyfer peiriant AM y cwmni. Renishaw AM250 oedd y peiriant a ddefnyddiwyd, gyda phroses asio gwely powdwr.

Yr astudiaeth achos:

Bu’r achos hwn yn archwilio defnydd o aloi nicel tymheredd uchel (H-X) mewn peiriant AM. Yn yr achos hwn, nodwyd bod 4 paramedr yn dylanwadu ar y canlyniadau printiedig: 1) Pŵer laser, 2) Cyflymder Sganio, 3) Bylchiad y rhwyllo a 4) Trwch yr haen o bowdwr. Ar sail profiad y tîm a gwaith a gyhoeddwyd yn flaenorol ar y dechnoleg hon, cadwyd y pŵer ar y lefel uchaf er mwyn lleihau’r newidynnau optimeiddio ac ar yr un pryd wella effeithlonrwydd cynhyrchu. Defnyddiwyd haen powdwr un trwch yn unig. I sicrhau dwysedd pacio da i’r powdwr, cafwyd bod trwch yr haen ddelfrydol ychydig yn uwch na maint cyfartalog y gronynnau.

Gan fod y pŵer laser yn cael ei gadw ar y lefel uchaf, cyflymder sganio’r laser fyddai’n cael yr effaith fwyaf o ran allbwn. O ganlyniad, cyflawnwyd arbrofiad gan ddefnyddio 5 cyflymder sganio gwahanol a 3 phellter bylchiad rhwyllo, oedd yn rhoi 15 o arbrofion. Cyflawnwyd optimeiddio trwy fesur dwysedd cymharol y samplau L-PBF gwneuthuredig.  

Casgliad astudiaeth achos 2:

Yn yr enghraifft hon, ar sail gwybodaeth flaenorol am y broses, cyflawnwyd optimeiddio cyflym trwy amrywio dau baramedr yn unig ar draws 15 o arbrofion. 

Yn achos deunyddiau newydd, byddai angen profion pellach a fyddai’n cynnwys ehangu’r cyflymder sganio ac ystod y bylchiad rhwyllo yn ogystal â defnyddio ystod o osodiadau pŵer laser. O dan yr amodau hynny, byddai cynnal profion un ar y tro yn fuan yn mynd yn amhosibl ei reoli, er enghraifft byddai cyflwyno 3 gosodiad pŵer laser yn golygu bod angen o leiaf 45 o arbrofion. O dan yr amodau hyn, byddai defnyddio methodoleg DoE yn fwy effeithlon, a hefyd yn rhoi gwell dealltwriaeth o’r effeithiau paramedr a sut maent yn rhyngweithio.

Mae rhagor o fanylion am astudiaeth achos 2 ar gael yn:

ASTUTE 2020 – Astudiaeth Achos Sandvik Osprey Ltd.

a

Han, Q., Gu, H a Setchi, R., Discrete element simulation of powder layer thickness in laser additive manufacturing, Powder Technology, Cyfrol 352, 2019, Tud. 91-102, ISSN 0032-5910,

DOI: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.04.057

Mae ymchwil ar y cyd ag ASTUTE 2020 yn rhan hollbwysig o allu cwmnïau i gyflawni eu targedau twf i’r dyfodol trwy wella gwydnwch eu systemau gweithgynhyrchu a’u cadwyni cyflenwi.

Gall ASTUTE 2020 gefnogi cwmnïau gweithgynhyrchu ar draws amrywiaeth o sectorau, megis awyrofod, moduron, cynhyrchu ynni, olew a nwy, dyfeisiau meddygol, electroneg, bwydydd, etc., gan ysgogi twf trwy gymhwyso technolegau peirianneg uwch i heriau gweithgynhyrchu, ac arwain at ymchwil flaengar ac arloesedd. Mae trefniadau cydweithio ASTUTE 2020 yn ysbrydoli cwmnïau gweithgynhyrchu i wella a lliflinio eu prosesau gweithgynhyrchu, y cynnyrch maen nhw’n eu gweithgynhyrchu a’u cadwyn gyflenwi, gan gynhyrchu nwyddau a gwasanaethau cynaliadwy, gwerth uwch, a dod â nhw i farchnad fyd-eang.

Mae rhaglen ASTUTE 2020 wedi cael ei hariannu’n rhannol gan Gronfa Datblygu Rhanbarthol Ewrop trwy Lywodraeth Cymru a’r Sefydliadau Addysg Uwch cyfranogol.

Mae croeso i chi gysylltu i drafod cyfleoedd i weithio gyda ni; bydd y tîm ym Mhrifysgol De Cymru yn hapus i’ch cefnogi gyda’ch heriau Peirianneg Ansawdd.

e-bost: steffan.james@southwales.ac.uk

Back