Institutt for produksjons- og kvalitetsteknikk (IPK) Studentmøte NTNU-Kalvskinnet 16.03.2016

http://www.ntnu.no/ipkhttps://www.facebook.com/IPK.NTNU/

2

Agenda

• Faglig innhold i masterstudier ved IPK– Hovedfokus på RAMS = Sikkerhet, pålitelighet og vedlikehold

• Studentmiljø• Spørsmål

3

IPK er involvert i flere programmer

• Et 5-årig «maskinstudium», dvs PuP = Produktutvikling og produksjon, http://www.ntnu.no/studier/mtprod/

• 2-årige masterstudier med BSc som basis– PuP = Produktutvikling og produksjon– RAMS* = Sikkerhet, pålitelighet og vedlikehold http://

www.ntnu.no/studier/msrams – Global produksjonsledelse* http://www.ntnu.no/studier/msgloman – Undervannsteknologi, http://www.ntnu.no/studier/miuvt – Prosjektledelse*, http://www.ntnu.edu/studies/msproman

• Internasjonale kontra norske programmer– * = Internasjonalt program, gir tittelen «Master of Science». – For å få tittelen sivilingeniør må man velge ett av de norske programmene– De internasjonale programmene er spesialsydde, og kan være enda mer

relevante enn å gå via f eks 2-årig PuP

4

PuP = Produktutvikling og produksjon

• For IPK er produksjon (Manufacturing):1. Bruke teknologi og arbeidskraft til å lage produkter =

Produksjonsteknologi2. Gjøre dette smart slik at man kan tjene penger =

Produksjonsledelse

• To av instituttets hovedprofiler I PuP er direkte knyttet til 1. og 2.:

5

Ny robotlab ved IPK

• To store roboter og to sveiseroboter• Robotsyn og avanserte sensorsystemer• Sveising og montasje for offshore og maritim industri• Egnet for studentlab og masteroppgaver

6

Sentrale kurs, produksjonssystemer

• Mekatronikk (TPK4125)• Undervanns kontrollsystemer (TPK4126)• Industriell mekatronikk (TPK4128)• Robotteknikk (TPK4170)• Produksjonsteknologi (TPK4190)• Måleteknikk (TPK4195)

7

TPK4125 - Mekatronikk

• Mekatronikk (Wikipedia) er eit fagfelt som kombinerer mekanikk og elektronikk.– I kompliserte system, som til dømes robotar, er det eit samspel

mellom rørlege mekaniske delar, aktuatorar (ofte elektriske motorar), sensorar som måler akselerasjon, posisjon, osb. og ei eller anna form for reguleringssystem

– Mekatroniske system inneheld òg ofte programvare som realiserer kontrollsystemet, kommuniserer med omverda, osb.

• Læringsmål– Enkle elektriske kretser og elektriske komponenter– Analog signalprosessering med operasjonsforsterkere– Grunnleggende digitalteknikk og digitale signaler– Arkitektur, programmering og grensesnitt for mikrokontrollere.

8

TPK4170 – Robotteknikk

• Dette emnet gir en innføring i robotteknikk slik at studenten får kompetanse i design og implementering av robotsystemer– Dette gjøres ved å gå igjennom relevante tema innen geometri,

kinematikk, dynamikk og styresystemer– Det legges vekt på at studenten får utviklet ferdigheter i kinematikk og

robotsyn ved programmering i MATLAB– Systemer for robotstyring basert på robotsyn og måling av kontaktkrefter

presenteres. • Læringsmål

– Oppbygging og anvendelser av industriroboter– Robotkinematikk, koordinatsystemer og jakobimatriser– Robotdynamikk– Styresystemer for posisjonsstying og styring av kontaktkraft– Robotsyn

9

TPK4190 – Måleteknikk

• Verkstedteknisk måleutstyr, koordinatmålemaskiner, laserinterferometri, måling av overflater, måleusikkerhet, geometriske toleranser, toleranseberegninger, statistisk prosesskontroll, kvalitetsteknikk, testing av verktøymaskiner, prosessovervåking.

• Læringsmål– Studentene skal tilegne seg kunnskap om måleutstyr og

målemetoder for maskintekniske anvendelser. – Man skal kjenne vanlige prinsipper for dimensjonsangivelse og

toleransesetting på maskintegning, og forstå hvilke målemetoder som kreves

10

Prinsipielle problemstillinger

• Roboter kan i dag programmeres ved å gi instruksjoner av typen– Flytt arm fra posisjon (x1,y1,z1) til posisjon (x2,y2,z2) – Klyp sammen gripearm fra radius r2 til radius r2

– Flytt arm fra posisjon (x2,y2,z2) til posisjon (x3,y3,z3)

• Dette språket gjør det omstendelig å programmere større arbeidsoperasjoner

• Det er ønskelig å utvikle programmeringsspråk på et høyere nivå– Lokaliser objekt O i et område A– Grip objektet, med maksimum kraft F1

– Flytt objektet til posisjon (x3,y3,z3)

11

3D-printing

• 3D-printing, eller “additive manufacturing” er en produksjonsmåte for å lage fysiske objekter hvor man bygger geometrier ved å “printe” lag på lag

• I forhold til vanlig maskinering gir dette store muligheter mht hvilke geometrier som kan fremstilles

• Eksempler– Lettvektsstrukturer hvor det er en “ministruktur” tilsvarende

“fagverk”– Strukturer som har innebygget ørsmå “kanaler” som kan benyttes

til kjøling. Dette er avgjørende viktig for “støpeverktøy”

• http://folk.ntnu.no/vegardbr/ic2/THM_Benteler.avi

12

Teknologiorientert?

• Dersom du fasineres av teknologi (roboter, 3D-printing osv) kan du velge:– 2-årig master i PuP, og så velge IPK som spesialisering, eller– 2-årig master i undervannsteknologi

Produksjonsledelse

Verdikjeder for å «tjene penger»

14

Relevante kurs

• Produksjonsledelse (TPK4100)• Produksjonslogistikk (TPK4135)• Verdikjedestyring (TPK4160)• ERP og PLM systemer (TPK4165)• Produksjonsstrategi (TPK4180)• Industrial Systems Engineering (TPK4185)

15

TPK4100 - Produksjonsledelse

• Innhold– Produksjonsstrategi, produksjonsformer, produksjonsstyring,

produksjonslogistikk, fabrikkplanlegging, prestasjonsmåling, informasjonssystemer, produksjonsøkonomi og bærekraftig produksjon.

• Kunnskaper: – Grunnkunnskap om produksjonsledelse i moderne produksjonsbedrifter. – Forståelse om og anvendelse av relevante modeller, metoder og

analyseteknikker, inkludert bruk av informasjons og kommunikasjonsteknologi • Ferdigheter:

– Evne til å kunne anvende tilegnet kunnskap til å utvikle helhetlige løsninger innen produksjonsledelse. Evne å omforme teorier til praktisk anvendelse basert på velbegrunnede valg av relevante alternative løsninger. Vurdere analyseverktøy, metoder, tekniske modeller og løsninger selvstendig og kritisk.

• Generell kompetanse (holdninger): – Forstå produksjonslederens rolle i et helhetlig samfunnsperspektiv. – Kunne samarbeide og bidra til tverrfaglig samhandling. – Kunne formidle og kommunisere produksjonsfaglig problemstillinger og løsninger.

16

TPK4135 – Produksjonslogistikk

• Styringsmodeller for produksjon og logistikk. – Styringsprinsipper. MRP/MRPII/ERP: Material Requirements

Planning/Manufacturing Resource Planning/Enterprise Resource Planning. Syklisk produksjon. Flaskehalsstyring. Japansk produksjonsfilosofi, Lean Manufacturing, Toyota Production System. Kanban, Heijunka, Polca og Quick Response Manufacturing. Value Stream Mapping. Avanserte prinsipper og metoder for produksjons- og lagerstyring. Detaljplanlegging og sekvensiering samt Manufacturing Execution Systems (MES). Gruppeteknologi, layout og materialflytanalyser

• Læringsmål• Emnet skal gi studentene avansert forståelse for logistikk- og

styringsprosessene i en produksjonsbedrift, samt kunnskaper om prinsipper, verktøy og systemer for å analysere, utvikle og styre disse prosessene.

17

TPK4160 - Verdikjedestyring og anvendt beslutningsstøtte• Hovedtema er planlegging og styring av produksjons- og

logistikksystemer i verdikjeder– Grunnleggende verdikjedeteorier, verdikjedestrategier, planlegging og styring i

verdikjeder, prognosemodeller, lagerstyringsmodeller, distribusjonsmodeller, informasjonsteknologi i verdikjeden og beslutningsstøtte metodikk

– Emnet fokuserer på bruk av metoder og modeller for kartlegging og analyse, simulering og optimering for å designe, utforme og ta beslutninger i verdikjeden.

• Læringsmål– Spesialisert dybdekunnskap om styring av logistikkoperasjoner i verdikjeden til

produksjons- og handelsbedrifter med IKT og beslutningsstøtte– Grundig forståelse av verdikjedesystemet, dets bestanddeler og prosesser,

bruken av IKT og hvordan verdikjeder kan etableres, styres og forbedres– Forståelse og anvendelse av relevante modeller, metoder og analyseteknikker– Innsikt i hva som er kjerneteknologier innen de respektive prosessene– Trening når det gjelder vitenskapelig løsning av industrielle problemstillinger og

rapportskriving.

Hva er det mest lønsomme strategien?

MTS Make To Stock (produsere til lager)

ATO Assemble To Order (montere på ordre)

MTO Make To Order (produsere på ordre)

ETO Engineer To Order (konstruere på ordre)

19

Er det sikkert – og tilgjengelig?

• Hovedprofilene “Produksjonsteknologi” og “Produksjonsledelse” har fokus på teknologien og hvordan teknologi og mennesker kan produsere varer slik at noen tjener penger på dette

• Teknologi i vid forstand – og dekker også systemer for produksjon av olje og gass, signalanlegg for jernbane, avanserte bro- og tunnelsystemer, osv…

Men:• Er teknologien og systemene sikre?• Er de tilgjengelig når vi trenger dem?• Er det mulig å vedlikeholde dem på en kostnadseffektiv

måte?

http://www.ntnu.no/ross/rams

Reliability, availability

maintainability, and safety

(RAMS)

Viktig for alle type systemer – i alle sammenhenger

Gruppeleder: Jorn.Vatn@ntnu.no

21

Relevante kurs

• Industriell sikkerhet/pålitelighet (TPK4120)• Risikoanalyse (TPK5160)• Driftssikkerhet vedlikehold (TPK4140) • Risikostyring i prosjekter (TPK5115)• Driftssikkerhetsstyring (TPK5165)• Vurdering av driftssikkerhet for kritiske systemer

(TPK5170)

22

TPK4120 - Industriell sikkerhet og pålitelighetPålitelighetsvurdering inngår i enhver teknologiutvikling og gir helt sentral kunnskap for å forbedre design.

Kurset gir:• Innføring i grunnleggende begreper og metoder innenfor pålitelighets- og

risikoanalyse av tekniske systemer– Funksjonsanalyse og kartlegging av

feil og farekilder– Systemanalyse basert på FMECA,

pålitelighetsnettverk og feiltre– Beregning av pålitelighet og

tilgjengelighet– Mål for pålitelighet– Analyse av reparerbare systemer ved Markovmetoder

Læringsmål• Emnet skal gi studentene en grundig innføring i grunnleggende begreper og

angrepsmåter knyttet til analyse og vurdering av sikkerhet og pålitelighet av industrielt utstyr med spesielt fokus på utstyr som benyttes innenfor produksjon og distribusjon av energi

23

TPK5160 - RisikoanalyseI alle industrier og i samfunnet kreves det at vi har kontroll med risikoen. Risiko kan være i forhold til mulig skade på personer, miljø og verdier av stor betydning for samfunnet.

Kurset gir:• Innføring i grunnleggende begreper og metoder for risikoanalyse, inkludert:

– Mål for risiko og akseptkriterier– Metoder for å avdekke farlige hendelser og

kritikaliteten av disse– Metoder for å se tekniske systemer i sammenheng

med mennesker og organisasjon.– Risikoreduksjon og kost/nyttevurderinger– Standarder for risikoanalyser

Læringsmål• Studentene skal ha bred kunnskap om hva en risikoanalyse er, stegene i

prosessen ved gjennomføring av risikoanalyse samt vanlige metoder som benyttes.

24

TPK4140 - Driftssikkerhet, vedlikeholdsstyringVedlikehold kan være kostnadsdrivende, og mangel på vedlikehold en sikkerhetsrisiko.Kurset gir:• Innføring i hvordan vedlikeholdsfunksjon bidrar til høy driftssikkerhet, god

leveranseevne, god produksjonskvalitet, akseptabel sikkerhet og lave driftskostnader. Sentrale tema i emnet vil være: Vedlikeholdsplanlegging, vedlikeholdsgjennomføring, vedlikeholdskonsepter, organisering, støttesystemer, LCC og LCP, sikkerhet og vedlikehold, 5S. Sårbarhetsanalyser, intervallestimering, testing, modellering av restlevetid, aldring, indikatorer, pit stop.

Læringsmål• Å gi grunnleggende kunnskap innen moderne vedlikeholdsteori:

– Terminologi– Vedlikeholdsstyring– Vedlikeholdsledelse– Indikatorer og styringssystemer– Analyse og vedlikeholdsoptimalisering

Cost

Time

c(t)

Renewal cost

Savings

T

c*(t)

RCM-logikk for å finne type vedlikehold

Finnes det indikatorersom kan varslekommende feil?

Er det aldrings/slitasjefenomener

Er funksjonen tilkomponenten "skjult"?

Er overhalingmulig

Periodisk overhaling

Periodisk utskifting

Periodiskfunksjonstesting

Nei

Ja

Ja

Ja

Nei

Nei

Nei

Ingen passendeforebyggende tiltak

Ja Er kontinuerligovervåking

mulig?

Ja

Nei Periodisk overvåking

Kontinuerligovervåking

Rødlyspære

Finnes det indikatorer som kan varsle kommende feil?

Er det aldrings/slitasjefenomener

Er funksjonen til komponenten "skjult"?

Er overhaling mulig

Periodisk overhaling

Periodisk utskifting

Periodisk funksjonstesting

Nei

Ja

Ja

Ja

Nei

Nei

Nei

Ingen passende forebyggende tiltak

Ja Er kontinuerlig overvåking

mulig?

Ja

Nei Periodisk overvåking

Kontinuerlig overvåking

Matrisepære

Finnes det indikatorer som kan varsle kommende feil?

Er det aldrings/slitasjefenomener

Er funksjonen til komponenten "skjult"?

Er overhaling mulig

Periodisk overhaling

Periodisk utskifting

Periodisk funksjonstesting

Nei

Ja

Ja

Ja

Nei

Nei

Nei

Ingen passende forebyggende tiltak

Ja Er kontinuerlig overvåking

mulig?

Ja

Nei Periodisk overvåking

Kontinuerlig overvåking

Brannvarsler (ekskl. batteri)

Finnes det indikatorer som kan varsle kommende feil?

Er det aldrings/slitasjefenomener

Er funksjonen til komponenten "skjult"?

Er overhaling mulig

Periodisk overhaling

Periodisk utskifting

Periodisk funksjonstesting

Nei

Ja

Ja

Ja

Nei

Nei

Nei

Ingen passende forebyggende tiltak

Ja Er kontinuerlig overvåking

mulig?

Ja

Nei Periodisk overvåking

Kontinuerlig overvåking

Hvor ofte bør man gjøre forebyggende vedlikehold?

• Skifte av registerreim• Effektiv feilrate, lE (t) = 0.71 t 2/ MTTF3

• MTTF = Midlere tid til feil = 175 000 km• FV Kostnad = 7 000 kr• KV Kostnad = 35 000 kr

– FV = Forebyggende– KV = Korrigerende

0.000.02

0.040.06

0.080.10

0.120.14

0.160.18

0 50 000 100 000 150 000 200 000

FV

KV

Tot

Kostnad per km på y-aksen, bytteintervall på x-aksen

31

TPK5165 - DriftssikkerhetsstyringPålitelighet, vedlikehold og sikkerhet på bakes inn i alle faser av en produktutvikling. Krav må etableres, fordeles og implementeres på en systematisk måte.Kurset gir:• Innføring i metoder for integrering av pålitelighet, tilgjengelighet,

vedlikeholdsvennlighet og sikkerhet (RAMS) i produktutvikling– Metoder og standarder for brukes for å utlede RAMS krav– utvikling av spesifikasjoner for RAMS krav - på ulike

detaljnivåer, allokering av RAMS krav ned på delsystemer og komponenter

– prinsipper og metoder for pålitelighetstesting– prinsipper og metoder for pålitelighetsforbedring– metoder for kvalifisering av ny teknologi– analyse av levetidskostnader og strategier for å bestemme

garanti for produkterLæringsmål• Emnet skal gi studentene innsikt i hvordan en kan ta hensyn til pålitelighet,

tilgjengelighet, vedlikeholdsvennlighet og sikkerhet (RAMS) i design og utvikling av et produkt eller et system

32

TPK5170 – Vurdering av driftssikkerhet for kritiske systemer (ny tittel)Kritiske systemer, for eksempel for sikkerhet, er underlagt spesielle standarder og regelverk. Spesielle hensyn må tas for å sikre at det er de «rette» svakhetene i systemet som avdekkes.Kurset gir:• Innføring i metoder for pålitelighets og

tilgjengelighetsanalyse av kritiske systemer, inkludert:– Hvordan definere krav, med utgangs-

punkt i risikoanalysen– Hvilke standarder som gjelder for design og

analyse– Ulike metoder for pålitelighetsvurdering

(utvidet fra TPK 4120), med fokus på praktiske anvendelser– Effekt av testing– Datainnsamling og bruk av data i pålitelighetsvurderinger– Modeller for optimalisering av vedlikehold, og modellering av degradering i

mekaniske komponenterLæringsmål• Studentene skal få en utvidet kunnskap om metoder for risiko- og

pålitelighetsvurderinger, samt en innføring i sentral teori for vedlikeholdsoptimalisering

SFI-SUBPRO: Subsea production and processing

SFI-SUBPRO på “campus”

Eksempler, masteroppgaver

Tittel på oppgave Risk assessment of strait crossing bridgesVeileder Mary Ann LundteigenKnyttet til bedrift Statens vegvesenSommerjobb i forkant av oppgaven

Nei

Kort beskrivelse av problemstilling

The purpose of this thesis is to try to provide an overall risk picture for the planned strait crossing (SC) bridges on coastal highway E39 between Trondheim and Kristiansand in Norway. The thesis starts off by explaining the concepts and solutions of SC bridges to understand what the National Public Road Administration (NPRA) is planning to accomplish with the coastal highway E39. The SC bridges cannot be compared to any other bridge structures in the world, which will lead to some challenges. The biggest challenge with these crossings is the depths of the fjords.

Oppgaven resulterte i jobbtilbud

Ja. Men ikke statens vegvesen.

Hovedprofil RAMS

Tittel på oppgave Implementing IEC 61508 for qualification of safety-instrumented systems for submergible tunnels

Veileder Mary Ann LundteigenKnyttet til bedrift Statens vegvesen Sommerjobb i forkant av oppgaven

No

Kort beskrivelse av problemstilling

Bruk av den generiske standarden IEC 61508 for å kvalifisere teknolog til bruk i “Fergefri E39. Metoden skal testet ut på et konsept for senketunell for Bjørnafjorden.

Oppgaven resulterte i jobbtilbud Ikke ferdig med master ennå (pågår)

Hovedprofil RAMS

Tittel på oppgave Risk Assessment and SIL Allocation of Safety Instrumented Functions for Open Water Workover System

Veileder Mary Ann Lundteigen

Knyttet til bedrift Aker Solutions

Sommerjobb i forkant av oppgaven

Yes

Kort beskrivelse av problemstilling

The main objective of this thesis is to compare (i) layers of protection analysis (LOPA) approach with (ii) minimum SIL requirements, and to identify under which conditions the two methods may give results with the confidence that principles and requirements in OLF 070 (bransjestandard) have been met.

Oppgaven resulterte i jobbtilbud

Not sure.

Hovedprofil RAMS

38

Det er sikkert og pålitelig…

• Men får vi satt tingene i system?

• Prosjektledelse er fagområdet som sikrer at store og små prosjekter blir initiert, planlagt og gjennomført til forutsatt tid og kostnad, med ønsket samfunnsnytte

• Det er anslått at ca. 30% av verdens BNP forvaltes i prosjekter og andelen er økende, ved at flere og flere oppgaver i næringsliv og samfunnet organiseres som prosjekter

• Hovedprofil: Prosjekt- og kvalitetsledelse

Gruppeleder: Bjorn.Andersen@ntnu.no

40

Relevante kurs

• Prosjektplanlegging og -styring (TPK4115)• Kvalitetsledelse (TPK4110)• Risikostyring i prosjekter (TPK5115)• Fleksibilitet i prosjekter (TPK4420)

41

TPK4115 - Prosjektplanlegging og styring• Prosjektinitiering sett i forhold til den organisatoriske kontekst:

strategi, mål og suksess. Modeller for prosjektorganisering, fallgruver og betingelser for å lykkes. Verktøy og teknikker for planlegging. Identifisering av prosjektets omfang, WBS struktur, ressursplanlegging, estimater, budsjettering og terminplan. Innføring i prinsippene for risikostyring. Innføring i prinsippene for prosjektevaluering og inntjentverdi metoden.

• Læringsmål• Innsikt i prosjekt som arbeidsform. Forståelses for fallgruver

og suksessfaktorer for prosjektgjennomføring. Forståelse for metoder, verktøy og prosesser for planlegging og styring av prosjektarbeid.

42

TPK4110 - Kvalitets- og prestasjonsfokusert ledelse• Emnet vil dekke en naturlig progresjon gjennom følgende temaer (basert på

en helhetlig modell for prestasjonsbasert ledelse): grunnleggende kavlitetsprinsipper, prestasjonsbasert interessentanalyse, ledelsesplanlegging og ensretting av organisasjonen, forretningsprosess-orientering, prosesskartlegging, selv-evaluering, utvikling av system for prestasjonsmåling, definering av prestasjonsindikatorer, analyse av forretningsprosesser, grunnleggende forbedringsforståelse, ulike forbedringsverktøy (for eksempel benchmarking, business process reengineering). Disse temaene vil illustreres med eksempler fra anvendelser innen produksjon, vedlikehold, logistikk og andre relevante emner i studieretningen.

• Læringsmål– Sentrale begreper innen området kvalitetsledelse– Historisk utvikling av fagområdet– Forståelse for viktigheten av kundefokus, prosessfokus og kontinuerlig forbedring– Sentrale verktøy for kvalitetsforbedring– Grunnleggende statistikk relatert til kvalitet.

43

Student ved IPK

44

Hvorfor IPK?

Hva skjer ved IPK?Studentseminar med de to siste årskurs hvert år (Oppdal, Røros,

Åre)JulegrøtSpennende forskningsprosjekter hvor man kan koble seg på med

en masteroppgaveGoderFellesareal med sofa og kjøkkenLeseplass, og vanligvis kontorplass når man skriver

masteroppgaven siste året (noe begrenset i år med mange studenter)

BordtennisbordTreffer studenter fra mange programmerBåde norske og internasjonale studenter