Technologie: blacha, odlewanie próżniowe
Materiały: stal, PU, klawiatury membranowe
Planowana produkcja: 300 szt.
Warunki eksploatacji: wewnątrz pomieszczeń, IP21, od +15 do 35°C
Ochrona przed: rozlaniem odczynników/dezynfekantów oraz promieniowaniem UV
Moja rola: inżynier konstruktor
i poświęcony czas: 200 h
Czas trwania projektu: 5 mies. (bez uwzględnienia produkcji)
Kluczowym aspektem, wokół którego kręciło się całe projektowanie, był koszt wytworzenia. I choć każdy klient ma zawsze z góry policzoną – co do złotówki – kwotę w biznesplanie sprzedaży na dziesięć lat do przodu, konstrukcji nie da się zaprojektować „pod cenę”. Nacisk na koszt jednostkowy przy małych seriach oznacza, że oszczędzamy, gdzie tylko się da: elementy z tworzyw wykonuje się metodą odlewania w silikonie, metalowe – z cięcia laserowego i gięcia, a podzespoły elektryczne, jak chociażby wyłącznik sieciowy (który, bądź co bądź, jest wizytówką każdego urządzenia – od niego zaczyna się interakcja z użytkownikiem) – kupuje się w typowym „świecie elektroniki”. Tam, jak zwykle, wybór jest skromny i dość toporny. Ten projekt nie był wyjątkiem
Na szczęście istnieją klawiatury membranowe – czyli po prostu płaskie panele z przyciskami bez osobnych przełączników mechanicznych. Ich zaletą jest to, że niewielkim kosztem można uzyskać komponent o bardzo dobrej jakości wizualnej, rezygnując jedynie z części ergonomii (bo sprzężenie zwrotne jest słabsze niż w „mechanice”). Taki element zastępuje całą garść elektronicznych i mechanicznych części.
Dzięki temu ogólny zamysł konstrukcji całej linii urządzeń był jasny jeszcze przed opracowaniem wytycznych dla projektantów wzornictwa: metalowa obudowa główna z dwiema nieco innymi przednimi panelami i trzema różnymi klawiaturami membranowymi
Na etapie opracowania konstrukcji szybko wyszło na jaw główne problematyczne miejsce – uszczelnienie skośnego styku metalowej pokrywy i plastikowego frontu. Wcześniej wspominałem, że stopień ochrony odpowiada klasie IP21. To zarazem prawda i nieprawda – z dwóch powodów
Po pierwsze, klient uparcie nie chciał przyjąć do wiadomości, że obudowa medyczna może w ogóle mieć jakikolwiek IP: w jego rozumieniu powinna wytrzymać rozlanie kolby z jakimś roztworem chemicznym (co ja zinterpretowałem jako IPX1). Po drugie, gięta i zmienna pod względem grubości krawędź pokrywy (w wersji ostatecznej) wymagała znacznego nakładu pracy przy ręcznym uszczelnianiu i kontroli. Był to jednak świadomy wybór klienta. Więc tak – formalnie obudowa spełnia IP21
Proponowałem wariant konstrukcji bardziej przyjazny dla ręcznego uszczelniania i z estetycznym tyłem, ale został odrzucony z powodów kosztowych. Moim zdaniem wychodzi na jedno: jeśli czegoś nie dopracujemy na etapie projektu lub produkcji, to potem nadrabiamy to ręczną robotą
Wysokie nóżki zapewniają odpowiednią cyrkulację powietrza (otwory wentylacyjne, ze względu na wymogi szczelności, znajdują się tylko od spodu). To szczególnie ważne, gdy urządzenia są ustawiane jedno na drugim. Dodatkowo prześwit umożliwia włożenie palców, żeby łatwo chwycić sprzęt. W przeciwnym razie potrzebne byłyby oddzielne uchwyty do przenoszenia
Mnóstwo elementów mocujących – od plastikowych wsporników przykręconych do dna, na których osadza się płytę PCB (dla izolacji od metalowej obudowy)
Gdy klient przychodzi z gotową elektroniką (a tak bywa często), to zawsze problem: zawężają się możliwości i dla projektanta, i dla konstruktora. W tym przypadku część elektroniczna była opracowywana równolegle z obudową – i dobrze. Gdyby było inaczej, klient miałby jedną płytę do panelu czołowego, na której znajdowałyby się jednocześnie wskaźniki (cyfrowe wyświetlacze) i enkoder (czyli pokrętło). To oznaczałoby, że wskaźniki znalazłyby się głębiej niż klawiatura (co samo w sobie wygląda źle), a więc potrzebne byłyby błyszczące, przezroczyste strefy nad nimi – droższe w produkcji i gorsze ze względu na odbicia światła
Poza tym wszystkie te elementy nie znalazłyby się tam, gdzie chciał to mieć projektant, planując ergonomię panelu. Podobnie zresztą z złączami do klawiatury – one też nie mogą być „gdziekolwiek”. I prawdopodobnie nie byłyby to nawet te właściwe złącza (z niewłaściwym rastrze pinów albo bez możliwości podłączenia taśmy), pod które producent klawiatur wykonuje swoje interfejsy
Gdyby klient przyszedł z gotową częścią elektroniki zasilającej – ciągle narzekam – główna płyta prawdopodobnie miałaby niekorzystne proporcje i prostokątny obrys. To oznaczałoby, że zasilacz trzeba by umieścić nad płytą i przykręcić do „sufitu” obudowy (co wydaje się logiczne przy takiej kompozycji). A to z kolei wymagałoby dodatkowych wsporników, ograniczających dostęp do innych elementów, i oczywiście zwiększyłoby wysokość urządzenia. Nie wspominając o tym, że każdy dodatkowy detal = dodatkowy koszt
Na etapie projektowania wyglądu designer narysował zgrabny, miniaturowy wyłącznik sieciowy, ładnie wpisujący się w rytmem w ciąg gniazd wyjściowych. Niestety, realny przełącznik, wybrany już na etapie konstrukcyjnym jako odpowiadający zasadzie działania i najlepiej wyglądający, okazał się dwa razy większy. Trzeba było więc skorygować kąt nachylenia klawiatury, zwiększając pionową część, żeby przycisk w ogóle się zmieścił. Akceptowalnie.
Łącznie – 11 unikalnych części. Osiem miesięcy pracy (wliczając projekt wzorniczy) i około 200 godzin pracy konstrukcyjnej. Da się szybciej? Teoretycznie – tak. Praktycznie – nie. Statystycznie to zupełnie normalne wartości
Gdyby klient natychmiast odpowiadał na wszystkie pytania i błyskawicznie zatwierdzał propozycje zespołu projektowego, cały proces skróciłby się do 2–3 miesięcy. Ale tak bywa tylko przy „pożarach”, gdy trzeba mieć coś „na wczoraj”. To już nie jest zdrowe projektowanie, tylko gaszenie terminów kosztem jakości
W normalnym trybie po stronie klienta wszystko dzieje się spokojnie: tydzień, dwa na zastanowienie albo po prostu zniknięcie na trzy – to standard. Nie zapominajmy też, że klient równolegle opracowywał elektronikę i część zasilającą. Produkcją zajmował się również sam, więc pierwsze prototypy pojawiły się dopiero po kolejnych trzech miesiącach
Co do konstrukcji, to żeby dojść do prostego, spójnego rezultatu, który harmonijnie łączy część wzorniczą i elektroniczną z pozostałymi wymaganiami specyfikacji technicznej, potrzeba dziesiątek iteracji i ton korespondencji. Na przykład, jeśli policzyć całą moją pisemną komunikację w ramach tego projektu, wychodzi około 16 000 słów. Co to znaczy 16 000 słów? To na przykład jeden numer National Geographic albo Esquire. Albo porządny artykuł pokroju „Historia Cesarstwa Bizantyjskiego” w Wikipedii
Pliki produkcyjne,
obejmujące strukturę wyrobu (BOM) z wykazem wszystkich komponentów i zespołów w kolejności montażu, opisem kluczowych parametrów technologicznych oraz podziałem zadań między podwykonawców
A także komplet rysunków/modelów
Krótko o wykonanej pracy: opracowałem konstrukcję urządzenia medycznego do małoseryjnej produkcji, zachowując wizualną koncepcję modelu projektowego i adaptując ją do ograniczeń technologicznych, elektronicznych i produkcyjnych