Produktutvikling av ROV ramme, elektronikk hus og flyter

Abstract

Denne bachelpor oppgaven har som mål å designe, produsere og konstruere en ROV-ramme, elektronikk hus og en vitenskapelig flyter ved hjelp av produktutviklingsprosessen. Oppgaven er en del av et større prosjektsamarbeid med åtte andre bacheloroppgaver fra tre fagområder knyttet sammen gjennom studentorganisasjonen UiS Subsea. De endelige produktene fra det overordnede prosjektet vil konkurrere i TAC- og MATE-challenge i juni 2023. UiS Subsea er en organisasjon med faste etiske retningslinjer og et begrenset budsjett. Derfor dreier oppgaven seg om å minimere kostnadene, miljøpåvirkningen og tidsskjemaet for hver beslutning som er involvert i produkt- og produktutviklingsprosessen, samtidig som de tar hensyn til de andre delproduktene i oppgavene.

Produktutvikling er en metode som er konstruert for å designe og utvikle nye produkter på en tidseffektiv og kostnadseffektiv måte. I denne oppgaven blir de de viktigste fasene implementert: planlegging, konseptutvikling, systemdesign på overordnet nivå, detaljdesign og testing og forbedring, med alle fasene som inneholder mindre delfaser og trinn relevante for produktet. Ettersom UiS Subsea allerede hadde fullført deler av planleggingsfasen før prosjektstart, handlet denne fasen om å undersøke og forske på de ulike målene og begrensningene de ulike interessentene hadde for prosjektet, inkludert UiS Subsea selv og MATE ROV-konkurransen. Denne forskningen gjorde det enklere og mer tidseffektivt å utvikle konseptene, ettersom behovene og forventningene ble utforsket og etablert. Konsepter kunne dermed effektivt utvikles, forkastes og velges basert på målspecifikasjonen, beregninger og simuleringer. Systemdesignet kunne deretter fokusere på å koble sammen og montere alle delene som trengs til et fungerende endelig produkt. Etter å ha utviklet en fungerende montering på systemnivå, fokuserte detaljdesignet på endelige forbedringer, fastsettelse av endelige dimensjoner gjennom analyse og simuleringer, valg av materiale for hver komponent, og beregninger knyttet til oppdrift og stabilitet. Alle valg av materiale og endelige dimensjoner ble verifisert for å være sterke nok til å tåle alle forventede krefter og belastninger, samtidig som de oppfylte produktets krav til styrke, oppdrift, miljøpåvirkning og kostnader. Når det ble verifisert, ble de endelige delene produsert, montert og gjennomgikk ikke-destruktiv testing. Basert på resultatene fra testene, ble forbedringer og endringer gjort for å produsere best mulig produkt.

Alt i alt hjalp produktutviklingsprosessen med planlegging, koordinering, kreativitet og den generelle strukturen i prosjektet, noe som var til nytte i et tverrfaglig prosjekt. Den standardiserte produktutviklingsprosessen hadde mange trinn som ikke var nødvendige for hvert prosjekt, så hver bedrift og hvert prosjekt bør velge trinnene som passer best for deres prosjekt for å utnytte metoden best mulig. For denne avhandlingen innebar det å utlede egne mål og målsettinger for hver fase basert på innholdet i den standardiserte prosessen og streve for å oppfylle disse målene.

De endelige produktene var tilfredsstillende totalt sett, presterte godt under testing og fullførte nødvendige oppgaver for å kvalifisere seg for MATE-konkurransen. Produktene er designet og passer godt for neste års avgangsstudenter for å oppgradere og forbedre produktene.

This thesis aspires to design, manufacture and construct a ROV frame, an electronic enclosure, and a scientific float by using the product development process. The thesis is part of a larger project collaboration with eight other bachelor theses from three disciplines connected through the student organization UiS Subsea. The final products of the overall project will compete in TAC and MATE challenge in June 2023. UiS Subsea is an organization with set moral guidelines and a limited budget. Therefore the thesis revolves around minimizing the cost, environmental impact, and timetable of every decision involved in the product and product development process while accommodating the other theses sub-products.

Product development is a method constructed for designing and developing new products in a timely and cost-efficient way. This thesis includes its main phases: planning, concept development, system level design, detail level design, and testing and refinement, with all phases containing smaller sub-phases and steps relevant to the product. As UiS Subsea already had completed parts of the planning phase before the start of the project, this phase revolved around investigating and researching the different targets and limitations the different stakeholders had for the project, including UiS Subsea themselves and the MATE ROV competition. This research made the concept development phase easier and time efficient since the needs and expectations were explored and established. Concepts could therefore be effectively created, discarded, and selected based on the target specification, calculations, and simulations. The system level design could thereby focus on connecting and assembling all the parts needed together into a functioning final product. After developing a functioning assembly in system level design, the detail design focused on final improvements, setting final dimensions through analysis and simulations, material choice for each component, and calculations surrounding buoyancy and stability. All material choices and final dimensions were verified to be strong enough to withstand all expected forces and loads while fulfilling the product’s strength, buoyancy, environmental and cost requirements. When verified, the final parts were manufactured, assembled, and underwent non-destructive testing. Based on the results of the tests and improvements, altercations were made to the final products.

Overall, the product development process helped with planning, coordination, creativity, and overall structure of the project, which were beneficial during an interdisciplinary project. The standard product development process had many steps that were not necessary for every project, so each company and project should select the steps best suited to their project for the best utilization of the method. For this thesis, that included deriving each phase’s own targets and goals based on the standard process’s contents and striving to fulfill these goals.

The final products were satisfactory overall, did well during testing, and completed the necessary tasks to qualify for the MATE competition. However, improvements and altercations could always be made to enhance the products further. The products are designed and well-suited for next year’s graduates to upgrade and improve.