| קורס | פרויקט תכן לייצור |
|---|---|
| מספר קורס | 00340371 |
| עידו פנג בנטוב | יואב קראפט |
|---|---|
| CLASSIFIED | CLASSIFIED |
| CLASSIFIED | CLASSIFIED |
פרק 1: סקר חלופות
1.1 מבוא
בהתאם לשיטת Kepner-Tregoe, נבחן חלופות תכן עבור תתי-המכלולים המרכזיים במערכת Helix Pong. לכל מכלול נגדיר דרישות חובה (Must) ודרישות רצויות (Want), נציג חלופות, ונבחר את החלופה המובילה באמצעות ניקוד משוכלל.
1.2 מערכת שינוע (Elevation System)
תיאור המערכת
נדרש מנגנון להעלאת כדורים מנקודת האיסוף (גובה שולחן) אל ראש השיגור (גובה של עד 60 ס”מ מעל השולחן).
חלופות
חלופה א’ - מסוע סליל (Helix Conveyor):
מסוע ספיראלי המסתובב סביב ציר אנכי. הכדורים מונחים בתוך מסילה ספיראלית ועולים בהדרגה עם סיבוב המסוע.
חלופה ב’ - מסוע סרט (Belt Conveyor):
רצועה עם כוסיות (buckets) המרימה כדורים בודדים במסלול אנכי.
חלופה ג’ - הרמה פניאומטית (Pneumatic Lift):
שימוש בזרם אוויר להעלאת כדורים בצינור אנכי.
דרישות Must
| דרישה | חלופה א’ (סליל) | חלופה ב’ (סרט) | חלופה ג’ (פניאומטי) |
|---|---|---|---|
| העלאת כדור 40mm | ✓ | ✓ | ✓ |
| קצב של 60 כדורים לדקה | ✓ | ✓ | ✓ |
| התאמה לגובה עד 60 ס”מ | ✓ | ✓ | ✓ |
| עלות מערכת שינוע < $30 | ✓ | ✓ | ✗ |
פסילת חלופה
חלופה ג’ (פניאומטית) נפסלת בשל עלות גבוהה הנובעת מהצורך במדחס אוויר ייעודי, החורגת מיעד העלות למכלול.
ניקוד והשוואה
| דרישה | סוג | משקל | חלופה א’ (סליל) | ציון | חלופה ב’ (סרט) | ציון |
|---|---|---|---|---|---|---|
| העלאת כדור 40mm | MUST | 10 | 10 | 100 | 10 | 100 |
| קצב של 60 כדורים לדקה | MUST | 10 | 10 | 100 | 10 | 100 |
| התאמה לגובה עד 60 ס”מ | MUST | 9 | 10 | 90 | 10 | 90 |
| עלות מערכת שינוע < $30 | MUST | 10 | 9 | 90 | 7 | 70 |
| פשטות מבנית | WANT | 6 | 8 | 48 | 6 | 36 |
| אמינות גבוהה | WANT | 7 | 8 | 56 | 6 | 42 |
| קלות תחזוקה | WANT | 5 | 5 | 25 | 7 | 35 |
| משקל נמוך | WANT | 4 | 6 | 24 | 7 | 28 |
| שחרור תקיעות קל | WANT | 6 | 9 | 54 | 4 | 24 |
| פעולה שקטה | WANT | 5 | 8 | 40 | 7 | 35 |
| ציון משוכלל | 627 | 560 |
נימוקי ניקוד:
- עלות: סליל מורכב מחלקים סטנדרטיים וזמינים (~
ס ר ט ד ו ר ש ר כ י ב י ם ח י צ ו נ י י ם י ק ר י ם י ו ת ר - פשטות מבנית: סליל בעל מבנה אחיד וצפוי; סרט דורש רכיבים נוספים (כוסיות, גלגלות מתיחה).
- אמינות: סליל ללא נקודות חיכוך קריטיות; בסרט קיים סיכון להחלקת רצועה.
- קלות תחזוקה: תקלה בסליל דורשת החלפה של כל הסליל כיחידה; תקלה בסרט תצרוך רק החלפה נקודתית של אחד מהחלקים (למשל, כוסית בודדה).
- משקל: סרט קל יותר בשל פחות חומר; סליל כבד יותר אך יציב.
- שחרור תקיעות: בסליל ניתן לשחרר תקיעה בסיבוב הפוך; בסרט דרוש פירוק.
- פעולה שקטה: סליל שקט יחסית; סרט עם כוסיות מייצר רעש מחזורי.
בחירת חלופה מובילה
חלופה א’ (מסוע סליל) נבחרת כחלופה המובילה למערכת השינוע בזכות פשטות מבנית, עלות נמוכה, ויכולת שחרור תקיעות קלה.
1.3 ראש שיגור (Launcher Head)
תיאור המערכת
נדרש מנגנון להאצת כדורים למהירות הרצויה תוך שליטה על כיוון וסיבוב (Spin).
חלופות
חלופה א’ - גלגלי חיכוך כפולים (Dual Friction Wheels):
שני גלגלים מסתובבים בכיוונים מנוגדים. הכדור עובר ביניהם ומואץ. שליטה על סיבוב באמצעות הפרש מהירויות בין הגלגלים.
חלופה ב’ - גלגל בודד עם משטח חיכוך מתכוונן:
גלגל חיכוך בודד לחוץ כנגד משטח חיכוך בזווית משתנה. שינוי זווית המשטח מאפשר יצירת Topspin או Backspin.
חלופה ג’ - קפיץ מכאני (Spring Mechanism):
מנגנון קפיצי הנדחס ומשוחרר לירייה. מורכבות גבוהה בשליטה על מהירות ועל סיבוב.
דרישות Must
| דרישה | חלופה א’ (כפול) | חלופה ב’ (בודד+משטח) | חלופה ג’ (קפיץ) |
|---|---|---|---|
| שליטה במהירות יציאה | ✓ | ✓ | ✗ |
| תמיכה ב-Topspin/Backspin | ✓ | ✓ | ✗ |
| קצב אש עד 60 כדורים לדקה | ✓ | ✓ | ✓ |
פסילת חלופה
חלופה ג’ (קפיץ מכאני) נפסלת בשל חוסר יכולת לשלוט במהירות יציאה באופן רציף וחוסר יכולת ליצור סיבוב דו-כיווני.
ניקוד והשוואה
| דרישה | סוג | משקל | חלופה א’ (כפול) | ציון | חלופה ב’ (בודד+משטח) | ציון |
|---|---|---|---|---|---|---|
| שליטה במהירות יציאה | MUST | 10 | 10 | 100 | 8 | 80 |
| תמיכה ב-Topspin/Backspin | MUST | 10 | 10 | 100 | 7 | 70 |
| קצב אש עד 60 כדורים לדקה | MUST | 9 | 10 | 90 | 10 | 90 |
| דיוק השיגור | WANT | 8 | 9 | 72 | 6 | 48 |
| פשטות מבנית | WANT | 6 | 8 | 48 | 6 | 36 |
| עלות רכיבים | WANT | 7 | 6 | 42 | 8 | 56 |
| קלות כיול | WANT | 5 | 8 | 40 | 5 | 25 |
| אמינות לאורך זמן | WANT | 6 | 8 | 48 | 6 | 36 |
| ציון משוכלל | 540 | 441 |
נימוקי ניקוד:
- קצב אש: שתי החלופות מבוססות על מנועי DC פשוטים המאפשרים להגיע לקצב האש הנדרש (60 כדורים בדקה) ללא קושי.
- שליטה במהירות: גלגלים כפולים מאפשרים שליטה ישירה דרך מהירות סיבוב; משטח מתכוונן מוגבל בטווח.
- תמיכה בסיבוב: גלגלים כפולים מייצרים סיבוב עקבי וניתן לכיול; משטח מתכוונן פחות צפוי.
- דיוק השיגור: גלגלים כפולים מספקים יציאה סימטרית; גלגל בודד עלול לסטות.
- פשטות מבנית: גלגלים כפולים מורכבים משתי יחידות זהות (סימטריה) עם בקרה פשוטה; גלגל בודד עם משטח דורש מנגנון נוסף לכיוונון הזווית, מה שמוסיף מורכבות מכאנית.
- עלות: גלגל בודד זול יותר (מנוע אחד, פחות מיסבים); גלגלים כפולים יקרים יותר.
- קלות כיול: גלגלים כפולים קלים לכיול (הפרש מהירויות); משטח מתכוונן דורש כיול מכאני.
- אמינות: גלגלים כפולים אמינים יותר (פחות בלאי נקודתי); משטח חיכוך נשחק.
בחירת חלופה מובילה
חלופה א’ (גלגלי חיכוך כפולים) נבחרת כחלופה המובילה לראש השיגור בזכות שליטה מדויקת במהירות וסיבוב, דיוק גבוה, ואמינות לאורך זמן.
1.4 מערכת איסוף (Collection Net)
תיאור המערכת
נדרשת מערכת לאיסוף כדורים מכל שטח השולחן והחזרתם למנגנון השינוע.
חלופות
חלופה א’ - רשת היקפית עם שיפוע:
רשת המקיפה את השולחן עם שיפוע כבידתי לכיוון נקודת איסוף מרכזית.
חלופה ב’ - מגשים עם מסילות:
מגשי פלסטיק קשיחים עם מסילות מובילות לנקודת האיסוף.
חלופה ג’ - רשת רצפתית:
רשת גדולה על הרצפה מתחת לשולחן עם מנגנון הרמה נפרד.
דרישות Must
| דרישה | חלופה א’ (רשת) | חלופה ב’ (מגשים) | חלופה ג’ (רצפה) |
|---|---|---|---|
| יעילות איסוף > 90% | ✓ | ✓ | ✓ |
| חיבור לשולחן (SPCS-1.1) | ✓ | ✓ | ✗ |
| משקל מערכת כוללת < 5 ק”ג | ✓ | ✓ | ✓ |
פסילת חלופה
חלופה ג’ (רשת רצפתית) נפסלת בשל אי-עמידה בדרישת הממשק SPCS-1.1 המחייבת חיבור המערכת לשולחן.
ניקוד והשוואה
| דרישה | סוג | משקל | חלופה א’ (רשת) | ציון | חלופה ב’ (מגשים) | ציון |
|---|---|---|---|---|---|---|
| יעילות איסוף > 90% | MUST | 10 | 10 | 100 | 9 | 90 |
| חיבור לשולחן (SPCS-1.1) | MUST | 9 | 10 | 90 | 10 | 90 |
| משקל מערכת כוללת < 5 ק”ג | MUST | 8 | 9 | 72 | 7 | 56 |
| פשטות התקנה | WANT | 6 | 8 | 48 | 5 | 30 |
| עלות ייצור נמוכה | WANT | 7 | 9 | 63 | 4 | 28 |
| נפח אחסון קטן | WANT | 5 | 9 | 45 | 3 | 15 |
| עמידות מכאנית | WANT | 4 | 5 | 20 | 9 | 36 |
| פחות רכיבים | WANT | 5 | 8 | 40 | 4 | 20 |
| תחזוקה פשוטה | WANT | 6 | 7 | 42 | 6 | 36 |
| ציון משוכלל | 520 | 401 |
נימוקי ניקוד:
- יעילות איסוף: רשת גמישה קולטת כדורים מכל כיוון; מגשים קשיחים עלולים להחמיץ כדורים בזוויות.
- משקל: רשת קלה יותר (בד רשת ~0.5 ק”ג); מגשי פלסטיק כבדים יותר (~1.5 ק”ג).
- פשטות התקנה: רשת נמתחת על מסגרת פשוטה; מגשים דורשים חיבורים מרובים.
- עלות ייצור: רשת זולה (חומר גלם פשוט); מגשים דורשים תבניות הזרקה.
- נפח אחסון: רשת מתקפלת; מגשים נוקשים תופסים מקום.
- עמידות מכאנית: מגשים עמידים יותר לפגיעות; רשת עלולה להיקרע.
- פחות רכיבים: רשת = מסגרת + רשת; מגשים = מספר מגשים + מסילות + חיבורים.
- תחזוקה: שתי החלופות דורשות ניקוי תקופתי; רשת קלה יותר להחלפה.
בחירת חלופה מובילה
חלופה א’ (רשת היקפית עם שיפוע) נבחרת כחלופה המובילה למערכת האיסוף בזכות עלות נמוכה, פשטות התקנה, ונפח אחסון קטן.
1.5 סיכום בחירת חלופות
| מכלול | חלופה מובילה | נימוק מרכזי |
|---|---|---|
| מערכת שינוע | מסוע סליל (Helix Conveyor) | פשטות, עלות נמוכה, שחרור תקיעות |
| ראש שיגור | גלגלי חיכוך כפולים | חלופה יחידה לדרישת Spin |
| מערכת איסוף | רשת היקפית עם שיפוע | עלות נמוכה, פשטות התקנה |
פרק 2: ניהול סיכונים
2.1 מתודולוגיה
ניהול הסיכונים מבוסס על מטריצת הסתברות-חומרה (1-5 לכל ציר). לכל סיכון מוגדרים:
- הסתברות: סבירות להתרחשות הסיכון (1=נמוכה מאוד, 5=גבוהה מאוד).
- חומרה: השפעת הסיכון על הפרויקט במקרה של התממשות (1=זניחה, 5=קריטית).
2.2 טבלת סיכונים
סיכונים טכנולוגיים
| # | תיאור הסיכון | הסתברות | חומרה |
|---|---|---|---|
| 1 | תקיעות כדורים - כדורים נתקעים במעבר בין מסוע הסליל לראש השיגור | 3 | 4 |
| 2 | דיוק השיגור - המערכת לא מצליחה לפגוע באזור המוגדר (Landing Zone) | 2 | 3 |
| 3 | איכות סיבוב (Spin) - מקדם החיכוך לא מספק ליצירת סיבוב אפקטיבי | 2 | 3 |
| 4 | יעילות איסוף - הרשת אוספת פחות מ-90% מהכדורים (החזרות לשולחן) | 3 | 4 |
| 5 | אי-עמידה בקצב - המערכת לא משיגה 60 כדורים לדקה | 2 | 2 |
סיכונים תפעוליים וניהוליים
| # | תיאור הסיכון | הסתברות | חומרה |
|---|---|---|---|
| 6 | משאבים - לו”ז פיתוח צפוף ומחסור בשעות הנדסה | 2 | 3 |
| 7 | ספק יחיד - תלות בספק מנועי DC ספציפי | 2 | 2 |
סיכונים מסחריים
| # | תיאור הסיכון | הסתברות | חומרה |
|---|---|---|---|
| 8 | חריגה מיעד העלות - עלות BOM חורגת מ-$100 | 3 | 4 |
| 9 | שיווק ומכירות - לקוחות לא סומכים על המותג החדש (חשש מ”צעצוע”) | 2 | 3 |
| 10 | תחרות - מוצרים דומים בשוק במחיר נמוך יותר | 2 | 2 |
סיכונים בטיחותיים
| # | תיאור הסיכון | הסתברות | חומרה |
|---|---|---|---|
| 11 | פגיעה מכדור - כדור פוגע במשתמש בעת התקרבות לראש השיגור | 3 | 4 |
2.3 מטריצת סיכונים
| חומרה 1 | חומרה 2 | חומרה 3 | חומרה 4 | חומרה 5 | |
|---|---|---|---|---|---|
| הסת’ 5 | 🟢 | 🟡 | 🔴 | 🔴 | 🔴 |
| הסת’ 4 | 🟢 | 🟢 | 🟡 | 🔴 | 🔴 |
| הסת’ 3 | 🟢 | 🟢 | 🟡 | 🟡 1,4,8,11 | 🔴 |
| הסת’ 2 | 🟢 | 🟢 5,7,10 | 🟢 2,3,6,9 | 🟡 | 🟡 |
| הסת’ 1 | 🟢 | 🟢 | 🟢 | 🟢 | 🟡 |
2.4 סיכונים קריטיים ותכנית טיפול
הסיכונים באזור הצהוב (הסתברות × חומרה בטווח הבינוני) דורשים תכנית טיפול ייעודית:
סיכון #1: תקיעות כדורים במעבר בין מסוע הסליל לראש השיגור (ציון: 12)
תיאור: כדורים עלולים להיתקע באזור המעבר בין מסוע הסליל לראש השיגור בשל אי-התאמה גיאומטרית.
דרך טיפול - מתי ואיך:
- בשלב התכן הראשוני: תכנון מודל CAD מדויק של המשפך ובדיקת התאמות (Interference Check).
- בשלב אב-טיפוס (PDR): הדפסת תלת-ממד של המעבר וניסוי פיזי עם 500 כדורים רצופים.
- פתרון טכני: הוספת מנוע מרעיד (Vibrator) קטן לשחרור פקקים במקרה של זיהוי עומס.
סיכון #4: יעילות איסוף נמוכה (ציון: 12)
תיאור: הרשת ההיקפית לא קולטת את כל הכדורים, וחלקם נופלים לרצפה, מה שפוגע ברציפות האימון.
דרך טיפול - מתי ואיך:
- בשלב התכן: תכנון שוליים רחבים וחפיפה (Overlap) בין יריעות הרשת.
- בשלב אב-טיפוס: ביצוע סדרת ניסויים עם 100 כדורים בזוויות פגיעה שונות ושיפור הגיאומטריה בהתאם.
- פתרון טכני: שימוש בבד רשת עם מקדם החזר נמוך (Energy Absorbing) למניעת קיפוץ החוצה.
סיכון #8: חריגה מיעד העלות - עלות BOM חורגת מ-$100 (ציון: 12)
תיאור: עלות הרכיבים והייצור עלולה לחרוג מהיעד של $100.
דרך טיפול - מתי ואיך:
- באופן שוטף: ניהול טבלת עלויות דינמית וחיפוש מתמיד אחר ספקים חלופיים.
- בשלב ה-CDR: החלפת ברגים ומחברים ייחודיים בסטנדרטיים להוזלה.
סיכון #11: פגיעה מכדור במשתמש (ציון: 12)
תיאור: כדור עלול לפגוע במשתמש (בפרט בפנים/עיניים) אם הוא מתקרב מדי לראש השיגור בזמן פעולה.
דרך טיפול - מתי ואיך:
- בשלב התכן: הגדרת דרישת הגנה (Housing) סביב החלקים הנעים.
- פתרון טכני: שילוב חיישן קרבה (Proximity Sensor) המנתק את המתח למנועים בזיהוי תנועה במרחק קצר (כמוגדר ב-SPCS-7.3).
- הוראות בטיחות: הוספת מדבקת אזהרה בולטת על המכשיר.
2.5 טבלת סיכונים מעודכנת (לאחר טיפול)
הטבלה מציגה רק את הסיכונים שנדרש להם טיפול (אזור צהוב). סיכונים באזור הירוק אינם דורשים טיפול ולכן אינם משתנים.
| # | תיאור הסיכון | הסתברות (לפני) | חומרה (לפני) | הסתברות (אחרי) | חומרה (אחרי) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | תקיעות כדורים במעבר סליל-שיגור | 3 | 4 | 2 | 4 |
| 4 | יעילות איסוף נמוכה | 3 | 4 | 2 | 3 |
| 8 | חריגה מיעד העלות - BOM > $100 | 3 | 4 | 1 | 4 |
| 11 | פגיעה מכדור במשתמש | 3 | 4 | 1 | 4 |
2.6 מטריצת סיכונים מעודכנת
| חומרה 1 | חומרה 2 | חומרה 3 | חומרה 4 | חומרה 5 | |
|---|---|---|---|---|---|
| הסת’ 5 | 🟢 | 🟡 | 🔴 | 🔴 | 🔴 |
| הסת’ 4 | 🟢 | 🟢 | 🟡 | 🔴 | 🔴 |
| הסת’ 3 | 🟢 | 🟢 | 🟡 | 🟡 | 🔴 |
| הסת’ 2 | 🟢 | 🟢 5,7,10 | 🟢 2,3,4,6,9 | 🟡 1 | 🟡 |
| הסת’ 1 | 🟢 | 🟢 | 🟢 | 🟢 8,11 | 🟡 |
פרק 3: סיכום והמלצות
סיכום החלטות תכן
| נושא | החלטה |
|---|---|
| מערכת שינוע | מסוע סליל (Helix Conveyor) |
| ראש שיגור | גלגלי חיכוך כפולים |
| מערכת איסוף | רשת היקפית עם שיפוע כבידתי |