Optimizing Torque Management : Enhancing Reliability, Transparency, and Efficiency in Joint processes at Case Company X

Abstract

This master's thesis focuses on the development and optimization of a torque tool management system for industrial production. The reliability of critical bolted joints is strongly dependent on the accuracy and condition of the torque tools used in assembly and inspection. In the target company, critical joints are ensured in production, and customer requirements for traceability and tightening reliability create a need for a more transparent, data-driven and practical tool management process. The aim of the work was to develop a real-time management system that supports daily production use and enables statistically based decisions regarding torque inspections.

The study was conducted as a constructive design study combined with quantitative empirical analysis. The new management system was implemented using two Norbar torque testers and a spreadsheet-based software solution. The system was piloted for two months in a real production environment, where torque data was collected from one production line. The collected data included time stamps, torque values, tool and user identifiers, and OK/NOK classifications based on tolerances. The data was analyzed using Measurement System Analysis (MSA), Gage R&R, Statistical Process Control (SPC), Process Performance Analysis, Tolerance Analysis, Alarm Logic Evaluation, and Measurement Interval Analysis.

The results showed that the developed measurement system is suitable for production use and that the collected data can be reliably utilized in process monitoring and parameter optimization. Based on the analyses, inspection tolerances, measurement set size, alarm logic and inspection interval suitable for the target environment could be determined. In addition, the work showed that the system enables tool deterioration and early detection and supports preventive monitoring. The master's thesis shows that the developed system improves the traceability and reliability of torque tool inspections and provides a practical basis for data- based calibration and maintenance decisions. The results support the target company in moving from a routine approach towards a more transparent, statistically justified and condition-based torque tool management process.

Tämä diplomityö keskittyy teollisen tuotannon vääntömomenttityökalujen hallintajärjestelmän kehittämiseen ja optimointiin. Kriittisten pulttiliitosten luotettavuus riippuu vahvasti kokoonpanossa ja tarkastuksessa käytettävien vääntömomenttityökalujen tarkkuudesta ja kunnosta. Kohdeyrityksessä kriittiset liitokset varmistetaan tuotannossa, ja asiakkaiden vaatimukset jäljitettävyydelle ja kiristyksen luotettavuudelle luovat tarpeen läpinäkyvämmälle, datalähtöiselle ja käytännöllisemmälle työkalujen hallintaprosessille. Työn tavoitteena oli kehittää reaaliaikainen hallintajärjestelmä, joka tukee päivittäistä tuotantokäyttöä ja mahdollistaa tilastollisiin tietoihin perustuvat päätökset vääntömomenttitarkastuksista.

Tutkimus toteutettiin konstruktiivisena suunnittelututkimuksena yhdistettynä kvantitatiiviseen empiiriseen analyysiin. Uusi hallintajärjestelmä otettiin käyttöön käyttämällä kahta Norbarin vääntömomenttimittaria ja taulukkolaskentapohjaista ohjelmistoratkaisua. Järjestelmää pilotoitiin kahden kuukauden ajan todellisessa tuotantoympäristössä, jossa vääntömomenttidataa kerättiin yhdeltä tuotantolinjalta. Kerättyyn dataan sisältyivät aikaleimat, vääntömomenttiarvot, työkalu- ja käyttäjätunnisteet sekä toleranssien perusteella tehdyt OK/NOK-luokitukset. Dataa analysoitiin mittausjärjestelmäanalyysin (MSA), Gage R&R:n, tilastollisen prosessinohjauksen (SPC), prosessin suorituskykyanalyysin, toleranssianalyysin, hälytyslogiikan arvioinnin ja mittausvälianalyysin avulla.

Tulokset osoittivat, että kehitetty mittausjärjestelmä soveltuu tuotantokäyttöön ja että kerättyä dataa voidaan luotettavasti hyödyntää prosessin seurannassa ja parametrien optimoinnissa. Analyysien perusteella voitiin määrittää kohdeympäristöön sopivat tarkastustoleranssit, mittausjoukon koko, hälytyslogiikka ja tarkastusväli. Lisäksi työ osoitti, että järjestelmä mahdollistaa työkalujen kulumisen ja varhaisen havaitsemisen sekä tukee ennakoivaa valvontaa. Diplomityö osoittaa, että kehitetty järjestelmä parantaa momenttityökalujen tarkastusten jäljitettävyyttä ja luotettavuutta sekä tarjoaa käytännönläheisen pohjan datapohjaisille kalibrointi- ja kunnossapitopäätöksille. Tulokset tukevat kohdeyritystä siirtymisessä rutiininomaisesta lähestymistavasta kohti läpinäkyvämpää, tilastollisesti perusteltua ja kuntoon perustuvaa momenttityökalujen hallintaprosessia.