Ontwerpmethodologie LES 1

Transcriptie

1 Ontwerpmethodologie LES 1 Steve Vanlanduit Herhaling titel van presentatie 1

2 Introductie Doel kursus: een systematische ontwerp aanpak Onderwerpen: Organisatie van het ontwerpproces: De verschillende fasen in het ontwerpproces Project management Economische aspecten Doelgerichte ontwerpaspecten: Ergonomie, design for assembly, design for manufacturability Green design, materiaalkeuze in het ontwerp Computerondersteund ontwerpen: CAD PDM CAE (ontwerp optimalisatie, robuust ontwerp)

3 Introductie Practica: uitvoeren van een ontwerp: Voorstelling van het bedrijf Project planning (team, resources) Specificatie van het project: klanteneisen? Concept generatie + evaluatie Ontwerpkeuzes: materialen, enz. Wekelijkse design review meetings Budgetbeheer en ROI Tekeningen (schetsen, 3D CAD) Berekeningen (CAE + analytisch) Gebruik van software: MS Project CAD (SolidWorks)

4 Overzicht Les 1: De verschillende fasen in het ontwerpproces Les 2: Organisatorische aspecten Deel 1: Project management (met intro MS Project) Deel 2: Economische aspecten bij het ontwerp Les 3: DFX Deel 1 Deel 1: Ergonomie, design for assembly, Deel 2: Design for manufacturing Les 4: DFX Deel 2 Deel 1: Green design, Deel 2: Materiaalkeuze in het ontwerp Les 5: Computerondersteund ontwerpen Deel 1: Intro CAD, PDM Deel 2: Ontwerp optimalisatie, robuust ontwerp Les 6: Gastlessen

5 Definitie ontwerpen Ontwerpen is... Abstract Vaag Breed Modisch (letterwoord concepten)

6 Definitie ontwerpen Ontwerpen is het aangeven van de beste oplossingen om aan een behoefte te voldoen met behulp van beschikbare middelen en met inachtneming van maatstaven van natuurkundige en maatschappelijke aard.

7 Definitie ontwerpen Behoefte? specificatie fase Beschikbare middelen project planning fase Oplossingen conceptfase Maatstaven gedetailleerd ontwerp

8 Nood aan methodologie? Waarom methodologie? Verkorting van de doorlooptijd (TTM) van het ontwerpproces. Meer vraag naar kwaliteit van de markt (estetisch functioneel, recycling, etc.) Lagereintegralekosten van het product (30% Lopez effect). Groeiende complexiteit van producten.

9 Nood aan methodologie? Kosten van een nieuw product:

10 Nood aan methodologie? Kosten van een nieuw product:

11 Nood aan methodologie? Kosten van een nieuw product:

12 Nood aan methodologie? Kosten van een nieuw product:

13 Nood aan methodologie? Complexiteit van het product

14 Nood aan methodologie? Time-to-market van het product Studie van McKinsey toon aan dat (voor producten met life cycle van 5 jaar): Prijserosie = 12% per jaar 50% overschrijding van het ontwerpbudget 3,5% winstderving 9% kostenoverschrijding van het product 22% winstderving 6 maanden te laat op de markt 33% winstderving Reductie TTM: Allocatie HRM Gestructureerde omgeving State-of-the-art tools

15 Nood aan methodologie? Nood aan productontwikkeling in België?

16 Nood aan methodologie? Kosten, doorlooptijd, kwaliteit en complexiteit beheersen strategische doelstellingen: Juiste, volledige en goed beheerde informatie Effectieve communicatie Duidelijke en vastgestelde verantwoordelijkheden en een effectief procesmanagement. Het klassieke sequentiële productcreatieproces omvormen tot een proces met zo veel mogelijk parallelle processen. Hoe realiseren? ANTWOORD: Concurrent engineering (Ndl: geïntegreerde productontwikkeling

17 Concurrent engineering Definitie CE: Het gelijktijdig (parallel) laten verlopen van de verschillende stadia in het ontwerpproces en het in beschouwing nemen van het volledig productleven door de samenwerking tussen verschillende leden uit de bedrijfsstructuur Ontstaan 1983: Amerikaanse Ministerie van Defensie Succes stories: Rolls Royce: Trent motor ontwikkeld met 30% besparing en reductie in TTM HP 20% kostenreductie GE: ontwikkeling rotorblad van 18 7 maanden KMO s voeren gemakkelijker CE beleid

18 Concurrent engineering Kernideeën: Gelijktijdige activiteiten Definitie van ontwerpproject teams: gelijktijdige betrokkenheid Vrijgave van gegevens Bewustzijn van het beslissingsproces en verantwoordelijkheden Focus op het volledige productleven Aandacht voor de planning (proces even belangrijk als product). Stimulering van meervoudige conceptgeneratie. Communicatie naar de geschikte personen op het juiste moment (ev. hergebruik van informatie). Gebruik van informatietechnologie: o.a. PDM, RP, CAD

19 Concurrent engineering

20 Concurrent engineering De Product lifecycle

21 Concurrent engineering

22 Concurrent engineering

23 Concurrent engineering Voorbeeld gelijktijdige activiteiten:

24 Het design proces: overzicht Types ontwerpproblemen: Selectief ontwerp (Eng.: selection design) betreft de keuze van een of meer items uit een lijst van vergelijkbare items Conguratie ontwerp omvat het assembleren van een componenten die reeds gedesigned zijn Parametrisch ontwerp omvat het vinden van waarden voor kenmerken die het object karakteriseren Origineel ontwerp slaat op het ontwikkelen van een component, proces of systeem dat voorheen niet bestond. Herontwerp (Eng.: Redesign) is het meest voorkomende ontwerp probleem Volgroeid ontwerp (Eng.: Mature design) handelt over een ontwerp dat nauwelijks veranderd is gedurende meerdere jaren.

25 Het design proces: overzicht

26 Het design proces: overzicht Algemene kenmerken: Van functie naar vorm Iteratief proces Design review meetings Agenda Presentatie Actiepunten Belang van informatie Semantisch Grafisch Analytisch Fysisch

27 Het design proces: overzicht Belang van informatie

28 Het design proces: overzicht Doelgerichte ontwerpstrategieën (DFX) hebben dezelfde structuur: DFA DFM DFU DFR DFD DFC DF6σ Etc.

29 Het design proces: 1. Project definitie en planning

30 Het design proces: 1. Project definitie en planning Het project team, de persoonlijkheden Organisator/coordinator : geschikt als voorzitter van het team, heeft niet noodzakelijk veel technische expertise of creatieve bijdragen. Createur : ontwikkeld nieuwe idee.en die anderen kunnen uitwerken. Resource-onderzoeker : exploreert mogelijkheden zonder deze in detail uit te werken. Motivator : dynamisch assertief, maakt objectieve beslissingen. Evaluator : heeft een goede visie op de algemene doelstelling. Team werker : subjectieve beslissingsnemer die probeert een consensus in de groep te bereiken. Oplosser : persoon die ideeën op een betrouwbare en eci.ente manier in oplossingen omzet. Voltooier : nauwgezet, levert tijdig resultaten, detail-geöriënteerd en delegeert weinig.

31 Het design proces: 1. Project definitie en planning Het project team, de functies: Product design ingenieur: draagt verantwoordelijkheid van het ontwerp. Product manager: vertegenwoordigt de link tussen de klant en het product Manufacturing ingenieur: brede kennis van fabricage processen Detailer: in detail uitwerken van het ontwerp (o.a. documentatie) Drafter: schetsen en tekening maken van het product. Technieker: test apparaten ontwikkelen, experimenten uitvoeren, etc. Materiaalkundige: vb. materiaalleverancier. Quality assurance/quality control specialist: Analyst: ontwerp performatie gespecialiseerde software Industrieel ingenieur: vorm van het product en de interactie met de klant. Assembly manager: samenbouwen van het product. Vertegenwoordigers (leveranciers of verkopers)

32 Het design proces: 1. Project definitie en planning Project teams, de samenstelling: Functionele organisatie (13%) discipline Functionele matrix (26%) Balanced matrix (16%) Project matrix (28%) Project team (16%) project 5-15 leden Ev. tijdelijke leden

33 Het design proces: 2. Design specificaties

34 Het design proces: 2. Design specificaties Project impuls? twee belangrijke drijfveren: Market driven Technology driven 4 Groepen impulsen: Exploitatie van ongebruikt bedrijfspotentieel Exploitatie van nieuw bedrijfspotentieel Respons op veranderingen vanuit de omgeving Respons op veranderingen, intern in het bedrijf

35 Het design proces: 2. design specificaties Strategie voor het ontwikkelingsbeleid: Marktonderzoek: Nood aan product? Huidige situatie? Omgevingsonderzoek Intern onderzoek BCG matrix LCA analyse SWOT analyse Groeimogelijkheden? Product eisen en offers? Invloed op de markt? Dynamisch gegeven

36 BCG matrix

37 LCA analyse Status van producten in hun levenscyclus? De introductie fase De groeifase De rijpingsfase De verzadigingsfase De aftakelingsfase

38 Het design proces: 2. Design specificaties Producteisen: Specifiek Meetbaar Orthogonaal Universeel Extern Classificatie: Kostprijs Functioneerbaarheid Fabriceerbaarheid

39 Het design proces: 2. Design specificaties Classificatie van de producteisen

40 Het design proces: 2. Design specificaties

41 Het design proces: 2. Design specificaties

42 Het design proces: 2. Design specificaties Tools om producteisen weer te geven: QFD Diagram van Kano LCD Strategy wheel

43 QFD

44 QFD

45 QFD

46 QFD Stap 1: WHO: Identificeer de klanten Stap 2: WHAT: Bepaal de klanteneisen Stap 3: WHO vs WHAT: Relatief belang van de klanteneisen Stap 4: NOW en NOW vs WHAT: Hoe tevreden is de klant nu? Stap 5: HOW: Hoe wordt aan de klanteneisen voldaan? Stap 6: HOW vs WHAT: Relateren van klanteneisen met engineering specificaties. Stap 7: HOW MUCH: Engineering target waarden. Stap 8: HOW vs HOW: Hoe zijn de specificaties afhankelijk van elkaar?

47 QFD: WHAT

48 QFD: WHO vs WHAT

49 QFD: NOW en NOW vs WHAT

50 QFD: HOW en HOW vs WHAT

51 QFD: HOW MUCH

52 QFD: HOW vs HOW

53 QFD

54 QFD doorheen het ontwerp

55 Diagram van Kano Strikte eisen Minimale eisen Wensen

56 Diagram van Kano Strikte eisen Minimale eisen Wensen

57 Life Cycle Design Strategies Wheel

58 Het design proces: 3. Conceptueel ontwerp Ontwikkelen van de FUNCTIE van het product

59 Het design proces: 3. Conceptueel ontwerp Opdelen van de functies 1. Externe functies 2. Interne functies (ontwerper zelf heeft invloed op de keuze) 3. Interne sub-functies Voorbeeld: vruchtenpers Behoefte = externe functie winnen van sap uit vruchten NIET sapcentrifugemachine

60 Het design proces: 3. Conceptueel ontwerp Per functie: basisprocessen? doorbreken van de celwanden: het uitoefenen van mechanische krachten (persen); het fijnsnijden; het verwarmen (stuk koken). Het verzamelen: het laten uitdruipen; het centrifugeren. Afscheiden: het zeven het bezinken.

61 Het design proces: 3. Conceptueel ontwerp Uitgewerkte interne sub-functies:

62 Het design proces: 3. Conceptueel ontwerp Genereren concepten: Samennemen van deelfuncties Ordenen van functies Groeperen van deelfuncties

63 Het design proces: 3. Conceptueel ontwerp Genereren van concepten: Eenvoudige concept generatie methodes Bron: patentonderzoek (zie ook TRIZ) Morfologische kaart TRIZ Evalueren van concepten: De beslissingsmatrix Belief maps

64 Het design proces: 3. Conceptueel ontwerp Eenvoudige conceptgeneratiemethodes: Brainstorming De methode De Gallery methode De Delphi methode De synectics methode Gebruik van analogieen Gebruik van extremen Externe expertise

65 Het design proces: 3. Conceptueel ontwerp

66 Het design proces: 3. Conceptueel ontwerp De morfologische matrix

67 Het design proces: 3. Conceptueel ontwerp

68 Het design proces: 3. Conceptueel ontwerp

69 Het design proces: 3. Conceptueel ontwerp

70 TRIZ: veertig inventieve principes 1. Fragmentatie 2. Verwijdering 3. Lokale kwaliteit 4. Asymetrie 5. Combineren 6. Universaliteit 7. Nesten 8. Tegengewicht 9. Voorafgaandelijke tegenactie 10.Voorafgaandelijke actie 11.Op voorhand opvangen 12.Equipotentialiteit 13.Inversie 14.Sferoidaliteit 15.Dynamiciteit 16.Gedeeltelijke actie 17. Andere dimensie 18. Mechanische trilling 19. Periodische actie 20. Continuiteit 21. Erdoorheen haasten 22. Schade in voordeel 23. Feedback 24. Mediator 25. Self-service 26. Copieren Samengestelde materialen

71 Het design proces: 3. Conceptueel ontwerp Concept evaluatie: Specificaties uit de klanteneisen Gereedheid van de technologie Kritische parameters van de functie? Veilige werkingsgebied? Falingsmodes? Beschikbare processen? Demonstrator hardware? Controleerbaar doorheen de levenscyclus?

72 Het design proces: 3. Conceptueel ontwerp Methode van Pugh: Belief maps

73 Het design proces: 3. Conceptueel ontwerp De beslissingsmatrix

74 Het design proces: 3. Conceptueel ontwerp

75 Het design proces: 4. Product ontwikkeling Ontwikkelen van de VORM van het product Vormgevende fase ofwel Gedetailleerd ontwerp ofwel Product ontwikkelingsfase

76 Het design proces: 4. Product ontwikkeling Product ontwikkelen: Vormgeving Materiaal Productie (afwerking, toleranties)

77 Het design proces: 4. Product ontwikkeling Tools: Tekeningen: Layout tekeningen Detail tekeningen Assembly tekening CAD tekeningen 60% van alle componenten wordt niet gemaakt zoals getekend! Prototypes CAE BOM

78 Het design proces: 4. Product ontwikkeling Bill of Materials

79 Het design proces: 5. Product ondersteuning

80 Het design proces: 5. Product ondersteuning Additionele documentatie: Quality Control QC en Quality Assurance QA documentatie: wat moet er gemeten worden? Hoe? Hoe vaak? Fabricage richtlijnen: materieel, gereedschap processen. Assembly instructies: stap per stap documentatie die de samenbouw van producten beschrijft. Installatie instructies: unpacking, connecties (elektrisch), opstarten, testen. Operating instructions: opstarten, stand-by, normale werking, nood operatie, afsluiten. Onderhoudsinstructies Afdank instructies (schadelijke producten, demonteren). ECO De identifcatie De reden De beschrijving Lijst van documenten en departementen De goedkeuring van de verandering. Instructies van het tijdstip van introductie

81 Te onthouden Concurrent engineering Algemene structuur van het ontwerpproces QFD Conceptgeneratie methodes