Riassunto Ingegneria di prodotto

Ciclo vita di un prodotto

Caratterizzato da 5 fasi:

Ideazione

1. Definizione requisiti prodotto sulla base delle richieste di clienti, mercato e organi di regolamentazione. Si definiscono i principali parametri tecnici del prodotto che ci permettono di ottenere l’estetica iniziale insieme ai suoi principali aspetti funzionali.

Progettazione

2. Progettazione dettagliata e sviluppo prodotto (esecuzione test su prototipi). Gli strumenti principalmente utilizzati sono CAD e software di simulazione FEM.

Produzione

3. Definisce il metodo di fabbricazione quindi la scelta dei processi che dovranno essere utilizzati per la fabbricazione del prodotto.

Uso

4. Distribuzione del prodotto al consumatore finale, seguita da attività di manutenzione.

Fine vita

5. Prodotto non più in grado di assolvere le funzioni per cui è stato progettato oppure risulta obsoleto rispetto agli altri prodotti sul mercato. Sulla base di normative può essere: riutilizzato, ricondizionato, riciclato, incenerito, discarica.

Costi e ricavi di un prodotto nel suo ciclo vita

Caratterizzato da 4 fasi:

Introduzione

1. Costi elevati e ricavi bassi perché dimensione del mercato ancora piccola.

Crescita

2. Crescita delle vendite quindi crescita dei ricavi.

Maturità

3. Prodotto stabilito e obiettivo è quello di mantenere la quota di mercato.

Declino

4. Bisogna ripensare o innovare il prodotto altrimenti non avrò più ricavi.

Processo di sviluppo prodotto

Team di progettazione

Raccolta di individui che collaborano tra loro e sono collettivamente responsabili del raggiungimento di un risultato prestazionale.

Modello del cervello umano (modello di Herrmann)

Processo sviluppo prodotto: COSA FARE?

Requisiti utente, cosa l'utente vuole dovrebbe fare.

Analisi di mercato

Capire cosa vuole il mercato, fare il prodotto e le sue specifiche tecniche. Strutturata in 3 passi:

• Definire il problema: attraverso riunioni, colloqui, interviste individuali, questionari.
• Sviluppare strategia.
• Organizzare e controllare informazioni raccolte.

Requisiti

Traduzione delle esigenze (lista dei desideri fornita dai clienti) in una serie di specifiche che identificano il funzionamento del prodotto dal punto di vista tecnico. Definiscono ciò che il prodotto dovrebbe fare senza fornire soluzioni. Per ogni requisito deve esserci più di una soluzione progettuale altrimenti sto sbagliando qualcosa. Una volta definiti i requisiti, bisogna prioritizzarli (perché alcuni requisiti potrebbero essere in conflitto tra loro e devo capire cosa è più importante per il cliente). Per svolgere questa funzione possiamo utilizzare il metodo MoSCoW o l’Albero degli Obiettivi che permette di organizzare i molteplici obiettivi e pesarli in termini di importanza per ogni livello e gruppo dell'albero. La somma di tutti deve darci 1.

Funzioni

Azioni ingegneristiche oggettive che il prodotto eseguirà ci dicono “cosa” fa il prodotto e NON “come”. La funzione di un compito rappresenta la relazione tra input e output del sistema il cui obiettivo è lo svolgimento di un compito. Tale funzione è una formulazione astratta del compito da svolgere da parte del sistema ed è indipendente da soluzioni specifiche ed è descritta da “verbo+nome” (es. bollire acqua).

L’analisi funzionale si svolge in 3 step fondamentali:

• Esprimere la funzione generale (overall function) per il quale il prodotto sarà progettato.
• Suddividere la funzione generale in una serie di funzioni secondarie essenziali (sotto-funzioni) per essere più specifici senza mai fornire una soluzione progettuale.
• Esprimere le interazioni tra le sotto-funzioni.

Il risultato di questi 3 step è la struttura funzionale del sistema.

Specifiche

Fissa dei limiti specifici per ogni requisito. Vengono utilizzati metodi QFD (quality function deployment) e il metodo KANO.

Quality Function Deployment è utilizzato per identificare requisiti critici e creare collegamento con le specifiche di progettazione. Sono matrici organizzative che esprimono delle relazioni tra requisiti e specifiche di prodotto. Strumento maggiormente utilizzato è la “casa della qualità” (HoQ).

Il modello KANO misura la soddisfazione del cliente per aiutare i produttori a definire le caratteristiche del prodotto. La soddisfazione dei clienti per le caratteristiche del nostro prodotto dipende dal livello di funzionalità fornito. Le caratteristiche possono essere classificate in quattro categorie:

• Performance: più forniamo, più soddisfatti.
• Must be: funzionalità che si danno per scontato, se non ci sono il prodotto è considerato incompleto.
• Attrattivo: non sono funzioni indispensabili, se non ci sono il cliente è imparziale, se ci sono dice "ok wow carino..".
• Indifferente: non interessa agli utenti finali quindi possiamo evitare di metterle.

Ciò che i clienti pensano di alcune caratteristiche del prodotto ora non è quello che proveranno in futuro. Funzionalità attrattive si trasformeranno in funzionalità Performance e Must-be col passare del tempo.

Metodologie per la progettazione concettuale

Sviluppo prodotto: COME FARE

Brainstorming

Generare una grande quantità di idee attraverso una vera e propria riunione (guidata da un moderatore) alla quale devono partecipare persone preparate ad offrire tutte le idee anche quelle più sciocche.

Regole:

• Nessuna critica alle idee.
• Idee selvagge, sciocche sono benvenute.
• Genera quante più idee possibili.

Durante la sessione il moderatore pone una serie di domande che aiutano i partecipanti a generare idee.

Brainstorming 6-3-5

6 partecipanti, 3 idee, 5 minuti. I partecipanti appuntano le idee su un foglio specifico per 6 round al termine dei quali si saranno generate 108 idee in 30 minuti. Rispetto al classico brainstorming è molto più rapido ed efficiente (sistematizzato), inoltre si riesce a tenere traccia di tutte le idee generate poiché vengono appuntate su un foglio.

Svantaggi:

• Esprime idee con poca chiarezza (difficoltà a scriverle).
• Stress dovuto a vincoli di tempo che portano a idee di qualità inferiore.
• Rischio di idee simili poiché non si parla.

Matrice morfologica

Divisa in 3 step:

• Step 1: sviluppare concetti per ciascuna funzione, un concetto rappresenta una possibile soluzione su COME realizzare la funzione, i concetti devono essere il più astratti possibile.
• Step 2: elaborare il grafico contenente tutte le possibili soluzioni secondarie.
• Step 3: identificare le combinazioni possibili di ciascun concetto in progetti concettuali concreti. Ovvero, selezionare un concetto per ciascuna funzione e combinare quelli selezionati in un unico design.

Svantaggi:

• Potrebbe generare troppe idee.
• Potrebbe portare a concept impossibili da realizzare.

TRIZ

Cerca di sistematizzare il processo di generazione del concept.

Qualcuno, qualche volta, da qualche parte ha già risolto il tuo problema o uno simile ad esso. Creatività significa trovare quella soluzione e adattarla al problema attuale. Non accettare contraddizioni, risolverle.

Fornisce una procedura sistematica passo-passo capace di guidare il progettista attraverso lo spazio della soluzione, andando a ricercare la soluzione del problema rendendolo astratto e cercando in campi diversi dal problema specifico, dove sono state adottate soluzioni per risolvere problemi simili al nostro.

Vantaggi:

• Soluzioni migliori ed innovative poiché basate su soluzioni di altri.
• Riduce il numero di prove e soluzioni di errore (trial & error).

Punto molto importante del metodo TRIZ è che non stiamo arrivando a delle soluzioni grazie alle nostre competenze ma “copiando” soluzioni di altri, questo è un grosso vantaggio che offre questo metodo.

Valutazione di concept alternativi

Ci offre delle metodologie per confrontare i concept trovati fino ad ora con lo scopo di individuare quello che ha il più alto potenziale per diventare un prodotto di qualità.

Lo screening dei concetti viene fatto su diversi livelli:

• Concetti valutati rispetto a un insieme di specifiche. Se un concetto non soddisfa i requisiti delle specifiche verrà eliminato.
• Eliminazione dopo valutazione di un team di progettazione.
• Concetti valutati uno rispetto all’altro utilizzando dei criteri.

In questa fase sono molto utili gli schizzi concettuali, disegni 3D che fanno vedere le funzioni implementate e ci permettono di capire la tecnologia per individuare la soluzione migliore.

Matrice di valutazione di Pugh

Andremo a definire un criterio di confronto e a valutare le alternative (concept) scelte rispetto a questo. Si definisce il concept di un prodotto che diventa il punto di riferimento. Il concept che viene valutato è giudicato migliore [+], similare [0] o peggiore [-] del riferimento.

Alla fine, avremo generato 4 punteggi per ogni concept:

• Numero di punteggi positivi.
• Numero di punteggi negativi.
• Totale complessivo (1.-2.).
• Totale ponderato.

Matrice decisionale

Idee concettuali sulle righe e i criteri di progettazione sulle colonne, per ogni concept il progettista assume una valutazione da 1 a 10.

Embodiment Design

"Embody" significa dare a qualcosa un’espressione tangibile, quindi si passa dal concetto alla sua progettazione.

I risultati dell’embodiment design vengono esplicati solitamente con la realizzazione di un mock-up, un modello e prototipi.

Il mock-up, ovvero un modello in scala realizzato con materiale di basso costo e non funzionale, serve solo per avere un’idea di design e controllare tecniche di assemblaggio e considerazioni sulla fabbricazione. Può essere sia fisico che virtuale realizzato attraverso l’uso di sistemi CAD.

Il modello viene realizzato per studiare invece il principio di funzionamento per valutare il comportamento del prodotto che vogliamo realizzare. Anche questo può essere sia fisico che virtuale.

Il prototipo, invece, rappresenta la tecnica più costosa che produce però la maggior quantità di informazioni e consiste nell’andare a realizzare un prodotto fisico completo e funzionante.

Il processo di embodiment design è un processo molto lungo costituito da numerosi passaggi che porta alla definizione di un prodotto che soddisfa tutti i requisiti di progetto.

Detailed Design

La fase di progettazione dettagliata (analisi e simulazione) è la fase finale del processo di progettazione ingegneristica prima che inizi la produzione e la produzione, che porta quindi alla generazione del prototipo finale.

In questa fase il progettista seleziona i materiali appropriati per ogni parte e calcola accuratamente le dimensioni e le tolleranze del prodotto.

Metodologia per la scelta dei materiali

I 4 aspetti più importanti per sviluppare un prodotto sono: Forma-Funzione-Materiale-Processo.

La selezione dei materiali è un’attività critica e complessa che viene fatta in parallelo alla progettazione. Metodi intuitivi: basati sull’esperienza del pianificatore.

Materiali scelti secondo 4 criteri:

• First best material: considero quello più comunemente usato.