Appunti e domande esame di Sviluppo e ingegnerizzazione del prodotto

DESIGN).

In termini organizzativi, la progettazione è una parte essenziale del ciclo di vita del prodotto. Questo ciclo è innescato

da un'esigenza di mercato o una nuova idea. Inizia con il product planning e finisce quando il prodotto è a fine vita

utile, con il riciclaggio o smaltimento eco-compatibile.

Progettazione come fase del ciclo vita del prodotto

Il progettista, in accordo con le specifiche di progetto (lista dei requisiti) deve sempre tenere in considerazione tutti gli

aspetti legati all’intero ciclo di vita del prodotto in via di progettazione.

Le decisioni prese «sulla carta» in fase di progettazione influenzano direttamente o indirettamente tutte le fasi

successive.

Direttamente: laddove si sono presi in considerazione specifici requisiti di progetto

Indirettamente: laddove eventuali side-effects non siano stati considerati nella lista dei requisiti

La progettazione non è un processo a senso unico, ma caratterizzato da diverse «iterazioni», dipendenti dal tipo di

attività, ma soprattutto dalle informazioni disponibili al progettista. Ogni fase del ciclo di vita del prodotto può dare vita

ad una serie di informazioni e/o suggerimenti per migliorare (o addirittura correggere) il prodotto con una nuova fase

di progettazione. L’entità della suddetta riprogettazione dipende dal tipo di feedback. Un feedback è tanto più

«pericoloso» quanto più distante dalla progettazione è la fase da cui proviene.

In riferimento al diagramma sottostante, i costi “commissionati” sono quelli definiti nelle fasi precedenti ma non ancora

affrontati, i costi “incorsi” sono quelli che sono già stati pagati nelle fasi precedenti.

Il diagramma mostra che alla fine della fase di progettazione quasi l'80% dei costi è stato utilizzato. Ad esempio, il

conceptual design determinerà in gran parte i costi del materiale, della manodopera e del macchinario. La fase di

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progettazione vincola l'azienda alla maggior parte dei costi futuri ed è questa fase che offre all'azienda le maggiori

opportunità di ridurre tali costi.

Creatività e innovazione

La creatività di un processo di generazione di idee, la si può misurare attraverso quattro parametri fondamentali:

- Novità delle idee generate

- Quantità di idee generate

- Qualità delle idee generate

- Varietà delle idee generate

La novità di un’idea la si può stimare in due modi diversi:

• A priori: confrontando l’idea con un universo di soluzioni stabilito in maniera soggettiva (si basa sullo stato dell’arte)

• A posteriori: confrontando l’idea con un ben preciso universo di soluzioni (ad esempio quelle generate dall’azienda

a partire da una certa data)

In genere tanto più alto è il livello di astrazione su cui l’idea si distingue, tanto più essa è da considerarsi «Nuova».

La qualità può essere misurata solo in modo approssimativo e dipende dalla fattibilità tecnica, dall’usabilità e dalle

prestazioni.

I concetti di Quantità e Varietà non sono ovviamente applicabili alla singola idea, ma (assieme ai valori medi di novità

e qualità delle idee generate) vengono invece usati per valutare la creatività dei processi di generazione di idee.

Affinché una nuova idea diventi innovazione, è necessario che questa sia anche di successo, ovvero consenta di avere

un impatto positivo per l’azienda e la società.

Esplorare il design space

Una parte fondamentale del processo di progettazione è quella di definire e/o identificare:

- I problemi da risolvere

Le soluzioni da adottare

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Il design space è composto dallo spazio dei problemi (SP) e lo spazio delle soluzioni (SS).

SP Dipende dal set di requisiti e dalle soluzioni scelte in SS per risolvere i problemi, tanto più SP è grande, tanto più il

task è complesso.

SS è teoricamente infinito, ma il progettista considera (purtroppo) sempre un sottoinsieme delle soluzioni

potenzialmente efficaci.

È desiderabile che SP rimanga il più contenuto possibile, ovvero che durante la progettazione sorga il minor numero di

problemi derivati. È altresì desiderabile che il sottoinsieme di SS considerato dal progettista sia il più esaustivo possibile,

ovvero contenga il maggior numero di soluzioni «potenzialmente valide» per risolvere il problema di partenza.

In conclusione:

- È necessario stilare una lista di requisiti esaustiva per definire il set di problemi progettuali di partenza che di

fatto definiscono il Task di progetto e vanno a comporre (inizialmente) lo spazio dei problemi SP

- È necessario supportare il progettista affinché:

1) Possa gestire la co-evoluzione degli spazi SP e SS

2) Possa evitare inutili espansioni di SP

3) Possa «ottimizzare» l’espansione di SS

Tutto questo al fine di supportare lo sviluppo «sistematico» (e quindi veloce ed efficiente) di prodotti innovativi.

Design fixation: adesione cieca che limita le idee nel processo di progettazione

Livelli di astrazione e concetto di funzione

Ai fini di una buona esplorazione del design space, ragionare in termini «ASTRATTI» può risultare

estremamente utile. A tal proposito i concetti seguenti risultano molto utili:

• Funzione: l'interazione o gli scopi del progetto (cosa dovrebbe fare il sistema)

• Behaviour: come la struttura dell’oggetto realizza le sue funzioni (principi fisici ecc…)

• Structure: I componenti che costituiscono l’oggetto (schizzo della soluzione)

Possiamo avvalerci del modello «Energy-Material-Signal» (EMS) di Pahl e Beitz, dove una funzione è interpretata come

vera e propria «scatola nera» capace di processare flussi in ingresso e produrre flussi in uscita.

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Le funzioni considerate nel corso sono SOLTANTO quelle che rappresentano azioni effettivamente svolte dal sistema

stesso.

Si deve quindi cercare di scomporre la funzione principale in sotto-funzioni più elementari e poi si scelgono le funzioni

secondarie (ad esempio per incrementare le prestazioni) ed i principi fisici per implementare le funzioni identificate.

Processo «sistematico» di progettazione

La procedura di progettazione deve essere flessibile e allo stesso tempo in grado di essere programmata, ottimizzata e

verificata.

Modello di Pahl e Beitz

Secondo questo modello ci sono 4 fasi:

La fase di pianificazione «dovrebbe» fornire la lista di requisiti pronta per l’utilizzo in fase progettuale.

Nella fase concettuale si identificano quindi le funzioni del sistema, i principi fisici con cui implementarle e la

schematizzazione della struttura.

La fase di embodiment è quella in cui dalla bozza del sistema si passa alla definizione del vero e proprio layout tramite

valutazioni dimensionali, strutturali, fluidodinamiche, termiche, ecc…

È quindi consigliabile (quando non indispensabile) l’utilizzo strumenti CAE (CAD, FEM, CFD, Multi-body, ecc…).

La fase di dettaglio è quella in cui tutti i dettagli vengono sviluppati in forma definitiva.

Conceptual Design, Embodiment Design e Detail Design costituiscono le tre fasi principali del processo di

progettazione.

Riassunto

 La progettazione inizia dalle informazioni acquisite dal Product Planning

 La progettazione è una fase fondamentale del ciclo vita del prodotto, dato che determina pesantemente tutte

le altre fasi.

 La progettazione sistematica è un modo «ordinato» ed efficiente di progettare, che permette la verifica dei

passi seguiti dal progettista.

 Secondo il modello sistematico, il processo di progettazione è suddivisibili in tre fasi: Concettuale, di

Embodiment e di Dettaglio.

 Il processo di progettazione è di natura iterativa. Quindi, le tre fasi del processo sistematico iterano tra loro.

 L’acquisizione delle informazioni è parte fondamentale del processo

 La prototipazione è un modo si acquisire informazioni

 Progettare implica esplorare in modo controllato il Design Space.

Dalla pianificazione alla progettazione

Cosa farne dell’output fornito dal Product Planning?

La descrizione del profilo di prodotto ricavata dalle attività di product planning non è assolutamente sufficiente per

permettere al progettista di iniziare una attività di progettazione ingegneristica. Spesso, infatti, le caratteristiche del

prodotto in uscita dal PP sono espresse in termini ambigui e/o ridondanti.

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Esempi:

- Il prodotto deve essere maneggevole [ma cosa si intende per maneggevolezza?]

- Il prodotto deve essere ecosostenibile [ma quali sono i vincoli progettuali da rispettare?]

I requisiti ingegneristici

Affinché un requisito possa essere elaborato in modo efficace dal progettista, esso deve essere espresso:

• In forma chiara, univoca e concisa

Esempi di requisito non chiaro: «Versatilità»; «Maneggevolezza»

Esempi di requisiti chiari: «il sistema deve fare il caffè e scaldare le vivande»;

• In termini quantitativi (laddove possibile in questa fase)

• In modo non ridondante con altri requisiti (non avere requisiti con lo stesso significato)

Si possono distinguere due famiglie fondamentali di requisito:

Vincoli: requisiti che «in ogni caso» devono essere rispettati dal prodotto finale

Obiettivi: requisiti che definiscono le condizioni limite alle quali avvicinarsi il più possibile, senza però avere l’obbligo

di raggiungerle.

È necessario definire un set esaustivo di vincoli ed obiettivi di progetto per tutti i parametri del sistema ritenuti

importanti in fase di pianificazione.

Ma che vuol dire «set esaustivo»? Significa semplicemente che il progettista dovrebbe sempre quantomeno

«chiedere» informazioni in merito ad alcune tipologie di requisito, che più o meno caratterizzano ogni tipo di attività

progettuale.

Esistono delle checklist a supporto del progettista.

Non è detto però che tutte queste informazioni siano disponibili all’inizio del processo di progettazione. Proprio per

questo è indispensabile evidenziare queste lacune e programmare le necessarie attività di acquisizione di informazione.

Si distinguono due casi:

1. La progettazione parte da una pianificazione eseguita in modo NON sistematico (assenza di profili di prodotto in

termini di attributi)

2. La progettazione parte da una pianificazione eseguita in modo sistematico (profili di prodotto espressi in termini di

attributo)

Il primo caso capita molto frequentemente, ed in tal caso l’utilizzo delle checklist risulta essere di fondamentale

importanza p