Onsdag 5:e Oktober 13:15 16:00 Föreläsning 6, PPU204 Produktutveckling 1

Transkript

1 Onsdag 5:e Oktober 13:15 16:00 Föreläsning 6, PPU204 Produktutveckling 1 Eftermiddagens agenda Tillverkningsanpassad konstruktion, DFM, kapitel 13 Paus 5min Prototypframtagning, kapitel 14 Robust konstruktion, kapitel 15 Längre paus, 30 min Repetition av kursen 1

2 Tillverkningsanpassad konstruktion, DFM, kapitel 13 Design for Manufacturing, DFM (manufacurability) Metod för att optimera tillverkningen för att reducera tillverkningskostnaden Sänkt tillverkningskostnad kan leda till ökad vinst 2

3 Företagets vinst Vinstmarginal per produkt * antalet sålda produkter Öka vinstmarginalen eller antalet sålda produkter Vinstmarginal = försäljningspris tillverkningskostnad Antalet sålda produkter beror på pris och kvalitet 3

4 Vinstexempel Exklusivt Högt pris Lågt pris Billigt Tillverkningskostnad Försäljningspris Antal sålda produkter Vinst % kostnadsökning Exklusivt Högt pris Lågt pris Billigt Tillverkningskostnad Försäljningspris Antal sålda produkter Vinst

5 Tillverkningsanpassad konstruktion Metod för att optimera tillverkningen för att reducera tillverkningskostnaden med bibehållen produktkvalitet De flesta förändringar på verkar både kostnad och kvalitet Exempelvis: Materialbyte Tillverkningsland 5

6 DFM-processens fem steg 1. Uppskatta tillverkningskostnaderna 2. Reducera komponentkostnaderna 3. Reducera monteringskostnaderna 4. Reducera produktionssupportkostnaderna 5. Beakta effekterna av DFM-beslut på andra faktorer 6

7 Uppskatta tillverkningskostnaderna Fasta och rörliga kostnader Komponentkostnader Standardkomponenter Unika delar Monteringskostnader Kostnader för arbetskraft Kostnader för utrustning och verktyg Omkostnader Supportkostnader Fördelningskostnader 7

8 Reducera komponentkostnaderna Komponentkostnaden är ofta den största rörliga kostnaden Reducera antalet komponenter Använd standardkomponenter Anpassa process till produktionsvolym Omkonstruera för färre operationer 8

9 Reducera monteringskostnaderna Monteringsanpassad konstruktion, DFA Design for assembly Monteringseffektivitet kan mätas med DFA-index DFA-index = Integrera komponenter Minsta teoretiska antalet delar (3 sekunder) Uppskattad total monteringstid Maximera monteringsvänligheten Greppa, rikta och passa in Överväg kundmontering IKEA! 9

10 Reducera produktionssupportkostnaderna Omkostnader: supportkostnader och fördelningskostnader Supportkostnaderna beror på konstruktionslösningen Fördelningskostnaderna är inte kopplade till konstruktionen Minimera systemets komplexitet Nya leverantörer, komponenter, processer 10

11 Beakta effekterna av DFM-beslut på andra faktorer Effekt på utvecklingstid och utvecklingskostnader Många förändringar kostar tid och pengar Effekt på produktkvaliteten Många positiva effekter men även risker Tillförlitlighet, robusthet och livslängd Effekt på externa faktorer Återanvändning av komponenter efterföljande projekt Livscykelkostnader återvinning eller servicekostnader 11

12 Exempel på effekt av DFM GMs insugningsgrenrör Kostnadsbesparing på 45% Viktreducering på 66 % 3,3 kg Förenklad montering Förbättrade utsläpp Förbättrade prestanda pga svalare insugsluft Reducerade transportkostnader pga lägre vikt Ökad standardisering i fordonsprogrammen Besparingar på flera miljoner USD/år 12

13 Paus 5 min 13

14 Prototypframtagning, kapitel 14 Prototyp En approximation av en produkt inom ett eller flera intresseområden Konceptskiss Matematiska modeller Simuleringar Testkomponenter Utseendeprototyp Funktionsprototyper Alfaprototyper Betaprototyper Nollserieprototyper 14

15 Olika typer av prototyper Klassificering utifrån två dimensioner: 1. Fysisk eller analytisk 2. Omfattande eller specialiserad 15

16 Vad används prototyper till? Inlärning Kommer vår konceptidé att fungera? Kommunikation Kommunicera koncept till företaget, kunder och investerare Integration Omfattande fysiska prototyper testar att integrationen av alla delsystem fungerar Milstolpar Olika prototyper måste klara olika test för att projektet ska fortsätta Exempelvis typprovning 16

17 Vilka prototyper behövs? Analytiska prototyper är mer flexibla än fysiska Parameterstudier går enkelt med en analytisk modell Fysiska protyper krävs för att upptäcka oväntade fenomen Alla fysikens lagar gäller för en fysisk prototyp En prototyp kan minska risken för dyra iterationer Testa prototyper innan dyrbara verktyg tas fram En prototyp kan påskynda andra steg i utvecklingen Ett verktyg kan utvecklas snabbare med en fysisk modell En prototyp kan omstrukturera beroenden mellan aktiviteter En prototyp kan användas parallellt med övriga aktiviteter 17

18 Prototypframtagning 3D CAD-modeller Ger enorma möjligheter att skapa virtuella prototyper Friformsframställning 3D-skrivare Revolutionerande för prototypframtagning Visualisering och för funktionsprototyper 18

19 Planering av prototyper 1. Definiera syftet med prototypen Inlärning, kommunikation, integration och milstolpar 2. Fastställ approximationsnivån för prototypen Fysisk eller analytisk? Omfattande eller specialiserad? 3. Upprätta en försöksplan Försöksplanering kan minimera antalet prototyper 4. Skapa tidsplan för anskaffning, byggande och provning Delar framme, datum för första test och datum för resultat 19

20 Milstolpsprotoyper Milstolpsprototyper läggs in i projektplanen Alfaprototyp Inte byggd med slutlig tillverkningsprocess Betaprototyp Inte monterad i slutlig monteringslina Nollserieprototyp Pilotproduktionsprototyper Verifierar hela tillverkningsprocessen Används för typprovning 20

21 Robust konstruktion, kapitel 15 Robust konstruktion används för att skapa robusta produkter och processer En robust konstruktion har bra prestanda även om den utsätts för störningar En smal och hög I-balk klarar en högre vertikal last än en bredare och lägre H-balk men blir lätt instabil En H-balk är en robustare konstruktion 21

22 Statistisk försöksplanering Vid robust konstruktion behöver vi finna vad som påverkar prestandan Prestanda hos en produkt beror oftast på flera faktorer Exempel: En bra sockerkaka innehåller 2 ägg 2 dl socker 3 dl vetemjöl 1,5 tsk bakpulver 0,5 tsk vaniljsocker 50 g smör 1 dl mjölk Totalt 7 ingredienser/faktorer 22

23 Vi vill utveckla en bättre sockerkaka! 2 eller 3 ägg? 2 eller 3 dl socker? 2 eller 3 dl vetemjöl? 1 eller 1,5 tsk bakpulver? 0,5 eller 1 tsk vaniljsocker? 50 eller 100 g smör? 1 eller 2 dl mjölk? 2 7 = 128 kombinationer! 23

24 Bättre sockerkaka med bara 8 gräddningar! Ägg Socker Vetemjöl Bakpulver VaniljsockeSmör Mjölk 1 = 2 ägg 1 = 2 dl 1 = 2 dl 1 = 1 tsk 2 = 0,5 tsk 1 = 50 g 1 = 1 dl Försök 2 = 3 ägg 2 = 3 dl 2 = 3 dl 2 = 1,5 tsk 2 = 1 tsk 2 = 100 g 2 = 2 dl

25 Paus 30 min 25

26 Repetition av kursen Produktutvecklingsprocessen Planering Konceptutveckling Konceptgenerering och val Projektledning Koncepttestning Produktarkitektur Industridesign Miljöanpassad design 26

27 Produktutvecklingsprocessens faser Fas 0: Planering, föregår projektstarten (därav 0) Börjar med identifiering av möjligheter och följs av produktplaneringen som avgör vilka möjliga projekt som ska startas. Resulterar i en uppdragsbeskrivning Fas 1: Konceptutveckling Identifierar kundbehoven. Utvärderar flera koncept. Testar prototyper. Uppskatta tillverkningskostnaden Fas 2: Utveckling på systemnivå Plan för produktoptioner. Definiera delsystem. Planera för produktion och montering 27

28 Produktutvecklingsprocessens faser Fas 3: Detaljutveckling Marknadsföringsplan. Fullständig specifikation av geometri, material och toleranser. Konstruera tillverkningsverktyg Fas 4: Testning och vidareutveckling Fältprov. Konstruktion och utvärdering av förserieversioner av produkten. Alfa- och betaprototyper tas fram Fas 5: Produktionsupptakt Lansera produkten. Trimma in produktionen. Efterhandsutvärdering av projektet för återkoppling 28

29 Produktplanering, kapitel 4 Produktplaneringsprocessen Äger rum innan projekt startas Är en del av Fas 0 Ser till att produktutvecklingen sker i linje med affärsstrategin Produktplanen Innehåller den framtida produktportföljen En tidsplan som visar vilka typer av produkter som ska utvecklas Fyra typer av produktutvecklingsprojekt Nya produktplattformar Horisont 2-möjlighet Derivat av befintliga produktplattformar Horisont 1-möjlighet Förbättringar av befintliga produkter Horisont 1-möjlighet Fundamentalt nya produkter Horisont 3-möjlighet 29

30 Uppdragsbeskrivning Startpunkt för projektgruppen och Fas 1 Uppdragsbeskrivningen kan ha följande rubriker Produktbeskrivning Förslag på fördelar Nyckelaffärsmål Primärmarknad Sekundärmarknader Antaganden och begränsningar Intressenter 30

31 Produktspecifikationer Specifikationer tas fram flera gånger i konceptfasen Målspecifikationer tas fram direkt efter att kundbehoven fastställts Innehåller en lista på fullständiga egenskaper Teamets mål men ändå rimliga egenskaper Innehåller både ideala och marginellt acceptabla målvärden Slutliga specifikationer tas fram efter konceptvalet 31

32 Konceptutveckling; frontprocessen Konceptutvecklingsprocessen består av följande aktiviteter: Identifiering av kundbehov (kapitel 5) Upprättande av målspecifikationer (kapitel 6) Konceptgenerering (kapitel 7) Konceptval (kapitel 8) Koncepttestning (kapitel 9) Upprättande av slutgiltiga specifikationer (kapitel 6) Projektplanering (kapitel 18) Ekonomisk analys (kapitel 17, gås inte igenom) Benchmarking av konkurrerande produkter (kapitel 5-9) Modellering och prototypframtagning (kapitel 5-7, 9, 11, 14 & 15) 32

33 Koncepttestning, kapitel 9 Sjustegsmetod 1. Definiera syftet med koncepttest 2. Välj en undersökningspopulation för testet 3. Välj ett angreppssätt för testet 4. Kommunicera konceptet 5. Mät kundresponsen 6. Tolka resultaten 7. Reflektera över resultaten och processen 33

34 Miljöanpassad design Design for Environment, DFE Vad är miljöanpassad design, DFE? DFE är en praktisk metod för företag att minimera produkternas effekter på miljön för produktens hela livscykel för att sträva efter ett hållbart samhälle Den totala miljöpåverkan kan beräknas med hjälp av en livscykelanalys, Life Cycle Assessement, LCA Produktens miljöpåverkan kan redovisas i en miljövarudeklaration, Environmental Product Declaration, EPD enligt ISO