Min syn på visuella verktyg i produktutvecklingsprocessen

Transkript

1 Mälardalens Högskola Min syn på visuella verktyg i produktutvecklingsprocessen KPP306 Produkt- och processutveckling Joakim Vasilevski 10/4/2012

2 Innehåll Sammanfattning... 2 Inledning... 3 Skisser... 3 När bör skisser användas?... 3 Olika typer av skisser... 3 Skiss... 4 Minnesskiss... 4 Presentationsskiss... 4 Teknisk skiss... 4 Beskrivningsskiss... 4 CAD... 5 Användning för CAD... 5 Simuleringar... 5 När bör CAD användas?... 6 Prototyper... 7 Definition av prototyp... 7 Min syn på prototyper... 8 Slutsatser... 9 Referenser Tryckta källor Internetkällor

3 Sammanfattning Denna essä handlar om olika visuella verktyg inom produktutvecklingsprocessen. Målet med visuella verktyg är att ge användaren ett stöd som både förenklar och förbättrar arbetet. Skisser är bilder vars syfte är att göra om en idé till en bild på papper eller i datorn. Dessa relativt billiga producera och används gärna tidigt i projekten. Skisser delas in ett antal typer: tankeskiss, minnesskiss, presentationsskiss, teknisk skiss och beskrivningsskiss. CAD-program till stor bredd inom produktutveckling. Med CAD-program går det att skapa mycket mer detaljerade modeller än vad skisser klarar av att hantera. Det är enkelt att ändra design vilket gör det till mycket användar vänligt verktyg. 3D-program kan även skapa fotorealistiska bilder som är idealiska vid presentationer. Simuleringar används för att simulera olika tester på en CAD-modell. Dessa är mycket kraftfulla program som kan vara dyra att investera i. Prototyper används för att ge den information som skisser och CAD inte klarar av t.ex. hur ett koncept egentligen beter sig i verkligheten samt känslan av ett grepphandtag. Prototyper kan vara väldigt kostsamma men behöver heller inte vara, beroende vilken typ av prototyp man är ute efter. 2

4 Inledning I kursen KPP306, Produkt- och processutveckling, ska en individuell uppgift i form av en essä utföras inom ett valfritt ämne inom produktutvecklingsprocessen. Jag har valt att skriva om visuella verktyg inom produktutvecklingsprocessen. Jag har alltid tyckt att dessa har varit intressanta och känner att jag vill fördjupa mig i ämnet. Denna essä kommer enbart att fokusera på verktyg som rör koncept snarare än verktyg för att kartlägga processen. Alla verktygen ger någon form av ett visuellt och interaktivt intryck för användaren. Skisser En definition jag funnit passande kommer från Oxford dictionaries, och lyder följande: a rough or unfinished version of any creative work Vilken syftar på att en skiss är tänkt som en snabb och oklar version av slutkonceptet. Skissen fungerar som en förklaring av en idé, vilket kan vara lättare att förstå en i bara ord. Det är viktigt då att förstå att en skiss syfte inte är menat att se helt ut som slutresultatet. En skiss är en enkel illustration av en idé vars syfte är att snabbt kunna beskriva den. Det är inte speciellt kostsamt att skapa en skiss då den bara kräver papper och penna för att ritas ner, till skillnad mot många andra typer av verktyg som i många fall är dyra att investera i. Det finns många fördelar med att skiss digitalt. Det är enklare att redigera bilder samtidigt som många mjukvaror och verktyg som kan hjälpa till att förbättra bilden samt att få den att se proffsigare ut. Med hjälp av en ritplatta kan skissaren få en liknande upplevelse mot att skissa på vanligt papper. Men samtidigt bör man vara uppmärksam att en skiss inte ska bli för fin, för att inte ge kunden fel intryck av vad konceptet kommer se ut. Därför anser jag att man bör vara försiktig när man skissar med hjälp av digital teknik. När bör skisser användas? Jag anser att skisser bör användas redan tidigt i konceptfasen för att tidigt för att enklare kunna beskriva och förmedla en idé. Skissning är ett bra verktyg för att bolla runt och skapa olika lösningsförslag, och ju mer idéer man har att utgå ifrån desto större chans har man att lyckas komma fram med lösning. Bild 1 En digitalt skissad bild På samma sätt är det viktigt att illustrera för kunden på ett sätt de förstår. En mycket god styrka som jag anser att finnas med skisser är man kan vara tydlig på ett väldigt bra sätt. Genom att rita ut pilar, skriva texter och på andra sätt visa och hjälpa åskådaren att förstå skissen. När ett koncept skall utvecklas börjar så anser jag att CAD-modeller börjar ta över skissens roll. En skiss är begränsad till sin information och när ett koncept blir mer komplicerat så räcker det inte med en skiss. Olika typer av skisser 3

5 Boken Sketching User Experiences tar den upp några olika typer utav skisser som finns. Dessa är följande: Skiss Detta är den skiss som används när en idé ritas ner. Den kallas även för tankeskiss vilket syftar på dess funktion att förmedlar tankar och idéer. Bild 2 En vanlig tankeskiss Minnesskiss Denna typ innehåller beskrivande text och pilar för att enklare kunna minnas vad menades vid tillfället. Bild 3 En minnesskiss Presentationsskiss Presentationsskisser är avsedda för kunder, vars syfte är få skissen att likna den verkliga produkten. Just för att den skall vara lättare att förstå för den som inte är insatt. Bild 4 En presentationsskiss Teknisk skiss Dessa skisser används utav personer som skall tillverka produkten och är oftast väldigt noggrant ritade och är i skala. Denna typ av skiss kan framgå i ritningar som ett utdrag av konceptet. Bild 5 - En teknisk skiss Beskrivningsskiss Denna typ av skiss används i syftet av att förklara hur en t.ex. produkt fungerar eller hur olika delar skall monteras. Sprängskisser ingår ofta i denna typ av skiss. Bild 6 En beskrivningsskiss 4

6 CAD Computer-aided design (CAD), eller datorstödd design som det heter på svenska, innebär att man använder sig utav datorprogram för behandla både två- och tredimensionella bilder och modeller. Ritningar, olika detaljer och produkter är vanligast ritas upp i CAD-program numera. CAD-program är kraftfulla verktyg både för en designer och en ingenjör, då de har ett så brett användningsområde och kan användas under hela produktutvecklingsprocessen. Användning för CAD CAD är ett mycket populärt verktyg inom branscher som inriktar sig mot konstruktion och produktutveckling. En skiss kan omvandla en idé till pappret på kort tid men när den idén behövs fördjupas och utvecklas så kommer CAD-steget in i bilden. Från att ha varit bara en enkel illustration av en produkt kan man med tredimensionell CAD-bild, vrida och vända på produkten. Ett syfte med 3D-modeller är att öka förståelse och förtydliga hur produkten skall se ut. CAD:en har blivit populär av det syftet att kan reducera kostnader i produktutvecklingsprocessen samtidigt som utvecklingstiden minskar, vilket leder till en mer optimerad och effektiv process. Jag ser det som ett självklart mål att försöka uppnå, då det bidrar till en ökad vinst för företaget. 3D-modeller används mycket till illustrerande syften, där programmen kan rendera fotorealistiska bilder. På modellerna kan texturer, ljus och material appliceras för att kunna göra bilden så verklighetstrogen som möjligt. En fara jag anser som kan uppstå, är att om kunden i ett tidigt steg får se en jättebra bild på ett koncept eller en idé kan det ge falska förhoppningar och ställa mer krav på utvecklaren. Därför är det viktigt att vara tydlig med vilka avgränsningar som ställs på en fotorealistisk bild. Tillsammans med Computer-aided manufacturing (CAM) går det att beräkna tillverkningen för detaljen. Syftet med CAM är få en mer optimerad tillverkning. Genom att effektivisera bearbetningen i maskinerna, öka precisionen och reducera spill, kan man få en mycket bättre tillverkningsprocess som även här reducerar kostnader. Simuleringar Bild 7 En renderad 3D-modell Simuleringar i CAD-program används för att kunna se hur en detalj påverkas i olika fall som liknar verklighetens scenarion. Med hjälp utav dagens kraftfulla datorer går att kunna beräkna fram mycket mer komplex fall utav spänning, flöden, förskjutning, utmattning m.m. Detta sker genom användning utav finita element-metoden (FEM), som kortfattat delar in ytor i mindre trianglar där varje knutpunkt i sig beräknas. Beroende på hur hög noggrannhet som önskas så ökar beräkningstiden rejält, just för att det är så pass komplexa beräkningar som görs. En nackdel med blir att många simuleringsfall kan behöva förenklas så pass mycket att de simuleringsscenarierna knappt blir lik originalmodellen, just för att kunna beräknas. Med dessa kraftfulla program går det att reducera kostnader och dra ner på tiden det tar att utveckla ett koncept till en färdig produkt. FEM-analyser kan visa ett koncept inte klarar den belastning den är tänkt för och måste därför förstärkas, detta kan göra redan innan en prototyp tas fram för att genomgå verkliga prover. På sådant sätt sparas både tid och pengar. Företag som 5

7 arbetar med att utveckla och ta fram fordon, sparar enorma summor pengar på att simulera kollisioner än att ta fram nya prototyper för krocktesta. Jag tycker att simuleringar är ett bra sett kunna dra ner på onödiga kostnader under produktutvecklingen samtidigt som programmen visar var och detaljen påverkas under användningen. Men man behöver också kunna bekräfta att den virtuella teorin stämmer mot vad som egentligen sker i verkligheten. Därför anser jag också att man tillverkar en prototyp för att kunna bekräfta att alla simuleringar stämmer överens. Detta behövs inte göra förens man sett att lösningen kan fungera, just eftersom att tillverka en prototyp kan vara kostsamt. Dessa program är kostsamma att investera i, vilket inte är nödvändigt till alla typer av produkter. Mindre produkt, som egentligen inte behöver leva upp till säkerhetsstandarder klarar sig gott utan just simuleringar och kanske klarar sig med att enbart utföra tester på prototyper. När bör CAD användas? Från att en designer har skissat ett koncept på papper (eller i datorn) blir nästa steg att göra en 3D-modell. När en 3D-modell finns tillgänglig är den lätt att redigera ifall design är inte är tillfredsställande. Jag har själv behövt ändra mått och form i modeller just för att t.ex. öka tillverkningsvänligheten. CAD kan användas redan från det tidiga skisstadiet och följa upp under hela utvecklingens gång, just eftersom en 3D-modell innehåller så pass mycket information om en detalj. När bör CAD inte användas? Min åsikt är att även om CAD-program har tendens att öka effektiviteten och dra ner kostnader i många fall så finns det situationer då det inte är lika attraktivt att använda sig utav CAD. Många mindre företag har säkert inte tillgång till det kapital som krävs för dessa program men det finns även flera gratisvarianter. För vissa produkter kan det kännas överdrivet och rent utav olämpligt att göra en 3D-modell, då räcker det kanske med att göra skisser eller prototyper för att illustrera slutprodukten. Bild 8 - En simulering på ett krocktest på en bil. Den gröna färgen visar vart mest belastning sker i materialet 6

8 Prototyper Definition av prototyp Boken Product Design and Development använder sig utav en egen definition för prototyp eftersom att det finns många olika tolkningar. Deras definition lyder följande: En approximation av produkten längs en eller flera dimensioner av intresse. Där de menar att olika typer utav t.ex. koncept skisser, matematiska modeller, simuleringar, test komponent, m.m. inkluderas som prototyper. Prototyper delas in i två dimensioner, med två klasser vardera. Den första är fysiska och analytiska prototyper, den andra är fokuserade och omfattande prototyper. Fysiska prototypers syfte är att få en känsla för hur konceptet känns och ser ut i verkligheten. Dessa prototyper kan göras i olika rapid-prototyping maskiner som skriver ut färdiga detaljer. Inom bilbranschen används fortfarande lermodeller för att illustrera konceptet. Även olika fysiska tester går under dessa prototyper. Hållfasthet, viktprov, dragprov m.m. som är intressant för just sitt koncept exempel på fysiska prov. Bild 9 - En lermodell av en bil Analytiska prototyper består utav matematiska modeller och beräkningar vid de områden som intresserar. CAD-program har många olika funktioner för att t.ex. analysera kurvatur kring rundade ytor. Simuleringar används för att kunna få konceptet att utspelas i ett så verkligt scenario som möjligt. Med omfattade prototyper menar de i boken Product Design and Development att det är fullskalig prototyp som är tänkt att efterlikna det slutgiltiga konceptet. Syftet med denna prototyp är att kunna göra de sista förbättringarna på hela konceptet inför produktion. Från egna erfarenheter vet jag att datorspelsföretag är låter vanliga användare att vara med och testa beta-versioner för att få ett verkligt perspektiv hur spelet används. Fokuserade prototyper är benämningen på de prototyper där enbart få detaljer studeras. Det kan vara olika typer av hjul som kanske behövs studeras eller liknande. Från industridesign-kurserna har jag noga fått förklarat att en prototyp inte alls behöver se ut som en den slutgiltiga designen är tänkt, utan bara att funktionen är densamma. Motsatsen till en prototyp kallas för modell, då utseendet skall se ut som den färdiga modellen. Modeller är enbart ämnad för olika visualiseringar och presentationssyften. 7 Bild 10 En illustrering av de olika prototypdimensionerna

9 Min syn på prototyper Under flera olika kurser har jag själv gjort ett flertal fysiska prototyper just för att kunna få en känsla över t.ex. hur det känns att greppa tag i ett handtag, om det känns ergonomiskt, hur passformen känns eller om det faktiskt möjligt att kunna använda konceptet på det sättet det är tänkt för. Just dessa punkter är svåra att se i en CAD-bild och genom att skapa en modell kan det ge en mycket tydligare upplevelse om vad som egentligen är sant. Just därför anser jag att det är viktigt att använda sig tidigt under konceptutvärderingsfasen. Genom att kunna jämföra och mäta hur olika koncept presterar jämt emot varandra tidigt i processen så går det att spara pengar, eftersom att kostnader förändringar i funktion och design ökar ju längre in i projektet man är. Kostnaden för en prototyp eller modell är relativt låg i jämförelse mot vad det kan kosta att ändra en färdig produkt. Men att tillverka en prototyp kan vara kostsamt i vissa sammanhang och branscher. Alla prototyper behöver inte heller vara extremt dyra heller. Ibland räcker det kanske med att fram något ur frigolit för att illustrera. Prototyper ger en väldigt bra helhetssyn över hur produkten kan tänkas se ut och fungera men den behöver heller inte se ut som slutprodukten är tänkt, såvida det inte är utav intresse att undersöka. Rapid prototyping maskiner kan på ett väldigt snabbt sätt ta fram en färdig detalj till kostnaden av högt pris. Dessa finns i även i olika kostnadsgrader. Har man en produkt som är allt för dyr att producera i en friformsmaskin så kan det vara en investering att kosta på sig en sådan modell. Syftet med dessa är ju att ge en tydlig förståelse så länge kostnaderna drar över. Ett exempel en prototyp som jag själv har varit med och tillverkat är en pärm från den allra första Produktutvecklingskursen. Konceptet är en pärm med en inbyggd hålslagare. Enligt CAD-bilden har pärmen en låda för att samla upp pappersrester från stansningen, men den var inte intressant i prototypen då enbart funktionen för att kunna stansa papper undersöktes. Bild 11 Till vänster: CAD-bild på hålslagaren. Till höger: En prototyp av hålslagaren. 8

10 Slutsatser Skisser anser jag är ett typiskt verktyg att använda sig i början av ett projekt. Det gör det tydligt för alla inblandade hur man tänker sig att något ska se ut eller fungera. Det behöver inte heller vara någon jättesnyggt ritad skiss för att kunna illustrera vad som vill uppnås. Skisser anser jag att nästan finnas med vid varje koncept just för att det inte är speciellt kostsamt att ta fram. Jag ser även att man håller sig till hyffsat simpel nivå skisser just för att en skiss inte ska illustrera den slutgiltiga produkten, vilket är viktigt att alla som arbetar och kunden förstår. CAD och 3D-modellering för mig känns som det verktyg som har störst användningsområde i produktutvecklingsprocessen. Redan från ett lika tidigt stadie som skisser kan det användas för att designa olika koncept och lösningar. Det är enkelt att redigera och innehåller massor information som t.ex. mått, material och vikt. Jag vet inte hur många gånger jag själv har behövt ändrat design under ett projekts gång och även behövt ändrat andras modeller. Ett CAD-program är en dyr investering både från att införskaffa licens och hårdvara, men det anser jag man spara in längden. Simuleringar är ett komplement till CAD-programmen som jag endast ser nödvändigt i branscher där prototyper är alldeles för dyra att skapa om och om igen t.ex. krocktester på bilar. Men det är även en säkerhet där man kan kolla att en konstruktion egentligen håller för vad den är avsedd för. En utav de största fördelarna med 3D-program över skisser som jag anser, är att det går att göra animationer. En skiss är begränsad till en bild, medan animationer har en hel serie bilder. Man brukar säga en bild säger mer än tusen ord, då kan man förstå hur tydlig en animation kan vara. Det kan bli svårt om inte omöjligt i dagens läge att klara sig utan CADprogrammen. Prototyper anser jag komma in efter att med när varken skisser eller 3D-modeller kan illustrera. Man kanske behöver veta hur ett koncept egentligen fungerar i verkligheten? Då anser jag det lämpligast att tillverka en prototyp. Jag anser att en prototyp inte alls behöver se ut som den slutgiltiga produkten är tänkt att se ut bara den fungerar på ett sätt som fungerar. För många företag kan en prototyp vara en dyr investering, men i många fall behöver heller inte en prototyp vara speciellt dyr. Jag anser att alla dessa verktyg har ett unikt syfte i produktutvecklingsprocessen. Även om dem kan ersätta en del områden in på varandra så tycker jag att dem fungerar bra tillsammans. CADprogram tycker jag är bland de viktigaste verktygen men det kommer aldrig att gå att få någon känsla som på samma sätt som en prototyp. 9

11 Referenser Tryckta källor Design Sketching, third edition, Erik Olofsson, Klara Sjölén, 2006 Product Design and Development, fourth edition, Karl T. Ulrich, Steven D. Eppinger, 2008 Sketching User Experiences, Bill Buxton, 2007 Internetkällor CAD, FEM, Oxford dictionaries,