Konceptgenerering. Kapitel 6 - Product Design and Development, av Ulirch & Eppinger

Akademin för Innovation, Design och Teknik Konceptgenerering Kapitel 6 - Product Design and Development, av Ulirch & Eppinger 2012-02-27 SEM1 Seminarie-PM KPP306 Produkt-, och processutveckling Skrivet av: Mikael Andersson, Samuel Batha samt Gustav Berglund

Innehåll Inledning... 2 1. Konceptgenerering... 2 1.2 Femstegs-metoden... 3 2. Steg 1: Klargöra problem... 4 3. Steg 2: Extern sökning... 5 3.1 Intervju med huvudanvändare... 5 3.2 Konsultera experter... 5 3.3 Patentsökning... 5 3.4 Sökning bland publicerad litteratur... 5 3.5 Benchmark med relaterade produkter... 6 4. Steg 3: Intern sökning... 6 4.1 Både individuella och gruppövningar kan vara användbara... 6 4.2 Tips för att generera lösningskoncept... 7 5. Steg 4 Utforska systematiskt... 7 5.1 Konceptklassificeringsträd... 8 5.1.1 Eliminering av mindre viktiga grenar... 8 5.1.2 Hitta oberoende lösningar för problemet... 8 5.1.3 Upptäcka felaktig arbetsfördelning mellan grenarna... 8 5.1.4 Förfinad sönderdelning av problemet för en viss gren... 9 5.2 Konceptkombinationstabell... 9 5.3 Att hantera utforskningsprocessen... 9 6. Steg 5: Reflektion på lösning och process... 10 7. Diskussion och analys... 10 7.1 Diskussionsfrågor till seminarium... 11 1(11)

Inledning I kursen KPP306, Produkt-, och processutveckling har vi fått till uppgift att sammanfatta och diskutera ett kapitel ur boken Product Design and Development (Karl T Ulrich). I detta PM kommer en sammanfattning av kapitel 6; Konceptgenerering att utföras. Förutom en generell beskrivning av konceptgenerering kommer även ett antal metoder för att skapa koncept beskrivas. De olika exemplen som tas upp är hämtade från boken och beskriver konceptgenerering av en spikpistol. 1. Konceptgenerering Ett produktkoncept är en beskrivning utav en produkts form, teknik och arbetssätt för att skapa produkten. Detta för att på ett kortfattat sätt beskriva hur en produkt är tänkt att tillfredsställa samt uppnå aktuella kundbehov. Ett koncept kan bestå utav skisser eller förenklade 3d-modeller och oftast en medföljande kort beskrivning utav konceptet. Hur pass bra en produkt uppfyller kundkrav och i slutänden blir framgångsrik beror oftast på hur väl utfört konceptet är. Även fast det är ett bra koncept kan efterföljande faser i PU-processen utföras dåligt och i slutänden medföra en dålig produkt. Dock är det svårt att få underlag från ett dåligt koncept att nå framgång. Konceptgenereringsfasen är förhållandevis billig. Spikpistolen som boken tar upp som exempel kostade endast 5 % av den totala budgeten samt 15 % av den totala utvecklingstiden. Eftersom konceptgenereringen utgör en sådan liten kostnad finns det ingen direkt anledning att hoppa över den fasen. En konceptgenereringsfas börjar med att fastställa kundbehov och kundkrav. Dessa parametrar leder sedan till ett antal olika framtagna koncept som projektteamet har att välja på. Ett projektteam som är effektivt kan ofta komma fram till ett hundratal olika koncept. Utav dessa brukar cirka 5 till 20 vara bra. Genom att noggrant gå igenom möjliga koncept tidigt i processen minimerar man risken att upptäcka längre fram att en bättre lösning finns. Genom att arbeta efter en strukturerad modell reducerar man vanliga problem som brukar kunna uppstå. Nedan listas några vanliga problem som kan undvikas: Endast överväga ett par olika alternativ Inte överväga lösningar från relaterade/orelaterade produkter Ineffektiv integrering av detaljlösningar Endast en eller två personer involverad i PU-processen (utelämning av övrigt team) 2(11)

Genom att arbeta med en strukturerad modell kan information enklare samlas, struktureras samt analyseras från flera källor. Detta medför att fler alternativ på koncept möjliggörs samt att relevant information inte missas. Med en strukturerad modell ges även en steg-för-steg process. Vilket även underlättar för projektteam/projektmedlemmar som inte är lika erfarna inom PU. 1.2 Femstegs-metoden Femstegs-metoden är en modell som delar in konceptgenereringen i fem olika steg. Metoden går ut på att dela in ett komplext problem i flera olika delproblem, för att sedan hitta lösningar till dessa var för sig genom att systematiskt kombinera olika lösningar. Detta följs sedan upp av en reflekterande del som går ut på att utvärdera lösningen. 3(11)

2. Steg 1: Klargöra problem I det första steget är det viktigt att identifiera samt klargöra problemet som ska lösas, för att sedan kunna bryta ned det i flera delproblem. Detta för att enklare kunna lösa mer komplexa problem som kan vara svåra att finna en enda lösning på. För att dela upp ett komplext problem i flera delproblem kan man använda sig utav ett funktionsdiagram som klargör input, output samt vad som händer i själva processen (black box). Först anges processen endast som Black box och input/output delas in i tre olika kategorier (Energi, Material, Signal). Sedan definieras mer noggrant varje steg som sker i processen (black box) som delfunktioner, för att kunna beskriva mer detaljerat vilka operationer som krävs för att uppfylla kravet produkten har. Detta görs tills gruppen anser att delfunktionerna är tillräckligt enkel att förstå och arbeta med. En bra regel är att ha mellan 3 och 10 delfunktioner i diagrammet. Nedan listas några användbara tekniker för att komma igång med skapandet av ett funktionsdiagram. Skapa ett funktionsdiagram av en redan existerande produkt Skapa ett funktionsdiagram baserad på liknande produktkoncept redan skapat av projektgruppen. Följ en av de olika flödesvägarna (exempelvis material) och bestäm vilka operationer som krävs för denna. De övriga flödesvägarna kan sedan bestämmas i efterhand med hjälp utav kopplingar till den förstnämnda. Förutom att använda sig utav funktionsuppdelning finns det även två andra varianter som kan vara användbara. Uppdelning med avseende på användaren: Går ut på att dela in i olika användningsmoment, t ex flytta spikpistolen till rätt plats, positionera korrekt, trigga verktyget. Denna variant är användbar där produkten har enkla tekniska funktioner och användarinteraktion är stor. 4(11)

Uppdelning genom kundbehov: Går ut på att dela in problem i viktiga kundbehov. I fallet med spikpistolen kan det vara saker som att skjuta spikar i snabb följd, ha en låg vikt samt ha stor kapacitet för spikar. Syftet med att använda sig utav dessa olika metoder för att dela upp ett komplext problem i mindre delproblem är att enklare få en överblick på vad som ska lösas. Detta ger möjlighet att avgöra vilka delproblem som är mest kritiska och initialt kräver mest uppmärksamhet. 3. Steg 2: Extern sökning Extern sökning är listad som det andra stadiet i begreppet konceptgenerering. Extern sökning sker kontinuerligt under hela utvecklingsprocessen. Det externa sökandet efter lösningar är huvudsakligen informationsinsamling. Finns det tid och resurser kan man optimera denna process genom att använda en så kallad expand-and-focus strategi. Det finns åtminstone fem bra sätt att samla in information från externa källor: intervjuer med huvudanvändare, expertrådgivning, sökningar av patent, litteratursökningar och konkurrenskraftig benchmarking. 3.1 Intervju med huvudanvändare Huvudanvändare kan sökas på den marknad för vilken den nya produkten utvecklas men kan också leda till att man hittar nya marknader för produkten, om man söker huvudanvändare bland produktmarkander där produkterna har liknande delfunktioner som det produkt som utvecklas. 3.2 Konsultera experter Att konsultera experter med kunskaper i ett eller flera delproblem kan inte bara bidra med konkreta lösningskoncept direkt, men kan även leda att sökningen utökas till ett mer fruktbart område. Experter kan till exempel vara yrkesverksamma hos företag som tillverkar produkter, professionella konsulter, universitet och tekniska företrädare för leverantörer. Dessa människor kan hittas genom att ringa universitet, genom att ringa företag och genom att leta upp författare av artiklar inom det sökta ämnet. 3.3 Patentsökning Patent är en rik och lättillgänglig källa till teknisk information som innehåller detaljerade ritningar och förklaringar av hur produkten fungerar. Den största nackdelen med patentsökningar är att begrepp som finns i de senaste patenten är skyddade (i allmänhet under 20 år från den dag då patentansökan inkom, men detta varierar beroende på patenttyp). Patent är också användbara för att se var koncepten redan skyddas och måste undvikas eller licensieras. 3.4 Sökning bland publicerad litteratur I publicerad litteratur ingår i tidskrifter, konferensrapporter, fackpress, statliga rapporter, marknad, kund-, och produktinformation. Litteratursökningar är därför mycket givande källor till befintliga lösningar. Elektroniska sökningar är ofta det mest effektiva sättet att samla in information från publicerad litteratur. Att söka på Internet är ofta ett bra första steg, även om kvaliteten på resultaten kan vara svår att bedöma. 5(11)

3.5 Benchmark med relaterade produkter I samband med konceptetgenerering är benchmarking av befintliga produkter med funktioner som liknar den produkt under utveckling eller till de delproblem som teamet fokuserade ett bra hjälpmedel. Benchmarking kan avslöja befintliga koncept som har genomförts för att lösa ett särskilt problem, samt information om styrkor och svagheter hos dessa. Vid denna punkt kommer teamet sannolikt redan ha bekantat sig med konkurrenskraftiga och närbesläktade produkter. Produkter på andra marknader, men med liknande funktionalitet, är svårare att hitta. 4. Steg 3: Intern sökning Intern sökning är användning av personlig och teamkunskap och kreativitet för att generera förslag till lösningarna, ofta kallat brainstorming. Denna typ av sökning är interna. Alla idéer för att komma ur detta steg skapas av kunskap teamet redan har. Denna aktivitet kan vara den mest öppna och kreativa av alla aktiviteter i PU-processen. Vi finner det lämpligt att tänka på intern sökning som en process för att hämta en potentiellt användbar bit av information från ett minne och sedan anpassa denna information till problemet. Dessa fyra riktlinjer är användbara för att förbättra intern sökning både enskilt och i grupp: 1. Skjuta upp domen. I de flesta aspekter av det dagliga livet beror framgång på en förmåga att snabbt utvärdera ett antal alternativ och vidta åtgärder. Konceptgenerering för produktutveckling är fundamentalt annorlunda. Vi måste leva med konsekvenserna av beslut gällande produktkoncept i åratal. 2. Generera en hel del idéer. De flesta experter tror att ju fler idéer ett team genererar, desto mer sannolikt är det att teamet hittar helt nya lösningar. Strävan för kvantitet sänker förväntningarna på kvalitet för en viss idé och därför kan uppmuntra människor att dela idéer som de annars inte är värda att nämna. Vidare fungerar varje idé som en sporre för andra idéer, så ett stort antal idéer har potential att stimulera ännu fler idéer. 3. Välkomna idéer som kan verka omöjliga. Idéer som till en början verkar omöjliga kan ofta förbättras av andra medlemmar i teamet. Ju mer omöjlig idé, desto mer sträcker sig gränserna för lösningens utrymme och uppmuntrar teamet att tänka på gränserna för möjligheter. Därför är omöjliga idéer ganska värdefulla och bör uppmuntras. 4. Använd grafiska och fysiska media. Resonemang om fysisk och geometrisk information med ord är svårt. Text och verbalt språk är ineffektivt för att beskriva fysiska enheter. Vare sig man arbetar som en grupp eller som individ, bör rikliga skissytor finnas tillgängliga. Skum, lera, kartong och andra tredimensionella medier kan också vara lämpliga hjälpmedel för problem som kräver en djup förståelse av form och rumsliga relationer. 4.1 Både individuella och gruppövningar kan vara användbara Formella studier av problemlösning individuellt och i grupp visar att en rad personer som arbetar ensamma under en tid kommer att generera fler och bättre koncept än samma personer som arbetar tillsammans under samma tidsperiod (McGrath, 1984). Denna upptäckt strider mot de faktiska förhållandena för de många företag som utför merparten av sin konceptgenereringsverksamhet under gruppmöten. 6(11)

4.2 Tips för att generera lösningskoncept Erfarna personer och team kan oftast bara sitta ner och börja generera bra koncept för ett delproblem. Ofta är dessa människor som har utvecklat en rad tekniker som de använder för att stimulera deras tänkande, och dessa tekniker har blivit en naturlig del av deras problemlösningsprocess. Här är några tips som kan vara till hjälp: Gör analogier. Erfarna designers frågar sig alltid hur andra enheter löser ett relaterat problem. Ofta kommer de att fråga sig om det är en fysisk eller biologisk analogi till problemet. De kommer att tänka på om deras problem finns vid en mycket större eller mindre dimensionell skala än den som de överväger. De kommer att fråga vilka enheter som gör något liknande i ett orelaterat användningsområde. Vill och undrar. Att börja en tanke eller en kommentar med "Jag önskar att vi kunde..." eller "Jag undrar vad som skulle hända om..." hjälper till att stimulera sig själv eller gruppen att överväga nya möjligheter. Dessa frågor orsakar reflektion kring gränserna för problemet. Använd relaterade stimuli. De flesta individer kan tänka sig en ny idé när du presenteras med en ny stimulans. Relaterade stimuli är de stimuli som genereras i samband med problemet. Använd orelaterade stimuli. Ibland kan slumpmässiga eller orelaterade stimuli vara effektiva för att uppmuntra nya idéer. Sätt kvantitativa mål. Generera nya idéer kan vara utmattande. Nära slutet av ett sammanträde kan individer och grupper finna kvantitativa mål användbar som en motiverande kraft. Använd gallerimetoden. Gallerimetoden är ett sätt att visa ett stort antal koncept samtidigt för diskussion. Skisser, vanligtvis en idé till ett ark tejpas eller fästs på väggarna i möteslokalen. Gruppmedlemmarna cirkulerar och tittar på varje koncept. Skaparen av begreppet kan erbjuda förklaringar varpå gruppen därefter ger förslag för att förbättra konceptet eller spontant genererar relaterade koncept. Denna metod är ett bra sätt att slå samman enskilda ansträngningar i grupp. 5. Steg 4 Utforska systematiskt Genom diverse olika övningar och aktiviteter kommer produktutvecklingsteamet ha tagit fram ett stort antal olika konceptfragment. Dessa ska nu sammanställas för att utifrån detta kunna ta fram mer konkreta konceptförslag. För att göra detta på ett så bra sätt som möjligt krävs att fragmenten kombineras systematiskt, för att underlätta hela konceptgenereringsprocessen. Om vi exempelvis säger att gruppen ha delat upp konceptet i tre delproblem, för vilka kan i snitt hittat 12 konceptfragment för varje problem, är en lösning för att gå vidare att kombinera alla dessa för att få fram idéer till koncept. Detta skulle dock inte vara rimligt att genomföra då antalet kombinationer skulle bli på tok för stort (12*12*12=1728). Dessutom skulle man väldigt snabbt komma fram till att en stor del av dessa kombinationer skulle leda fram till helt orimliga lösningar, vilka därmed redan i ett tidigt stadium skulle försummas. Istället för att kombinera på detta vis kan man använda sig av två praktiska verktyg för systematisk kombination av konceptfragment. Dessa två verktyg är konceptklassificeringsträd samt konceptkombinationstabell. Klassificeringsträdet används för att dela upp möjliga delfunktioner i 7(11)

olika kategorier för att ge en tydligare överblick över dessa, vilket blir mer lätthanterligt. Tabellen används för att välja olika kombinationer av konceptfragment. 5.1 Konceptklassificeringsträd Konceptklassificeringsträdet är till för att dela upp möjliga delfunktioner i olika kategorier för att på så vis ge en mer överskådlig blick över vad man har för olika alternativ då nya koncept genereras fram. Nedan ser vi ett exempel på ett konceptklassificeringsträd över hur energi hos en spikpistol kan överföras till själva spiken. Lagra eller ta emot energi Kemiskt Pneumatiskt Hydrauliskt Elektriskt Nukleärt Bränsle-luft-system Explosiva system Vägguttag Batteri Bränslecell Det finns minst fyra viktiga fördelar med klassificeringsträdet. Nedan redogörs för dessa. 5.1.1 Eliminering av mindre viktiga grenar Trädet ger en tydlig överblick över de olika alternativ man har. Genom att studera trädet kan man ofta snabbt se om det finns några grenar man direkt skulle kunna göra sig av med. Självklart skulle man som produktutvecklare gärna ta hänsyn till precis alla potentiella aspekter men i och med att tid och pengar är en viktig influens måste man ibland snabbt sålla bort sådan som kan verka orimligt. Ett exempel från trädet ovan skulle kunna vara att man redan från början tar bort grenen med nukleär drivning. Det skulle säkerligen gå att utveckla en lösning baserat på detta, men då det känns både omständligt och kostsamt är det bättre att jobba vidare med andra alternativ, vilka man kanske dessutom har större inblick i. 5.1.2 Hitta oberoende lösningar för problemet Trädets olika grenar kan ses som olika vägar till att lösa problemet. Detta gör att teamet som jobbar med produktutvecklingen i det här skedet skulle kunna dela upp sig i mindre grupper, vilka alla riktar in sig på olika grenar. Detta sparar både tid och resurser då flera av grenarna kan hanteras parallellt. 5.1.3 Upptäcka felaktig arbetsfördelning mellan grenarna Uppdelningen gör att man tydligt ser vilka olika underkategorier man har att arbeta med. I och med att man redan sållat bort de grenar man finner mest orimliga och nu har de mest lovande kvar, är det ett bra tillfälle att titta lite på hur man har arbetat hittills. Om man lagt mindre fokus på vissa grenar kan det vara läge att lägga ett par dagar extra på dessa så att arbetsfördelningen utjämnas innan man går vidare. 8(11)

5.1.4 Förfinad sönderdelning av problemet för en viss gren Genom att gå mer in på djupet för de olika problemen för varje gren kan man finna detaljer som man inte tidigare tänkt på. Ett exempel sett från trädet ovan skulle kunna vara att man som grundtanke hade att spiken skulle slås ner med flera stötar i ett visst intervall. För att kunna göra detta krävs en viss effekt för varje slag. Skulle pistolen drivas av el har vi tre olika potentiella energikällor listade i trädet. Om ingen av dessa kan ge den önskade elektriska effekten för att klara av att slå i det givna intervallet måste man kanske förlänga intervallet för att invänta den önskade effekten. Detta är något man kanske inte tänkt på förrän man tittar på vilka olika potentiella energikällor man hade inom det valda området. Den här typen av klassificeringsträd kan användas för att ge en överblick i princip oavsett på hur djup nivå man går in i själva konceptgenereringen. Om man exempelvis redan valt energikällan, kan man istället utgå från detta som bas på trädet och sedan lista upp olika funktionslösningar som ska drivas och klassificera upp dessa. 5.2 Konceptkombinationstabell Det andra verktyget som kan användas är en så kallad konceptkombinationstabell. En sådan tabell används för att kombinera olika konceptfragment, beroende på vilka kategorier de tillhör. Kan man exempelvis, om vi fortsätter att rikta in oss på framtagandet av en spikpistol, kategorisera hur elektrisk energi ska överöras till rörelseenergi som en kolumn i tabellen, hur energin ska överföras som nästa kolumn och hur energin ska appliceras på spiken som en sista kolumn. Tabellen nedan är ett exempel på detta. Omvandla elektrisk energi till rörelseenergi Överföra energi Applicera överförd energi till spiken Rotationsmotor med växel Fjäder Enkelt slag Linjärmotor Rörlig tyngd Flera slag Magnetspole Trycka in spik Utifrån tabellen kan man sedan kombinera ett konceptfragment från varje kolumn och utifrån det ta fram ett koncept. Det kan exempelvis vara att spiken ska drivas in i materialet genom att en magnetspole komprimerar en fjäder som sedan expanderar och slår ner spiken i ett slag. Det här verktyget en väldigt användbart för att ta fram nya idéer, som man kanske inte hade tänkt på tidigare om man bara haft en lista över de olika konceptfragmenten. En ytterligare praktisk funktion med tabellen är att man, likt hur man sållade i trädet, direkt kan se om man har några konceptfragment vilka definitivt inte kommer användas av något skäl och sålla bort dessa då man ser dem i jämförelse med de olika andra fragmenten man har inom samma kolumn. 5.3 Att hantera utforskningsprocessen Både klassificeringsträdet och konceptkombinationstabellen är användbara verktyg inom ett konceptgenereringskoncept. Både tabellen och trädet kan användas nästan när som helst under själva konceptgenereringen, så länge man har några konceptfragment att ställa upp i verktygen. Troligen kommer man ha användning för flera träd och tabeller under genereringens gång. Dessa verktyg kommer hjälpa till att hitta flertalet kreativa lösningar då man undersöker de konceptfragment man har att arbeta med. 9(11)

6. Steg 5: Reflektion på lösning och process I det sista steget reflekteras det över vad man kommit fram till under processens gång inom projektgruppen. Även fast denna fas ligger sist är det viktigt att reflektion på lösningar samt arbetsgången sker kontinuerligt genom hela konceptgenereringen. Detta för att undvika att komma på fel eller bättre lösningar i ett sent skede av processen. Nedan listas några viktiga frågor att ställa sig under processens gång: Har projektteamet utforskat alla typer av lösningar på problemet? Finns det alternativa funktionsdiagram? Finns det alternativa sätt att dela upp problemen? Har externa källor följts upp tillräckligt? Har tankar och idéer från alla i gruppen blivit accepterade och integrerade i processen? 7. Diskussion och analys För att en produkt ska lyckas och bli framgångsrik är det viktigt att den uppfyller de krav som potentiella kunder ställer. För att kunna uppnå kraven är det viktigt att veta vad det är som ska göras och hur det ska utföras. Genom att arbeta med konceptgenereringen på ett metodiskt och systematiskt sätt är det enklare att få en bred överblick över problemet man står inför. Boken tar upp att man ska dela in huvudproblemet i flera delproblem för att enklare komma fram till lösningar. Detta arbetssätt medför mindre risk för att man missar något väsentligt problem, eller lösningssätt. Detta gör även att mindre erfarna enklare kan delta i processen då systematiska riktlinjer för vad som ska göras finns, vilket även medför att man enklare kan få en bra mix på projektteamet då stor erfarenhet inte är ett krav. Något som dock kan bli en fallgrop under konceptgenereringen är om projektteamet inte är helt säkra på vilka kundkrav som ställs, eller vilka kundkrav som är viktigast. Risken är då att fokus hamnar på en delfunktion som egentligen inte är väsentlig eller helt enkelt inte behövs. Därför är det väldigt viktigt att man har rätt underlag när man ger sig in i konceptgenereringsfasen. Något som boken även tar upp och som är väldigt viktigt är att ständigt reflektera och utvärdera det man gör, samt framförallt varför man gör det. Under extern sökning tar man upp viktiga moment för konceptgenerering, dels intervju med experter och dels litteraturstudie. Det saknas dock lite mer detaljerad information gällande områden som marknad och ekonomi. Under intern sökning framgår mest om hur man utvecklar och formulerar koncept, utan att ta upp hur dokumentation gällande detta ska hanteras. Att systematiskt strukturera upp olika konceptfragment under själva konceptgenereringen är till stor hjälp för att kunna sålla ut samt kombinera ihop och ta fram mer kompletta koncept. De två verktygen klassificeringsträd och konceptkombinationstabell ger en tydlig överblick, men innebär också en viss risk. Risken är att man lägger för stort fokus på vissa koncept man kombinerat ihop, och därmed också försummar vissa som kanske i slutänden hade haft större potential. Samtidigt innebär det också en risk att sålla bort orimliga konceptfragment, vilket nämns i boken som en effektiv metod för att dra ner antalet koncept som kan tas fram. Vissa fragment kan verka mer orimliga än de i själva verket är, och därmed bli bortsållade i ett tidigt stadium fast de skulle ha varit bra i slutänden. Därför är det viktigt att verkligen vara säker på att de man sållar bort är helt och hållet orimliga, så att man inte sållar för lättvindigt. 10(11)

7.1 Diskussionsfrågor till seminarium Följande frågor ska diskuteras under seminariet: Hur kan man begränsa den interna och externa sökningen på ett effektivt sätt? Ge exempel på bra dokumentationsverktyg att använda vid konceptgenerering? Vilka andra områden än produktutveckling skulle man kunna ha nytta av konceptgenerering? Ge några exempel på fallgropar man kan stöta på vid konceptgenerering, utöver de som redan nämnts? Referenser Ulrich, K och Eppinger, S. 2008. Product Design and Development. Fjärde upplagan. New York: McGraw-Hill 11(11)