Kapitel 10: Konstruktionsändringar (Engineering change)

Produkt- och processutveckling KPP306 Mälardalens högskola Vårterminen 2009 Handledare: Rolf Lövgren Seminarie-PM grupp 4 Christian Liljendahl Daniel Gustafsson Andreas Nilsson Kapitel 10: Konstruktionsändringar (Engineering change)

Innehåll 1. Bakgrund...1 2. Sammanfattning av kapitel 10...1 2.1 Konstruktionsändringar...1 2.2 Konstruktionsändring och configuration management...2 2.3 Definiering av konstruktionsändring...2 2.4 Konstruktionsändringar i produktlivscykeln...3 2.5 Konstruktionsändringsprocesser...3 2.6 En allmän konstruktionsändringsprocess...3 2.7 Brytpunkter i förändringsprocessen...5 2.8 Effekten av konstruktionsändringar...5 2.9 Produktarkitekturen och förändring...5 2.10 Masskundanpassning...6 2.11 Komponenter och förändring...6 2.12 Strategier och metoder för att hantera konstruktionsändring...6 2.12.1 Förebyggande...6 2.12.2 Front loading...7 2.12.3 Effektivitet...7 2.12.4 Verkningsgrad...7 2.12.5 Lärnadeförmåga...7 2.13 Slutsatser...7 3. Diskussion och kritisk analys av bokens synpunkter...7 3.1 Frågor som ska behandlas vid seminariet...8 Referenser...9 ii

1. Bakgrund Detta PM är ämnat att stå som grund för det kommande seminarium som utgör ett delmoment i kursen Produkt- och processutveckling, KPP306. Kapitlet som vi har behandlat heter Konstruktionsändring. Först presenteras en sammanfattning av synpunkter ur det nämnda kapitlet. Därefter förs en diskussion och analys av dessa synpunkter. Slutligen presenteras ett antal frågor som är tänkta att tas upp under seminarietillfället. Boken som kapitlet kommer från heter Design Process Improvement och är skriven av Clarkson & Eckert. Vi har valt att översätta Engineering change till det svenska uttrycket konstruktionsändring. Varken Engineering change eller konstruktionsändring är väl optimalt i detta PM, men vi valde ändå det svenska uttrycket. 2. Sammanfattning av kapitel 10 2.1 Konstruktionsändringar Följande två citat ger en första inblick i vad kapitlet handlar om:...most designing is actually a variation from or modification to an already existing product or machine. (Cross, 1989) History matters no design begins with an absolutely clean sheet of paper. (Bucciarelli, 1994) Förändringar av en produkt är ett faktum under resans gång från koncept till färdig produkt på marknaden. Det är mer regel än undantag i produktutvecklingsprocesser inom företag över hela världen. Ändringar görs främst av två anledningar: för att få bort fel och för att förbättra produkten. En tysk undersökning visade att 30 % av allt arbete ingenjörsarbete som utfördes var på grund av konstruktionsändringar. En annan rapport säger att konstruktionsändringar konsumerade mellan en tredjedel och hälften av ingenjörsresurserna på företaget, tillsammans med 20-50% av verktygskostnaderna. Ingenjörers och ledares attityder mot konstruktionsändrings är av högsta vikt, eftersom ett företags förmåga att implementera förändringar helt beror på personerna som utför uppgiften. Ofta mottas förändringar negativt eftersom de kan få planeringar och budgetar att spricka, men de kan också bidra till att möta kunders ökade krav snabbt samt utgöra en konkurrensfördel gentemot konkurrenter. Konstruktionsändring har fått en ökande betydelse de senaste två decennierna på grund av förändringarna på marknaden. Från att ha gått från en säljardominerad marknad under 70- och 80-talet till dagens köpardominerade marknad har lett till en större spridning av produkter, mindre serier av produkter och kortare produktlivscykler. 1

The time when an innovatory product could be launched with confidence and remain unchallanged has passed (Innes, 1992) It is absoloutely necessary to understand changes and to have a good grip on them as the entire product development process can be described as a continous change management process. (Frickie et al., 2000) 2.2 Konstruktionsändring och configuration management Configuration management är en process för att etablera och upprätthålla en produkts prestanda, funktion och fysiska egenskaper utifrån dess behov, design och drift genom sitt produktliv. Change management är en formell disciplin som tillåter att komplexa produkter designas och tillverkas samtidigt av olika enheter inom företaget eller av olika företag, som kan ligga flera hundra mil ifrån varandra. En av huvudaspekterna i configuration management är kontrollen av konstruktionsändringar, eftersom okontrollerade ändringar kommer att påverka produktens prestanda dramatiskt. Konstruktionsändringsprocessen är kärnprocessen i den större configuration management processen. Configuration management används flitigt inom flyg- och bilindustri. Uppskattningsvis 95 % av Storbritanniens företag som designar och tillverkar produkter har infört rutiner för sin syn på konstruktionsändringar. 2.3 Definiering av konstruktionsändring Det är viktigt att särskilja konstruktionsändringar från generella förändringar inom ett företag eller organisation. Change management används ofta inom litteratur, men då syftar man för det mesta på förändringar där man exempelvis slår ihop två företag eller implementerar en ny företagsstrategi. Konstruktionsändringsmanagement refererar till organisationen och processen för att utföra förändringar på en produkt. I detta kapitel när någon sorts förändring nämns, menas det alltid konstruktionsändring. Olika författare använder ofta olika termer så som; product change, design change, product design change och engineering design change när de i själva verket menar samma sak, det vill säga konstruktionsändring. An Engineering change (EC) is a modification to a component of a product, after that product has entered production. (Wright, 1997) [Engineering change are] the changes and modifications in forms, fits, materials, dimensions, functions, etc. of a product or a component. (Huang and Mak, 1999) En konstruktionsändring kan vara allt från en liten ändring i en ritning, till en total omkonstruktion av en produkt som involverar ett stort antal personer och som kanske tar upp till 2

flera år. En konstruktion kan ändras av flertalet anledningar. Inbyggda fel kan konstrueras bort, eller så kanske man vill utföra ändringar för att tillmötesgå kunder inom andra marknadssegment. Följande citat används för att definiera begreppet konstruktionsändring i detta kapitel: An Engineering change is an alteration made to parts, drawings, or software that have already been released during the design process. The change can be of any size or type, can involve any number of people and can take any length of time (Jarratt et al, 2003) 2.4 Konstruktionsändringar i produktlivscykeln Genom hela produktlivscykeln finns konstruktionsändring med i olika grad. En konstruktionsändring kan triggas i vilket skede som helst efter det att ett koncept är valt och definierat. Det är då information släpps vidare till leverantörer, designteam och möjliga kunder. Många modeller över produktutvecklingsprocessen ger intrycket av att en design är färdig så fort produkten lämnas över till tillverkning och marknadsföring. Det är dock vanligt att designen fortsätter att finslipas och ändras, så konstruktionsändringsprocessen behöver fortfarande kontrolleras och hanteras. Företag använder gärna olika benämningar för att beskriva förändringsprocessen i olika skeden i produktlivscykeln. Även om olika benämningar används så är den grundläggande konstruktionsändringsprocessen densamma. Det finns två produktlivscykler för alla produkter. En i-produktion livscykel och en i-service livscykel. 2.5 Konstruktionsändringsprocesser Många konstruktionsändringsprocesser som presenteras i litteraturen innehåller många liknande modeller. Detta beror på att processerna ser likadana ut på långt avstånd. Men gräver man djupare i dem så inser man vilka skillnader det egentligen finns mellan dem. En av de tydligaste beskrivningarna av konstruktionsändring processen är gjord av Leech och Turner (1985), som menar att processen är en liten, väldigt begränsad designprocess eller projekt, och som precis som vilket projekt som helst inte är värd att starta om inte värdet överstiger kostnaderna. 2.6 En allmän konstruktionsändringsprocess I figur 10.6 nedan syns en allmän konstruktionsändring process. 3

fig. 10.6 När väl behovet av ändringar finns så startar följande sexstegsprocess: 1. En efterfrågan rörande en konstruktionsändring måste göras. 2. Möjliga lösningar till denna efterfrågan identifieras. 3. Varje risk och påverkan med att implementera lösningarna måste fastställas. 4. När en specifik lösning har valts måste den godkännas. 5. Implementering av ändringen kan ske antingen direkt eller fasas in. Vilket det blir beror på omständigheterna. 6. Efter en tid så utvärderas ändringen för att se vad man kan lära sig till framtiden. 4

Bara de ändringar som är till fördel för företaget ska implementeras. Ibland finns det dock inget val om det har med säkerheten att göra. Enligt Clark och Fujimoto (1991), så är det viktigt att skilja på meningsfulla och onödiga ändringar. 2.7 Brytpunkter i förändringsprocessen I figuren (10.6) ovan visas fyra brytpunkter, vid vilka en förändringsprocess kan stanna av. Den första brytpunkten är efter att ett förändringsförslag har uppkommit. För att undvika att processen stannar av behövs det bra metoder för att filtrera bort väldigt opraktiska förslag tidigt (Maull et al. 1992). Den andra brytpunkten kommer efter att möjliga lösningar ha sökts. Lösningarna verka bara till en början men vid en djupare undersökning/efter hand är de inte förnuftiga lösningar. Den tredje uppkommer efter riskanalysfasen. Analysen kan visa att lösningsförlaget är för riskfyllt för företaget. Den fjärde och sista brytpunkten är när styrelsen ska ta beslut om det framtagna förlaget. De kan anse att det innebär för stor risk för företaget och stryper projektet. 2.8 Effekten av konstruktionsändringar En konstruktionsändring påverkar många olika delare av produktutvecklingsprocessen. Planering, schemaläggning och kostnad är exempel på några delar som påverkas. Enligt många författare (exempelvis Clark & Fujimoto, 1991; Andersson, 1997) kan konstruktionsändringarnas kostnad beskrivas med 10-regeln. Den innebär att en implementering av en förändring ökar den genomsnittliga kostnaden med faktor 10 mellan varje steg i produktutvecklingsprocessen. Detta ska dock jämföras med att en förändring som ska genomföras när man nått tillverkningsfasen ökar kostnaden med en faktor runt 1000 jämfört med om den skulle ha gjorts tidigare i processen. Författarna Terwiesch & Loch (1999) har delat upp kostnaderna för konstruktionsändringar i tre delar: - design - förändringar av prototypverktyg - förändringar av produktionsverktyg Att kostnaden ökar desto senare i processen den genomförs beror även på att den involverar fler personer då. Så fort tillverkning, marknadsföring och leverantörer är inblandade ökar antalet involverade drastiskt och med det även kostnaderna. 2.9 Produktarkitekturen och förändring Hur arkitekturen av en produkt är utformad påverkar hur förändringar kan implementeras. En produkts arkitektur definieras enligt: 1. arrangemanget av funktionselementen 2. mappningen från funktionselement till fysiska komponenter 3. specifikationerna eller gränssnitten mellan interagerande komponenter Det finns framför allt två olika sorters produktarkitekturer: - Moduler: varje komponent har endast ett funktionselement och är inte sammankopplad med andra komponenter. Två komponenter kallas sammankopplade om en förändring av den ena tvingar den andra att också modifieras. - Integrerad: varje komponent har flera funktionselement och är sammankopplad med andra komponenter 5

I praktiken är de flesta produkter en blandning av de båda fallen. Det kan även bero på i vilket sammanhang man betraktar produkten i. Ett exempel är om man betraktar en bil är bilradion anses vara en modul. Men om man enbart betraktar radion så är den en integrerad konstruktion med flera sammankopplade komponenter. Det finns kostnadsproblem kopplade till produktarkitekturen. Produkter utan komponenter som delar funktion blir väldigt dyra (Ulrich & Seering 1990). Samtidig som moduldesignade produkter är dyrare att tillverka och sammanställa, något som har lett till att de flesta massproducerade varor är av integrerad arkitektur. 2.10 Masskundanpassning Den förutfattade meningen är att ökad variation leder till ökad kostnad för tillverkaren, men det blir ifrågasatt genom konceptet masskundanpassning (Pine, 1992). Dessa tre faktorer gör masskundanpassning möjligt: Variationen finns i tanken när man designar produkten (exempelvis Martin & Ishii, 2002) Flexibla fabriker med till exempel fördelar som rapid manufacturing möjliggör vinstgivande av en produktionsserie (Burton, 2003). Ha kapaciteten för effektiv och snabb konstruktionsändring. 2.11 Komponenter och förändring För att lyckas med masskundanpassning och modullösningar behöver designern minimera de nödvändiga förändringar som krävs för att modifiera en produkt. Detta leder till att den grad av förändring som krävs definieras av produktens arkitektur och förmåga att absorbera förändring. Man kan kategorisera produkternas förändringsegenskaper enligt följande: Absorbers. Dessa kan vara delvis eller helt absorberande, där en totalt absorberande produkt inte orsakar några ytterligare förändringar men kan anpassa sig till vissa förändringar. Carriers. Dessa produkter varken minskar eller orsakar fler förändringarna Multipliers. Dessa produkter orsakar fler förändringar och skapar mer komplexa lösningar, dessa kan vara utlösare av snöbollseffekten. En produkt kan anta en eller flera av dessa egenskaper beroende på kontext. Vid en liten förändring kan en produkt vara en absorber medan vid en större förändring visa sig bli en multiplier. 2.12 Strategier och metoder för att hantera konstruktionsändring Konstruktionsändringar är en del av ingenjörsarbetet och kommer alltid att orsaka problem under produktutvecklingsprocessen och tillverkningen. För att underlätta arbetet har många författare (exempelvis Nicols, 1990; Terwiesch & Loch, 1999) tagit fram olika strategier som föreslår hur man hanterar dessa förändringar. Den mest omfattande strategin är framtagen av Fircke (2000) och förklaras under följande rubriker. 2.12.1 Förebyggande Den här delen bygger på att reducera eller helst eliminera plötsliga förändringar. Enligt Saeed (1993) är 58% av alla konstruktionsändringar korrektioner på fel som har dykt upp på vägen. Problemet är att det är väldigt svårt att hitta källan till problemen. Förändringar och modifikationer i början av processen för att förbättra funktionsegenskaperna eller produktionen är viktiga och att ta bort eller reducera dessa förändringar är både orealistiskt och oönskat (Clark & Fujimoto, 1991). 6

En bättre metod är att reducera onödiga specifikationer och fokusera på kärnkundernas behov. Verktyg som bland annat QFD (Otto & Wood, 2001) rekommenderas för att uppnå detta. 2.12.2 Front loading Att tidigt hitta problem som kan orsaka förändringar kommer minska kostnaderna jämfört med att lösa dem senare i processen, som tidigare nämnt i 10-regeln. En bra Concurrent Engineering och verktyg som FMEA och DFA (Design for Assembly) underlättar detta. Ett problem som kan uppstå om man lägger för mycket fokus på att upptäcka fel och göra förändringar är att man aldrig når en slutprodukt innan marknadskraven har förändrats (Fricke, 2000). 2.12.3 Effektivitet Den här strategin understryker vikten av att hela tiden göra en möda vs. nytta -analys för varje tilltänkt förändring. Alla förändringar är inte tvingade. Som nämnt ovan är bara 40-60% av alla förändringar tekniskt nödvändiga (Fricke, 2000). 2.12.4 Verkningsgrad När en förändring är nödvändig bör den genomföras så effektivt som möjligt. Förändringsprocesser kan vara standardiserade för att passa in i ISO-certifiering men det kan leda till att det tar längre tid än nödvändigt. Flexibiliteten för att anpassa resurserna efter det specifika problemet är viktigare. 2.12.5 Lärnadeförmåga För att reducera riskerna för att behöva göra samma fel igen måste man lära sig av sina erfarenheter, något som få företag gör (Fricke, 2000). Att följa upp och analysera resultaten av en process och dess förändringar leder till att minska risken att ramla i samma grop igen. 2.13 Slutsatser Konstruktionsändringar tillåter företag att förbättra och anpassa sina produkter, samt att ta bort fel från dem. Att förändringar krävs är ett faktum för alla företag som designar och producerar produkter och att det blir viktare och viktigare att snabbt kunna förändra och anpassa produkterna efter kund- och marknadsbehoven. En genomtänkt produktarkitektur kan minska de negativa effekterna av konstruktionsändringar samt möjliggöra mer flexibla produkter. 3. Diskussion och kritisk analys av bokens synpunkter Författaren pratar en del om hur stor del av det totala produktutvecklingsarbetet som utgörs av just Konstruktionsändring. Han nämner andelar på 30 % och 30-50 %. Vi anser det klart rimligt att det ligger till så. Det verkar ju dumt att uppfinna hjulet på nytt. Med det menar vi att om det finns en befintlig lösning, kanske till och med inom företaget, så är det rimligt att man utvecklar den istället för att lägga energi på nya lösningar. På så sätt hamnar mycket av nykonstruktion inom ramarna för konstruktionsändringar istället. Författarna påstår att många modeller för produktutvecklingsprocessen ger intrycket av att en design är färdig så fort produkten lämnas över för tillverkning. Vi menar däremot att de flesta moderna modeller lämnar utrymme för konstruktionsändringar. Om konstruktionsändringar 7

utgör en viktig del av den moderna produktutvecklingsprocessen så borde det ju finnas med i de moderna produktutvecklingsprocessmodellerna. Att bara de ändringar som är till fördel för företaget ska implementeras är inte en så tokig idé. Vad som enligt oss kan vara ett stort problem är att avgöra vilka konstruktionsändringar som är till fördel för företaget eller inte. Det är mycket svårt att försöka förutspå sådant i förväg. Det optimala vore om man kunde utföra alla nödvändiga konstruktionsändringar så tidigt som möjligt. För som bekant ökar kostnaden för varje ändring med en faktor tio när man går vidare ett steg i produktutvecklingsprocessen. I kapitel 2.7 beskriver författaren utvecklingsprocessen och fyra brytpunkter. Vi invänder mot första brytpunkten då vi anser att ett filter för att få bort opraktiska förslag vore att strypa kreativiteten och innovationsförmågan. Samt, hur bestäms eller definieras vilka förslag som är opraktiska? Den andra brytpunkten anser vi i gruppen vara märklig. Vi tycker att det är självklart att man inte kan vara säker på att de lösningsförlag man tagit fram kommer att hålla hela vägen till kund. Det är därför ett företag som designar produkter behöver träna och lära sig av tidigare försök för att kunna göra en adekvat uppskattning för om lösningen anses hålla måttet. I kapitlet 2.8 om effekten av konstruktionsändringar tar författaren upp 10-regeln. En regel som vi i gruppen köper, men vi saknar några handfasta förslag eller teorier om hur man ska kunna hitta och identifiera nödvändiga förändringar tidigt i processen. Det är huglöst att säga att det är billigast att göra konstruktionsändringar tidigt i processen, då de är ytterst svåra att identifiera, men inte påvisar hur detta skulle kunna underlättas. I sista kapitlet 2.12 lägger författaren fram en strategi för hur man ska arbeta med förändringsarbetet i en produktutvecklingsprocess. Vi anser att strategin som presenteras är bra om än väldigt självklar. Det känns som om det som presenteras är sunt förnuft och att alla företag som har en tydlig produktutvecklings- eller designprocess jobbar utefter dessa strategier. En sak vi dock tyckte var väldigt intressant var det faktum att författaren kritiserar ISO-standard och säger att den kan orsaka förlängda ledtider vid förändringsarbetet. Detta tycker vi är väldigt intressant och värt att tänka på samt att eventuellt bilda sig en egen uppfattning för hur vida IS0- standarderna påverkar hur snabbt en förändring kan implementeras. 3.1 Frågor som ska behandlas vid seminariet 1. Hur viktiga är konstruktionsändringar? 2. Är det rimligt att avsätta mellan 30 % och 50 % av resurserna till konstruktionsändringar? 3. Ska det finnas filter tidigt för att ta bort opraktiska förlag? Vad är i så fall opraktiska förslag? Vad anser ni om detta citat? Employees must be encourage to raise change requests, but, as many employees may not appreciate the ful ramifications of their suggestions, there must be a mechanism to filter the proposals. Jarrat, Clarkson & Eckert 4. Hur ska man kunna hålla sig till 10-regeln? Finns det några bra metoder för att hitta och identifiera nödvändiga konstruktionsändringar innan de orsakat fel? 5. Påverkar ISO-standarder tiden för en förändringskonstruktion. Är de bra eller dåligt? 8

Referenser Andersson DM (1997) Agile product development for mass customisation. Irwin Professional Publishing Bucciarelli LL (1994) Design engineers. MIT Press Clark KB, Fujimoto T (1991) Product development performance: strategy, organization and management in the world in the world auto industry. Harvard Business School Press. Cross N (1989) Engineering design methods. John Wiley Fricke E, Gebhard B, Negele H, Igenbergs E (2000) Coping with changes: causes, findings and strategies. Systems Engineering, 3(4):169-179. Huang GQ, Mak KL (1999) Current practices of engineering change management in UK manufacturing industries. International Journal of Operations and Production Management, 19(1): 21-37. Innes J (1994) Achieving successful product change. Financial Times/Pitman Publishing. Jarret T, Eckert CM, Clarkson PJ (2003) A taxonomy of change. Technical Report CUED/C- EDC/TR123, University of Cambridge. Leech Dj, Turner BT (1985) Engineering design for profit. Chichester. Martin MV, Ishii K (2002) Design for variety: developing standardised and modularised product platform architectures. Research in Engineering Design, 13(4): 213-235 Maul R, Hughes D, Bennett (1992) The role of the bill-of-material as a CAD/CAPM interface and the key importance of engineering change control. Computing and Control Engineering Journal 3(2): 63-70 Otto K, Wood K (2001) Product design techniques in reverse engineering and new product development. Prentice Hall Pine BJ (1992) Mass customization: the new frontier in business competition. Harvard Business School Press Saeed BI, Bowen DM, Sohoni VS (1993) Avoiding engineering changes thought focused manufacturing knowledge. IEEE Transactions on Engineering Management, 40(1): 54-59 Terwiesch C, Loch CH (1999) Managing the process of engineering change orders: the case of the climate control system in automobile development. Journal of Product Innovation Management, 16(2): 160-172 Ulrich KT, Seering WP (1990) Functional sharing in mechanical design. Design Studies, 11(4): 223-234 9