Bài giảng Thiết kế và phát triển sản phẩm (product design and development)

ừ các yếu tố chức năng lên khối, và giao diện tốt được xác định . Sự khác nhau giữa các loại nằm trong cách tương tác giữa các khối được tổ chức. Hình minh họa dưới đây thể hiện sự khác biệt về ý tưởng giữa các loại cấu trúc. Slot – Modular Architecture Bus – Modular Architecture Section– Modular Architecture Slot – Modular Architecture: Mỗi mặt liên kết giữa các khối trong một Slot – Modular Architecture là một loại khác nhau từ Slot – Modular Architecture khác, do đó các khối khác nhau trong các sản phẩm không thể chuyển đổi được. Một vô tuyến điện ô tô là một ví dụ về một đoạn trong một Slot – Modular Architecture . Các vô tuyến thực hiện chính xác một chức năng, nhưng bề mặt liên kết của nó là khác nhau từ bất kỳ các thành phần khác trong xe (ví dụ, radio và đồng hồ đo tốc độ là các loại khác nhau của bề mặt liên kết đến bảng điều khiển). Bus – Modular Architecture: Trong một bus – Modular Architecture, có một buýt thông thường mà các khối khác kết nối thông qua cùng một loại giao diện, một ví dụ phổ biến của một đoạn trong một bus – Modular Architecture sẽ là một thẻ mở rộng cho máy tính cá nhân. Sản phẩm không phải điện tử cũng có thể được xây dựng xung quanh một bus – Modular Architecture. theo dõi ánh sáng, hệ thống kệ với đường ray, và kệ mái điều chỉnh cho xe ô tô tất cả thể hiện một bus – Modular Architecture. Section– Modular Architecture: Trong một Section– Modular Architecture, tất cả các giao diện là cùng loại, nhưng không có yếu tố duy nhất cho tất cả các đoạn khác đính kèm. Lắp ráp được xây dựng bằng cách kết nối các khối với nhau thông qua giao diện giống hệt nhau. Nhiều hệ thống đường ống tuân theo một Section– Modular Architecture, như mặt ghế sofa , vách ngăn văn phòng, và một số hệ thống máy tính. II. Khi nào thì tiến hành thành lập cấu trúc sản phẩm: cấu trúc của một sản phẩm bắt đầu xuất hiện trong quá trình phát triển ý tưởng. Điều này xảy ra chính thức - trong những bản phác thảo, sơ đồ chức năng, và nguyên mẫu đầu tiên của giai đoạn phát triển ý tưởng. Nói chung, sự lớn mạnh của các sản phẩm công nghệ cơ bản áp đặt cấu trúc sản phẩm và được xác định đầy đủ trong quá trình phát triển ý tưởng hoặc trong hệ thống thiết kế. Khi sản phẩm mới được tăng cường cải tiến trên một ý tưởng sản phẩm hiện có, thì cấu trúc sản phẩm được hình thành trong các ý tưởng sản phẩm. Có hai lý do. Đầu tiên, các công nghệ cơ bản và nguyên tắc làm việc của sản phẩm được xác định trước, và do đó những nỗ lực thiết kế ý tưởng thường được tập trung vào những cách tốt hơn để thể hiện ý tưởng nhất định. Thứ hai, như một loại sản phẩm trưởng thành, chuỗi cung ứng (tức là, sản xuất và phân phối) và cân nhắc các vấn đề về đa dạng sản phẩm bắt đầu trở nên nổi bật hơn. . Điều này là vì hai lý do. Đầu tiên, các công nghệ cơ bản và nguyên tắc làm việc của sản phẩm được xác định trước, và do đó khái niệm - những nỗ lực thiết kế thường được tập trung vào những cách tốt hơn để thể hiện khái niệm nhất định. Thứ hai, như một loại sản phẩm đã hoàn tất, chuỗi cung ứng (sản xuất và phân phối) cân nhắc và các vấn đề về đa dạng sản phẩm bắt đầu trở nên nổi bật hơn. Cấu trúc sản phẩm là một trong những quyết định phát triển mà phần lớn tác động đến khả năng của một công ty để cung cấp đa dạng sản phẩm có hiệu quả cao. Do đó cấu trúc trở thành một yếu tố trung tâm của ý tưởng sản phẩm. Tuy nhiên, khi sản phẩm mới là lần đầu tiên của loại hình này, việc phát triển ý tưởng thường liên quan đến việc nguyên tắc làm việc cơ bản và công nghệ mà trên đó các sản phẩm sẽ được dựa vào. Trong trường hợp này, các cấu trúc sản phẩm thường là trọng tâm ban đầu của từng giai đoạn thiết kế của sự phát triển. III. Tác động của cấu trúc: Thay đổi sản phẩm: * Nâng cấp Ví dụ: Thay đổi bảng mạch của một bộ vi xử lý máy tính hoặc thay thế một máy bơm trong hệ thống làm mát với một mô hình mạnh mẽ hơn. * Tiện ích Nhiều sản phẩm được bán bởi một sản xuất như là một đơn vị cơ bản, người dùng bổ sung thêm các thành phần, thường là sản phẩm của bên thứ ba, khi cần thiết. Kiểu này thay đổi rất phổ biến trong ngành công nghiệp máy tính cá nhân * Thích ứng với điều kiện địa phương Ví dụ:. 110 hoặc 220 cung cấp điện Volt * Thành phần chịu mài mòn cao: Nhiều lưỡi dao cạo cùn phải được thay thế, lốp xe trên xe thường có thể được thay thế, vòng bi quay có thể được thay thế, và nhiều động cơ thiết bị có thể được thay thế * Sự tiêu hao: Một số sản phẩm tiêu thụ vật liệu, và sau đó có thể dễ dàng bổ sung. ví dụ: máy photocopy và máy in thường chứa hộp mực in, máy ảnh lấy hộp mực phim, súng keo tiêu thụ keo dính. * Linh hoạt trong sử dụng: Một số sản phẩm có thể được cấu hình bởi người sử dụng để cung cấp các khả năng khác nhau. Ví dụ: nhiều máy ảnh có thể được sử dụng với ống kính khác nhau và lựa chọn flash, một số tàu thuyền có thể được sử dụng với một số tùy chọn mái che. * Tái sử dụng: Ví dụ: Các nhà sản xuất điện tử tiêu dùng có thể muốn cập nhật một dòng sản phẩm bằng cách thay đổi giao diện người dùng và bọc kín trong khi giữ lại các hoạt động bên trong từ một mô hình trước đó. Đa dạng sản phẩm Loại đề cập đến một loạt các mô hình sản phẩm công ty có thể sản xuất trong một thời gian đặc biệt để đáp ứng với nhu cầu thị trường. Swatch sản xuất hàng trăm mô hình đồng hồ. Thành phần tiêu chuẩn hóa: Sử dụng các thành phần tương tự hoặc những phần trong các sản phẩm khác nhau. Ví dụ: Đồng hồ pin thể hiện trong hình vẽ trước được thực hiện bởi một nhà cung cấp và tiêu chuẩn hóa các dòng sản phẩm. Chất lượng sản phẩm: Làm thế nào sản phẩm sẽ thực hiện chức năng dự định? Ví dụ: Một chiếc xe máy. Một cấu trúc xe máy thông thường được gắn cơ cấu hỗ trợ chức năng cho một đoạn khung và chuyển đổi công suất để truyền chuyển động Sản xuất được: Lợi ích từ: * Thiết kế-cho-sản xuất (DFM) * Giảm thiểu số lượng các bộ phận thông qua tích hợp thành phần. Những chiến lược này được áp dụng tốt nhất tại các công đoạn. Quản lý quá trình Phát triến sản phẩm: Trách nhiệm thiết kế chi tiết cho từng đoạn thường được giao cho một nhóm nhỏ bên trong hay bên ngoài cho nhà cung cấp. Khái niệm về tích hợp và mô-đun áp dụng ở nhiều cấp độ: •Hệ thống •Tiểu hệ thống •Thành phần Kiến trúc sản phẩm = Sự phân tích + sự tương tác Tương tác trong khối Tương tác giữa các khối IV. Xây dựng cấu trúc: Bởi vì cấu trúc sản phẩm sẽ có ảnh hưởng lớn đến hoạt động phát triển sản phẩm tiếp theo và cho việc sản xuất và tiếp thị các sản phẩm đã hoàn thành. Kết quả cuối cùng của hoạt động này là một sơ đồ khối gần đúng của các sản phẩm, mô tả của các khối lớn, và hồ sơ của sự tương tác quan trọng giữa các khối. Khuyến nghị của bốn bước để xây dựng cấu trúc sản phẩm, minh họa bằng cách sử dụng ví dụ máy in DeskJet : Tạo sơ đồ cấu trúc sản phẩm (minh họa cấu trúc sản phẩm); Các cụm yếu tố của sơ đồ; Tạo một bố cục sơ đồ khối; Xác định các tương tác cơ bản và ngẫu nhiên. 1. Tạo một sơ đồ cấu trúc sản phẩm (máy in DeskJet) : Sơ đồ mạch của máy in Deskjet. Lưu ý sự hiện diện của cả hai yếu tố chức năng (ví dụ đầu ra) và các yếu tố vật lý (ví dụ hộp mực); rõ ràng, không phải tất cả các kết nối đều được hiển thị. 2. Các yếu tố phân nhóm: * Tích hợp hình học và độ chính xác: Gán các yếu tố vào các đoạn tương tự cho phép một cá nhân hoặc một nhóm duy nhất kiểm soát được các mối quan hệ vật lý giữa các yếu tố. Các yếu tố đòi hỏi vị trí chính xác hoặc tích hợp hình học thường có thể thiết kế tốt nhất nếu chúng là một phần của đoạn tương tự. Đối với máy in DeskJet, điều này được minh họa phân nhóm các yếu tố liên quan đến vị trí hộp mực trong trục x và vị trí giấy trong trục y. * Chia sẻ chức năng: Khi một thành phần vật lý có thể thực hiện một số yếu tố chức năng của sản phẩm, các thành phần chức năng này là tốt nhất của nhóm. Đây là tình huống được minh chứng bằng việc truyền tải xe máy BMW. Đối với máy in DeskJet, các màn hình hiển thị trạng thái và điều khiển của người dùng có thể được đưa vào thành phần tương tự, và do đó tích hợp hai yếu tố này lại với nhau. * Khả năng của các nhà cung cấp: Một nhà cung cấp đáng tin cậy có thể có khả năng liên quan đến một dự án, và để có lợi thế tốt nhất có thể chọn nhóm gồm những nhà cung cấp có yếu tố chuyên môn vào một công đoạn. Trong trường hợp máy in DeskJect, một nhóm nội bộ góp phần lớn trong công tác thiết kế kỹ thuật, và vì vậy đây không phải là một vấn đề chính cần xem xét. * Thiết kế tương tự hoặc công nghệ sản xuất tương tự Khi hai hoặc nhiều yếu tố chức năng có khả năng được sử dụng cùng một thiết kế hoặc cùng một công nghệ sản xuất, thì nên kết hợp các yếu tố này vào nhóm tương tự có thể cho phép thiết kế hoặc công nghệ sản xuất kinh tế hơn. Một chiến lược phổ biến, ví dụ, kết hợp tất cả các chức năng có khả năng liên quan đến thiết bị điện tử trong nhóm. Điều này cho phép khả năng thực hiện tất cả các chức năng này trên cùng một bảng mạch duy nhất. * Vị trí của sự thay đổi: Khi một nhóm dự kiến thay đổi ý tưởng trong một số yếu tố, nó đóng khung yếu tố đó vào đoạn mô-đun riêng, vì thế khi cần thay đổi các phần tử, có thể thực hiện mà không phá vỡ bất kỳ của các khối khác. Nhóm của Hewlett - Packard dự kiến thay đổi mẫu mã của sản phẩm trong vòng đời của nó, và do đó đã cô lập các yếu tố vào đoạn riêng của mình. * Điều tiết sự đa dạng: Các yếu tố cần được nhóm lại với nhau để cho phép các công ty thay đổi sản phẩm trong những cách mà sẽ có giá trị cho khách hàng. Ví dụ máy in đã được bán trên toàn thế giới trong các khu vực với các tiêu chuẩn năng lượng điện tử khác nhau. * Cho phép tiêu chuẩn hóa: Tập hợp các yếu tố này sẽ rất hữu ích cho các sản phẩm khác, chúng nên được nhóm lại với nhau thành một khối duy nhất. Điều này cho phép các yếu tố vật lý của các nhóm được sản xuất với số lượng cao hơn. * Tính tương thích của các giao diện Các cụm yếu tố đưa về một khối Ví dụ: Hệ thống am thanh, hãy tìm vị trí các khối 3. Tạo ra một sơ đồ khối ban đầu: Điều quan trọng khi tạo ra một bố trí sơ đồ khối bao gồm: * Xác định các tương tác cơ bản và ngẫu nhiên: - Tương tác cơ bản: Ví dụ: Máy in H-P, giấy từ khay giấy đến cơ chế in. - Tương tác ngẫu nhiên: Ví dụ:. Rung động gây ra bởi các thiết bị truyền động trong khay giấy có thể gây nhiễu đến vị trí chính xác của hộp mực in (trục x). Có thể là một người hoặc một nhóm khác nhau sẽ được chỉ định để thiết kế từng khối. Bởi vì các khối sẽ tương tác với nhau trong cả hai cách có kế hoạch và ngẫu nhiên, các nhóm khác nhau sẽ phải phối hợp hoạt động của chúng và trao đổi thông tin. Để quản lý tốt hơn quá trình phối hợp này, nhóm nghiên cứu cần xác định sự tương tác được biết đến giữa khối trong từng công đoạn của hệ thống thiết kế. Có hai loại tương tác giữa các khối. Đầu tiên, tương tác cơ bản là những tương tác với các dòng trên sơ đồ kết nối các khối với nhau. Ví dụ, một tờ giấy chuyển từ khay chứa giấy đến cơ chế in ấn. Sự tương tác này đã được lên kế hoạch, và dĩ nhiên nó phải được hiểu rõ từ khi thiết lập các sơ đồ mạch, vì nó là nền tảng cho hoạt động của hệ thống. Thứ hai, tương tác ngẫu nhiên là những phát sinh do việc thực hiện vật lý cụ thể của các yếu tố chức năng hoặc do sự sắp xếp hình học của các khối. Ví dụ, rung động bởi các thiết bị truyền động trong khay giấy có thể ảnh hưởng đến vị trí chính xác của hộp mực in trên trục X. 4. Xác định các tương tác cơ bản và ngẫu nhiên: Vỏ máy Khay giấy Khung gầm Giao diện sử dụng Bảng logic Phần mềm điều khiển Dây nguồn Biến dạng nhiệt Tạo dáng Dao động Biến dạng nhiệtCơ cấu in Tương tác ngẫu nhiên Tính đa dạng và việc chọn dây chuyền cung ứng: Khi một công ty cung cấp một số biến thể của một sản phẩm, cấu trúc (hệ thống) sản phẩm là một yếu tố quyết định đến hiệu quả hoạt động của dây chuyền các hoạt động sản xuất và phân phối liên kết nguyên vật liệu và các thành phần để hoàn thành sản phẩm đến tay của khách hàng. Hãy tưởng tượng sáu phiên bản khác nhau của máy in, mỗi phiên bản phù hợp với một tiêu chuẩn năng lượng điện khác nhau trong sáu khu vực địa lý khác nhau. Giả định rằng chuỗi cung ứng bao gồm ba hoạt động cơ bản: lắp ráp, vận chuyển và đóng gói. Hình vẽ ở trang sau minh họa số lượng các biến thể khác nhau của sản phẩm thông qua việc cung cấp, sau đó vận chuyển, và cuối cùng là đóng gói. Trong phương án B, hoạt động lắp ráp được chia thành hai giai đoạn, hầu hết các sản phẩm được lắp ráp trong giai đoạn đầu tiên, sản phẩm được vận chuyển, lắp ráp đã hoàn thành, và cuối cùng là sản phẩm được đóng gói. Trong phương án B, các thành phần liên quan đến chuyển đổi năng lượng được lắp ráp sau khi vận chuyển, và vì vậy các sản phẩm không phân biệt cho đến gần cuối của chuỗi cung ứng. Quyết định cơ bản: Tích hợp các cấu trúc mô-đun? Loại mô đun? Làm thế nào để gán chức năng cho khối? Làm thế nào để phân khối cho các đội? Những khối để thuê ngoài? Mối quan tâm thiết thực: Kế hoạch là điều cần thiết để đạt được sự đa dạng mong muốn và khả năng thay đổi sản phẩm. Phối hợp là khó khăn, đặc biệt là trên các đội, các công ty, hoặc ở khoảng cách rất xa. sự chú ý đặc biệt phải được hoàn tất để xử lý các tương tác phức tạp giữa các khối (phương pháp kỹ thuật hệ thống). Kết luận Lựa chọn Cấu trúc cần xác định các hệ thống con và các module của nền tảng sản phẩm. Cấu trúc sản phẩm cần xác định: * Dễ dàng đa dạng hóa sản phẩm * Tính khả thi vào việc thay đổi ý tưởng khách hàng * Chi phí hệ thống sản xuất Các Ý tưởng chính: * Cấu trúc môđun và môđun tích hợp * Phân thành nhiều khối * Kế hoạch tổ hợp sản phẩm Tóm tắt: Quyết định cấu trúc sản phẩm ảnh hưởng đến sự thay đổi sản phẩm, đa dạng sản phẩm, tiêu chuẩn thành phần, hiệu suất sản phẩm, sản xuất được, và quản lý Phát triến sản phẩm. Một đặc điểm quan trọng của một cấu trúc sản phẩm là chọn loại môđun (riêng biệt hay tích hợp). Bốn bước cho cấu trúc sản phẩm: 1. Tạo ra một sơ đồ của sản phẩm 2. Cụm các yếu tố của sơ đồ 3. Tạo ra một bố trí sơ đồ khối 4. Xác định các tương tác cơ bản và ngẫu nhiên Kiểu dáng công nghiệp (Industrial design) I. Kiểu dáng công nghiệp là gì? Theo các nhà thiết kế công nghiệp Hoa Kỳ: "(...) Các dịch vụ chuyên nghiệp của việc tạo ra và phát triển các ý tưởng và thông số kỹ thuật để tối ưu hóa các chức năng, giá trị của sản phẩm và hệ thống vì lợi ích chung của người dùng và nhà sản xuất." Định nghĩa này là đủ rộng để bao gồm các hoạt động của toàn bộ đội ngũ phát triển sản phẩm. Trong thực tế, các nhà thiết kế công nghiệp tập trung sự chú ý của họ vào sự tương tác người dùng đối với sản phẩm. Dreyfuss (1967) đưa ra danh sách năm mục tiêu quan trọng mà các nhà thiết kế công nghiệp có thể giúp một đội đạt được mịc đích khi phát triển sản phẩm mới. * Tiện ích: An toàn, trực quan, dễ sử dụng, * Mẫu mã: Hình thức, đường nét, tỷ lệ, và màu sắc được sử dụng để tạo sản phẩm thành một tổng thể hài hòa. * Dễ dàng bảo trì: Sản phẩm phải được thiết kế để giao tiếp, duy trì và sửa chữa . * Giá thấp: Hình thức, tính năng có tác động lớn đến chi phí sản xuất và trang thiết bị, vì vậy cần phải được xem xét một cách toàn diện. * Giao tiếp: Truyền bá đặc điểm thiết kế và nhiệm vụ của công ty thông qua chất lượng và hình ảnh của sản phẩm. II. Đánh giá nhu cầu về kiểu dáng công nghiệp: * Chi phí cho thiết kế công nghiệp * Vấn đề nào quan trọng trong thiết kế công nghiệp ? - Công thái học: Dễ sử dụng, dễ dàng bảo trì, bao nhiêu người dùng được các chức năng mới của sản phẩm, bao nhiêu chức năng thoả mãn yêu cầu người dùng, an toàn sản phẩm. - Nhu cầu thẩm mỹ: • Đa dạng hóa sản phẩm về hình dạng • Giữ được bản sắc, hình ảnh, thời trang • Sản phẩm thẩm mỹ sẽ thúc đẩy nhóm: Một sản phẩm có tính thẩm mỹ cao, hấp dẫn có thể tạo ra một cảm giác tự hào trong đội ngũ thiết kế và nhân viên sản xuất. Niềm tự hào của đội góp phần thúc đẩy và thống nhất tất cả mọi người liên quan đến dự án. Một ý tưởng phát triển sản phẩm sớm mang lại cho đội một tầm nhìn cụ thể về kết quả cuối cùng của các nỗ lực phát triển. III. Sự tác động của kiểu dáng công nghiệp: * Chi phí đầu tư: chi phí chế tạo: là chi phí phát sinh để thực hiện các chi tiết sản phẩm được tạo ra thông qua kiểu dáng công nghiệp. Hoàn thiện bề mặt, hình dáng cách điệu, màu sắc phong phú, và nhiều chi tiết thiết kế khác có thể làm tăng chi phí dụng cụ hoặc chi phí sản xuất. Tuy nhiên nhiều chi tiết kiểu dáng công nghiệp có thể được thực hiện không có chi phí, đặc biệt nếu thiết kế công nghiệp tham gia sớm trong quá trình này. Trong thực tế, một số đầu vào thiết kế công nghiệp thực sự có thể làm giảm chi phí sản xuất - đặc biệt là khi các nhà thiết kế công nghiệp làm việc chặt chẽ với các kỹ sư sản xuất. Chi phí trực tiếp: là chi phí của các dịch vụ kiểu dáng công nghiệp. Đại lượng này được xác định bởi số lượng của các nhà thiết kế sử dụng, thời gian của dự án, và số mô hình cần thiết, cộng với chi phí vật liệu và các chi phí khác có liên quan. Năm 2000, dịch vụ tư vấn có giá 75 $ đến 150 $ cho mỗi giờ cộng với chi phí cho các mô hình, hình ảnh, . Chi phí thực sự của dịch vụ thiết kế nội bộ công ty nói chung là như nhau. * Thiết kế công nghiệp phải thiết lập được bản sắc của công ty (thương hiệu riêng): Bản sắc của công ty có nguồn gốc từ "phong cách hình ảnh của một tổ chức", một yếu tố có ảnh hưởng đến vị trí của công ty trên thị trường. Bản sắc của một công ty xuất hiện chủ yếu thông qua những gì mọi người nhìn thấy. Quảng cáo, biểu tượng, các tòa nhà, bao bì, sản phẩm và thiết kế tất cả góp phần tạo nên bản sắc của công ty. Một số công ty đã sử dụng có hiệu quả kiểu dáng công nghiệp để thiết lập hình ảnh trực quan và bản sắc của công ty thông qua các dòng sản phẩm của họ bao gồm: Máy tính Apple, điện thoại Motorola, Nokia, Chi phí về thời gian: là hình phạt liên quan đến thời gian sản xuất mở rộng. Như những nhà thiết kế công nghiệp cố gắng để tinh chỉnh công thái học và thẩm mỹ của một sản phẩm, lặp lại các kiểu dáng hoặc nguyên mẫu sẽ là cần thiết. Điều này có thể dẫn đến chậm trễ trong việc giới thiệu các sản phẩm, trong đó có khả năng sẽ tốn thêm một chi phí. IV. Quá trình thiết kế công nghiệp: 1. Điều tra nhu cầu khách hàng 2. Mô hình hóa 3. Chọn lọc sơ bộ 4. Phát triển và lựa chọn cuối cùng 5. Bản vẽ (control drawings) 6. Phối hợp với kỹ thuật, sản xuất và nhà cung cấp. V. Quản lý quá trình thiết kế công nghiệp: * Định hướng công nghệ: * Định hướng người dùng. * Thời gian tham gia thiết kế công nghiệp: Thông thường, Kiểu dáng công nghiệp được đưa vào quá trình phát triển sản phẩm sau giai đoạn định hướng công nghệ và trong suốt toàn bộ quá trình phát triển sản phẩm định hướng cho người dùng. Hình vẽ dưới minh họa những khác biệt thời gian. Lưu ý rằng quá trình thiết kế công nghiệp là một tiến trình con của quá trình phát triển sản phẩm, nó tiến hành song song mà không riêng biệt.. Bản chất kỹ thuật của những vấn đề mà đối đầu với các kỹ sư trong các hoạt động thiết kế của họ thường đòi hỏi họ nổ lực phát triển nhiều hơn. Vai trò của kiểu dáng công nghiệp theo loại sản phẩm. Đánh giá chất lượng thiết kế công nghiệp 1. Chất lượng về giao diện người dùng 2. Sức hấp dẫn 3. Khả năng duy trì và sửa chữa sản phẩm. 4. Sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên 5. Sự khác biệt của sản phẩm: Đây là một sự đánh giá độc đáo của sản phẩm phù hợp với bản sắc của công ty. Sự khác biệt này phát sinh từ mẫu mã. Duy nhất, quảng cáo (từ khách hàng), ghi nhận khi xuất hiện, phù hợp và khuếch trương bản sắc của công ty Ví dụ 1: Máy ép trái cây Ojex Citrus Oranjex, nhà cung cấp hàng đầu về máy ép cho ngành công nghiệp thực phẩm- dịch vụ thương mại ở Nam Mỹ, đã giới thiệu thành công my ép họ đến nhà hàng Mỹ và các ngành công nghiệp dịch vụ thực phẩm trong năm 1998. Nhận thấy một cơ hội để di chuyển vào thị trường gia đình là tốt, họ tiếp cận thiết kế thông minh với một ý tưởng: "Thực hiện một máy ép trái cây làm việc tốt duy nhất cho thị trường gia đình“. Ví dụ 2: Motorola i1000 Thách thức đối với các nhà thiết kế của Motorola là làm cho công nghệ hiện có tiếp cận được vào mọi tầng lớp người tiêu dùng. Motorola muốn tích hợp nhắn tin, di động, phát thanh và dữ liệu công nghệ thành một sản phẩm với một cảm giác ít thương mại hơn so với hầu hết các sản phẩm truyền thông kinh doanh. Ví dụ 3: Yamaha SVC 200 Đàn cello có thể được điều chỉnh cho không ồn ào được không? Đáng ngạc nhiên, Phần lớn các nhạc cụ có thể được thực hiện im ắng, hoặc ít nhất là rất yên tĩnh, theo Tổng công ty Yamaha. Đầu tiên, chúng được thực hiện bằng điện, sau đó, thêm tai nghe khiến chúng hầu như im lặng. Vào thời điểm đó, Yamaha có thể thêm nhiều tính năng nâng cao để có thể thực hiện chức năng ở những nơi công cộng mà không gây phiền nhiễu tất cả mọi người. Chương 11: Thiết kế để chế tạo Design for manufacturing (DFM) • Những Quyết định thiết kế chi tiết có thể ảnh hưởng đáng kể về chất lượng sản phẩm và chi phí. • Các nhóm phát triển phải đối mặt với nhiều vấn đề , và thường mâu thuẫn, mục tiêu • Điều quan trọng là có cấu trúc ma trận nào đó để so sánh với thiết kế • Một phương pháp được xác định tốt sẽ hỗ trợ tốt cho quá trình ra quyết định • Nhu cầu của khách hàng và thông số kỹ thuật sản phẩm rất khó để liên kết với phát triển sản phẩm hạ lưu. • Nhiều đội sử dụng "thiết kế cho X" trong đó X có nghĩa là độ tin cậy, dộ cứng vững , tác động môi trường, sản xuất, ... • Thiết kế kinh tế thành công là nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm cao trong khi giảm thiểu chi phí sản xuất - mục tiêu của DFM I. Thiết kế để quyết định chế tạo: 1. DFM đòi hỏi một đội ngũ đa chức năng: • Một trong hầu hết những hoạt động tích hợp của PTSP • Đầu vào để DFM bao gồm - Phác thảo, bản vẽ, thông số kỹ thuật sản phẩm, lựa chọn thay thế thiết kế; - Sự hiểu biết chi tiết về quá trình lắp ráp và sản xuất; - Ước tính chi phí sản xuất, khối lượng sản xuất và thời gian. DFM trong quá trình phát triển sản phẩm : Làm thế nào chúng ta có thể nhấn mạnh các vấn đề sản xuất trong suốt quá trình phát triển? Ví dụ: Thiết kế cho sản xuất động cơ GM 3,8 lít V6 Quá trình áp dụng cho các đường ống nạp Ban đầu ống hút đúc bằng nhôm Thiết kế lại đường nạp khí bằng nhiệt dẻo tổng hợp nhựa composite Giảm chi phí các bộ phận Giảm chi phí lắp ráp Giảm chi phí hỗ trợ sản xuất Cân nhắc tác động của DFM quyết định đến các yếu tố khác Tính toán lại chi phí SX KT Ước tính chi phí SX Quy trình TK Chấp nhận thiết kếN Y 2. Tổng quan về quá trình DFM Bước 1: Ước tính chi phí Nguyên liệu Các bộ phận được mua HỆ THỐNG SẢN XUẤT Dụng cụ thông tin trang thiết bị Nhân công Năng lượng nguồn cung cấp dịch vụ lãng phí Thành phẩm Chi phí SX Thành phần Lắp ráp Gián tiếp Chuẩn Yêu cầu Nhân công Trang thiết bị Đồ gá Phân bố Gián tiếp Nguyên liệu Quy trình gia công Trang thiết bị Ước tính chi phí sản xuất: • Chi phí cố định so với chi phí biến đổi • Ước tính chi phí của các thành phần tiêu chuẩn • Ước tính chi phí của các thành phần tùy chỉnh • Ước tính chi phí lắp ráp • Ước tính chi phí phụ Việc ước tính chính xác tổng chi phí phụ cho một sản phẩm mới là khó khăn, và áp dụng công nghệ khó mà thỏa mãn. Áp dụng các chương trình dự toán chi phí phụ được sử dụng bởi hầu hết các công ty là đơn giản. Ước tính chi phí phụ thực tế phát sinh của công ty do một sản phẩm cụ thể là không thể. Chi phí gián tiếp hỗ trợ sản xuất là rất khó khăn để theo dõi và chỉ định cho các dòng sản phẩm cụ thể. Các chi phí phát sinh để hỗ trợ sản xuất thậm chí còn khó khăn hơn để dự đoán cho một sản phẩm mới. Bước 2: Giảm chi phí các thành phần: • Hiểu được những hạn chế quá trình; • Thiết kế lại các thành phần để giảm các bước xử lý; • Lựa chọn quy mô kinh tế thích hợp cho từng phần quá trình • Chuẩn hóa các thành phần và quy trình • Mua sắm thành phần "hộp đen" Bước 3: Giảm chi phí lắp ráp: • Thiết kế để lắp ráp (DFA) là một tập hợp con của DFM • Giữ điểm Boothroyd và Dewhurst (1989) ủng hộ việc duy trì một ước tính liên tục của chi phí lắp ráp. Ngoài số điểm tuyệt đối này, họ đề xuất khái niệm về hiệu quả lắp ráp. Điều này được đánh giá như một chỉ số là tỷ lệ lý thuyết thời gian lắp ráp tối thiểu với thời gian lắp ráp ước tính thực tế cho sản phẩm. Khái niệm này rất hữu ích trong việc phát triển một trực giác về chi phí lắp ráp. Biểu thức chỉ số DFA là: Để xác định số minumum lý thuyết của các bộ phận, ba câu hỏi sau đây của từng phần trong lắp ráp dự kiến. Bộ phận duy nhất đáp ứng được một hoặc nhiều các điều kiện "lý thuyết" phải được tách biệt. 1.Mỗi phần có cần thiết di chuyển tương đối so với phần còn lại của thiết bị không? 2. Nó có cần phải được sử dụng một loại vật liệu khác nhau, vì tính chất vật lý cơ bản không? 3. Nó có cần phải được độc lập với phần còn lại của thiết bị để cho phép lắp ráp, truy cập, hoặc sửa chữa không? • Các bộ phận tích hợp - Các bộ phận tích hợp không cần phải lắp ráp; - Các bộ phận tích hợp thường ít tốn kém hơn để chế tạo các phần riêng biệt mà nó thay thế. - Các bộ phận tích hợp cho phép các kích thước hình học và dung sai được kiểm soát chính xác hơn Tích hợp một số tính năng vào một thành phần duy nhất. Sự trở lại EGR và cổng nguồn chân được đúc kết nối với đường nạp khí được thiết kế lại. • Tối ưu hóa dễ dàng lắp ráp: - Bộ phận được đưa vào từ đầu của hệ thống - Bộ phận tự điều chỉnh - Bộ phận không cần phải được định hướng - Bộ phận chỉ cần một tay để lắp ráp - Bộ phận không yêu cầu phải dùng công cụ - Bộ phận được lắp ráp đơn chiếc, chuyển động tuyến tính duy nhất - Các bộ phận phải được bảo vệ ngay lập tức sau khi đã bỏ • Xem xét việc lắp ráp của khách hàng: - Khách hàng xử lý được dễ dàng - Thách thức đáng kể để thiết kế một sản phẩm được lắp ráp bởi các khách hàng không quan tâm, nhiều người sẽ bỏ qua hướng dẫn. Thiết kế theo quy tắc lắp ráp: Ví dụ tập hợp các hướng dẫn DFA từ một nhà sản xuất máy tính: 1. Hạn chế tối đa phần số. 2. Khuyến khích lắp ráp mô-đun. 3. Lâp ráp thứ tự. 4. Loại bỏ điều chỉnh. 5. Loại bỏ dây cáp. 6. Sử dụng các phần tự hãm. 7. Sử dụng các phần tự định vị . 8. Loại bỏ sự định hướng lại. 9. Tạo điều kiện cho các bộ phận xử lý. 10.Chỉ rõ các bộ phận tiêu chuẩn. Bước 4: Giảm chi phí hỗ trợ sản xuất : Trong làm việc để giảm thiểu chi phí của các thành phần và các chi phí hội họp, nhóm nghiên cứu cũng có thể đạt được bằng cách cắt giảm nhu cầu đặt trên các chức năng hỗ trợ sản xuất. Ví dụ, việc giảm số lượng các bộ phận làm giảm nhu cầu về quản lý hàng dự trữ. Giảm nội dung lắp ráp làm giảm số lượng lao động cần thiết cho sản xuất và do đó làm giảm chi phí giám sát và quản lý nguồn nhân lực. Tiêu chuẩn hóa các thành phần làm giảm nhu cầu về hỗ trợ kỹ thuật và chất lượng điều khiển. Đó là một số hành động trực tiếp của các nhóm có thể áp dụng để giảm bớt chi phí hỗ trợ sản xuất. Điều quan trọng là phải nhớ rằng ước tính chi phí sản xuất thường không nhạy cảm với nhiều yếu tố mà các yếu tố này điều khiển chi phí phụ. Tuy nhiên, mục tiêu của đội ngũ thiết kế trong lĩnh vực này là giảm thiểu chi phí thực tế hỗ trợ sản xuất ngay cả khi dự toán chi phí không thay đổi. • Giảm thiểu sự phức tạp hệ thống: Một hệ thống sản xuất cực kỳ đơn giản sẽ sử dụng một quá trình duy nhất để chuyển đổi một nguyên liệu duy nhất vào một phần duy nhất - có thể là một hệ thống đùn tạo thanh nhựa với một đường kính duy nhất của từ hạt nhựa. Dĩ nhiên, vài hệ thống như vậy tồn tại. Phức tạp phát sinh từ sự đa dạng trong các yếu tố đầu vào, đầu ra, và quá trình chuyển đổi. Nhiều hệ thống sản xuất thực tế liên quan đến hàng trăm vật tư, hàng ngàn các bộ phận khác nhau, hàng trăm người, hàng chục loại sản phẩm, và hàng tá các loại của quá trình sản xuất. Mỗi biến thể của các nhà cung cấp, các bộ phận, con người, sản phẩm, và các quá trình phức tạp để giới thiệu hệ thống. Các biến thể thường phải được theo dõi, giám sát, quản lý, kiểm tra, xử lý, kiểm kê tại chi phí rất lớn cho doanh nghiệp. Những phức tạp này được thúc đẩy bởi các thiết kế sản phẩm và do đó có thể được giảm thiểu thông qua quyết định thiết kế thông minh. • Lỗi kiểm chứng : Một khía cạnh quan trọng của DFM là để dự đoán các phương thức có thể thất bại của hệ thống sản xuất và có những hành động khắc phục thích hợp sớm trong quá trình phát triển. Chiến lược này được biết đến với tên gọi Lỗi kiểm chứng. Một dạng thất bại phát sinh từ việc có những bộ phận hơi khác nhau có thể dễ dàng bị nhầm lẫn. Ví dụ vít khác nhau qua bước ren (ví dụ, 4 x 0,70 mm và 4 x 0,75 mm) hoặc theo hướng quay (trái - phải), các bộ phận là hình ảnh phản chiếu của nhau, và các bộ phận khác nhau chỉ trong thành phần vật chất. Bước 5: Xem xét tác động của quyết định DFM vào các yếu tố khác: Giảm thiểu chi phí sản xuất không phải là mục tiêu duy nhất của quá trình phát triển sản phẩm. Sự phát triển thành công của một sản phẩm cũng phụ thuộc vào chất lượng của các sản phẩm, Thời gian tối thiểu giới thiệu các sản phẩm, và các chi phí phát triển sản xuất. • Tác động của DFM đến thời gian phát triển: Thời gian phát triển là điều cần thiết. Với một dự án phát triển ô tô, thời gian có thể có giá trị như một vài trăm ngàn đô la cho mỗi ngày. Giảm 1 đôla trên mỗi bộ phân phối sẽ có giá trị 1 triệu USD tiết kiệm chi phí hàng năm, nhưng sẽ không có giá trị với sáu tháng chậm trễ trong dự án. • Tác động của DFM trên chi phí phát triển Nếu tích hợp hợp lý các chức năng, trong phát triển sản phẩm, thì vấn đề thêm chi phí là điều vô nghĩa • Tác động của DFM về chất lượng sản phẩm: - Cải thiện bảo trì, dễ dàng tháo gỡ, và tái chế, - Có thể gây tác động bất lợi trong độ tin cậy và độ bền sản phẩm • Tác động của DFM đến yếu tố bên ngoài: - Hợp phần tái sử dụng - Chi phí vòng đời Chương 12: Tạo mẫu (Prototyping) I. Cơ sở tạo mẫu thử: • Mẫu thử là gì? Mặc dù từ điển định nghĩa prototype như một danh từ duy nhất, trong phát triển thị trường sản phẩm nó được sử dụng như một danh từ, một động từ, và một tính từ. Ví dụ: * Thiết kế công nghiệp sản xuất nguyên mẫu từ các ý tưởng. * Các kỹ sư chế tạo thử nghiệm một thiết kế. * Các nhà phát triển phần mềm viết chương trình thử nghiệm. Trong nội dung này Prototype được xác định là "một xấp xỉ của các sản phẩm cùng loại hoặc nhiều kích thước xác định". Theo định nghĩa này, bất kỳ thực thể nào có ít nhất một khía cạnh của sản phẩm mà đội ngũ phát triển là quan tâm đến có thể được xem như là một prototype. Định nghĩa này lệch từ việc sử dụng tiêu chuẩn trong đó bao gồm các hình thức đa dạng của nguyên mẫu như bản phác thảo ý tưởng, mô hình toán học, và các phiên bản chuẩn đầy đủ chức năng của sản phẩm. Tạo mẫu là quá trình phát triển mẫu gần đúng với sản phẩm. • Các loại mẫu thử: Mẫu thử có thể được phân loại theo hai hướng. Hướng đầu tiên biểu thị ở mức độ mà một mẫu thử có tính chất vật lý trái ngược với phân tích. Mẫu thử vật lý là vật hữu hình được tạo ra để gần đúng sản phẩm. Các khía cạnh của sản phẩm mà đội ngũ phát triển quan tâm đến để xây dựng thành một hiện vật để thử nghiệm và thực nghiệm. Những ví dụ về các mẫu thử vật lý bao gồm các mô hình khi nhìn vào thấy giống như sản phẩm, xây dựng từ mẫu ý tưởng được sử dụng để thử nghiệm một ý tưởng một cách nhanh chóng, và phần cứng thử nghiệm được sử dụng để xác nhận các chức năng của một sản phẩm. Nội dung thứ hai ở mức độ mà một mẫu thử là toàn diện. Mẫu thử toàn diện thực hiện hầu hết các thuộc tính của một sản phẩm. Một mẫu thử toàn diện tương ứng chặt chẽ với việc sử dụng hàng ngày của các mẫu văn bản, trong đó có đầy đủ quy mô, hoạt động đầy đủ của sản phẩm. Một ví dụ về một mẫu thử toàn diện là cung cấp cho khách hàng để xác định bất kỳ lỗi trong thiết kế còn lại trước khi tiến hành sản xuất. Trái ngược với mẫu thử toàn diện, mô hình tập trung thực hiện một hoặc một số ít các thuộc tính của một sản phẩm. Vật lý Phân tích Tập trung Toàn diện Loại mẫu thử. Mẫu thử có thể được phân loại theo mức độ vật lý và mức độ thực hiện tất cả các thuộc tính của sản phẩm. Cơ chế xoay liên quan đến mô phỏng chu trình Mẫu  Mẫu  Mẫu hoàn thiện Mẫu thử bàn đỡ bi Mô phỏng chu trình xoay Mô hình toán học bàn đỡ bi Nói chung không khả thi Hình 12.1 • Mẫu thử sử dụng để làm gì? * Nghiên cứu (Learning): Mô hình thường được sử dụng để trả lời hai loại câu hỏi: "Liệu nó có làm việc được không?" và “Đáp ứng tốt nhu cầu của khách hàng như thế nào?" Khi được sử dụng để trả lời các câu hỏi như vậy, mô hình là công cụ để nghiên cứu. Trong việc phát triển các bi xoay, các hệ thống hỗ trợ bi đã được nghiên cứu sử dụng mô hình tập trung. Ba chốt hỗ trợ được đặt ở bán kính khác nhau từ trung tâm của các ổ chứa bi. Ở hình vẽ 12.2, các chốt hỗ trợ có thể được nhìn thấy trong các mẫu thử nghiệm với bán kính 13,00 mm. Những mô hình khác với không gian cho các chốt ở bán kính khác nhau cũng được hiển thị. Đây là một ví dụ về một mô hình hữu ích tập trung vào sử dụng như một công cụ nghiên cứu. Trong sự phát triển của bi xoay, mô hình hình học trên một máy tính đã được sử dụng để kiểm tra cho phù hợp với các thành phần bi xoay. Hình 12.2 * Thông tin (communication): Mô hình làm giàu thông tin liên lạc cho việc quảm lý. Các nhà cung cấp, các đối tác, các thành viên mở rộng nhóm, khách hàng và nhà đầu tư. Điều này đặc biệt đúng với mô hình vật lý: một thị giác, xúc giác, hình ảnh ba chiều của sản phẩm là dễ dàng hiểu hơn nhiều so với mô tả bằng lời nói hoặc thậm chí là một bản phác thảo của sản phẩm. Các khách hàng sẽ phản hồi cho các kỹ sư và nhà thiết kế công nghiệp về những tính năng mà họ ưa thích. •Tích hợp (integration): Các mẫu được sử dụng để đảm bảo rằng các thành phần và hệ thống phụ của sản phẩm làm việc cùng nhau như mong đợi. Mô hình vật lý toàn diện có hiệu quả nhất như là công cụ tích hợp trong các dự án phát triển sản phẩm, bởi vì họ yêu cầu lắp ráp và kết nối vật lý của tất cả các bộ phận, cụm lắp ráp tạo nên một sản phẩm. Bằng cách đó, các mẫu thử nghiệm buộc phải có sự phối hợp giữa các thành viên khác nhau của nhóm phát triển sản phẩm. Tên phổ biến cho các mô hình vật lý toàn diện là thử nghiệm, alpha, beta, hoặc mô hình chuẩn Trong các mẫu thử nghiệm alpha, cánh tay thiết bị truyền động có thể nhìn thấy trên các thiết bị chuyển mạch (dưới - bên trái và phía trên - góc phải, hình 12.3). Trong các mẫu thử nghiệm phiên bản beta, cánh tay thiết bị truyền động đã được gỡ bỏ. Sự thay đổi này là cần thiết vì lượng dư "chồng lên" dẫn đến truyền động kém của một số công tắc. Vấn đề này đã được phát hiện như là một kết quả của sự tích hợp vật lý từ lắp ráp và thử nghiệm các mẫu thử nghiệm alpha. Hình 12.3 * Mốc (Milestones): Đặc biệt trong các giai đoạn sau của phát triển sản phẩm, Mô hình được sử dụng để chứng minh rằng sản phẩm đã đạt được một mức độ chức năng mong muốn. Mô hình gốc quan trọng cho mục tiêu xác thực, chứng minh sự tiến bộ, và phục vụ để thực thi kế hoạch. Quản lý cấp cao (và đôi khi khách hàng) thường đòi hỏi một mô hình để chứng minh những chức năng nhất định trước khi cho phép dự án tiến hành. Trong khi tất cả các loại mô hình được sử dụng cho tất cả bốn những mục đích này, một số loại mô hình có nhiều hơn những mô hình khác về sự thích hợp cho một số mục đích. Một bản tóm tắt của sự phù hợp tương đối của các mô hình cho các mục đích khác nhau được thể hiện trong bảng dưới đây. Vật lý tổng thể Vật lý Toán học Milestones integration communication Learning Thích hợp Kém thích hợp hơn II. Nguyên tắc tạo mẫu: • Mô hình toán học nói chung là linh hoạt hơn so với mô hình vật lý Bởi vì một mô hình toán học là một xấp xỉ toán học của sản phẩm, nó thường chứa các thông số có thể thay đổi để lựa chọn thiết kế thay thế. Trong nhiều trường hợp, thay đổi một tham số trong một mô hình toán học là dễ dàng hơn việc thay đổi một thuộc tính của mô hình vật lý. Ví dụ, hãy xem xét một mô hình toán học của bi xoay bao gồm một tập hợp các phương trình đại diện cho sự trượt bóng trên bệ đỡ. Một trong những thông số trong các phương trình là hệ số ma sát giữa vật liệu bi và bệ đỡ. Thay đổi thông số này và sau đó giải quyết các phương trình là việc dễ dàng hơn nhiều so với thay đổi vật liệu thực tế trong mô hình vật lý. Vì lý do này, một mô hình toán học thường xuyên đi trước mô hình vật lý. Mô hình toán học được sử dụng để thu hẹp phạm vi của các thông số khả thi, và mô hình vật lý được sử dụng để tinh chỉnh hoặc xác nhận thiết kế. • Mô hình vật lý được dùng để phát hiện các hiện tượng bất ngờ Một mô hình vật lý thường thể hiện các hiện tượng bất ngờ hoàn toàn không liên quan đến mục tiêu ban đầu của mẫu thử nghiệm. Một lý do cho những điều bất ngờ đó là tất cả các định luật của vật lý luôn tác động khi nhóm thí nghiệm nghiên cứu với mô hình vật lý. Mô hình vật lý nhằm điều tra các vấn đề thuần túy về hình học cũng sẽ có tính chất nhiệt và quang học. Một số thuộc tính khác nhau của mô hình vật lý không liên quan đến sản phẩm cuối cùng gây trở ngại trong quá trình thử nghiệm. Tuy nhiên, một số các thuộc tính khác nhau của mô hình vật lý cũng sẽ tự biểu hiện trong sản phẩm cuối cùng. Trong những trường hợp này, một mô hình vật lý có thể phục vụ như một công cụ để phát hiện các hiện tượng bất lợi không lường trước có thể xảy ra trong sản phẩm cuối cùng. Mô hình toán học, ngược lại, không bao giờ có thể tiết lộ những hiện tượng mà không phải là một phần của mô hình cơ bản mà trên đó các mẫu thử nghiệm được lựa chọn. Vì lý do này ít nhất mô hình vật lý là hầu như luôn luôn được xây dựng trong một nỗ lực phát triển sản phẩm. • Mô hình có thể làm giảm rủi ro lặp lại chi phí Hình vẽ trang sau mô tả mức độ của rủi ro và lặp đi lặp lại trong phát triển sản phẩm. Trong nhiều trường hợp, kết quả của một bài thử nghiệm có thể quyết định một nhiệm vụ phát triển sẽ phải được lặp đi lặp lại. Ví dụ, nếu một phần đúc đầu tiên kém ở các bộ phận nối tiếp, có thể phải được đúc lại. Một nguy cơ 30 phần trăm phải được xây dựng khuôn để đúc lại sau khi kiểm tra. Nếu xây dựng và thử nghiệm một mô hình chất lượng, các hoạt động tiếp theo sẽ được tiến hành mà không có sự lặp lại (ví dụ, từ 70 đến 95 phần trăm, hình 12.5). Những lợi ích mong đợi của một mô hình trong việc giảm rủi ro phải được cân nhắc với thời gian và tiền bạc cần thiết để xây dựng và đánh giá mẫu thử nghiệm. Sản phẩm có rủi ro cao hoặc không chắc chắn, do chi phí cao, công nghệ mới, hoặc sản phẩm mới hoàn toàn. Mặt khác, các sản phẩm mà chi phí không thấp và công nghệ được biết đến không có nguồn gốc. Hầu hết các sản phẩm nằm giữa hai thái cực này. Xây dựng khuôn đúc Kiểm tra phần phù hợp Khả năng lặp lại 0,30 Khả năng thành công 0,70 Quá trình thông thường Hình 12.5 Tạo mẫu Kiểm tra phù hợp Xây dựng khuôn đúc Kiểm tra phù hợp Khả năng thành công 0,70 Khả năng thực hiện lại 0,30 Khả năng thực hiện lại 0,05 Khả năng thành công 0,95 Quá trình với mô hình Hình 12.6 • Mô hình xúc tiến các bước phát triển: Một đôi khi việc bổ sung một giai đoạn tạo mẫu ngắn có thể cho phép một công việc tiếp theo được hoàn thành nhanh hơn nếu các mẫu thử nghiệm đã không được xây dựng. Nếu thời gian cần thiết cho giai đoạn tạo mẫu là ít hơn thời gian lưu trử của các công việc tiếp theo thì chiến lược này là thích hợp. Một trong những sự cố phổ biến nhất của tình trạng này là trong thiết kế khuôn mẫu, như minh họa trong hình 12.7. Sự tồn tại của một mô hình vật lý của phần hình học phức tạp cho phép các nhà thiết kế khuôn nhanh chóng hơn trong việc định dạng và thiết kế khuôn. • Mô hình có thể tái cơ cấu phát triển : Phần trên cùng của hình 12.8 minh họa một tập hợp các nhiệm vụ được hoàn thành theo tuần tự . Nó có thể hoàn thành một số nhiệm vụ đồng thời bằng cách xây dựng mô hình. Ví dụ, một thử nghiệm phần mềm có thể phụ thuộc vào sự tồn tại của một mạch vật lý. Thay vì chờ đợi cho phiên bản sản xuất bảng mạch in để dùng trong thử nghiệm, nhóm nghiên cứu có thể nhanh chóng chế tạo một mô hình (ví dụ, bảng nối các dây) và sử dụng nó cho các thử nghiệm trong khi chờ sản xuất bảng mạch in. System Design PC Broard Fabrication PC Broard Fabrication Software test System Asembly and Test conventional process Part Design Mold Design Mold Fabrication Part Design Prototype Mold Design Mold Fabrication Process with Prototyping Hình 12.7 Time System Design PC Broard Fabrication System Asembly and Test Wire – Wrap Prototype Software test Process with Prototyping Hình 12.8 III. công nghệ tạo mẫu: • Mô hình 3D: Cac thiết kế trên bản vẽ đã có từ nhiều thập kỷ qua, hiện nay thiết kế đã có sự thay thay đổi rất nhiều, đó là tạo mô hình 3D bằng cách sử dụng máy tính. Các mô hình đại diện được miêu tả là một tập hợp các phần tử 3D thường được xây dựng từ những khối hình học ban đầu, chẳng hạn như xi lanh, khối, và lỗ. Hình vẽ 12.9 là một mô hình máy tính 3D. Những lợi thế của mô hình máy tính 3D bao gồm: khả năng dễ dàng hình dung ba chiều, khả năng tự động tính toán tính chất vật lý như khối lượng, thể tich, Mô hình máy tính 3D cũng có thể được sử dụng để phát hiện sự giao thoa hình học giữa các phần, và là đại diện cơ bản để tập trung phân tích, ví dụ, động học hoặc lực học. Các mô hình máy tính 3D đã bắt đầu phục vụ như la một mẫu .. Ở một số nơi việc sử dụng các mô hình máy tính 3D đã loại bỏ một hoặc nhiều mẫu vật lý. Ví dụ, trong sự phát triển máy bay Boeing 777, nhóm phát triển đã có thể tránh được xây dựng mẫu bằng gỗ đúng tỷ lệ quy mô của máy bay. Hình 12.9 • Chế tạo các mặt cong tự do phức tạp (Free - form fabrication): Năm 1984, lần đầu tiên thương mại tự do - Hệ thống chế tạo mẫu đã được giới thiệu bởi các hệ thống 3D. Công nghệ này, được gọi là phương pháp tạo hình lập thể, và hàng chục công nghệ cạnh tranh xuất hiện, tạo ra các đối tượng vật lý trực tiếp từ mô hình máy tính 3D, và có thể được coi như là những “máy in ba chiều". Công nghệ này thường được gọi là tạo mẫu nhanh. Hầu hết Các công nghệ thực hiện bằng cách xây dựng một đối tượng, một lớp cắt ngang tại một thời gian, bằng cách chuyển một lớp vật liệu hoặc bằng cách chọn đông cứng một chất lỏng. Các bộ phận thường được làm từ nhựa, hoặc các vật liệu khác có sẵn như sáp, giấy, gốm sứ, và kim loại. Trong một số trường hợp các bộ phận được sử dụng trực tiếp để hiển thị sự làm việc của mẫu. Hinh 12.10 mô tả bộ phận khung (vỏ) cho một sản phẩm tiêu dùng đã được thực hiện bằng cách đúc nhựa polyurethane vào một khuôn cao su silicon đã được tạo ra từ phần tạo mẫu nhanh. Hình 12.10 IV. Kế hoạch tạo mẫu: Bước 1: Xác định mục đích của nguyên mẫu Nhớ lại những bốn mục đích của việc tạo mẫu: học tập, giao tiếp, hội nhập, và cột mốc. Trong việc xác định mục đích của một mẫu thử nghiệm, nhóm nghiên cứu liệt kê các nhu cầu học tập và giao tiếp cụ thể của nó. Các thành viên trong nhóm cũng liệt kê các nhu cầu hội nhập và có hoặc không có các mẫu thử nghiệm được thiết kế là một trong những cột mốc quan trọng của dự án phát triển sản phẩm tổng thể. Với mẫu thiết bị đỡ bi, mục đích của các mẫu thử nghiệm là để xác định khoảng cách giữa các vòng đỡ bi và quán tính của bi sẽ cho kết quả cảm giác bi tốt nhất. Bước 2: Thiết lập mức độ xấp xỉ của các mẫu thử nghiệm. Việc thiết lập kế hoạch cho một mẫu đòi hỏi mức độ mà sản phẩm cuối cùng phải tương đồng với sản phẩm đã được xác định. Nhóm nghiên cứu nên xem xét liệu rằng một mẫu vật lý là cần thiết hay một mẫu phân tích sẽ đáp ứng tốt nhất nhu cầu của mình. Trong hầu hết các trường hợp, các mẫu thử nghiệm tốt nhất là các mẫu thử nghiệm đơn giản đáp ứng được các mục đích thành lập ở bước 1. Trong một số trường hợp, một mẫu có sẵn hoặc một mẫu được xây dựng cho mục đích khác có thể được vay mượn. (Đối với thiết bị đỡ bi, nhóm nghiên cứu đã quyết định rằng các thuộc tính duy nhất của sản phẩm cần phải có sự tương quan là đường kính viên bi, quán tính của viên bi, chất liệu bi, tính chất hình học,độ cứngvà vật liệu của bệ đỡ. Tất cả các khía cạnh khác của viên bi xoay có thể được bỏ qua, bao gồm màu sắc, vỏ, các thiết bị lưu giữ bi, và vị trí cơ chế cảm ứng của bi xoay. Một thành viên của nhóm nghiên cứu mẫu phân tích của bàn đỡ bi xoay đã thấy rằng các mẫu thử nghiệm vật lý là cần thiết để xác minh sự phân tích của ông. Ông đã phát hiện ra rằng có một cơ sở cân bằng để giảm thiểu giữa ma sát, và tối đa hóa sự ổn định của bi. Nhóm nghiên cứu sử dụng mẫu phân tích để xác định phạm vi của kích thước của thiết bị đỡ bi đó và được kiểm nghiệm với các mẫu thử nghiệm vật lý.) Bước 3: Phác thảo một kế hoạch thử nghiệm: Trong hầu hết các trường hợp, việc sử dụng một mẫu trong phát triển sản phẩm có thể được coi như một thử nghiệm. Thí nghiệm thực hành tốt giúp đảm bảo việc khai thác tối đa các giá trị từ các hoạt động tạo mẫu. Kế hoạch thử nghiệm bao gồm việc xác định các biến số của thí nghiệm (nếu có), giao thức kiểm tra, một dấu hiệu của những gì đo được sẽ được sử dụng, và một kế hoạch để phân tích kết quả các dữ liệu. Khi có nhiều biến cần phải được khai thác hết, hiệu quả thiết kế thử nghiệm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình này. Phương pháp thống kê thực tế có giá trị đến việc tiến hành thí nghiệm. Bước 4: Tạo ra một lịch trình để cung ứng, xây dựng và thử nghiệm: Bởi vì việc xây dựng và thử nghiệm một mô hình có thể được coi là một tiểu dự án trong dự án phát triển tổng thể, nhóm thu được lợi ích từ lịch trình cho các hoạt động tạo mẫu. Thời gian đặc biệt quan trọng trong việc xác định một nỗ lực tạo mẫu. Đầu tiên, nhóm nghiên cứu xác định khi bộ phận này sẽ được sẵn sàng để lắp ráp. thứ hai, nhóm nghiên cứu xác định thời gian khi các mẫu thử nghiệm đầu tiên sẽ được kiểm tra. thứ ba, nhóm nghiên cứu xác định thời khi họ hy vọng đã hoàn thành thử nghiệm và sản xuất các kết quả cuối cùng. Lập kế hoạch các mẫu cột mốc quan trọng: Các phương pháp trên để lập kế hoạch một mẫu thử đều áp dụng cho tất cả các loại mẫu thử, bao gồm cả những mẫu đơn giản như bàn đỡ bi và những mẫu phức tạp như các mẫu thử nghiệm phiên bản beta của toàn bộ bi xoay. Tuy nhiên, các mẫu thử toàn diện các đội sử dụng như những cột mốc phát triển được hưởng lợi từ kế hoạch bổ sung. Hoạt động lập kế hoạch này thường xảy ra kết hợp với các hoạt động lập kế hoạch phát triển sản phẩm tổng thể vào cuối giai đoạn phát triển ý tưởng. Trong thực tế, việc lập kế hoạch các mốc thời gian là một phần của việc thiết lập một kế hoạch dự án phát triển sản phẩm tổng thể. * Mẫu thử alpha thường được sử dụng để đánh giá xem các sản phẩm có hoạt động như dự định. Các bộ phận trong mẫu alpha thường tương tự về các nguyên liệu và hình học với các bộ phận sẽ được sử dụng trong phiên bản sản xuất của sản phẩm, nhưng chúng thường được thực hiện với quy trình sản xuất mẫu thử nghiệm. Ví dụ, phần plasstic trong một mẫu thử nghiệm alpha có thể được gia công hoặc cao su đúc thường thay vì đúc áp lực như trong sản xuất. * Mẫu thử beta thường được sử dụng để đánh giá độ tin cậy và xác định các lỗi còn lại trong sản phẩm. Những mẫu này thường được cho khách hàng thử nghiệm trong môi trường mục đích sử dụng. Các bộ phận trong mẫu thử beta thường được thực hiện với quy trình sản xuất thực tế hoặc được cung cấp bởi các nhà cung cấp chuyên nghiệp, nhưng sản phẩm thường không được lắp ráp với các thiết bị lắp ráp cuối cùng đã dự định. Ví dụ, các bộ phận nhựa trong một mẫu thử nghiệm phiên bản beta có thể được đúc với khuôn ép sản xuất nhưng có lẽ sẽ được lắp ráp bởi một kỹ thuật viên tại một cửa hàng mẫu hơn là người lao động sản xuất, hoặc thiết bị tự động. * Mẫu tiền sản xuất là những sản phẩm đầu tiên được sản xuất bởi toàn bộ quá trình sản xuất. Tại thời điểm này, quá trình sản xuất vẫn chưa hoạt động hết công suất chỉ sản xuất với số lượng hạn chế. Những mẫu này được sử dụng để xác minh khả năng sản xuất, được dùng để kiểm nghiệm hơn nữa, và thường được cung cấp cho ưu tiên cho khách hàng ưa thích. Mẫu tiền sản xuất đôi khi được gọi là Mẫu tiền sản xuất định hướng. Tóm tắt: Phát triển sản phẩm gần như luôn luôn đòi hỏi phải xây dựng và thử nghiệm mẫu thử. Một mẫu thử (mô hình) là một xấp xỉ của các sản phẩm hoặc nhiều khía cạnh quan tâm. * Các mẫu có thể được phân loại hữu ích theo hai hướng: (1) mức độ dạng vật lý trái ngược với phân tích và (2) mức độ toàn diện dựa vào toán học. * Các mẫu thử được sử dụng cho việc nghiên cứu, giao tiếp, hội nhập, và cột mốc (đánh dấu sự kiện quan trọng). Tất cả các loại mẫu thử có thể được sử dụng cho tất cả các mục đích, mẫu thử vật lý thường là tốt nhất cho thông tin liên lạc, và mẫu thử toàn diện là tốt nhất cho hội nhập và đánh dấu sự kiện quan trọng. * Một số nguyên tắc hữu ích trong việc hướng dẫn các quyết định về việc tạo mẫu trong quá trình phát triển sản phẩm: Mẫu thử phân tích nói chung có nhiều tính linh hoạt hơn so với mẫu thử vật lý. Mẫu vật lý được có tác dụng phát hiện các hiện tượng bất ngờ. Một nguyên mẫu có thể làm giảm nguy cơ lặp đi lặp lại tốn kém. Một mẫu thử có thể xúc tiến các bước phát triển khác hoặc có thể tái cấu trúc phụ thuộc vào nhiệm vụ. * Mô hình máy tính 3D và công nghệ chế tạo các mặt cong phức tạp đã làm giảm chi phí tương đối và thời gian cần thiết để tạo ra mẫu thử. * Bốn bước lập kế hoạch cho một mẫu thử là: - Xác định mục đích của việc tạo mẫu. - Thiết lập mức độ xấp xỉ của các mẫu thử nghiệm. - Phác thảo kế hoạch thử nghiệm. -Tạo một lịch trình cung ứng, xây dựng và thử nghiệm. * Các mẫu thử cột mốc được xác định trong kế hoạch dự án phát triển sản phẩm. Số lượng các mẫu và thời gian là một trong những yếu tố chính của kế hoạch phát triển tổng thể.