Ontwerpmethodologie LES 1

1. OntwerpmethodologieLES 1 Steve Vanlanduit

2. Introductie Doel kursus: ontwerp in al zijn aspecten Hoorcolleges: • Organisatie van het ontwerpproces: • De verschillende fasen in het ontwerpproces • Project management • Economische aspecten • Doelgerichte ontwerpaspecten: • Ergonomie, design for assembly, design for manufacturability • Green design, materiaalkeuze in het ontwerp • Prototype testing • Computerondersteund ontwerpen: • CAD • CAE (ontwerp optimalisatie, robuust ontwerp)

3. Introductie Practica: uitvoeren van een ontwerp: • Project planning (team, resources) • Specificatie van het project: klanteneisen? • Concept generatie + evaluatie • Ontwerpkeuzes: materialen, enz. • Wekelijkse design review meetings • Budgetbeheer en ROI • Tekeningen (schetsen, 3D CAD) • Berekeningen (CAE + analytisch)

4. Overzicht ·Lessen 1-3: organisatie van het ontwerpproces oLes 1:VRIJDAG 18-02, 14u-17u, de verschillende fasen in het ontwerpproces: planning, specificatie, concept generatie, product ontwikkelingsfase (deel 1) oLes 2: DINSDAG 22-02, 10u-12u       Deel 1 (10u-11u): de verschillende fasen in het ontwerpproces (deel 2), intro projectmanagement.       Deel 2 (11u-12u): Gastcollege van het bedrijf Verhaert (productontwikkeling). oLes 3:VRIJDAG 04-03, 14u-17u        Deel 1: projectmanagement (MS Project)        Deel 2: economische aspecten bij het ontwerp ·Lessen 4-5: doelgerichte ontwerpaspecten oLes 4:VRIJDAG 11-03, 14u-17u ergonomie, design for assembly (DFA), design for manufacturability (DFM) oLes 5:VRIJDAG 18-03, 14u-17u green design, materiaalkeuze in het ontwerp ·Lessen 6-7: computerondersteund ontwerpen oLes 6:VRIJDAG 25-03, 8u-10u CAD (met introductie SolidWorks), CAE: ontwerp optimalisatie. oLes 7:VRIJDAG 25-03, 14u-16u CAD-CAE Gastdocent van het bedrijf LMS International / Noesis (CAE en testing)

5. Overzicht Tijdens week 21 – week 26: · Zelfstudie MS project (aan de hand van de ‘tutorial’ in de appendix in de cursus) · Zelfstudie SolidWorks Tijdens week 27 e.v.: Uitgebreide ontwerpopdracht waarin alle aspecten uit de hoorcolleges aan bod komen: · Vastleggen van het eisenpakket (specificaties) · Opstellen van een project planning · Conceptueel ontwerp en concept evaluatie · Genereren van alternatieven · Detailed design: o Materiaalkeuze o Economische aspecten o CAD, CAE berekeningen · Regelmatige ontwerp review meetings

6. Definitie ontwerpen ‘Ontwerpen is het aangeven van de besteoplossingen om aan eenbehoefte te voldoen metbehulp van beschikbare middelen enmetinachtneming van maatstaven vannatuurkundige en maat-schappelijkeaard.’

7. Definitie ontwerpen Ontwerpen is... • Abstract • Vaag • Breed • Modisch (letterwoord concepten)

8. Nood aan methodologie? Wat is ontwerpmethodologie? “Doelgerichte en georganiseerde strategie voor het ontwikkelen van producten gebruik makend van een breed gamma van hulpmiddelen” Waarom ontwerpmethodologie? • Verkorting van de doorlooptijd(TTM) van het ontwerpproces (marktaandeel, winstmarge). • Meer vraag naarkwaliteitvan de markt (estetisch functioneel, recycling, etc.) • Lagere integrale kosten van het product (30% Lopez effect) • Groeiende complexiteit van producten

9. Nood aan methodologie? Kosten van een nieuw ontwerp:

10. Nood aan methodologie? Kosten van een nieuw ontwerp:

11. Nood aan methodologie? Kosten van een nieuw ontwerp:

12. Nood aan methodologie? Time-to-market van het product Studie van McKinsey toon aan dat (voor producten met life cycle van 5 jaar): • Prijserosie = 12% per jaar • 50% overschrijding van het ontwerpbudget  3,5% winstderving • 9% kostenoverschrijding van het product  22% winstderving • 6 maanden te laat op de markt  33% winstderving Reductie TTM: • Allocatie HRM • Gestructureerde omgeving • State-of-the-art tools

13. Nood aan methodologie? Complexiteit van het product

14. Nood aan methodologie? Kosten, doorlooptijd, kwaliteit en complexiteit beheersen  strategische doelstellingen: • Juiste, volledige en goed beheerde informatie • Effectieve communicatie • Duidelijke en vastgestelde verantwoordelijkheden en een effectief procesmanagement. • Het klassieke sequentiële productcreatieproces omvormen tot een proces met zo veel mogelijk parallelle processen. Hoe realiseren? ANTWOORD: Concurrent engineering (Ndl: geïntegreerde, integrale of simultane productontwikkeling)

15. Concurrent engineering Definitie CE: “Het gelijktijdig (parallel) laten verlopen van de verschillende stadia in het ontwerpproces en het in beschouwing nemen van het volledig productleven door de samenwerking tussen verschillende leden uit de bedrijfsstructuur” Ontstaan 1983: Amerikaanse Ministerie van Defensie Succes stories: • Rolls Royce: Trent motor ontwikkeld met 30% besparing en reductie in TTM • HP 20% kostenreductie • GE: ontwikkeling rotorblad van 18  7 maanden • KMO’s voeren gemakkelijker CE beleid

16. Concurrent engineering Kernideeën: • Gelijktijdige activiteiten • Definitie van ontwerpproject teams: gelijktijdige betrokkenheid • Vrijgave van gegevens • Bewustzijn van het beslissingsproces en verantwoordelijkheden • Focus op het volledige productleven • Aandacht voor de planning (proces even belangrijk als product). • Stimulering van meervoudige conceptgeneratie. • Communicatie naar de geschikte personen op het juiste moment (ev. hergebruik van informatie). • Gebruik van informatietechnologie: o.a. PDM, RP, CAD

17. Vrijgave van informatie

18. Concurrent engineering Drie categorieën factoren in het ontwerpproces  verweven in CE

19. Concurrent engineering Voorbeeld gelijktijdige activiteiten:

20. Concurrent engineering

21. Concurrent engineering De ‘Product lifecycle’ CE  focus op het volledige productleven

22. Types ontwerpproblemen • Selectief ontwerp(Eng.: selection design) betreft de keuze van eenof meer items uit een lijst van vergelijkbare items (vb. keuze van eenlager) - vaak uit een catalogus. • Conguratie ontwerpomvat het assembleren van een componentendie reeds gedesigned zijn (vb. layout van elektronische en mechanischeonderdelen in een fototoestel). • Parametrisch ontwerpomvat het vinden van waarden voor kenmerken die het object karakteriseren (vb. keuze van diameter en hoogtevan een cilindrisch vat dat een gegeven hoeveelheid vloeistof moet bevatten). • Origineel ontwerpslaat op het ontwikkelen van een component, proces of systeem dat voorheen niet bestond. • Herontwerp (Eng.: Redesign) is het meest voorkomende ontwerpprobleem (vb. hydraulische actuator met lengte 0.25m voorheen geleverdwordt ontworpen met lengte 0.3m). • Volgroeid ontwerp(Eng.: Mature design) handelt over een ontwerpdat nauwelijks veranderd is gedurende meerdere jaren.

23. Het design proces: overzicht

24. Het design proces: overzicht Algemene kenmerken: • Van functie naar vorm • Iteratief proces • Design review meetings • Agenda • Presentatie • Actiepunten • Belang van informatie • Semantisch • Grafisch • Analytisch • Fysisch

25. Het design proces: overzicht Doelgerichte ontwerpstrategieën (DFX) hebben dezelfde structuur: • DFA • DFM • DFU • DFR • DFD • DFC • DF6 • Etc.

26. Informatie doorheen het design proces

27. Het design proces: project definitie en planning • Probleem definitie

28. Project teams : persoonlijkheden • Organisator/coordinator : geschikt als voorzitter van het team, heeftniet noodzakelijk veel technische expertise of creatieve bijdragen. • Createur : ontwikkeld nieuwe idee.en die anderen kunnen uitwerken. • Resource-onderzoeker : exploreert mogelijkheden zonder deze in detailuit te werken. • Motivator : dynamisch assertief, maakt objectieve beslissingen. • Evaluator : heeft een goede visie op de algemene doelstelling. • Team werker : subjectieve beslissingsnemer die probeert een consensusin de groep te bereiken. • Oplosser : persoon die idee.en op een betrouwbare en eci.ente manierin oplossingen omzet. • Voltooier : nauwgezet, levert tijdig resultaten, detail-ge. ori.enteerd endelegeert weinig.

29. Project teams : functies • Product design ingenieur: draagt verantwoordelijkheid van het ontwerp. • Product manager: vertegenwoordigt de link tussen de klant en hetproduct • Manufacturing ingenieur: brede kennis van fabricage processen • Detailer: in detail uitwerken van hetontwerp (o.a. documentatie) • Drafter: schetsen en tekening maken van het product. • Technieker: test apparaten ontwikkelen, experimenten uitvoeren, etc. • Materiaalkundige:vb. materiaalleverancier. • Quality assurance/quality control specialist: • Analyst: ontwerp performatie  gespecialiseerde software • Industrieel ingenieur: vorm van het product en de interactie met de klant. • Assembly manager: samenbouwen van hetproduct. • Vertegenwoordigers (leveranciers of verkopers)

30. Project teams : samenstelling • Functionele organisatie (13%) • Functionele matrix (26%) • Balanced matrix (16%) • Project matrix (28%) • Project team (16%) • 5-15 leden • Ev. tijdelijke leden

31. Het design proces: project definitie en planning • Marktgedreven vs. Technologiegedreven producten • Prototypes? • Project management • Identificeren taken • Formuleren objectieven • Alloceren resources • Opeenvolging taken • Kosten, ROI • Strategische beslissingen: imago, capaciteit, concurrentie, etc.

32. Wat is de impuls voor een ontwerp/product? Twee belangrijke drijfveren: • Market driven • Technology driven 4 Groepen impulsen: • Exploitatie van ongebruikt bedrijfspotentieel • Exploitatie van nieuw bedrijfspotentieel • Respons op veranderingen vanuit de omgeving • Respons op veranderingen, intern in het bedrijf

33. Het design proces: design specificaties

34. Het design proces: design specificaties Strategie voor het ontwikkelingsbeleid: • Marktonderzoek: • Nood aan product? • Huidige situatie? • Omgevingsonderzoek • Intern onderzoek • BCG matrix • LCA analyse • SWOT analyse • Groeimogelijkheden? • Product eisen en offers? • Invloed op de markt? • Dynamisch gegeven

35. BCG matrix

36. LCA analyse Status van producten in hun levenscyclus? • De introductie fase • De groeifase • De rijpingsfase • De verzadigingsfase • De aftakelingsfase

37. Toekomstperspectieven De product mix: ‘Strategic gap’ analyse Omzet Ambitieuze doelstelling STRATEGIC GAP Huidige evolutie Tijd

38. Deming cycle PDCA cyclus • PLAN: Design or revise business process components to improve results • DO: Implement the plan and measure its performance • CHECK: Assess the measurements and report the results to decision makers • ACT: Decide on changes needed to improve the process

39. Het design proces: design specificaties ‘Cause-and-Effect’ or ‘Fishbone Diagram’

40. Het design proces: design specificaties

41. Het design proces: design specificaties Classificatie van de producteisen

42. Het design proces: design specificaties

43. Het design proces: design specificaties

44. Het design proces: design specificaties • Product eisen moeten ‘SMART’ zijn: • Specific • Measurable • Agreed-upon • Realistic • Time-framed • Tools om producteisen weer te geven: • QFD • Diagram van Kano • LCD Strategy wheel

45. QFD

46. QFD

47. QFD

48. QFD • Stap 1: WHO: Identificeer de klanten • Stap 2: WHAT: Bepaal de klanteneisen • Stap 3: WHO vs WHAT: Relatief belang van de klanteneisen • Stap 4: NOW en NOW vs WHAT: Hoe tevreden is de klant nu? • Stap 5: HOW: Hoe wordt aan de klanteneisen voldaan? • Stap 6: HOW vs WHAT: Relateren van klanteneisen met engineering specificaties. • Stap 7: HOW MUCH: Engineering target waarden. • Stap 8: HOW vs HOW: Hoe zijn de specificaties afhankelijk van elkaar?

49. QFD: WHAT

50. QFD: WHO vs WHAT