Методическая конструкция улучшает качество строительства, особенно со сложными задачами. Каждый дизайнер должен знать этот метод и рассмотреть возможность его использования. Часто во время разработки продукта слишком рано концентрируется на детализации идеи продукта, которая пришла ему в голову. Однако это не всегда приводит к лучшему типу реализации продукта.
Методическое проектирование разрабатывает множество возможных реализаций
Методическое проектирование начинается здесь и помогает разработать большее количество возможных реализаций желаемого продукта. Лучший вариант реализации может быть выбран из этих вариантов с использованием анализа полезности. Это также работает, если есть небольшой опыт проектирования. Эта статья иллюстрирует разработку различных комплексных решений с использованием этого метода на основе новой системы запирания дверей одной рукой в тазобедренных ваннах с доступом на уровне пола. Статья может быть использована как руководство по методическому построению.
Картинная галерея
Опыт заменяет методологию - методология заменяет опыт
Конкурентоспособность немецких компаний будет определяться в будущем технологически выдающимися продуктами, которые производятся с наивысшим качеством на основе индивидуальных потребностей клиентов с использованием гибких и мощных производственных ресурсов (Schirrmeister, Warnke & Dreher, 2003). Конечно, проще разрабатывать технологически выдающиеся продукты, если у вас есть многолетний опыт проектирования. Опыт заменяет методологию. Тем не менее, для очень крупных проектов и в менее опытной команде рекомендуется рациональная и разумная работа (Ehrlenspiel & Meerkamm, 2017). Использование методологии проектирования или разработки дает еще больше преимуществ (Таблица 1).
Индивидуальная настройка и выбор методов зависят от продукта, проблемы, процессора и компании. Важность, срочность и сложность проблемы также играют роль в выборе методов (Ehrlenspiel & Meerkamm, 2017).
По сути, методическая конструкция обеспечивает определенную компенсацию за недостаток опыта (Ehrlenspiel & Meerkamm, 2017; Pahl, Beitz, Feldhusen, & Grote, 2013). Ниже приведен краткий обзор этого метода. Затем следует передача метода к задаче, которая будет построена.
Разработка и строительство лежат в основе создания продукта
Фаза разработки и строительства является основой создания продукта с учетом всех факторов, влияющих на продукт (покупатель, продажи, поставщики, производство, сборка, вплоть до переработки продукта, если он выполнил свою задачу) (Pahl, Beitz, Feldhusen, & Гроте, 2013). В ходе разработки специалисты по маркетингу и продажам надлежащим образом гарантируют, что продукт не будет разработан на рынке, то есть мимо клиента, путем вовлечения клиента в разработку на ранней стадии. Это часто происходит в наши дни через социальные сети, такие как Facebook, Instagram и т. Д.
Фактический процесс разработки, часто также называемый проектированием жизненного цикла, может происходить в соответствии с рисунком 1 и имеет целью преобразование качественно функционирующего продукта из концепции «в количественно функциональную, недорогую в изготовлении, пригодную для переработки, физически спроектированную конструкцию» (Ehrlenspiel & Meerkamm, 2017),
Укажите задачу
На первом этапе задача должна быть понята и определена. Существенной основой для разработки продукта являются требования, которые представляют спецификации для продукта (Conrad, 1998) (рисунок 1). Целевые спецификации или запросы перечислены здесь с желаемыми характеристиками (также называемыми: степень выполнения), например, в форме числовых значений. Требования могут меняться в процессе разработки. Поэтому желательно постоянное обновление всех участников.
Обычно проводится различие между
- F = фиксированное требование
- I = интервал запроса
- Min = минимальное требование (например, продолжительность, гарантийный период в месяцах)
- Макс = максимальное требование (например, вероятность отказа за период обслуживания в процентах)
- W = желание ("приятно иметь")
С точки зрения бизнеса, различие по Кано имеет больше смысла, хотя и немного сложнее. Требования Kano уже позволяют сосредоточиться на требованиях при разработке продукта, реализация которых, вероятно, приведет к увеличению продаж (Sauerwein, 2000). На практике важны четыре группы:
- Основные требования: Основные требования включают все компоненты, выполнение которых обычно требуется клиенту. Если основные требования не будут выполнены, он будет очень недоволен, он не будет вознаграждать за результативность в положительном смысле.
- Требования к производительности: неудовлетворенность возникает, когда требования к производительности не выполняются. Если требования к производительности превышены, удовлетворенность клиентов значительно возрастает.
- Требования к энтузиазму: если требования к энтузиазму не выполняются, это не наказывается плохим восприятием качества, но их существование вдохновляет клиента
- Характеристики отвержения приводят к неудовлетворенности, когда они присутствуют, но не к удовлетворению, когда они отсутствуют.
Подсказка для семинара
На семинаре «Методы проектирования по стоимости» докладчик рассказывает об эффективном использовании и сочетании наиболее важных методов DTC, основываясь на своем многолетнем опыте работы в качестве менеджера по затратам и консультанта по управлению.
Определить функции и их структуры
Далее следует концепция: это включает определение функций и их структур, которые должен иметь продукт (рисунок 1), то есть определение (под) функций и их взаимодействие друг с другом. Затем для каждой подфункции ищутся принципы решения (частичные решения) с использованием морфологической рамки (Pahl et al., 2013). Комбинация этих различных частичных решений (для каждой частичной функции выбрано только одно частичное решение) приводит к одному варианту проектирования как общее решение для многих. В конечном счете, в рамках «Оценки и выбора концепции решения» (рисунок 1), выполняется оценка всех вариантов, например, с помощью анализа полезности, и выбирается концепция окончательного решения.
Дизайн: концепция окончательного решения
Далее следует дизайн: этот выбранный вариант, концепция окончательного решения, делится на реализуемые модули, например компоненты. Комбинация этих модулей приводит к модульной структуре продукта (которая также называется архитектурой продукта или архитектурой системы). Модули затем разработаны более подробно для предварительных проектов. Как правило, вы начинаете с соответствующих систем, то есть с машинных элементов, которые влияют на другие машинные элементы, например, по их размерам. Например, зубчатое колесо обычно влияет на предварительные размеры вала, на котором установлено зубчатое колесо. Поэтому зубчатое колесо является «решающим» для вала. Полученные предварительные проекты (новые: частичные проекты) должны быть обобщены в общем проекте.
Разработка: 3D моделирование
Под разработкой понимается трехмерное моделирование деталей и узлов, которые должны быть изготовлены, а также предоставление производственной информации, списков деталей и т. Д. Как правило, оптимальный продукт не удается сразу, но необходимо несколько проходов через рисунок 1 («размол»). Синтез (презентация, чертеж) и анализ (расчет, эксперимент, оценка …) постоянно меняются и влияют друг на друга (Ehrlenspiel & Meerkamm, 2017).
Для обеспечения безопасности процесса разработки используются цифровые и физические модели продукта, то есть прототипы, которые также документируют состояние разработки и доступны для цифрового или физического моделирования и испытаний.
Оптимизация затрат
Дизайн стоит - что это и как работает
Классификация уменьшает сложность
Одной из мер по снижению сложности при поиске принципов решения является присвоение существующим группам продуктов (классификация). Такие группы продуктов работают аналогичным образом и поэтому могут быть сконструированы и произведены аналогичным образом. Для полноты картины следует отметить, что возможны и другие варианты классификации (Ehrlenspiel & Meerkamm, 2017).
Особенно в случае новых разработок подход «Мышление в системах» зарекомендовал себя при поиске принципов решения для продукта. Таким образом, можно отделить существенное от несущественного и сначала понять проблему. Проблема, которая должна быть решена, разбита на основные элементы, показанные на рисунке 2: среда, система, ее подсистемы в границах системы, вход, выход и взаимосвязи между подсистемами.
Системные соображения допускают широкий спектр применений
Каждую систему можно понимать как подсистему системы более высокого уровня. Кроме того, каждая подсистема может быть дополнительно разделена. Таким образом, материал также может быть понят как система, состоящая из подсистем молекул. Системные ограничения (под) систем и входные и выходные переменные должны быть определены в зависимости от приложения. Между ящиками существуют отношения с входными и выходными переменными, которые также называют черными ящиками.
Такие системные соображения допускают очень широкий спектр применений (Ehrlenspiel & Meerkamm, 2017). Здесь системное представление следует использовать для разработки функциональной структуры продукта, чтобы не просто упускать из виду важную функцию.
Между прочим, в случае строительства системы запирания дверей одной рукой можно говорить о социально-технической системе. Здесь все еще есть «подсистемный» человек, который управляет, контролирует, регулирует, обслуживает продукт или тому подобное (Ehrlenspiel & Meerkamm, 2017).
Определение входной и выходной информации
Определение в соответствии с (Fleischer & Theumert, 2018) также полезно для определения входной и выходной информации. Часто из этого анализа возникают совершенно новые требования:
- Вход: все (материал, энергия, информация), которое поступает в систему извне и преобразуется в желаемый результат.
- Вывод: все, что вы хотите (материал, энергия, информация), что система создает из ввода.
- Выброс: все возможные нежелательные воздействия на окружающую среду, которые необходимо учитывать при проектировании изделия (аспекты безопасности, такие как опасность раздавливания).
- Иммиграция: все возможные воздействия окружающей среды на продукт, который будет построен. Это также включает инструкции от властей.
Общая функция следует по запросу
На практике требование приводит к необходимой общей функции (например, поднятие каменного блока) (рисунок 3). Эта общая функция затем выполняется комбинированными подфункциями, например, «Взять на себя входную силу» (Как сила попадает в систему, есть ли ручка?). Другие подфункции: «Увеличение силы» и «Передача силы на каменный блок».
Каждая из этих подфункций может, в свою очередь, быть реализована различными базовыми решениями, то есть частичными решениями (рисунок 3). То, как эта частичная функция реализована, как может выглядеть частичное решение, зависит от вашего воображения, возможно, стимулируется строительными каталогами (Roth, 2012) или методом скэмпера (Lautenbacher, 2011). 3D ручные зарисовки, безусловно, полезный инструмент здесь. Ваш эскиз всегда развивается только за счет набросков.
Сочетание базовых решений приводит к общему решению
Каждое из найденных базовых решений, например использование рычажного рычага, может быть сконструировано по-разному в зависимости от его геометрии (например, лом, блок шкива) и материала и т. Д. Различные комбинации базовых решений приводят к различным общим решениям. Наконец, они будут подвергнуты оценке, так что дальнейшее развитие может быть осуществлено только с одним или небольшим количеством общих решений. Между прочим, новая комбинация возможных решений может привести к многообещающим подходам из-за неэффективных общих решений. Поэтому имеет смысл разработать как можно больше комбинаций до окончательного выбора.
Морфологическая коробка в качестве помощи
Помогает объединить частичные решения для полных решений - морфологический блок, в котором различные возможные частичные решения Lij затем названы для каждой строки для подфункции Fn (Таблица 2) (Pahl et al., 2013).
Затем разработчик объединяет решение для одной функции с решением для другой функции. Выбранные решения графически отмечены точкой и соединены линиями. Общее решение 1, как в Таблице 2, затем получается по всем строкам. Альтернативой будет полное решение 2.
Анализ полезности для оценки
В контексте анализа ценности использования различные общие решения могут оцениваться с использованием одних и тех же критериев оценки для всех общих решений. Часто критерии оценки разрабатываются на основе требований, а затем определяется их важность, одинаковая для всех общих решений (взвешивание G). Степень выполнения E должна быть определена для каждого отдельного общего решения (насколько хорошо этот критерий оценки был реализован для этого общего решения).
Произведение веса G и степени выполнения E дает результат оценки по этому критерию, квази частичное значение полезности. Если вы суммируете все значения частичной полезности для общего решения, вы получите числовое значение для соответствующего общего решения, которое можно использовать для сравнений. Общее решение (также называемое вариантом), которое получает наибольшую общую полезность, находится в процессе дальнейшей разработки (Pahl et al., 2013). Обратите внимание, что сумма всех весовых коэффициентов G не должна превышать 1, при необходимости измените весовые коэффициенты (см. Таблицу 3).
Вариант 2 был оценен выше в таблице 3 со значением 40, чем вариант 1 с 20. По этой причине вариант 2 следует доработать.
Оценка показывает преимущества и недостатки
В ходе оценки преимущества и недостатки, преимущества и усилия отдельных вариантов решения становятся видимыми и обеспечивают основу для последующего решения о том, какой вариант решения следует выбрать и дополнительно обработать. Возврат и повторение шагов, которые уже были предприняты, разрешены и даже желательны для постепенного нахождения оптимального значения. Однако неудачи и повторы из-за обнаруженных уязвимостей и ошибок должны быть ограничены ранней разработкой продукта, поскольку их устранение постепенно становится более дорогим по мере создания продукта. В этом контексте «Правило десяти» Кларка и Фуджимото (Clark & Fujimoto, 1992) (в переводе: правило десяти) гласит, что исправление ошибки стоит:
- на этапе концепции, например, 10 €,
- в случае изменения дизайна 100 €,
- в подготовке производства 1000 €,
- в начале серийного производства € 10 000 и у клиента (отзыв) € 100 000.
Применение методологии: Разработка системы запирания дверей в тазобедренных ваннах
Мы хотим ограничиться выбором требований с точки зрения клиента. Конечно, насколько это возможно, принимаются во внимание основы конструкции и конструкции, ориентированной на сборку, а также напряжения, характерные для ванн, такие как высокая влажность, термостойкость, стойкость к чистящим средствам, обычным для ванн, и т. Д.
Требования к продукту
Как уже указывалось, этот продукт особенно предназначен для пожилых людей и людей с ограниченными физическими возможностями. Эти люди имеют ограниченную мобильность и могут нуждаться в инвалидной коляске. Стремление к безопасности и безопасности должны быть приняты во внимание здесь. Кстати, люди, которые не ограничены в своей мобильности, также получают выгоду от таких продуктов. Этот продукт предназначен для того, чтобы дать пострадавшим людям возможность принять расслабляющую ванну в тазобедренной ванне самостоятельно и без посторонней помощи и самостоятельно очистить свое тело. Также может быть, что некоторые конечности не доступны для «обработки задач», таких как захват и перемещение
Это приводит к основным требованиям, показанным в таблице 4. Требования дифференцируются только в соответствии с пожеланиями и требованиями. Продукт должен быть разработан в соответствии с этими требованиями. «Ролевые игры», собственные тесты и опросы клиентов (социальные сети) выявили дополнительные требования.
Функциональные структуры с частичными функциями
Для разработки функциональных структур техническая задача, которая должна быть решена, абстрагируется с использованием подхода черного ящика. Это поднимает проблему до интеллектуального уровня, который позволяет находить решения, которые очень отличаются от тех, которые, возможно, были первой мыслью, которая пришла в голову дизайнеру. Это решение не всегда должно быть лучшим. Проверенным методом определения необходимых функций продукта является сбор данных о действиях, которые имеют место при использовании продукта.
«Использование продукта» должно пониматься не только конечным пользователем, но и обслуживающим персоналом, перевозчиками, уборщиками и другими. Все эти действия могут затем использоваться для определения необходимых функций, которые должны быть реализованы в продукте. В этом проекте акцент делается исключительно на конечном клиенте.
Для людей с ограниченной подвижностью, которые все еще обходятся без инвалидной коляски, действия показаны в Таблице 5.
Функциональная структура в соответствии с рисунком 4 приводит к процессу закрытия двери. Здесь общая функция механизма закрытия двери подразделяется на подфункции «подготовка ручки», «перемещение ручки», «движение закрытия», «усиление мощности», «усиление пути» и т. Д., Функции названы здесь с точки зрения пользователя. То же самое относится и к процессу открытия двери.
Основные решения для подфункций
Согласно (Ehrlenspiel & Meerkamm, 2017) каждый маленький прямоугольник на рисунке 4, то есть каждая подфункция, может быть подразделен дальше, пока не будет найдено основное решение для соответствующей подфункции. Мы называем это базовое решение частичным решением. Опыт показывает, что при поиске частичных решений имеет смысл начинать с «авторитетной», авторитарной подфункции. Другие подфункции подчиняются соответствующей подфункции и затем выбираются. В нашем примере соответствующей подфункцией является «закрывающее движение», то есть движение, которое приводит дверь в контакт с уплотнительной поверхностью на баке.
Закрывающее движение инициируется движением ручки и не обязательно должно совпадать с ним. В этом отношении здесь проводится различие. Мы также различаем «грубое уплотнение» и «точное уплотнение». При «грубой герметизации» дверь или ее части выводятся перед входом в ванну. Поток уменьшается. При «тонком уплотнении» прижатие уплотнения к уплотняющей поверхности желоба останавливает поток.
В таблице 6 и на рисунке 5 ниже показаны частичные решения, разработанные для подфункций.
Объедините частичные решения в общее решение
Не существует индивидуальной оценки каждого отдельного частичного решения. Было показано, что сочетание «плохих» частичных решений с другими частичными решениями для других частичных функций, если необходимо, все же может привести к очень хорошим общим решениям. Только после объединения частичных решений для одного из различных общих решений (называемых вариантами) будет выполнена оценка. Комбинация частичных решений с общими решениями происходит с помощью морфологической рамки (Таблица 6 и Рисунок 5). Здесь только частичное решение выбрано для подфункции (то есть на строку) и обозначено цветной точкой. Затем все точки одного цвета должны быть соединены друг с другом по всей таблице со всеми подфункциями с использованием линии одного цвета. Все частичные решения, отмеченные одинаковым цветом, а затем вместе, приводят к варианту механизма блокировки дверей. Как пример, 7 вариантов были собраны вместе для выбора частичных решений, сделанных здесь.
Сравнение разных итоговых решений
Теперь можно использовать анализ полезности, чтобы определить, какой из этих вариантов должен быть детально построен. Используемые здесь критерии оценки показаны в таблице 7 и были получены из требований.
Вы принимаете во внимание
- стоимость строительства (простота),
- применение продукта и
- конвертируемость в подвижность, которая может быть уменьшена из-за болезни, например, с помощью электродвижущей поддержки)
Каждое общее решение получает частичное значение полезности как произведение степени выполнения и весового коэффициента для каждого критерия оценки.
Используемые критерии оценки можно найти в Таблице 7. Если несколько членов команды имеют равные права, рекомендуется определить как вес, так и соответствующую степень выполнения в качестве среднего значения.
Окончательный проект
Конструкция для варианта 7 показана на рисунке 6. Из-за ограничений патентного права никакие дальнейшие детали в настоящее время не могут быть опубликованы здесь. Дверь распахивается во внутреннюю часть снаружи.
Дополнительная информация по библиографии
Ehrlenspiel, K. & Meerkamm, H. (2017). Комплексная разработка продукта: мыслительные процессы, использование методов, сотрудничество (6-е, полностью переработанное и расширенное издание). Мюнхен Вена.
Fleischer, B. & Theumert, H. (2018). Roloff / Matek: Разработка Проектирование Расчет: Практические примеры с вариантами решения (6-е, исправленное издание). Висбаден: Springer Vieweg.
Лаутенбахер, TH (2011). Развитие бизнес-идей: руководство по систематической генерации, оценке и отбору идей для новых направлений бизнеса в рамках внутреннего корпоративного предприятия. Саарбрюккен: VDM Verlag Dr. Мюллер.
Pahl, G., Beitz, W., Feldhusen J., & Grote, K.-H. (Ред.). (2013). Теория строительства: методы и применение успешной разработки продукта (8-е, полностью переработанное издание). Берлин Гейдельберг: Springer Vieweg.
Рот, К. (2012). Проектирование с использованием строительных каталогов: Том 2: Каталоги. Берлин: Springer Berlin Heidelberg.
* Доктор Инж. Стефан Дитц, лектор в различных немецких и китайских университетах в Нойнкирхене / Сааре; Джули Зинни, студентка технологии пластмасс в INSA de Strasbourg