A tervezés fázis már a megvalósítás első lépése, ahol a fő megoldások műszaki megvalósítása kerül előtérbe. A tervezés fázis még nem ad részletes terveket a termék gyártásához, hanem azonosítja a részegységeket, létrehozza azok specifikációit, majd megtervezi, legyártja és verifikálja a prototípust. Gyakori hiba, hogy a tervezés során csak a funkciók bemutatására képes prototípus figyelmen kívül hagyja a majdani sorozatgyártás feltételeit. Ilyenkor a felhasznált technológiák és alapanyagok nem alkalmasak sorozatgyártásra, vagy nem kompatibilisek a termék többi részének sorozatgyártási megoldásaival, és a fejlesztés fázisban gyakorlatilag a nulláról újra ki kell fejleszteni a terméket. A terveknek már itt minél jobban közelítenie kell a várható piackész termékhez! Annak a csapatnak, amelyik figyelmen kívül hagyja a DFM / DFA elveit a tervezés során, teljes egészében meg kell ismételnie a tervezés lépést a fejlesztés lépésen belül. Ez a termék készenléti fokának csökkenéséhez is vezethet a fejlesztés lépésbe érve, ami nagy anyagi és időbeni veszteség. A terméknek itt még nem célja a sorozatgyárthatóság és a gazdaságosság, de teljesen elhanyagolni sem lehet ezeket a tényezőket.
Hogyan készítsek jó tervet?
Elsőnek azt érdemes megnézni, mi nem jó terv. Ha a terméket feketedobozban fejleszti a tervező csapat, és csak a kész terveket prezentálja a gyártásért felelős csapatnak vagy a bérgyártónak, akkor biztosan nagy ellenállásba fog ütközni. Rengeteg munka, idő és pénz veszhet kárba, ha a gyártás nem rendelkezik a kitalált technológiához szükséges gépparkkal, alapanyagokkal, know-how-val, az előírt paraméterek méréséhez szükséges eszközökkel vagy az elengedhetetlen erőforrásokkal.
Honnan tudom milyen erőforrások kellenek később?
A jó tervhez a gyártással való első egyeztetés legkésőbb itt megkezdődik. Ha ők a csapattal együtt eveznek a hajóban, akkor a tervezés korai szakaszában azonosítani tudják a rendelkezésre álló erőforrásokat, és kiszűrhetik azon problémák többségét, amik később felesleges kihívásokat rónának a gyártásra. Beépül a termékbe a DFM / DFA elv. A DFM / DFA elv többek között foglalkozik a gyártási technológia műszaki megvalósításával, költségeivel, az alapanyagok elérhetőségével, megmunkálhatóságával, a termékhez szükséges alkatrészek mennyiségének csökkentésével, az alkatrészek egyszerűsítésével, az egyedi alkatrészek standardizált elemekkel történő kiváltásával, az összeszerelés könnyítésével, az összeszerelés ciklusidejének csökkentésével, az ahhoz szükséges szerszámok mennyiségének minimalizálásával, a moduláris termékszerkezettel, az automatizált gyártás lehetőségével és a termék használati környezetével is.
A tervezés lépésben még nincs szükség a DFM / DFA kidolgozására, azonban fontos arra ügyelni, hogy a termék DFA / DFM szempontból ne legyen megvalósíthatatlan. A megfelelő ember a megfelelő kérdéseket könnyen megválaszolja, hogy ezt a tudást már a tervezés során be lehessen építeni a termékbe. Az itt jól elköltött pénz és idő megelőzi, hogy ugyanennek a időnek és pénznek a sokszorosát kelljen elkölteni tűzoltásra egy sikertelen, vagy részben sikeres, módosításokat megkövetelő validálás után.
A validálás még messze van. Hogyan épül be a termékbe?
A validálás a termék GPS-e. A megvalósítási folyamat egyik fő célja a validációnak való megfelelés. Ugyanolyan része a tervezésnek, mint a megvalósíthatóságra való felkészülés. A terveknek olyan terméket kell felvázolnia, aminek a prototípusát és végül a késztermékét a lehető leghatékonyabban lehet validálni! Számos termék évenkénti újravalidálást igényel a vevő által támasztott minőségbiztosítási elvárások vagy törvényi és szabványszerinti kötelezettségek miatt. A jó termék és a gyártási folyamata nem csak megvalósítható, hanem ismételhető és fenntartható is. A validálás ikertestvére a minőségellenőrzés. A tervezéskor már a figyelemmel kísért folyamatok közé kerül a teljeskörű minőségtervezés, beleértve a jövőbeni validálást és minőségbiztosítást is. A validálás kérdésében a minőségbiztosítási és minőségellenőrzési csapatok bevonásával lehet a domináns problémákat korán kiszűrni.
Honnan lesz ekkora csapatom?
Nagyvállalatok a fejlesztésekre erőforrásokat különítenek el minden érintett csapatból, és aktívan kommunikálnak a vevővel. Egy startupnak nincs lehetősége nagy csapatok kialakítására. Néhány emberre hárul a folyamat összes funkciója. Mindkét esetben a megfelelő szakértelem bevonásával lehet a várható minőségbiztosítási, szabványos és törvényi elvárásokat feltérképezni. A vevő validációs követelményrendszerének megismerése is kulcsfontosságú, és gyakran nem kellően komolyan vett tényező. Pedig a vevővel minél többet kell beszélni! A co-creation keretén belüli fejlesztés sokkal könnyebben megfelel az elvárásoknak, és lehetővé teszi, hogy a vevő önmagának értékesítse a terméket.
Ilyen sok munkát kell a prototípus terveibe ölni?
Szerencsére nem. Ebben a lépésben még nem szükséges részletes terv. A tervezés célja a legjobbnak tűnő megvalósítási modellek megtervezése, kiválasztása és prototipizálása. A kulcs funkciók kerülnek bemutatható állapotú kidolgozásra. A prototípus verifikációhoz nem szükséges jellemzőknek csak a körvonala készül el. A bevont know-how legfontosabb feladata, hogy vagy a fő funkciók megtervezését segítse elő, vagy hogy kiszűrje a későbbi folyamatoknál gondot okozó szembetűnő hibalehetőségeket.
Akkor mit csinál itt a csapat?
A csapat több lépésben megtervez és előállít egy vagy több prototípust, amik rendelkeznek a termék legfontosabb funkcióival. Tud mindent, ami közvetlenül a kiszemelt problémára nyújt megoldást. A lényeg, hogy az itt létrehozott tervek alapján az újítás jól mérhető és bemutatható legyen. Ha egy új hangrendszer a cél, akkor itt az nem szokott baj lenni, ha a vezérlést egy arduino végzi. A termék a majdani lényeget mutatja be annak a külső vagy belső vevőnek, aki a fejlesztés folytatását jóváhagyja.
Mik azok a lépések, amikben elkészül a prototípus?
A prototípusalkotás egyik legfőbb jellemzője, hogy számos megoldási alternatívát követ többféle megvalósítási mód kipróbálására. Ezek az alternatívák mind végigmennek egy folyamaton, amelynek végén a tervek újabb értékelést kapnak. A lépések:
- Az ötlet fázisban kiválasztott megoldások részegységekre bontása
- Részegységek specifikációinak elkészítése
- Prototípus tervek (tervrajzok), kiegészítő számítások készítése a specifikációk alapján.
- A lehetséges beszállítók feltérképezése
- A tervek kiértékelése az ötletekhez hasonlóan
- Prototípus építés és verifikálás
A kiértékelés végén már itt előkerülhetnek olyan előnyök, amik egy-egy ötletet kiemelnek, vagy olyan hibák, amik egy adott megközelítést meghiúsítanak. A tervek ilyenkor még nincsenek kőbe vésve, ahogy a megoldási ötletek sem. A kiértékelés visszahathat az ötletre, ami egy módosított ötlet kiértékeléséhez, a kutatás finomításához, a terv módosításához és újraértékeléséhez vezethet. A tervek elkészítése már mérhetően több időt vesz igénybe, mint az ötlet és a kutatás folyamatai, azonban még mindig töredéke annak a kárnak, amit az itt kispórolt idő és pénz később okoz.
Mik a részegységeim?
Az egyszerű megvalósításhoz minden bonyolult termék vagy szolgáltatás egyszerű részegységekre, komponensekre bontható. A Quality Functional Deployment (QFD) egy fejlett metódus a termékkel szemben támasztott vevői igények értelmezéséhez, és a termék / részegység követelményeinek kialakításához. A metódus segítségével a „vevő hangja” (Voice of the Customer) végigkíséri a termékfejlesztés teljes folyamatát, és nem hagyja elveszni a termék tényleges kulcskövetelményeit a fejlesztés folyamán. Az ötlépcsős folyamat fő célja, hogy a vevői igényeket számszerűsítse, majd a termék paramétereivé, a részegységek jellemzőivé és a folyamatparamétereken keresztül minőségellenőrzési és validációs célokká alakítsa. A QFD lehetőséget ad a termék jellemzőinek rendszerbe foglalására, és ebből a kapcsolódó FMEA-k létrehozására.
A QFD első lépése, a vevői követelmények számszerűsítése és termék követelményekké alakítása a kutatás fázisban zajlott. Itt, a tervezésben a QFD második lépése történik, a termék követelmények tervezési követelményekké alakítása. Ha a részegységek meghatározásán túl van a csapat, a specifikációk következnek.
Hogyan készülnek az részegységek specifikációi?
A termék specifikációjának (számszerűsített vevői igényeknek) és a részegységek listájának együtteséből ki lehet számolni, hogy milyen követelményekkel kell rendelkeznie az adott komponensnek a termék stabil és megbízható működéséhez. Ha a specialista ismeri, hogy mekkora össztömege van egy autónak, és hogy milyen terhelések érik, akkor abból ki tudja számolni mekkorára kell tervezni a lengéscsillapítót. Az egyes komponensek itt még ismeretlenek, a termékkel együtt lesznek megalkotva. Az első specifikációk szakértői tudásra vagy történelmi adatokon alapuló becslések. A csapat még mindig csak a kulcs funkciókra koncentrál. Azokra, amiknek bemutatására szükség van, hogy a prototípus építését jóvá lehessen hagyni. Itt is fokozottan igaz: Minél jobban közelít a vázlatos terv a piackész termékhez, annál simábban zajlik később az átadás a folyamatok között. Nagyban előre mozdítja a megvalósítást a jó anyagok kiválasztása és a megfelelő számítások elvégzése?
Milyen számításokat végezzek el?
Az egyes komponensek megbecsült értékeit figyelembevéve a mérnökök meghatározzák az alkatrészek kritikus méreteit. Ez statikai számítástól kezdve, a tömegmozgatáshoz szükséges energián keresztül, a meghajtáshoz szükséges áramfelvételen át a vezérlés részegységeinek terhelhetőségén túl a rezgések elleni ellenállóságig minden olyan fő kritérium kiszámítását magába foglalja, ami a prototípus elkészítésénél szerepet játszik. Mechanikai, elektronikai és a szoftver/firmware kulcs paramétereinek kiszámítása itt történik, hogy azzal meg lehessen határozni a beszállítandó alkatrészeket, megvásárlandó licenszeket és a programkód futásához szükséges hátteret.
Mit szállítsak be?
Az első konceptekkel már meg lehet kérdezni a beszállítókat, hogy rendelkeznek-e a kívánt anyagokkal, technológiákkal és kapacitással. A visszajelzések alapján a terveket finomhangolni lehet a prototípushoz választott gyártási technológiának, a beszállítói kapacitásnak, valamint a költségcsökkentési és minőségjavítási lehetőségeknek megfelelően. A prototípusok tervezésénél a csapatnak fontos, hogy minél jobban irányíthassa a végeredményt. Ez legkönnyebben a házon belül elvégzett munkamennyiség növelésével, a kiszervezett összeszerelési/gyártási munkamennyiség csökkentésével érhető el. Itt is lesznek azonban alkatrészek, amiket egy beszállító sokkal nagyobb szaktudással és pontossággal tud elvégezni, mint a saját fejlesztő csapat. Kulcsfontosságú hajlított lemezeket nem érdemes megpróbálni a prototípus labor satujában meghajtani, ahogy néhány nyák készítéséhez a leghatékonyabb módszer nem egy CNC marógép és egy pick & place állomás vásárlása. Ehelyett egy lemezmegmunkálással foglalkozó céget és egy PCB prototyping service-t érdemes megbízni. Mind a sebesség, mind az ár, mind a minőség kategóriákkal jobb rövid távon. A meglévő gépparkra építő munkákat és az összeszerelést éri meg házon belül tartani az ellenőrizhetőség növelése és a hibalehetőségek kizárása miatt. Az első példányt az rakja majd össze legjobban, aki tervezte. Az alkotói szándék így épülhet be jól a termékbe.
Hogyan döntöm el miket valósítok meg?
A terveket az elkészítés folyamatában ismétlődő kiértékelésnek alávetve kikristályosodik, hogy melyik megoldásokból akar a csapat prototípust építeni. A kiértékelés ugyanúgy zajlik, mint az ötletek kiértékelése. A győztes prototípusok építése és verifikálása megkezdődik.
Hogyan verifikálom a prototípust?
A verifikálás drága és időigényes folyamat. A prototípusok egy hivatalos verifikálás előtt belső előtesztelésen esnek keresztül, aminek célja, hogy gyorsan és olcsón bebizonyítsa a termékkel kapcsolatos számításokat és feltételezéseket. Pontos eredmény csak akkor van, ha a belső tesztek megegyeznek a teljes verifikációs tesztsorral. Egy autóipari vállalat nagyon erős szabályzásnak van alávetve. Komoly veszteség megbukni egy verifikációs teszten, ami akár a projekt teljes bukásához vezethet. A cég ezért profi berendezésekkel és külső tesztpartnerekkel rendelkezik. Ha egy csapatnak ez nem áll rendelkezésre, akkor olyan szakértőt von be, aki ezeket az erőforrásokat elő tudja teremteni. Mindig az adott cégkörnyezet határozza meg, hogy milyen mélységben hajtja végre a csapat a teszteket, és mekkora kockázatot vállal. Egy továbbfejlesztésnél például elképzelhető, hogy a belső tesztelés egy komplementer teszt, ami csak a megváltozott alkatrészeket és érintett alrendszereket vizsgálja.
Valószínűtlen, hogy az első prototípus javítások nélkül sikeresen teljesítse a verifikálást, ezért a belső tesztelés a tervezéssel és prototípus építéssel együtt több iterációban zajlik. A termék verifikációs tesztjei hivatalosan akkor kezdődnek meg, amikor a csapat már nagy biztonsággal adja ki a kezéből a prototípust. A prototípus sikeres verifikálásával a termék átlép a fejlesztés fázisba.