Utveckling och konstruktion i praktiken

Abstract (Swedish)

Detta examensarbete var en del i ett forskningsprojekt som utfördes vid avdelningen för maskinkonstruktion vid Lunds tekniska högskola och gick ut på att studera hur metodiken kring produktutveckling används hos ett antal företag i praktiken och jämföra detta med metodiken från litteraturen och det som lärs ut vid Lunds tekniska högskola, för att identifiera brister i modellerna och fungera som ett underlag för vidare forskning kring förändringar som behöver göras. Först skulle företagens produktinnovationsprocess kartläggas och sedan de metoder som de använder i sin produktutveckling. Projektet avgränsade sig till den övergripande processen och gick inte ner på konstruktörens nivå.
Arbetet genomfördes genom att först studera metoder och modeller för produktutveckling från tre representativa textböcker: Pahl och Beitz [1], Ulrich och Eppinger [2] och Otto och Wood [3]. Jämförelser och kritik av dessa gjordes mellan dem och en del brister hos metodiken identifierades. Det man kunde se var att uppdelningen av produktutvecklingsprocessen i ett antal faser gjordes olika i dem, men att de ingående momenten i stort sett var samma. Generellt kunde man se att produktutvecklingsprocessen kan delas in i tre övergripande faser: en produktplaneringsfas, en konceptfas och en fas för primär- och detaljkonstruktion. Först kommer en produktplaneringsfas som handlar väsentligen om klargörandet av företagets strategi och mål, marknadsanalys genom identifiering av kundbehov, analys av företagets situation och att formu-lera produktförslag som ska leda fram till en balanserad produktportfölj med de förslag man ska satsa på att utveckla. Sedan kommer en konceptfas där konceptlösningar på hur strukturen hos produkten ska se ut tas fram. Ibland delas den totala lösningen in i lösningar av delproblem så att substrukturer fås. Genom ett antal utvärderingar och vidareutveckling av lösningsförslagen får man till slut fram ett koncept. Fasen för primär- och detaljkonstruktion handlar om definitionen av produktarkitekturen och sammansättningen av olika delar och komponenter som genom detaljkonstruktion specificeras fullständigt. Tester görs av produkten och till slut ingår igångsättning av produktionen, ”Production Ramp-Up”.
De brister som identifierades kring metodiken i litteraturen var att produktutvecklingsprocessen beskrivs som en linjär systematisk process där man utvecklar en helt ny produkt och söker efter en optimal lösning bland många idéer, men i praktik är ofta många delar och funktioner redan fastställda, då företagen har befintliga lösningar och kompetenser för återanvändning och utvecklar nya efter sin strategi. Idégenereringen kommer inte från en specifik fas utan från många olika källor inom företagen och definieras istället i hur mycket bättre de är än befintliga produkter och konkurrenter. Faserna och utvecklingsprocessen är ofta inte helt linjära utan utförs iterativt. Metoderna är heller inte anpassade efter företagens arbete med produktvariantutveckling som blivit vanligare idag. Det finns också brister kring metoderna för jämförelser och urval av koncept enligt olika kriterier och viktsystem, där svårigheter med att få fram ”rättvisa” kriterier och för tidskrävande jämförelser identifierades.
Nästa steg i arbetet var att genom återkommande kontakt med ett antal företag intervjua utvecklingschefer och relevant personal inom företagens produktutvecklingsavdelning. Till dessa intervjuer som också spelades in och dokumenterades, användes ett frågeformulär som tagits fram för att täcka in produktplanerings- och produktutvecklingsprocesserna hos företagen. Efter detta kunde man identifiera vissa mönster och trender bland företagen. Alla hade någon produktplaneringsdel, men ett av dem hade den och produktutvecklingsprocessen som en gemensam process, medan andra hade den separat. De ingående momenten verkade stämma med litteraturens, men man följde inte några mallar eller en viss struktur helt strikt. Man kunde se att pro-duktplaneringsprocessen var ett område som företagen tidigare haft låg kompetens kring och behövt anlita konsulter till hjälp för, men just nu satsar mycket på i form av nystartade avdelningar och portföljkommittéer. Det första som skiljde sig från litteraturen var att de flesta företag inte använde en enda utvecklingsstrategi, utan kombinationer av dem, den vanligaste var en marknadsorienterad strategi eller kundanpassning. Endast ett fåtal använde en mer teknikdriven strategi och fokuset idag verkade ligga, mycket på grund av det ekonomiska läget den senaste tiden och om företaget är börsnoterat, på att göra små förbättringar hos befintliga produkter, alltså produktvård än att utveckla helt nya produkter.
När det gällde området med produktpolitik hos företagen så anpassade alla sina affärsmål efter olika idéer och marknadssegment och tog fram och använde sig av en produktportfölj precis som i litteraturen. Hur produktportföljen organiserades skiljde sig dock mellan företagen. För kopplingen mellan olika projekt i produktportföljen såg det ut som att det fanns en strävan hos företagen att arbeta med plattformar, men att det begränsades av t.ex. produktvolymer och produktens komplexitet. Företagens sätt att arbeta med varianter, både utveckling och lansering samtidigt eller med ett tidsmellanrum, bekräftade de brister som identifierades i litteraturen, då det går emot den traditionella beskrivningen av produktutvecklingsprocessen som att man alltid ska hitta den optimala lösningen. Arbetet med idégenerering och hantering var också ett område som det fanns låg kompetens kring hos företagen och som de skulle vilja lära sig mer om. En viss teknikutveckling vid sidan av projekten sker hos alla företagen, men varierar beroende på typ av företag och produkt.
Strukturen hos och indelningen av produktutvecklingsprocessen i olika faser varierade mellan företagen, men det mesta stämde överrens med litteraturen. Processen motsvarade ”fas-grind” beskrivningen från litteraturen, där faserna följs av periodiska grindar fungerandes som utvärderingar från ledningen eller utvecklingsgruppen om man ska gå vidare. Alla företag hade någon konceptfas, någon fas för design och konstruktion, någon fas för testning och verifiering och en lanseringsfas. Det som skiljde sig var placeringen av konceptfasen, att man ofta arbetar tvärfunktionellt mellan olika faser och att både faserna och hela produktutvecklingsprocessen ofta sker iterativt eller parallellt. Företagen lade stor vikt vid konceptfasen, då det finns störst möjlighet att ändra saker där. Efter den skulle de flesta osäkerhetsmoment vara utredda. Själva arbetet i konceptfasen verkade stämma överrens med litteraturen där man fastställer produktspecifikationer och krav, tar fram lösningsförslag och vidareutvecklar dessa. Utvärderingar av lösningsförslagen gjordes antingen med betygsättning av typen viktad summa (jämför utvärderingsmatris i [2]) eller genom resonerande inom gruppen och den tidigare identifierade bristen i litteraturen med svårigheten vid framtagningen av ”rättvisa kriterier” och då flera förslag får samma totalpoäng upprepades.
Framtagningen av nya produkter skiljer sig mellan företagen, men gemensamt för dem är att de tar fram grova eller övergipande specifikationer som vidare input till projekten och ofta bygger dessa på kundernas behov. Sedan omvandlas de till mer detaljerade produktspecifikationer och krav, precis som i litteraturen. Hur och var konstruktionsarbetet integreras i produktutvecklingsprocessen skiljer sig både mellan företagen och från litteraturen, då det inte alltid sker i någon specifik fas, utan ofta integreras i flera faser. Några av företagen har en specifik konstruktionsfas för konstruktionsarbetet. Alla har dock någon form av principkonstruktion och primär- och detaljkonstruktion i sin utvecklingsprocess precis som i litteraturen, men fördelningen skiljer sig, beroende på typen av företag och typ av produkter.

[1] Ulrich, K.T. and Eppinger S.D. (2008). Product Design and Development Fourth Edition. McGraw-Hill, New York, NY
[2] Pahl, G., Beitz, W., Feldhusen, J. and Grote, K.-H. (2007). Engineering Design A Systematic Approach Third Edition. Springer, London, England
[3] Otto, K. and Wood, K. (2001). Product Design Techniques in Reverse Engineering and New Product Development. Prentice Hall, New Jersey, NJ

Abstract

This Master´s Thesis is part of a larger research project carried out at the Division of Machine Design, Department of Design Science, LTH, and is about studying the product development methodologies applied in the industry and compare these to the methodologies described in the literature and taught at LTH. The first part of the assignment consisted in studying the existing methodologies about product development from three different representative works: Ulrich and Eppinger [1], Pahl and Beitz [2] and Otto and Wood [3]. One could learn that although the decomposition of the product development process in a number of phases was made in different ways in the different sources, most of the important steps contained within them were very similar. Generally one could say that the process contains a product planning phase, a concept development phase and a later phase called “engineering design” or “development” phase that consists in the development of the chosen concept. Included are also some testing and production ramp-up activities. Several limitations were also identified in the studied methodologies. For example the whole product development process is often described as a linear step-by-step process to find the most optimal solution, but in practice it often works in an iterative way and the companies already have the solutions for some parts of the product.
The next part of the assignment consisted in interviewing the Research and Development managers of different manufacturing companies, as well as the relevant members of the personnel who works with their product development process model. These interviews were recorded and documented. A questionnaire covering the aspects of product planning and product development was prepared beforehand and used during the interviews. The results of these interviews showed a number of patterns and trends in the product development process used by companies today and confirmed some of the criticism and flaws identified in the methods in literature. One could identify some key areas which the companies have or had low competency and the actions they have undertaken to improve in those areas (for example, building a product planning division and setting a product portfolio board). Many of the phases in product development described in literature were used by the companies; each had a concept development phase, some had a phase for “engineering design”, a phase for testing and finally a launch phase. The differences from literature were mainly the position of the concept development phase (either in product planning or in product development) among different companies and that both the phases and the whole product development process model often worked in an iterative or cross functional manner. In a last step, these and other results were presented together with suggestions of what to do to improve product development methodology both at companies and in the literature.

[1] Ulrich, K.T. and Eppinger S.D. (2008). Product Design and Development Fourth Edition. McGraw-Hill, New York, NY
[2] Pahl, G., Beitz, W., Feldhusen, J. and Grote, K.-H. (2007). Engineering Design A Systematic Approach Third Edition. Springer, London, England
[3] Otto, K. and Wood, K. (2001). Product Design Techniques in Reverse Engineering and New Product Development. Prentice Hall, New Jersey, NJ

• author: Ekman, Daniel
• supervisor: Damien Motte
• organization: Innovation
• alternative title: Development and Engineering Design in Practice
• course: MMK820 20112
• year: 2012
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Product Planning, Product Development, Concept Development, Engineering Design, Methodology, Product Specifications
• report number: LUTMDN/TMKT 11/5433 SE
• language: Swedish
• id: 2300069
• date added to LUP: 2012-01-20 10:44:06
• date last changed: 2012-01-20 11:17:08