Varför prototyper - Rolf Lövgren

KPP306 Produkt och Processutveckling 080221PrototypingSebastian Englund, Victor AstingDiskussionAtt det finns olika typer av prototyper väl är speciellt uppseendeväckande egentligen men detligger mycket i det faktum att det omfattande prototyper som är det som man tänker på närman hör ordet. Att Ulrich och Eppinger använder en så pass vid definition som även innefattartidiga konceptskisser blir mer och mer logisk ju mer man läser och tittar närmare påbegreppet, trots att det strider mot det som vi har fått lära oss på högskolan. Till grund för detligger enligt vår mening att man inte skall blanda ihop begreppen och att uppgifterna skall blimer entydiga. Ponera att en lärare säger att man skall göra en prototyp och så redovisar manen konceptskiss eller en beräkningsmodell när han/hon har väntat sig en omfattande fysiskprototyp. Vem har då rätt?Indelning mellan fysisk/analytisk och omfattande/fokuserad känns både logisk ochlättbegriplig. De ger läsaren en bra förståelse för skillnaderna och fördelarna mellan de olikaprototypvarianterna.Varför prototyper – vad använder man dem till?I ett produktutvecklingsprojekt används prototyper för fyra olika syften: inlärning,kommunikation, integrering och milstolpar.InlärningMan använder ofta prototyper för att få svar på två typer av frågor. Dels är det huruvidaprodukten kommer att fungera samt dels hur väl produkten uppfyller kundernas behov. Närman använder en prototyp för detta ändamål så fungerar prototypen som ett inlärningsverktyg.KommunikationPrototyper används för att kommunicera sina idéer och tankar kring produkten med ledning,investerare, försäljare, samarbetspartners, kunder etc. Detta gäller speciellt för fysiskaprototyper då när man kan se och känna på en tredimensionell produkt så är det mycket lättareatt förstå vad man menar och hur man har tänkt än en verbal beskrivning eller en skiss.IntegreringPrototyper används testa och säkerställa att komponenter fungerar som det är tänkt medvarandra. En omfattande fysisk prototyp är i detta läge ett bra sätt att använda somintegreringsverktyg.MilstolparSpeciellt i senare skeden av produktutvecklingsprojekt används prototyper för att visa påframgångar man har nått med projektet. Det kan vara att man har uppnått konkreta delmål,håller tidsplanen mm.3 Handledare: Rolf Lövgren, Ragnar Tengstrand, IDT Mdh

KPP306 Produkt och Processutveckling 080221PrototypingSebastian Englund, Victor AstingPrinciper för prototyperDet finns ett flertal principer som är användbara som vägledare när man skall fatta beslut omvilken typ av prototyp man skall ta fram.Analytiska prototyper är mer flexibla än fysiska prototyper.Analytiska prototyper är matematiska approximationer av en produkt vilket generellt innebäratt den innehåller variabla parametrar som enkelt kan ändras för att kunna se och utvärderaolika designalternativ. Det är mycket enklare att ändra parametrar i en analytisk prototyp änatt ändra egenskaper på en fysisk prototyp.Fysiska prototyper är nödvändiga för att upptäcka oförutseddafenomen.En fysisk prototyp synliggör ofta oväntade egenskaper hos produkten. Det kan röra sig omsådana egenskaper som utvecklingsteamet inte alls hade tagit med i sina beräkningar men nukommer upp till ytan. Eftersom prototypen påverkas av alla fysikens lagar så får mandessutom en mycket klarare bild av hur produkten kommer att se ut och framförallt fungeraefter produktion. Den här typen av vägledning kan man inte få genom en analytisk prototyputan det är först när man ser produkten framför sig och kan ta på den som man kan avgöra ochvärdera dessa faktorer.En prototyp kan minska risken för kostsamma upprepningar.Ofta under utvecklingsarbetet så hamnar man i situationer där resultatet av tester visar på attman måste vissa steg i utvecklingen måste upprepas eller omarbetas. Ulrich och Eppingermenar att om man tar sig tiden att bygga och testa en prototyp så tillåter det utvecklingsteametatt upptäcka och åtgärda problem som annars inte skulle ha upptäckts förrän efter kostsammautvecklingsaktiviteter såsom tillverkning av gjutformar etc. Fördelarna med en prototyp somminskar riskerna måste givetvis vägas gentemot den tid och den kostnad som krävs för attbygga och utvärdera prototypen. Produkter som är dyra att modifiera efter att man har sattdem i produktion har stor nytta av denna process medan produkter med lågtillverkningskostnad eller känd tillverkningsmetod inte har lika stort utbyte av den.En prototyp kan påskynda andra steg i utvecklingen.Genom att ta fram en prototyp kan man påskynda nästkommande steg i projektet. Ett av devanligaste användningsområden för denna process är vid tillverkning av gjutformar. Om detfinns en prototyp med komplexa geometriska former så kan gjutformsdesignern snabbare ochenklare visualisera och design gjutformen.4 Handledare: Rolf Lövgren, Ragnar Tengstrand, IDT Mdh

KPP306 Produkt och Processutveckling 080221PrototypingSebastian Englund, Victor AstingEn prototyp kan omstrukturera arbetsordningen.Inte sällan så sker arbetet på så sätt att arbetsuppgifterna avslutas sekventiellt dvs. manpåbörjar nästa när föregående är avslutad. Genom att ta fram en prototyp kan man möjliggöraparallellarbete där flera arbetsuppgifter bearbetas samtidigt. Detta medför även generelltkortare utvecklingstider.DiskussionI detta stycke tar Ulrich och Eppinger upp väldigt självklara saker som till exempel att enanalytisk prototyp är mer flexibel än en fysisk eller att en prototyp kan minska risken förkostsamma upprepningar. Dock ligger det givetvis mycket i det som dem säger och stycketfinner vi intressant. Det görs en del poängteringar som är intressanta däribland den principenrörande påskyndandet av andra steg i utvecklingen vilken vi inledningsvis trodde var detsamma som principen om omstrukturera arbetsordningen. Här reddes begreppen ut på ett brasätt. Det känns dock som om det ligger lite för mycket fokus på de generella fördelarna medrespektive princip de tar förvisso upp att man måste väga fördelarna gentemot tid/kostnad förframtagning och utvärdering av prototyp men det måste finnas andra faktorer som man bör tamed i beräkningarna. Allt kan ju inte vara guld och gröna skogar när det gäller prototyper.5 Handledare: Rolf Lövgren, Ragnar Tengstrand, IDT Mdh

KPP306 Produkt och Processutveckling 080221PrototypingSebastian Englund, Victor AstingPrototyp teknologierIdag finns det hundratals olika metoder för att skapa prototyper, särskilt då det gäller fysiskaprototyper. Följande avsnitt kommer att behandla de två vanligaste teknikerna; 3D –modellering och fri-formstillverkning.3D-modelleringSedan 1990-talet har det skett en radikal övergång från 2D-ritningar till 3D-datamodellering.Modellerna skapas som ansamlingar av 3D-enheter, som i sin tur består av geometriskaprimitiv såsom cylindrar, block och hål.Fördelarna med 3D-datamodellering är; förmågan att visualisera tredimensionella former,förmågan att automatiskt beräkna fysiska proportioner såsom massa och volym samtförmågan att skapa entydiga designbeskrivningar. Den entydiga designbeskrivningen kandärefter ge genomskärningsvyer och liknande mer utförliga designbeskrivningar.3D-datamodeller kan även användas som analysverktyg för att hitta geometriska kollisioneroch påfrestningar. Dessa analysmetoder konkurrerar i allt större utsträckning ut fysiskamodeller.Boeing använde sig av tekniken när Boeing 777 utvecklades. Tekniken medförde att mankunde se över geometriska kollisioner och även hur komponenter från leverantörerinteragerade med helheten, utan att behöva skapa en fullskalig trämodell.Beroende på industri benämns en 3D-datamodell som; digital mock-up, digital prototyp ellervirtuell prototyp.Friformstillverkning1984 introducerades det första kommersiella friformstillverkningssystemet av 3D Systems.Teknologin, vid namn Stereolitografi, tillsammans med dussintals av konkurrerandeteknologier som efterföljde skapar fysiska objekt direkt från 3D-datamodeller och benämns3D-skrivare.Teknologitypen benämns rapid prototyping och bygger på att antingen lägga till material ilager eller genom att selektivt förstelna en vätska. Oftast använder man sig av plaster menman kan även använda sig av vax, keramiska material, papper och metaller. Syftet medfriformstillverkning är i regel att skapa modeller som man därefter utgår ifrån för att skapagjutformar.I vissa fall används prototyperna direkt för visualisering eller som fungerade komponenter.Tekniker för friformstillverkning möjliggör framtagning av realistiska tredimensionellaprototyper som skapas snabbare och billigare än vad som var möjligt tidigare.När friformsmetoden används på lämpligt sätt kan dessa prototyper reducera tidsåtgången fören produktutveckling och dessutom förbättra den resulterande produkten.6 Handledare: Rolf Lövgren, Ragnar Tengstrand, IDT Mdh

KPP306 Produkt och Processutveckling 080221PrototypingSebastian Englund, Victor AstingUtöver möjligheten att snabbt få fram en konstruktion eller fungerande prototyp, ärteknologitypen användbar för att förkroppsliga koncept på ett snabbt och billigt sätt.På så sätt kan man kommunicera formspråk och tankegångar på ett helt annat sätt än vad enplan 2D-ritning kan ge.PrototypplaneringEn potentiell fallgrop inom produktutveckling är vad Clausing kallar hårdvaruträsket.Träsket innebär att man lägger energi och resurser på ting som inte berörproduktutvecklingens egentliga slutmål som helhet. Detta gäller både analytiskt och fysisktframtagna prototyper.Ett sätt att undvika träsket är att noggrant definiera varje prototyp innan man lägger energi påatt bygga och testa dem. I resterande delen av det här avsnittet redogör en fyrstegsprocess förhur en projektgrupp undviker träsket.Steg 1: Definiera prototypens syfteDe fyra syftena är som tidigare nämnts; lärande, kommunikation, integrering och milstolpar.När en prototyps syfte ska definieras bör framtagningsgruppen lista upp dess specifikalärande- och kommunikationsbehov. Gruppen listar även upp dess integrationsbehov ochhuruvida prototypen är en viktig milstolpe i projektets helhet.Steg 2: Etablera approximationsnivån för prototypenFör att planera en prototyp krävs det att nivån gentemot den slutliga produkten ärväldefinierad. Gruppen bör undersöka huruvida det är nödvändigt att skapa en fysisk prototypeller om en analytisk prototyp är fullt tillräcklig. I de allra flesta fall kan detta bestämmasgenom att sätta det i parallell till resultatet som gavs från steg 1.Steg 3: Sammanfatta en experimentell planI de flesta fall kan prototyper ses som ett experiment i produktutvecklingens syfte.Genom ett aktivt, experimentellt utövande kan man försäkra sig om att uppnå ett maximaltvärde ur prototypframtagningen. Det experimentella utövandet inkluderar; identifieringen avexperimentets variabler (förutsatt att det finns några), testprotokoll, indikationer på vad somska mätas samt en plan för att analysera resultatet.Om det finns ett flertal variabler att beakta, effektiviseras designen mycket av den härprocessen.7 Handledare: Rolf Lövgren, Ragnar Tengstrand, IDT Mdh

KPP306 Produkt och Processutveckling 080221PrototypingSebastian Englund, Victor AstingSteg 4: Skapa en tidsplan för anskaffning, konstruktion ochtestningEftersom byggandet och testningen av en prototyp kan ses som ett bakgrundsprojekt inom dettotala utvecklingsarbetet kan gruppen dra nytta av att schemalägga prototypaktiviteter.Tre datum är av särskilt stor vikt; Sammanställning av prototyp (bucket of parts), Test avprototyp (smoke test) och Färdig prototyp.Planera milstolpsprototyperOvanstående metod för att planera prototyper gäller för alla typer av prototyper.Omfattande prototyper som skapas i syfte att nå milstolpar för projekt gynnas av ytterliggareplanering. Planeringsaktiviteten uppstår i samband med den övergripandeprojektplaneringsaktiviteten i konceptutvecklingens slutfas. Faktum är att planeringen avmilstolpsdatum är integrerat i tidsplanen.Eftersom prototyp är i regel relativt tidsödande och kostsamt i tidspressade projekt bör manbegränsa antalet milstolpsprototyper.I verkligheten kräver högteknologiska produkter två eller fler milstolpsprototyper.Man delar i regel in dessa i alfa-, beta- och förproduktionsprototyper.Alfaprototyper är främst till för att försäkra sig om att produkten fungerar på det sätt manönskar. Komponenterna i alfaprototyper liknar i regel den kommande produktionsbereddaprodukten vad det gäller material och geometri, men skillnaden ligger i att alfaprototypentroligast har en alternativ produktionsmetod mot vad som kommer ske i ett senare skede(rapid prototyping).Betaprototyper används för att testa pålitlighet och för att identifiera kvarvarande skavankerpå produkten. Oftast är dessa prototyper menade att testas av kunden i sitt naturligasammanhang. Betaprototypers komponenter tillverkas i regel på samma sätt som denproduktionsberedda produkten. Dock sker inte sammansättningen av produkten avfabriksarbetare utan av tekniker inom det egna teamet.Förproduktionsprototyper är de första produkter som skapas i enlighet med den slutgiltigaproduktionsprocessen. I det här läget har dock inte processen nått full kapacitet men kanframbringa ett begränsat antal produkter. Dessa prototyper används för att verifieraproduktionens nuläge och ge utrymme för förbättringar. Ibland benämns dessapilotproduktionsprototyper.Man kan skippa alfa- eller betaprototypen om det finns liknande produkter ute på marknadenoch vissa funktionslösningar eller former ges gratis. Ytterliggare prototyper kan va önskvärtom man väljer att gå i en ny riktning för konceptet eller teknologin. Dessa benämnsexperimentprototyper eller ingenjörsprototyper. Ofta liknar dessa inte den slutgiltigaprodukten och är sällan tänkta att produceras i stor skala.8 Handledare: Rolf Lövgren, Ragnar Tengstrand, IDT Mdh