Il modo migliore di iniziare a progettare: il conceptual design

Il primissimo stadio dellosviluppo prodotto, la fase concettuale, gioca un ruolo molto importante nel successo finale di un nuovo prodotto. La scelta del concetto sbagliato può portare i produttori a dover aumentare la complessità del progetto, obbligarli a considerare delle riprogettazioni, può impedire loro di rispettare le date di scadenza con la conseguente crescita dei costi del prodotto e, nei peggiori dei casi, il fallimento vero e proprio dell’azienda.

Le presunzioni e le decisioni assunte in questa fase avranno un impatto molto importante sulla progettazione, la produzione e la vita del prodotto. Di conseguenza, la scelta del concetto giusto è probabilmente la decisione più critica che dovranno prendere i produttori. Durante la fase concettuale gli ingegneri e i progettisti esplorano rapidamente delle idee e le perfezionano. Tutti colori che sono coinvolti nella progettazione esplorano in sessioni di libero brainstorming una gamma di opzioni di progettazione, sotto forma di schizzi, disegni e layout 2D e modelli 3D, fino a scegliere un conceptual design finale.

I concetti possono nascere dai progettisti sotto forma di schizzi su carta; successivamente dovranno essere creati dei modelli più realistici per simulare il funzionamento, il movimento e l’aspetto del prodotto reale. La fase concettuale tuttavia non si risolve semplicemente con un gruppo di persone che trae conclusioni analizzando immagini altamente stilizzate di conceptual design. In molti settori, come quelli dei macchinari industriali, aerospaziale, della difesa e altri ancora, i requisiti funzionali superano enormemente di importanza l’estetica e lo styling. In questi casi, il team di progettazione deve prendere in considerazione i requisiti funzionali del progetto (finalità di progettazione) oltre alle esigenze del cliente, l’idoneità alla fabbricazione, i problemi ambientali e le problematiche legate ai costi della distinta base (BOM).

In alcuni settori, come quello dei beni di consumo e high-tech, i requisiti funzionali possono essere di importanza secondaria rispetto alle problematiche di styling, come le superfici curve o rototraslate. Le finalità di progettazione sono l’intelligenza che definisce i requisiti di idoneità e funzionamento del prodotto. Il successo ultimo del prodotto finale dipende dalla capacità del produttore di catturare quanto prima le finalità di progettazione, di inglobarle nel modello concettuale e di mantenerle durante tutto il ciclo di progettazione, senza sacrificare la creatività. I concetti non idonei falliranno nelle prestazioni durante il processo di progettazione meccanica quando dovranno affrontare le leggi della fisica, della matematica, i requisiti di idoneità alla fabbricazione, gli standard industriali e i requisiti dei clienti.

Un errore tipico dei team di progettazione è quello di concentrarsi su un unico concetto in una fase troppo precoce del processo. Questo errore è spesso dovuto a pressioni esterne (dimostrazioni di marketing da presentare alle fiere, cicli di vendita al dettaglio, budget dedicati alla ricerca e allo sviluppo e concorrenza).  I risultati sono spesso errate decisioni di progettazione, che obbligano i progettisti, che a quel punto sono dediti a quell’unico concetto, a cercare soluzioni alternative a tutte le complicazioni che si presentano nel corso del processo di sviluppo. Per evitare situazioni disastrose di questo tipo, i produttori devono prendersi tutto il tempo necessario per svolgere al meglio questa fase cruciale.

È necessario non limitarsi a un solo concetto troppo presto e incaricare più progettisti di esaminare più concetti contemporaneamente. Successivamente occorre esaminare più concetti a un livello di dettaglio che permetta al team di progettazione di determinare con la massima sicurezza i progetti che potranno avere successo. Dopotutto questo è il momento per scoprire se un progetto non soddisfa i requisiti di progettazione.

Tools of the Trade
Per facilitare il processo iterativo, i tecnici devono disporre di strumenti di progettazione che siano molto flessibili per poter gestire concetti di progettazione che in questa fase sono mutevoli e spesso sostituibili. Una volta creati, i concetti di progettazione proposti, sia che si presentino sotto forma di schizzi, di disegni 2D o di modelli 3D, devono essere analizzati dall’intero team di progettazione, e a volte anche dai clienti, ed essere perfezionati in base ai loro suggerimenti e commenti. 

Le iterazioni devono essere costanti in questa fase, quindi gli strumenti di progettazione devono presentare una semplicità e un’intuitività sufficienti per essere utilizzati anche da utenti non esperti di CAD. Spesso questi strumenti sono differenti dagli strumenti MCAD che vengono utilizzati durante la fase di progettazione dettagliata. Quando i modelli concettuali vengono passati al team di progettazione e ricreati in un sistema MCAD, non solo si perde efficienza ricreando una cosa che esiste già, ma spesso i progetti cambiano drasticamente. 

L’errata interpretazione dei modelli concettuali è spesso causata da un problema di comunicazione tra i progettisti concettuali o industriali e gli ingegneri meccanici che hanno il compito di creare il modello CAD 3D sulla cui base sarà realizzato il prodotto finale. Questa lacuna nella comunicazione tra il team di progettazione/styling e il resto del team dello sviluppo prodotto conduce spesso allo smarrimento delle finalità di progettazione man mano che si procede nel ciclo di progettazione. Un modo per ridurre questo rischio è quello di scegliere una suite di strumenti di progettazione che copra sia la fase concettuale che la fase di progettazione dettagliata.

Offrendo ai progettisti e ai tecnici la possibilità di interoperare reciprocamente, questi strumenti possono ridurre i rischi derivanti dalla mancanza di comunicazione ed eliminare la necessità da parte dei tecnici di reinterpretare o ricreare i modelli concettuali dei progettisti. Vengono così salvaguardate le finalità di progettazione e viene facilitato il riutilizzo dei dati di progettazione cosicché gli ingegneri meccanici non sono più costretti a ricreare totalmente un modello di concetto che è stato già approvato. L’interoperabilità tra gli strumenti di conceptual design e gli strumenti MCAD permette agli ingegneri meccanici di migrare schizzi, disegni e persino modelli 3D approvati nel proprio software CAD in tutta semplicità e di procedere nel rifinire il modello in un vero modello digitale 3D o un prototipo virtuale che possa infine essere progettato, testato e costruito.

Immagine di Andrea Resmini

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