Il corso si occupa di progettazione sistematica del prodotto industriale. Nello specifico vengono affrontate le fasi più critiche del ciclo progettuale, cioè la pianificazione e la ideazione concettuale di un nuovo prodotto, mostrandone obiettivi e criticità. Vengono, quindi, introdotti metodologie e strumenti utili a supportare l'azione del progettista in tali attività, stimolandone le attitudini creative e guidandolo verso soluzioni tecniche originali al problema progettuale.
Engineering Design Methods: Strategies for Product Design, 4th Edition, Nigel Cross, John Wiley and Sons Ltd., Chichester, 2008.
Engineering Design: A Systematic Approach, Third Edition, G. Pahl, W. Beitz, Jörg Feldhusen, Karl-Heinrich Grote, Springer, 2007.
Re-engineering of Products and Processes - How to Achieve Global success in the Changing Marketplace, First Edition, Y. Borgianni, G. Cascini, F. Rotini, Springer 2012.
Appunti delle lezioni e pubblicazioni disponibili sulla piattaforma Moodle del corso accessibile al seguente indirizzo web: http://e-l.unifi.it/
Obiettivi Formativi
L’obiettivo formativo del corso è quello di trasferire agli studenti un set di strumenti metodologici per la progettazione sistematica del prodotto industriale. Più in particolare, le metodologie trattate sono quelle indicate per le fasi ritenute più critiche del processo di progettazione del nuovo prodotto e cioè: la pianificazione e la progettazione concettuale della soluzione tecnica. Non è obiettivo del corso quello di fornire nozioni relative a strumenti di supporto allo sviluppo di dettaglio della soluzione, essendo questi ultimi ampiamente trattati in altre sedi. Si presuppone, pertanto, che lo studente abbia una conoscenza di base degli strumenti di prototipazione virtuale nonché una conoscenza approfondita degli elementi funzionali delle macchine e del loro dimensionamento.
Più nello specifico si vuole mettere lo studente nelle condizioni di:
- Effettuare un’analisi sistematica delle soluzioni tecniche presenti in un determinato contesto industriale;
- Identificare opportunità di innovazione radicale/incrementale nel contesto industriale considerato a partire dai bisogni non soddisfatti;
- Tradurre le opportunità di innovazione in obiettivi di progettazione;
- Affrontare un problema progettuale in maniera sistematica e creativa.
Prerequisiti
Competenze di base sulla progettazione industriale e dei comuni strumenti di prototipazione virtuale
Metodi Didattici
Il corso prevede lezioni teoriche ed esercitazioni. Le lezioni sono integrate con esempi e tutorial volti a chiarire l’uso degli strumenti metodologici introdotti. Le esercitazioni hanno lo scopo di far applicare le nozioni introdotte durante le lezioni teoriche a casi di studio, al fine di mettere lo studente nelle condizioni di poter valutare le problematiche di uso degli strumenti metodologici trattati.
Altre Informazioni
Ricevimento su appuntamento da fissare via email a federico.rotini@unifi.it
Modalità di verifica apprendimento
La verifica dell’apprendimento prevede lo svolgimento di un progetto di innovazione di prodotto su un tema scelto dagli studenti. In particolare, si tratta di concepire un prodotto a partire dall’analisi dei bisogni insoddisfatti dai prodotti presenti sul mercato, applicando i metodi di pianificazione e progettazione concettuale introdotti durante il corso. Il progetto dovrà essere svolto da gruppi costituiti da tre studenti. La soluzione concettuale valutata come più promettente dal gruppo di progetto, deve essere ingegnerizzata nel dettaglio, eseguendo i dimensionamenti e le verifiche di funzionalità necessarie. L’esame sarà effettuato in forma orale, a tal fine i gruppi di progetto dovranno:
- produrre una relazione scritta sull’attività svolta (di lunghezza compresa tra le 27 e le 30 pagine), che riassuma:
• il problema progettuale affrontato;
• l’organizzazione del gruppo di progetto, dalla quale sia possibile desumere i ruoli di ciascun componente;
• l’approccio metodologico seguito per analizzare e risolvere il problema progettuale, descrivendo gli strumenti metodologici utilizzati e come essi sono stati impiegati per il progetto specifico;
• i risultati ottenuti dal processo di progettazione sistematico attuato, loro valutazione e selezione della soluzione concettuale più promettente;
• l’ingegnerizzazione della soluzione valutata come più promettente;
• verifica brevettuale preliminare.
- produrre una presentazione che traduca in esposizione orale i contenuti della relazione, della durata di non più di 60 minuti per gruppo (e cioè 20 minuti per ciascun componente del gruppo progettuale).
La relazione scritta dovrà pervenire al docente del corso non oltre il terzo giorno precedente la data dell’appello. La presentazione invece sarà consegnata il giorno stesso dell’esame. Il rispetto dei termini precedenti è requisito esclusivo e inderogabile per poter sostenere l’esame.
I criteri con cui è formulata la valutazione sono:
- capacità di lavorare in gruppo e percorso metodologico seguito per la pianificazione, la progettazione concettuale e lo sviluppo della soluzione (peso 0.45);
- novità e originalità della soluzione tecnica generata e coerenza con il percorso metodologico (peso 0.35);
- qualità degli elaborati prodotti per l’esame (peso 0.20);
- partecipazione alle esercitazioni (bonus fino a 2 punti);
Programma del corso
1. Introduzione al corso: contesto e motivazioni (richiamo del ciclo progettuale, impatto delle varie fasi sul successo del prodotto, successo e innovazione e creatività, termini della creatività, importanza degli strumenti per stimolare la creatività), approcci inefficienti di progettazione del prodotto (efficacia ed efficienza del processo, brainstorming e trial & error), obiettivo del corso e introduzione al metodo mostrato nel corso, introduzione alle parti del corso e mappa delle lezioni, modalità di verifica dell’apprendimento, materiale didattico.
2. PARTE I: Metodi per la Pianificazione del Prodotto Industriale:
a. Un modello di riferimento per la rappresentazione del Prodotto nella fase di pianificazione: il concetto di bisogno, di esigenza correlata da soddisfare tecnicamente, di soluzione tecnica e quindi di modalità con cui soddisfare il bisogno, il concetto di beneficio percepito (come discriminante di scelta fra diverse modalità con cui si soddisfa l’esigenza correlata al bisogno) e la correlazione dei benefici con le caratteristiche di prodotto, la definizione di attributo di prodotto come beneficio e la classificazione secondo i termini della idealità, la definizione di valore (intenso come capacità di un artefatto di soddisfare un percipiente e quindi come funzione del complesso di benefici prodotti), le dimensioni del valore (concetto di stakeholder, concetto di ciclo vita/uso), il concetto di profilo di valore, il concetto di requisito ingegneristico e sua utilità ai fini della pianificazione del prodotto.
b. Pianificazione del prodotto, obiettivi, risultati attesi, classificazione degli approcci e introduzione del metodo: obiettivo della fase di pianificazione e descrizione del risultato atteso (obiettivo sostenibile espresso sotto la forma di profilo di valore, che si vuole perseguire nella progettazione tecnica), introduzione agli approcci di product planning riscontrabili in letteratura (forecasting di prodotto, approcci responsivi, proattivi e ibridi, pregi e difetti), introduzione del metodo oggetto del corso (illustrazione delle fasi di analisi, sintesi e valutazione e degli strumenti suggeriti, inquadramento del metodo proposto secondo la letteratura).
c. Analisi della situazione AS-IS: descrizione del risultato parziale atteso (mappa concettuale che rappresenta lo stato dell’arte dei prodotti presenti sul mercato, i quali sono modellati secondo i concetti introdotti in a), e cioè in termini di benefici offerti a quali stakeholder e in quali fasi del ciclo di vita/uso), utilità del risultato parziale atteso, la gestione ed il recupero delle informazioni per effettuare le analisi, la sintesi e la rappresentazione del modello (curve del valore multidimensionali, grafico delle dimensioni del valore, uso del paradigma QFD per la costruzione delle curve del valore multidimensionali), questionario di Likert come strumento per la scrematura dei benefici.
d. Sintesi delle opportunità di innovazione: descrizione del risultato parziale atteso (set di profili di prodotto alternativi che abbiano superato un primo screening di sostenibilità), sulla base dei risultati delle analisi, sono introdotte modalità di implementazione di una strategia incrementale (il modello di Kano e il suo impiego sul profilo di prodotto) e di una strategia radicale (i concetti fondamentali della Blue Ocean, criterio guida per applicare le ERR ai profili di valore esistenti, IDEA per la creazione di nuovi benefici, 6PF come strategie di ridefinizione del mercato, ibridizzazione), analisi preliminare della sostenibilità dei profili generati.
e. Valutazione delle opportunità di innovazione: valutazione dei risultati parziali ottenuti nella fase di generazione secondo la logica della Value Engineering (criteri con i quali eseguire la valutazione dei risultati di una strategia incrementale e di una strategia radicale), la metrica di misura dei benefici generati attraverso una strategia di innovazione radicale (Kano quantitativo, le VAMs e il loro impiego per effettuare la selezione delle idee).
3. PARTE II: Metodi Sistematici per la Progettazione Concettuale del Prodotto Industriale:
a. Il processo di progettazione: Il processo di progettazione nel ciclo di vita del prodotto: implicazioni sulle fasi successive. Progettazione originale e progettazione incrementale: concetti e differenze di base. La progettazione concettuale, di embodiment e di dettaglio: l’iteratività del processo di progettazione.
b. Traduzione degli attributi di prodotto in requisiti tecnici: il passaggio dal product planning alla progettazione ingegneristica: perché è necessario trasformare gli attributi di prodotto in requisiti espressi in forma tecnica. Il concetto di funzione, principio fisico, struttura. Checklist per l’acquisizione dei requisiti progettuali e relativa implementazione nella matrice di conversione e mappatura degli attributi di prodotto (PP-CD). Estrazione della lista di requisiti in forma tecnica e catalogazione secondo la logica 6PF, all’interno della matrice PP-CD. Importanza di un set esaustivo di informazioni di partenza e iteratività del processo di acquisizione: la definizione del task di progettazione.
c. La progettazione concettuale. Progettazione solution-based VS problem-based: differenze tra la tipologia di approccio più intuitiva e quella più analitica. L’inerzia psicologica del progettista ed il concetto di astrazione come strumento per l’innovazione. La progettazione concettuale sistematica e relative fasi (Generativa, Compositiva e Selettiva): l’approccio al task di progettazione attraverso iterazioni tra stadi ben definiti. Modello classico di progettazione sistematica Functional Decomposition and Morphology: concetti di base, esempi e limiti applicativi.
d. L’approccio PSN per la progettazione concettuale: la definizione del punto di partenza del processo: il task di progettazione. Il concetto di co-evoluzione di problemi e soluzioni: logica di base per la fase generativa, strumento grafico e regole fondamentali (“primo problema”, “primo livello di problemi”, “sotto-problemi”, “indipendenza tra i rami”, “corretto livello di astrazione”, “completezza della rete”). Gestione dei diversi livelli di astrazione durante la progettazione: approfondimenti ed implicazioni sui risultati del processo generativo. Gestione del processo di acquisizione di informazioni durante l’attività generativa: mappatura e archiviazione delle attività di acquisizione delle informazioni. Differenze tra progettazione di nuovo prodotto e re-progettazione di prodotti esistenti nella PSN. Fase compositiva e problematiche relative alla combinazione delle diverse soluzioni esplorate nella fase generativa. Realizzazione degli sketch grafici rappresentativi delle varianti di concept da sottoporre a selezione.
e. Selezione delle soluzioni: determinazione dei parametri e dei criteri di valutazione delle varianti di concept. Metodo matriciale per la selezione delle soluzioni concettuali preferite. Preparazione alla fase di progettazione di Embodiment.
4. PARTE III: Cenni sulla proprietà intellettuale, brevetti e ricerche brevettuali:
a. La Proprietà Intellettuale: definizione di Proprietà Intellettuale e Proprietà Industriale, tipologie di trovato e forme di tutela correlate (con particolare riferimento al brevetto di invenzione, al modello di utilità, al marchio), validità territoriale e temporale, requisiti per la brevettabilità di una soluzione, cenni sulle procedure brevettuali.
b. Struttura dei brevetti: parti principali di un brevetto e informazioni presenti.
c. Ricerca brevettuale: Finalità delle ricerche, strategie di ricerca, impostazione di una ricerca brevettuale.