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ARCHITETTURA DI PRODOTTOARCHITETTURA DI PRODOTTO

Progettazione e Sviluppo Prodotto 175

Cos’è l’architettura di prodotto

� La scelta dell’architettura di prodotto consiste nella definizione dei seguenti aspetti:

� elementi funzionali;

� corrispondenza (mappatura) tra elementi funzionali e componenti o moduli del prodotto (componenti fisici);

� interfacce tra i componenti o moduli

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Definizione degli elementi funzionali

� La definizione degli elementi funzionali può essere effettuata adiversi livelli di dettaglio;

� Esistono linguaggi formali ed informali per la descrizione dellefunzionalità (es.: IDEF -Integrated DEFinition- o UML -Unified Modeling Language-)

� Si possono raffigurare gli elementi funzionali con diagrammi allo scopo dei evidenziarne le relazioni esistenti tra loro e con elementi esterni


Definizione degli elementi funzionali. Esempio.

� Consideriamo un carrello di trasporto per autoveicolo. Possiamo individuare le seguenti funzioni:

Connettersi al veicolo

Supportare il peso del carico

Proteggere il carico dalle intemperie

Minimizzare la resistenza dell’aria

Sospendere la struttura del carrello

Trasferire il carico alla strada

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Corrispondenza tra elementi funzionali e componenti fisici

� Consiste nell’associare funzioni a componenti. L’associazione può essere di diversi tipi:

� Uno a uno (a ciascuna funzione corrisponde un solo componente e viceversa)

� Molti a uno (a più funzioni corrisponde un solo componente)

� Uno a molti (a ciascuna funzione corrisponde più di un componente)


Le interfacce fra i componenti

� Le interfacce rappresentano il collegamento tra componenti. Possono essere di tipo meccanico (es.: collegamento filettato) o di altri tipo (es.: collegamento tramite infrarossi).

� Per alcune interfacce possono esistere degli standard internazionali (es.: elementi filettati, pneumatici / cerchi, porte USB, etc.)

� In alcuni casi può essere utile definire degli standard a livello aziendale, con conseguente maggioreintercambiabilità e riduzione del numero di componenti.

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Componenti accoppiati e disaccoppiati

� Due componenti si dicono accoppiati se la modifica di uno dei due comporta modifiche anche sull’altro.

� Viceversa due componenti non sono accoppiati se la modifica di uno non comporta modifiche sull’altro.


Architettura modulare

� L’architettura modulare si basa su:� mappatura uno a uno tra funzioni e componenti;� interfacce disaccoppiate tra i componenti

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Tipologie di architettura modulare

� Si possono identificare tre tipologie di architettura modulare: slot, bus e sectional.

� Slot: ogni componente ha un’interfaccia diversa dagli altri (i componenti non possono essere scambiati). Esempio: autoradio (implementa una funzione, è disaccoppiata dai componenti circostanti ed ha un’interfaccia specifica).

� Bus: ogni componente si connette ad un elemento “centrale” comune. Esempio: bus di un PC (tutte le schede, la RAM e la CPU si connettono ad esso).

� Sectional: tutti i componenti hanno la stessa interfaccia (modello tipo Lego)


Architettura integrale

� L’architettura integrale si basa su:� mappatura complessa (non uno a uno) tra funzioni e

componenti;� interfacce di tipo accoppiato

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Scelta dell’architettura

� In molti casi l’architettura di prodotti esistenti non è una scelta deliberata, ma piuttosto il risultato di successive modifiche

� Teoricamente si ritiene l’architettura modulare superiorealle altre, per i motivi riassunti nella trasparenza successiva


Vantaggi dell’architettura modulare

� Il prodotto è costituito da moduli indipendenti che possono essere progettati e realizzati separatamente;

� Si possono ridurre i tempi di progettazione e produzioneparallelizzando il processo (ognuno progetta e realizza il proprio componente);

� Il singolo progettista deve preoccuparsi soltanto dell’interfaccia di ciascun modulo, e non di come questi è al suo interno (strategia black box);

� Si può ottenere una vasta gamma di prodotti combinando i componenti esistenti;

� I componenti comuni possono essere realizzati con volumi elevati conseguendo economia di scala;

� È più facile modificare e migliorare il prodotto agendo sui singoli moduli.

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Svantaggi dell’architettura modulare

� Nella pratica una modularizzazione completa è difficilmente realizzabile.

� In generale si ottengono prodotti con un peso maggiore, dal momento che ciascun componente implementa una sola funzione.

� La progettazione modulare richiede uno sforzo maggiore ed è intrinsecamente più difficile di quella integrale

� Possono aversi prodotti con una minore qualità estetica


Standardizzazione dei componenti

� Uno dei risvolti positivi dell’architettura modulare è che facilita la standardizzazione dei componenti.

� La standardizzazione consiste nell’utilizzo dello stesso componente in più prodotti.

� Un componente standard è normalmente meno costoso e più affidabile di un componente costruito ad hoc.

� L’uso della standardizzazione può ridurre i tempi di sviluppo prodotto (utilizzare al massimo quello che già esiste)

� D’altro canto: la standardizzazione può frenare l’azienda nel processo di innovazione, a causa della necessità diretrocompatibilità con i prodotti esistenti.

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Carry over

� Il carry over rappresenta la percentuale di componenti utilzzata sui nuovi prodotti che è già presente sui prodotti commerciali (“do not reinvent the wheel”). I vantaggi del carry over sono:� Minimizzazione dell’investimento (lo sforzo è

concentrato solo sui componenti nuovi);

� Economia di scala (se il componente è utilizzato su più di un prodotto è maggiore il suo volume di produzione);

� Focus dell’azienda (il lavoro si concentra sullo sviluppo dei core components)

� Maggiore affidabilità (grazie all’utilizzo di componenti ampiamente testati)


Sviluppo di componenti specifici

� Lo sviluppo di componenti specifici è la tendenza opposta al carry over. Presenta i seguenti vantaggi:

� Possibilità di massimizzare le prestazioni (realizzando componenti ad hoc abbiamo un “tuning” più fine)

� Realizzazione di componenti tecnologicamente più innovativi (se il componente è utilizzato su più di un prodotto è maggiore il suo volume di produzione);

� Ottimizzare il peso del prodotto

� Ottimizzare l’aspetto estetico

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Relazione tra performance e architettura di prodotto

� Si distinguono due tipi di performance di prodotto:� Performance locali: dipendono dalle proprietà di uno o di

un gruppo ristretto di componenti (es.: efficienza dei fari di un’auto);

� Performance globali: dipendono dalle proprietà della maggior parte dei componenti (es.: consumo di un’auto).

� Le performance locali possono essere ottimizzate tramite un’architettura modulare.

� Le performance globali possono essere ottimizzate tramite un’architettura integrale.


Function sharing e geometric nesting

� Function sharing e geometric nesting sono due approcci per l’ottimizzazione delle dimensioni e del peso.

� Il function sharing consiste nell’eliminare componenti facendo svolgere a ciascuno più di una funzione (es.: nella moto BMW R1100 RS il motore è parte della struttura portante della moto).

� Il geometric nesting consiste nel disporre i componenti in modo da occupare minor spazio possibile ed occupare un volume con una determinata forma. Una conseguenza è l’accoppiamento delle interfacce con perdita della modularità.

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Definizione dell’architettura di prodotto

� È il processo che porta alla definizione dei seguenti aspetti:� configurazione geometrica del prodotto;� definizione dei blocchi principali;� definizione delle interazioni tra i blocchi

� I passi per definire l’architettura di prodotto sono:1. creare uno schema del prodotto;2. raggruppare gli elementi dello schema;3. creare una configurazione geometrica;4. identificare le interazioni fondamentali e

secondarie.


Generazione dello schema del prodotto

� Consiste nella definizione degli elementi (< 30) del prodotto. Alcuni possono essere descritti solo funzionalmente, altri possono essere componenti fisici.

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Raggruppamento degli elementi dello schema

� Consiste nell’assegnare ogni elemento dello schema ad un blocco funzionale.


Aspetti da tenere presenti nella definizione dei blocchi funzionali

� Integrazione geometrica e precisione. Raggruppare elementi che richiedono stretta integrazione geometrica.

� Function sharing. Es.: incorporare display e controlli nella stampante.

� Capacità dei fornitori. Raggruppare gli elementi per fornitori (dei quali si conosce l’affidabilità)

� Similitudine nel processo produttivo. Raggruppare elementi realizzati con la stessa tecnologia.

� Localizzazione delle modifiche. Attribuire un blocco unico agli elementi sui quali si prevede di apportare modifiche.

� Tenere conto delle varianti. Es.: differenti voltaggi a seconda del mercato

� Favorire la standardizzazione. Raggruppare in un unico blocco un insieme di elementi utilizzato in altri prodotti.

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Creare una configurazione geometrica

� Consiste nel definire il layout fisico del prodotto. Si possono utilizzare semplici modelli di cartone o modelli CAD 3D, o anche prototipi.

� Valutare la fattibilità delle interfacce geometriche tra blocchi (possibile feedback sulla fase precedente)

� Stabilire le relazioni dimensionali di massima tra i blocchi

� Coordinarsi con i designer industriali per migliorare l’estetica.


Identificare le interazioni tra blocchi

� Le interazioni tra blocchi possono essere primarie o secondarie.� Le interazioni primarie sono quelle volute dai

progettisti. Es.: foglio di carta che passa dal vassoio al rullo di stampa (passaggio di materiale).

� Le interazioni secondarie sono quelle non volute (side effects). Es: le vibrazioni del meccanismo di prelievo carta influiscono sul posizionamento della cartuccia

� I blocchi con un numero elevato di interazioni dovrebbero essere progettati da gruppi con grande capacità di comunicazione.

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