La progettazione ingegneristica

progettazione

Come si fa a realizzare un buon progetto? Quali sono i criteri principali da seguire per una buona progettazione?

Anche se la creatività è fondamentale e può fare la differenza tra un buon progetto ed uno geniale, la progettazione di un prodotto si basa sulla razionalità, nella ricerca di un nesso logico tra causa ed effetto, dimostrabile matematicamente.

Per far sì che un progetto sia ben sviluppato, è necessario che esso contenga alcuni punti fondamentali che ne definiscono le caratteristiche; si rende quindi necessario in qualche modo standardizzare anche l’approccio al problema, rendendolo sistematico,in modo da razionalizzare il processo di progettazione e di produzione, concetto che però non deve essere sinonimo di rigidità del flusso di lavoro.

Fondamenti

Cerchiamo di chiarire alcuni concetti di base.

Prima domanda: perché nasce un progetto o un prodotto? La risposta potrebbe essere scontata…o forse no. Nasce dalla necessità di raggiungere un obiettivo, come ad esempio quello di soddisfare le richieste di un segmento di mercato, oppure risolvere un problema legato ad un componente già esistente, oppure per concretizzare una nuova idea. In tutti i casi il vero obiettivo è quello di vendere! Che sia un prodotto nuovo o il miglioramento di uno esistente.

E perché un problema tecnico abbia una soluzione o un’idea un’applicazione è necessario che il progettista svolga con criterio la sua attività.

La figura dell’ingegnere è quindi fondamentale per il successo del prodotto. Ma quali sono le principali attività del progettista? Qui potrebbero venire in mente varie classificazioni, ma sicuramente saranno presenti le seguenti:

  • Concettualizzare: il progettista deve inizialmente trovare delle soluzioni a livello concettuale, che possono essere dei metodi per risolvere un problema o dei nuovi prodotti:
  • Concretizzare: bisognerà quindi iniziare a definire meglio le soluzioni pensate e capire come attuarle dal punto di vista pratico;
  • Dettagliare: una volta definite nel complesso le soluzioni e il modo con cui verranno applicate, occorre definire i dettagli dei singoli componenti del prodotto o dei singoli processi che definiscono il metodo.

L’approccio al problema

Nella fase di approccio ad un problema può essere conveniente valutare inizialmente la funzione globale del nuovo prodotto (o del nuovo metodo) per poi suddividerla in più sottosistemi con funzioni differenti e più semplici, correlati tra loro. Questo permette di semplificare l’analisi. L’insieme delle funzioni dei sottosistemi e del principale prende il nome di struttura funzionale.

Struttura funzionale progettazione

Rimanendo ancora nella prima fase del progetto, quella concettuale, si possono seguire alcune linee guida, una sorta di check list, per arrivare ad una soluzione a partire dal problema:

  • Analisi del problema, raccogliendone informazioni, svolgendo analisi di mercato e studiando casi simili già noti;
  • Definizione degli obiettivi, per avere chiaro quale deve essere il risultato finale;
  • Definizione di più soluzioni;
  • Analisi delle soluzioni, per individuarne i pro e i contro;
  • Scelta della soluzione migliore;
  • Sviluppo della soluzione.

Anche in questo caso è importante tenere in mente il fatto che queste linee guida non sono rigide, anzi, rappresentano una procedura iterativa, per cui al termine di ogni punto è possibile tornare indietro ad uno qualsiasi dei punti precedenti e analizzare il processo da punti di vista differenti.

Flusso di progettazione

Il processo

Sono stati identificati alcuni punti principali che scandiscono l’intero processo di progettazione, dall’idea al prodotto finito. In questo modo il progettista è facilitato nella ricerca di mantenere sempre sotto controllo lo stato delle attività, incrementando la propria efficienza. Vediamo quali sono.

1. Definizione dei requisiti

Obiettivo progettazione

Generalmente la richiesta di realizzazione di un nuovo prodotto nasce dal marketing, che in base a ricerche di mercato e studi di settore definisce cosa deve essere realizzato. Chiaramente non è sempre così, un nuovo prodotto può nascere per migliorarne uno già esistente, o per risolvere problemi di una versione precedente, o ancora per soddisfare nuovi vincoli di legge. Generalmente però il marketing guida questa fase, per incrementare le vendite aziendali.

Definito il target, le informazioni vengono condivise con gli uffici di progettazione, in cui vengono definiti i requisiti principali che deve avere il prodotto.

Una casa automobilistica per esempio, dopo studi di settore decide di realizzare un veicolo che si collochi in un determinato segmento di mercato, definisce la tipologia (sportivo, SUV, utilitaria, ecc…), e altri dettagli, magari che sia una via di mezzo tra modelli già venduti.

2. Design di concetto

Progettazione - Bozzetto

In questa seconda fase si cerca una soluzione, inizialmente con un grado di astrazione abbastanza elevato. Nel nostro caso in questa fase potrebbero rientrare i bozzetti di stile, in cui vengono disegnate le prime idee del veicolo, definite le linee caratteristiche, dimensioni e proporzioni.

Sempre in questa fase vengono stabiliti il principio globale di funzionamento e le strutture funzionali (concept).

Per trovare le soluzioni ad un problema o per definirne una innovativa possono essere di aiuto le seguenti metodologie di analisi:

  • Suddividere il problema in “sottoproblemi”, essenziali e non; ed ognuno di questi suddiviso ulteriormente in problemi più piccoli;
  • Applicare il pensiero convergente, in cui il punto iniziale è l’obiettivo che si vuole raggiungere, e da questo si analizzano tutte le diverse. Questo metodo enfatizza l’approccio razionale al problema;
  • Applicare il pensiero divergente, in cui da una soluzione si analizzano diverse ipotesi di soluzioni differenti, e da ognuna di queste altre ancora. Questo metodo enfatizza il lato creativo della persona.

3. Ingegnerizzazione

Il concept viene condiviso con i progettisti, che ne definiscono la fattibilità tecnica e definiscono il layout generale del prodotto.

Progettazione CAD

4. Progettazione di dettaglio

Ogni singolo componente viene definito specificando forme, spessori, materiali, costi ecc… Vengono realizzati anche i disegni tecnici e l’elenco dei componenti che costituiscono l’assieme prodotto.

Tempi

Per definire correttamente i tempi del progetto e per una pianificazione efficace, occorre identificare bene le attività, come sono legate tra loro e le dipendenze corrispondenti.

Occorre anche stimare il tempo necessario allo svolgimento di ogni attività in funzione della sua complessità e del numero di risorse da impiegare per ciascuna di esse.

Uno strumento molto utile per tenere sempre d’occhio attività, tempi, risorse e le loro relazioni è il diagramma di Gantt.

GANTT progettazione

Costi

Quando un prodotto ha successo? Questa è una domanda fondamentale. La risposta si può racchiudere in tre punti: il successo si raggiunge se il prodotto:

  • Soddisfa le necessità dei clienti;
  • Viene venduto al momento giusto;
  • Viene venduto al prezzo giusto.

Anche quest’ultimo punto è strettamente legato alla progettazione; il prezzo del prodotto finito è infatti la somma di diversi contributi, i principali dei quali possiamo riassumerli con un’equazione:

costi di progetto + costi di produzione + guadagni = costo finale del prodotto

Il primo addendo costituisce la voce con il peso maggiore, dunque se vogliamo contenere il più possibile il prezzo finale dobbiamo pianificare in modo efficace la progettazione, in modo ad esempio da ridurre il più possibile la necessità di dovere tornare ad una fase precedente del progetto per risolvere un problema di sviluppo prodotto che era possibile prevedere nella fase iniziale.

Questa probabilità si riduce anche chiarendo i compiti e le responsabilità di ogni risorsa e condividendo le informazioni.

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