Torry-Smith, Jonas

Forskningen som ligger til grund for denne phd-afhandling omhandler integrationsfænomenet ved udvikling af mekatroniske produkter. Den bidrager til fænomenforståelsen og til konceptmodellering af mekatroniske produkter. Disse produkter opfattes som værende fremkommet ved en koordineret indsats mellem mekanik-, elektronik- og softwareudvikling.Virksomheder som er involveret i multidisciplinær produktudvikling står over for udfordringen om at skulle koordinere forskellige ingeniørdiscipliner med det formål at opnå en synergetisk effekt og samtidigt undgå faldgrubber når løsninger fra forskellige ingeniørdiscipliner skal kombineres og fungere som en integreret helhed. Den holistiske synsvinkel på et produktkoncept er til tider ikke eksisterende i projekter og ingeniører fra forskellige discipliner er tilsyneladende tilbageholdende med at interagere med hinanden. Litteraturundersøgelser, industrieksempler og praktisk erfaring benyttes til at granske integrationsfænomenet. Dette fører til en afdækning af en række udfordringer som virksomheder oplever i relation til fænomenet, som opleves fra produktniveau til det virksomhedsorganisatoriske niveau. En omfattende litteraturundersøgelse foretages med det formål at afdække eksisterende løsninger som adresserer udfordringerne relateret til integrationsfænomenet, og med det formål at evaluere hvilken tilstrækkelighed hvormed udfordringerne er adresseret af de anførte løsninger i den konkrete udviklingssituation. Undersøgelsen påpeger at de eksisterende løsninger kun delvist adresserer de anførte udfordringer og at løsningerne i vid udstrækning understøtter analyseaktiviteter frem for synteseaktiviteter. Undersøgelsen viser endvidere at funktionsmodellering kan benyttes som fælles modelleringssprog i de tidlige faser i udviklingsprocessen, men at senere faser må bero på formelle og uformelle transformationer af informationer om produktkonceptet mellem domænerne forårsaget af mangel på et fælles modelleringssprog.Den videre forskning er målrettet mod en af de tidligere afdækkede udfordringer som er relateret til integrationsfænomenet. Denne udfordring dækker problematikken ved at modellere og kontrollere multiple relationer som opstår i produktkonceptet som følge af den multidisciplinære udviklingsform. En ’produkt-relateret afhængighed’ defineres dækkende over relationer i et produktkoncept mellem funktioner, egenskaber og midler (løsninger) som en konsekvens af udviklingsprocessen. Baseret på tre cases fra industrien etableres en klassifikation som indeholder 13 generiske typer af afhængigheder. Litteraturundersøgelsen viser at en sådan klassifikation ikke er forsøgt opnået tidligere. Uden en klassifikation som kan danne grundlæget for en struktureret afdækning af afhængigheder må udviklingsteamet forlade sig på at disse potentielt kritiske afhængigheder opdages i tide på anden vis. Et ’Mekatronisk Integrationskoncept’ opstilles med det formål at operationalisere brugen af klassifikationen af afhængigheder. Endvidere er formålet at iscenesætte en diskussion blandt ingeniørerne fra de forskellige discipliner på områder som er vigtige at afklare mellem de udviklingsingeniører som bidrager med løsninger til det samlede produktkoncept. Således har det ikke været intentionen af skabe en holistisk konceptbeskrivelse, hvori alle relevante aspekter er medtaget. Klassifikationen og det Mekatroniske Integrationskoncept bliver evalueret via en case fra industrien. Resultatet af evalueringen viser at de 13 typer af afhængigheder kan identificeres, afklares og modelleres ved brug af klassificeringen og det Mekatroniske Integrationskoncept. Resultatet indikerer endvidere at oprettende arbejde som følge af integrationsproblemer kan reduceres, projektgennemløbstiden forkortes og produktperformance kan øges i projekter i industrien.The research carried out in this PhD thesis focuses on the integration phenomenon in the design of mechatronic products. It contributes to the understanding of the phenomenon and to conceptual modelling of mechatronic products. These products are perceived to have emerged as a consequence of a joint effort between mechanical, electronics and software development.Companies engaged in multi-disciplinary product development face the challenge of coordinating different engineering disciplines to pursue a synergistic effect and to avoid failures when solutions from the different engineering disciplines have to be combined and function in an integrated fashion. The holistic view of the product concept is sometimes missing in projects and engineering disciplines are reluctant to interact.Investigations of literature, cases from industry and practical experience are used for dissecting the integration phenomenon. This reveals a vast number of challenges, which companies experience in relation to the phenomenon, ranging from product-level challenges to organization-level challenges.A comprehensive literature study is carried out with the aims of finding proposed solutions for addressing the challenges related to the integration phenomenon and evaluating how well the challenges are addressed by using the solutions in a design setting. The study shows that the available solutions only partly cover the stated challenges and that a large part of the identified solutions appear to support analysis activities rather than synthesis activities. The study further shows that functional modelling can be used to create a common model in the early phases of design, but later phases have to rely on informal and formal transformation of information about the product concept between the domains due to the absence of a common modelling language.The further research is aimed at one particular challenge related to the integration phenomenon, which is the difficulty in modelling and controlling multiple relations in the product concept as a consequence of the multidisciplinary development. ‘A product-related dependency’ is defined to describe relations in the product concept between functions, properties and means (solutions) appearing as a consequence of the design process. Based on three cases from industry a classification of dependencies is established, highlighting thirteen types of generic dependencies to be aware of when designing mechatronic products. The literature study shows that such a classification has not been attempted before. Without a classification to provide a basis for a structured search it is left to chance for the development team to discover potentially critical dependencies in due time. A ‘Mechatronic Integration Concept’ is proposed aiming at operationalizing the use of the classification. The purpose is to facilitate discussions between engineers from different disciplines on matters that are important to clarify between the designers working on contributing with solutions to the product concept. Hence, it is not meant to be a conceptual description of every important aspect of the product concept. The classification and the Mechatronic Integration Concept are evaluated by deploying them in a mechatronic project from industry. The results from the evaluation show that the thirteen groups of dependencies can be identified, clarified and modelled by use of the classification and the Mechatronic Integration Concept. The results also indicate that rework can be avoided, leadtime can be shortened and the performance of the product increased by utilizing them in industrial projects

Online Research Database In Technology

Designing Mechatronic Products - Achieving Integration by Means of Modelling Dependencies

http://orbit.dtu.dk/ws/files/108702489/Designing_Mechatronic_Products.pdf

Designing Mechatronic Products - Achieving Integration by Means of Modelling Dependencies

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Online Research Database In Technology