Riassunto analitico
Il contesto ingegneristico odierno obbliga i progettisti a rivedere i propri metodi di lavoro, al fine di raggiungere la massima efficienza, al contempo minimizzando i costi, il Time-to-Market che caratterizza i singoli prodotti e, in generale, il tempo necessario per sviluppare qualsiasi tipo di soluzione, sia essa completamente innovativa o una semplice revisione di prodotti già consolidati. A tal fine, negli anni Settanta, sono stati sviluppati nuovi principi progettuali, appartenenti alla metodologia nota come Design for Assembly and Manufacturing (DfMA), che ha affiancato i paradigmi progettuali precedentemente elaborati da Pahl e Beitz. A livello teorico, è possibile applicare queste nozioni, ormai consolidate, a qualsiasi tipologia di prodotto, anche a quelli più complessi, come aeromobili adibiti a trasporto civile, ma, in tal caso, la difficoltà intrinseca al problema può ostacolare fortemente il raggiungimento di risultati degni di nota. In particolare, all’interno di questo progetto di tesi, si intende risolvere parte del problema intervenendo sulle fasi iniziali dello sviluppo di un prodotto, nello specifico sullo step noto come conceptual design. Infatti, è bene notare che, per ridurre al minimo il tempo e, conseguentemente, i costi da sostenere, è opportuno prevenire qualsiasi loop che si possa generare durante il processo di Project Development (PV), causati da errate interpretazioni dei requisiti, dalla mancata individuazione o considerazione di vincoli ambientali di varia natura e da altri possibili problemi. Tenendo a mente questo obiettivo, uno dei modi per perseguire il suo raggiungimento è la generazione di metodi sistematici volti all’applicazione dei principi DfA sin dalla fase del conceptual design, ottenendo una metodologia più moderna e adatta alle nuove esigenze industriali, detta Conceptual Design for Assembly (CDfA). Per dimostrare i vantaggi derivanti dall’applicazione di tali paradigmi, si è scelto di applicarli per ottimizzare il processo di installazione di sedili di aeromobili per trasporto civile. Per raggiungere questo risultato, il primo passaggio è consistito nella raccolta di tutti i parametri caratterizzanti il processo di assemblaggio di tre differenti modelli di sedili. Successivamente, note le criticità tipiche del processo, si è proceduto con la creazione di un tool che consentisse di valutare sin dalla fase concettuale la bontà, relativamente alla fase di assemblaggio, di un’eventuale nuova soluzione, prima ancora di procedere alla sua concretizzazione. In particolare, il punto di forza di questo strumento è rappresentato dai diversi punteggi in grado di calcolare, suddivisili in due categorie: (i) un punteggio globale, per escludere immediatamente le soluzioni progettuali meno promettenti; e (ii) un punteggio per ciascun dominio, ovvero per ciascun insieme di parametri che fanno riferimento ad un ambito comune, in termini di assemblaggio, attraverso cui procedere a un miglioramento mirato di specifiche varianti progettuali. Per quanto concerne, invece, la dimostrazione dell’efficacia della metodologia e del relativo tool, tale validazione è eseguita in sinergia con un’azienda leader del settore aeronautico (AIRBUS), tenendo conto dei seguenti obiettivi: (i) valutare la completezza e l’affidabilità del tool; e (ii) valutare l’aderenza alla realtà dei risultati ottenuti grazie a tale studio, mediante un’indagine sperimentale su modelli di aeromobili e di allestimenti concordati con l’azienda.
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Abstract
Nowadays, the engineering context forces designers to review their working methods to achieve the required efficiency and, at the same time, to minimise costs, products Time-to-Market and the overall design time. With this objective, in the Seventies, new design principles were developed, all grouped under the family Design for Manufacturing and Assembly (DFMA) methodologies. Generally, these strategies have been applied to many products through the years, but as complex products as aircrafts are characterised by difficulties that can highly impede the achievement of remarkable results simply using well-known strategies. Thus, in this research project, a new approach is conceived to solve part of the problem, working on the earliest phases of the product development process, particularly on the conceptual design phase. In fact, if the aim is to reduce time and costs involved to design a new product, it is advisable to prevent any type of loop that might arise during the project development step. Bearing in mind this target, one possible solution is represented by the building of systematic methods intended to employ DfA principles even during the conceptual design phase, achieving the realisation of a more modern and suitable design methodology, known as Conceptual Design for Assembly (CDfA). To demonstrate the advantages stemming from the application of these new paradigms, they have been applied with the purpose of improving the seat installation process inside civil aircrafts. To that end, the first step consists in the knowledge collection, i.e., all assembly parameters are gathered and systematically arranged for the following phases. Next, once the typical criticalities affecting that process have been assessed, a tool is bult, aiming at the evaluation of the goodness of a product variant from an assembly viewpoint during the conceptual design step. The main strong points of this strategy are the two different scores that can be computed through it: (i) a global one, allowing to disregard fewer promising variants; and (ii) a score for each domain, i.e., for each group of attributes addressing to the same subject, useful to improve specifical design variants in a focused manner. The efficacy of the method and the relative tool are proved through a validation step performed along with a leading company in the aeronautical sector (AIRBUS), with these targets: (i) evaluate the completeness and reliability of the tool; and (ii) evaluate the adherence to reality of the results obtained during this study, by means of an experimental research on aircraft models and equipment previously defined along with the company.
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