Evaluating product concepts through axiomatic design

This thesis describes the effectiveness of axiomatic design methodology in early phase development in conceptual design. The scope of the thesis will focus on exploiting four domains of axiomatic design in evaluating product concepts in design process. Study revealed that about 70%–80% of the product life cycle cost is determined in conceptual design. Design phase is essential because to gain a best design is not simple especially in complex product. Engineering to order product development is known as complex one because its produces unique, highly customized products which are characterized by low volume production, complexity of different functional requirements and individual standards of the customer groups. Complexity here will be translated into the relationship between components that normally is expressed into design. Due to its complexity, many design changes could be happened and naturally would lead to problems of longer time in designing, perhaps may have effect on delivery time and of course increasing cost over budget. Therefore, skills to understand and generate a good design is important. Choosing a good design in early phase development, it will reduce excessive lead time especially in engineering to order industry with complex products. Many methodologies have been proposed in order to produce a good design. Axiomatic design is one of them. Axiomatic design offers a scientific basic for design and improving design activities. Axiomatic design is not applied only in product development but also in many other applications such as system design, software design, and so on. Through its systematic approach and consideration of Independence Axiom and Information Axiom, even highly complex project can use it to reduce complexity in design task. However, there are challenges and limitations existed in axiomatic design which are no methodology assigned in determining each variable in domains and the existence of coupled design. Therefore, a conceptual framework is proposed to give a solution in engineering design particular in ETO companies. This framework defines the needs, functional requirements, design parameters, process variables and their relationships. Axioms and rules of the Axiomatic Design are discussed and summarized, which helps users understand the design issue deeply. This framework is demonstrated into an example of case study in maritime ETO design. Specific axioms and rules are recommended and analyzed based on fact based while the concepts and components are identified. With the help of the Axiomatic Design and its axioms and rules, it provides numerous product design concepts and potentially may help users to increase their performance and produce a good product design. The framework allows axiomatic design with user involvement being considered in determining user needs at beginning the design process. Besides, other factors need to be considered and other tools are necessary for evaluating design solution also recommended in this framework and derived into each domain. In this thesis, the basic introduction of axiomatic design principle will be discussed, a brief of set based concurrent engineering, conceptual design phase, and functional decomposition are presented. Moreover, in details will discuss about function decomposition into sub function with purpose to gain good design and how to evaluate the good feasible concept solution among many alternatives. Conceptual framework based on axiomatic design was proposed and presented in case study in maritime ETO design to see how it works. Finally, the research proposal and questions are proposed. The objective of this thesis was to understand the concept of axiomatic design in design process while developing product.

Questa tesi descrive l'efficacia della metodologia di progettazione assiomatica nello sviluppo della fase iniziale nella progettazione concettuale. Lo scopo della tesi si concentrerà sullo sfruttamento di quattro domini di progettazione assiomatica nella valutazione dei concetti di prodotto nel processo di progettazione. Lo studio ha rivelato che circa il 70% -80% del costo del ciclo di vita del prodotto è determinato nella progettazione concettuale. La fase di progettazione è essenziale perché ottenere un design migliore non è semplice, specialmente nei prodotti complessi. L'engineering per ordinare lo sviluppo del prodotto è noto come complesso perché produce prodotti unici e altamente personalizzati che sono caratterizzati da una produzione a basso volume, dalla complessità dei diversi requisiti funzionali e dagli standard individuali dei gruppi di clienti. La complessità qui verrà tradotta nella relazione tra componenti che normalmente viene espressa in design. A causa della sua complessità, è possibile che si verifichino molte modifiche al design e, naturalmente, potrebbero verificarsi problemi di progettazione più lunghi, che potrebbero influire sui tempi di consegna e, naturalmente, aumentare i costi rispetto al budget. Pertanto, le competenze per comprendere e generare un buon design sono importanti. Scegliendo un buon design nello sviluppo della fase iniziale, si ridurranno i tempi di consegna eccessivi soprattutto in ambito ingegneristico per ordinare l'industria con prodotti complessi. Molte metodologie sono state proposte per produrre un buon design. Il design assiomatico è uno di questi. Il design Axiomatic offre una base scientifica per la progettazione e il miglioramento delle attività di progettazione. Il design assiomatico non è applicato solo nello sviluppo del prodotto, ma anche in molte altre applicazioni come la progettazione di sistemi, la progettazione di software e così via. Attraverso il suo approccio sistematico e la considerazione dell'Indipendenza Axiom e Information Axiom, anche un progetto estremamente complesso può utilizzarlo per ridurre la complessità nelle attività di progettazione. Tuttavia, esistono sfide e limitazioni nella progettazione assiomatica che non sono assegnate a nessuna metodologia per determinare ciascuna variabile nei domini e l'esistenza del design accoppiato. Pertanto, viene proposta una struttura concettuale per dare una soluzione in particolare alla progettazione ingegneristica nelle società ETO. Questa struttura definisce i bisogni, i requisiti funzionali, i parametri di progettazione, le variabili di processo e le loro relazioni. Assiomi e regole del design assiomatico sono discussi e riassunti, il che aiuta gli utenti a comprendere a fondo il problema del design. Questo quadro è dimostrato in un esempio di studio di caso nella progettazione ETO marittima. Assiomi e regole specifici sono raccomandati e analizzati in base ai fatti, mentre i concetti e i componenti sono identificati. Con l'aiuto di Axiomatic Design e dei suoi assiomi e regole, fornisce numerosi concetti di design del prodotto e potenzialmente può aiutare gli utenti ad aumentare le loro prestazioni e produrre un buon design del prodotto. Il framework consente la progettazione assiomatica con il coinvolgimento dell'utente nel determinare le esigenze dell'utente all'inizio del processo di progettazione. Inoltre, altri fattori devono essere considerati e altri strumenti sono necessari per valutare la soluzione di progettazione raccomandata anche in questo quadro e derivata in ciascun dominio. In questa tesi, verrà discussa l'introduzione di base del principio di progettazione assiomatica, un breve insieme di ingegneria concomitante basata su insiemi, fase di progettazione concettuale e decomposizione funzionale. Inoltre, nei dettagli discuterà sulla scomposizione della funzione in sotto funzione con lo scopo di ottenere una buona progettazione e su come valutare la buona soluzione del concetto fattibile tra molte alternative. La struttura concettuale basata sul design assiomatico è stata proposta e presentata in un caso studio nel design ETO marittimo per vedere come funziona. Infine, vengono proposte la proposta di ricerca e le domande. L'obiettivo di questa tesi era comprendere il concetto di design assiomatico nel processo di progettazione durante lo sviluppo del prodotto.