Thiết kế phát triển sản phẩm

Eppinger Product Design and Development -International version, Mc Graw Hill, 4th Edition Topic này trình bày các vấn đề liên quan đến việc sáng tạo, thiết kế và phát triển sản phẩm, từ

Thiết kế và Phát triển sản phẩm - Product Design and Development

Karl T Ulrich & Steven D Eppinger Product Design and Development -International version, Mc Graw Hill, 4th Edition

Topic này trình bày các vấn đề liên quan đến việc sáng tạo, thiết kế và phát triển sản phẩm, từ khâu ý tưởng, lập kế hoạch phát triển sản phẩm, tạo bản concept, thiết

kế ở cấp độ hệ thống, thiết kế chi tiết, thử nghiệm & tinh chỉnh cho đến hoàn thiện sản phẩm

Topic được lấy nguồn từ cuốn sách đã dẫn ở trên của 02 tác giả Mỹ, dịch & biên tập lại bởi Nova @ MES và dành riêng cho độc giả MES, những người đang làm công việc liên quan đến thiết kế, sản xuất và phát triển sản phẩm cho thị trường Phần in nghiêng là các dòng chú thích của người biên tập

Nếu bạn muốn đăng lại trên trang web khác, xin hãy liên hệ để chúng tôi cung cấp bản dịch chính thống và ít màu sắc cá nhân hơn, và hãy nhớ ghi nguồn bản dịch www.meslab.org

Hy vọng có thể góp chút thông tin cho công việc của các bạn

===========================================

1 Giới thiệu

Sự thành công của hầu hết các doanh nghiệp sản xuất phụ thuộc vào khả năng xác định đúng nhu cầu của khách hàng (thị trường), tìm ra khả năng đáp ứng các nhu cầu đó với sản phẩm được sản xuất ở mức giá thấp nhất

"Sản phẩm" được hiểu là cái mà Doanh nghiệp bán ra thị trường cho người tiêu dùng Theo nghĩa này, sản phẩm có thể là máy móc, đồ điện tử, đồ gia dụng, quần

áo, giày dép, dụng cụ cầm tay, giấy vở, Tuy nhiên, để gần gũi với chuyên môn của MES Lab., chúng ta sẽ giới hạn thuật ngữ "sản phẩm" trong số các sản phẩm như ô tô, đồ gia dụng, thiết bị điện tử, (các sản phẩm "vật lý" và có sử dụng các quá trình gia công cơ khí)

Đây là bài toán tổng hợp, vấn đề không chỉ nằm ở khâu marketing, khâu thiết kế hay khâu sản xuất, mà nó là bài toán "Phát triển sản phẩm" mang tính tổng hợp, có liên quan đến tất cả các khâu đã nêu trên

Chuyên mục này sẽ bàn luận một số phương pháp nhằm nâng cao khả năng kết hợp các chuyên môn khác nhau hoặc rất khác nhau phục vụ cùng một mục đích:

Cộng tác chặt chẽ để phát triển sản phẩm.

Xin lưu ý: Thuật ngữ phát triển sản phẩm mang nghĩa rộng, không chỉ đơn thuần

là thiết kế sản phẩm hoặc vẽ nên sản phẩm đó bằng các phần mềm CAD Đây là một quá trình tổng hợp nhiều khâu kinh tế - kỹ thuật phức tạp Một đội ngũ phát triển sản phẩm có thể bao gồm những thành viên có chuyên môn đa dạng: Kỹ sư điện, kỹ sư cơ khí, chuyên gia mỹ thuật công nghiệp, chuyên gia tâm lý khách hàng, chuyên gia marketing, chuyên gia kinh tế - tài chính, chuyên gia đồ họa, tạo mẫu, (xin xem ví dụ về IDEO - Đội phát triển sản phẩm rất nổi tiếng tại Mỹ do

GS Tom Kelly đứng đầu Youtube: http://www.youtube.com/watch#!

v=M66ZU2PCIcM - ví dụ về quá trình phát triển sản phẩm xe đẩy hàng trong siêu thị) Cá nhân tôi

rất ấn tượng với phong cách làm việc thoải mái mà vô cùng hiệu quả của họ Thật tuyệt!

2 Những đặc điểm của một quá trình phát triển sản phẩm (sau đây viết tắt là

PD - Product Development) thành công

Có 5 tiêu chí để đánh giá mức độ thành công của một quá trình PD:

- Chất lượng sản phẩm: Sản phẩm của quá trình PD có tốt không? Nó có thỏa

mãn nhu cầu khách hàng hay không? Nó có hoạt động bền bì, ổn định và đáng tin cậy hay không? Chất lượng sản phẩm làm ra sẽ được phản ánh thông qua thị phần

mà nó chiếm được và giá mà người tiêu dùng sẵn sàng trả để mua nó (Xin lấy iPhone làm ví dụ)

- Chi phí sản xuất sản phẩm: Chi phí sản xuất ra sản phẩm là bao nhiêu? Chi phí

này bao gồm phí tài sản cố định, chi phí cho công cụ sản xuất cũng như chi phí biên (xin xem: http://vi.wikipedia.org/wiki/Chi_ph%C3%AD_bi%C3%AAn ) để sản xuất ra từng đơn vị sản phẩm Chi phí sản xuất sẽ quyết định mức lợi nhuận có thể sinh ra cho doanh nghiệp với một lượng sản phẩm bán ra và mức giá định trước

- Thời gian phát triển sản phẩm: Đội ngũ PD hoàn thành công tác PD trong bao

lâu? Thời gian phát triển sản phẩm đánh giá được mức độ đáp ứng nhanh nhạy của đội ngũ PD của doanh nghiệp trước sức ép cạnh tranh và các thay đổi chóng mặt về công nghệ Nó cũng quyết định mức độ nhanh hay chậm của quá trình hoàn

vốn cho doanh nghiệp sau khi đầu tư vào PD cho sản phẩm

- Chi phí phát triển sản phẩm: Doanh nghiệp phải chi bao nhiêu tiền cho quá

trình PD? Chi phí PD thường chiếm một tỷ phần không nhỏ trong tổng lượng đầu

tư cho một sản phẩm

- Tiềm năng phát triển (trong tương lai): Liệu đội ngũ PD và Doanh nghiệp có

thể phát triển các sản phẩm tương lai tốt hơn dựa trên kinh nghiệm đã có với việc

PD cho sản phẩm này? Tiềm năng phát triển chính là "tài sản" mà doanh nghiệp có thể sử dụng để phát triển các sản phẩm một cách tiết kiệm và hiệu quả hơn trong

tương lai Một ví dụ điển hình là sự phát triển của điện thoại thông minh iPhone của Apple từ iPhone 2G - 3G - 3GS và có thể là 4G trong tương lai.

Hiệu năng của 5 tiêu chí kể trên sẽ trực tiếp dẫn tới hiệu quả về kinh tế của doanh nghiệp

3 Những ai tham gia vào quá trình Thiết kế và Phát triển sản phẩm?

PD là một quá trình phức tạp và là hoạt động mang tính liên ngành Nó huy động hầu hết các chức năng của doanh nghiệp

Có 03 chức năng luôn đóng vai trò then chốt trong một dự án phát triển sản phẩm:

- Marketing: Công tác marketing đóng vai trò cầu nối cho sự tương tác giữa doanh

nghiệp và khách hàng của mình Marketing là một thuật ngữ mang nghĩa rộng (không nên hiểu đơn giản như là đi tiếp thị, bán hàng - nd) và nó giúp xác định cơ

hội của sản phẩm trên thị trường, định hướng phân khúc thị trường và quan trọng

nhất là nhu cầu thực sự của khách hàng (hay người tiêu dùng với các sản phẩm tiêu dùng) Marketing tạo nên kênh giao tiếp giữa doanh nghiệp và khách hàng, quyết định mức giá mục tiêu (target price) và chịu trách nhiệm tổ chức cũng như giám sát các hoạt động quảng bá, đưa sản phẩm ra thị trường.

- Thiết kế: Công tác thiết kế đóng vai trò then chốt trong việc định hình sản phẩm

(về mặt vật lý - nd) nhằm thỏa mãn tốt nhất nhu cầu của khách hàng Trong khuôn

khổ topic này trên MES Lab., chức năng thiết kế bao hàm Thiết kế kỹ thuật (cơ khí, điện, điều khiển, phần mềm, ) và Thiết kế Công nghiệp (tính thẩm mỹ,

ergonomic và giao diện người dùng)

- Chế tạo: Công tác chế tạo - sản xuất chủ yếu liên quan đến việc bố trí, vận hàng

hoặc/và quy hoạch hệ thống sản xuất để sản xuất ra sản phẩm Một cách rộng hơn,

công tác sản xuất còn bao gồm hoạt động mua và phân phối tài nguyên sản xuất,

cũng như lắp đặt hệ thống Tập hợp các hoạt động này đôi khi được gọi là Chuỗi

cung hay Chuỗi cung ứng (Supply chain)

Những người tham gia và các công tác trên vì thế có chuyên môn về các lĩnh vực rất khác nhau: Nghiên cứu thị trường, cơ khí, điện, vật liệu hay điều hành quản lý sản xuất Một vài công tác khác như hạch toán tài chính hay bán hàng thường được xếp vào module hỗ trợ cho công tác phát triển sản phẩm

Ngoài những mảng đã đề cập, nhân sự tham gia đội ngũ phát triển sản phẩm cũng phụ thuộc và đặc tính riêng của sản phẩm đó

Trong công nghiệp hiện đại, rất ít sản phẩm được phát triển bởi các cá nhân riêng

lẻ Tập hợp những cá nhân tham gia phát triển một sản phẩm tạo thành một Nhóm (làm) Dự án - Project Team Nhóm này thường có 01 Trưởng nhóm - Team Leader - người có thể nằm trong nhóm Marketing, Thiết kế hay Chế tạo Nhóm này cũng có thể được hợp thành từ Nhóm nòng cốt - Core Team - và Nhóm mở

rộng - Extended Team Nhóm nòng cốt thường giới hạn ở một số ít người và

thường xuyên ngồi lại với nhau để kiểm tra tiến độ dự án Nhóm mở rộng có thể là cộng đồng, các đối tác, nhà cung ứng hay các freelancers Trong topic này chúng

ta giới hạn ở việc xem xét các nhóm nòng cốt

Minh họa nhóm phát triển sản phẩm - nhóm dự án:

4 Số liệu thực tế về Quá trình và Chi phí để phát triển sản phẩm - Ví dụ trong Công nghiệp

Một sản phẩm có thể kéo dài quá trình PD từ 1 năm, 2 năm, thậm chí 6 năm Xin xem bên dưới.

Chi phí phát triển sản phẩm cũng rất đa dạng, từ vài trăm nghìn $ đến hàng triệu

$.

Trong ví dụ ở hình dưới - chụp bằng Nokia E71 nên hơi mờ :P - có những sản phẩm như Screw Driver - tuốc nơ vít - có số lượng sản xuất rất lớn (100,000 sản phẩm một năm), giá bán đơn vị rẻ (6$ 1 chiếc), có khả năng bán trong thời gian dài (40 năm, do mẫu mã ít thay đổi), số lượng chi tiết ít & chi tiết đơn giản dẫn đến thời gian phát triển sản phẩm ngắn (1 năm) và yêu cầu về đội ngũ PD ít hơn (3 core team members và 3 extended team members) Chi phí cho đầu tư phát triển sản phẩm là 150,000$

Và ngược lại là sản phẩm máy bay Boeing 777, với số lượng nhỏ, sản phẩm phức tạp, thời gian nghiên cứu kéo dài, số lượng thành viên tham gia lớn và kinh phí đầu tư cũng cao hơn Bù lại, mỗi sản phẩm của họ được bán với giá rất cao.

Từ trái qua phải: Tuốc nơ vít; giày trượt patin; Máy in HP; Xe ô tô Volkswagen; Máy bay Boeing 777

5 Những thử thách dành cho PD (hoặc "Những thử thách (cần đối mặt) của quá

trình PD")

Thiết kế và Phát triển những sản phẩm tuyệt diệu luôn là điều khó khăn Không phải công ty nào cũng có thể thành công trong địa hạt này Có rất nhiều thách thức

(tôi nghĩ dùng từ "thách thức" hợp lý hơn, anh em MES nghĩ sao :D - nd) mà các

công ty phải đối mặt khi làm PD Một số thách thức điển hình có thể kể đến là:

- Trade-offs - Sự thỏa hiệp: Đây là điều không thể tránh khỏi đối với tất cả các

quá trình PD Thỏa hiệp là như thế nào? Theo Nova hiểu, đó là việc chúng ta không thể đưa ra thị trường các sản phẩm trong đó tất cả các thông số hay chỉ tiêu đều đạt mức hoàn hảo Đôi khi, vì hiệu quả chung của toàn dự án PD, chúng ta bắt buộc phải chấp nhận giảm "độ tốt" của một hoặc một vài tiêu chí Lấy một ví dụ đơn giản, khi chế tạo máy bay Boeing, chúng ta có thể làm giảm khối lượng của

máy bay, đây là một sự thay đổi đương nhiên là tích cực, nhưng điều đó đồng nghĩa với việc sản phẩm của chúng ta sẽ bị tăng chi phí sản xuất do thay đổi về vật liệu, dây chuyền gia công cho vật liệu mới và thậm chí cả kết cấu sản phẩm.

Sản phẩm thành công là sản phẩm có các tiêu chí hay thông số hài hòa và hợp lý

và các tiêu chí hay thông số này hợp thành tập nghiệm của bài toán tối ưu về kinh

tế - kỹ thuật Việc xác định tập nghiệm này đòi hỏi kiến thức về tối ưu cũng như kinh nghiệm của chính đội ngũ PD của Doanh nghiệp, và đôi khi, đó là cả một nghệ thuật :)

- Dynamics - Sự biến động: Công nghệ thay đổi từng ngày, thị hiếu của khách

hàng cũng thay đổi, đối thủ cạnh tranh liên tục tung ra sản phẩm mới và nền kinh

tế vĩ mô cũng có nhiều biến chuyển Đưa ra quyết định trong quá trình PD để phù hợp với những biến động liên tục này là một nhiệm vụ vô cùng khó khăn đối với bất cứ ai

- Details - Tính tỉ mì, chi tiết: Một ví dụ đơn giản là trong chế tạo case máy tính

(hay thùng, vỏ như anh em MES miền Nam hay gọi), việc lựa chọn sử dụng ghép nối các tấm bằng ốc vít hay sử dụng các nẫy (có anh em gọi là khóa, chốt, ) bằng nhựa cũng kéo theo sự thay đổi hàng triệu đô la chi phí sản xuất vì rằng số lượng của chúng rất lớn Khi PD một sản phẩm dù ở mức độ không quá phức tạp cũng đòi hỏi đội ngũ PD phải đưa ra hàng ngàn quyết định tương tự như vậy

- Time Pressure - Áp lực về thời gian (hay tiến độ): Những thách thức đã nêu

bên trên có thể được giải quyết nếu đội ngũ PD có thời gian đủ dài và thoải mái cũng như thu thập được đầy đủ thông tin liên quan Tuy nhiên, trong môi trường cạnh tranh hiện đại ngày nay, phần lớn các quyết định đều phải được đưa ra rất

nhanh chóng trong điều kiện không có đầy đủ thông tin Đó là do áp lực thời gian

có nguồn gốc sâu xa từ sự cạnh tranh gay gắt Việc đưa ra quyết định trong thời gian ngắn và thiếu thông tin này cũng thể hiện sự ưu việt hay non kém của các đội

PD khác nhau.

- Economics - Bài toán kinh tế:Vài chục năm trước đây, ngay cả những người

làm thiết kế sản phẩm ở Mỹ cũng không mấy lưu tâm đến các vấn đề liên quan đến kinh tế Họ chỉ tập trung vào các yếu tố kỹ thuật và công năng của sản phẩm (Cái này em lấy nguồn từ GS J.Y.Park, người đã có 10 năm theo học cơ khí tại Mỹ vào những năm 1980s) Tuy nhiên ngày nay, trong bối cảnh cạnh tranh quyết liệt, xác

suất độc chiếm thị trường của sản phẩm mới ít hơn nhiều và việc đầu tư khoản tiền

PD lớn là điều rất mạo hiểm đối với bất cứ Doanh nghiệp nào Vì vậy, sản phẩm thiết kế ra vừa phải đảm bảo sẽ chiếm được cảm tình của khách hàng - thị trường, vừa phải đảm bảo giảm đến mức tối thiểu chi phí sản xuất để có thể thu hồi vốn nhanh chóng.

Đây cũng là điều mà các kỹ sư trẻ ở MES nên để ý và vận dụng cho công việc PD của mình sau này Luôn nhớ rằng, chúng ta phải đối mặt với bài toán Kinh tế - Kỹ thuật chứ không chỉ bài toán kỹ thuật đơn thuần.

6 Tại sao bạn sẽ yêu thích việc thiết kế và phát triển sản phẩm?

hay: Tại sao PD là công việc thú vị?

Một trong những lý do những người làm thiết kế & phát triển sản phẩm rất thích và say mê công việc này chính là vì PD là một công việc mang đầy tính thách thức

như đã nêu ở mục 5 bên trên Với PD, bạn có cơ hội rèn luyện kỹ năng, khả năng chịu áp lực công việc và quen với việc ra quyết định cũng như có kinh nghiệm điều phối các vấn đề ngoài kỹ thuật.

Một số lý do nữa được liệt kê dưới đây có thể giải thích sự say mê của những người làm PD:

- Creation - Sự sáng tạo: PD là một quá trình sáng tạo thực sự, sáng tạo từ ý

tưởng ban đầu về sản phẩm, đến các bước định hình sản phẩm và cho đến sản phẩm cuối cùng đã thành hình Không cần nói thêm về điều này

- Satisfaction of societal & individual needs: Thỏa mãn nhu cầu bản thân và xã

hội: PD làm ra các sản phẩm tuyệt vời, có thể phục vụ nhu cầu của cả xã hội và đôi khi, sản phẩm đó xuất phát đầu tiên từ nhu cầu của chính bản thân bạn (người thiết kế & phát triển) Thật tuyệt vời là bạn đã gợi mở cho xã hội những nhu cầu

về một sản phẩm hoàn toàn mới.

- Team Diversity - Tính đa dạng trong đội ngũ: Phát triển hoàn chỉnh một sản

phẩm đòi hỏi rất nhiều kiến thức, kỹ năng và kinh nghiệm khác nhau, vì thế, đội

PD thường bao gồm những người có chuyên môn rất khác nhau Sự đa dạng này mang đến những ý tưởng, quan điểm, góc nhìn đa chiều và mới mẻ Bạn cũng sẽ học hỏi được rất nhiều từ những thành viên khác Nova thì dám cá là ý tưởng ban

đầu về cùng một sản phẩm - ví dụ điện thoại iPhone hay BlackBerry - được đề xuất bởi nhà tâm lý học và kỹ sư sẽ có những điểm khác nhau vô cùng thú vị Điều này thật tuyệt

Và nên biết một chi tiết, trong phòng họp của IDEO - đội PD nổi tiếng ở Mỹ, có treo banner mang dòng chữ "Encourage Wild Ideas" - "Cổ vũ cho những ý tưởng hoang dã/kỳ lạ/ngớ ngẩn/buồn cười (nhất)"

- Team Spirit: Tinh thần đồng đội: Chính việc cộng tác, làm việc cùng nhau để

xây dựng sản phẩm trong sự tích cực, khẩn trương như vậy đã khiến cho những người tham gia đội PD có sự gắn bó mật thiệt và tinh thần đồng đội rất cao Giống như thể thao vậy!

7 Lộ trình chung của một quá trình PD:

Bước 0: Planning - Lên kế hoạch:

Công tác lên kế hoạch thường được xếp vào "bước 0" vì nó đảm nhận các công tác chuẩn bị, cân nhắc trước khi quá trình PD chính thức được duyệt và bắt đầu Bước này bắt đầu với việc xem xét chiến lược của Công ty, đánh giá tình hình công nghệ hiện tại và đặt ra các mục tiêu về thị trường Sản phẩm của bước lên kế hoạch là bản "nhiệm vụ - sứ mệnh" của Dự án PD (project mission statement) Bản "nhiệm

vụ - sứ mệnh" này cần chỉ rõ thị trường mục tiêu của sản phẩm là gì, mục đích kinh doanh cần đạt được là gì, các giả định cơ bản để bắt đầu là gì, xác định các sức ép

và sự ràng buộc có thể có Sẽ có một chuyên đề riêng có tên "Product Planning -Lập kế hoạch sản phẩm" được dịch sau đây và nó sẽ giúp làm sáng tỏ các chi tiết

Bước 1: Concept development - Phát triển mẫu Concept:

Từ Concept trong tiếng Anh được hiểu là "khái niệm" Tuy nhiên, nếu dịch "concept development" là "phát triển khái niệm" sẽ dễ dẫn đến nhầm lẫn và thực sự bản thân

nó cũng tối nghĩa nên tôi chọn dịch là "phát triển mẫu concept" "Mẫu concept" các bạn có thể đã nghe thấy nhiều, như là mẫu concept của ô tô Một định nghĩa về

mẫu xe concept có thể tham khảo: " Xe concept là những xe ý tưởng, đó là một chiếc xe hơi hoàn chỉnh nhưng chỉ là thiết kế mẫu hoặc để trưng bày với số lượng nhỏ, chưa được đưa vào dây chuyền sản xuất hàng loạt" ( nguồn:

http://trangiabao.com/2008/06/28/xe-concept-xe-sedan-la-gi/ ) Từ đây, bạn có thể hiểu được nghĩa của từ "Phát triển mẫu Concept" bên trên.

Ở bước phát triển mẫu Concept này, PD team tiến hành xác định nhu cầu của thị trường mục tiêu cho sản phẩm nhiều mẫu concept khác nhau của sản phẩm được

đề xuất và đánh giá Sau đó, một hoặc vài mẫu concept tốt nhất sẽ được chọn để phát triển thêm và tiếp tục thử nghiệm, đánh giá Thông qua mẫu concept, chúng ta biết về hình dáng, chức năng, đặc tính của sản phẩm và mẫu concept thường đi kèm với các thông số kỹ thuật, bảng phân tích các sản phẩm cạnh tranh cũng như bảng cân đối về mặt kinh tế của dự án Phần nói về phát triển mẫu concept sẽ được

đề cập RẤT KỸ và chia nhỏ thành chi tiết ở các phần sau

System-level design - Thiết kế ở cấp độ Hệ thống:

Bước thiết kế ở cấp độ hệ thống bao gồm việc xác định kiến trúc của sản phẩm và phân tác sản phẩm thành những tổ hợp hay cụm chi tiết nhỏ hơn Trong bước này, đội ngũ PD cũng cần chỉ ra sơ đồ lắp ghép sản phẩm Kết quả của bước này cần có:

Sơ đồ hình học của sản phẩm, các thông số chức năng của mỗi cụm chi tiết và sơ

đồ khái quát về quy trình lắp ghép thành phẩm Sẽ có riêng một chương - Product Architecture - Kiến trúc sản phẩm - bàn về vấn đề này một cách chi tiết

Detail Design - Thiết kế chi tiết:

Bước thiết kế chi tiết bao gồm các thông số đầy đủ về mặt hình học, vật liệu, dung sai của các chi tiết đặc biệt trong sản phẩm và xác định bản kê đầy đủ các chi tiết tiêu chuẩn cần mua từ các nhà cung cấp Bước này cũng vạch ra kế hoạch sản xuất

và chỉ ra các công cụ cần thiết để gia công từng chi tiết của sản phẩm trên dây chuyền sản xuất

Kết quả cuối cùng mà bước Thiết kế chi tiết cần có là Control Documentation - tài liệu kiểm soát - của sản phẩm, bao gồm:

- các bản vẽ mô tả các chi tiết trong sản phẩm về mặt hình học kèm theo chỉ định các công cụ gia công,

- thông số kỹ thuật của các chi tiết tiêu chuẩn cần mua

- quy trình gia công, chế tạo & lắp ghép các chi tiết thành sản phẩm