Pourquoi devriez-vous impliquer une équipe d'ingénieur pendant la phase de conception du produit

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Je reçois beaucoup de demandes de PME pour développer de nouveaux produits matériels. Souvent, ils ont déjà embauché un concepteur de produits pour commencer la conception de leur produit. Cela, même avant que les aspects d'ingénierie et de fabrication ne soient considérés comme un peu.

Dans cet article, je vais discuter et expliquer quelles parties prenantes vous devriez impliquer à la première phase de début de vos processus de conception de produits et pourquoi vous devriez les impliquer. Je suis tout à fait sûr que certains concepteurs industriels et industriels réagiront en disant que je suis partiellement en droit ou faux et que je répondrai facilement: vous avez également raison ou mal selon la position que vous regardez sur le sujet.

Avertissement: J'aime travailler avec des designers industriels et industriels, mais je suis avant tout un chef de projet en ingénierie et fabrication.

Je vais aborder spécifiquement le cas d'un produit électronique dans cet article.

Qui sont les intervenants impliqués dans une nouvelle phase de développement de produits

Bien que nous puissions définir toutes les parties prenantes impliquées dans un développement de produit basé sur le cadre officiel de gestion de projet international, ici je vais volontairement adopter une approche simplifiée de l'opération et des acteurs exécutifs, en mettant clients, sponsors et champions. Les autres sont:

Project Manager: celui qui supervise le développement de nouveaux produits de A à Z

Concepteur de produit: celui qui établit l'apparence extérieure des produits

Ingénieur électronique: celui qui est responsable de la décision des composants et de la conception des PCB

Ingénieur mécanique: celui qui est chargé d'établir et de valider la conception mécanique, en choisissant du matériel pour les pièces physiques

Fabricant: celui qui est en charge de la duplication d'un échantillon d'or sur une production en série de produits similaires à l'échantillon d'or

Laboratoire de test et de certification: celui qui teste et certifie un produit en fonction d'une norme prédéfinie.

Voici le flux naturel de toutes les briques nécessaires pour développer un nouveau produit, de l'idée à l'expédition. J'ai volontairement oublié quelque flèche dans ce diagramme en ce moment

Comprendre le concepteur de produit

Tout d'abord, j'essaierai de clarifier un point: le concepteur de produits et le concepteur industriel seront considérés comme deux termes moins interconnectés dans cet article. Il y a un grand débat sur l'industrie en ce qui concerne les différences entre un concepteur de produit et un concepteur industriel. J'ai posé plusieurs fois cette question à de nombreux concepteurs de produits et industriels et tout le temps, la réponse n'a jamais été très claire.

D'après ce que je comprends, l'Européen s'appelle plutôt le concepteur de produits, alors que les Américains s'appellent plutôt créateurs industriels. Je peux me tromper, mais ce que j'ai le plus entendu, c'est que l'activité de conception industrielle est plus large que la conception de produit qui est incluse dans l'activité de conception industrielle.

Selon le libellé, nous pouvons croire qu'un concepteur de produit est moins technique qu'un designer industriel. Si vous êtes un designer de produit ou un designer industriel qui lisez cet article, n'hésitez pas à commenter ci-dessous cet article pour donner votre opinion et votre définition à ce sujet. Je serai heureux de lire vos commentaires et autres lecteurs aussi 🙂

Pour simplifier, dans la prochaine partie de cette publication, j'appellerai les personnes qui font le design "Product Designer".

Qu'est-ce qu'un concepteur de produit fait et ne fait pas

Plus jeune, j'ai toujours pensé que les concepteurs de produits étaient comme des artistes qui dessinaient des pièces d'art. Pour moi, ils étaient comme un peintre, un tiroir ou un sculpteur. Pourtant, quand aujourd'hui, je discute avec un concepteur de produit à propos d'artistes, ils disent toujours: «Non! Nous ne sommes pas artistes, c'est ce que les ingénieurs pensent que nous sommes, vous devez cesser de penser de cette façon! Nous sommes des gens intégrant un mélange de La compréhension du marché et l'expérience de l'utilisateur pour concevoir des produits qui aident les gens dans leur vie ou pour changer la vie des personnes ".

En fait, selon ce que je vois, le travail du concepteur de produit consiste à:

Comprendre le problème qui va être résolu
Étudiez le marché pour comprendre ce qui existe déjà et pourquoi il ne résout pas déjà le problème
Faites un remue-méninges et imaginez de nouvelles solutions qui peuvent s'adapter au marché auquel le produit devrait atteindre
Sketch ou / et créez un rendu 3D pour expliquer et illustrer les solutions qu'ils proposent à leurs clients tout en considérant l'expérience de l'utilisateur, l'ergonomie, le matériel et le style
Une partie importante de leur travail est en fait liée à la recherche et à la créativité. J'ai vu un autre style de concepteur de produit: celui qui réinvente complètement la roue, celui qui copie une roue existante et crée une nouvelle roue en dérivant l'original. Les deux méthodes sont discutables et ce n'est pas le sujet de cet article.

J'ai travaillé avec des designers de produits juniors et senior, avec des américains et des Européens, avec des personnes basées en Chine ou ayant une expérience dans la fabrication asiatique et d'autres personnes qui n'en ont pas. Certains travaillent avec Rhino, d'autres travaux avec Solidworks. Certains croquis en premier, et certains ne le font pas (mais la plupart).

La plupart des concepteurs de produits travaillent sur un aspect conceptuel, et non sur un système mécanique. Cela signifie qu'ils dessinent la forme extérieure du produit et travaillent sur l'apparence et l'ergonomie. S'ils ont un peu d'expérience, ils conseillent un peu le matériel à utiliser, mais s'ils n'ont pas trop d'expérience, les problèmes peuvent augmenter rapidement.

Parfois, je vois des conceptions folles imaginées par les concepteurs de produits que je connais à l'avance que le produit ne peut être fabriqué, certifié ou simplement conçu. C'est la raison principale pour laquelle j'ai décidé d'écrire cet article!

Très très peu de concepteurs de produits purs travaillent sur l'aspect interne des produits liés à l'ingénierie mécanique: intégration de pièces, contraintes d'ingénierie des matériaux, conception de structure interne des pièces. Habituellement, un ingénieur en mécanique récupère les fichiers de conception de concepteur de produits et les retravaillera pour les adapter (ajouter des côtes, gérer avec une épaisseur de partie, simuler des contraintes mécaniques telles que les vibrations, le vieillissement, etc.). Souvent, le concepteur de produits fonctionnera avec des fichiers surfacic 3D (la plupart du temps générés avec Rhino), tandis que les ingénieurs mécaniques transmettront au fabricant un fichier volumique 3D solide (la plupart du temps généré avec Solidworks ou Pro E), donc une conversion est effectuée et assez Souvent, l'ingénieur en mécanique retravaillera également les structures des pièces de produits.

Très souvent, j'ai remarqué que les concepteurs de produits sont bons pour comprendre le marché, l'exigence du client, l'établissement du concept, l'ébauche, le dessin et le rendu. Cependant, la plupart du temps, ils manquent de connaissances techniques et de fabrication. Normal, vous ne pouvez pas être bon en tout. Pourtant, ce manque de connaissances apporte des problèmes plus tard dans la phase de développement ou de fabrication de produits, car leur conception peut être confrontée à des contraintes d'ingénierie, de fabrication ou de certification.

Gardez cela à l'esprit: un concepteur de produit n'est ni un ingénieur, ni un fabricant, ni un laboratoire d'essai de produits. Cependant, s'il est un concepteur de produits bon et expérimenté, il devrait avoir un minimum de connaissances à leur sujet.

J'ai travaillé avec plusieurs concepteurs de produits et la conclusion que j'ai obtenue est que la plupart des concepteurs de produits facturent par concepts et par modifications à effectuer qui influencent directement leur charge de travail. Cela signifie que si vous commencez à concevoir un produit dans une direction de conception et que vous devez changer quelque chose plus tard, vous devrez payer à nouveau pour ces changements.

C'est une façon très juste et très logique de travailler et je ne le reproche pas. Néanmoins, il n'y a rien de pire que de retravailler 10 fois un design car un manque de direction ou d'anticipation sur certains points importants s'est produit.

Cela entraîne une négativité car:

Cela augmente le coût du projet
Cela augmente le délai de réalisation du projet
Le créateur est fatigué ou malade du projet
Le client finit par se perdre et ne sait vraiment pas quoi faire avec son projet

Comprendre l'ingénieur

Ce qu'un ingénieur fait et ne fait pas

Contrairement au concepteur de produit, l'ingénieur (mécanique ou électronique) travaille sous des contraintes techniques, physiques et de certification. Si je dirais que le concepteur de produit est un artiste, alors l'ingénieur serait un cartésien travaillant avec système, cadre et processus.

En concevant des pièces (mécanique ou PCB), il sélectionne des composants, du matériau et de la géométrie en fonction de plusieurs critères permettant de répondre à toutes les contraintes liées à la faisabilité en termes techniques et économiques. La plupart de ces contraintes sont les suivantes:

Exigences et spécifications du client
Contraintes de certification pour la conformité des produits
Contraintes de fabrication pour la capacité de production en masse

Comment fonctionne un ingénieur

Lorsqu'un ingénieur conçoit des pièces, il a déjà pris en considération 3 ensembles de paramètres restrictifs qui le contraignent à concevoir ses propres pièces: client, certification et fabrication. Si le concepteur de produits a élaboré une conception qui ne peut pas facilement s'adapter, l'ingénieur doit concevoir non seulement en fonction de 3 ensembles de contraintes, mais en fonction de 4.

Ci-dessous, je vous explique quelques exemples de certaines contraintes qui sont souvent négligées par le concepteur de produits lorsqu'ils créent des produits:

1. / Contraintes d'espace et de dimension

Une erreur très fréquente que je vois est que le concepteur de produit commence à concevoir et à rendre en 3D sans tenir compte de la taille des pièces internes et des contraintes dimensionnelles. Ils commencent à concevoir, mais ils ne regardent pas quelles pièces électroniques devraient être utilisées par l'ingénieur électronique pour qu'il réalise la fonctionnalité du produit.

Par exemple, ils commenceraient à faire une forme agréable pour le boîtier du produit, mais lorsqu'ils passent le design aux ingénieurs, les ingénieurs diront: «Non, il n'est pas possible de faire de cette forme et de cette taille. Vous imposez une forme de PCB dont la taille est de 5 mm x 70 mm, mais en raison du fait que l'emballage du chipset que nous utilisons est de 7 mm de large, nous ne pouvons pas fabriquer cette taille de PCB. Vous comprenez bien que nous n'allons pas redéfinir une puce juste pour que l'électronique puisse accueillir votre jolie forme »ou l'ingénieur déclare:« Non, nous ne pouvons pas faire cette forme de PCB parce que cette antenne doit être placée avec un espacement de 10 mm Loin de cette partie métallique, l'onde radio ne peut pas traverser le boîtier ».

Le jeu de puce avec limite d'espacement sur pcb, le PCB est limité par la largeur de la puce

Quelquefois, le même problème se produit avec les pièces mécaniques.

Ensuite, le concepteur du produit doit retravailler le design à nouveau ...

Sur le produit électronique, ces contraintes peuvent concerner des PCB ou des composants tels que des capteurs. Très souvent, ils ne considèrent pas la forme et la taille de certaines pièces électroniques. Pourtant, vous ne pouvez pas comprimer ou réduire la taille des composants électroniques, ce qui influe directement sur l'espacement des tailles de PCB. Ces pièces forment des espaces et des formes, de sorte que l'ingénieur et le concepteur de produits doivent travailler ensemble dès le début.

3. / Contraintes de chauffage

Si vous avez des composants électroniques ou électriques à l'intérieur de votre produit, quelles que soient les puce à haute fréquence ou même simplement un adaptateur secteur, vous pourriez envisager une dissipation de chaleur. En effet, certains composants ont des contraintes de température pour fonctionner correctement et vous ne pouvez pas amener ces composants électroniques au-dessus d'une certaine température, sinon ils risquent de se briser, de brûler ou de ne pas fonctionner correctement. Pourtant, certains génèrent de la chaleur. Par conséquent, vous devrez peut-être considérer le flux d'air pour évacuer la chaleur du boîtier, sinon la chaleur générée, mais le composant électromique ou électrique s'ajoute à la température ambiante.

Si votre concepteur de produit n'a aucun indice à ce sujet, ils peuvent concevoir un produit où il n'y a pas d'extraction d'air ni de capacité de débit d'air permettant la dissipation de chaleur, auquel cas votre produit risque de se casser. J'ai déjà vécu un client qui nous a acheté un PCBA hébergeant un microprocesseur. Le client faisait la conception du boîtier lui-même et ne le partageait pas du tout.

Il est revenu à nous en nous informant que la puce avait un dysfonctionnement après une certaine période de temps. Après une enquête, nous avons découvert qu'ils avaient complètement collé la partie en plastique de leur boîtier au paquet de la puce comme un sandewich de manière à ce que le refroidissement de l'air ne puisse pas fonctionner correctement dans le boîtier: cela a fait chauffer la puce et l'endommager Au manque de refroidissement par circulation d'air.

Le flux d'air et la dissipation de la chaleur peuvent être simulés pendant la phase d'ingénierie mécanique, bien sûr, mais cela devrait être discuté au début de la phase de conception du produit, sinon le concepteur du produit devra refaire son travail ... et parfois d'une grande ampleur.

Une simulation de dissipation d'air thermique et simulation de flux

Encore une fois, ici, le concepteur de produit ne doit pas concevoir seul, mais avec des ingénieurs consultants pour comprendre les contraintes avant de commencer la conception du produit.

4. / Contraintes de coûts

Une autre erreur comon que je vois lorsque je réalise un nouveau développement de produit en Chine est le concepteur de produit pour concevoir son produit impliquant trop de pièces personnalisées dans la conception. Habituellement, pour chaque nouvelle pièce conçue, il en résultera probablement un nouvel outillage ou un moule créé afin que la fabrication en série puisse fonctionner. Par conséquent, la partie plus personnalisée de votre hôte de conception, plus d'outils seront nécessaires pour fabriquer en masse votre produit.

L'oubli d'effectuer la réduction du nombre de pièces grâce au processus de conception pour la fabrication (DFM) impliquera plus de coûts non récurrents (NRC) dans la tranche d'outils et de facture de moisissures.

Reducing parts to save cost on tooling and bill of material

La bonne façon d'effectuer la conception du produit et le développement de produits est de tirer parti autant que possible des pièces existantes, de sorte que les outils associés et les moules associés sont fortement réduits. Par exemple, si vous choisissez des vis ou un anneau pour votre produit, ne créez pas de taille personnalisée, à moins d'être absolument nécessaire. Plutôt, utilisez un standard standard existant afin que l'outillage puisse être évité.

D'autres points importants, essayez de réduire le nombre de pièces autant que possible en combinant différentes pièces en pièces simples; De sorte qu'il réduit le nombre d'outils nécessaires. Cela réduira votre coût en plusieurs aspects: le nombre de fournisseurs à gérer, le nombre de cartons nécessaires, l'espacement de stockage, le coût logistique, etc. ... Cela simplifiera également les opérations d'assemblage.

Le concepteur devrait travailler main dans la main avec l'ingénieur chargé de l'ingénierie mécanique pour affronter la conception et la capacité d'ingénierie mécanique et l'optimisation.

3. / Conformité aux contraintes de certification

Un autre problème est la conformité. J'ai vu dans le passé de nombreux concepteurs de produits ne pas être au courant des contraintes de certification et de régulation liées au produit qu'ils conçoivent. Il est agréable de concevoir un produit, mais s'il ne peut pas être vendu en raison du manque de conformité avec le gouvernement ou l'exigence standard, le tit est juste une perte de temps, d'argent et d'énergie. Tout le design devra être retravaillé à nouveau pour satsify l'exigence de conformité du produit par rapport à la certification.

La certification et l'exigence de conformité standard auront directement une influence sur la conception, donc si ces considérations ne sont pas prises en compte au début, votre concepteur de produit peut avancer dans une direction pour son design tout en ne comprenant pas que sa conception devra être modifiée plus tard Sur ... alors pourquoi ne pas commencer à aller dans la bonne direction dès le début.

Prenons un exemple: si vous concevez un périphérique électronique, et si vous prévoyez de les vendre sur le marché européen, vous devrez faire correspondre la conformité CE, notamment la Compatibilité électromagnétique (EMC). Pour atteindre la conformité EMC, votre circuit devra respecter un certain seuil d'émission de rayonnement.

En pratique, au niveau de l'ingénierie du matériel électronique, certaines lignes directrices sont données sous la forme d'émissions radioélectriques électroniques. Par exemple, un bien connu d'entre eux est de séparer autant que possible le circuit analogique et numérique sur une PCB. Cela se traduit par exemple par des connecteurs analogiques (un cordon d'alimentation par exemple) pour être directement dans un sens opposé à partir d'un connecteur numérique (un connecteur d'antenne par exemple) sur le PCB, ou au moins très loin l'un de l'autre. Donc, si votre concepteur de produit ne le considère pas tôt au début, il peut concevoir un boîtier ne respectant pas cette exigence (par exemple en plaçant une antenne à proximité d'un cordon d'alimentation). Il y a un certain temps un tour qui peut aider à réparer ces problèmes, mais ils ne sont pas une solution élégante. La plupart du temps, la conception devra être retravaillée par le concepteur du produit pour tenir compte de ces contraintes ....

Directives EMC pour séparer le signal analogique du signal numérique

Il peut également s'appliquer à certains appareils particuliers tels que les jouets: si vous tentez de vendre et de distribuer des jouets en Europe, vous devrez peut-être respecter la norme EN71 qui exige que la partie mécanique ne soit pas pointilleuse, pas trop petite pour être avalée par les enfants, etc. Encore une fois, si votre concepteur ne le sait pas, votre conception peut aller mal et vous devrez modifier encore et encore votre conception.

Comprendre le fabricant

Quel fabricant font et ne font pas

Je dois clarifier quelque chose que beaucoup de gens ne comprennent pas: un fabricant n'est pas nécessairement qualifié pour l'ingénierie. Très souvent, les usines en Chine n'effectueront pas elles-mêmes l'ingénierie. Leur travail consiste à produire en série. Cela signifie prendre un produit existant et le doubler en grande quantité. Il est juste de penser qu'un fabricant pourra démarrer à partir de zéro un nouveau produit et aller de l'idée à la production. Parfois, les grandes usines avec ingénierie intégrée le font de A à Z, mais la plupart d'entre elles ne le font pas.

Ce que le fabricant fait bien est de dupliquer un produit en grande quantité en fournissant du personnel (des mains), des infrastructures (espace), des équipements (machines) et de l'organisation (méthode et processus).

Très souvent, si vous allez chez un fabricant pour développer un nouveau produit, ils ne vous diront pas qu'ils ne peuvent pas le faire. Pourquoi ? Tout simplement parce qu'ils veulent verrouiller l'ordre de fabrication, donc ils n'ont pas le choix de dire «oui, nous pouvons faire le développement». En réalité, beaucoup d'entre eux ne le font pas eux-mêmes mais subcontratent l'ingénierie pour une autre entreprise.

Pour gagner de l'argent, ils doivent faire de grandes quantités parce qu'ils vendent leur prix unitaire à faible marge. Pour eux, le client idéal est celui qui a déjà existé et stabilisé un produit qu'il peut facilement en double, raison pour laquelle 9 fois plus de 10 ans lorsque vous allez chez un fabricant pour produire sa production en série, il vous dira " Avez-vous un échantillon que vous pouvez me donner? ".

Comment fonctionne un fabricant

Normalement, la plupart du temps, un fabricant asiatique fera ce qu'il sait déjà faire, car cela optimise son temps. Ils ont une machine, ils prennent une partie A, ils le mettent dans une machine et ils génèrent une partie B, c'est le résultat de la transformation de A en B. Ces fabricants utilisent des machines (presses à injection plastique, presse à estamper les métaux, etc. .), Et ces machines ne sont pas censées être modifiées dans leur fonctionnement. Un fabricant ne développera pas une machine pour votre utilisation ou spécifiquement pour vos pièces.

Ils utilisent leur machine et peuvent potentiellement adapter l'outillage hébergé par ces machines. Pourtant, ils ne peuvent pas modifier le mécanisme de la machine.

Contraintes de fabrication

Comme ces machines sont normalisées, elles sont censées être utilisées d'une certaine manière. Par conséquent, ils donnent des contraintes.

Une erreur très courante que je vois chez les concepteurs de produits (et en particulier les plus jeunes qui n'ont pas de expérience de fabrication) est de concevoir des pièces qui ne peuvent être fabriquées à l'aide d'une machine standard. Oui c'est vrai. Vous ne savez pas combien de fois j'ai vu le concepteur de produits concevoir des pièces en plastique qui ne peuvent pas être moulées ou simplement ne peuvent pas être extraites d'un outil d'injection plastique car elles ont généré une forme étrange sur la pièce. L'erreur la plus courante est de générer des fragments de matière plastique avec une contre-dépouille.

Undercut make parts difficult to extract from plastic injection tooling

Parfois, le concepteur choisit certains matériaux pour leurs produits et génère des formes que le matériau ne peut pas accueillir pendant la fabrication.

Parfois, ils conçoivent des pièces difficiles à assembler en raison de leur configuration de forme. Les travailleurs de la ligne de production peuvent consacrer beaucoup de temps à placer les pièces afin qu'elles puissent être assemblées correctement.

Pour toutes ces raisons, le concepteur de produit devrait également considérer un peu les contraintes de fabrication.

Conclusion

Avant de commencer toute conception de produit à l'aide d'un concepteur de produit, vous devez énumérer toutes les contraintes liées à l'ingénierie, à la fabrication et à la certification afin que votre concepteur de produit puisse générer son design en gardant à l'esprit ce qu'il est permis de faire et ce qui est interdit. Je sais qu'un concepteur de produit dira "mais cela va tuer notre créativité!" Et je répondrais simplement "Bien sûr, cela vous restreindra un peu, mais à l'avantage de votre client afin d'économiser de l'argent et de l'énergie en faisant en sorte que son produit soit rendu réel Rapidement sans changement constant ".

N'hésitez pas à commenter ci-dessous, je suis heureux d'entendre vos histoires

A propos de Christopher Oliva 59 Articles
Christopher Oliva is an Engineer based in Shenzhen since 2008 involved in Product Development, Supply Chain, Sourcing, Quality Management and Manufacturing activities. With a Msc Electrical Engineering and a Business Administration background, an ISO 9001 Lead Auditor Certification, a Six Sigma Certification and a Quality Engineering Certification, he works as a consultant on mission and contract oriented to Product Development, Manufacturing Management, Quality Assurance & Quality Management System setup. He works in the product development and engineering field, and as well as an advisor and quality consultant for several quality control and quality assurance companies.