Nghiên cứu xây dựng phương pháp thiết kế sản phẩm mới

Tóm tắt:

Hoạt động thiết kế sản phẩm mới có vai trò rất quan trọng trong thực tế, nhất là trong môi trường kinh doanh biến động hiện nay. Tuy nhiên, hoạt động thiết kế sản phẩm mới lại chưa được chú trọng đúng mức. Để giảm bớt khoảng trống này, bài báo tổng hợp một số vấn đề về thiết kế sản phẩm mới và đề xuất một phương pháp thiết kế sản phẩm mới. Phương pháp thiết kế này có khả năng áp dụng thực tế tốt tại Việt Nam.

Từ khóa: Thiết kế, sản phẩm mới.

1. TỔNG QUAN

Vấn đề thiết kế sản phẩm mới có vai trò vô cùng quan trọng đối với các doanh nghiệp. Năng lực phát triển sản phẩm mới tốt, có khả năng đáp ứng nhu cầu thị trường giúp cho các công ty liên tục phát triển và chiếm lĩnh thị trường tốt hơn.

Quá trình phát triển sản phẩm là một quá trình logic mang tính hệ thống cao. Ulrich and Eppinger (2012) trình bày quá trình phát triển sản phẩm thương mại một cách toàn diện có tính đến tất cả các vấn đề quan trọng như: thỏa mãn nhu cầu khách hàng, tính cạnh tranh, chi phí, khả năng sản xuất. Quá trình phát triển sản phẩm này cũng được đề cập chi tiết bởi Dieter and Schmidt (2009).

Cross (2005) đưa ra quy trình thiết kế/phát triển sản phẩm mới có cấu trúc và logic rất chặt chẽ. Quy trình này có ưu điểm là đơn giản hơn quy trình được trình bày bởi Ulrich and Eppinger (2012). Về nguyên tắc, quy trình này thích hợp để thiết kế/phát triển sản phẩm trên nhiều lĩnh vực khác nhau. Để hỗ trợ cho quá trình thiết kế sản phẩm, một loạt các công cụ đã được đưa ra (Bossert (1991), Dale (2003)), ví dụ điển hình là bảy công cụ mới của quản lý chất lượng để tạo ra ý tưởng phát triển (ví dụ: Biểu đồ tương đồng, sơ đồ quan hệ). Các công cụ này có vai trò quan trọng và rất hữu dụng trong việc đưa ra ý tưởng, cũng như giải quyết các vấn đề trong quá trình phát triển các sản phẩm mới. Maritan (2015) giới thiệu phương pháp áp dụng công cụ triển khai chức năng chất lượng (mà thành phần cơ bản là ngôi nhà chất lượng) một cách chi tiết vào thiết kế/phát triển sản phẩm mới. Công cụ này giúp đảm bảo sản phẩm được thiết kế ra sẽ có khả năng đáp ứng nhu cầu thị trường ở cấp độ cao.

Franceschini (2002) đề xuất phương pháp triển khai chức năng chất lượng ở cấp độ nâng cao, trong đó phương pháp triển khai chức năng chất lượng được áp dụng cùng với một số phương pháp nâng cao khác như phương pháp ra quyết định đa mục tiêu (Multi Criteria Decison Making - MCDA) hay được sử dụng cùng với logic mờ (Fuzzy logic).

Phương pháp thiết kế sản phẩm mới có vai trò vô cùng quan trọng trong việc hình thành và cho ra đời các sản phẩm mới phục vụ thị trường. Tuy nhiên, chưa có một nghiên cứu nào ở Việt Nam đề xuất một phương pháp thiết kế phù hợp cho điều kiện ứng dụng thực tế ở Việt Nam. Do vậy, nghiên cứu này dựa trên việc nghiên cứu các quy trình thiết kế sản phẩm mới trên thế giới đề xuất một phương pháp sản phẩm mới tại Việt Nam được trình bày ở mục tiếp theo.

2. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ SẢN PHẨM MỚI

Phương pháp thiết kế sản phẩm mới đề xuất về cơ bản dựa trên sơ đồ khối Hình 1.

Hình 1: Các giai đoạn của quá trình thiết kế

Bảng 1 chi tiết hóa một số nội dung trong quy trình thiết kế đề xuất tại Hình 1. Đây là các nội dung chính được thực hiện trong quá trình thiết kế.

Bảng 1: Các nội dung của quy trình thiết kế

Xác định các mục tiêu

Cây mục tiêu

Mục đích: Xác định các mục tiêu thiết kế và các mục tiêu con và mối quan hệ giữa chúng

Thiết lập các chức năng

Phân tích chức năng

Mục đích: Thiết lập các chức năng yêu cầu và ranh giới hệ thống của thiết kế mới

Xác định các yêu cầu

Triển khai các đặc tính kỹ thuật

Mục đích: Đưa ra các đặc tính kỹ thuật chính xác của việc thực hiện yêu cầu về giải pháp thiết kế

Quyết định các đặc tính

Triển khai chức năng chất lượng

Mục đích: Thiết lập các mục tiêu cần đạt được đối với các đặc tính kỹ thuật của sản phẩm để thỏa mãn các yêu cầu khách hàng

Đưa ra các lựa chọn

Biểu đồ hình thái

Mục đích: Tạo ra dãy các giải pháp thiết kế hoàn chỉnh cho một sản phẩm, từ đó mở rộng tìm kiếm các giải pháp tiềm năng mới.

Đánh giá các lựa chọn

Các mục tiêu quan trọng

Mục đích: So sánh các giá trị thiết thực của các đề xuất thiết kế, trên cơ sở thực hiện trên cơ sở các mục tiêu quan trọng khác nhau

Cải thiện thiết kế

Đánh giá giá trị (value engineering - Younker (2003))

Mục đích: Tăng hoặc duy trì giá trị của một sản phẩm tới khách hàng đồng thời giảm chi phí cho nhà sản xuất

2.1. Xác định mục tiêu thiết kế

Bước đầu tiên quan trọng trong thiết kế là phải xác định các mục tiêu thiết kế. Mục tiêu thiết kế được xác định thông qua phương pháp cây mục tiêu. Cây mục tiêu chỉ ra mục tiêu chung cần đạt được dưới điều kiện xác định. Nó chỉ ra mối quan hệ giữa các mục tiêu và thứ bậc các mục tiêu và mục tiêu con. Các mục tiêu xác định cần sự đồng thuận giữa khách hàng, nhà quản lý và các thành viên trong đội thiết kế.

Mục đích của phương pháp cây mục tiêu là xác định các mục tiêu thiết kế (tổng quát), các mục tiêu con và mối quan hệ giữa chúng. Thủ tục xác định cây mục tiêu như sau:

+ Chuẩn bị danh sách các mục tiêu thiết kế. Điều này được thực hiện từ hồ sơ thiết kế, từ các câu hỏi tới khách hàng và từ sự thảo luận trong đội thiết kế.

+ Sắp xếp danh sách các mục tiêu thiết kế thành tập các mục tiêu cấp cao và cấp thấp. Danh sách các mục tiêu và mục tiêu con được mở rộng được nhóm thành cấp thứ bậc.

+ Vẽ cây mục tiêu, chỉ ra mối quan hệ và hướng kết nối thứ bậc. Các nhánh (hoặc gốc) trong cây biểu diễn mối quan hệ gợi ý phương thức đạt được các mục tiêu.

Hình 2 thể hiện một cây mục tiêu 3 cấp cho một sản phẩm thiết kế.

Hình 2: Cây mục tiêu thiết kế của một sản phẩm

2.2. Thiết lập các chức năng

Sau khi xác định được các mục tiêu thiết kế thì bước tiếp theo cần phải thực hiện là thiết lập các chức năng, chức năng được thiết lập thông qua phương pháp phân tích chức năng.

Mục đích của phân tích chức năng là để thiết lập các chức năng yêu cầu và ranh giới hệ thống của một thiết kế mới. Quá trình phân tích chức năng theo các bước sau:

+ Xác định chức năng chính của thiết kế theo sự chuyển đổi của đầu vào và đầu ra.

+ Phân chia chức năng chính thành tập các chức năng con cơ bản. Các chức năng con cơ bản gồm có những nhiệm vụ phải được thực hiện.

+ Vẽ sơ đồ khối chỉ ra mối liên hệ giữa các chức năng con. Sơ đồ khối thể hiện một cách chi tiết rõ ràng để các chức năng con và mối quan hệ qua lại giữa chúng được chi tiết hóa.

+ Vẽ ranh giới hệ thống. Ranh giới hệ thống xác định các giới hạn chức năng của sản phẩm được thiết kế.

+ Tìm kiếm các thành phần phù hợp để thực hiện các chức năng con và mối quan hệ qua lại của các chức năng con.

Hình 3: Ví dụ về sơ đồ các chức năng sản phẩm

2.3. Xác định các yêu cầu

Vấn đề về thiết kế luôn trong khuôn khổ giới hạn nhất định. Một trong những giới hạn quan trọng nhất là chi phí. Khách hàng trả tiền mua sản phẩm khi sản phẩm được thiết kế đáp ứng được kỳ vọng của họ. Những giới hạn khác thông thường là kích thước, trọng lượng sản phẩm, một số giới hạn khác là về việc thực hiện các yêu cầu, một số khác thì có thể là yêu cầu về mặt pháp lý và an toàn sản phẩm.

Phương pháp triển khai các đặc tính kỹ thuật với mục đích trợ giúp thiết kế, cho phép người thiết kế đạt được giải pháp thiết kế thỏa mãn yêu cầu khách hàng.

Mục đích của phương pháp là xác định các đặc tính kỹ thuật chính xác về triển khai theo yêu cầu của giải pháp thiết kế. Thủ tục triển khai phương pháp như sau:

+ Xem xét các cấp độ khác nhau của đại đa số giải pháp thích hợp. Có thể có một sự lựa chọn giữa:

* Các sản phẩm thay thế

* Các loại sản phẩm

* Các tính năng sản phẩm

+ Xem xét các cấp độ tổng hợp khác nhau có thể mở rộng hay thu hẹp định nghĩa ban đầu của sản phẩm. Bước thứ hai là ra quyết định tại các cấp độ phù hợp.

+ Khi cấp độ thiết kế được quyết định, có thể bắt đầu với các đặc tính phù hợp.

+ Đưa ra các yêu cầu thực hiện ngắn gọn và chính xác đối với mỗi thuộc tính. Ở đâu có thể, các đặc tính kỹ thuật nên ở dạng định lượng và nên xác định khoảng dung sai.

Bảng 2 thể hiện các yêu cầu cơ bản của một sản phẩm thiết kế (thiết bị trao đổi nhiệt).

Bảng 2: Các yêu cầu cơ bản của thiết bị

Mục tiêu

Các tiêu chuẩn

1. Khả năng hấp thụ nhiệt cao

1a. Sử dụng công nghệ trao đổi nhiệt với hiệu suất > 70%

1b. Khả năng chấp nhận các nguồn nhiệt thải khác nhau

2. Vận hành êm ái, tin cậy

2a. Công nghệ trao đổi nhiệt không sử dụng các thiết bị vận hành cơ khí

2b. Chất lượng các chi tiết gia công cao

3. Vận hành dễ dàng và an toàn

3a. Dễ dàng sửa chữa, thay thế các linh kiện

3b. Thiết kế chắc chắn, chịu được áp suất, nhiệt độ cao

4. Chi phí vận hành thấp

4a. Không cần sử dụng năng lượng bổ sung (vd. điện năng)

4b. Ít phải sửa chữa bảo dưỡng (thời gian bảo dưỡng định kỳ > 6 tháng)

5. Chi phí thiết bị hợp lý

5a. Sử dụng các loại vật liệu có giá thành phù hợp

5b. Chi phí gia công ở mức độ hợp lý

2.4. Quyết định các đặc tính

Các đặc tính thiết kế của sản phẩm được đưa ra nhằm thỏa mãn nhu cầu của khách hàng được khảo sát trong bước đầu tiên khi đưa ra các mục tiêu thiết kế sản phẩm. Việc đưa ra các đặc tính của sản phẩm phải đảm bảo được các đặc tính kỹ thuật đưa ra thỏa mãn các nhu cầu khách hàng ở cấp độ cao nhất và không có các đặc tính thừa không cần thiết (không đáp ứng nhu cầu khách hàng nào) làm tăng giá thành của sản phẩm. Công cụ triển khai chức năng chất lượng (Quality Function Deployment - QFD) là một trong các công cụ hữu hiệu nhất để áp dụng trong bước thiết kế này.

Bảng 3: Các đặc tính kỹ thuật của sản phẩm

Các đặc tính nhu cầu khách hàng

Các đặc tính kỹ thuật đề xuất

- Hấp thụ nhiệt cao

- Thiết bị vận hành tin cậy

- Vận hành êm ái

- An toàn cho người sử dụng

- Ít gây ảnh hưởng tới môi trường xung quanh

- Sử dụng với nhiều loại nhiệt thải khác nhau

- Giám sát được các thông số vận hành

- Điều chỉnh được nhiệt độ không khí đầu ra

- Chi phí vận hành thấp

- Chi phí thiết bị phù hợp

- Dễ dàng lắp đặt

- Dễ dàng bảo dưỡng, sửa chữa

- Công nghệ trao đổi nhiệt

o môi chất trao đổi nhiệt

o diện tích truyền nhiệt

- Cách nhiệt tốt

- Kết cấu thiết bị

- Trang bị các thiết bị đo thông số vận hành (nhiệt độ, áp suất)

- Gắn thiết bị điều chỉnh lưu lượng nhiệt đầu vào

- Thiết kế dễ tháo lắp

- Gia công chất lượng cao

Bảng 3 đưa ra các đặc tính nhu cầu và đặc tính kỹ thuật đề xuất của sản phẩm thiết kế. Các nhu cầu và đặc tính này sẽ được đưa vào kiểm định tính phù hợp sử dụng ngôi nhà chất lượng trong phương pháp triển khai chức năng chất lượng (QFD).

•: quan hệ mạnh; o: quan hệ trung bình; Ñ: quan hệ yếu

Hình 4: Phần chính của ngôi nhà chất lượng

Hình 4 thể hiện phần cốt lõi của ngôi nhà chất lượng liên hệ giữa các yêu cầu khách hàng và đặc tính sản phẩm. Ngôi nhà chất lượng trên thể hiện các đặc tính kỹ thuật đáp ứng tốt các yêu cầu khách hàng và không có các đặc tính thừa.

2.5. Đưa ra các lựa chọn

Đưa ra các lựa chọn sản phẩm là một tính chất quan trọng của hoạt động thiết kế. Đó cũng là cách thức nhiều tư duy sáng tạo thực tế được phát triển. Đặc biệt, sáng tạo thường có thể được xem như là sắp xếp lại hoặc tái kết hợp của các yếu tố hiện tại.

Mục đích chính của phương pháp này là để mở rộng khả năng tìm kiếm các giải pháp mới. Bước này sẽ phân tích một số lựa chọn thiết kế để từ đó đưa ra được các phương án khả thi có thể áp dụng cho sản phẩm thiết kế. Các lựa chọn thiết kế phải thỏa mãn các đặc tính kỹ thuật nêu ra tại bước quyết định các đặc tính.

Bảng 4: Các lựa chọn cho các đặc tính dựa trên các công nghệ khác nhau

Đặc tính

Phương tiện

Trao đổi nhiệt

Ống nhiệt

Quạt trao đổi nhiệt

Ống kim loại

Phân tách dòng khí thải và không khí cấp

Truyền qua trung gian

Tiếp xúc qua thành kim loại

Ống kim loại với môi chất

An toàn vận hành

Bọc cách nhiệt

Cách ly buồng trao đổi nhiệt

2.6. Đánh giá các lựa chọn

Khi các thiết kế thay thế được đưa ra, các nhà thiết kế cần phải lựa chọn thiết kế tốt nhất. Các mục tiêu khác nhau trong quá trình thiết kế là cơ sở để quyết định lựa chọn giữa giải pháp thay thế hoặc các tính năng thay thế.

Lựa chọn giải pháp có thể được thực hiện thông qua phỏng đoán, trực giác, kinh nghiệm, hoặc theo chủ quan của người ra quyết định. Tuy nhiên, sẽ tốt hơn nếu sự lựa chọn có thể được thực hiện bởi một số phương pháp định lượng hợp lý.

Trong thực tế, việc đánh giá các lựa chọn thay thế chỉ có thể được thực hiện bằng cách xem xét các mục tiêu mà các thiết kế cần đạt được. Đánh giá tổng thể giá trị của một thiết kế cụ thể liên quan đến các mục tiêu thiết kế. Tuy nhiên, mục tiêu khác nhau có giá trị khác nhau khi so sánh với nhau. Do đó, cần phải gán trọng số cho các mục tiêu khác khau, do vậy hiệu quả của các thiết kế có thể được đánh giá trong toàn bộ tập hợp mục tiêu.

Bảng 5: Xác định tầm quan trọng của các mục tiêu

Tổng

Hấp thụ nhiệt tốt (A)

Dễ dàng lắp đặt (B)

Dễ dàng bảo dưỡng và thay thế (C)

Cách nhiệt tốt (D)

Gây ít tiếng ồn (E)

Bảng 5 trình bày một phương pháp để đánh giá tầm quan trọng của các tiêu chí thông qua việc sử dụng bảng so sánh trực tiếp tầm quan trọng của các tiêu chí theo cặp.

Hình 5: Gán trọng số cho cây mục tiêu

Các mục tiêu trong cây mục tiêu cũng có thể được gán các trọng số để sử dụng khi so sánh các giải pháp với nhau theo mục tiêu (Hình 5).

Bảng 6: So sánh các phương án dựa trên các tiêu chí

Các tiêu chí đánh giá

Tham số

Lựa chọn 1_V1

Lựa chọn 1_V2

ĐV

Magn

Hấp thu nhiệt tốt

0,56

Hệ số truyền nhiệt

Dễ dàng lắp đặt

0,07

Môdul các chi tiết

Dễ dàng bảo dưỡng & thay thế

0,70

Môdul các chi tiết

Cách nhiệt tốt

0,24

Hệ số cách nhiệt

Gây ít tiếng ồn khi vận hành

0,26

Sau khi có được các trọng số cho các mục tiêu, ta có thể sử dụng Bảng 6 để lựa chọn phương án tốt hơn.

2.7. Cải thiện thiết kế

Hoạt động thiết kế cần thiết phải xem xét làm tăng giá trị sản phẩm. Khi nguyên liệu thô được chuyển đổi thành một sản phẩm thì giá trị được tăng thêm lớn hơn những chi phí cơ bản của các nguyên liệu và quá trình sản xuất ra sản phẩm. Giá trị được thêm vào bao nhiêu thì còn phụ thuộc vào cảm nhận về giá trị của sản phẩm với người mua, và cảm nhận đó được xác định một cách căn bản dựa trên những đặc tính của sản phẩm được cung cấp bởi nhà thiết kế.

Bước này về cơ bản thực hiện việc cải thiện thiết kế sản phẩm có được tại bước trước đó. Nhà thiết kế xem xét khả năng cải thiện hơn nữa các tính năng hay chất lượng sản phẩm đáp ứng tốt nhất nhu cầu của khách hàng.

Việc thực hiện cải thiện sản phẩm có thể sử dụng các công cụ về đánh giá giá trị của sản phẩm (value engineering) để từ đó có thể xác định một cách chính xác giá trị của thiết kế đề xuất và từ đó có thể đưa ra các lựa chọn nâng cao giá trị của sản phẩm. Kết thúc bước này ta sẽ có một sản phẩm được thiết kế phù hợp.

3. KẾT LUẬN

Bài báo đã tổng hợp một số vấn đề về các phương pháp thiết kế sản phẩm mới được nghiên cứu tại các nước phát triển trên thế giới. Dựa trên các nghiên cứu này, bài báo đề xuất một phương pháp thiết kế sản phẩm mới có tính thực tế cao, có khả năng áp dụng để thiết kế các sản phẩm mới trong công nghiệp tại Việt Nam trong giai đoạn hiện nay.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1. Bossert, J.L., 1991. Quality function deployment: A practitioner's approach (Marcel Dekker).

2. Cross, N., 2005. Engineering design methods: Strategies for product design (John Wiley & Sons).

3. Dale, B., 2003. Managing quality (Blackwell Publishing).

4. Dieter, G.E., and L.C. Schmidt, 2009. Engineering design (McGraw-Hill).

5. Franceschini, F., 2002. Advanced quality function deployment (CRC Press).

6. Maritan, D., 2015. Practical manual of quality function deployment (Springer).

7. Ulrich, K.T., and S.D. Eppinger, 2012. Product design and development (McGraw-Hill).

8. Younker, D.L., 2003. Value engineering: Analysis and methodology (Marcel Dekker).

Ngày nhận bài: 11/01/2015

Ngày chấp nhận đăng bài: 11/01/2016

Thông tin tác giả:

PGS. TS. Lê Anh Tuấn - Trưởng khoa Tài chính Kế toán, Trường Đại học Điện lực

TS. Trương Huy Hoàng - Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Điện lực,

ThS. Nguyễn Ngọc Thía - Khoa Tài chính Kế toán, Trường Đại học Điện lực.

Email: [email protected]

Proposing a design method for new product

Assoc.Prof., Ph.D. Le Anh Tuan, Dean of Faculty of Finance and Accounting, Electric Power University

Ph.D. Truong Huy Hoang, Vice Rector, Electric Power University

M.Eng. NGUYEN NGOC THIA, Faculty of Finance and Accounting, Electric Power University

Abstract:

Designing a new product plays an important role in practice, particularly in a rapidly changging business environment. However, enterprises and researchers in Vietnam have not been paid enough attention to the new product design activity. To reduce such gap, this paper summaries some issuses involved in new product design and proposes a new design method for new product which could be applied well in Vietnams business enviroment.

Keywords: Design, new product.