Tuotekehitys

=**Tuotekehitys**=

Tuotekehitystoiminta
Tuotantotoimintaa harjoittavan yrityksen menestys riippuu paljon sen kyvystä tunnistaa asiakkaan tarpeet ja reagoida niihin nopeasti kehittämällä nykyisiä ja uusia tuotteita. Tuotteella tarkoitetaan konkreettisen ja kosketeltavan objektin lisäksi yhä useammin myös abstraktimpaa asiaa kuten palvelua tai osaamista. Tuote on kohde, jonka yritys myy asiakkaalleen ja joka ratkaisee asiakkaan tietyn tarpeen.

Tuotekehitysprosessin muoto vaihtelee tapauskohtaisesti ja yrityksittäin. Sen hallinta on vaikeaa, mikä johtuu siitä, että varsinkin tuotekehitysprosessin alkuvaiheessa ollaan tekemisissä vaikeasti ennustettavien tai täysin tuntemattomien asioiden kanssa. Kun tilannetta ei voida ennustaa, ei voida myöskään laatia paikkansa pitäviä suunnitelmia.

Strategisessa mielessä tuotekehitys on jokaisen teollisuusyrityksen keskeisimpiä asioita. Useimmiten myös alihankintaa harjoittavan yrityksen tulee kehittää omaa ydinosaamistaan tuotekehityksen muodossa. Verkostomaisen toiminnan tullessa yhä yleisemmäksi on tuotekehitys hajautettava verkostoon, jossa kukin vastaa prosessista oman ydinosaamisensa kautta. Tuotteessa näkyy varsinaisen idean eli keksinnön lisäksi yrityksen osaaminen eli kyky jalostaa idea asiakkaalle lisäarvoa tuottavaksi kohteeksi, josta asiakas on halukas maksamaan halutun hinnan.

Tuote on sen prosessin tulos, jonka aikana asiakkaan tarpeen tyydyttämiseksi muodostettu idea muovautuu siksi konkreettiseksi tulokseksi, jota asiakas voi hyödyntää. Tuote ei ole vain pelkkä käsin kosketeltava esine tai palvelu, jonka asiakas kokee. Se sisältää useita eri tasoja, jotka kaikki yhdessä vaikuttavat asiakkaan mielikuvaan tuotteesta. Tuotteen keskeisin osa eli ydin on asiakkaan tarpeen tyydyttävä toiminto. Ytimen ympärillä on käsin kosketeltava konkreettinen tuote ja sen ympärillä laajennettu tuote, joka sisältää mm. jakeluun ja huoltoon liittyviä toimintoja.

Konkreettisia tuotteita näkyy kaikkialla ja kaikki ne ovat kehitysprosessin (pidemmän tai lyhyemmän) tuloksia. Uusille ja vanhoista parannetuille tuotteille on olemassa jatkuva tarve. Tuotteet ovat seppien ja käsityöläisten ajoista monimutkaistuneet niin paljon, että yhden henkilön kehityspanos ei enää riitä niiden kehittämiseen. Tarvitaan monesta henkilöstä koostuva kehitystiimi.

Tuotteiden kehitys on hidasta puuhaa. Yksinkertaisenkin tuotteen kehityksessä vierähtää helposti vähintään vuosi. Monimutkaisempia tuotteita kehitetään useita vuosia. Tuotekehitykseen kulutettu rahamäärä on suhteessa kehitystiimin kokoon ja kehitykseen käytettyyn aikaan. Kehityskulujen lisäksi yhtiön on useimmiten investoitava myös uuteen tuotantotekniikkaan voidakseen valmistaa uusia tuotteita.

Amerikkalaisilta kuluttajilta kysyttiin, mikä määrittelee tuotteen laadun. He mainitsivat tärkeimpinä tekijöinä seuraavat näkökohdat:
 * toimii tarkoitetulla tavalla
 * kestää pitkään
 * helppo huoltaa
 * näyttää kivalta

Hyvin usein tuotekehittäjät toimivat sen perusteella mitä he kuvittelevat asiakkaan haluavan. Teknisen koulutuksen saaneet ihmiset arvostavat tuotteen teknisiä hienouksia, joilla asiakkaiden mielestä ei ole välttämättä suurtakaan merkitystä (vrt. edellinen lista).

Tuotekehitykseen käytetyllä ajalla on suuri merkitys nykyaikaisessa yhteiskunnassa. Kun kehitys laukkaa eteenpäin yhä kiihtyvää tahtia ja samalla ollaan siirtymässä standardituotteiden myynnistä asiakaskohtaisiin sovelluksiin, on kehitysaika rutistettava mahdollisimman pieneksi.

DFMA
DFMA –lyhenne tulee sanoista Design For Manufacturing and Assembly. A–kirjain tarkoittaa kokoonpanomyötäistä (DFA = Design For Assembly) suunnittelua eli tuote pyritään suunnittelemaan siten, että sen kokoonpano on mahdollisimman yksinkertainen ja virheetön. M-kirjain tarkoittaa kokonaisvaltaisemmin valmistusystävällistä suunnittelua (DFM = Design For Manufacturing).

Ennen DFMA-ajattelua suunnittelijat olivat suunnitteluosastolta tai insinööritoimistosta ja valmistusdokumentit ”heitettiin seinän yli” tuotantoon. Huonosti huomioitu valmistustekniikka näkyi useina kustannuksia lisäävinä tekijöinä kuten esimerkiksi hyvin erikoisten valmistusmenetelmien tai erikoislaatuisten kiinnittimien tarpeena ja runsaasti käsityötä edellyttävien osien muodossa.

Huono suunnittelu johtaa myös usein huonoon tuotteen laatuun. Tuotteet ovat liian monimutkaisia ja niissä on liian paljon osia liian useilta eri toimittajilta ja kokoonpano on monimutkaista ja aikaa vievää. Huonon suunnittelu johtaa joukkoon toisiaan seuraavia ongelmia tuotannossa, mikä edelleen kiinnittää huomion pois jatkuvasta parantamisesta.

Huono suunnittelu voi johtua myös virheellisistä ajattelutavoista ja asenteista, joita suunnittelijat helposti omaksuvat. Seuraavassa on joitakin tyypillisiä ajatuksia, joita suunnittelijoille helposti tulee mieleen:
 * 1) Jos tuote halutaan suunnitella nopeasti, on päästävä pikaisesti suunnittelemaan sen yksityiskohtia.
 * 2) Jos haluat saada aikaan laadukasta jälkeä, selvitä missä on vika ja korjaa tilanne mahdollisimman nopeasti.
 * 3) Kustannuksia voidaan pienentää toimenpiteillä, jotka leikkaavat kustannuksia.

Todellisuudessa on osoitettu, että oikeampi tapa olisi ajatella:
 * 1) Todellinen tuotteen markkinoilletuloajan mittari on vakaaseen ja ongelmattomaan tuotantoon käytetty aika, mikä taas riippuu siitä, että suunnitelmat saadaan kerralla kuntoon.
 * 2) Kaikkein tehokkain tapa saada aikaan laadukas tuote on se, että laatu ensin suunnitellaan tuotteeseen ja sen jälkeen valmistetaan se siihen.
 * 3) Kustannukset suunnitellaan tuotteeseen erityisesti hyvin varhaisessa suunnittelun vaiheessa tehdyin päätöksin ja sitä on hyvin vaikea muuttaa ja varsinkaan leikata jälkikäteen.

Suunnittelijat ajattelevat myös helposti, että tuotteen hinnoittelu tapahtuu siten, että sen kustannuksiin lisätään voitto. Käytännössä kuitenkin markkinat hinnoittelevat tuotteet eli suunnittelun pitäisi lähteä liikkeelle kilpailukykyisestä markkinahinnasta ja suunnitella tuote siten, että sen kustannukset sopivat tähän tavoitteeseen.

Seuraavassa on esitetty lyhyesti DFMA:n tärkeimmät periaatteet. DFMA-ajattelun keskeinen tekijä on kokoonpano. Sehän toimii koko tuotteen ja myös tuotteen suunnittelun integroivana tekijänä. Sen perusteella ei määräydy pelkästään tuotteen alkuperäisen kokoonpanotyön onnistuminen vaan myös tuotteen elinkaaren myöhemmissä vaiheissa tapahtuvan ylläpidon ja huollon helppous.

Mitä monimutkaisempi kokoonpano on, sitä enemmän siihen sisältyy riskitekijöitä. Siksi kokoonpanossa on pyrittävä kaikin keinoin välttämään ylimääräisiä osia. Tämä ei tietenkään riitä sellaisenaan suunnittelijan ohjeeksi ja siksi onkin kehitetty erilaisia analysointimenetelmiä, joiden avulla suunnittelijan on helpompi yksinkertaistaa kokoonpanoa. Analysointimenetelmiä on yksinkertaisista peukalosäännöistä aina CAD-järjestelmiin integroituihin ohjelmistoihin saakka. Toinen asia, johon DFA:ssa pyritään vaikuttamaan, on kokoonpanoon kuuluvien operaatioiden yksinkertaistaminen.

Yksinkertaisimmillaan DFA-analyysi voidaan suorittaa asettamalla kukin kokoonpantava osa kolmen kysymyksen alaiseksi:
 * 1) Onko osan liikuttava kokoonpanon toiminnan kannalta muihin osiin nähden?
 * 2) Täytyykö osa valmistaa eri materiaalista kuin muut kokoonpanon osat?
 * 3) Onko osa erotettava muista osista muiden osien ja huollon yhteydessä tarpeellisen purkamisen ja uudelleenkokoonpanon johdosta?

Periaatteessa kaikki sellaiset osat, jotka saavat kaikkiin kolmeen kysymykseen vastauksen ei, ovat potentiaalisia kandidaatteja yhdistettäväksi kiinteästi muihin osiin.

Siinä missä DFA keskittyy osien vähentämiseen ja kokoonpanon helppouteen ja edelleen sitä kautta kustannusten säästöön, DFM tarkastelee valmistettavia osia ja pyrkii rajoittamaan niihin kohdistuvia kustannuksia. Erityisen tärkeää on tietää valmistettavien osien kustannukset jo luonnosvaiheessa. Myös tätä tarkoitusta varten on kehitetty menetelmiä ja tietokoneohjelmia. (Boothroyd, Dewhurst, Knight, 2002).

Concurrent engineering
Kaikille on tuttua, että suunnittelija on se henkilö, joka päättää suurimman osan (n. 80 %) tuotteen valmistuskustannuksista. Toisaalta hän on myös avainasemassa tuotteen laadun ja käyttöarvon luomisessa, jolloin hän vaikuttaa myös siihen hintaan, jonka markkinat ovat tuotteesta valmiita maksamaan. Tätä kautta siis suunnittelija itse asiassa pitkälle päättää myös kuinka suuri kate tuotteella saadaan aikaan.

On myös selvää, että mitä myöhemmässä vaiheessa tuotteen valmistusprosessia tulee vastaan muutostarpeita, sitä enemmän muutokset maksavat. Sen vuoksi on erityisen tärkeää, että valmistus ja kokoonpano huomioidaan jo projektin varhaisessa vaiheessa.

Suunnittelijoiden perinteinen asenne on ollut: ”Me suunnittelemme ja muut valmistavat” (Boothroyd et al 2002). Suunnittelijat ovat ikään kuin heittäneet valmistuneet suunnitelmansa seinän ylitse valmistusosastolle jatkotoimenpiteitä varten (ns. ”Over the Wall –periaate”). Nykykäsityksen mukaan suunnittelua varten täytyy olla tiimi, johon kuuluu suunnitteluosaston edustajien lisäksi myös muiden osastojen edustajia. Tällöin puhutaan //rinnakkaissuunnittelusta// (Engl. Concurrent Engineering, CE). Kun nykyisin ollaan yhä enemmän siirtymässä toimitusketjuihin, ei enää riitä, että tiimi muodostetaan yksittäisen yrityksen henkilöistä, vaan koko toimitusketju on kytkettävä jollain tavalla mukaan suunnitteluun.

CE tarkoittaa käytännössä sitä, että tuotteita ja niiden valmistusprosesseja kehitetään samanaikaisesti. Jos tarkoituksena on käyttää nykyisiä valmistusmenetelmiä, on tuote suunniteltava siten, että se voidaan valmistaa nykyisillä menetelmillä. Tämä tarkoittaa sitä, että suunnittelijoiden tulee olla selvillä valmistusmenetelmistä ja paras tapa tällaisen osaamisen luontiin ja ylläpitoon on se, että valmistuksen asiantuntija osallistuvat tuotteen kehittämiseen alusta alkaen.

Nykyisin puhutaan myös paljon tuotteen elinkaarihallinnasta. Tuotteen elinkaari voidaan jakaa useilla tavoilla eri vaiheisiin. Yksi jakotapa on seuraava (Rantala, 2001):


 * 1) Alkuperäinen idea
 * 2) Tarvekartoitus
 * 3) Luonnostason tuotesuunnittelu
 * 4) Yksityiskohtien suunnittelu
 * 5) Valmistusjärjestelmän luonnostelu
 * 6) Tuotantosuunnitelma
 * 7) Valmistus
 * 8) Kokoonpano
 * 9) Prototyypin testaus
 * 10) Markkinointi ja myynti
 * 11) Asennus, käyttöönotto ja käyttäjien koulutus
 * 12) Käyttö
 * 13) Ylläpito, huolto, tuki
 * 14) Käytöstä poisto, kierrätys

Elinkaaren hallinnassa suunnitellaan tuote siten, että se soveltuu kaikkiin elinkaaren vaiheisiin, eikä pelkästään siten, että se toimii halutulla tavalla.

Elinkaaressa voidaan erottaa myös useita tyyppejä. Näitä ovat esimerkiksi tuoteperheen, tuotemallin ja tuoteyksilön elinkaari. Tuoteperheen elinkaari määräytyy yrityksen tuotestrategian mukaisesti riippuen siitä kuinka pitkään yritys haluaa jatkaa tuoteperheen valmistusta. Tuotemalli kuuluu tuoteperheeseen ja sen elinkaaren pituudesta päättää myös yritys. Yksittäisen tuotteen elinkaari määräytyy sen käytön ja sattuman perusteella. Voi olla, että tuoteyksilö on käytössä vielä vuosikymmenien jälkeenkin. Toisaalta voi olla niin, että tuoteyksilö tuhoutuu onnettomuudessa ja sen elinkaari jää hyvin lyhyeksi.