BOEL-lampan – utveckling av en
lampa för visualisering av
elförbrukning i hemmet
Examensarbete, produktutveckling
30 hp, avancerad nivå
Produkt- och processutveckling
Civilingenjörsprogrammet Innovation och produktdesign
Elin Engquist
Rapportkod: 090128
Uppdragsgivare: Interactive Institute Handledare (företag): Li Jönsson
Handledare (högskola): Ragnar Tengstrand Examinator: Rolf Lövgren
Sammanfattning
Den här rapporten behandlar det examensarbete som har utförts på avancerad nivå av Elin Engquist på utbildningen Innovation och produktdesign vid Mälardalens högtskola. Arbetet har utförts under våren 2009 i samarbete med Interactive Institute's avdelning Energy Design i Eskilstuna. Examensarbetet har avsett produktutveckling av en artefakt för visualisering av elförbrukning i hemmet med anledning av den ständigt ökande konsumtionen av hushållsel. Artefakten har under arbetets gång döpts till BOEL‐lampan och framtagandet av denna har skett som en del av forskningsprojektet Visuale som utförts vid Interactive Institue. Forskningsprojektet syftade till att göra konsumeter mer medvetna om sin elförbrukning och som en del av projektet behövde en forskningsstudie genomföras. I forskningsstudien var målet att ta reda på om konsumenters beteende gällande elanvändning kunde påverkas med hjälp av ett tävlingsmoment grannar emellan där en webbsida fanns tillgänglig med en personlig profil och en artefakt (BOEL‐lampan) som placerad i fönstret kunde visa olika interaktiva färger. Färgerna som implementerades i tävlingen var rött för tappad placering, gult för samma placering och grönt för högre placering. Några av de krav som ställdes på BOEL‐ lampan var att den skulle kunna visa de olika färgerna och att den skulle kunna uppdateras en gång om dagen då tävlingsmomentet byggde på en procentuell ökning eller minskning av föregående dags elförbrukning, vilket avgjorde tävlingsplaceringen för deltagarna nästkommande dag. Vidare behövde ändringen av färg på BOEL‐lampan kunna ske trådlöst för att inget intrång i hushållen skulle behöva göras under tävlingens gång. Det fanns även krav på att lampan skulle vara så energieffektiv som möjligt, ha så liten miljöpåverkan som möjligt, samt att priset inte skulle vara allt för högt. En helhetsbild innehållande alla dessa delar behövdes och där kommersialisering i framtiden fanns i åtanke. Utvecklingsarbetet med lampan delades in fyra olika delar: trådlös kommunikation, ljuskälla, material samt färg och form. Konceptframtagning skedde för de olika delarna där möjliga alternativ utvecklades och utvärderades. Slutligen skedde ett konceptval inom respektive del och utifrån detta togs lämpligaste tillverkningsmetod fram. För den trådlösa kommunikationen valdes ZigBee/XBee teknik då detta var det bästa alternativet med avseende på pris, energieffektivitet samt möjlighet till uppstartande av nätverk. Till ljuskälla valdes LED‐dioder av RGB variant där varje BOEL‐lampa innehöll tre RGB‐dioder. Materialet som användes för kroppen på lampan var silikon med anledning av ljusspridning och formbarhet, och för toppen på lampan användes plast av formbarhetsskäl. Formen på BOEL‐lampan var inspirerad av en droppe och gav lampan en avlång topp och ett runt klot till underdel. Färgen på toppen, och likaså sladden, vart svart då detta var en diskret färg som gick bra ihop med silikonets genomskinliga men något gulaktiga ton. BOEL‐lampan tillverkades manuellt i sex exemplar för forskningsstudien i verkstaden på Mälardalens högskola. Lamporna fungerade på så sätt som tänkt och kunde efter tillverkning sättas upp i testhushållen som medverkade i forskningsstudien. Då lamporna tillverkats upptäcktes vissa aspekter som skulle behöva ändras för framtiden. Silikonet var tungt och färgen på lampan syntes nästan inte alls dagtid, så valet av material och ljuskälla behöver ses över. Vidare är tillverkningsmetoden inte anpassad för serietillverkning, så nytt underlag för detta behöver tas fram. Det finns även utrymme för kostnadsminskningar och en mer noggrann analys av ingående delar behövs.
Förord
Först och främst vill jag tacka Li Jönsson och Jonas Andersson vid Interactive Institute för deras stora engagemang och hjälp. Utan er hade det inte varit möjligt att slutföra det här examensarbetet! Vidare vill jag rikta ett tack till Bengt Gustavsson vid Mälardalens högskola som har varit till stor hjälp vid gjutningsarbetet, och som har varit snäll nog att ta sig tid för att hjälpa mig med allt mellan himmel och jord. Henrik Lekryd vid Mälardalens högskola har också varit till stort stöd, då han har ställt upp med tid och råd, samt även kommit in på helger för att slå på strömmen i verkstaden. Tack också till handledaren vid Mälardalens högskola Ragnar Tengstrand för rådgivning och tips. ____________________________ Elin Engquist
Innehållsförteckning
1 INLEDNING ... 9 2 BAKGRUND ... 102.1 BESKRIVNING AV SAMARBETSPARTNERN INTERACTIVE INSTITUTE ... 10
2.1.1 INTERACTIVE INSTITUTES FORSKNINGSPROJEKT VISUALE ... 10
2.2 SYFTE OCH MÅL ... 12 3 PROJEKTDIREKTIV ... 13 4 PROBLEMFORMULERING ... 14 4.1 PROBLEMSTÄLLNINGAR ... 14 5 PROJEKTAVGRÄNSNINGAR ... 15 5.1 TIDPLAN OCH RESURSER ... 15 5.2 PROJEKTAVGRÄNSNINGAR GÄLLANDE TRÅDLÖS KOMMUNIKATION ... 15 6 TEORETISK BAKGRUND OCH LÖSNINGSMETODER ... 17 6.1 PRODUKTUTVECKLINGSMODELL ... 17
6.1.1 ULRICH OCH EPPINGERS PRODUKTUVECKLINGSMODELL ... 17
6.1.2 STIFTELSEN SVENSK INDUSTRIDESIGNS PRODUKTUTVECKLINGSMODELL ... 19
6.1.3 VAL AV PRODUKTUTVECKLINGSMODELL ... 20
6.2 LITTERATURSTUDIE OCH RESEARCHARBETE ... 21
6.3 PRODUKTUTVECKLINGSVERKTYG ... 22
6.3.1 GANTT‐SCHEMA ... 22
6.3.2 COMPUTER AIDED DESIGN ‐ CAD ... 22
6.3.3 QUALITY FUNCTION DEPLOYMENT ‐ QFD ... 23
6.3.4 FUNKTIONSANALYS ... 25 6.3.5 TEKNISK KRAVSPECIFIKATION ... 25 6.3.6 UTVÄRDERINGSMETODER ... 26 6.3.7 PROTOTYPFRAMTAGNING ... 27 7 TILLÄMPAD LÖSNINGSMETODIK ... 29 7.1 PROJEKTPLANERING ... 29
7.2 NULÄGESANALYS AV INTERACTIVE INSTITUTES FORSKNINGSARBETE ... 29
7.2.1 INTERACTIVE INSTITUTES FORSKNINGSPROJEKT AWARE ... 29
7.2.2 INTERACTIVE INSTITUTES FORSKNINGSPROJEKT STATIC! ... 30
7.3 QFD PÅ BOEL‐LAMPAN ... 30
7.3.1 UTFÖRANDET AV QFD:N PÅ BOEL‐LAMPAN ... 30
7.3.2 ANALYS AV RESULTATET FRÅN QFD:N PÅ BOEL‐LAMPAN ... 31
7.4 FUNKTIONSANALYS AV BOEL‐LAMPAN ... 32
7.4.1 ANALYS AV FUNKTIONSANALYSEN PÅ BOEL‐LAMPAN ... 32
7.5 KRAVSPECIFIKATION PÅ BOEL‐LAMPAN ... 32
7.5.1 ANALYS AV KRAVSPECIFIKATIONEN PÅ BOEL‐LAMPAN ... 32
7.6 RESULTAT AV LITTERATURSTUDIE OCH RESEARCHARBETE ... 32 7.6.1 ELANVÄNDNING I HUSHÅLL ... 32 7.6.2 BESKRIVNING AV OLIKA TEKNIKER FÖR TRÅDLÖS ÖVERFÖRING AV DATA ... 33 7.6.3 BESKRIVNING AV NÅGRA OLIKA LJUSKÄLLOR... 34 7.6.4 BESKRIVNING AV TILLVERKNINGSMETODER ... 36 7.7 KONCEPTUTVECKLING AV TRÅDLÖS KOMMUNIKATION ... 36
7.7.1 BESKRIVNING AV WLAN‐KONCEPTET ... 37
7.7.2 BESKRIVNING AV BLUETOOTH‐KONCEPTET ... 37
7.8 KONCEPTUTVÄRDERING AV TRÅDLÖS KOMMUNIKATION ... 37 7.8.1 UTVÄRDERING AV KONCEPT WLAN ... 37 7.8.2 UTVÄRDERING AV KONCEPT BLUETOOTH ... 38 7.8.3 UTVÄRDERING AV KONCEPT ZIGBEE/XBEE ... 39 7.9 KONCEPTVAL AV TRÅDLÖS KOMMUNIKATION ... 40 7.9.1 FUNKTIONSBESKRIVNING AV VALD LÖSNING ... 41 7.10 KONCEPTUTVECKLING AV LJUSKÄLLA ... 42
7.10.1 BESKRIVNING AV KONCEPT LED‐DIODER ... 42
7.10.2 BESKRIVNING AV KONCEPT LED‐LAMPOR ... 42
7.10.3 BESKRIVNING AV KONCEPT LED‐LYSRÖR ... 43
7.10.4 BESKRIVNING AV KONCEPT LJUSTRÅD ... 43
7.11 KONCEPTUTVÄRDERING AV LJUSKÄLLA ... 43
7.11.1 UTVÄRDERING AV KONCEPT LED‐DIODER ... 43
7.11.2 UTVÄRDERING AV KONCEPT LED‐LAMPOR ... 44
7.11.3 UTVÄRDERING AV KONCEPT LED‐LYSRÖR ... 44
7.11.4 UTVÄRDERING AV KONCEPT LJUSTRÅD ... 45 7.12 KONCEPTVAL AV LJUSKÄLLA ... 45 7.13 KONCEPTUTVECKLING AV MATERIAL ... 46 7.13.1 BESKRIVNING AV PLEXIGLASKONCEPT ... 46 7.13.2 BESKRIVNING AV ECO‐HARTSKONCEPT ... 46 7.13.3 BESKRIVNING AV SILIKONKONCEPT ... 46 7.14 KONCEPTUTVÄRDERING AV MATERIAL ... 46 7.14.1 UTVÄRDERING AV PLEXIGLASKONCEPTET ... 46 7.14.2 UTVÄRDERING AV ECO‐HARTSKONCEPTET ... 47 7.14.3 UTVÄRDERING AV SILIKONKONCEPTET ... 47 7.15 KONCEPTVAL AV MATERIAL ... 47 7.16 KONCEPTUTVECKLING AV FÄRG OCH FORM ... 48 7.17 KONCEPTUTVÄRDERING AV FÄRG OCH FORM ... 49 7.18 KONCEPTVAL AV FÄRG OCH FORM ... 50
7.19 TILLVERKNINGSMETOD AV BOEL‐LAMPAN ... 51
7.19.1 TILLVERKNING AV TOPPEN ... 51 7.19.2 GJUTNING AV KLOTET ... 51 7.19.3 MONTERING ... 53 7.20 ÖVRIGA INGÅENDE KOMPONENTER OCH KOSTNADSBERÄKNING ... 55 8 RESULTAT ... 56 8.1 APPLICERAD TRÅDLÖS KOMMUNIKATION ... 56 8.2 APPLICERAD LJUSKÄLLA ... 58 8.3 APPLICERAT MATERIAL ... 59 8.4 APPLICERAD FÄRG OCH FORM ... 59 8.5 APPLICERAD TILLVERKNINGSMETOD ... 60
8.5.1 TILLVERKNINGSMETOD FÖR TOPPEN TILL BOEL‐LAMPAN ... 60
8.5.2 TILLVERKNINGSMETOD FÖR KLOTET TILL BOEL‐LAMPAN ... 60
8.5.3 MONTERING AV BOEL‐LAMPAN ... 60
8.6 KOSTNADSKALKYL FÖR BOEL‐LAMPAN ... 61
9 ANALYS ... 63 9.1 ANALYS AV APPLICERAD TRÅDLÖS KOMMUNIKATION ... 63 9.2 ANALYS AV APPLICERAD LJUSKÄLLA ... 63 9.3 ANALYS AV APPLICERAT MATERIAL ... 64 9.4 ANALYS AV APPLICERAD FÄRG OCH FORM ... 64 9.5 ANALYS AV APPLICERAD TILLVERKNINGSMETOD ... 65 9.6 ANALYS AV KOSTNADSKALKYL ... 65 10 SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER ... 66 10.1 SLUTSATSER AV EXAMENSARBETET ... 66 10.2 REKOMMENDATIONER TILL UPPDRAGSGIVAREN ... 66
11 REFERENSER ... 68 11.1 LITTERATUR ... 68 11.2 INTERNET ... 68 11.3 PUBLIKATIONER ... 68 11.4 MUNTLIGA KÄLLOR ... 68 11.5 BILDKÄLLOR ... 69 12 BILAGOR ... 70
Figurförteckning
Figur 1: Bild på den hemsida som har använts för användartester i Visuale. Namnen på deltagarna är utsuddade. ... 11 Figur 2: Egen översättning av Ulrich och Eppingers produktutvecklingsmodell ... 17 Figur 3: SVID:s designprocess ... 19 Figur 4: Egen översättning från engelska av diagrammet ”house of quality”. ... 24 Figur 5: Energy AWARE Clock ... 29 Figur 6: Flower Lamp ... 30 Figur 7: Power Aware Cord ... 30 Figur 8: En översiktsbild på nodtyper i ett ZigBee nätverk ... 33 Figur 9: Tre olikfärgade LED‐dioder ... 35 Figur 10: Ett klot format av ljustråd ... 35 Figur 11: Bild på aktionsrutan i dataprogrammet varifrån färgerna på BOEL‐lamporna ställs in. ... 41 Figur 12: Enfärgade LED‐lampor i olika utföranden. ... 42 Figur 13: RGB LED‐lysrör med upp till 7 olika färgkombinationer ... 43 Figur 14: Några exempel på framtagna droppformar i CAD ... 49 Figur 15: Vinnande koncept i utvärderingen ... 50 Figur 16: De färdiga CAD‐modellerna på toppen till vänster och klotet till höger ... 50 Figur 17: Gjutformen till klotet på BOEL‐lampan ... 52 Figur 18: Hopmonterade komponenter till BOEL‐lampan ... 53 Figur 19: Hoplödning av tre lysdioder ... 53 Figur 20: Bild på ett exemplar av de tillverkade BOEL‐lamporna ... 56 Figur 21: XBee PRO modul ... 56 Figur 22: Bild på aktionsrutan i dataprogrammet varifrån färgerna på BOEL‐lamporna ställs in. ... 57 Figur 23: RGB‐diod från Kjell & Company ... 58 Figur 24: Bild på tre BOEL‐lampor med färgerna rött, gult och grönt ... 58 Figur 25: Material använt på BOEL‐lampan ... 59 Figur 26: Den klotformade underdelen till BOEL‐lampan ... 59 Figur 27: Toppen till BOEL‐lampan ... 60 Figur 28: Hopmonterade komponenter till BOEL‐lampan ... 61
Tabellförteckning
Tabell 1: Kundkrav och produktegenskaper på BOEL‐lampan till QFD:n ... 31 Tabell 2: Förklaringar till kolumnerna i Figur 11 ... 41 Tabell 3: Konceptutvärderingsmatris på ljuskälla ... 45 Tabell 4: Ingående komponenter till BOEL‐lampan ... 55 Tabell 5: Förklaring till kolumnerna i Figur 22. ... 57
Bilageförteckning
Bilaga 1 – Ganntschema
Bilaga 2 – Planeringsrapport
Bilaga 3 – QFD på BOEL‐lampan
Bilaga 4 – Funktionsanalys på BOEL‐lampan
Bilaga 5 – Kravspecifikation på BOEL‐lampan
Bilaga 6 – Utvärderingsmatris på ljuskälla
Bilaga 7 – Ljusstudie
Bilaga 8 – CAD‐bilder
Bilaga 9 – Datablad för XBee modul
Bilaga 10 – Datablad för RGB‐diod
Bilaga 11 – Datablad för silikon
Bilaga 12 – Ritningsunderlag
Bilaga 13 – Kostnadskalkyl för BOEL‐lampan
Begreppsdefinitioner
Det är essentiellt med en gemensam referensram gällande uttryck och begrepp när en rapport av detta slag skall läsas. Av den anledningen finns nedan en lista med de definitioner av olika begrepp som har använts i den här rapporten. Dessa definitioner skall på intet sätt anses vara exakta utan speglar endast de definitioner på vilka detta projekt har baserats. Detta med avseende att förse läsaren med samma referensram som författaren. Ampere Enhet för elektrisk strömstyrka Artefakt Föremål som utformats av människa BOEL‐lampan Namnet på den lampa som har utvecklats i det här projektarbetet och vars utvecklingsarbete beskrivs i denna rapport CAD Förkortning för Computer Aided Design, en programvara för datorstödd konstruktion Candela En måttenhet för ljusstyrka EMR Electronic Meter Reading Funktionsanalys Ett produktuvecklingsverktyg som används för analyser av funktioner i produktutvecklingsprocessen Kravspecifikation Ett produkutvecklingsverktyg som fungerar som styrdokument i produkutvecklingsprocessen Lumen En måttenhet för ljusflöde PAN Personal Area Network, avser ett personligt nätverk Persuasive design Design med avsikt att påverka användaren Projektet Avser detta examensarbete om inget annat uttrycks Prototyp Första exemplar av något QFD Quality Function Deployment, ett produktuvecklingsverktyg som används i produktutvecklingsprocessen Visuale Namnet på det forskningsprojekt som drivs vid Interactive Institute i vilket detta ex‐jobb ingår i
1 I
NLEDNING
Användningen av hushållsel har ökat från 9,2 TWh år 1970 till 19,5 TWh år 2006, vilket motsvarar en ökning med hela 112 procent! Anledningen till detta är ett ökat antal hushåll och ett ökat antal elslukande apparater i hushållen. Samtidigt har regeringen accepterat EU:s klimatmål om att öka energieffektiviteten med 20 procent fram till år 2020 (Statens energimyndighet 2008). För att uppnå detta mål så behövs samlade krafter från alla, inte bara regering och myndigheter, utan även från privatpersoner! Problemet är dock att det idag är svårt både att förstå sin elräkning (och därmed hur mycket el som förbrukas) och veta hur man ska göra för att spara mer el. Alltså behövs något göras för att underlätta för och uppmuntra privatpersoner att ändra sina energivanor. Det oberoende forskningsinstitutet Interactive Institutes avdelning Energy Design i Eskilstuna arbetar med just sådana här frågor och det är inom ramarna för ett av deras forskningsprojekt, Visuale, som detta examensarbete har genomförts. I det här examensarbetet beskrivs utvecklingsarbetet av en artefakt, en lampa, som är del av ett användargränssnitt med syfte att göra privata elkonsumenter medvetna om sin elförbrukning. Vidare har sex fungerande exemplar av lampan tillverkats för placering i lika många hushåll där de har testats som en del av en forskningsstudie inom projektet Visuale.
2 B
AKGRUND
Det här examensarbetet har utförts vid institutionen Innovation Design och Teknik (IDT) vid Mälardalens högskola och ligger till grund för examinationen från civilingenjörsprogrammet Innovation och produktdesign, 300 hp, en utbildning påbörjad vid Mälardalens högskola hösten 2004. Arbetet har utförts under våren 2009 med start den 26:e januari och avslut den 5:e juni. Uppdragsgivaren för examensarbetet har varit Interactive Institute, avdelningen Energy Design i Eskilstuna, och arbetet kan betraktas som en del av deras forskningsprojekt Visuale. Av den anledningen är det viktigt att beskriva för läsaren vilka Interactive Institute är och vad projektet Visuale går ut på för att ge en bakgrund till examensarbetet.
2.1 Beskrivning av samarbetspartnern Interactive Institute
Interactive Institute1 grundades 1998 av Stiftelsen för Strategisk Forskning, SFF, och är ett icke vinstdrivande svenskt forskningsinstitut som arbetar med tillämpad IT‐forskning. Sedan 2005 ägs de av Swedish Institute of Computer Science, SICS, dock finansieras de fortfarande av SFF. På institutet kombineras olika perspektiv från design och konst till forskning och ny teknik som resulterar i utvecklingen av nya upplevelseorienterade produkter och tjänster. Forskningsresultaten visas upp på utställningar världen över och kommersialisering av dessa sker genom licensavtal och spin off‐företag. Institutets vision är att den forskning de utför ska bidra till ett livfullt och kreativt samhälle med hållbar utveckling. Deras mål är att producera världsledande forskning, innovation och kompetens inom Information and Communication Technology, ICT. Institutet arbetar även med att ge strategiska råd till företag och offentliga organisationer och har i dagsläget cirka 60 anställda och 12 avdelningar på orterna Kista/Stockholm, Piteå, Umeå, Eskilstuna, Norrköping och Göteborg. För mer information, besök Interactive Institutes webbsida på adressen: www.tii.se2.1.1 Interactive Institutes forskningsprojekt Visuale
Det här examensarbetet har utförts inom ramarna för forskningsprojektet Visuale som drivs av den Eskilstunabaserade avdelningen Energy Design vid Interactive Institute. Syftet med Visuale är att forska på om elförbrukningen i hemmen kan påverkas genom visualisering och persvesive design. Idag installeras nya fjärravlästa elmätare i hela Sverige, men trots detta så saknas fortfarande förståelsen för hur återkopplingen från dessa ska påverka användarna att minska sin elförbrukning. I Visuale har teori inom interaktionsdesign och psykologi kombinerats i ett försök att lösa detta problem. Resultatet har blivit empiriskt utvärderade gränssnitt som visualiserar energi i form av dels en webbsida för användartester (www.boel.me) och dels en artefakt. Forskningsresultatet från Visuale kommer att presenteras i en doktorsavhandling efter projektets avslut. Det här examensarbetet har rört utvecklingen av den nyss nämnda artefakten som under projektets gång har fått namnet BOEL‐lampan. Forskningen har utförts på sammanlagt 12 testhushåll där sex av hushållen har jämförts med varandra med avseende på sin elförbrukning i en sorts tävling och sex av hushållen 1 Hädanefter omnämnt som institutethar inte varit medvetna om andra hushålls elförbrukning. Värdena för elförbrukningen kom ifrån de elmätare som nyligen har installerats i testområdet av Eskilstuna Energi & Miljö, vilka även var samarbetspartners med institutet i det här projektet. Detta möjliggjordes genom att deltagarna fick skriva under ett dokument som gav Eskilstuna Energi & Miljö rätt att ge ut uppgifter om respektive hushålls elmätarställning till Interactive Institute. − Testhushåll 1‐6 Dessa hushåll har haft tillgång till en hemsida (se Figur 1) där de har kunnat se hur de ligger till i jämförelse med de övriga fem hushållen när det gäller elförbrukningen och upplägget är sådant att de har varit placerade i rangordning utifrån vilken placering de har haft i ”tävlingen”. Placeringen (och således elförbrukningen) har uppdaterats på hemsidan en gång per dygn. Eftersom ett hushåll kan bestå av en eller flera personer (vilket kan leda till stora skillnader i elförbrukningen) så jämfördes inte värdena för elförbrukningen direkt hushållen emellan, utan en procentuell förbättring/försämring baserat på hushållets egna värden räknades ut från föregående dag. Detta avgjorde sedan huruvida hushållet procentuellt sett har varit bättre eller sämre än de andra hushållen. Detta illustrerades med att om de gått upp en placering i tävlingen blev deras namnlapp på hemsidan grön, stod de kvar på samma placering blev namnlappen gul, och hade de gått ner en placering blev namnlappen röd. Förutom visualiseringen av placeringen på hemsidan så fick dessa hushåll även en artefakt (BOEL‐lampan) som visade samma färger som namnlapparna. Lampan var placerad i ett fönster som vätte mot innergården i samtliga hushåll så att testanvändarna kunde se varandras lampor. Figur 1: Bild på den hemsida som har använts för användartester i Visuale. Namnen på deltagarna är utsuddade.
− Testhushåll 7‐12 De återstående sex testhushållen fick istället ett sms en gång om dagen som talade om huruvida de ökat eller minskat sin elförbrukning jämfört med föregående dag. De här sex hushållen var inte medvetna om den tävling som utspelade sig mellan de första sex hushållen, och de var inte heller medvetna om varandras elförbrukning och således inte involverade i en tävling. Testerna på de sex första hushållen utfördes under fyra veckor mellan den 27:e april och den 28:e maj 2009, och mellan den 5:e till 3e:a juni 2009 för de sex hushållen med enbart sms. Jämförelsedata inhämtades dock från hushållen mer än en månad innan starten, detta för att ge underlag till forskningen vars syfte var att undersöka om (och i så fall hur) elförbrukningen påverkades av de utförda testerna. Olikheterna mellan testerna syftade till att visa om tävlingsmomentet hade relevans för elförbrukningen eller inte.
2.2 Syfte och mål
Syftet med detta examensarbete var som tidigare nämnts att ta fram design och funktion på den artefakt2 som sammanlänkades med hemsidan vilken var en del av tävlingen hushåll emellan för att uppmuntra minskning elanvändning i hemmen. BOEL‐ lampan skulle kunna visualisera huruvida hushållet hade gått upp eller ner en placering i tävlingen, eller låg kvar på samma placering som tidigare, genom signalfärgerna rött, gult och grönt. Målet med examensarbetet var att ta fram sex stycken fungerande prototyper på BOEL‐ lampan med avsedd funktion. Dessa skulle sedan kunna användas i testhushåll 1‐6 under perioden 2009‐04‐27 – 2009‐05‐28. 2 Hädanefter benämnd som BOEL‐lampan
3 P
ROJEKTDIREKTIV
Inför utvecklingsarbetet av BOEL‐lampan fanns vissa projektdirektiv från avdelningen Energy Design3 vid Interactive Institutes sida. Ett direktiv var att sex fungerande prototyper på artefakten skulle tas fram inför testerna på hushåll i slutet av april 2009. När det gäller själva BOEL‐lampan fanns även här förutsättningar både i form av färgsättning och i form av pris. BOEL‐lampan som skulle tas fram i detta examensarbete skulle enligt teori inom interaktionsdesign använda sig av tre färger för att illustrera hushållets förflyttning i tävlingen: − Rött illustrerade att hushållet hade tappat en placering. − Gult illustrerade att hushållet låg kvar på samma placering. − Grönt illustrerade att hushållet hade gått upp en placering. Då dessa färger skulle användas som en visualisering av placeringen för hushållet i tävlingen, så var ett direktiv från uppdragsgivaren att deltagarna i tävlingen skulle kunna se varandras BOEL‐lampor. Detta ställde krav på placeringen av lampan, varav det rimligaste alternativet ansågs vara fönsterposition. Då värdena för elförbrukningen i tävlingen skulle uppdateras en gång om dagen, var det också en förutsättning att lamporna skulle kunna uppdateras en gång om dagen och ändra färg beroende på om hushållet gått upp eller ner en placering i tävlingen. Vidare fanns även förutsättningen att BOEL‐lampan skulle vara så billig som möjligt. De liknande produkter som finns på marknaden idag är så dyra att de inte köps av gemene man. Den här artefakten skulle behöva var tillräckligt billig för att kunna kommersialiseras i större skala till ett överkomligt pris, i det fall att forskningsresultatet var positivt. Ytterligare villkor var att materialet i BOEL‐lampan skulle vara så miljövänligt som möjligt (i avvägning till priset) och att den tillhörande tekniken skulle vara så energisnål som möjligt (i avvägning till priset). Vidare behövde även färgen på BOEL‐lampan kunna ändras trådlöst, då lamporna skulle finnas placerade i hushåll och det inte skulle vara möjligt att dagligen besöka samtliga testhushåll för att uppdatera lampan på plats. Det var även viktigare att BOEL‐lampan hade den funktion som var avsedd för att forskningsresultatet skulle bli så korrekt som möjligt, än att formgivningen var fullkomligt genomarbetad och baserad på användarnas perspektiv. 3 Fortsättningsvis omnämnt som uppdragsgivaren
4 P
ROBLEMFORMULERING
Det problem som har behandlats i det här examensarbetet har varit utvecklingen av BOEL‐lampan som skulle kunna tillverkas initialt i sex exemplar. Då dessa lampor skulle vara en del av tävlingen i forskningsprojektet Visuale behövde de kunna alternera mellan tre färger: rött, gult och grönt. Uppdateringen av dessa behövde ske en gång om dagen under perioden för testerna, dvs. i fyra veckors tid. De aspekter som behövde betänkas gällande utvecklingen av BOEL‐lampan kunde delas in i fyra områden: − Trådlös kommunikation − Ljuskälla − Material − Färg och form Således har projektarbetet baserats på de här fyra områdena och ett antal problemställningar har tagits fram utifrån dessa vilka presenteras nedan.
4.1 Problemställningar
De frågeställningar som har legat till grund för hela projektet och som kommer att besvaras i resultat och analysdelen av rapporten presenteras nedan. − Vilken trådlös kommunikationsteknik är bäst med avseende på pris, energieffektivitet och signalstyrka? − Vilken ljuskälla är bäst med avseende på ljusspridning (i valt material), pris och energieffektivitet? − Vilket material är bäst med avseende på miljövänlighet, ljusspridning och pris? − Vilken färg och form på BOEL‐lampan gör att den platsar i de flesta hushåll utan att sticka ut för mycket?
5 P
ROJEKTAVGRÄNSNINGAR
Examensarbetet omfattade 30 högskolepoäng vilket motsvarar 20 veckors heltidsarbete, och detta är således den tid som fanns till förfogande för projektet. Arbetet skulle resultera i tillverkningen av sex stycken prototyper av en artefakt (BOEL‐ lampan) som kan ändra färg trådlöst till rött, gult eller grönt. Vidare skulle arbetet även resultera i en rapport som ligger till grund för examinationen från civilingenjörsprogrammet Innovation och produktdesign vid Mälardalens högskola.
5.1 Tidplan och resurser
Förutom den ovan nämnda tidsaspekten på examensarbetet fanns även en annan tidsavgränsning inom forskningsprojektet Visuale. De sex prototyperna som utvecklades i examensarbetet behövde vara tillverkade och klara för användartesterna som skulle utföras med början i slutet av april månad år 2009. Trots att det vore väldigt intressant att i denna rapport redovisa resultatet av användartesterna, så kommer inte resultatet av studien att färdigställas innan denna rapport skall lämnas in. Av den anledningen kommer forskningsresultatet inte att inkluderas i rapporten. Vidare fanns även en intern budget för forskningsprojektet Visuale där 10 000 kr var avsatta för framtagningen av de sex prototyperna. Utvecklingskostnaderna för dessa fick således inte överstiga denna summa. Övriga resurser som fanns tillgängliga för projektet var hjälp från handledaren hos uppdragsgivaren, Li Jönsson, och elektronikingenjören hos uppdragsgivaren, Jonas Andersson, samt även handledarhjälp från Mälardalens högskola. Det fanns också möjlighet till användning av verkstäder och maskiner på skolan för prototypframtagning.5.2 Projektavgränsningar gällande trådlös kommunikation
Ett av de fyra områden som produktutvecklingsprocessen i detta projekt berörde var trådlös kommunikation, vilket kom sig av att BOEL‐lampan behövde kunna visa olika färger beroende på hushållets elförbrukning. Syftet med forskningsprojektet Visuale var att undersöka om ändring av färger på lampan (i kombination med webbtjänsten och tävlingsmomentet) påverkade elförbrukningen, vilket i detta läge inte var klarlagt. Tanken var att om forskningen skulle ge ett sådant resultat att vidare undersökning vore intressant, skulle BOEL‐lamporna kunna kommunicera direkt med elmätarna för respektive hushåll. Inför detta projekt skulle dock endast sex lampor produceras för tester i hushåll och således var huvudbehovet att färgbyte skulle kunna ske utan intrång i dessa hushåll, men inte nödvändigtvis ske automatiskt. Av denna anledning beslutades att uppdatering av lamporna skulle ske trådlöst men manuellt, d.v.s. ingen automatisk uppdatering mellan elmätare och lampor. Dock skulle möjlighet finnas att vidareutveckla den teknik som användes för trådlös kommunikation i BOEL‐lampan till en sådan automatisk lösning senare om forskningsresultaten gav incitament för fortsatt utveckling av tjänst och lampa. Vidare kan här nämnas en avgränsning gällande elförsörjningen till BOEL‐lampan. Då den trådlösa kommunikationen (och ljuskällan) behövde el för att drivas hade det varit önskvärt att låta lampan använda sig av ett slutet självförsörjande system, dvs. att ingen ytterligare el skulle behöva tillföras för att använda lampan, utan att den skulle kunna producera den el som behövdes självmant. Detta hade kunnat lösas genom att driva lampan med uppladdningsbara batterier och implementera solceller i produkten somskulle ha kunnat ladda batterierna under dagtid då solen lös. Dock hade detta inte varit helt okomplicerat att genomföra, och det skulle ha tagit tid, så av den anledningen undersöktes inte denna möjlighet. Det beslutades att el fick tas från vägguttaget istället för just de här sex prototyperna, eftersom huvudsaken var att prototyperna fungerade på så vis att forskningsstudien kunde genomföras tillfredsställande. .
6 T
EORETISK BAKGRUND OCH LÖSNINGSMETODER
För ett projektarbete är det viktigt att ha en gedigen grund att stå på. I detta kapitel kommer de teoretiska metoder som har använts i projektet att presenteras, samt de produktutvecklingsverktyg som har använts. Kapitlet avser att ge en överskådlig teoretisk beskrivning av metoderna och verktygen, samt en motivering till varför just dessa har tillämpats. Själva utförandet och resultatet av desamma kommer att presenteras i kapitel 7 Tillämpad lösningsmetodik.
6.1 Produktutvecklingsmodell
En produktutvecklingsmodell är en modell som arbetsgången i ett produktutvecklingsprojekt kan basera sig mer eller mindre på. Det finns ett antal modeller att välja mellan, t.ex. beroende på om projektet är mer inriktat mot design eller konstruktion, och om resultatet ska bli ett produktkoncept eller en produkt redo för uppskalad tillverkning. För att välja rätt produktutvecklingsmodell till det här projektet har två ganska olika modeller studerats lite närmare.6.1.1 Ulrich och Eppingers Produktuvecklingsmodell
Ulrich och Eppinger (2007) har tagit fram en generisk produktutvecklingsprocess (se Figur 2) där slutprodukten skall kunna produceras i ett stort antal. Den här modellen utförs i ett antal faser vilka beskrivs kort nedan. Fas 0: Planering Den här fasen är döpt till Fas 0 eftersom detta steg utförs innan det ens är bestämt att projektet ska genomföras. När fasen är slutförd ska projektets mission vara klart där målmarknaden för produkten och affärsmålen ska finnas beskrivna, samt att huvudförutsättningarna och avgränsningarna för projektet ska vara klargjorda. Fas 1: Konceptgenerering I den här fasen identifieras behoven från målmarknaden, alternativa produktkoncept genereras och utvärderas och ett eller flera koncept väljs ut för vidare utveckling och testning. Figur 2: Egen översättning av Ulrich och Eppingers produktutvecklingsmodell Fas 1: Koncept‐ generering Fas 2: Design på systemnivå Fas 3: Design på detaljnivå Fas 4: Testning & finjustering Fas 5: Upptrappning av produktion Fas 0: PlaneringFas 2: Design på systemnivå Resultatet av den här fasen inkluderar vanligen en geometrisk layout för produkten, en funktionsspecifikation för vart och ett av undersystemen i produkten och ett preliminärt processflödesdiagram för den slutgiltiga monteringsprocessen. Fas 3: Design på detaljnivå I den här fasen färdigställs kompletta specifikationer för geometri, material och toleranser för samtliga ingående delar i produkten. De standardkomponenter som ska ingå i produkten väljs ut och köps in från återförsäljare. En processplan färdigställs också och verktyg tas fram för produktion av de komponenter som ska tillverkas i produktionsprocessen. Fas 4: Testning & finjustering Fasen involverar konstruktion och utvärdering av ett antal för‐serier av produkten. De första prototyperna tillverkas med rätt komponenter, dvs. de komponenter som sedan ska ingå i produkten, men inte nödvändigtvis med rätt produktionsprocess, och testas för att se om de fungerar så som det är tänkt. Vid nästa serie av prototyper används även rätt produktionsprocess, men inte nödvändigtvis rätt monteringsprocess. Dessa utvärderas sedan mycket noggrant och testas vanligen även av kunder i den miljö produkten ska användas i. Målet med denna serie prototyper är att identifiera nödvändiga förändringar i specifikationerna för den slutgiltiga produkten. Fas 5: Upptrappning av produktion I den här fasen tillverkas produkten med tänkt produktionssystem och syftet med fasen är att träna arbetsstyrkan och hitta eventuella kvarvarande problem i produktionsprocessen. Ibland kan de produkter som tillverkas i den här fasen även säljas till kunder, vidare utvärderas också produkterna noggrant för att identifiera återstående problem. Informationen om Ulrich och Eppingers produktutvecklingsmodell har inhämtats från boken Product Design and Development (2007).
6.1.2 Stiftelsen Svensk Industridesigns produktutvecklingsmodell
Stiftelsen Svensk Industridesign, SVID använder sig av en designprocess (se Figur 3) som ser annorlunda ut jämfört med Ulrich och Eppingers modell. Den här modellen behandlar arbetet med design i produktutvecklingsprocessen där målet är att nå ett framgångsrikt och kreativt resultat. Modellen utförs i sex steg som beskrivs kort nedan. Steg 1: Utgångspunkt Detta första steg fokuserar på att definiera de förutsättningar som finns för projektet i fråga. Det handlar om att fastställa vilka tekniska‐, ekonomiska‐ och personella resurser som finns, samt att precisera tidsaspekter. Steg 2: Användarstudier I det här steget tas behovs‐ och funktionsanalyser fram som baseras på omvärldsstudier, vilket rör sig om t.ex. kvantitativa och kvalitativa studier, men även samtal och tester med berörda användare. Vidare bör även berörda nätverk och media kontaktas, varefter samtliga uppgifter som inhämtats i fasen analyseras inför det fortsatta konstruktiva arbetet. Steg 3: Koncept och visualisering Utgångspunkterna och användarstudierna ligger till grund för det här steget då ett eller flera konceptförslag ska utvecklas. Dessa tas fram i nära samarbete med andra kompetenser då produktions‐ och marknadsperspektiv ska beaktas. Vidare presenteras och testas konceptförslagen. Steg 4: Utvärdering och konceptval Som namnet på steget antyder ska koncepten utvärderas och sedan ska ett eller flera koncept väljas ut för vidare utveckling. I utvärderingen av koncepten ska ett antal Figur 3: SVID:s designprocessprioriteringar göras vilka berör beräkningar, marknadsvärderingar och tekniska avgöranden. Förslagen jämförs sedan mot varandra och efter valet påbörjas förberedande aktiviteter inför presentationer. Steg 5: Justering och genomförande Det/de valda förslaget/en vidareutvecklas i detta steg för att sedan förankras hos olika nyckelpersoner. Ett slutgiltigt koncept presenteras och därefter skall detta testas och utvärderas. Samarbete bör ske med andra kompetenser rörande bl.a. framtagning av ett produktionsunderlag. Om några osäkerheter har uppstått skall dessa elimineras så att produktionsprocessen kan påbörjas. Steg 6: Uppföljning och utvärdering När produktionen har påbörjats skall samtliga parametrar utvärderas så att optimering kan ske av framtida förbättringar. Uppföljningen utförs genom att nya användarstudier och tester som styr identitet genomförs. Vidare anpassas marknadsföringens argumentation på så vis att fördelarna i designarbetet framhävs. Informationen om SVID:s produktutvecklingsmodell har inhämtats från SVID:s hemsida (www.svid.se)
6.1.3 Val av produktutvecklingsmodell
De två produktutvecklingsmodeller som har presenterats ovan har olika för‐ och nackdelar när det kommer till det produktutvecklingsprojekt som beskrivs i denna rapport. Båda modellerna beskriver arbetet fram till produktion vilket i det här fallet inte är helt relevant eftersom syftet med detta projekt är att ta fram prototyper, inte produktionsfärdiga produkter. Dock är Ulrich och Eppingers modell mer inriktad på hur produkten skall bli färdig för produktion och det nämns redan i fas 2 och fas 3 att ingående komponenter till den färdiga produkten bör väljas och att monteringslayout bör färdigställas. De efterföljande faserna behandlar inte bara prototyptillverkning, utan tillverkning med slutliga ingående komponenter och tänkt produktionsprocess. Denna modell är således för inriktad på att få en färdig produkt till produktion för att kunna tillämpas i detta projekt. Modellen är säkerligen utmärkt för vidareutveckling och förbättringar av redan existerande produkter, då större fokus ligger på att t.ex. välja bättre/effektivare/billigare ingående komponenter och ta fram en effektiv produktionsprocess som möjliggör en större vinst i produktionen, än att ta fram helt nya produktkoncept som aldrig tidigare testats. SVID:s produktutvecklingsmodell passar således bättre i detta projekt då mer fokus ligger på att utveckla ett nytt produktkoncept än att förbereda produkter för produktion. Först i steg 5 nämns framtagning av produktionsunderlag, även om de trycker på att redan i steg 3 bör samarbete ske med kompetenser från t.ex. produktion. Av ovan nämnda anledningar har SVID:s produktutvecklings modell tillämpats i det här projektet, dock med vissa modifikationer i följande steg: Steg 2: Användarstudier Enligt SVID:s beskrivning av detta steg involveras här kvantitativa och kvalitativa tester med användare. Det har i projektet inte genomförts några användartester på denna nivå, då dessa kommer att bli aktuella först efter forskningsstudiens genomförande. Den funktionsanalys som tagits fram i projektet har baserat sig på kundens önskemål, vilket i detta fall var uppdragsgivaren och inte slutanvändaren. Användarstudierna har således i projektet inte utförts på så sätt som står beskrivet i SVID:s modell, utan har modifierats för att passa projektets syfte.Steg 5: Justering och genomförande Detta steg har följts i den utsträckningen att ett slutgiltigt koncept har tagits fram som i forskningsstudien både testas och utvärderas. Dock har inget produktionsunderlag tagits fram för BOEL‐lampan, då det först skall utvärderas om en sådan här produkt är relevant att utveckla för försäljning över huvud taget. Om resultatet är negativt skulle det ha varit slöseri med resurser i form av kompetens och tid att utveckla konceptet för produktion i detta stadium. Om resultatet är positivt så behöver BOEL‐lampan i vilket fall utvärderas ifrån användarsynpunkt vilket skulle kunna resultera i ett helt nytt utseende, varav produktionsunderlaget i sådana fall skulle blivit förlegat oavsett. Steg 6: Uppföljning och utvärdering Steg 6 i SVID:s produktutvecklingsmodell har inte genomförts över huvud taget i detta projekt. Som nämns i SVID:s beskrivning av detta steg ska parametrar utvärderas efter produktionsstart, men i det här projektet är produktionen inte relevant då resultatet skulle bli sex prototyper och inte en produktionsfärdig produkt. I övrigt kan sägas att detta steg är den naturliga fortsättningen på hela detta projekt, då, som tidigare nämnts, vidare användarstudier blir aktuella om forskningsresultatet skulle visa sig bli positivt.
6.2 Litteraturstudie och researcharbete
En viktig del i ett projektarbete av den här typen är att samla in relevant information. Det kan röra sig om att ta reda på information om det område vilket produkten som utvecklas tillhör, eller att teoretiskt säkerställa själva produktutvecklingsprocessen i projektet. Enligt Bell (2007) bör merparten av inläsningen inför en undersökning ske i början av projektet och det är viktigt att ta tidsaspekten i beaktning och inse att det inte går att göra allt. Vidare är det essentiellt att motstå frestelsen att läsa intressanta böcker eller artiklar som egentligen inte har med det valda temat att göra, annars kan det bli svårt att hålla sig till tidsplanen. Det är också viktigt att läsa det andra har skrivit på området och samla information som belyser olika sidor av saken. En annan aspekt som är speciellt viktigt vid researcharbete på internet är att undersöka om det går att lita på källan i fråga. Är det en erkänd branschorganisation som informationen kommer ifrån, eller är det ett företag med egenintresse? En avvägning måste göras om huruvida informationen är användbar eller inte (Bell 2007). Vidare anser Bell (2007) att en utformning av en sökstrategi är grundläggande där de parametrar definieras som är intressanta och konkretiserar samt avgränsar de nyckelord som används i sökningen. Detta gör det enklare att hitta relevanta källor och lättare att eliminera irrelevant material. Ett exempel är att begränsa sökningen med att ställa frågor till sig själv om vilka källor som kan vara av intresse. Är bara skandinaviska källor av intresse eller är andra engelskspråkiga källor också relevanta? Finns någon tidsaspekt på källorna? Är t.ex. endast litteratur från 2000 och framåt intressant, eller ska äldre litteratur inkluderas? Är det endast ett ämnesområde som är intressant eller flera? I så fall vilka? En kritisk genomgång av litteraturen är också essentiellt för en avhandling, men för kortare projekt behöver inte ambitionsnivån vara lika hög. I vissa fall går det att i kortare projekt hoppa över litteraturgenomgången, dock krävs fortfarande att en inläsning på området har gjorts och redovisats, vilket egentligen är samma sak (Bell 2007). Nackdelen med litteraturstudie och reseracharbete är att det tar tid. Det tar tid att hitta relevant litteratur och relevanta internetkällor, och det tar tid att gå igenom dem för attse om någon relevant information kan extraheras. Det tar också tid att skriva om den information som har hittats i rapporten. Dock är fördelarna mer övervägande i det här fallet då ett produktutvecklingsprojekt som detta skulle vara mycket svårt, för att inte säga omöjligt, att genomföra utan att göra research på området. I utvecklingsarbetet med BOEL‐lampan är det essentiellt med litteraturstudie och research för att ta reda på mer om vilka trådlösa kommunikationsmöjligheter som finns, vilka ljuskällor som kan användas, vilka material som har bäst egenskaper, vilka tillverkningsmetoder som är mest effektiva o.s.v. Av dessa anledningar så har litteraturstudie och researcharbete genomförts i detta projekt och resultatet redovisas i kapitel 7.6 Resultat av litteraturstudie och researcharbete.
6.3 Produktutvecklingsverktyg
Det finns ett antal verktyg som är utformade för att underlätta produktutvecklingsprocessen och de som är relevanta för det här examensarbetet kommer att presenteras nedan. Verktygen kommer endast att beskrivas funktionellt sett här, själva applikationen av dem i projektet, och resultatet de gav, kommer att presenteras i kapitel 7 Tillämpad lösningsmetodik och kapitel 8 Resultat.6.3.1 Gantt‐schema
Ett Gantt‐schema är ett tidsplaneringsverktyg där alla aktiviteter i ett projekt radas upp i utförandeordning och en uppskattning om tidsåtgången för varje aktivitet utförs samt en tid bestäms då aktiviteterna skall vara slutförda. Verktyget ger en överblick över projektet på ett visuellt sätt och är ett naturligt steg i planeringen av ett projekt. Beroende på hur väl förtrogen en person är med detta verktyg kan det göras mer eller mindre avancerat. T.ex. kan aktiviteter som är beroende av att andra aktiviteter har slutförts illustreras. Enligt Ulrich och Eppinger (2007) talar beroendeförhållandet mellan två aktiviteter om vilken aktivitet som måste slutföras för att andra aktiviteter ska kunna påbörjas (eller avslutas beroende på hur förhållandet ser ut) och vilka aktiviteter som kan slutföras parallellt. När två aktiviteter överlappar varandra i tid i ett Gantt‐schema så kan de antingen vara parallella, sekventiella eller upprepat sammankopplade. Parallella aktiviteter kan schemaläggas att överlappa i tid av bekvämlighet för projektets utförande eftersom de inte beror av varandra. Sekventiella aktiviteter kan överlappa lite i tid, men utförs i regel i en viss följd. Upprepat sammankopplade aktiviteter måste överlappa i tid då de behöver utföras simultant eller på ett upprepande sätt. Ett Gantt‐schema är ett visuellt verktyg som ger en bra tidsöversikt. Dock kan det vara svårt att i speciella program för Gantt‐schema (som t.ex. ms project) förstå exakt hur uppgifterna ska skrivas in och hur kopplingarna mellan uppgifter fungerar. Vidare blir överblicken inte så bra i dessa program och schemat blir ofta mycket utdraget och svårt att få på ett enda papper vid utskrift. Däremot så kan ett Gantt‐schema göras relativt enkelt i t.ex. Excel‐format. Då krävs inga förkunskaper utan man bygger upp sitt eget schema utefter den tidsram som finns. I det här projektet har ett Gantt‐schema utförts i excel‐format p.g.a. fördelarna i enkelhet och överskådlighet.6.3.2 Computer Aided Design ‐ CAD
Computer Aided design, eller mer vanligt kallat CAD, är en 3D programvara vilken fungerar som ett hjälpmedel vid produktutveckling och design (på svenska används ofta benämningen datorstödd konstruktion). Detta verktyg ger fördelar i form av förbättradproduktkvalitet och förkortad design‐ och produktutvecklingsprocess. CAD används för 3D visualiseringar och ger en verklighetstrogen bild av produkter med avseende på former och inbördes proportioner utan att en prototyp behöver tas fram. Det finns ett antal varianter på 3D‐modellering enligt Kenneth Österlin (Design i fokus, 2003), och den variant som är tillämpad i det här projektet kallas solidmodellering. Detta innebär att modelleringen sker med hela massiva kroppar, solider. Utgångspunkten kan vara bearbetning av t.ex. kuber, sfärer och koner eller så kan nya solider skapas och redigeras genom t.ex. rotation eller dragning av profiler. Modeller i solidmodellering måttsätts i alla dimensioner och visualisering av måttförändringar går snabbt och lätt då det är enkelt att skriva in dessa manuellt. Samtidigt ger detta inte samma frihet som s.k. ytmodellering, vilket, som namnet antyder, handlar om modellering av ytor och inte solida kroppar (Österlin 2003). En annan nackdel med 3D CAD är dock att det kan vara svårt att få en uppfattning om hur stor en modell är i verkligheten (måttsättning till trots). Därför är det viktigt att ha i åtanke att programmet inte helt kan ersätta fysiska modeller. I det sammanhanget kan nämnas att de filer som tillverkas i CAD även kan konverteras till format kompatibla med 3D‐skrivare och friformningsmaskiner, vilket gör att prototyper med exakta mått kan ”skrivas ut” från programmet. Det finns ett antal olika CAD‐program på marknaden idag, varav några är mer tillämpbara vid formstudier (som ytmodelleringsprogram) och några är mer tillämpbara då teknisk precision krävs (som solidmodelleringsprogram). Mälardalens högskola använder sig av ett 3D CAD‐program som heter SolidWorks (för mer information se www.solidworks.se), vilket även är tillämpat i det här projektet. Anledningarna till detta är att SolidWorks finns tillgängligt på skolan och att det är det programmet som har använts under utbildningen vid Mälardalens högskola. Vidare är 3D CAD som tidigare nämnts ett bra och snabbt sätt att illustrera produktkoncept på.
6.3.3 Quality Function Deployment ‐ QFD
Quality Function Deployment, QFD, är ett produktutvecklingsverktyg med syfte att koppla ihop kundkrav med mätbara data. Verktyget utförs i form av en matris eller tabell beroende på vilken variant som väljs. Enligt David G. Ullman (2003) utvecklades QFD‐ verktyget i Japan under mitten av 1970‐talet. Bl.a. använde Toyota denna metod och lyckades minska kostnaderna för att utveckla en ny bilmodell med hela 60 % och minska utvecklingstiden till en tredjedel. Ullman menar att QFD‐verktyget är organiserat på ett sådant sätt att det utvecklar stora delar av den information som behövs för att förstå grundproblemet och vidare att en QFD ger följande resultat: 1. Specifikation av målen för produkten 2. Hur konkurrenterna uppfyller målen 3. Vad som är viktigt från kundernas synvinkel 4. Numeriska mål att arbeta motIllustrerat i Ullmans bok är QFD‐varianten ”house of quality” (se Figur 4), nedan presenteras en kort översikt över metoden. Vid utförandet av QFD‐varianten ”house of quality” ska sammanlagt åtta steg genomföras i turordning (fritt översatt från engelska): 1. Identifiera kunderna: Vilka är de? 2. Bestämma kundkraven: Vad vill de ha? 3. Bestämma den relativa vikten av kraven: Vem vs. Vad? 4. Identifiera och utvärdera konkurrensen: Hur tillfredsställd är kunden nu? 5. Generera tekniska specifikationer: Hur ska kundkraven mötas? 6. Relatera kundkraven mot de tekniska specifikationerna: Hur mäts vad? 7. Sätt upp tekniska mål: Hur mycket är bra nog? 8. Identifiera förhållanden mellan tekniska krav: Hur är hur:en beroende av varandra? När den här varianten används så utförs den i form av en matris med de huvudsektorer som ses i illustrationen ovan. Dock finns det andra variationer som är mindre omfattande och inte innehåller samtliga sektorer. Fördelen med att använda sig av QFD är att behoven för produkten verkligen måste specificeras och det krävs en hel del tankearbete för att få fram mätbara numeriska mål som ger en större förståelse för produktutvecklingsproblemet. Dock kan detta verktyg upplevas som relativt krångligt och ibland är det för omfattande. T.ex. är det inte alltid så enkelt att bedöma konkurrensen när det är en ny typ av produkt som utvecklas. Figur 4: Egen översättning från engelska av diagrammet ”house of quality”. Vem Vem Vs. Vad Vad Hur vs. Hur Hur 1 2 3 5 6 4 7 8 Nu Vad vs. Hur Nu vs. Vad Hur mycket 4
Den variant av QFD som är tillämpad i det här projektet är en anpassad version av ”house of quality”. I det här projektet är kunden uppdragsgivaren så ingen möda har lagts vid att ta reda på mer om slutanvändarna (dessa skulle bli aktuella först vid en vidareutveckling av BOEL‐lampan). Kundkraven är heller inte framtagna genom någon kund‐ eller marknadsundersökning vilket skulle vara den gängse gången i annat fall, utan kundkraven är de önskemål som har kommit från uppdragsgivaren. Vidare har konkurrensdelen av QFD:n uteslutits p.g.a. att projektet skulle resultera i prototyper för testning och inte produkter för kommersialisering. En konkurrensanalys av detta slag är värdefullt när det handlar om att få produkten till marknaden, men i dagsläget är detta som sagt inte aktuellt för BOEL‐lampan (dock skulle det vara det vid en eventuell vidareutveckling av lampan). Resultatet av den anpassade QFD:n som tillämpades på det här projektet kan ses i kapitel 7.3 QFD på BOEL‐lampan.
6.3.4 Funktionsanalys
I produktutvecklingsprocessen är det viktigt att fundera ut varför produkten finns, dess huvudsyfte och/eller kärntanke, samt hur detta kan uppfyllas. Det kan göras genom en funktionsanalys vilket är precis vad namnet antyder; en analys av funktioner. Syftet med detta produktutvecklingsverktyg är att bena ut vilka funktioner produkten ska ha (funktionerna ska beskrivas med ett verb och ett substantiv, t.ex. medge grepp) och rangordna dessa i huvudfunktioner och under‐/delfunktioner. Det är viktigt att funktionen beskrivs på ett sådant sätt att tankearbetet inte inskränks, vilket kan ske genom att t.ex. vid utveckling av en penna säga att den har till uppgift att rita en blyertslinje. För det fösta så inskränks i detta fall tankebanan till att det ska vara en blyertspenna, vilket är en onödig begränsning av idéskapandet. För det andra så är det inte pennan som ritar linjen, utan personen som håller i pennan och för det tredje skapas linjen inte av pennan i sig, utan när pennan dras mot ett annat material som t.ex. ett papper. En mindre begränsande beskrivning av pennans funktion vore avsätta märke. I detta verktyg är det viktigt att fokusera på funktioner och inte lösningar. (Österlin 2003) Fördelen med funktionsanalys är att eftersom det endast är funktioner som tas fram och inte några lösningar på funktionerna, så specificeras problemet förutsättningslöst. D.v.s. inga begränsningar tas fram vilket skulle kunna utgöra hinder för konceptframtagningsarbetet. Nackdelen är att det är svårt att få fram funktionerna utan att på något vis leda in tankearbetet på lösningar, och det tar tid. Det är dessutom svårt att själv se huruvida man har lyckats i sin förutsatts att utrycka funktionerna utan lösningar, då det är lätt hänt att man blir ”insnöad”. I det här projektet har en enkel funktionsanalys utförts för att få en översikt över de funktioner som är nödvändiga. Dock är funktionsanalysen inriktad på prototypframtagningen, d.v.s. funktionerna har tagits fram utifrån vilka funktioner en prototyp av det här slaget skulle behöva ha, och inte vilka funktioner som skulle vara viktiga för en slutanvändare. Resultatet av funktionsanalysen på BOEL‐lampan återfinns under kapitel 7.4 Funktionsanalys av BOEL‐lampan.6.3.5 Teknisk kravspecifikation
En teknisk kravspecifikation är ett styrdokument för produktutvecklingsarbetet. Kravspecifikationen syftar till att precisera de kundkrav som finns på produkten och som ofta är uttryckta på kundens ”språk”. Ett exempel är om ett kundkrav är vara greppvänlig. Detta uttrycker en känsla som kunden vill ha, men det ger inte någon exakt riklinje för hur produkten ska designas och konstrueras. Det i sin tur lämnar för mycket utrymme för subjektiv tolkning, då det i detta fall kan röra sig om att en känsla av bättregrepp uppstår då t.ex. ett visst material som minskar glidning, eller en viss form med ergonomiska fördelar, används. Av denna anledning är det alltså viktigt att ”översätta” kundkraven till tekniska krav med mätbara värden inför den fortsatta utvecklingen av produkten. I en ideal värld skulle den tekniska kravspecifikationen fastställas i början av projektet och sedan följas rigoröst under resten av utvecklingsarbetet. För vissa produkter som t.ex. tvål eller soppa, så fungerar detta utmärkt, men för andra mer tekniskt komplexa produkter är det i det snaraste en omöjlighet. För sådana produkter revideras kravspecifikationen åtminstone två gånger under projektet och ofta blir den ett levande dokument som uppdateras kontinuerligt under projektets gång. Den första kravspecifikationen utförs efter det att kundkraven har fastställt och kan sägas representera ett antal mål för produkten som produktutvecklingsteamet har initialt. Oftast visar det sig dock senare i projektet att vissa mål är för högt ställda för det produktkoncept som valts och att en anpassad revidering behövs. Den slutgiltiga kravspecifikationen fastställs oftast efter det att produktkonceptet är valt och testat, eftersom begränsningarna hos produkten då har blivit mer greppbara (Ulrich och Eppinger 2007) I det här projektet så var de tekniska kraven inte så lätta att specificera. Kundkraven kom från uppdragsgivare och inte från de som kommer att använda produkten eftersom detta rör sig om ett forskningsprojekt och produkten inte kommer att kommersialiseras om det inte går att påvisa något positivt påverkan på hushållens elförbrukning. Av denna anledning kan sägas att kravspecifikationen i det här projektet inte är den slutgiltiga, då det i framtida utvecklingsarbete kommer att behövas mer information om vad användaren av produkten vill ha. Dock har en enklare variant av kravspecifikation ändå gjorts med syfte att klargöra målen med projektet. Resultatet av denna kan ses under kapitel 7.5 Kravspecifikation på BOEL‐lampan.
6.3.6 Utvärderingsmetoder
När lösningar till ursprungsproblemet har tagits fram i form av olika koncept så måste ett urval av dessa göras. Det gäller att ta fram det eller de koncept som är värda att satsa vidare på och som ska utvecklas ytterligare. Ofta tenderar utvärderingen av koncepten att bli helt eller delvis subjektiv, och då kan det vara bra att använda sig av någon sorts utvärderingsmetod. Det finns olika varianter av utvärderingsmetoder, utvärderingen kan ske bl.a. i form av ”prickar”, kategoriseringar eller matriser. Ett snabbt, enkelt och effektivt sätt att välja bland en stor mängd idéer är att använda sig av en utvärderingsmetod med prickar. Det fungerar som så att man i grupp utvärderar idéerna genom att alla får rösta på de idéer de gillar genom att fästa prickar efter förslaget i fråga. Det är då bra att sätta upp någon sorts begränsning som t.ex. att max fem prickar får fästas vid max fem förslag. Sedan räknas helt enkelt prickarna efter varje förslag ihop, och det eller de förslag med flest prickar ”vinner”. En annan utvärderingsmetod är att kategorisera de idéer som har tagits fram i kategorier som är viktiga för lösningen av problemet. På så vis går det att undvika allt för stora luckor i idéskapandet, då de kategorier som har få idéer kan uppmärksammas och fler idéer kan tas fram i de kategorierna. Matrisutvärdering är ett annat alternativ som fungerar genom att idéerna läggs längs matrisens ena sida (t.ex. vertikalt) och de urvalskriterierna eller krav som idéerna ska utvärderas mot läggs längs den vinkelräta sidan (t.ex. horisontellt). Sedan fylls rutorna i med poäng för hur väl respektive idé uppfyller respektive urvalskriterie. T.ex. kan enpoängskala på 1‐5 användas där 1 är dåligt, 3 är godkänt och 5 är mycket bra. Sedan summeras poängen för respektive idé ihop och idén med flest poäng ”vinner”. Dock kan det vara bra att ha i åtanke att användandet av en specifik utvärderingsmetod inte ger en allt igenom objektiv bedömning, det är fortfarande en hel del tyckande involverat. Det är alltid en egen uppskattning om hur väl en idé uppfyller ett kriterie m.m., men utvärderingsmetoden ger ändå en riktlinje om vad som är bäst och argument för det val som har gjorts (Österlin 2003). I det här projektet har kategorisering använts ofta vid konceptval, liksom uppställningar av för och nackdelar, men även matrisutvärdering har förekommit. Resultaten av utvärderingarna finns under konceptvalen för respektive produktområde (trådlös kommunikation, ljuskälla, material och färg och form).
6.3.7 Prototypframtagning
När det kommer till att illustrera en idé så är en fysisk modell överlägsen en bild eller 3D CAD‐modell. Det är lätt att förbise en tråkig rapport eller en platt bild. Men modeller överaskar oftast och gör det enklare att ändra åsikt och acceptera nya idéer. På IDEO, en ledande designfirma i Silicon Valley, har man utvecklat ett nytt talesätt: en bild säger mer än tusen ord, men en prototyp säger mer än tusen bilder. Där används prototypframtagning frekvent som ett sätt att lösa problem. De menar att det inte bara handlar om att ha en färdig lösning som illustreras genom en prototyp, utan att testa sig fram till nya bättre lösningar genom att göra prototyper. Med andra ord: att bygga för att lära sig. IDEO:s studiochef Dennis Boyle säger ofta: ” gå aldrig in till ett möte utan en prototyp”, och faktum är att han oftast går in till ett möte med flera prototyper. Detta beror på att han vill göra sina misstag (och upptäckter) så tidigt som möjligt i projektet, och vilket sätt är bättre än att bygga prototyper? På IDEO så jobbas det mycket med just prototyper och det kan sägas ha blivit ett sätt att både kommunicera och att komma vidare i projekten. Vidare menar de att en prototyp kan sättas ihop av precis vad som helst och att den allra enklast illustration av en lösning är en prototyp (Kelley 2001). Förutom att prototyper gör det lättare att illustrera en viss funktion eller en viss form, så kan den även illustrera en känsla. Om ett visst material används ges en viss känsla, således kan detta anses vara en prototyp även om det bara är en klump av ett visst material. Alltså kan prototyper vara, och tillverkas av, nästan vad som helst. Beroende på vilken grad av noggrannhet som prototypen skall ha kan olika tillverkningssätt användas. Det går bra att bara gå till en verkstad, ta en bit trä och börja karva i den med kniv om det bara är en viss radie, eller viss funktion som ska illustreras. Men om projektet har kommit så pass långt att CAD‐modeller har skissats upp på form och funktion finns det idag enkla metoder för att få ut väldigt exakta prototyper. Det handlar om s.k. 3D skrivare som kan ”skriva ut” en CAD‐modell till en fysisk modell och återge komplicerade former och detaljer vilket är värdefullt för kontroll av t.ex. samband mellan detaljer. Dessa metoder kallas friformningsframställning, FFF, men ofta används det engelska uttrycket Rapid Prototyping. Det finns olika metoder för den här typen av framställning, dels kan det röra sig om en maskin som bygger upp formerna lager efter lager med t.ex. ett munstycke som sprutar plast, eller en 3D‐fräs som har ett block material där den fräser bort material för att få till den form som önskas (Österlin 2003). Med anledning av ovanstående så kan konstateras att det finns uppenbara fördelar med att ta fram prototyper. Några nackdelar kan dock vara att det inte finns något sätt att genom friformningsmodellering ta fram en modell med blandade material, eller att ta fram en modell från ett inexakt skissartat underlag (Österlin 2003).Prototypframtagning kan anses vara en bra metod för illustrationer varav det har varit högst tillämpbart i det här projektet. Vidare har prototyperna som tagits fram i projektet även varit högst relevant för resultatet.
