توسعه‌ مفاهیم (Concepts)

تقویت ساختارهای کاری برای تبدیل شدن به پیشنهاداتی برای راهکار اصلی (Principle Solution)

 

این بخش در کتاب طراحی مهندسی پال و بیتز، با عنوان “تقویت متغیرهای راهکار اصلی” نام‌گذاری شده است و منظور از “متغیرهای راهکار اصلی”، گزینه‌هایی هستند که به عنوان مفهوم یا راهکار نهایی پیشنهاد می‌شوند. کنار هم قرار گرفتن اصول کاری (به عنوان ساختار کاری) برای شکل‌گیری یک مفهوم کافی نیست، چرا که این اصول کاملاً بر اساس ساختار عملکرد هستند و لذا به وظایف فنّی یا تکنیکال خلاصه می‌شوند؛ حال آن که یک مفهوم باید از حیث مناسب بودن عملکرد و اجرایی بودن، قابل ارزیابی باشد (رجوع کنید به تعریف مفهوم) و در نتیجه برای شکل‌گیری آن باید علاوه بر اصول کاری، موضوعاتی مثل ایمنی، ارگونومی، روش تولید، کنترل کیفیت، مونتاژ، حمل‌ونقل، عملیات، نگهداری، مخارج و بازیافت نیز مورد توجه قرار بگیرند.

البته تعیین این میزان از جزئیات برای تمام ساختارهای کاری، بسیار زمان‌بر و پرهزینه است. به همین علت، تکلیفِ مشخصات عمومی و مهم مثل فضای مورد نیاز، وزن، عمر کاری و شیوه‌ی عملکرد را در مورد همه‌ی گزینه‌های پیشنهادی مشخص می‌کنیم، اما سایر جزئیات را فقط در مورد گزینه‌هایی مورد توجه قرار می‌دهیم که شانس بیشتری برای انتخاب شدن داشته باشند.

جزئیاتِ راهکارهای پیشنهادی باید تا حد امکان دقیق باشند، اما بنا به ماهیت طراحی مفهومی، معمولاً آن‌ها را به صورت کیفی توصیف می‌کنیم و اطلاعات کافی برای توصیف کمّی و دقیق وجود ندارد. به عنوان مثال، اگر در محصول‌مان به یک موتور الکتریکی نیاز باشد، احتمالاً در حال حاضر اطلاعات کافی برای محاسبه‌ی توان آن در اختیارمان نیست اما می‌توانیم به صورت تقریبی بگوییم که محدوده‌ی توان آن از ۳۵۰ تا ۵۰۰ کیلو وات است، یا اگر اطلاعات‌مان برای تعیین این محدوده کافی نیست، می‌توانیم بگوییم که موتور مورد نیازمان یکی از انواع پرقدرت موجود در بازار است.

برای این که روش تبدیل ساختار کاری به مفاهیم پیشنهادی (یا متغیرهای راهکار اصلی) را بهتر درک کنیم، تصویر زیر را با دقت نگاه کنید. این تصویر، یک اصل کاری ساده است که به کمک آن می‌توانیم میزان آب موجود در محفظه را تخمین بزنیم.

مطابق این اصل کاری، در سمت چپ محفظه یک تکیه‌گاه و در سمت راست آن، دستگاهی برای اندازه‌گیری وزن محفظه قرار می‌گیرد. به این ترتیب، هر چقدر وزن محفظه سنگین‌تر باشد، فشار بیشتری به دستگاه وارد می‌شود و می‌توانیم حجم مایع درون محفظه را تخمین بزنیم. با توجه به این که دستگاه مورد نظر فقط یک عملکرد دارد، ساختار کاری با همین یک اصل کاری (Working Principle) تشکیل شده است. در تصویر زیر، مشاهده می‌کنید که این ساختار کاری چگونه توسعه پیدا کرده و با در نظر گرفتن جزئیات بیشتر به یک مفهوم تبدیل شده است:

برای تبدیل شدن ساختار کاری به مفهوم، اولاً جزئیات باید توسط اقداماتی مثل جمع‌آوری اطلاعات، مدل‌سازی و آزمایش و با کمک ابزارهایی مثل طوفان فکری ساخته و پرداخته شوند که آن‌ها را مفصل در درس ابزارهای حل مسأله بررسی کرده‌ایم. دوماً برای ارائه‌ی مفاهیم باید از روش‌هایی مثل نقشه‌کشی یا مدل‌سازی با نرم‌افزارهای CAD استفاده شود که ابزار کار مهندسان هستند و با کمک نرم‌افزارهایی مثل کتیا و سالیدورک انجام می‌شوند.

نکته‌ی دیگر این است که در این قسمت، صرفاً به دنبال ایجاد یک مفهوم نیستیم، بلکه قرار است مفاهیم متعددی را پیشنهاد کنیم تا مفهوم نهایی از میان آن‌ها یا با توسعه‌ی یکی از آن‌ها، انتخاب شود. به عبارتی، ساختارهای کاری که در مراحل قبلی به دست آوردیم، بی‌جهت نبوده‌اند و حالا باید جزئیات بیشتری به آن‌ها اضافه شود تا به یک مفهوم (کانسپت) نزدیک شوند.

در تصویر زیر چند مفهوم پیشنهادی (یا متغیرهای راهکار اصلی) برای یک شیر آبِ ترکیبی (ترکیبی از آب‌های سرد و گرم) را مشاهده می‌کنید.

مثال‌های ارائه شده (تصویر بالا و تصویر پایین) از کتاب طراحی مهندسی پال و بیتز برداشته شده‌اند.

ارزیابی پیشنهادات یا متغیرهای راهکار اصلی

آخرین مرحله برای دستیابی به مفهوم اصلی، ارزیابی گزینه‌هایی است که از مرحله‌ی قبل به دست آورده‌ایم. به این منظور، تکنیک‌هایی که در درس رایج‌ترین روش‌های ارزیابی در طراحی ارائه کردیم برای عبور از این قسمت کفایت می‌کنند، اما در کتاب طراحی مهندسی پال و بیتز بر اساس تحلیل منفعت-هزینه و دستورالعمل VDI2225، رویه‌ای برای ارزیابی گزینه‌ها پیشنهاد شده است که در ادامه با مراحل آن آشنا می‌شوید.

۱- شناسایی معیارهای ارزیابی

معیارهای ارزیابی در درجه‌ی اول از فهرست الزامات (یا خواسته‌های طراحی در سایر فرایندها) استخراج می‌شوند، یعنی باید معیارها را طوری انتخاب کنیم که میزان انطباق گزینه‌های پیشنهادی با فهرست الزامات با کمک آن‌ها احراز شود. منبع دیگری که در کتاب پال و بیتز برای استخراج معیارها پیشنهاد شده، چک لیست زیر است. در این چک لیست، تعدادی از عناوین مهم و ضروری فهرست شده‌اند و می‌توانیم تعدادی از معیارها را بر اساس آن‌ها انتخاب کنیم.

۲- وزن‌دهی به معیارها

در درس روش‌های ارزیابی توضیح دادیم که عموماً اهمیت معیارها یکسان نیست و وزن‌دهی به معیارها کمک می‌کند تا تأثیر هر معیار در ارزیابی متناسب با اهمیت آن باشد. با این وجود در کتاب طراحی مهندسی پال و بیتز، توصیه شده است که تا حد امکان از وزن‌دهی خودداری کرده و جای آن معیارها را طوری انتخاب کنیم که اهمیت‌شان یکسان باشد، چرا که اولاً در مرحله‌ی طراحی مفهومی، اطلاعات‌مان برای وزن‌دهی کافی نیست و دوماً به این ترتیب معیارهای کم‌اهمیت حذف شده و روی معیارهای مهم‌تر تمرکز می‌شود. با این حال، اگر امکانِ انتخابِ معیارهای متعادل وجود نداشته باشد، در این مرحله چاره‌ای جز استفاده از فاکتورهای وزنی وجود نخواهد داشت.

برای مطالعه‌ی بیشتر در مورد وزن‌دهی می‌توانید در بخش مبانی طراحی به درس‌های ابزارهای ارزیابی، درخت اهداف، نمودار PUGH و تکنیک AHP مراجعه کنید.

۳- تخصیص پارامتر به معیارها

معیار (Criteria) و پارامتر (Parameter) با یکدیگر فرق می‌کنند. معیار سنجه‌ای برای مقایسه‌ی گزینه‌ها است، اما پارامتر متغیّری است که با تعیین مقدارش، یک سیستم یا جنبه‌ای از آن توصیف می‌شود؛ مثلاً کم بودن مصرف سوخت یک معیار است که مقدار مشخصی برای آن وجود ندارد، اما حجم سوخت مصرفی (به لیتر یا سی‌سی) در هر ۱۰۰ کیلومتر یک پارامتر است که با تعیین مقدار آن، بخشی از سیستم (میزان مصرف سوخت خودرو) توصیف می‌شود.

در مرحله‌ی سوم، منظور از تخصیص پارامتر به معیارها این است که حتی‌المقدور برای ارزیابی معیارها از پارامترها کمک بگیریم، مثلاً اگر معیارمان کم بودن آلایندگی است، می‌توانیم از پارامتر مقدار تولید گاز مونوکسید کربن به ازای هر ساعت استفاده کنیم تا مقایسه‌ی گزینه‌ها دقیق‌تر و ساده‌تر شود. البته لازم است دوباره تأکید کنیم که در مرحله‌ی طراحی مفهومی، امکان توصیف بسیاری از پارامترها به صورت کمّی و دقیق وجود ندارد و لذا در بسیاری از موارد مجبوریم از مقیاس‌های توصیفی (مثل خوب و بد، یا ضعیف و متوسط و قوی) برای معیارها استفاده کنیم.

۴- برآورد مقادیر (ارزیابی ارزش‌ها یا Assessing Values)

در این مرحله نوبت به امتیازدهی می‌رسد، طوری که هر گزینه را نسبت به معیارهای مختلف می‌سنجیم و برایشان امتیاز منظور می‌کنیم، مثلاً مشخص می‌کنیم که امتیازات گزینه‌های اول و دوم در مورد “کم بودن مصرف سوخت” به ترتیب ۸ و ۴ (از ۱۰ امتیاز) است یا امتیازات‌شان در خصوص معیار “بالا بودن راندمان” به ترتیب ۷ و ۵ است. البته معمولاً در طراحی مفهومی، از مقیاس پنج نقطه‌ای استفاده می‌شود، یعنی امتیازات را از ۰ الی ۴ منظور می‌کنند اما هیچ منعی برای استفاده از مقیاس ۱۱ نقطه‌ای (امتیازات از ۰ الی ۱۰) وجود ندارد و حتی گاهی از علامت‌های + و – برای ارزیابی دقیق‌تر استفاده می‌شود، مثلاً اگر دو گزینه با امتیاز ۲ وجود داشته اما وضعیت یکی از آن‌ها، کمی از دیگری بهتر باشد می‌توانیم امتیاز آن را به ⁺۲ تغییر دهیم. اما به صورت کلّی معمولاً با توجه به این که در طراحی مفهومی، اطلاعات کمتری در اختیار طراحان وجود دارد و ارزیابی دقیق امکان‌پذیر نیست، همان مقیاس ۵ نقطه‌ای به همراه استفاده از علائم + و – طرفداران بیشتری دارد.

نکته‌ی دیگر این است که اگر اطلاعات کافی برای تعیین بعضی امتیازات وجود نداشته باشد (مثلاً ندانیم که وضعیت گزینه‌ی اول نسبت به معیار مصرف سوخت چگونه است)، می‌توانیم به جای درج امتیاز از علامت سؤال استفاده کرده یا امتیاز را به صورت حدودی منظور کنیم (مثلاً بنویسیم حدوداً ۰ یا ۱) تا بعداً در ارزیابی نهایی لحاظ شود.

۵- تخمین زدن ارزش کلّی هر گزینه (Overall Value)

بعد از این که وضعیت هر گزینه نسبت به معیارهای مختلف را سنجیدیم و به آن‌ها امتیاز دادیم، با محاسبه‌ی مجموع امتیازات می‌توانیم ارزش کلّی هر گزینه را تخمین بزنیم. اگر در مورد بعضی گزینه‌ها، ارزیابی دقیقی وجود نداشته باشد یا از علامت‌های + و – استفاده شده باشد، می‌توانیم محدوده‌ی کلّی امتیازات را به صورت حدأقل و حدأکثر مشخص کنیم، مثلاً بگوییم که برایند امتیازات گزینه‌ی اول از ۱۶ الی ۱۸ و برایند امتیازات گزینه‌ی دوم از ۱۶ الی ۱۷ است.

۶- مقایسه‌ی گزینه‌ها

طبیعتاً بعد از تخمین ارزش کلی گزینه‌ها، نوبت به مقایسه‌ی آن‌ها می‌رسد و یکی از ساده‌ترین روش‌های مقایسه این است که مشخص کنیم هر یک از گزینه‌ها تا چه اندازه‌ به ایده‌آل مورد نظرمان نزدیک‌ هستند. به عنوان یک قاعده‌ی سرانگشتی، گزینه‌هایی که اهداف‌مان را کمتر از ۶۰% محقق می‌کنند به درد توسعه نمی‌خورند و باید کنار گذاشته شوند، اما گزینه‌هایی که بیشتر از ۸۰% خواسته‌هایمان را برآورده می‌کنند، می‌توانند برای توسعه‌ی بیشتر به مرحله‌ی طراحی تجسمی وارد شوند. همچنین گزینه‌هایی که ۶۰ الی ۸۰ درصد به ایده‌آل‌مان نزدیک هستند، باید نقاط ضعف‌شان قبل از ورود به مرحله‌ی طراحی تجسمی، مورد توجه قرار بگیرد و در صورت امکان اصلاح شوند.

۷- برآورد عدم قطعیت‌های ارزیابی

در ارزیابی، مواردی وجود دارند که نمی‌توانیم با قطعیت در موردشان اظهار نظر کنیم اما در تصمیم نهایی مؤثر هستند، لذا عدم قطعیت‌ها باید تا حدّ امکان شناسایی شده و مورد توجه قرار بگیرند. همچنین در مواردی که عدم قطعیت‌ها تأثیر زیادی در انتخاب مفهوم نهایی دارند، لازم است قبل از به پایان رساندن ارزیابی، اطلاعات بیشتری در موردشان جمع‌آوری شود تا خطا کاهش یابد.

۸- جستجو برای نقاط ضعف

بالا بودن مجموع امتیازات یک گزینه، دلیل محکمی برای انتخاب شدن آن به عنوان مفهوم نهایی نیست. گاهاً یک گزینه با وجود مجموع امتیازات بالا، نقاط ضعف قابل توجهی دارد که از ورود آن به مراحل بعدی طراحی جلوگیری می‌کند؛ لذا خیلی وقت‌ها، انتخاب گزینه‌ای با امتیاز کمتر اما نقاط ضعف متعادل، مطمئن‌تر است. البته‌ همه‌ی این ملاحظات زمانی معنا پیدا می‌کنند که نقاط ضعف گزینه‌ها به درستی شناسایی شده باشند و به همین علت، آخرین مرحله به این موضوع اختصاص یافته است.

بعد از به پایان رسیدن ارزیابی و انتخاب راهکار مفهومی مناسب، کارمان در طراحی مفهومی به پایان می رسد و آماده‌ی ورود به طراحی تجسمی (Embodiment Design) می‌شویم.