Tài liệu môn học thiết kế và phát triển sản phẩm

Tài liệu môn học thiết kế và phát triển sản phẩm THIẾT KẾ SẢN PHẨM TRONG BỐI CẢNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN (Product Design in Research and Development (RD) Seanario) Các bạn thân mến, Trong những năm gần đây, ở Việt Nam xuất hiện nhiều công ty trong và ngoài nước được đầu tư bài bản để làm sản phẩm, rất nhiều công ty trong số đó đã thành lập bộ phận RD (Research and Development – nghiên cứu và phát triển). Một thực tế mà tôi quan sát được liên quan đến RD là: việc làm trong mảng RD hiện rất nhiều, các công ty triển khai RD có nhu cầu rất lớn về nhân lực làm nghiên cứu và phát triển sản phẩm và chào mời mức đại ngộ rất hấp dẫn so với mặt bằng chung. Tuy nhiên, nguồn nhân lực này hiện tại dường như chưa đáp ứng được nhà tuyển dụng. RD ở việt nam là nhƣ thế nào? Về mặt ngữ nghĩa, RD bao gồm R (Research – nghiên cứu) và D (Development – phát triển). Research có mụch đích tim ra các công nghệ mới, các khám phá về mặt nền tảng để từ đó đưa vào sản phẩm. Vì thế, làm research rất khó, đòi hỏi nền tang khoa học, kỹ thuật công nghệ cao, sự tổ chức bài bản, các đầu tư bài bản và vốn cực lớn. Chính vì thế, ở việt nam, các doanh nghiệp làm RD hầu hết rập trung vào D – Development. Development có mụch đích tiế thu, tận dụng những công nghệ đã có (từ R hoặc từ nguồn khác) để tổ chức, sắp xếp, tích hợp, thiết kế... để làm ra sản phẩm. Theo nhận định của cá nhân tôi, nói đến RD ở Việt Nam chính là nói đến Product Development (phát triển sản phẩm). Và nhu cầu về nhân sự RD ở việt nam chính là nhu cầu về nhân sự có nền tảng kĩ thuật (để làm R, khi cần) và có hiểu biết về Product Development (để làm D). Do vậy, bộ sách này chính là “vũ khí” mà các kĩ sư cần trang bị nếu muốn RD tại Việt Nam và cách tiếp cận cuốn sách Giành được lợi thế cạnh tranh khi nộp đơn vào bộ phận RD cũng như muốn làm tốt RD và thiết kế sản phẩm trong môi trường Việt Nam.

THIẾT KẾ SẢN PHẨM

TRONG BỐI CẢNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN

(Product Design in Research and Development (R&D) Seanario)

Các bạn thân mến,

Trong những năm gần đây, ở Việt Nam xuất hiện nhiều công ty trong và ngoài nước được đầu tư bài bản để làm sản phẩm, rất nhiều công ty trong số đó đã thành lập bộ phận R&D (Research and Development – nghiên cứu và phát triển) Một thực tế mà tôi quan sát được liên quan đến R&D là: việc làm trong mảng R&D hiện rất nhiều, các công ty triển khai R&D có nhu cầu rất lớn về nhân lực làm nghiên cứu và phát triển sản phẩm và chào mời mức đại ngộ rất hấp dẫn so với mặt bằng chung Tuy nhiên, nguồn nhân lực này hiện tại dường như chưa đáp ứng được nhà tuyển dụng

R&D ở việt nam là nhƣ thế nào?

Về mặt ngữ nghĩa, R&D bao gồm R (Research – nghiên cứu) và D (Development – phát triển) Research có mụch đích tim ra các công nghệ mới, các khám phá về mặt nền tảng để từ đó đưa vào sản phẩm Vì thế, làm research rất khó, đòi hỏi nền tang khoa học, kỹ thuật công nghệ cao, sự tổ chức bài bản, các đầu tư bài bản và vốn cực lớn Chính vì thế, ở việt nam, các doanh nghiệp làm R&D hầu hết rập trung vào D – Development Development có mụch đích tiế thu, tận dụng những công nghệ đã có (từ

R hoặc từ nguồn khác) để tổ chức, sắp xếp, tích hợp, thiết kế để làm ra sản phẩm Theo nhận định của cá nhân tôi, nói đến R&D ở Việt Nam chính là nói đến Product Development (phát triển sản phẩm)

Và nhu cầu về nhân sự R&D ở việt nam chính là nhu cầu về nhân sự có nền tảng kĩ thuật (để làm R, khi cần) và có hiểu biết về Product Development (để làm D) Do vậy,

bộ sách này chính là “vũ khí” mà các kĩ sư cần trang bị nếu muốn R&D tại Việt Nam

và cách tiếp cận cuốn sách

Giành được lợi thế cạnh tranh khi nộp đơn vào bộ phận R&D cũng như muốn làm tốt R&D và thiết kế sản phẩm trong môi trường Việt Nam

CÁCH TIẾP CẬN CUỐN SÁCH

Cuốn sách này được viết theo lối tinh giản, dễ hiểu nhằm giúp bạn hiểu đươc những tư duy cơ bản của quá trình và kĩ năng thiết kế và phát triển sản phẩm Thay vì đưa ra các công thức, bản vẽ dễ gây nản chí, tác giả sử dụng lối diễn giải dễ hiểu nhất có thể, cùng với sự minh họa của các bài thực hành Các tiếp cận này sẽ giúp người đọc nắm bắt được những điẻm chính yếu và cần thiét

Cuốn sách này còn được cung cấp dịch vụ hỗ trợ đọc giả: mỗi đọc giả dùng cuốn sách này sẽ có một tài khoản tham gia hỏi đáp ở một khu vực riêng trên diễn đàn MES lab

Để có thể đọc thêm những kiến thức liên quan đến các chương trong sách, tải về các

dữ liệu dự án, đặt câu hỏi và được trả lời, học hỏi từ các thành viên khác ngoài ra,, theo dự kiến, hàng năm tác giả sẽ tổ chức các buổi giảng bài tại Việt Nam (Hà Nội,

TP Hồ Chí Minh, và một số đô thị lớn) về các nội dung trong sách với các dữ liệu và

ví dụ mới nhất, sinh động nhất để người đọc có thể thu được tối đa lượng kiến thức tối

đa từ cuốn sách

Với cách hỗ trợ như thế này, mỗi tác giả sẽ có cách hiểu và khai thác sách theo mụch đích và nhu cầu của riêng mình, hiểu quả thu được sẽ cao hơn rất nhiều so với việc chỉ đọc sách thuần túy Nó giống như việc các bạn đang học một khóa học được thiết kế riêng cho mình vậy Những hướng dẫn cụ thể sẽ được gửi đến quý bạn qua email khi bạn yêu cầu sách

nghiệp 31 Chương 11: Tạo mẫu sản phẩm và công nghệ in

3D 51

PHẦN VI – TỐI ƢU

Chương 12: Thiết kế cho môi

trườg 73 Chương 13: Thít kế cho chế

tạo 93

PHẦN VII – QUẢN LÝ

Chương 14: Quản lí dự

án 112 Chương 15: Hạch toán kinh tế sản

phẩm 114

PHẦN VIII – PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Đăng kí bảo hộ sản

phẩm 116 Phụ lục 2: Xu hướng thiết kế và phát triển sản

phẩm 118 Phụ lục 3: Một số bài viết liên quan đến sản

phẩm 167

LỜI NÓI ĐẦU

(dành cho tập 2) Xin chào các bạn,

Tập 1 của bộ sách đề cập đến vấn đề tư duy thiết kế cũng như quá trình thiết kế và phất triển sản phẩm Qua tập 1, các bạn đã hình dung ra tầm quan trọng của sản phẩm và các bước cần thiêt để làm sản phẩm phải trải qua là như thế nào Tôi đã cố gắng tiếp cận vấn đề theo từng bước cụ thể nhằm giúp các bạn có thể vận dụng kiến thức vào các dự án của mình một cách dễ dàng và nhanh chóng nhất

Ở tập 2 này, các vấn đề được trinh bày đi sâu vào các vấn đề kĩ thuật của quá trình thiết kế và phát triển sản phẩm Các kiến thức liên quan được trình bàytheo chủ đề giúp bạn đọc dễ dàng theo dõi cũng như cảm nhận sự liên quan qua mảng kiến thức đó đến dự án thiết kế và phát triển sản phẩm

Đối với những người làm thiét kế và phát triẻn sản phẩm thực tế ( ví dụ: bộ phận R&D) thì những kiến thức trong tập 2 này là cực kì thiêt yếu Các vấn đề về kiến trúc sản phẩm, Thiết kế công nghiệp, thiết kế cho môi trường và cho chế tạo, Quản lí dự án, Hạch taón kinh tế, bản quyền sản phẩm, là không thể thiếu khi làm sản phẩm

Ngoài ra, tập 2 còn có những phần khá dài ở Phụ Lục, trình bày các nội dung liên quan đến Xu hướng thiết kế và phát triển sản phẩm cũng như tuyển chọn các bài viết, bài soạn, bài dịch liên quan đến sản phẩm của tác giả những chủ đề này sẽ kì vọng sẽ giúp bạn đọc có thể nắm bắt những vấn đề mới và nóng như trong lĩnh vực này

Tronh tập 2 này, để giới hạn nội dung sách dưới 250 trang và cũng để bạn đọc tích cực tham gia topic support trên diễn đàn MES Lab Tôi để trống nội dung các chương 14 (quản lí dự án), 15 (hạch toán kinh tế sản phẩm) và Phụ lục 1 (đăng kí bảo hộ sản phẩm) Các bạn có thể dowload các file PDF của nội dung của các phần này từ topic support trên diễn đàn MES Lab

Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn đã lựa chọn và ủng hộ dự án này Mọi ý kiến đóng góp xin liên hệ trực tiếp vơi tôi qua MES Lab

CHƯƠNG 9 KIẾN TRÚC SẢN PHẨM

Các bộ phận của sản phẩm đáp úng ngững chức năng gì?

KIẾN TRÚC SẢN PHẨM

Chúng ta hãy cùng xem xét khái niệm về kiến trúc sản phẩm ở chương 9 này Kiến trúc sản phẩm là vấn đề xuất hiện ở nhiều khâu trong qúa trình thiết kế và phát triển sản phẩm Những khâu có yếu tố Kiến Trúc sản phẩm nhiều nhất phải kể đến là: Thiết

kế ở cấp độ hệ thống, tạo mẫu concept sản phẩm và lập kế hoạch sản phẩm Trong các khâu trên, thiết kế ở cấp độ hệ thống là khâu có liên quan nhiều nhất đến kiến trúc sản phẩm , vì ở khâu này, nhóm thiết kế phân rã concept thành từng cụm chi tiết (mô đun) riêng biệt và xác định tính năng mà mỗi cụm đảm nhận

Kiến trúc sản phẩm là gì?

Mỗi sản phẩm bất kì đều được cấu thành từ 2 thành tôc chính: (i)phần “vật lí” là những chi tiết, cụm chi tiết, sờ được, nắm được và nhìn thấy được và (ii) phần “phi vật lí” hay các “chức năng”, Là các hoạt động, các chuyển biến bên trông sản phẩm mà chúng

ta không thể “nhìn” hay “sờ” thấy Thông thường, sản phẩm hiện đại được phân thành từng blok (khối, mô đun) khác nhau Kiến trúc sản phẩm chính là mô tả việc chức năng nào được gán cho blog nào của sản phẩm Nói cách khác, kiến trúc sản phẩm cho chúng ta biết mối quan hệ giữa các bộ phận vật lý và các chức năng của sản phẩm Kiến trúc sản phẩm là cốt lõi của khâu Thiết kế ở cấp độ hệ thống

Hình 9.1 dưới đây cho thấy ví dụ về kiến trúc của bộ phận chiếu sáng trong hệ thông đèn LED (xem mô tả đèn LED ở tập 1)

Hình 9.1 kiến trúc của bộ phận chiếu sáng trong hệ thống đèn LED

Trong 9.1 kiến trúc sản phẩm mô tả mối quan hệ của các bộ phận vật lí và các chức năng sản phẩm như sau (xem bảng 9.1)

Light Generation (tạo sáng) Leds (đèn LED)

Light Dispersion (phân tán ánh sáng) Reflectors (bộ phận phản xạ)

Bảng9.1, kiến trúc bộ phận chiếu sáng trong hệ thống đèn LED mô tả quan hệ giữa các

bộ phận vật lí và các chức năng

Việc xác định kiến trúc sản phẩm đồng nghĩa với việc gán các chức năng cụ thể cho những bộ phận vật lí cụ thể làm cơ sớ cho việc chi tiết hóa thiết kế cũng như xác định

rõ những phần việc cần làm tiếp theo

Các kiểu kiến trúc sản phẩm cơ bản

Về cơ bản, chúng ta có 2 loại kiến truc sản phẩm: kiến trúc mô đun(modular) và kiến trúc tích hợp (Integral) Hiểu 1 cách sơ bộ, trong kiến trúc mô đun, các block mô đun được phân chia rõ ràng, mỗi block đảm nhận 1 chức năng nhất định, không chồng chéo đan xen giữa các block: mỗi block có thể tham gia đảm nhận bởi nhiều block Hinh 9.2

và 9.3 minh họa rõ ràng hơn về kiến trúc mô đun và kiến trúc tích hợp Trong thực tế, các sản phẩm thường dùng là kiến trúc hỗn hợp (hình 9.4)trong đó có 1 phần sử dụng kiến trúc mô đun (mỗi block đảm nhận 1 chức năng riêng) và 1 phần khác sử dụng kién trúc tích hợp

Hình 9.2 Mô tả kiến trúc mô đun của sản phẩm

Hình 9.3 mô tả kiến trúc tích hợp của sản phẩm

Hình 9.4 mô tả kiến trúc hỗn hợp cúa sản phẩm

Ví dụ về kiến trúc mô đun

Một số ví dụ có thể đưa ra về kién trúc môđun là một ngôi nhà (sản phẩm) đủ rộng mà

ở đó, mỗi phòng thực hiện một chức năng riêng biệt (hình 9.5): phòng khách, phòng bếp, gara, phòng ngủ, phòng trưng bày dễ dàng thấy được là kiểu kiến trúc mô đun

này mang lại sử thoải mái, tiện dụng, sự độc lập giữa các mô đun rất cao dẫn đến việc một số môđun bị hỏng thì các mô đun khác sẽ không (hoặc ít) bị ảnh hưởng Nhược điểm cơ bản của kiểu kiến trúc mô đun là không giúp tiết kiệm không gian Với những sản phẩm đòi hỏi khắt khe về tiết kiệm không gian như điện thoại di động, máy tính xách tay thì kiến trúc mô đun không phải là lựa chọn tốt

Ví dụ về kiểu kiến trúc tích hợp

Lấy 1 ví dụ tương tự với sản phẩm nhà ở, kiến trúc tích hợp có thể thấy ở những căn

hộ nhỏ, hẹp mà ở đó, vì yêu cầu tận dụng tối đa không gian, các block (các khoảng không gian) được chia sẻ để đáp ứng nhiều chức năng có thể xem hình 9.6 Ưu điểmcơ bản của kiến trúc tích hợp là sự tiết kiệm về không gian, vật tư các nhược điểm cơ bản là sự phụ thuộc giữa các block dẫn đến việc nếu 1 block bị vấn đề thì các block khác sẽ bị ảnh hưởng và cả sản phẩm sẽ không hoạt động được, ngoài ra, cơ chế hoạt động bên trong sản phẩm dùng kiến trúc tích hợp tương đối phức tạp và khó xác định hơn kiến trúc mô đun

Hình 9.6 Kiến trúc tích hợp: Phòng nhỏ (block) đảm nhận chức năng của bếp, giá

sách, bàn làm việc (kiêm bàn ăn)

Hình 9.7 nêu thêm ví dụ về kiến trúc tích hợp ở mức độ cao với sản phẩm là máy tính

để bàn “tất cả trong một” (All in One PC) Phần thùng máy chứa các bo mạch, vi xử

lí được ghép với bộ phận màn hình để tiết giảm không gian, cho phép tạo ra các mẫu máy đẹp, gọn hơn

Hình 9.7 Kiến trúc tích hợp trên sản phẩm máy tính của Dell Computer

Hinh 9.8 Kiến trúc tích hợp mức độ thấp hơn

Chúng ta có thể so sánh về mặt thẩm mĩ và khả năng tiết kiệm không gian mà mẫu máy dùng kiến trúc tích hợp trên mang lại với những máy tính để bàn dùng kiến trúc

mô đun kiẻu cũ (mức độ tích hợp thấp hơn) qua hình 9.8 bên trên

Như trên đã nêu, mỗi kiểu kiến trúc mô đun và tích hợp có các ưu nhược điểm khác nhau, và do đó, được sử dụnh trong các hoàn cảnh khác nhau Bảng 9.2 tông rkết sự so sánh ưu nhược điểm và ứng dụng của mỗi kiểu kiến trúc này

Đặc điểm Mỗi block đảm nhận một

chức năng riêng biệt Tương ứng giữa các block,

rõ ràng dễ xác định

Mỗi chức năng liên quan đến nhiều block và mỗi block tham gia nhiều chức năng

Tương tác chồng chéo phức tạp

Ưu điểm Đơn giản, dễ dùng, có thể

tái sử dụng thiết kế của mỗi block cho dự án khác

Tiết kiệm không gian, giảm tiêu hao vật tư, hiệu năng cao, sử dụng năng lượng hợp lý hơn

Nhược điểm Yếu về mặt tiết kiệm

không gian, vật tư, tối ưu hóa năng lượng và hiệu suất khai thác

Phức tạp khi thiết kế

Sự ảnh hưởng qua lại giữa các block khiến cho sản phẩm nhạy cảm với hỏng hóc hơn

Ứng dụng Hay dùng trong các họ sản

phẩm (product family) hoặc các nền tảng (plàtorm) – nơi mà các block có thể dùng lẫn giữa các sản phẩm

Hay dùng trong cac sản phẩm cần có thiết kế gọn gàng, tiết kiệm năng lượng,

hạ giá thành, và co tính thẩm mĩ cao

Bảng 9.2 So sánh ưu nhược điểm và ứng dụng của hai kiểu kiến trúc cơ bản

Mô đun hóa sản phẩm

Trong bối cảnh sản xuất hàng loạt như hiện nay, các sản phẩm thường có kiến trúc hỗn hợp, trong đó, có 1 số sản phẩm có kiến trúc tích hợp, một số phần khác thì được tổ chức theo kiến trúc mô đun Ví dụ như trong chiếc máy tính xách tay, những bộ phận

“tiêu chuẩn” như pin hay RAM có thể được coi như các kiến trúc mô đun, có thể lắp lẫn nhiều máy ở cùng một dòng sản phẩm, trong khi các bộ phận khác như các khối

hiện thị (màn hình) lại được tích hợp theo cơ chế tương đối phức tạp (hơn là tháo lắp pin, RAM)

Việc sử dụng kiến trúc hỗn hợp mang lại nhiều lợi ích, phát huy được các ưu điểm của từng loại kiến trúc và giảm thiệu được các rủi ro do các nhược điểm mang lại Với kiến trúc hỗn hợp, sản phẩm có thế được sản xuất hàng loạt môt cách dễ dàng hơn, do tận dụng được các linh kiện sẵn có hoặc dùng chung, dễ bảo trì và dễ sửa chữa hơn (nhờ kién trúc mô đun) đồng thời phát huy tối đa hiệu năng, tăng tính thẩm mĩ và tiết kiệm không gian (nhờ kiến trúc tích hợp)

Gần đây, để nâng cao năng suất, hạ giá thành sản phẩm, nhiều công ty thiết kế sản phẩm dưới dạng các mô đun lớn Trong mỗi mô đun có thể có nhiều mô đun nhỏ hoặc cụm tích hợp các mô duun này liên kết và tương tác vói nhau qua các “giao diện” (interface) và đảm bảo hoạt động của sản phẩm Minh họa ở hình 9.9 cho ta hinh dung

về cấu hình sản phẩm như trên

Hình 9.9 tổ chức sản phẩm phức tạp gồm các mô đun lớn chúa nhiều mô đun và khối

tich hợp nhỏ hơn Trong hình 9.9 khung lớn bên ngoài thể hiện sản phẩm, các ô chữ nhật thể hiện các mô đun lớn, các ô vuông nhỏ thể hiện các mô đun nhỏ (mô đun cơ sở) và vòng tròn thể hiện các cụm tích hợp từ hình 9.9 có thể thấy, vấn đề mấu chốt trong việc xây dựng kiến trúc sản phẩm có thể quy về việc xác định các mô đun lớn (chính) của sản phẩm

và đó là các mô đun/khối tích hợp nhỏ hơn bên trong

Việc phân chia thành các cụm sản phẩm lớn này và chia mô đun lớn thành các khối nhỏ hơn được gọi là mô đun hóa

Mô đun hóa đặc biệt có ý nghĩa trong sản xuất hiện đại Ngoài vấn đề liên quan đến bản thân thiết kế của sản phẩm, mô đun hóa còn giúp cho việc gia công ngoài (outsource) trở nên dễ dàng Giúp đẩy nhanh sản xuất, hạ giá thành sản phẩm, ngoài

ra, mô đun hóa giúp cho việc tùy biến sản phẩm theo sở thích khách hàng trở nên dễ dàng hơn

Một ví dụ về lợi ích của mô đun hóa có thể thấy thông qua cuộc cách mạng về lắp ráp máy tính để bàn vào những năm 1990 Trước thời gian đó, khách hàng muốn mua máy tính để bàn thường mua theo cấu hình có sẵn của công ty chào bán Điều này rất bất tiện và lãng phí Bất tiện ở chỗ, có những tính năng mà khách hàng hoàn toàn cần mà sản phẩm lại không có Lãng phí ở chỗ, có những xhức năng mà khách hàng hoàn toàn không cần mà cũng phải bỏ tiền ra mua Việc mô đun hóa giúp các công ty máy tính,

đi đầu là DELL, đưa ra khái niệm “máy tính tự dựng” hay Với cách tiếp cận mới này, khách hàng khi mua máy tính sẽ tụ chọn các bộ phận cần thiết Nó giúp công ty thỏa mãn khách hàng tốt hơn thông qua việc đáp ứng nhu cầu và tiết kiệm chi phí mua sắm Hiện nay, xu hướng ”máy tính tự dụng” hay “tự chọn cấu hình” sản phẩm đã lan từ ngành sản xuất máy tính sang sản xuất ôtô, đồ gia dụng, quần áo, giày dép

Các kiểu liên kết mô đun cơ bản

Như trên đã thấy, viẹc mô đun hóa hết sức quan trọng và có tác dụng to lớn đối với sản phẩm Một trong những vấn đề cần giải quyếtkhi mô đun hóa sản phẩm là việc các mô đun sẽ liên kết với nhau như thế nào Trong ngành thiết kế sản phẩm, người ta chia ra làm 3 kiểu liên kết cơ bản của các mô đun, bao gồm: Liên kết slot (khe), Liên kết bus

và liên kết sectional (bề mặt)

Liên kết slot

Liên kết slot là liên kết mà trong đó, mỗi block/mô đun liên kết với “nền” theo các

“giao diện” khác nhau (hình 9.10)

Hình 9.10 minh họa liên kết slot Trong hình 9.10 khối lượng lớn sản phẩm màu thể hiện “nền”, hình tam giác, hình vuông, và hình tròn thể hiện các mô đun khác nhau, những mô đun này liên kết với nền theo các slot (khe) khac nhau Các khe này được gọi là “giao diện” giữa các mô đun

Với sản phẩm điện tử, slot thường được gọi là các khe cắm ví dụ như hình 9.11

Hình 9.11.liên kết slot trong sản phẩm điện tử, mỗi mô đun Với liên kết slot các mô đun không thể hoán đổi slot cho nhau

Liên kết bus

Với liên kết này, các mô đun khác nhau liên kết với khối nền thông qua các giao diẹn giống nhau (gọi là giao diện “chuẩn”) Minh họa nguyên lý của liên kết bus có ở hình 9.12

Hình 9.12 minh họa liên kết bus Trong liên kết bus, các mô đun có thể hoán đổi vị trí cho nhau

Ví dụ về liên kết bus có thể thấy trong thực tế là các công USB (Universal Serial Bus) Các chỗ cắm USB chính là các giao diện giữa khối nền (máy tính, USB Hub, )và các

mô đun (USB, chuột, bàn phím như hình 9.13)

Hình 9.13.USB Hub, ví dụ về liên kết bus

Các ổ cắm điện đài cũng có thể minh họa rõ nét về liên kết bus

Liên kết sectional

Đây là kiểu liên kết mà trong đó, các mô đun kết nối với nhau trực tiếp, không cần thông qua bus chung hay khối nền Các giao diện cũng là giao diện chuẩn Hình 9.14 minh họa nguyên lí của liên kết sectional

Hình 9.14 minh họa liên kết sectional

Ưu điểm dễ nhận thấy của liên kết sectional là khả năng tiết kiệm không gian khi không cần đến khối nền/bus chung

Ví dụ minh họa cho liên kết sectional xin xem ở hình 9.15 liên kết sectional được dùng rất nhiều trong sản phẩm nhà ở, nội thất

Các ví dụ khác về các kiến trúc và kiểu liên kết khác nhau các bạn đọc có thể tham khảo trên các topic support tại diễn đàn

Hình 9.15 minh họa liên kết sectional với các mô đun ghế và giường, liên kêt trực tiếp

với nhau

Các vấn đề liên quan đến kiến trúc sản phẩm

Việc xác định kiến trúc sản phẩm liên quan mật thiết đến nhiều vấn đề khi sản xuất cũng như sư dụng sản phẩm Những vấn đề liên quan nhiều nhất đến kiến trúc sản phẩm bao gồm: thay đổi sản phẩm, đa dạng hóa sản phẩm, tiêu chuẩn hóa,hiệu năng sản phẩm, chi phí sản xuất, quản lí dự án và kĩ thuật hệ thống Chúng ta sẽ lần lượt xem xet các vấn đề này

Thay đổi sản phẩm (Product change)

“Thay đổi” ở đây dùng để chỉ những sự cải tiến, nâng cấp, sửa chữa đối với sản phẩm trong quá trình sử dụng Những thay đổi này bao gồm: thay thế (thay lốp xe, thay pin máy tính) nâng cấp (nâng cấp RAM, HDD), thêm phụ kiện (thẻ nhớ), chuyển đổi môi trường sử dụng (nhiệt đới hóa và đổi diịen áp thành 220v khi sản phẩm nhập

từ Nhật Bản vào Việt Nam), tiêu hao (mực máy in), sử dụng linh hoạt (ống kính máy ảnh, đèn flast gắn ngoài) khi thiết kế, kiến trúc sản phẩm cần xây dựng theo hướng hỗ trợ tối đa cho những thay đổi này

Hình 9.16 kiến trúc cấu tạo sản phẩm thuận lợi cho việc thay đổi phát sinh khi sử

dụng, ví dụ như nâng cấp RAM

Đa dạng hóa sản phảm

Kiến trúc sản phẩm cũng có thể góp phần làm đa dạng hóa sản phẩm Bằng cách thay đổi 1 số mô đun nhất định trong khi giữ nguyên hầu hết tất cả các mô đun khác, các công ty có thể ngay lập tức đa dạng hóa sản phẩm của mình mà không cần tốn nhiều thời gian thiết kế lại sản phẩm mới Ví dụ cho việc đa dạng hóa sản phẩm nhờ thay đổi nhỏ trong kiến trúc sản phẩn có thể kể đến các đồng hồ đeo tay của Swatch với nhiều

màu sắc khác nhau (thay đổi mô đun vỏ,mặt hiện thị và dây đồng hồ khác như hình 9.17) và các hạng ôtô sử dụng chung hệ thống khung x cho nhiều mẫu xe, chỉ thay đổi thiết kế cho phần vỏ xe

Hình 9.17 kiến trúc cấu tạo sản phẩm thuận lợi cho việc đa dạng hóa sản phẩm, ví dụ

như tạo ra nhiều mẫu mã khác nhau

Để có nhiều mã khác nhau, nhà sản xuất tiến hành tùy biến sản phẩm theo nhu cầu của từng nhóm khách hàng khác nhau Việc tùy biến này có thể làm ngay ở nhà sản xuất (lam sớm) hoặc làm tại nơi bán (làm muộn) Việc làm sớm hay muộn kéo theo nhiều

hệ quả về mặt kinh tế khác nhau Nếu tùy biến sớm, doanh nghiệp sẽ tiết giảm được chi phí sản xuất nhưng tăng nguy cơ tồn kho Nếu tùy biến muộn, chi phí có thể bị đẩy lên cao nhưng rủi ro tồn kho ít hơn và thỏa mãn khách hàng tốt hơn Tùy theo vào điều kiện cụ thể mà nhà sản xuất sản phẩm sẽ chọn chiến lược tùy biến sớm hay tùy biến muộn Kiến trúc sản phẩm chinh là mấu chốt của việc hỗ trợ khả năng tùy biến sản phẩm này Vấn đề tương đối phức tạp vì liên quan đến các kiến thức về chuỗi cung ứng, các bạn quan tâm muốn tìm hiểu sâu hơn có thể đặt câu hỏi trên phần support tại diễn đàn

Tiêu chuẩn hóa

Kiến trúc sản phẩm liên quan đến các vấn đề tiêu chuẩn hóa Khi kiến trúc sản phẩm bao gồm nhiều cụm mô đun tiêu chuẩn, việc chia sẽ (dùng chung) những cụm mô đun tiêu chuẩn này giữa các sản phẩm khác nhau sẽ dễ dang hơn và vi thế, doanh nghiệp sẽ

có cơ hội giảm chi phí sản xuất thông qua việc giam đơn giá mô đun (vì số lượng lớn) Ngoài ra, việc chuẩn hóa các mô đun cũng giúp cho việc thuê gia công ngoài trở nên đơn giản và nhanh chóng hơn

Ví dụ về tiêu chuẩn hóa có thể thây thông qua việc sử dụng các thẻ nhớmở rộng micro

SD cho mô đun “lưu trữ ngòai” trên phần lớn các loại điện thoại hiện nay

Hiệu năng

Kiến trúc sản phẩm ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng sản phẩm Như đã nêu ở phần kiến trúc tích hợp việc bố trí hợp lí các block giúp khai thác tối đa khả năng của block cũng như sử dụng năng lượng hợp lí hơn Những yếu tố này giúp tăng hiệu năng của sản phẩm Ví dụ như kiến trúc của bếp Double Warm (nhóm thiết kế của Huang Yichen) cho phép block “vỏ bếp” đảm nhận đồng thời chức năng nâng đỡ và chức năng chứa nước Bếp có thể vừa đun nấu thông thường, vừa cung cấp nước nóng (hình 9.18)

Hình 9.18 kiến trúc sản phẩm khiến tăng hiệu năng bếp Double Warm (Huang

Yichen)

Chi phí sản xuất

Kiến trúc sản phẩm có tác động lớn đến chi phi sản xuất Kiến trúc sản phẩm hợp lí giúp tích hợp part (chi tiêt, bộ phận), tiêu chuẩn hóa part và giảm thiểu số lượng part Việc này dẫn đến giảm chi phí sản xuất Chi tiết vấn đề này có thể xem ở “chương 11: thiết kế cho chế tạo:

Quản lí dự án và kỹ thuật hệ thống

Kiến trúc sản phẩm có liên quan đến công tác quản lí dự án và các vấn đề về kĩ thuật

hệ thống Về nặt quản lí dự án, việc phân rã sabr phẩm thành các block giúp đội ngũ thiết kế có thể phân chia công việc một cách dễ dàng, minh bạch và qua đó, kiểm soát tiến độ dự án tốt hơn Về mặt kĩ thuật hệ thống, kiến trúc sản phẩm giúp xác định các tương tác giữa các block hay các cụm mô đun trong sản phẩm để thử nghiệm, kiệm định, chỉnh sửa thiết kế sản phẩm

XÁC LẬP KIẾN TRÚC SẢN PHẨM NHƢ THẾ NÀO?

Ở trên, chúng ta đã xem xét khái niệm, phân loại và tầm quan trọng của kiến truc sản phẩm ở phần này, chúng ta sẽ cùng xem xét quá trình xác lập kiến trúc sản phẩm như thế nào

Các bước xác lập kiến trúc sản phẩm

Theo Urich và Eppinger, về cơ bản, quá trình xác lập kiến trúc sản phẩm diễn ra theo các bước sau: tạo sơ đồ hệ thống, nhóm chức năng, Layout hình học, và xác định tương tác Chúng ta sẽ lần lượt xem xét các bước này

Tạo sơ đồ hệ thống

ở bước này, các nhà thiết kế cần liệt kê ra tất cả những chức năng co thể có của sản phẩm Có 1 cách khá hay để làm việc này: chuẩn bị một tấm bảng trắng và các mảnh giấy port – It, ghi tên các chi tiết lên giấy, mỗi chi tiết một mảnh, và dán mảnh giấy lên bảng (hinh 9.19)

Sau khi nhóm, các nhà thiết kế có thể khoanh từng nhóm lại và ghi tên chức năng tổng thể của nhóm (hình 9.20, 9.21)

Có một số điểm cần lưu ý khi thực hiện “nhóm chức năng” Đầu tiên là yếu tố “hình hoc” Các nhà chức năng được nhóm cần phải được đảm nhận bởi các chi tiết tương

thích về nmặt hình học với nhau để có thể xếp sát nhau trong sản phẩm Các nhà chi tiết đặt cùng nhau phải có sự chia sẻ về mặt chức năng nhất định Nhà thiết kế cũng cần lưu ý xem sau khi nhóm, block đảm nhận cụm chức năng đó có thể chuẩn hóa được và co thể đặt thuê làm ngoài với chi phí thấp hay không Một yếu tố khác cần lưu tâm là khi nhóm, các block tạo thành càng giống những block đã có các thiết kế và dây chuyền cũ, tiết giảm chi phí (tất nhiên, cần xem xét đến khía cạnh đổi mới công nghệ) Ngoài ra, việc nhóm chức năng cần hỗ trợ tối đa cho các yếu tố cho các yếu tố như: thay đổi sản phẩm, đa dạng hóa, như đã nêu ở phần trước

Hình 9.20.nhóm các chức năng

Hình 9.20 nhóm các chức năng lượng của sản phẩm dự án LED

Layout hình học

Bước tiếp theo, dựa trên kết quả nhóm chi tiết bên trên và dựa trên hiểu biết của bản thân các nhà thiết kế về hình dáng, cấu tạo và nguyên lí hoạt động của sản phẩm, nhóm thiết kế tiến hành dựng layout hình hoc của sản phẩm Layout hình hoc thực chất là bản vẽ phác thảo các khối chức năng của sản phẩm trong đó chỉ rõ khối nào nằm ở đâu, tiếp giáp nào để thuận tiện nhất cho hoạt động của sản phẩm Có thể vẽ bằng bút trên bảng, trên giấy hoặc dựng bằng vật liệu dễ cắt như xốp, carton (hình 9.22)

Hình 9.22 Layout hình học của bộ phận năng lượng của sản phẩm dự án LED Xác định tương tác

Sau khi có layout hình học, nhóm thiết kế tiến hành xác định các tương tác có thể có giữa các nhóm chi tiết (hay các mô đun) sản phẩm Việc xác định các tương tác này cần để tiến hành trên cơ sở hiểu biết về cơ, lý, hóa của nhóm thiết kế Ngoài việc quan sát và tính toán đơn giản, có thể sử dụng các công cụ máy tính vào việc này Việc xác định các tương tác giúp làm rõ cơ chế hoạt động của sản phẩm cũng như những sự

cố có thể phát sinh nhằm kịp thời sửa đổi, phòng ngừa (hình 9.23)

Hình 2.23 sơ đồ khối mô tả liên hệ và tương tác của bộ phận chiếu sáng của sản phẩm

dự án LED Một số ví dụ khác về quá trình xác định kiến trúc sản phẩm, các bạn có thể xem ở topic support tại diễn đàn

Hình 11.22 Sản phẩm làm từ máy in Replicator

Hình 11.23 Sản phẩm đèn mini làm từ máy in Replicator

Hình 11.24 Sản phẩm lọ bút làm từ máy in Replicator

TỔNG KẾT

Trong chương này, chúng ta đã tìm hiểu khái niệm về Tạo mẫu sản phẩm, phân loại mẫu và các ưu nhược điểm của các loại mẫu khác nhau

Chúng ta cũng xem xét 3 phương pháp tạo mẫu nhanh là SLA, FDM và SLS cùng các

ví dụ minh họa Ở phần cuối, tác giả đã giới thiệu đến bạn đọc hai chủng loại máy in 3D dựa trên 2 công nghệ khác nhau và nhiều hình ảnh minh họa

Với sự phát triển của công nghệ in 3D, việc tạo mẫu sản phẩm sẽ trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết Tuy nhiên, công nghệ chỉ là phụ trợ, việc tạo mẫu đúng đắn và hiệu quả đòi hiểu biết sâu sắc về sản phẩm, quá trình phát triển để có chiến lược tạo mẫu tốt nhất, tiết kiệm nhất

CHƯƠNG 12

THIẾT KẾ CHO MÔI TRƯỜNG

Thiết kế để sản phẩm thân thiện với môi trường

THIẾT KẾ CHO MÔI TRƯỜNG

Trong chương này, chúng ta sẽ làm quen với khái niệm về Thiết kế cho môi trường, xem xét quá trình tiến hành và các cách để sản phẩm trở nên thân thiện với môi trường

Thiết kế cho môi trường là gì?

Thiết kế cho môi trường ( Design for Environment – DFE) là hoạt động thiết kế được tiến hành nhằm mục đích giảm tác động môi trường của sảm phẩm, DFE đóng vai trò như “hàng rào” hoặc “chỉ dẫn thiết kế” giúp định hướng quá trình thiết kế và phát triển của sản phẩm

Hình 12.1 Thiết kế cho môi trường quan tâm đặc biệt đến thành phần vật liệu, cách thiết kế

Trái đất nóng lên

Trái đất nóng lên do hiệu ứng nhà kính gây ra bởi các loại khí thải phát sinh khi chế tạo sản phẩm cũng như khi sản phẩm đi vào sử dụng

Tài nguyên cạn kiệt

Việc khai thác các loại quặng và nhiên liệu hóa thạch để làm năng lượng sản xuất và vận hành sản phẩm khiến cho nguồn tài nguyên thiên nhiên (không thể tái sinh) này ngày càng cạn kiệt

Ô nhiễm nguồn nước và không khí

Ô nhiễm gây ra do quá trình sản xuất và sử dụng sản phẩm làm giảm chất lượng nguồn nước và không khí, gây ảnh hưởng lên chất lượng môi trường sống

Thủng tầng ozone

Các loại khí thải nguy hại như CFC (dùng trong các sản phẩm tủ lạnh trước đây) là tác nhân chính gây ra các lô thủng trên tầng ozone vốn có chức năng bảo vệ con người

khỏi các bức xạ có hại (như tia tử ngoại)

Hình 12.2 Tia tử ngoại (UV) có thể chiếu xuống mặt đất qua lỗ thủng tầng ozone do khí thải

CFC từ sản phẩm

Nguồn: esu.edu

Thoái hóa đất, bạc màu

Sản phẩm sau khi sử dụng không phân hủy được khi chôn lấp vào đất là nguyên nhân gây ra thoái hóa, bạc màu đất, bên cạnh những vấn đề về ô nhiễm đất, nguồn nước

Đe dọa đa dạng sinh học

Sản xuất không bền vững, công nghiệp hóa, đô thị hóa và khai khoáng quá mức làm thu hẹp môi trường sống tự nhiên của nhiều loài động thực vật, đe dọa nghiêm trọng

đa dạng sinh học trên Trái đất

Hình 12.3 Rác thải không được thu gom xử lý gây hại lớn đến môi sinh, đe dọa đời sống của

nhiều loài động thực vật

Nguồn: maui.surfrider.org

Vai trò của DFE ngày nay

Với những tác động môi trường kể trên mà sản phẩm có thể gây ra, những nỗ lực giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực của sản phẩm đến môi trường ngày càng được khuyến khích

Nỗ lực này phải bắt đầu ngay từ khi thiết kế sản phẩm Vì lý do đó, DFE đã ra đời và ngày càng trở nên quan trọng

Trước đây, trong giai đoạn đầu của sự bùng nổ của sản xuất công nghiệp, người ta hầu như không quan tâm đến yếu tố môi trường khi làm sản phẩm Mục tiêu tối thượng của phần lớn nhà sản xuất là lợi nhuận Vì thế, các nhà sản xuất đều cố gắng làm ra và bán được càng nhiều sản phẩm càng tốt Bên cạnh lý do mục tiêu lợi nhuận, các vấn đề môi trường khi đó còn chưa cấp thiết, tài nguyên, khoáng sản và các nguồn năng lượng còn rất dồi dào nên chưa có ai quan tâm đến việc bảo vệ môi trường

Nhưng mọi thư đã thay đổi Việc Trái đất nóng lên do hiệu ứng nhà kính, môi trường ô nhiễm, tài nguyên cạn kiệt và kéo theo đó là hàng loại thiên tai, thảm họa, xung đột…đã gióng hồi chuông cảnh tỉnh về môi trường Nhận thức chung của xã hội về các vấn đề môi trường cũng được nâng lên một mức cao hơn Chính vì thế, người tiêu dung có ý thức ưu tiên những sản phẩm thân thiện môi sinh và các quốc gia đã bắt đầu đưa ra những quy định luật pháp về môi trường Thực tế này buộc các nhà sản xuaatsphair quan tâm đến vấn đề môi trường

Ở thời điểm này “Thiết kế cho môi trường” đã trở nên cấp thiết và “thân thiện môi trường” đã trở thành một yếu tố quan trọng để cạnh tranh (hình 12.4)

Hình 12.4 Hộp đựng điện thoại làm từ giấy tái chế 100% và sau khi dùng có thể tái chế lại

Yếu tố này giúp nhà sản xuất tăng độ “xanh” của sản phẩm để đạt điều kiện xâm nhập một số

thị trường cũng như ghi điểm với khách hàng

Nguồn: phonearena.com

Thực tế tiếp cận DFE

Một ví dụ về sản phẩm được thiết kế hướng tới mục tiêu thân thiện môi trường (được nêu trong sách “Product Design and Development” của Ulrich và Eppinger, tái bản lần thứ 5, 2012) là chế ghế Setu của hang Herman Miller (Anh) Trước Setu, hang Herman Miller có nhiều sản phẩm ghế, ví dụ như chiếc Aeron (hình 12.5), nhưng chưa có sản phẩm nào thân thiện với môi trường Hãng đặt ra mục tiêu thiết kế một sản phẩm đột phá về chỉ tiêu môi trường và Setu ra đời (hình 12.6)

Hình 12.5 Ghế Aeron của hãng Herman Miller

Không chỉ ở khía cạnh vật liệu, quá trình sản xuất ghế Setu của Herman Miller dung hoàn toàn 100% năng lượng sạch từ phóng điện và khí thải Khi vận hành, sản phẩm không sinh ra chất thải độc hại cho môi trường Bao bì sản phẩm cũng có thể tái chế lại

Quan điểm về DFE

DFE chính là điểm mấu chốt, là chìa khóa để Herman Miller (HM) làm ra sản phẩm thân thiện môi trường như ghế Setu Vậy, quan điểm của hãng này khi làm sản phẩm thân thiện môi trường như thế nào? Chúng ta hãy cùng xem cách họ tiếp cận DFE trên

3 tiêu chí:

Thành phần hóa học của vật liệu

Đây là tiêu chí đầu tiên Hm bám sát khi làm DFE, theo đó, thành phần vật liệu là điểm quan trọng quyết định yếu tố thân thiện môi trường của sản phẩm sau này HM quan tâm đến thành phần hóa học của vật liệu ngay từ khâu thiết kế (lựa chọn vật liệu) Các

vật liệu được chọn cần phải không độc, không gây hại cho môi sinh, dễ phân hủy tự nhiên

Khả năng tháo rời

Khó có thể hình dung sự liên quan giữa khả năng tháo rời và mức độ thân thiện môi trường của sản phẩm Tuy nhiên, theo HM, nếu sản phẩm có nhiều linh kiện dễ tháo rời thì khi đi hết vòng đời, một số linh kiện có thể được đem đi tái chế trong khi một

số khác (còn tốt) có thể được tái sử dụng Việc này giúp tiết kiệm năng lượng và vật liệu và qua đó, hạn chế ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường Ở khía cạnh này, DFE có liên quan đến Thiết kế cho lắp ráp (DFA, thong tin chi tiết ở chương 13)

Khả năng tái chế

Khả năng tái chế thể hiện ở việc tận dụng tối đa vật liệu tái sinh để chế tạo sản phẩm cũng như việc các vật liệu làm sản phẩm sau khi đi hết vòng đời có thể tái chế được ở mức độ nhiều nhất có thể

Qua trình DFE

Để thực hiện DFE trong quá trình thiết kế và phát triển trên sản phẩm, một lộ trình gồm 6 bước được khuyên dung (Trích từ sách của Ulrich và Eppinger) Suốt lộ trình này, “nhóm DFE” sẽ giám sát, đối chiếu, hướng dẫn quá trình thiết kế để sản phẩm đảm bảo chỉ tiêu môi trường đã đề ra

6 bước của “lộ trình DFE” bao gồm:

 Bước 1: Kế hoạch DFE

 Bước 2: Xác định các tác động môi trường

 Bước 3: Hướng dẫn DFE

 Bước 4: Áp dụng DFE

 Bước 5: Đánh giá tác động môi trường

 Bước 6: Đối chiếu với mục tiêu Nếu không đạt, quay lại bước 4

Dưới đây là chi tiết các bước tiến hành

Bước 1: Kế hoạch DFE

Thực chất của việc làm kế hoạch DFE là đội ngũ thiết kế sản phẩm chuẩn bị các điều kiện và đề ra các mục tiêu để làm DFE Các điều kiện để làm DFE bao gồm các động lực hay lý do mà doanh nghiệp nên theo đuổi DFE ở dự án này Những động lực này

có thể xuất phát từ bên trong (ví dụ: để nâng cao chất lượng sản phẩm, làm đẹp hình ảnh với xã hội, giảm chi phí, nâng cao tính sáng tạo của đội ngũ thiết kế, trách nhiệm đạo đức,…) hay bên ngoài doanh nghiệp (ví dụ: do các quy định về luật môi trường, hàng rào kỹ thuật về môi trường của thị trường mà doanh nghiệp muốn thâm nhập, nâng cao khả năng cạnh trnah về công nghệ Xanh, áp lực xã hội, sự thay đổi trên chuỗi cung ứng tổng thể…)

Sau khi xác định các động lực để theo đuổi DFE, nhóm thiết kế sẽ đặt ra các “mục tiêu DFE” cho sản phẩm Tùy từng dự án mà các mục tiêu này có thể khác nhau Ví dụ như ghế Setu của Herman Miller (trong sách của Ulrich và Eppinger), bộ mục tiêu DFE như sau (bảng 12.1):

Giảm các khâu xử lý vật liệu

Không dùng các quá trình sản xuất gây ô nhiễm

Dùng các phương pháp sản xuất tiết kiệm năng lượng

Giảm thiểu chi phí, rác thải sản xuất

Vật liệu có thể tái chế Hạn chế phế thải chon lấp

Bảng 12.1 Ví dụ các mục tiêu DFE cho sản phẩm ghế của HM

Các mục tiêu DFE nêu trên sẽ được dùng để đối chiếu với thiết kế thực tế và giúp nhóm thiết kế xác định xem sản phẩm đã “đạt” về mặt DFE hay chưa

Sau khi xác định các động lực và mục tiêu của DFE, nhóm thiết kế tiến hành thiết lập đội ngũ DFE để tham gia trong suốt dự án phát triển sản phẩm Đội ngũ DFE sát cánh cùng nhóm thiết kế và có chức năng tư vấn, hướng dẫn DFE, đối chiếu, kiểm tra thiết

kế sản phẩm để đảm bảo rằng các mục tiêu DFE được đáp ứng

Nhóm DFE có thể bao gồm chuyên gia các ngành khác nhau, phổ biến là chuyên gia ngành vật liệu, sinh học, hóa học, môi trường, năng lượng…

Bước “Kế hoạch DFE” này thường được thiết kế khi làm “Kế hoạch sản phẩm” (Chương 14, Tập 1)

Bước 2: Xác định các tác đông môi trường

Bước này giúp nhóm DFE chỉ ra tất cả các tác động môi trường mà sản phẩm có thể gây ra trong suốt vòng đời của mình, từ khi còn là nguyên vật liệu đến khi sản xuất, phân phối, sử dụng và tái chế Một cách tổng quát, có thể thấy các giai đoạn khác nhau này có thể nay sinh những tác động như nêu trong bảng 12.2

Trên cơ sở những tác động môi trường tổng quát ở bảng 12.2, nhóm DFE cụ thể hóa các tác động môi trường thông qua việc nêu lên các câu hỏi về DFE (bảng 12.3) Việc trả lời các câu hỏi này sẽ làm sáng tỏ tác động môi trường của sản phẩm

Nội dung Tác động môi trường có thể có

Vật liệu

Ảnh hưởng đến đa dạng sinh học do phá rừng

Gây thoái hóa, xói mòn đất do khai thác, đổ thải

Ô nhiễm do khai thác Cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên

Sản xuất

Ô nhiễm không khí, nước, đất do hoạt động sản xuất

Rác thải sinh ra từ hoạt động sản xuất

Tiêu hao năng lượng sản xuất, tiêu tốn tài nguyên

Phân

phối

Ô nhiễm không khí do phương tiện vận tải gây ra

Tiêu hao năng lượng cho vận tải

Rác thải sinh ra từ bao bì

Ô nhiễm không khí

Bảng 12.2 Tác động môi trường ở các giai đoạn khác nhau

Vật liệu

Dùng loại nhựa nào và chất phụ gia gì, khối lượng bao nhiêu? Dùng kim loại nào, khối lượng bao nhiêu? Các loại vật liệu khác (gốm, thủy

tinh,…)? Khối lượng?

Thông số liên quan đến môi trường của các loại vật liệu trên? Tinh chế vật liệu trên cần tiêu hao năng lượng như thế nào? Vận chuyển vật liệu dùng phương tiện gì?

Sản xuất

Sử dụng loại quá trình sản xuất nào? Tỷ lệ mỗi loại bao nhiêu %?

Cần dùng các loại vật liệu phụ trợ gì? Bao nhiêu?

Tiêu hao năng lượng bao nhiêu?

Sinh ra bao nhiêu phế thải? Phế thải có tái chế riêng được không?

Tái chế

Tái chế theo cách nào? Các linh kiện có tái sử dụng được không?

Sản phẩm có thể dễ dàng thào rời bằng dụng cụ thông thường hay không? Khi tháo lắp có bị hỏng không?

Vật liệu nào sẽ được tái chế? Bao nhiêu %?

Bảng 12.3 Các câu hỏi DFE

Bước 3: Hướng dẫn DFE

Từ việc trả lời các câu hỏi ở bước 2 dựa vào đặc thù của sản phẩm đang tiến hành, nhóm DFE sẽ đưa ra các hướng dẫn về DFE (ví dụ như bảng 12.4) cho nhóm thiết kế sản phẩm để họ dựa vào đó mà làm concept sản phẩm

Vật liệu

Dùng vật liệu sẵn có và có thể tái chế Dùng vật liệu có thể tái sinh

Dùng vật liệu không độc Thiết kế ngăn việc sản sinh chất gây ô nhiễm và độc hại cho môi trường

Nếu có vật liệu độc, cần thiết kế hệ thống nhãn hiệu, hướng dẫn

Sản xuất Dùng ít công đoạn sản xuất nhất có thể Hạn chế xử lý hoặc phun phủ bề

mặt Giảm tối thiểu số linh kiện, dùng các linh kiện nhẹ

Phân

phối

Hạn chế tối thiểu về bao bì Dùng bao bì tái sinh/bao bì có thể tái chế

Bao bì dùng cơ chế gấp, có thể xếp gọn để tiết kiệm vận chuyển Hạn chế thể tích vận chuyển nhờ thiết kế bao bì

Sử dụng

Thiết kế tự ngắt điện khi không dùng Có cơ chế hiển thị mức tiêu hao nguyên liệu, năng lượng Thiết kế điều khiển trực quan tránh tổn hao năng lượng do thao tác sai

Thiết kế đản bảo thời gian sử dụng dài, độ bền kỹ thuật và độ bền thẩm mỹ tương đương nhau Thiết kế sản phẩm có khả năng sửa chữa, nâng cấp, sản phẩn yêu cầu bảo trì ít

Tái chế Thiết kế dễ tháo rời, các khớp và vít dễ tháo bằng tay hoặc các dụng cụ

đơn giản Thiết kế tách biệt các vật liệu khác nhau để thuận lợi cho tái chế

Hình 12.7 Phương án thiết kế 1 (concept) cho sản phẩm Nhà ở

Nguồn: Reidclifford/Wikimedia Commons

Hình 12.8 Phương án thiết kế 2 (concept) cho sản phẩm Nhà ở

Nguồn: Reidclifford/Wikimedia Commons

Ở hình 12.7 và 12.8, sản phẩm là Nhà ở và nhóm thiết kế đề ra 2 phương án như vậy Với mỗi phương án có ưu nhược điểm khác nhau trên phương diện DFE, xét riêng về khía cạnh tiêu hao năng lượng (chiếu sáng, làm mát mùa hè, sưởi mùa đông,…) và mức độ sử dụng vật liệu (mỗi phương án khác nhau do diện tích xây dựng khác nhau)

Sự khác biệt này sẽ còn lớn hơn nhiều nếu nhóm thiết kế sử dụng chủng loại vật liệu khác nhau, quá trình xây dựng khác nhau…

Dựa vào đánh giá sơ bộ, phương án có thiết kế DFE tốt hơn sẽ được chọn để thiết kế chi tiết Việc này cũng giống như công tác “sơ loại” trong công tác sàng lọc ý tưởng (xem chương 3, Tập 1) và lựa chọn concept (xem chương 7, Tập 1)

Bước 5: Đánh giá tác động môi trường

Bước này được thực hiện khi tiến hành thiết kế chi tiết Sau khi có mẫu concept tốt nhất ở bước 5, nhóm thiết kế tiến hành tính toán chi tiết và ra được bộ hồ sơ thiết kế sản phẩm hoàn chỉnh với thông số đầy đủ về các loại vật liệu cùng khối lượng dùng trong sản phẩm

Nhóm DFE sẽ tiến hành đánh giá, kiểm nghiệm về tác động môi trường mà sản phẩm vừa thiết kế có thể gây ra Bảng kết quả đánh giá có dạng như bảng 12.5 (để đơn giản, phần Sản xuất và Sử dụng được lược bỏ)

Bảng 12.5 Đánh giá tác động môi trường

Ở bảng 12.5, cột đầu tiên là các tiêu chí môi trường cần xem xét Cột thứ 2 là điểm

“thân thiện” mà sản phẩm đạt được Số điểm này được tính tổng hợp từ nhiều yếu tố

cho mỗi tiêu chí Chẳng hạn, với Thành phần vật liệu, 0.4 có thể hiểu là sản phẩm có 40% khối lượng dùng vật liệu thân thiện môi trường (thép, nhôm…) Cách tính tương

tự được áp dụng cho tiêu chí Tỷ lệ vật liệu tái sinh, Khả năng tháo rời và Khả năng tái chế

Cột thứ 3 thể hiện mức độ ưu tiên mà nhóm DFE dành cho mỗi tiêu chí Với mỗi dự án khác nhau, mức độ ưu tiên cho mỗi tiêu chí sẽ khác nhau Việc làm này tương tự như khi ưu tiên các tiêu chí để lựa chọn concept (Chương 7, Tập 1)

Cột cuối cùng là điểm quy đổi, tổng số điểm này chính là mức độ thân thiện môi trường mà sản phẩm đạt được (64% như ví dụ trên)

Bước 6: Đối chiếu với mục tiêu DFE

Với ví dụ ở bảng 12.5, mức độ thân thiện môi trường là 64% Nếu doanh nghiệp đặt ra

“ngưỡng” cần đạt về DFE là dưới 64% (ví dụ: 60%), thì thiết kế này được coi là “đạt”

và được duyệt Ngược lại, nếu “ngưỡng” DFE đặt ra mà cao hơn con số 64% (ví dụ: 80%), nhóm thiết kế sẽ phải chọn lại vật liệu, quy trình sản xuất,…để tang mức độ thân thiện môi trường thông qua số điểm đạt được

Có một cách khác: doanh nghiệp có thể điều chỉnh phân khúc khách hàng mục tiêu hoặc chiến lược DFE và qua đó thay đổi mức độ ưu tiên các tiêu chí để thay đổi số điểm DFE đạt được Tuy nhiên, cách làm này không được khuyến khích

TỔNG KẾT

Trong chương trình này, chúng ta đã tìm hiểu khái niệm về Thiết kế cho môi trường (DFE) và tại sao các doanh nghiệp sản xuất cần quan tâm đến DFE Chúng ta cũng đã tìm hiểu về quá trình Thiết kế cho môi trường

Tổng kết ngắn gọn về chương này, có thể nêu như sau:

 Mỗi sản phẩm đều có tác động môi trường thông qua vật liệu và năng lượng mà

nó liên quan trong khi sản xuất, phân phối, sử dụng và tái chế

 DFE cần giúp doanh nghiệp nâng cao chất lượng, giảm chi phí trong khi đạt các mục tiêu môi trường

 Với DFE, khi thiết kế, công ty cần phải tính đến cả lúc tiêu hủy, tái chế, tái sử dụng chứ không chỉ kết thúc trách nhiệm sau khi bán hàng Doanh nghiệp cần

có tư duy bao trumg cả vòng đời sảm phẩm

 DFE bắt đầu từ khi lên kế hoạch sản phẩm, đi qua phát triển concept, có dấu ấn sâu đậm ở thiết kế hệ thống và thiết kế chi tiết và là “hàng rào” để đánh giá thiết

kế

 Quá trình làm DFE bao gồm 6 bước như đã nêu

PHỤ LỤC – MỘT SỐ THIẾT KẾ “XANH”

Cardboard Bicycle Nguồn: johnthescone/Flickr

Papertube Chair Nguồn: Manfred Kielnhofer

Reusable Bag Nguồn: Tanacollins/Wikimedia Commons

La citycar elattrica Fiat Phylla Nguồn: Pava/Wikimedia Commons