Una riflessione sulla teoria e sulla pratica della progettazione: Progettare è solo una scienza tecnica? - Conferenza di Scuola di Ingegneria ...
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Conferenza di Scuola di Ingegneria, Bologna
Una riflessione sulla teoria e sulla
pratica della progettazione:
Progettare è solo una scienza
tecnica?
Prof. Em. Ing. Alessandro Freddi
http://theoriesaboutengineering.org/index.html
23-02-2017 1
Farm machinery
Biomedical
Machine Textile
tools Motorcycles
PIACENZA
Shoes
PARMA
FERRARA industry
REGGIO RAVENNA
EMILIA
MODENA
Food processing BOLOGNA
and machinery Woodworking
machinery
Oleodynamic FORLI’
machinery Packaging RIMINI
Luxury Sport Cars machines
Data from Demo-Center Modena 2 Prof. Em. A. Freddi - University of Bologna
Progettare è l’attività specifica
della “Scienza dell’artificiale”
Design is the central activity that defines engineering--or, at very
least, distinguishes it from the pure sciences--because the role of
engineering is the creation of artifacts.
C. L. Dym
... Schools of engineering, as well as schools of architecture,
business, education, law, and medicine, are all centrally concerned
with the process of design. In view of the key role of design in
professional activity, it is ironic that in this century the natural
sciences almost drove the sciences of the artificial from
professional school curricula, a development that peaked about two
or three decades after the Second World War.
23-02-2017 3
Da “The Science of Artificial” (H.A. Simon)
Engineering schools gradually became schools of physics
and mathematics; medical schools became schools of biological
science; business schools became schools of finite mathematics.
[....] Such a universal phenomenon must have had a basic cause. It
did have a very obvious one. As professional schools, including the
independent engineering schools, were more and more absorbed
into the general culture of the university, they hankered after
academic respectability. In terms of the prevailing norms, academic
respectability calls for subject matter that is intellectually tough,
analytic, formalizable, and teachable. In the past much, if not most,
of what we knew about design and about the artificial sciences was
intellectually soft, intuitive, informal, and cook-booky.[...]
23-02-2017 4
Un problema di termini
Italiano Inglese
Progetto Design,
Disegno (grafica) Drawing
Progetto ingegneristico Engineering Design
Design Industrial Design
Piano di prodotto Portfolio
Industrie e ambienti professionali Industry
23-02-2017 5
La multi-dimensionalità del progetto
Marco Vitruvio Pollione (70 aC - 15 dC)
Utilitas
Funzione
Pragmatica
Progettare
Venustas Firmitas
Estetica Struttura
Semantica Sintassi
23-02-2017 6 A. Freddi - University of Bologna
Prof. Em.
Macchine confezionatrici
• Direttore Tecnico: Mario Salmon
• Designer: Alberto Pratelli
Prodotti per utenti intermedi: Meccatronica, Alta velocità,
Automazione… Design? ERGONOMIA
23-02-2017 7 Prof. Em. A. Freddi - University of
Bologna
Automobili sportive
• Direttore Tecnico: Paolo Stanzani
• Designer: Marcello Gandini
Prodotto destinato
all’utente finale
Un ricordo
23-02-2017 8 Prof. Em. A. Freddi - University of Bologna
1.-Progettare come combinazione di
riduzionismo e olismo
Riduzionismo: principio di
divisione del sistema in parti in
modo da poterlo ricostruire infine
in unità
Riduzionismo Olismo Olismo: cerca di catturare
l’essenza del comportamento del
sistema piuttosto di quello delle
sue singole parti.
(Sherwin 2010 and Wang 2008).
Progetto
1 Scherwin 2010 and Wang 2008, 2 Henry 1886, 3 Hisherwood 1886, 4 Mc Clallan 1913in
Jimenez (2014): Writing as social practice in engineering. Views from a cross-
disciplinary study. In Mary Jane Curry and David Hanauer (eds).
23-02-2017 9
Posizione olistica
……LA SINTESI (INIZIALE) E’ STATA L’ELEMENTO CHIAVE….
Dalla presentazione di M. Salmon
23-02-2017 10Soluzione olistica
Corradino D’Ascanio, 1947
23-02-2017 112.- Progettare è invenzione e innovazione
Non necessariamente la prima
“Invention is a new scientific or technical idea, that
must be novel, have utility, and be non-obvious. “
Elaine Kant and Allen Newell, “Problem
Solving Techniques for the Design of Algorithms,” Information Processing and Management
20:1–2 (1984), 109.
Thomas S. Kuhn: The Structure of Scientific Revolutions
(Chicago: University of Chicago Press, 1996 [3rd edition])
Nathan Crilly: The Structure of Design Revolutions:
Kuhnian Paradigm Shifts in Creative Problem Solving
Design Issues: Volume 26, Number 1, 2010.
“Science is not an increasing convergence on truth, but an
ongoing change in perspective.”
23-02-2017 12 Prof. Em. A. Freddi - University of BolognaLo sviluppo di prodotto distingue
l’invenzione dall’innovazione
To be called an innovation, it must also be possible to
replicate invention at an economical cost.
L’innovazione è un
concetto
economico,:
richiede strategie
industriali
(M. Salmon)
Innovazione di prodotto
Innovazione tecnologica
Costo del prodotto
23-02-2017 13 Prof. Em. A. Freddi - University of Bologna3.- Si progetta per altri
(clienti, utilizzatori…..)
Progetti “trainati” da richieste precise di clienti
evoluti e specializzati o da altre aziende
Progetti destinati all’utilizzatore finale, generico
o evoluto, comunque da “stimolare”
Il contesto del mercato (internazionale): la
“concorrenza”
vedi: Ing. Mario Salmon e Jochem Runde (Judge Department)- Cambridge
23-02-2017 143.1-Progettare per l’utente finale
significa comprenderne i requisiti
(bisogni espliciti o meno, spesso confusi)
23-02-2017 15 Prof. Em. A. Freddi - University of BolognaDai requisiti dell’utente ai dati della
specifica tecnica
“……ciò che si presenta alla mia mente in modo
chiaro e distinto”
From the EDC of Cambridge University Anniversary Book.
23-02-2017 16 Prof. Em. A. Freddi - University of BolognaUso di strumenti logici
(specialmente per i beni di largo consumo)
Gli strumenti per la transizione da requisiti “confusi” a
requisiti ingegneristici (dati di specifica tecnica), derivano
dall’applicazione della logica:
Matrici di Affinità,
alberi degli obiettivi,
matrici di interrelazione e di relazione
QFD,
Questi strumenti richiedono forme di rappresentazione
Engineering Design by Clive L. Dym - Cambridge University
PressRepresentation and Reasoning.
Dr. Yoji Akao: the house of Quality
23-02-2017 173.2-Molto diverso è progettare
per altre aziende
Gli sviluppi sono trainati da richieste precise,
con requisiti stringenti, da clienti evoluti.
(M. Salmon)
Velocità, affidabilità, costi di ammortamento….
Vedi M. Salmon
23-02-2017 184.- Esiste un metodo per progettare? Sono stati proposti molti metodi, basati su esperienze diverse. David Wynn and John Clarkson: Models of Designing. Pag.35-50 in: Design Process Improvement (2005): A review of current practice. Editors: Clarkson, John, Eckert, Claudia (Eds.) Springer. I riferimenti (classici) per un discorso sul metodo sono: Il discorso sul metodo di Cartesio (per le scienze esatte) E, per il design/ ingegneria (che non sono scienze esatte): Il metodo di B. Munari Il metodo per la progettazione VDI e Pahl & Beitz Le norme ISO 9001:2008/2015 Dove sono le differenze? 23-02-2017 19
P Problem
Problema
Definizione
Definitiondel problema
of the
problem
Componenti
………….del problema
Raccolta
Data dati
Collection
Analisi dei
Analysis of dati
data
Creatività
Creativity
è la Materiali Tecnologie
n o n Materials and
tt a re idea Sperimentazione
Technology
ro g e
i un’ lo ...
P c a d a Modelli
r m
rice lutiva” n Model
Verifica
r is o d i u
“ p p o Verification
Disegni costruttivi
u
svil esso. Detailed Design
c Soluzione
pro Solution
23-02-2017 20 Prof. Em. A. Freddi - University of BolognaIl Metodo di B. Munari: “Da cosa nasce cosa”
Il segreto è stato sempre quello di partire dall’ingegneria, non dall’arte. Molte
persone partono da un’idea che essi vogliono realizzare a tutti costi. Questo
non è il mio metodo. Se si parte dall’ingegneria si sa quanto si può andare
lontano. Un’ industria ha le sue tecnologie specifiche, e così è possibile fare
qualcosa di diverso da quello con cui si è abituati a lavorare.
Questa è l’essenza della creatività […]
“Una analoga concezione della creatività è quella sostenuta dal
matematico e filosofo francese Henri Poincaré.
La sua è una definizione generale, valida tanto per le scienze
quanto per le arti, che ribadisce l’impossibilità di creare a
partire dal nulla sostenendo proprio la creatività come
relazione inedita tra cose che esistono già.
”(http://www.luciaferroni.com/2morrowson/lucia/
capitolo_2.pdf.)Linee guida VDI 2221
Compito
Risultati
Pr. concettuale
Chiarificare e definire
Specifica
c Determinare le funzioni
Struttura funzionale
Cercare le combinazioni
Principi di soluzione
Dividere in moduli realizz.
Struttura dei moduli
Sviluppare i moduli chiave
Pr. costruttivo
Layout preliminari
c
Completare il layout generale
Layout definitivi
Allestire la produzione
Document. di prodotto
Da’ l’impressione di un processo sequenziale.
Progettare non un processo sequenziale (M. Salmon) 22Il Metodo di Pahl e Beitz
Si propone di superare il limite della teoria evoluzionistica
(=da cosa nasce cosa), per non vincolarsi a vecchie soluzioni
e per produrne di totalmente nuove, sulla base di un
percorso puramente “logico” dall’alto al basso. o! ù
a tt pi
astr lving
o l to - so
M
b lem ppo
Pro svilu
che otto
ro d
p
Authors: Pahl, G., Beitz, W., Feldhusen, J., Grote, K.-H.
Engineering Design: A Systematic Approach 3th Ed. 2013
La difficoltà sta nel passare da una funzionalità
totalmente astratta a soluzioni concrete
23-02-2017 23Il punto focale del metodo è l’analisi
funzionale (del prodotto)
Energy Energy failure plus residual energy
Pipes and other Materials Loading pipes Broken Pipes
Signals (Data on Loads etc.) Signals to be recorded
Energy Action
Generate force
Diss. resid. Remove
Material Grip ends Load specimen
energy specimen
Force Memorize
Signal Input data measurement output data
Amplify O. signal
Compare I/O signals
Control
23-02-2017 24 Prof. Em. A. Freddi - University of BolognaNorme internazionale ISO 2001:2008/2015
Prescindono dal metodo specifico ma stabiliscono le tappe
essenziali del processo di progettazione in modo descrittivo.
Control of
Monitoring
Production and and Measuring Planning of
Service Devices Product
Provision Realization
Customer
Purchasing Product Related Processes
Realization
Planning Change
Design and
Development
Inputs Validation
Outputs Verification
Review
23-02-2017 255.-Progettare per l’affidabilità
La Failure Mode and Effects Analysis per valutare il rischio di
effetti indesiderati. Il metodo semiempirico è basato su:
Stima della gravità degli effetti (su base logica)
Stima della frequenza delle cause (su base storica/sperimentale )
Stima dell’efficacia dei controlli (su base scientifica/sperimentale).
(Il fattore di sicurezza maschera il valore aleatorio della nostra verifica).
•“Laplace: The most important question of life are indeed, for the most part, only
problem in probability…almost all our knowledge is only. probable…. (Laplace 1814,
citato in: MC Galavotti: ”Philosophical introduction to Probability”CSLI
Publications, Stanford Ca, 2005.
23-02-2017 26 Prof. Em. A. Freddi - University of Bologna6.- Progettare per la robustezza
Il prodotto deve essere tale da non risentire di “disturbi”
(variazioni ambientali durante l’uso, variazioni nella
fabbricazione, il deterioramento naturale).
Da: the Introduction To Robust Design (Taguchi Method) by Madhav
S. Phadke https://www.isixsigma.com/methodology/robust-design-
taguchi-method/introduction-robust-design-taguchi-method/
Robusto= insensibile a variazioni
Fragile= sensibile a variazioni
Robustezza non è resistenza! M. Salmon
Handbook of Product Design for Manufacturing: A Practical Guide to Low-Cost
Production, James C. Bralla, Ed. in Chief; McGraw-Hill, 1986
27 Prof. Em. A. Freddi - University of BolognaQuando la relazione non è analitica si
supplisce con un modello sperimentale
Output
Sensitive Robust
Input
“Si può prevedere l’effetto ipotizzando una causa. Si può
quantificare l’effetto quantificando la causa…..”
Gabriele Falciasecca: “Dopo Marconi il diluvio”. Pendragon Ed., Bologna 2016
28 Prof. Em. A. Freddi - University of Bologna6.1- Il progetto dell’esperimento: DOE
con gli scopi seguenti:
Identificare i parametri (e i fattori di controllo)
Verificare la loro efficacia
Verificare le loro interazioni
Verificare l’interazione con le variabili aleatorie.
Metodo di Taguchi. Rapporto segnale/rumore.
6.2- Progetto delle Tolleranze
TUTTORA PRINCIPALE TERRENO DI SCONTRI TRA
•PROGETTISTI
•QUALITA’
•PRODUZIONE M. Salmon
•COSTI DI PRODOTTO
298.- Progettare è attività etica
Etica negli scopi (a chi è rivolto il progetto, come e
perché?)
Etica nella capacità di convinzione del designer
(creazione di desideri: guardare prima alle necessità)
Sensibilità all’ecologia e all’ambiente.
Rispetto della multiculturalità
Verifica del progettista anche come utilizzatore del prodotto
Etica dell’informazione
Inclusività
Tolleranza del prodotto ad usi impropri
Equilibrio tra innovazione e tradizione
Equilibrio tra forma e funzione
30Progettare non è solo conoscenza teorica I corsi universitari trattano i principi e i metodi. • la scienza come conoscenza astratta ma esiste anche: • la scienza come conoscenze particolari e come pratica. Andrew Pickering: From Science as Knowledge to Science as Practice http://www.press.uchicago.edu/ucp/books/book/chicago/S/ bo3629572.html 23-02-2017 31 Prof. Em. A. Freddi - University of Bologna
Progettare è anche pratica
• Il Design deve molto alla cultura industriale, che, negli
ultimi 50 anni, è divenuta un fattore dominante della
società.
• Industrie e ambienti professionali (Industry) sono
generatori di cultura (Design Management, strategie di
innovazione e di valore), essendo il loro compito quello
di trasformare risorse in prodotti finali a valore aggiunto.
• Il mercato è il destino naturale dei prodotti e dei servizi
responsabile del successo o meno di questi.
• L’ambiente è l’ultimo ricevitore e giudice dei prodotti.
23-02-2017 32 Prof. Em. A. Freddi - University of Bologna9.- Il Progetto ingegneristico/tecnico
è solo il nucleo dello sviluppo del
prodotto
Market
Progetto di Sistema
Company Selezionare le
alternative migliori di
Management progetto Progetto di
Project Prodotto
Valutare le alternative
del progetto di
Engin. prodotto
Design Processo
Progettare il processo
di produzione
Design Management
Azienda
Mercato
Un altro spartiacque
23-02-2017Progettare non si lascia definire in un solo
senso
• Riguarda argomenti molto diversi tra loro.
• Richiede una attività comune e coordinata per
raggiungere un unico scopo.
• Ha un forte rapporto con l’utilizzatore. (Si progetta per
altri)
• E’ trans-disciplinare: necessita del contributo di culture
diverse (scienze tecniche, scienze umane come estetica,
logica, filosofia, storia, politica, etica scienze cognitive, ecc.)
• Richiede forte integrazione tra varie scienze: meccanica,
elettronica e informatica, ecc..
• Da un lato ha sviluppato principi astratti, dall’altro prassi
industriali organizzate.
23-02-2017 34 Prof. Em. A. Freddi - University of BolognaCosa avviene altrove? 23-02-2017 35 Prof. Em. A. Freddi - University of Bologna
All’Università di Cambridge
• The Engineering Design Centre of Cambridge
University was founded for developing the
Engineering Design with an agreement with
General Electric Aircraft Engines and the Institute
of Aviation. + Donors.
Creazione di laboratori didattici e industriali
all’interno della Scuola: fare all’interno
https://www-edc.eng.cam.ac.uk/downloads/edc.pdf
23-02-2017 36 Prof. Em. A. Freddi - University of BolognaDesign Laboratory for
Design Practice
Ricordando Paolo Stanzani
James Dyson Building and Dyson Centre opening
23-02-2017 37Il sistema duale tedesco. L’educazione cooperativa Baden-Wuerttemberg Cooperative State University (Duale Hochschule Baden-Württemberg / DHBW ) is the first higher education institution in Germany which combines on-the-job training and academic studies and, therefore, achieves a close integration of theory and practice, both being components of cooperative education. With around 34,000 enrolled students, over 9,000 partner companies and more than 145,000 graduates, DHBW counts as one of the largest higher education institutions in the German Federal State of Baden-Wuerttemberg. The university's official seat is in Stuttgart. Based on the US State University System, the organizational structure of DHBW is unique in Germany for it comprises both the central (DHBW headquarters) and the local level (DHBW locations and campuses). Throughout its nine locations and three campuses, the university offers a broad range of undergraduate study programmes in the field of business, engineering, and social work. All degree programmes are both nationally and internationally accredited, count as intensive study programmes and are worth 210 ECTS credits. In addition, DHBW offers postgraduate degree programmes with integrated on-the-job training. Its roots back to the University of Cooperative Education BA BW (Berufsakademie Baden- Wuerttemberg) founded in 1974. Today the university continues to carry on the acknowledged and highly successful model of dual education, which involves the integration of academic theory and practical experience in a dual course of study. Ha iniziato la Daimler Benz. e R. Bosch 23-02-2017 38
Importanza del laboratorio: 1) per
sperimentare, 2)per stimolare l’inventiva
1
1 2 3 4 5 6 7
2
1
3
Con:23-02-2017
S. Curioni, G. Olmi, F, Persiani and other graduate studentsConclusioni
Progettare: solo una scienza tecnica?
The engineer is a mediator between the philosophers and the
working mechanics and like an interpreter between two
foreigners, must understand the language of both, hence the
absolute necessity of possessing both practical and theoretical
knowledge.
-- Henry Robinson Palmer (1795--1844), British civil engineer. (From his
talk at inaugural meeting of the Institution of Civil Engineers, on the 2
January 1818)
Progettare vuol dire anche: Sviluppo prodotto.
(l’altra faccia della medaglia)
23-02-2017 Em. Prof. A. Freddi- University of BolognaGrazie per l’attenzione 23-02-2017 41
Industry
La seconda faccia della medaglia
Intervento dell’Ing. Mario Salmon
Progettare visto dal lato dell’Azienda
z ate
e niz
ie d orga
r ich nte
e tto ame
r o g a lt
P
Il tture
st r u
23-02-2017 42Puoi anche leggere
