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La variabile “costo”nei “trade-off’s” di sistema: il “Design-to-Cost”

Dr. ing. Marco LisiMaster  di II Livello in "Systems 

Engineering"Università degli Studi di Roma Tor Vergata

Anno Accademico 2013‐2014

Curva dei costi durante il ciclo di vita di un prodotto

Opportunità di riduzione del costo del prodottoIl costo delle modifiche di un progetto aumenta in modo inversamente proporzionale alle possibilità di ridurre il costo del prodotto; è evidente che occorre progettare il prodotto con obiettivi di costo chiari e definiti sin dalle prime fasi della progettazione

Concezione Sviluppo del

prodotto

Sviluppo del processo

Produzione Utilizzo

Possibilità di riduzione del costo del prodotto

Costo delle modifiche

di progetto

Costo di sviluppo di un prodotto

Una delle metodologie di Product Development finalizzate a mantenere sotto controllo i costi di prodotto in fase di progettazione è il Design-To-Cost (DTC)

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Quanto costano gli errori quando

Software Cost Factors

Systems Cost Factors

Requirements 1X

Design 5-7X 3-8X

Build 10X-26X 7X-16X

Test 50-177X 21-78X

Operations 100X-1000X 29-1615X

Definizione del Target CostBottom-Up

Costo del prodotto+

Profitto desiderato=

Prezzo vendita

Metodo basato sul costo

Va bene se:- si è gli unici a vendere quel prodotto- si ha un prodotto nettamente

superiore agli altri

Ovvero si opera in un mercato guidato da chi vende

Top-Down

Mercato/concorrenti

Prezzo di vendita-

Profitto desiderato=

Costo del prodotto

Metodo basato sulprezzo di mercato

E’ obbligatorio se:- i prodotti sono simili a quelli

concorrenti- si è in presenza di cicli di vita brevi

dei prodotti con continui ribassi di prezzo

Ovvero si opera in un mercato guidato da chi acquista

Il “Cost Management”“Value Analysis” (VA)La “Value Analysis” (VA) è un approccio che esamina rigorosamente le relazioni fra le funzionalità di un prodotto ed il suo costo, allo scopo di ottenere la massima soddisfazione del cliente. La VA si applica principalmente durante la fase di progettazione concettuale.

“Value Engineering” (VE)Il “Value Engineering” (VE) si occupa dell’analisi di un prodotto allo scopo di ridurre i suoi costi ed i costi dei processi ad esso associati.Tipicamente il VE è una tecnica usata su prodotti esistenti quando nuovi processi, materiali o metodi d’integrazione si rendono disponibili.

“Design-To-Cost” (DTC)Il principale obiettivo del Design-To-Cost è quello di far sì che il progetto converga verso un costo accettabile, piuttosto che il costo converga al progetto.

“Risk Management” Il “Risk Management”, articolato nelle sue cinque attività principali (“Identification”, “Assessment”, “Analysis”, “Reduction”, “Control”), assicura che i potenziali rischi siano compresi e tenuti in conto.

Target Cost

APPROCCIO TRADIZIONALE

Definizione del prodotto

Progettazione del prodotto

Stima dei costi

Profitto obiettivo

Prezzo

DESIGN-TO-COST

Definizione del prodotto

Volumi e prezzo obiettivo

Profitto obiettivo

Progettazione del prodotto

Il Design-To-Cost considera il costo del prodotto come variabile indipendente dagli altri requisiti (cioè come un input), come un obiettivo dipendente da fattori in larga misura estrinseci alla specifica realizzazione del prodotto stesso: il prezzo di mercato previsto e il margine derivato dalla pianificazione a lungo termine.

Il “Design‐to‐Cost” (1/2)Il “Design-To-Cost” è un metodo di controllo del costo che fissa degli obiettivi di costo a livelli stabiliti della Work Breakdown Structure e richiede poi che il progetto performi “trade-off’s” per assicurare che il sistema costruito raggiunga quegli obiettivi.

Nel “Design-To-Cost” gli obiettivi sul costo sono aggiunti ai requisiti tecnici già esistenti ed hanno rispetto ad essi pari dignità.

Nell’approccio tradizionale, l’attenzione è principalmente rivolta alla performance (sempre), all’estetica (a volte) o alla tecnologia (spesso).

Nel “Design-To-Cost” il costo del prodotto è considerato come una variabile di progetto indipendente, cioè come un input costituito da un valore target che deve essere raggiunto.

Il “Design‐to‐Cost” (2/2)“An acquisition management technique to achieve defense system designs

that meet stated cost requirements. Cost is addressed on a continuing basis as part of a system’s developemnt and production process. The technique embodies early establishment of realistic but rigorous cost targets and a determined effort to achieve them.”

(MIL-STD-337, “Design to Cost”)

Da questa definizione si evince che il “Design-to-Cost” :

1. È una tecnica di management;2. È parte del processo di sviluppo e produzione;3. Richiede la definizione di “goals” realistici già nelle prime fasi del

progetto;4. È un processo continuo.

Un esempio di “Design‐to‐Cost”: il missile AIM‐9X

Raytheon Systems stima di aver risparmiato circa 1,2 B$ attraverso la metodologia “Design.to-Cost” applicata al programma del missile AIM-9X per la U.S. Navy.

Secondo Jim Charlton, Affordability Manager in Raytheon, la metodologia DTC ha permesso al gruppo di progetto di “… trattare un dollaro alla stessa stregua di un ohm, un chilogrammo, o un newton, assicurando che il costo fosse considerato in ogni decisione tecnica nell’ambito del programma”.

“Cost As An Independent Variable” (CAIV)Il “Cost As An Independent Variable” o CAIV è definito nella Sezione 3.3.4

del DoD 5000.2-R come:

“… a process that helps arrive at cost objectives (including life-cyclecosts) and helps the requirements community set performance objectives. The CAIV process shall be used to develop an acquisitionstrategy for acquiring and operating affordable DoD systems by settingaggressive, achievable cost objectives and manging achievement of these objectives.”

Il CAIV può apparire equivalente al “Design-to-Cost” (DTC). In realtà , il CAIV è chiaramente orientato a gestire l’obiettivo di costo sull’intero ciclo di vita del prodotto, attraverso le seguenti cinque azioni:

1. Fissare obiettivi di costo realistici ma aggressivi;2. Gestire i rischi sugli obiettivi di costo, schedule e performance;3. Utilizzare metriche appropriate per il controllo;4. Motivare i manager del governo e dell’industria verso il raggiungimento

degli obiettivi;5. Sviluppare incentivi per ridurre i costi di esercizio e di supporto per i

sistemi operativi.

Metodologia del Design‐To‐Cost In ogni progetto di Sviluppo Prodotto realizzato adottando la metodologia Design-To-Cost è necessario, fin dalle prime fasi, garantire un forte legame tra le esigenze/priorità del cliente (a volte non chiaramente espresse o percepite dagli enti tecnici) e le azioni di progettazione/riduzione costi.Definizione ed apporzionamento di obiettivi di costo ad un livello della PBS dove essi possano essere efficacemente gestiti.Modelli di costo del prodotto e del suo ciclo di vita si rendono necessari già nelle fasi iniziali per supportare il processo decisionale.Esplorazione creativa di alternative sistemistiche e di progetto come base per sviluppare soluzioni a più basso costo.Utilizzo della “Value Analysis” per individuare le funzioni del prodotto essenziali dal punto di vista del cliente ed i costi ad esse associate (analisi di Pareto, matrice di Kano).Applicazione di tecniche “Design for Manufacturability”.Adozione di gruppi di lavoro basati sul concetto di “ConcurrentEngineering”.Miglioramento continuo attraverso il “Value Engineering” per la riduzione dei costi nel medio-lungo termine.

La Matrice di Kano è uno strumento volto a classificare le caratteristiche di qualità di un prodotto o servizio, al fine di poter meglio comprendere la loro importanza relativa in ottica cliente

La matrice di Kano in particolare serve a rappresentare la relazione esistente tra il livello di qualità raggiunto per una specifica caratteristica e la corrispondente soddisfazione del cliente. La matrice consente quindi di comprendere che le diverse caratteristiche di qualità non hanno la stessa importanza per il cliente. Si distinguono infatti tre categorie di caratteristiche di qualità, alle quale il cliente associa un diverso valore:

Delighter: la sola presenza di questa categoria può essere già motivo di soddisfazione del cliente

Must Be: il cliente considera queste caratteristiche ormai “scontate”, rispetto alle quali anche un eccellente livello di performance non è in grado di influenzare la sua soddisfazione. La presenza totale di queste caratteristiche quindi rappresenta il minimo atteso

More is Better: la presenza di queste caratteristiche sotto un certo livello (punto neutro) determina l’insoddisfazione per il cliente. La presenza oltre il punto comporta invece un grado di soddisfazione tanto più elevato quanto più ci si allontana da tale punto,

La marice di Kano fornisce indicazioni utili per la scelta della strategia progettuale a seconda che si desideri ottimizzare i costi (focalizzandosi sulle caratteristiche must be) o ottenere una maggiore differenziazione(focalizzandosi sulle caratteristiche delighter) rispetto ai concorrenti o al prodotto attualmente esistente

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Il “trade‐off” costo ‐ “performance”

Metodi di stima dei costi (“Cost Estimating”)Approccio “Rule-of-thumb” E’ basato sul giudizio di esperti e si applica a campi di attività molto familiari e non particolarmente innovativi.Approccio “Bottom-up” E’ il metodo tradizionale basato su stime di dettaglio che partono da livelli relativamente bassi della WBS. Un suo potenziale problema, a parte il tempo e lo sforzo che esso richiede, è che spesso l’inclusione di “contingencies” a ciascun livello di aggregazione porta ad una “contingency” aggregata eccessiva e quindi ad una stima irrealistica.Approccio “per analogia” Si basa su un database storico (se esistente) di attività simili o analoghe.Proposte da fornitori in competizioneGeneralmente affidabile, ma “time consuming” ed applicabile solo ove esista un’effettiva competizione.Approccio basato su modelli parametriciE’ basato su modelli di costo che identificano dei “cost drivers” dall’analisi, anche storica, di dati economici, tecnici e programmatici. Da questa analisi si derivano formule semplificate semi-empiriche, note come “Cost Estimation Relationships” (CERS). L’approccio ha il vantaggio, soprattutto nelle fasi iniziali di un progetto, di permettere simulazioni di costo rapide e sufficientemente affidabili.

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Perché il “Cost Modelling”?Without cost modelling

Requirements

Design

Cost

Reqts

Design

Cost

With cost modelling

Sequential process Simultaneous process

Il Design Re‐Use raggruppa tutte le metodologie che sono rivolte al riutilizzo di soluzioni di progetto già disponibili, ovvero al recupero di valore esistente nell’ambito della progettazione

Il Design Re‐use può essere molto diverso in funzione dei prodotti realizzati e dei processi/applicativi utilizzati nel processo di sviluppo:• Il livello più semplice è quello delle “librerie tecniche” utilizzate come supporto agli 

applicativi di progettazione (es: simboli)• Il livello più complesso è quello degli oggetti finiti, ovvero delle soluzioni di progetto 

che realizzano intere funzioni (es: processore di un canale di comunicazione)• Gli oggetti di riuso possono essere di vario tipo: artefatti, procedure software, moduli 

hardware e software (IP), semilavorati, etc.

Il Design Re‐Use presuppone la definizione ed il riutilizzo di configurazioni di prodotto standard (master project) che adottino componenti standard (building block) da personalizzare in funzione delle specifiche richieste dei clienti

- Design Re-Use -

Metodologie di DTC

Le discipline di Design for Manufacturing fanno parte del Concurrent Engineering e puntano a ottenere soluzioni di progetto che ottimizzino i costi di Produzione

Sono di interesse specifico del Design for Manufacturing:• L’ottimizzazione delle liste parti materiali per ridurre la diversità• La scelta di componenti e tecnologie in funzione delle capacità, delle attrezzature e dei 

tempi di montaggio, collaudo e rilavorazione• La definizione delle caratteristiche di programmazione di oggetti che includono 

software rispetto ai costi di attrezzaggio e capacità

Il Design for Manufacturing richiede un ambiente di concurrent engineering dotato di strutture per il lavoro collaborativo in rete, che risultano fondamentali per quelle aziende dove la progettazione e la produzione sono distribuite sul territorio

- Design for Manufacturing -

Metodologie di DTC

Il Life Cycle costing è una metodologia che punta ad un migliore definizione dei costi di prodotto rapportandoli a tutte le fasi del suo ciclo di vita, da quelle produttive a quelle operative e logistiche

I fattori di costo del prodotto vengono calcolati in funzione dei costi presenti e futuri, con particolare attenzione a:• Soluzioni e caratteristiche di progetto che possono produrre impatti verso le fasi 

operative e logistiche (RMT, Design for Maintainance)• Gestione pro‐attiva dell’obsolescenza di tecnologie e/o componenti utilizzati nel 

prodotto (Obsolescence management)• Criteri di efficienza dei costi per il mantenimento operativo a lungo termine del 

prodotto nel sistema di utilizzo (sostituzione, retrofit) – in questo ambito vi sono metodologie come il Modular design per l’avionica

Il Life Cycle costing si basa sull’analisi del ciclo di vita del prodotto e richiede sistemi adeguati di collaborazione e concurrent engineering sia verso l’interno che verso l’esterno dell’azienda

- Life Cycle Costing -

Metodologie di DTC

ProductDesign Review

ComponentDesign

EnviromentalAnalysis

ManufacturingPlanning

Test DesignReview

ProductDesign

Review

ComponentDesign

Enviromental Analysis

Manufacturing Planning

Test Design

time

Traditional vs. Concurrent Engineering Approach

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