R&Dと製品開発のプロセス改革への試み · 9製品開発プロセスの方法論の勉強 9r&d戦略のフレームワークの研究 z2005- 荏原製作所・新技術企画室

1EBARA CorporationTechnologies, Research & Development DivisionStrategic Technology Planning Office配布用

設計研究会・話題提供

R&Dと製品開発の

プロセス改革への試み2005年12月6日

足原浩介

株式会社・荏原製作所技術・研究開発統括部新技術企画室[email protected]


自己紹介・足原浩介

Education Background1993年　東京大学工学部航空学科　学部卒

1995年　東京大学工学部航空宇宙工学科　修士卒

Industrial Experience1995-2003 荏原総合研究所・機械研究室

ターボ機械の開発（ポンプ・マイクロガスタービン）

三次元逆解法を用いた流体最適設計手法の研究

2003-2005 スタンフォード大学客員研究員

製品開発プロセスの方法論の勉強

R&D戦略のフレームワークの研究

2005- 荏原製作所・新技術企画室

製品開発プロセスの改革推進

R&Dプロセスの変革検討

技術戦略の判断手法

今日の話題提供スタンフォード大学での

研究留学の経験


Stanford University

スタンフォード大学設立　1891年

カリフォルニア州・パロアルト市

学部:6753名　大学院：8093名　

教授員：1408ノーベル賞： 17　

NAE members: 83寄付金：$7.6billion　学費：$29,847　

NRCランキング：　CS #1, EE #1, ME#1夏季五輪金メダル：53個（1976-2004）

NCAA　Championships : 89


MML研究室

Manufacturing Modeling LaboratoryME（機械工学科）・MS&E（経営工学科）

Prof.Kosuke Ishii, Prof.Ken Waldron, Prof.Edith WilsonAssociate Director 1名, Ph.Dコース学生　5～6名

VIA（Visiting Industrial Associate）　1名～2名

dfM（Design for Manufacturability）

体系的な製品開発プロセス

ものづくりから価値づくりへ

プリンターから航空機エンジンまで

企業パートナーGE, GM, ABB, HP, Boeing, Cisco, Ford, LG、etcトヨタ、日産、日立、東芝、キャノン、ソニー、松下、荏原、etc


今日のトピック

製品開発プロセスの検討事例

R&D戦略のフレームワーク研究


ME317dfM

ME317dfM (Design for Manufacturability)スタンフォード機械工学科のカリキュラム

体系的な製品開発プロセス・価値づくりの手法

6ヶ月（講義75分x36回）

企業スポンサー：実際の製品開発プロジェクトに参加

マーケティングから企画設計・ビジネスモデル検討

関与したME317プロジェクトDynatherm社・2004年　（体温上昇装置）

荏原製作所・2004年　（給水装置）

荏原製作所・2005年　（CMP-EES）

今日紹介するプロジェクト


ME317dfMの内容

製品開発ツール＆プロセス

ME317A Prod. Definition ME317B Quality by Design

マイルストー/レビュー

定義

コンセプト

設計試作・評価量産・サポート

KosDri

BrushHair

ShaveHair

BlowHot Air

DefrostFreezer

DrySocks

DryHair

MicrowaveHair

LookGood

PreventCold

MaintainHealth

GetDates

DriesFast

SafeQuiet PortableAttractive Easyto Use

Reliable

AirFlo w

HeatCapacity

Weight Shape& Size

Motor Heater Switch HousingFan

ControlFeatures

WHY

HOW

WHAT

Upper Tree(Goals)

Voice of Customer(VOC)

EngineeringMetrics

PhysicalStructure

Value Graph

functions structure

sense ice level

close switchverify cube need

verify bucket full

harvest cubes

activate harvest

fill mold with water

freeze water

create nominalquality

create nominalgeometry

loosen ice in mold

remove ice frommold

sense ice level

open switch

de-activate harvest

ice maker

feeler arm

ice creation system

feeler arm switch linkage

ice cube levelsensor

ice harvestingsystem

feeler arm switch

mold

freezer system

mold heating system

ice harvesting system

water deliverysystem

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create cubes

deposit cubes in bucket

structurefunctions

PartsCharacteristics

EngineeringCharacteristics

Key ProcessOperations

ProductionRequirements

Houseof Quality

PartsDevelopment

ProcessPlanning

ProductionPlanning

I II III IV

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Relative Worth (%)

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0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0

motor

COST REDUCE

ENHANCE

Cost/WorthValue Analysis

System Name Blow Dryer Failure Modes and Effects Analysis DateMajor Sub-Function Customer Requirments

Design Team Prepared by

O S DPotential Potential c Failure Effects e Current e R Recommended Responsibility

Function Failure Causes c v Design t P Action & TargetMode u Local End e Controls e N Completion

r Effects Effects r or Tests c Date

CUSTOMER ATTRIBUTE

Quiet not(Queit) motor loose 2 vibration of motor excessive noise 3 2 12

rotor/stator 2 eccentric rotation excessive noise 3 1 6misalignment

loose casing 3 reduced motor excessive noise 3 1 9noise insulation

Attractive not(attractive) excessive 4 faded color degraded appearance 2 4 32UV exposure

loose casing 3 gap between housingdegraded appearandce 2 1 6

Comfortable to hold not(comfortable) motor loose 2 vibration of motor vibrates hand 4 2 16

rotor/stator 2 eccentric rotation vibration on hand 4 1 8misalignment

loose casing 3 gap in handle uncomfortable 5 1 15to hold

Advanced Failure Modes& Effects Analysis

Poka Yoke

Process Spec. Width

Motorola 6sigma

Fishbone AssemblyDiagram

insertion axis

end to end orientation

Design for AssemblyProduct Definition

AcceptOptimize

Constrain

Feature

Cost

Time

Stanford ME317講義資料より抜粋


Dynatherm Project 2004

Dynatherm Medical Inc.サンフランシスコ近郊の医療機器ベンチャー

製品: 非挿入型・コア心体温上昇装置

真空&加熱システム・独占特許の権利取得

医療機器マーケットをターゲットに製品開発

医療機器以外のマーケット進出に興味

プロジェクトのゴール最も魅力的なマーケットに進出するビジネスプランの構築

新マーケット参入に成功できる製品の再定義

新製品開発の採算性の検討


プロジェクト活動

プロジェクトチームRenata Melamud (Center)Chris Milne (Left)Kosuke Ashihara (Right)Coarch: Seung RheeMentor: Prof. Edith WilsonLiaison: Lawson Fisher

活動概要8つの潜在的新市場を特定（ブレインストーミング）

市場調査により100以上のVOCを収集

一番魅力的な市場を特定（スキューバダイビング）

新市場向けの製品のコンセプトを再設計

採算性の見積もり（ベストケース$4 million ）

ビジネス提案の作成


プロジェクトの成果

再設計した新製品コンセプト

Battery Casing

Top Disposable Mit Shell

Bottom Disposal Mitt Shell

Palm Dome

Bottom Housing

ビジネス提案の内容さらなる広範囲な市場調査が必要

多様性設計（DFV）を行い現在の医療向け製品とのプラットフォームを共用

現在の医療向け製品を一般市場でテスト

スキューバ人口の1%は絶対に顧客として獲得。採算ラインの限界

スキューバ市場に入る前に、医療マーケットで脚部用製品を開発


Dynatherm Project

学生メンバーとしての活動経験スタンフォード研究留学中で最も印象的な活動

大学カリキュラムへのフルタイム参加

必死の市場調査スポーツ店での無断アンケート活動

浜辺でのダイバー突撃インタビュー

半年間、ほぼ毎週末、休日出勤

チームディスカッション10AM-2AMの耐久ディスカッション

英語力不足が露呈

R&Dフレームワーク研究のケーススタディー


EBARA Project 2004

給水装置のプラットフォーム再構築給水装置: ポンプ + パイプ + コントローラ

コストダウン競争・採算性低下

顧客要求追随　カタログの製品数30,000+プロジェクトゴール: 新しい製品プラットフォームの構築

製品競争力の強化

顧客要求に対応新プラットフォーム


プロジェクト活動

プロジェクトチームWhitfield Fowler / Ashish MitraCoarch: Tae Yang / Seung RheeMentor: Prof. Kos IshiiLiaison: 足原 / 八木主任（汎用機器開発部）

活動概要2004年2月　プロジェクトチーム藤沢工場訪問

週一回の電話会議（スタンフォード・藤沢）

F1000 シリーズのコストダウンにフォーカス

荏原テクノサービスから多くの有用なVOCを収集

DFV（Design for Variety 多様性設計）がキー

3段階のビジネス提案

書類の翻訳作業に追われる

Ebara team in Japan


95%

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bed (

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mp-set

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Inde

xKey dfM Tool

DFV(Design for Variety)DFVが現在の設計と組み立てプロセスの問題点を指摘

DFVの結果を使って新コンセプトを生成


プロジェクトの成果

3段階のビジネス提案設計: ポンプパーツのモジュラー化

プロセス: 工場の組み立てラインの変更

サプライチェーン: サプライヤーの変更

Pipe Header & Pressure Tank Inventory

Panel Setting and Final test Pipe test Rig

Motor Performance Test

Flanges Inventory

Base Inventory Control Panel

Inventory

Inverter Inventory

Modified Control Panel and Inverter Inventory

Motor Inventory

Pump-set Inventory:Impeller, Diffuser, Casing, Outer Casing, Mechanical Seal, Shaft Sleeve

現行

Pipe Header & Pressure Tank Inventory

Flanges Inventory

Base Inventory

Motor Inventory

Pump-set Inventory:Module A: Mechanical Seal, Shaft Sleeve

Module B: Impeller, Diffuser, Casing

Module C: Outer Casing

Inverter Inventory

Daughterboard modules for Main Control Panel

Testing

Testing

Training of Employees

Control Panel Inventory

Testing Testing

Testing

Testing

コストダウン効果Total NPV $5.9 million

新


dfM in EBARA

荏原社内でのdfM効果の確認プロジェクトME317プロジェクト（学生の検討結果）は興味深いものであった。

スタンフォードでのプロジェクト終了後、汎用機器開発部でME317プロジェクトを元にdfM検討プロセスを実践した。

現場エンジニアの知識とノウハウをdfMに反映させた

現在、ME317をベースにした新コンセプト製品の具現化作業中

秘


今日のトピック

製品開発プロセスの検討事例

R&D戦略のフレームワーク研究


R&Dフレームワークの研究

企業の持続的成功は難しい企業の共通目的：長期にわたる持続的成功

フォーチューン500企業の平均寿命は50年以下

1950年当時の日本のトップ50企業の1/3は現在存在していない

持続的成功企業の共通要因製造業企業の場合

優れた製品開発力

R&D+イノベーション

研究動機持続的成功にむけて企業競争力を絶えず向上させたい

製品開発力の向上はdfMで!R&D+イノベーションの体系的方法論が必要


研究のアプローチ

R&D戦略の意思決定フレームワークの研究

新ビジネスのコンセプト

R&D・研究開発

製品開発

製品開発の方法論dfMをR&D戦略意思決定に適用する市場プル型R&D　/　技術プッシュ型R&D

製品開発体系的方法論

例. Stanford ME317dfM (QFD, CWA, etc)

R&D戦略意思決定フレームワーク


ラジカル・イノベーション

技術プッシュ型R&Dの方法論

現在の技術レベル

未来市場 CR将来の技術レベル Technology QFD-1

技術市場

未来

現在

シーズ技術

現在の市場 CR

?

ビジネスイノベーション

QFDの逆適用


Quality Function Deployment

QFD 品質機能展開

dfMの中でも重要な製品開発ツール

単純なマトリクスで顧客の要求から技術要求（部品機能・要素技術）の重要度を展開する

・QFDはエンジニアが市場

と技術要因の論理的関係を理解する事を助ける.・開発の見える化を推進


Future Market Research

どうやって潜在的顧客からフィードバックを得るか?

会社のR&D 潜在的顧客

将来の製品イメージ

市場調査

Inverse QFD


ケーススタディー

Dynatherm社の製品事例

2004年のME317プロジェクト

製品: 非挿入型・コア心体温上昇装置

医療機器市場用に製品を開発中

医療以外の市場展開を検討中

ケーススタディーのシナリオ

理論実践のケーススタディーに最適

アウトドア向けに中心体温の上昇装置を開発したい

技術プッシュ型R&Dの戦略が必要

新機能の創造・新顧客の獲得


QFD in New Market

Technology QFD I

Custo

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Custo

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Cleanable 1 3 1 9 1 3Small size 1 9 3 9Light weight 1 3 9 3Fast-Reheating 1 3 3 3 9 3Adaptable 1 3 3 1 1 3 3 3 3 3Safe 1 3 9 1 3 3 1Easy to use 1 3 3 1 1 1 3 9 9 3Reliable 1 3 3 3 3 9 3 3Long Power Life 1 3 3 9 3 9Portable 1 9 9 3 3 3Rugged 1 3 9 9 3Fashionable 1 9

Raw score

30 31 14 20 29 25 15 33 18 9 40

RelativeWeight 11

%

12%

5% 8% 11%

9% 6% 13%

7% 3% 15%

Engineering Metrics

New CR

New EMUnit CR weight

OriginalQFD I


QFD in New Market

Technology QFD IIE

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CAE

Volume 11% 3 3 3 9 9Weight 12% 3 1 3 9 3Vacuum Pressure 5% 9 9 9 3 1 3 3 3 3Heat Output 8% 9 3 3 3 3 3 1 3Water Resistance 11% 1 1 3 3Drop Test 9% 3 1 3 1Power Consumption 6% 3 1 3 1 9 3 3Time to Reheat 13% 9 3 3 3 3 3 3 3 3Time to Initiate 7% 3 3 3 3 3Battery Capacity 3% 3 3 3 9 1# prototype design 15% 9

Raw score 2.3

1.5

1.9

0.8

1.1

1.7

1.4

0.9

1.5

2.9

2.5

RelativeWeight 1

2%

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Technology

New EM

NewTechnologies

OriginalQFD II


QFDから技術感度を算出

QFD I and II Calculation

Conjoint Calculation

vvmvQFDIm rr

rrr

∂∂

== )(

mmxmQFDIIx rr

rrr

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{ } vvm

mxvQFDIQFDIIx r

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rrr

∂∂

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×∂∂

vm

mx

r

r

r

r

vm rr∂∂

mx rr∂∂

xrmrvr CR weight vector

EM worth vector

Technology worth vector

QFD I correlation matrix

QFD II correlation matrix

Conjoint Matrix of QFD I and IISensitivity of technology against CR


0.00%

0.50%

1.00%

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2.50%

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3.50%

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Customer Requirements

Tech

nolo

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vit

yBody Core wrmSealVacuumSensingHeat ControlElectricalPower mgtInformationMolding DesignBatteryCAE

QFDから作成した技術感度チャート

Visualization of conjoint matrix

Battery

Body Core Warming

Power MgtCAE


将来の製品イメージの創成法

アウトドア用体温上昇装置のセールスポイント :

小型, 携帯性高い, 扱い易い, ファッショナブル

--CAE Technology

軽量, 小型, 携帯性高い

--Battery Technology

速い, 安全, 高信頼性

--Body Core Warming Technology

長電池寿命

--Power Management Technology

会社のR&D戦略とリンクした将来製品のイメージを作ることが重要


技術マップによる戦略決定

Vacuum

Heat Control

Information

Seal

Sensing

Body Core

PowerManagement

CAE

Molding Design

Electrical

Battery

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0% 5% 10% 15% 20%

Technology Relative Worth

Tech

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evel

Gap

R&D Collaboration

R&D in House

Out Souring

Low Priority


R&D戦略決定フレームワーク

まとめ1. R&D戦略の意思決定フレームワークとしてQFDの新しい使い

方を検討した。

2. 医療機器のケーススタディーで、この方法論を例証した。

3. 技術感度チャートは将来の製品イメージの創成の補助ツールとなる。

4. 将来市場の調査に基づく技術マップはR&D戦略の意思決定に

使うことができる。

5. 本研究は論文にまとめASME IMECE 2005（11月・フロリダ州

オーランド）で発表した。


現在の業務

製品開発プロセスの変革スタンフォードME317を荏原に導入

ME317プロジェクトの内容を社内で実践・確認

人材教育プログラムの整備

R&Dプロセスの変革R&D戦略のフレームワークを整備中

新事業・新技術の戦略のパラダイム変革


END

ご清聴ありがとうございました

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