Tuoteperheiden ja tuotealustojen suunnittelu ja kehittäminen nopeutuvissa tuotekehityssykleissä katsotaan olevan merkittävä askel kohti kasvavaa tehokasta tuotevariointia. Modulaariseen tuotearkkitehtuuriin perustuvan tuoteperhesuunnittelun ja tuotealustojen tuomien komponenttien uudelleenkäytettävyydestä tulevien kustannussäästöjen sekä kasvavan asiakasläheisyyden ohella muita saavutettavia hyötyjä tuotealustasuunnittelusta katsotaan olevan vähentyvät tuotekehitysriskit ja tuotteiston kompleksisuudet, parantuva kyky tuoteuudistuksiin ja innovaatioprosesseihin sekä lisääntyvä tuotantoprosessin joustavuus ja vastaanottokyky.
Pohjimmiltaan tuoteperheiden suunnittelu ja kehittäminen edellyttävät yritykseltä konseptualistista tietorakennetta ja kokonaisvaltaista loogista organisaatiota. Tuotteiden yhtenäisen joukon luomisessa on kyettävä hyödyntämään geneerisenä kokonaisuutena koko yrityksen tietotaitoa ja osaamista, jolloin uudet tuotevariointia laajentavat ominaisuudet suunnitellaan tukemaan yleistä tuotelinjauksen rakennetta. Kyseisen ajatusmallin pohjana ei voida yksistään pitää tietolähtöistä ajatusta tuotevarianttien samankaltaisuudesta, vaan tuotevariointia on kyettävä lähestymään myös varioinnin vaatimien prosessien ominaisuuksien kautta.
 |
| Tuoteperheiden ja tuotealustojen suunnittelun ja kehittämisen kokonaisvaltainen lähestymiskuvaus |
Tuotetietoon liittyvät käsitteet
Tuotealustapohjaisen tiedonhallinnan ja massaräätälöinnin tehokkuuden näkökulmasta katsottuna, on tärkeää määrittää ja ymmärtää vaadittavien prosessien ja toimintatasojen taustalla olevien käsitteiden sisällöt ja olemus ennen kaikkea tuotteen tietomallille kohdistuvan tiedon vaatimusten suhteen.
 |
| Esimerkki tuotevalikoimaan liittyvien yleiskäsitteiden suhteista toisiinsa, tuoterakenteiden varioituvuuteen sekä tuoterakenteiden määrään |
Käsitteenä tuoteperhe määritellään joukkona samankaltaisia tuotteita, jotka on johdettu yhteisestä tuotealustasta, mutta jotka toteuttavat yksilöllisen erityiseen asiakasvaatimukseen perustuvan toiminnallisuuden. Kyseisestä tuoteperheestä johdettua yksittäistä tuotetta kutsutaan tuotevariantiksi. Siinä missä kyseinen tuoteperhe on kohdistettu määrätylle markkinasegmentille, on sen jokainen tuotevariantti suunniteltu kyseisen markkinasegmentissä määritellyn asiakastarpeen tyydyttämiseksi. Tuoteperheen yhteinen kokonaisuus muodostuu siis joukosta tuotevariantteja, jotka sisältävät yhteisiä rakenteita ja tuoteteknologioita.
Toisaalta tarkasteltaessa tuoteperhekokonaisuuksia, niiden muodostumista, määritystä ja ominaisuuksia, on huomioitava, että riippuen käyttäjäryhmästä ja niiden eroavista katsontakannoista tuotevalikoimaan, voidaan myös tuoteperheiden määritelmissä nähdä katsontakannasta riippuvia eroavaisuuksia.
 |
| Tuoteperhekokonaisuuden määritelmä ja tuotteiden yhdistävät ominaispiirteet niin myynnin ja markkinoinnin kuin tuotekehityksen näkökulmasta |
Tuotealustakäsitteen määritelmien lähtökohdat vaihtelevat aina yleispätevistä abstrakteihin ja teollisuuslähtöisistä tuotespesifisiin. Tämän lisäksi myös käsitteen laajuuden merkityksessä on suuria eroja. Siinä missä osa määritelmistä ja kuvauksista keskittyvät itse tuotteen ympärille, pyrkivät toiset määritelmät lähestymään tuotealustaa yrityksen arvoketjun kokonaisuutena.
Käytännössä tutkimuksissa on kuitenkin havaittavissa kaksi vallitsevaa lähestymissuuntaa. Ensinnäkin tuotealustaa voidaan pitää materialähtöisenä useamman tuotteen kokonaisuuksien yhdistelmänä. Jossa ratkaistavaksi nousevat joukon yhteisten nimittäjien määrittely siten, että voidaan tuottaa stabiilin, helposti hallittavan alustan avulla lisäarvoa tuottavia yksilöllisiä tuoteominaisuuksia.
Toisekseen tuotealustaa voidaan pitää aliprosessien ja rajapintojen suunnittelujoukkona kuvaamaan yhteistä rakennetta, josta johdetut tuotteet voidaan tehokkaasti ja joustavasti suunnitella ja valmistaa. Tällöin peruskysymykseksi muodostuu yhteinen, looginen, toiminnot toisiinsa kytkevä tuotearkkitehtuuri, johon koko tuotealusta pohjautuu. Tuotealusta voidaan määritellä ominaisuuksien joukoksi (komponentit, prosessit, tiedot, ihmiset, relaatiot), jonka yhtenäinen tuotejoukko jakaa. Onnistunut tuotealustastrategia muodostuukin yrityksen poikkifunktionaalisten tiimien kyvystä hyödyntää yhteisiä aliprosesseja kattavan tuotealustarakenteen aikaansaamiseksi, mikä osaltaan takaa yrityksille nopeamman tuoteperhesuunnittelun kautta merkittäviä liiketoiminnallisia hyötyjä.
Tuotealustan ominaispiirteiksi voidaan määritellä: modulaarisen tuotearkkitehtuurin sekä rajapintojen ja standardien määritykset, jotka osaltaan muodostavat suunnittelusäännöt, joihin moduulien on istuttava. Näistä ennen kaikkea rajapintojen määrittelyn ja hallinnan katsotaan olevan merkittävässä roolissa tuotealustapohjaisten tuoteperheiden suunnittelun tehostamisessa ja tuotekehitysaikojen lyhentämisessä. Vastaavasti tuotealustat voidaan nähdä kolmesta lähtökohdasta:
- Modulaarisina tuotealustoina, joissa tuotevariantit luodaan konfiguroimalla olemassa olevia moduuleita.
- Skaalautuvina tuotealustoina, joissa tuotevariointia helpotetaan hallitsemalla samoilla toiminnoilla vaihtelevia kapasiteetteja.
- Elinkaarituotealustoina, joissa tuotteiden elinkaaria lyhennetään nopealla tuotekehityksellä.
Tuotearkkitehtuuri voidaan määritellä tavaksi, jolla tuotteiden toiminnalliset yksiköt ja niiden yhdistelmät ovat järjestetty fyysisiksi kokonaisuuksiksi sekä niiden vaikutussuhteiksi. Tuotearkkitehtuuria voidaankin pitää toiminnallisesta näkökulmasta katsottuna vahvasti asiakasvaatimusvetoisena, ja siihen kohdistuvia haasteita tuotestrategiapainotteisina liikkeenjohdollisina valintoina.
Tuotearkkitehtuurin hallittavia ominaispiirteitä voidaan tarkastella kahdesta lähtökohdasta: tuotemodulaarisuudesta ja arkkitehtuurin kompleksisuudesta. Näistä tuotearkkitehtuurin modulaarisuus perustuu tuotteiden fyysisten rakenteiden hallintaan keskittyen komponenttien ja toimintojen yhdistämiseen, kun taas tuotearkkitehtuurin kompleksisuuden peruskysymyksenä on tuotteiston yhtenäistäminen ja komponenttien rajapintojen määrittäminen. Kyseisistä vaihtoehdoista kompleksisuuden ratkaisemisen lähtökohtana on usein tuotteiston tehokkuus ja kustannukset, kun taas modulaarisuuden ajavina tekijöinä toimivat varioitavuus, muunneltavuus, insinööriosaaminen ja huollettavuus.
Hallitusti johdettu kasvava modulaarisuus on merkittävässä roolissa yrityksen tuotearkkitehtuurin luomassa liiketoiminnallisessa erottautumiskyvyssä. Kyseisen erottautumiskyvyn luomiseksi voidaan määritellä tuotearkkitehtuurin vaatimuksiksi systemaattisen modulaarisuussuunnittelun, jossa arkkitehtuuria tarkastellaan niin asiakasvaatimusten kuin myös toiminnallisten, teknisten ja rakenteellisten näkymien kautta.
Tuotevarioituvuus
Tuotevarioituvuus voidaan määritellä olevan tuotteiden valikoima, jonka tuotantoprosessi kykenee tarjoamaan tietylle markkina-alueelle. Yrityksen sisällä tuotteiden varioituvuuskäsitettä on tarkasteltava kahdesta eri näkökulmasta: ensinnäkin toiminnallisena varioituvuutena, joka keskittyy asiakasvaatimusten tyydyttämiseen tuotevalikoimaa kasvattamalla. Tällöin ratkaistavaksi tulevat ennen kaikkea yrityksen tuotepoliittiset kysymykset. Toisekseen teknisenä varioituvuutena, jonka tehtävänä on valmistettavuuden tehostaminen sekä kustannusten hallinta tuotevarioituvuuteen vaadittavia moduuleja vähentämällä. Tällöin ratkaistavaksi nousevat yrityksen variointisuunnittelu, tuotealusta-ajattelu sekä tuotemodulaarisuus.
Modulaarisuus
Modulaarisuuskäsitettä voidaan pitää laaja-alaisena kokonaisuutena, jonka määritelmästä kirjallisuudessa ei olla täysin yksimielisiä. Asiaa lähestyttäessä moduulikäsitteen kautta voidaan moduulit luokitella kahteen ryhmään, niin kutsuttuihin ”koviin” moduuleihin, jotka ovat fyysisiä asennettavia kokonaisuuksia sekä ”pehmeisiin” moduuleihin, kuten ohjelmistot ja palvelut. Modulaarisuus vastaavasti voidaan jakaa alatasollisesti kolmeen ryhmään: suunnittelu-, valmistus- ja asiakasmodulaarisuus.
Modulaarisen suunnittelun voidaan määritellä olevan: rakenteellisten elementtien yhdistämistä sopiviksi ryhmiksi, joista voidaan teknisesti kokoonpanna useita tuotevariantteja. Itse moduulin voidaan määritellä kokonaisuudeksi, joka voidaan ryhmitellä samankaltaisten kokonaisuuksien kanssa muodostamaan tuotteen varioitavuuden siten, että moduuli toteuttaa erillisiä toimintoja tuotteessa. Samanlaiseen määritelmään päädytään myös eri julkaisuissa määriteltäessä moduulin oleva tuotteen osakokonaisuus tunnistettavalla toiminnolla. Lisäksi voidaan todeta moduulien ja niiden joukkojen olevan kokonaisuuksia jotka rakenteellisesti ovat tiukasti sidoksissa toisiinsa, mutta löyhästi sidoksissa toisiin moduulijoukkojen elementteihin, mistä johtuen ne voidaan valmistaa ja suunnitella yhtäaikaisesti omina kokonaisuuksinaan lyhentäen näin liiketoimintaprosessien läpimenoaikaa.
Modulaarisuuden voidaan määritellä olevan: geneerinen konsepti, joka kuvaa tasollisesti, kuinka tuoteprosessin komponentteja voidaan katkeamattomasti hallita sekä määrittää komponenttien väliset rajapinnat ja rajapintasäännöt, joiden perusteella komponentteja voidaan yhdistellä ja liittää toisiinsa.
Yllä olevien määritelmien pohjalta voidaan yleistää moduulikäsitteen ja moduulin olevan:
kun taas modulaarisuutta voidaan pitää:itsenäinen ja vaihdettava osakokonaisuus, joka toteuttaa tuotteessa tai prosessissa erillisen toiminnon ja jolla on tarkasti määritellyt rajapinnat, joiden kautta luodaan yksilölliset tuotevariantit,
Tuotteen tietomallituotteen tai prosessin ominaisuutena, joka määrittelee kyvyn sekoittaa ja yhdistää tuotteen itsenäisiä ja vaihdettavia osakokonaisuuksia eli moduuleita.
Tuotteen tietomalli voidaan määritellä olevan:
rakenteellinen tiedonhallinnan toimintatapa, jolla kuvataan yrityksen liiketoimintaprosessien asiakaslähtöisten tuotevarianttien valmistamiseksi ja kehittämiseksi vaadittavaa tuotetietoa ja toimintoja verkoston eri tahojen tietotarpeita tyydyttäen.
 |
| Tuotteen tietomallin määrittelyssä analysoitavia erilaisia tiedonhallinnan lähestymisvaiheita |
Itse tietomallikäsitettä voidaan lähestyä kahdesta näkökulmasta, joista toisen määritelmän mukaan tuotteen tietomalli voidaan katsoa prosessilähtöiseksi kokonaismalliksi, joka sisältää eri vaatimuksista tulevia osatasoja eli näkymiä. Näistä toiminnallisen tason tarkoituksena on kuvata yrityksen tuotekonseptien tietosisältöä vastaavia tuoteominaisuuksia ja toiminnallisuuksia asiakassuuntaisesti. Teknisen tason tarkoituksena on kuvata yrityksen tuotteiden teknologia- ja modulaarisuustietoa siten, että varmistetaan tuotteen toiminnallisen tason mukaiset ominaisuudet. Viimeisen eli rakenteellisen tason tarkoituksena on kuvata tietomallista konfiguroitavan tuotevariantin toteuttamiseksi tarvittavaa valmistustietoa.
 |
| Prosessilähtöisen kokonaismallin mukaisesti määritellyn tuotteen tietomallin erilaiset näkymätasot |
Vastaavasti tuotteen tietomallia voidaan lähestyä rakenteellisten osakokonaisuuksien yhdistämisen kautta, jolloin tietomalli koostuu tuotealustan geneerisistä rakenteista, joista kaupallisen rakenteen tehtävänä on kuvata tuotevarianttien ominaisuuksia asiakaslähtöisesti. Teknisen rakenteen tehtävänä on kuvata tuotevalikoiman tuoterakenteita modulaarisuutta hyödyntävänä geneerisenä kokonaisuutena. Näiden kahden perusrakenteen lisäksi tuotteen tietomalli voi sisältää myös yhden tai useamman apurakenteen, joiden tehtävänä on tukea tietomallin kaupallisen ja teknisen rakenteen tuotetietoa ja tietovirtoja verkoston eri arvoketjun osien välillä.
Tuotepolitiikka
Harhaanjohtavaa ajatusmallia pelkästään tuotevalikoiman laajuuden merkityksestä asiakaskohtaisuuden ja asiakastyytyväisyyden saavuttamiseksi voidaan pitää yleisesti ottaen kannattamattoman ja kustannustehottoman toimintatavan lisäksi myös asiakkaan kannalta epäsopivana johtaen lähinnä vain kasvavaan kompleksisuuteen ja hämmennyksee. Kuten markkinatutkimukset ovat osoittaneet, voidaan tuotepolitiikan haastetta lähestyä kahdesta suunnasta. Ensinnäkin tuotteen teknisessä mielessä on huomioitava, etteivät kaikki asiakastarpeet ole yrityksen liiketoimintaprosessien kannalta toteutuskelpoisia, samoin kuin kaikki tekniset ratkaisut eivät välttämättä ole vastavuoroisesti asiakkaan kannalta suotuisia. Toisekseen kohdemarkkina-alueen ominaispiirteet voivat vaikuttaa kannattavan tuotepolitiikan valintaan. Yleistettynä voidaankin sanoa, että yrityksen tuotepolitiikan peruskysymyksenä on ratkaista kuinka tarjotaan oikeita tuotteita oikeille markkinoille.
Kyseistä tuotepolitiikan haastetta on yleisesti pidetty johdon ja markkinoinnin tehtävänä, jossa painopisteenä on ollut tuoteportfolion optimointi asiakastarpeiden tyydyttämiseksi. Toisaalta voidaan myös korostaa asiakkaan ja insinöörin välisen vuorovaikutuksen merkitystä tuoteportfolion luomisessa. Tällöin portfolion määrittelyssä ratkaistavaksi nousevat asiakkaiden ja markkinoiden luomien varioituvuusetujen suhde suunnittelun, tuotannon, logistiikan ja jälkimarkkinoinnin luomiin varioimattomuuden etuihin. Voidaankin olettaa, että vain asiakas-insinööri -vuorovaikutuksen kehittämisellä voidaan saavuttaa haluttuja tuoteperheiden ja tuotealustojen luomia liiketoiminnallisia hyötyjä.
Tuotteen tietomallin ja tiedonhallinnan kannalta yrityksen tuotepolitiikan merkitystä voidaan tarkastella kahdesta näkökulmasta: ensinnäkin on huomioitava tuotepolitiikan ja modulaarisuusasteen merkitys hallittavan tiedon määrään samoin kuin tuoteperheiden ja tuotealustojen merkitys tietomallin kokoon. Toisekseen on huomioitava tuotepolitiikasta ja tuotearkkitehtuurista johtuva verkoston tuotetiedon ulkoinen ja sisäinen kompleksisuus. Kyseisistä näkökulmista johdettuna voidaan määrittää tuotteen tietomallin tärkeimmiksi tehtäviksi:
- Kykyä hallita yrityksen tuotetietoa mahdollisimman geneerisessä muodossa, sekä
- Kykyä vähentää tuotetiedon kompleksisuutta niin asiakkaan kuin yrityksen liiketoimintaprosessien kannalta.
* Agard, Bruno & Kusiak, Andrew. Data-mining-based methodology for the design of product families. International Journal of Production Reserch, 2004, 42 (15), s. 2955-2969.
* Baldwin, Carliss Y. & Clark, Kim B. Design Rules: The Power of Modularity. England. The MIT Press, 2000. 483 s. ISBN 0-262-02466-7.
* Chen, Kuo-Min & Liu, Ren-Jye. Interface strategies in modular product innovation. Technovation, 2005, 25 (7), s. 771-782.
* Ericsson, Anna & Erixon, Gunnar. Controlling design variants: Modular product platforms. New York, NY. ASME press, 1999. 145 s. ISBN 0-87263-514-7.
* Forza, Cipriano & Salvador, Fabrizio. Product Information Management for Mass Customization, Connecting customer, front-office and back-office for fast and efficient customization. New York. Palgrave MacMillan, 2007. 221 s. ISBN 0-230-00682-5.
* Garud, Raghu & Kumaraswamy, Arun & Langlois, Richard N. (toim.). Managing in the Modular Age – Architectures, Networks, and Organizations. Malden, USA. Blackwell Publishing, 2003. 424 s. ISBN 0-631-23316-4.
* Gershenson, J.K. & Prasad, G.J. & Zhang, Y. Product modularity: definitions and benefits. Journal of Engineering Design, 2003, 14 (3), s. 295-313.
* Ho, Teck-Hua & Tang, Christopher S. (toim.). Product Variety Management: Research Advances. Massachusetts/Dordrecht. Kluwer Academic Publishers, 1998. 260 s. ISBN 0-7923-8226-9.
* Hubka, Vladimir & Eder, Ernst W. Theory of technical systems: A total concept theory for engineering design. 2. painos. Berlin/New York. Springer-Verlag, 1988. 291 s. ISBN 3-540-17451-6.
* Jiao, Jianxin & Simpson, Timothy W. & Siddique, Zahed. Product Family Design and Platform-Based Product Development: A State-of-the-Art Review. Special Issue on Product Family Design and Platform-Based Product Development, Journal of Intelligent Manufacturing, 2006. 36 s.
* Jiao, Jianxin & Zhang, Yiyang. Product portfolio planning with customer-engineering interaction. IIE Transactions, 2005, 37 (9), s. 801-814.
* Martin, Mark V. & Ishii, Kosuke. Design for variety: developing standardized and modularized product platform architectures. Research in Engineering Design, 2002, 13 (4), s. 213-235. ISSN 0934-9839.
* McGrath, Michael E. Product Strategy for High-Technology Companies. 2. painos. USA. McGraw-Hill, 2001. 400 s. ISBN 0-07-136246-0.
* Meyer, Marc H. & Lehnerd, Alvin P. The Power of Product Platform – Building Value and Cost Leadership. New York. The Free Press, 1997.
* Muffatto, Moreno & Roveda, Marco. Product architecture and platforms: a conceptual framework. International Journal of Technology Management, 2002, 24 (1), s. 1-16.
* O’Grady, Peter. The Age of Modularity: Using the New World of Modular Products to Revolutionize Your Corporation. USA. Adams and Steele, 1999. 256 s. ISBN 0-9670289-0-6.
* Pahl, Gerhard & Beitz, Wolfgang. Engineering Design: A Systematic Approach. 3. painos. London. Springer-Verlag, 1996. 617 s. ISBN 3-540-19917-5.
* Rautenstrauch, Claus & Seelmann-Eggebert, Ralph & Turowski, Klaus (toim.). Moving into Mass Customization: Information Systems and Management Principles. Berlin. Springer-Verlag, 2002. 248 s. ISBN 3-540-43611-1.
* Rosenau, Milton D. & Griffin, Abbie & Castellion, George A. & Anschuetz, Ned F. (toim.). The PDMA Handbook of New Product Development. New York. John Wiley & Sons, Inc., 1996. 656 s. ISBN 0-471-14189-5.
* Shimokawa, Koichi & Jurgens, Ulrich & Fujimoto, Takahiro (toim.). Transforming Auto Assembly: Experience in Automation and Work Organization. Berlin. Springer-Verlag, 1997. 414 s. ISBN 3-540-60506-1.
* Simpson, Timothy W. Product Platform Design and Customization: Status and Promise. AIEDAM, Special Issue: Platform Product Development for Mass Customization, 2004, 18 (1). 57 s. ISSN 0890-0604.
* Suh, Nam Pyo. Axiomatic Design: Advances and Applications. New York. Oxford University Press, 2001. 528 s. ISBN 0-19-513466-4.
* Ulrich, Karl T. & Eppinger, Steven D. Product Design and Development. 2. painos. Boston. McGraw-Hill, 2000. 358 s. ISBN 0-07-229647-X.
* Wortmann, Johan C. & Muntslag, D.R. & Timmermans, P.J.M. Customer Driven Manufacturing. Lontoo. Chapman & Hall, 1997. 464 s. ISBN 978-0-412-57030-8.
