1. Progettazione preliminare per un Aspirapolvere ad Aria Compressa:
l’Architettura di Prodotto
L’AdP Rappresenta uno degli strumenti più idonei per sviluppare prodotti che incontrino al meglio le richieste dei
Clienti e per ridurre la Varietà interna dell’azienda mantenendo bassi i costi di gestione e dell’offerta.
In genere il processo di progettazione preliminare segue quello di realizzazione del Concept del prodotto, in cui
vengono definite le funzioni principali del prodotto e le performance che esso deve possedere rispetto a queste.
Il processo di definizione dell’Architettura di prodotto prende spunto da queste informazioni per sviluppare il
prodotto nei suoi sottoassiemi e nei suoi componenti.
L’architettura va definita con uno sforzo interfunzionale dal gruppo di progettazione visto che essa ha impatto sullo
sviluppo successivo, sulla fabbricazione e commercializzazione del prodotto.
Il risultato è dato da una configurazione geometrica per il prodotto, la descrizione dei blocchi principali che
costituiscono lo costituiscono e la definizione delle interazioni tra i sottoassiemi che lo compongono.
La fase di sviluppo del Concept per il caso studio trattato di realizzazione di un aspirapolvere ha portato all’idea
centrale di funzionamento mediante aria compressa ed ad un’idea di massima circa gli elementi rappresentanti le
funzioni ausiliarie alla funzione di aspirazione.
La figura 1 mostra una bozza del Concept del prodotto e degli elementi funzionali che lo compongono.
Fig. 1. Bozza del Concept del prodotto e rappresentazione degli elementi funzionali.
Una rappresentazione che tiene conto dei flussi di materia ed energia è utile per individuare i legami tra gli elementi
che influiscono sul comportamento fisico del prodotto. A tal fine si tratta inizialmente il prodotto come una blackbox
in cui si individuano i flussi in entrata ed in uscita, figura 2.

2. Fig. 2. Black-box del prodotto “Aspirapolvere ad Aria Compressa” e flussi di entrata e d’uscita
Gli elementi costituenti l’Adp e i passi per l’implementazione sono descritti di seguito.
1. Definizione degli elementi funzionali
Le funzioni di un prodotto derivano da ciò che un prodotto è destinato a svolgere. Possiamo rappresentare
gli elementi funzionali e le interrelazioni esistenti tra loro e gli elementi esterni attraverso diagrammi definiti
come “Strutture funzionali”.
1.1 Passo 1: Creare uno schema del prodotto: un diagramma che rappresenta l’idea degli elementi
costitutivi del prodotto.
Si distinguono tra elementi fisici ed elementi che vengono descritti solo funzionalmente. I primi
rappresentano i fondamenti su cui si basa il concetto di prodotto scelto mentre i secondi sono elementi
che non sono stati ricondotti ancora ad elementi fisici e che spesso rappresentano funzioni ausiliarie.
Gli elementi funzionali individuati in fase di realizzazione del Concept vengono messi in relazione tra loro
in base ai flussi che li attraversano. In figura 3 è mostrato il diagramma che evidenzia la struttura
funzionale dell’Aspirapolvere.
Fig. 3. Struttura funzionale del prodotto “Aspirapolvere ad Aria Compressa”.

3. In fase di generazione dei concetti per il prodotto “Aspirapolvere ad Aria Compressa” si sono generati dei
concetti più approfonditi riguardanti gli elementi funzionali. Nel seguito se ne riportano le descrizioni:
o Entrata Aria Compressa: rappresenta un elemento capace di canalizzare il flusso di aria
compressa in entrata.
o Generazione Cono di Depressione: il concetto generato per questo elemento prevede la
conversione dell’energia pneumatica in energia meccanica rotazionale e la trasmissione di tale
moto ad un elemento girante capace di creare il risucchio di un flusso d’aria. A tali elementi va
aggiunto un elemento che permetta l’attivazione del meccanismo mediante la libera espansione
di aria compressa.
o Deflusso Aria: elemento funzionale che permette il deflusso di Aria compressa esausta e di Aria
proveniente dal Mix.
o Sostegno e Copertura: è quell’elemento funzionale che permette l’integrazione di tutte gli
elementi funzionali in un unico prodotto. Permette la separazione del prodotto dall’ambiente
esterno e che sostiene le parti che lo compongono.
o Convoglio del Mix: rappresenta la funzione di canalizzazione del Mix verso l’interno del
prodotto.
o Separazione del Mix: rappresenta quell’elemento capace di separare il Mix nelle due
componenti Aria e Polvere.
o Stoccaggio Polvere: rappresenta quell’elemento che permette lo stoccaggio della Polvere. Ad
esso è associata anche la funzione di estrazione della polvere dopo l’utilizzo del prodotto.
o Presa: rappresenta la funzione di presa in ergonomia del prodotto. D essa va associata la
funzione di posizionamento del prodotto all’interno del suo ambiente esterno.
o Attivazione: rappresenta l’elemento che permette l’accensione del prodotto rispetto alle
funzioni che deve espletare.
Tenendo conto dei concetti generati rispetto ai singoli elementi funzionali lo schema di figura 3 si
modifica nello schema di figura 4. Tale schema tiene conto delle sottofunzioni specifiche di ogni singolo
elemento funzionale e degli accoppiamenti che si hanno tra alcuni di loro.
Gli accoppiamenti portano alla nascita di nuovi blocchi funzionali e alla soppressione di alcuni dei blocchi
precedentemente individuati. In particolare:
o Sostegno e Copertura: è un elemento che viene soppresso nel nuovo schema di dettaglio in
quanto risulta un elemento estraneo alla composizione interna del prodotto. In realtà esso
partecipa attivamente ad alcune funzioni come quelle di canalizzazione dell’aria in uscita.
o Convoglio del Mix: questo elemento viene scomposto in due elementi di cui uno porta il
medesimo nome mentre l’altro il nome di “Antifuoriuscita Polvere”.
o Separazione del Mix: viene aggiunto a questo un elemento che permette il filtraggio della
Polvere residua dell’Aria separata dalla Polvere.
o Generazione Cono di Depressione: vengono individuate le funzioni di “Passaggio di Aria
Compressa per l’Utilizzo”, “Generazione di Energia Meccanica Rotazionale” e di “Generazione
della Forza di Aspirazione”.
o Canalizzazione: vengono scomposti i sistemi di canalizzazione per le due tipologie di Aria in
uscita dal prodotto e individuata la funzione di espulsione delle stesse.
o Presa: viene scomposta nelle funzioni di “Presa” e “Posizionamento”.
o Stoccaggio Polvere: viene aggiunto un altro elemento dal nome “Espulsione Polvere”.
Vengono infine aggiunti i blocchi relativi al Sistema di Controllo del livello di pressione in entrata nel
prodotto, della generazione e dello stoccaggio dell’Aria Compressa.

4. 2. Mappatura degli elementi funzionali nei moduli del prodotto
Definite le strutture funzionali è possibile mappare gli elementi funzionali nei singoli componenti secondo
differenti tipologie di architetture.
Architettura modulare. Richiede una mappatura uno ad uno delle funzioni sui componenti e specifica
delle interfacce disaccoppiate tra i componenti in modo che le modifiche effettuate su un componente
non richiedono cambiamenti su altri componenti.
La modularità è una strategia per organizzare prodotti complessi in modo efficiente. I componenti o
moduli vengono progettati indipendentemente ma il loro funzionamento è quello di un sistema
integrato.
I progettisti di sistemi modulari devono conoscere una quantità di informazioni maggiore rispetto al
caso di progettazione integrata in modo da poter sviluppare delle regole di progetto che permettano
ai moduli di funzionare in modo sostanzialmente autonomo. Distinguiamo tra:
o Parametri nascosti di progettazione: sono decisioni che non impattano sulla progettazione
preliminare ma possono essere scelti in un secondo momento all’interno della progettazione di
dettaglio e possono essere modificati senza dare comunicazione agli elementi esterni al gruppo
di progettazione del modulo.
o Le regole visibili: sono quelle che impattano sulle decisioni di progettazione del sistema.
Vengono stabilite per prime in un processo di progettazione e vengono comunicate. Esse sono:
 Definizione delle funzioni in relazione ai bisogni dei clienti (già viste in precedenza).
 Specifica dei moduli appartenenti al sistema e delle loro funzioni (fase attuale).
 Le Interfacce che esplicano le interazioni e le connessioni.
 Gli standard che identificano la conformità di un modulo alle regole di progettazione e le
prestazioni degli stessi nei confronti di altri.
I vantaggi dei prodotti con architettura modulare sono:
o Vasta offerta di prodotti finiti mettendo a disposizione numerosi componenti.
o I componenti comuni possono essere realizzati con migliori economie di scala e bassi costi.
o Maggiore facilità a modificare e migliorare il prodotto cambiando singoli moduli grazie alle numerose
interfacce disaccoppiate presenti.
o Riduzione dei Lead Time di progettazione mettendo in parallelo, una volta definite le interfacce, più
gruppi di progetto.
o È più facile gestire un processo produttivo di tipo ATO per la presenza dei molti moduli e componenti
comuni.
o L’architettura modulare favorisce la standardizzazione perché predefinisce interfacce e lavora con
moduli a mappatura uno ad uno.
o Tra i vantaggi abbiamo ancora la riduzione della variabilità interna all’azienda visto che è possibile
offrire prodotti come combinazione di componenti. La varietà è quindi creata nell’assemblaggio
finale. Questo abbassa i costi di stoccaggio e di set-up in quanto nella progettazione integrale
bisogna tener maggiormente conto dei lotti di produzione che possono avere impatto a seguito
dell’alta varietà interna. Anche nel caso si riuscisse ad minimizzare tale costi permarrebbero
comunque i costi indiretti di produzione a causa dei molti codici articolo.

5. L’architettura integrale. Include una mappatura più complessa tra le funzioni e i componenti ed è
caratterizzata da interfacce di tipo accoppiato in cui il cambiamento di un componente presuppone il
cambiamento degli altri a cui è collegato.
Con un’architettura integrale si ottengono prodotti con una maggiore qualità estetica e con peso e
dimensioni inferiori dato che i componenti implementano più funzioni (ottimizzazione di performance
globali del prodotto).
Si applicano due strategie per pervenire a tali risultati:
Function sharing: le proprietà fisiche ridondanti dei componenti sono eliminate tramite una
mappatura di più di un elemento funzionale in un singolo componente (dimensioni e massa a
scapito dei costi; ma attenzione perché i costi unitari possono diminuire a causa della riduzione
della massa e della taglia come accade nel Geometric nesting).
Geometric nesting: strategia per un uso efficiente dello spazio e dei materiali che coinvolge gli
incastri e la disposizione dei componenti in modo da occupare il minor spazio possibile o in certi
casi in modo da occupare un volume con una particolare forma (anche qui architettura integrale
in cui il cambio di un componente ha impatto sugli altri a seguito interfacce).
2.1 Passo 2: Raggruppare gli elementi dello schema all’interno di blocchi funzionali attraverso un
operazione di clusterizzazione gerarchica secondo i seguenti fattori:
Integrazione geometrica e precisione: elementi che richiedono una collocazione precisa o una
stretta integrazione geometrica.
Tutti gli elementi dell’aspirapolvere hanno un grado di integrazione geometrica. Il compito di
gestire questi accoppiamenti è delegato principalmente al componente che esplica la
funzione di sostegno e copertura.
Condivisione di funzioni: un singolo elemento che può performare molti elementi funzionali.
Il componente Sostegno è Struttura è quel componente che esplica anche le funzioni di
canalizzazione dei flussi di aria in uscita così come individuato in fase di studio dei concetti
per i macro elementi funzionali.
Capacità dei fornitori: raggruppare in un unico gruppo elementi di cui il fornitore ha esperienza.
Similitudini nella tecnologia di produzione: quando più elementi funzionali possono essere
implementati all’interno dello stesso blocco poiché utilizzano la stessa tecnologia.
Il macroblocco funzionale Generazione del Cono di Depressione è stato pensato costituito da
due giranti solidali allo stesso asse di rotazione. Ne segue che anche se il blocco è stato
scomposto nei due sottoblocchi di conversione energetica e creazione di forza d’aspirazione,
essi possono essere considerati come un unico blocco in sede di sviluppo successivo.
La funzione di presa del prodotto risulta connessa alla funzione Sostegno e Copertura per le
caratteristiche produttive.
Localizzazione delle modifiche: creare un unico blocco modulare sugli elementi di cui si prevede di
apportare modifiche successive.
Tener conto delle varianti: raggruppare in modo da permettere di poter variare il prodotto per
soddisfare diversi clienti.
Permettere la standardizzazione: per l’utilizzo su altri prodotti.
Euristiche di unione degli elementi funzionali basate sui flussi che interessano il prodotto. La figura
4 mostra i Moduli individuati attraverso le tecniche del Dominant Flow, Branching Flow e il
Conversion and Trasmission Flow Modules. Essi sono riportati in Tab. 1 con le relative descrizioni ed i
componenti che le implementano.

6. Heuristic Criteria Heuristic Modules Components
Manico della Pistola di Aspirazione con Pulsante di
Modulo di Presa ed Attivazione
Attivazione del Passaggio di Aria Compressa
Modulo di Stoccaggio ed Espulsione Componente di Raccolta della Polvere separabile
Polvere dalla Struttura Portante della Pistola
Dominant Flow
Modules Il risultato finale delle operazioni di Produzione e
Modulo di Produzione e Stoccaggio
Stoccaggio di Aria compressa si concretizza in una
dell'Aria Compressa
Bombola
Rappresenta una o più griglie poste all'estremità
Modulo di Output dell'Aria in Uscita
posteriore della Pistola
Covoglio Mix Bocchettone Convogliatore d'ingresso del Mix
Sportellino posto tra il Bocchettone Convogliatore e
Anti fuoriuscita polvere
Branching Flow il componente di Raccolta della Polvere
Modules
Filtraggio Polvere Residua Filtro posto in fronte al meccanismo di Aspirazione
Sistema di Passaggio Valvolva ad apertura meccanica
Separazione del Mix Filtro di separazione del Mix
Conversion and
Conversione in En. Meccanica
Transmission Girante con Pale trasversali
Rotazionale
Modules
Generazione Forza d'Aspirazione Girante con Pale inclinate
Other Criteria Identified Modules Identified Components
NO Canalizzazione per l'Utilizzo Tubo di Gomma
Condivisione di
Canalizzazione Aria in Uscita Sistema di Copertura e Supporto
Funzioni
NO Sistema di Controllo Componente fornito dalla Ditta
Tab. 1. Moduli e rispettivi componenti individuati
3. Specifica delle interfacce tra i moduli fisici (componenti)
I componenti sono collegati tra loro mediante delle interfacce. La specifica delle interfacce definisce anche le
interazioni primarie che avvengono tra i componenti e la geometria di accoppiamento quando si ha una
connessione fisica.
La tipologia d’Architettura dipende dalla tipologia d’interfaccia. In particolare:
Integrale: Interfacce accoppiate.
Slot. I componenti che compongono il prodotto non possono essere scambiati tra loro poiché le
interfacce sono tutte diverse tra loro.
Bus. È presente un elemento in cui sono connessi tutti i componenti con un interfaccia comune.
Sectional. Tutte le interfacce sono dello stesso tipo e non c’è un singolo elemento a cui si attaccano
tutti gli altri.
Prima di descrivere le tipologie di Interfacce individuate è bene passare ad una rappresentazione grafica
degli accoppiamenti tra i moduli.

7. 3.1 Passo 3: Creare una configurazione geometrica (layout) per valutare la fattibilità delle interfacce
geometriche tra i blocchi ed elaborare le relazioni dimensionali di base tra i blocchi. Può essere utile
collaborare con designer industriali per fattori estetici e l’interfacce con gli utenti. La figura 6
rappresenta uno schema degli accoppiamenti geometrici tra i moduli.
Fig. 6. Layout del prodotto “Aspirapolvere ad Aria Compressa”.
3.2 Passo 4: Identificare le interazioni principali e secondarie: ogni blocco è progettato da gruppi di
persone diverse. Visto che i blocchi interagiscono tra loro bisogna che i gruppi collaborino tra loro e si
scambino informazioni. Per gestire al meglio il gruppo dovrebbe identificare le interazioni fra i blocchi
durante la fase pre-progettuale.
Le interazioni principali sono quelle individuate nello schema del prodotto attraverso le linee che
connettono componenti e gruppi funzionali.
Le interazioni secondarie emergono a seguito delle particolari implementazioni fisiche e posizioni
relative dei componenti.
In generale si potrebbe anche lavorare senza coordinamento ma bisogna dapprima stabilire le interfacce
da montare su i blocchi che sono a contatto. Questo può essere semplice per la gestione delle interazioni
fondamentali ma più complesso per quelle secondarie.
Possiamo quindi vedere il prodotto costituito da un componente che funge da slot (Sostegno e Copertura) e
tutti gli altri componenti interfacciati tra loro in modo disaccoppiato.

8. Conclusioni
Il lavoro svolto ha portato alla suddivisione degli elementi funzionali e dei sottoelementi in moduli o
componenti che devono esplicare la funzione propria degli elementi a cui si riferiscono.
Dati le macrofunzioni ed il concetto del prodotto è stato possibile individuare il flussi di materia, energia
e segnali che lo attraversano.
Scomposte le macrofunzioni nei sottoelementi funzionali individuati in fase di concezione del prodotto, è
stato possibile aggregare alcuni di essi in moduli capaci di esplicare le funzioni di questi in modo
integrato.
A causa della Architettura a slot del Prodotto, definite le interazioni e le geometrie principali, sarà molto
più necessario un livello di coordinazione alto tra i gruppi di sviluppo ed il gruppo di sviluppo del
componente “plancia”, piuttosto che tra i gruppi di sviluppo stessi.