پیشرفت در طراحی محصولات شیمیایی

ماهیت مشکلات طراحی فرآیند محصولات شیمیایی متنوع و چند رشته ای است. این شامل بسیاری از مسائل طراحی مانند مدیریت پروژه، مطالعه بازار، طراحی محصول، طراحی فرآیند و تجزیه و تحلیل اقتصادی برای سازماندهی بهتر پروژه طراحی محصول و دستیابی به محصولات بهتر است. این مقاله مروری بر طراحی محصول شیمیایی با یک چارچوب سلسله مراتبی چند رشته ای شامل تمام مسائل و وظایف طراحی ارائه می دهد. هر یک از موضوعات و وظایف طراحی معرفی و مورد بحث قرار می‌گیرد، روش‌ها و ابزارها خلاصه و مقایسه می‌شوند، چالش‌ها و دیدگاه‌ها ارائه می‌شوند تا به محققان طراحی محصولات شیمیایی در یافتن محصولات جدیدتر، نوآورانه‌تر و پایدارتر، با تلاش مشترک دانشگاه و صنعت کمک شود. . برای توسعه یک چارچوب عمومی سیستماتیک، و ابزارهایی از جمله شبیه‌ساز محصول، شبیه‌ساز فرآیند، مدیر پایگاه داده، ابزار مدل‌سازی و الگوهایی برای مشکلات طراحی.

کلمات کلیدی: طراحی محصولات شیمیایی; تحلیل اقتصادی؛ مطالعه بازار؛ طراحی فرآیند؛ مدیریت پروژه

1. مقدمه
   با یک محیط تجاری جهانی در حال تغییر که نیازمند زمان کوتاهی برای عرضه به بازار محصولات است، نیاز فوری در جامعه مهندسی شیمی برای گسترش تمرکز از مواد شیمیایی کالا به محصولات مصرفی مبتنی بر مواد شیمیایی و از طراحی فرآیند به محصول و توسعه فرآیند محصولات شیمیایی از سایر مواد شیمیایی ساخته می شوند که نیازهای خاصی از عملکرد و کاربرد را برآورده می کنند. بیش از 70000 محصول شیمیایی در جامعه مدرن مورد استفاده قرار می گیرد که شامل مواد شیمیایی کشاورزی، سرامیک، الاستومرها، مواد الکترونیکی، مواد منفجره، غذاها، طعم دهنده ها و عطرها، سوخت ها، گازهای صنعتی، مواد شیمیایی معدنی، فلزات، مواد اولئوشیمیایی، پتروشیمی، داروسازی، پلاستیک و نساجی است. . (Seider et al. 2017). طراحی محصول شیمیایی ساختار و ترکیب یک سیستم از گونه های منفرد یا چندگانه را تعیین می کند که مجموعه ای از خواص و عملکردهای مورد نظر را برآورده می کند. تصمیم می گیرد چه چیزی درست شود. طراحی فرآیند شیمیایی ابزاری عملی برای تبدیل مواد خام به محصولات با خواص و عملکرد مطلوب از طریق یک سری مراحل پردازش ایجاد می کند. نحوه ساخت محصول را تعیین می کند. در طراحی فرآیند، محصولات مشخص می‌شوند و مهندسان بر روی مدل‌های فرآیند تولید تمرکز می‌کنند تا از میان جایگزین‌های فرآیند، یکی را با کمترین هزینه انتخاب کنند. در طراحی محصول، نه محصول و نه فرآیند مشخص شده است. مهندسان بر روی مدل‌هایی از ویژگی‌های محصول تمرکز می‌کنند تا از میان گزینه‌های جایگزین محصول، گزینه‌ای را با ویژگی‌های محصول پیشرفته انتخاب کنند. در طول دو دهه گذشته تلاش هایی برای توسعه روش ها، ابزارها، نرم افزارها و پایگاه های داده برای طراحی و توسعه محصول صورت گرفته است. از آنجایی که طراحی محصول ماهیت چند رشته ای دارد، این مطالعات رشته های مختلفی مانند علم مواد، مهندسی شیمی، مهندسی صنایع، الکترونیک را پوشش می دهد.

مهندسی، بازاریابی و مدیریت. این طیف وسیع از فعالیت‌ها در طراحی محصول توسط چارچوب سلسله‌مراتبی چند رشته‌ای (شکل 1) توسط چنگ و همکاران به تصویر کشیده شده است. (2009) و سیدر و همکاران. (2017). فعالیت‌های طراحی شامل سه مرحله در زمان می‌شود – مفهوم‌سازی محصول، طراحی جزئیات و نمونه‌سازی، و تولید و راه‌اندازی محصول، که می‌توان آن‌ها را با پنج عملکرد شغلی – مدیریت، فروش و بازاریابی، تحقیق و طراحی، ساخت، و امور مالی و اقتصادی طبقه‌بندی کرد. این فعالیت ها را می توان در وظایف طراحی مختلف مانند مدیریت پروژه، مطالعه بازار، طراحی محصول، طراحی فرآیند و تحلیل اقتصادی گروه بندی کرد. بسیاری از این وظایف طراحی، که در شکل 1 به صورت مورب بیان شده است، توسط یک مهندس شیمی انجام می شود، گاهی اوقات با ورودی های پرسنل سایر رشته ها، در حالی که بقیه به طور کامل توسط پرسنل سایر رشته ها انجام می شود. برای مثال، مشخصات محصول را نمی‌توان توسط مهندسان بدون ورودی تیم تجاری که بر روی ترجیحات مشتریان کار می‌کنند، تثبیت کرد، در حالی که استراتژی بازاریابی عمدتاً توسط متخصصان بازاریابی توسعه می‌یابد.

بسیاری از مقالات بررسی طراحی محصول بر روی یک موضوع خاص در طراحی محصول تمرکز دارند. گانی (2004) روش های طراحی مولکولی به کمک کامپیوتر (CAMD) را برای طراحی محصول-فرآیند بررسی کرد. گروسمن (2004) طراحی فرآیند محصول را به عنوان یکی از چالش های آینده مهندسی شیمی معرفی کرد. هیل (2009) طراحی محصول شیمیایی را به عنوان پارادایم سوم در مهندسی شیمی پیشنهاد کرد. اسمیت و ایراپپرتو (2010) در مقاله مروری خود درباره ادغام استراتژی های طراحی محصول بحث کردند. مک داول و همکاران (2010) حلال جذب CO2 و طراحی فرآیند را در مقاله خود مورد بحث قرار دادند. نگ و همکاران (2015) توسعه قابل توجه، چالش های فعلی و فرصت های آینده در زمینه طراحی محصولات شیمیایی با استفاده از ابزارهای CAMD را بررسی کرد. گانی و نگ (2015) طراحی محصول را با تمرکز بر مفهوم سازی محصول بررسی کردند. ژانگ و همکاران (2016) روش‌های طراحی محصول و فرآیند شیمیایی را بررسی کرد و چالش‌ها و فرصت‌ها و چشم‌اندازهای آینده طراحی محصول-فرآیند را مورد بحث قرار داد. فانگ و همکاران (2016) یک مدل بزرگ برای طراحی محصولات شیمیایی پیشنهاد کرد که شامل یک مدل فرآیند، یک مدل ویژگی، یک مدل کیفیت، یک مدل هزینه، یک مدل قیمت‌گذاری، یک مدل اقتصادی و همچنین عواملی مانند استراتژی شرکت، سیاست‌های دولت است. ، و مقررات. کتابهای درسی برجسته زیادی در زمینه طراحی محصول (وی 2007، کاسلر و موگریج 2011) و کتابهای مطالعات موردی طراحی محصول (Ng et al. 2006، Brockel et al. 2013) وجود دارد. با ماهیت چند رشته ای طراحی محصول، خلاصه ای از دستاوردهای کلیدی در رشته های مختلف طراحی محصول قابل توجه است. این مقاله مروری از نظر پیشرفت های تحقیقاتی برای وظایف طراحی طبقه بندی شده در شکل 1 سازماندهی شده است. این وظایف طراحی به عنوان پنج موضوع در این مقاله مروری، یعنی مدیریت پروژه، مطالعه بازار، طراحی محصول، طراحی فرآیند، و تجزیه و تحلیل اقتصادی گروه بندی شده است.

2 مدیریت پروژه

در بازار رقابتی کنونی، زمان عرضه به بازار برای موفقیت یک محصول حیاتی است، و مدیریت پروژه موثر برای اطمینان از تکمیل تمام نقاط عطف برای توسعه یک محصول، طبق برنامه‌ریزی‌شده بسیار مهم است. ماهیت متنوع وظایف طراحی که باید توسط یک تیم چند رشته ای در توسعه محصول تکمیل شود، مدیریت پروژه را چالش برانگیزتر می کند. به طور سنتی، فرآیند مدیریت پروژه شامل پنج عنصر است، یعنی شروع، برنامه ریزی، تولید یا اجرا، نظارت و کنترل و بسته شدن، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است (Westland 2007). همه پروژه ها با یک ایده برای یک محصول شروع می شوند. سپس گروه فرآیند آغازگر ماهیت و محدوده پروژه را تعیین می کند. پس از شروع، پروژه به سطح مناسبی از جزئیات برنامه ریزی می شود. هدف اصلی، ذخیره زمان و منابع کافی برای تکمیل کار مورد نیاز و مدیریت موثر ریسک در طول اجرای پروژه است. سپس کار تعریف شده در فرآیند برنامه ریزی برای دستیابی به اهداف پروژه انجام می شود. فرآیند اجرا شامل هماهنگی افراد و منابع و همچنین یکپارچه سازی و انجام فعالیت های پروژه می باشد. محصولات تحویلی به عنوان خروجی از وظایف انجام شده، همانطور که در برنامه مدیریت پروژه تعریف شده است، تولید می شوند. گروه نظارت و کنترل شامل مدیریت و پیگیری پروژه است. مشکلات احتمالی را می توان به سرعت شناسایی کرد تا تیم اقدامات اصلاحی را انجام دهد. زمانی که پروژه به اهداف و مقاصد خود دست یافت به پایان می رسد. بسته شدن یک پروژه به معنای اتمام تمام فعالیت های طراحی محصول است و محصول طراحی شده آماده عرضه به بازار است.

2.1 نمودار هدف-زمان

نمودار هدف-زمان، مفهومی بسیار شبیه به نمودار گانت، برای مدیریت اهداف و اهداف فرعی که باید در یک افق زمانی معین برآورده شوند، ایجاد شده است (Ng 2004، Cheng et al. 2009). شکل 3 یک نمودار هدف-زمان عمومی را نشان می دهد، که در آن هدف C به اهداف فرعی C-1-C-5، و هدف فرعی C-3 به C-3-1-C-3-4 تجزیه می شود. تیم طراحی محصول-فرآیند از نمودارهای هدف-زمان برای تعیین وظایف به اعضای تیم خود و زمان تکمیل آنها استفاده می کند. هر عضو همچنین می داند که سایر اعضا برای رسیدن به هدف کلی با هم چه می کنند. نمودار هدف-زمان همچنین وظایفی را که می‌توان به طور همزمان انجام داد برجسته می‌کند و در نتیجه زمان کلی توسعه را کاهش می‌دهد (چنگ و همکاران 2009).

2.3 روش کارت امتیازی متوازن

بسیاری از روش های دیگر برای مدیریت پروژه توسعه یافته اند. به عنوان مثال، موزوتا (2006) استفاده از روش کارت امتیازی متوازن (BSC) را برای در نظر گرفتن چهار جنبه طراحی محصول، یعنی دیدگاه مشتری، دیدگاه فرآیند، دیدگاه یادگیری و دیدگاه مالی پیشنهاد کرد. درک دیدگاه‌های مشتری و مالی آسان‌تر است زیرا این اصطلاحات نشان می‌دهد که طراحی محصول مشتری‌محور است و به ترتیب با هدف کسب سود و سهم بازار بیشتر است. دیدگاه فرآیند طراحی و فرآیند تولید محصول را تسهیل می کند. یکی از گزینه‌ها اتخاذ رویکرد مدولار است که در آن یک محصول از زیر واحدهای کوچک‌تری ساخته می‌شود که می‌توانند به طور مستقل طراحی شوند و در عین حال با هم به عنوان یک کل عمل کنند (بالدوین و کلارک 1997). به عنوان مثال Hsu and Liu (2010) است. آنها ساختار BSC را اتخاذ کردند و صنایع خودروسازی را برای درک روابط داخلی و خارجی، مالی و غیرمالی و نتایج و عوامل محرک هدف قرار دادند. آنها بیشتر امکان سنجی ارزیابی عملکرد زیست محیطی و کنترل استراتژی زیست محیطی را بررسی کردند و درک کردند. دیدگاه یادگیری در متدولوژی BSC به فرآیندی مستمر برای بهبود محصولات به منظور مقابله با تغییرات بازار اشاره دارد.

2.4 RAT2IO

برای مدیریت موثر توسعه محصول، منابع مختلفی برای تکمیل تمام وظایف در طراحی محصول مورد نیاز است. مخفف RAT2IO که مخفف منابع، فعالیت‌ها، زمان، ابزارها، اطلاعات ورودی/خروجی و هدف است، آنچه را که برای توسعه محصول مورد نیاز است، خلاصه می‌کند. بنابراین، ما از قبل منابع (افراد و پول) مورد نیاز برای تکمیل فعالیت‌های خاص (آزمایش‌ها، مدل‌سازی، و سنتز) را در یک دوره زمانی مشخص با استفاده از ابزارهای مناسب (تنظیمات آزمایشی یا نرم‌افزار) شناسایی می‌کنیم تا اطلاعات لازم را تولید کنیم و برآورده کنیم. هدف داده شده معمولاً طیف وسیعی از اطلاعات و دانش مورد نیاز برای طراحی محصول وجود دارد.

2.5 سیستم مدیریت دانش

یک سیستم مدیریت دانش که دانش یک حوزه خاص را ایجاد، سازماندهی، بازیابی و بهره برداری موثر می کند، مهم است تا اطلاعات مربوطه را به موقع به دست آورد تا فرآیند طراحی و تصمیم گیری را تسهیل کند تا شرکت بتواند در بازار رقابتی باقی بماند. برای مثال، سان و همکاران. (2010) یک سیستم مدیریت دانش مبتنی بر هستی شناسی عمومی را برای طراحی محصول توسعه داد. مدل دانش محصول کلید سیستم است زیرا اطلاعات مختلف مربوط به طراحی محصول را ذخیره می کند، از جمله دانش حوزه مورد نیاز محصول تحت طراحی، فرآیند کسب و کار که تمام دارایی های دانش را دستکاری می کند، و سازمان شرکتی که پرسنل را با مهارت خاصی برای انجام وظایف خاص با استفاده از سیستم مدیریت دانش، مهندسان می توانند مرتبط ترین اطلاعات فنی و پرسنلی را برای وظایف طراحی خود شناسایی کنند. لی و همکاران (2014) یک پلت فرم مبتنی بر دانش برای فرموله کردن محصولات شیمیایی در صنعت مراقبت شخصی ایجاد کرد. الزامات ذهنی طراحی محصول (مانند بافت محصول، انطباق با مقررات) ارائه شده توسط بخش بازاریابی به ویژگی‌های عینی محصول (مانند ویسکوزیته، صافی) تبدیل می‌شوند، به طوری که فرمول یک محصول قبلا توسعه‌یافته که دارای ویژگی‌های محصول است که دقیقاً با ویژگی‌های مورد نظر مطابقت دارد، می‌تواند از سیستم بازیابی می شوند و به عنوان مورد اصلی برای اصلاح در طراحی محصول جدید (استدلال مبتنی بر مورد) استفاده می شوند. این امر ارتباط بین تیم بازاریابی و تیم فنی را تا حد زیادی بهبود می بخشد و تکرار مورد نیاز در توسعه یک محصول را به حداقل می رساند تا بتوان محصولات جدید را با کارایی بیشتری به بازار عرضه کرد. سیستم مبتنی بر دانش مشابه برای فرمولاسیون محصول برای محصولات مبتنی بر روغن و چربی (Avramenko and Kraslawski 2006) و قرص های دارویی (Craw et al. 1998) ایجاد شده است.

2.6 مدیریت پروژه چابک رویکرد مدیریت پروژه چابک از توسعه نرم افزار سرچشمه گرفته و برای مدیریت پروژه طراحی محصول نیز به کار گرفته شده است. مدیریت چابک روشی تکراری و تدریجی برای مدیریت طراحی و ساخت فعالیت‌های مهندسی، فناوری اطلاعات و سایر حوزه‌های تجاری است که هدف آن ارائه توسعه محصول یا خدمات جدید به شیوه‌ای بسیار انعطاف‌پذیر و تعاملی است. همانطور که شکل 4A نشان می دهد، در یک رویکرد سنتی توسعه محصول آبشاری، مدیران پروژه تعدادی از مراحل را برای انجام یک پروژه شناسایی می کنند که معمولاً باید به صورت متوالی تکمیل شوند و بسته به نوع پروژه می تواند شامل موارد زیر باشد: الزامات، طراحی، اجرا و تکمیل. رویکرد توسعه محصول چابک ریشه در اصول مدیریت «تعامل انسانی» دارد. همانطور که شکل 4B نشان می دهد، متفاوت از فرآیند از پیش برنامه ریزی شده روش آبشار، در یک رویکرد توسعه محصول چابک، مدیر پروژه پروژه را به عنوان مجموعه ای از وظایف کوچک تعریف می کند و آنها را به شیوه ای پاسخگو و سازگار تکمیل می کند. این رویکرد به فرض غیرعملی “دانستن همه الزامات” نیاز ندارد. علاوه بر این، روش های چابک به جای فرآیند گرا، مردم مدار هستند. ارتباط و انگیزه ضروری است، مدیران پروژه و مشتریان یا سایر کارگران باید هر روز در ارتباط باشند و برای دریافت اطلاعات جدید به روز رسانی به یکدیگر ارائه دهند. بنابراین، موضوع کلیدی استفاده از روش‌های چابک برای مدیریت پروژه طراحی محصول، اصلاح تعاملی فرآیند طراحی با ارتباط و انگیزه با افراد برای دستیابی به قابلیت اطمینان و انعطاف‌پذیری است. Molhanec (2008) مدیریت پروژه طراحی محصول را با استفاده از روش مدیریت پروژه چابک بهبود بخشید. روش مدیریت پروژه چابک پیشنهادی شامل چهار مرحله است: شروع، ساخت، تحویل، نگهداری و پشتیبانی. مجموعه ای از فناوری اطلاعات و ارتباطات و روش ها/ابزارهای مدیریت دانش در چارچوب پروژه برای پشتیبانی از کل فرآیند پروژه گنجانده شده است. رویکرد آنها مبتنی بر استفاده از زبان مدلسازی یکپارچه (یک زبان مدل سازی همه منظوره، توسعه ای است که در نظر گرفته شده تا راهی استاندارد برای تجسم طراحی یک سیستم ارائه دهد) نمودارهای استاندارد برای توصیف فرآیند

3 مطالعه بازار

همه محصولات باید الزامات مشتری را برآورده کنند تا در بازار رقابتی باقی بمانند. بنابراین مطالعه بازار به دلیل جمع آوری اطلاعات در مورد بازارهای هدف و مصرف کنندگان ضروری است. مطالعه بازار به شناسایی فرصت های تجاری جدید کمک می کند و از تبدیل موفقیت آمیز دانش فناوری جدید به محصولات جدید پشتیبانی می کند. این جزء مهم استراتژی کسب و کار است. مطالعه بازار اطلاعات مهمی را برای شناسایی و تحلیل نیازهای بازار، اندازه بازار و رقابت فراهم می کند. در تعیین نیاز به اکثر محصولات جدید نقش دارد. با این حال، در مورد انتظارات از تحقیقات بازار باید احتیاط کرد، زیرا نمی توان تصور کرد که انجام تحقیقات با بازار فرصت های قابل توجهی را آشکار می کند و منجر به ایده و عرضه محصولات جدید می شود. این نقش و مسئولیت محقق است که از درک نیازهای بازار برای یافتن برنامه های کاربردی برای محصولات جدید استفاده کند که این نیازها را برآورده کند. علاوه بر این، مطالعه بازار را نمی توان به عنوان یک علم دقیق فرض کرد، زیرا انتظار اینکه محققان بازار تقاضای دقیق برای یک مفهوم جدید را پیش بینی کنند، غیر واقعی و غیر منطقی است، با توجه به اینکه متغیرهای متعددی وجود دارد که می تواند بر تقاضای خارج از پژوهشگران بازار تأثیر بگذارد. حواله دادن مطالعه بازار را باید آزمایشی دانست که شامل تحقیقات اجتماعی و نظری با استفاده از روش‌ها و تکنیک‌های آماری و تحلیلی علوم اجتماعی کاربردی برای کسب بینش یا حمایت از تصمیم‌گیری است. تکنیک‌های مطالعه بازار هم تکنیک‌های کیفی مانند گروه‌های متمرکز، مصاحبه‌های عمیق، مردم‌نگاری و همچنین تکنیک‌های کمی مانند نظرسنجی مشتری و تجزیه و تحلیل مشترک (CA)، استقرار عملکرد کیفیت (QFD) و کاربر اصلی (LU) را در بر می‌گیرد. فون هیپل 1986). روش‌های مختلفی برای مطالعه بازار برای شناسایی ترجیحات مصرف‌کننده مورد نیاز و چگونگی ترجمه این ترجیحات کیفی مصرف‌کننده به پارامترهای فنی کمی توسعه داده شده‌اند. مزایای روش های مختلف تحلیل بازار در جدول 1 آمده است.

4 طراحی محصول

طراحی محصول مهمترین جنبه است، زیرا به طور مستقیم عملکرد محصول را تعیین می کند. محصولات شیمیایی را می توان از نظر محصولات مولکولی، محصولات فرموله شده، محصولات کاربردی و دستگاه ها طبقه بندی کرد (Gani and Ng 2015). محصولات مولکولی محصولاتی با گونه های منفرد مانند حلال ها و مبردها هستند. محصولات مولکولی معمولاً بخشی از یک محصول ترکیبی هستند که به عنوان ماده فعال اصلی محصولات مبتنی بر شیمیایی استفاده می شوند یا برای به دست آوردن یک عملکرد محصول خاص دستکاری می شوند. محصولات فرموله شده با مخلوط کردن اجزای انتخاب شده با هم برای به دست آوردن ویژگی های محصول مورد نظر به دست می آیند. بنابراین، یک لوسیون ضد آفتاب ممکن است از ذرات اکسید روی و سایر مواد مانند نرم کننده ها تشکیل شده باشد. جوهر جوهر افشان مخلوطی از مواد اصلی مانند رنگدانه ها یا نانوذرات فلزی و مواد پشتیبان مانند پخش کننده ها و حلال ها است. شامپوی مایع ترکیبی از سورفکتانت ها، عطرها و رنگ ها است. رنگ ها دارای رنگدانه ها و یک حلال هستند که معمولاً آب است که تبخیر می شود و یک پوشش جامد از رنگ ایجاد می کند. محصولات کاربردی آن دسته از محصولات شیمیایی هستند که از موادی تشکیل شده اند که عملکرد دلخواه را انجام می دهند. عموماً این محصولات دارای جریان تغذیه و خروجی نیستند و شامل قطعات مکانیکی و الکتریکی نمی شوند. به عنوان مثال، یک گرانول علف‌کش با رهش کنترل‌شده می‌تواند رشد علف‌های هرز را در مدت زمان طولانی کنترل کند. یک مثال مشابه یک جاذب رطوبت است که از سیلیکاژل برای کاهش رطوبت در یک محیط بسته مانند کابینت کت استفاده می کند. برای غذاهای بسته بندی شده می توان از پلی اتیلن متالیز شده برای جلوگیری از نفوذ اکسیژن استفاده کرد. وسایل شیمیایی آن دسته از محصولات شیمیایی هستند کهانجام یک هدف خاص، به ویژه آنهایی که دارای قطعات مکانیکی و الکتریکی هستند. اغلب، یک جریان تغذیه به یک دستگاه شیمیایی با انجام واکنش‌ها، جریان سیال، گرمایش/سرمایش و/یا جداسازی به جریان خروجی با ویژگی‌های مشخص شده در ویژگی‌های محصول تبدیل می‌شود. به عنوان مثال، یک تصفیه کننده هوای داخلی، جریان هوای مملو از ترکیبات آلی فرار (VOCs) را با تجزیه کاتالیستی VOCs با TiO2 آغشته به پلاتین تحت تابش UV به هوای پاک تبدیل می کند. یک ماژول اسمز معکوس (RO) خانگی، آب لوله کشی را با فشار دادن مولکول های آب از طریق غشای RO از شر آلاینده های مایع خلاص می کند (Seider et al. 2017). شکل 6 نمودار گردش کار طراحی و رابطه بین طراحی محصولات مولکولی، محصولات فرموله شده، محصولات کاربردی و دستگاه ها را نشان می دهد. همانطور که مشاهده می شود، طراحی مولکولی را می توان برای تولید مولکول های جدیدی که در پایگاه داده موجود موجود نیستند، اما ویژگی های مورد نیاز در محصولات فرموله شده را ارائه می دهند، استفاده کرد و طراحی محصولات و دستگاه های کاربردی نیاز به مدل های طراحی محصولات فرمول بندی شده دارد.

5 طراحی فرآیند طراحی فرآیند شیمیایی

ابزاری عملی برای تبدیل مواد خام به محصولات با خواص و عملکرد مطلوب از طریق یک سری مراحل پردازش ایجاد می کند. طراحی محصول شیمیایی و طراحی فرآیند ارتباط نزدیکی با هم دارند. تولید یک محصول شیمیایی مورد نظر نیاز به یک فرآیند قابل اجرا دارد و هیچ فرآیندی برای گونه شیمیایی که مورد نظر نیست اجرا نمی شود. برای بهترین نتایج، هم محصول و هم فرآیند باید بهینه باشند. مشکلات طراحی محصول و فرآیند شیمیایی و ادغام آنها، همراه با کاربردهای محصول، در شکل 7 نشان داده شده است (ژانگ و همکاران 2016). توجه داشته باشید که محصول حاصل از یک فرآیند طراحی شده باید با خواص (نیازها) محصول طراحی شده مطابقت داشته باشد و عملکرد محصول در حین استفاده باید با عملکردهای محصول مطابقت داشته باشد. مشخصات یک محصول با ساختار، ترکیب و خواص شناخته شده که باید تولید شود معمولاً به عنوان نقطه شروع طراحی فرآیند در نظر گرفته می شود. جنبه کاربرد یک محصول شیمیایی، که در شکل 7 مشخص شده است، معمولاً در طراحی محصول و/یا فرآیند گنجانده نشده است، حتی اگر پایداری محصول به آن بستگی داشته باشد. مشکلات طراحی همزمان محصول و فرآیند نیز توسط بسیاری از محققان مورد مطالعه قرار گرفته است. با وجود تمام پیشرفت‌های اخیر، تعداد محصولات و فرآیندهای آنها که می‌توان با تکنیک‌های مبتنی بر مدل طراحی کرد، هنوز بسیار کم است. عمدتاً اکتشافی‌ها همراه با داده‌ها برای طراحی محصول-فرآیند محصولات ساختاریافته استفاده می‌شوند، حتی اگر توانایی حل مسائل پیچیده بزرگ بهبود یافته باشد. تکنیک‌های پردازش سنتی مانند تبلور و استخراج برای مدت طولانی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند و مدل‌های مختلفی توسعه یافته‌اند که می‌توانند برای فرمول‌بندی یک مشکل طراحی محصول-فرآیند استفاده شوند. تکنیک‌های فرآوری مورد استفاده در بسیاری از محصولات، تکنیک‌های پردازش غیر متعارف مانند پوشش، تف جوشی، نانوسازی و غیره است. آنها مدل های توسعه یافته ای ندارند. بنابراین، محدودیت برای طراحی محصول-فرآیند هنوز فقدان داده‌ها و نظریه‌ای است که بر اساس آن ویژگی‌های مورد نیاز و مدل‌های فرآیندی را بتوان توسعه داد و به کار گرفت (ژانگ و همکاران 2016). قبل از شروع یک پروژه طراحی فرآیند، همچنین لازم است که یک نقشه نوآوری و پلتفرم های فناوری توسعه داده شود و یک جستجوی ثبت اختراع IP انجام شود. در اینجا، پلتفرم های فناوری مهم هستند زیرا عملیات فرآیند برای ایجاد محصولات شیمیایی “غیر متعارف” باید بهبود یابد. در نتیجه، استراتژی‌های سنتز فرآیند، از جمله رویکردهای اکتشافی و برنامه‌ریزی ریاضی، باید فناوری‌های پردازش جدید مرتبط با هر پلتفرم فناوری را در نظر بگیرند.

6 تحلیل اقتصادی

تحلیل اقتصادی ارزیابی سودآوری محصول/پروژه است. در مسائل طراحی محصول برای ارزیابی عملکرد مالی برای شرکت محصول در حال طراحی مورد نیاز است. هر معیار مالی مانند ارزش فعلی خالص (NPV)، نرخ بازده داخلی (IRR) و بازگشت سرمایه (ROI) را می توان در تحلیل اقتصادی استفاده کرد. از تحلیل اقتصادی می توان پارامترهای کلیدی در اقتصاد مانند قیمت و تقاضا را تعیین کرد. روش شناسی های مختلفی مانند استاتیک تجربی، ریاضی و مقایسه ای برای تحلیل اقتصادی توسعه داده شده است. روش‌های تجربی (کاگل و همکاران 1995) با استفاده از داده‌های اقتصادی برای آزمایش اعتبار اظهارات مربوط به تحولات اقتصادی آتی مرتبط هستند. به عنوان مثال، اگر شرکت‌ها انتظار افزایش تقاضا برای یک محصول خاص را داشته باشند، اقتصاددانان داده‌هایی را در مورد وضعیت فعلی و آینده این تولید خاص گرفته و آن را برای علاقه فعلی مردم به این محصول اعمال می‌کنند. بنابراین، آنها می توانند قیمت های پیش بینی شده و تقاضا برای محصول را تخمین بزنند. روش های ریاضی (چیانگ 1984) از ریاضیات در محاسبه متغیرهای اقتصادی استفاده می کنند. این روش شامل طیف عظیمی از معادلات ریاضی است که هدف آن تعیین وضعیت فعلی و آینده یک اقتصاد است. روش استاتیک مقایسه ای (Athey 1998) روش اقتصادی است که دو نتیجه اقتصادی را قبل و بعد از تغییر در اقتصاد مقایسه می کند. به ویژه هنگام تعیین نرخ عرضه و تقاضا، هنگام تجزیه و تحلیل کل اقتصاد، یا هنگام برآورد اثرات سیاست های پولی مفید است. به عنوان مثال، با استفاده از استاتیک مقایسه ای، یک فرد می تواند تغییرات صنعت کامپیوتر را مشاهده کند. با استفاده از داده های قبل از نوآوری تبلت ها و پس از اینکه تبلت ها برای اولین بار در سال 2009 در بازار ظاهر شدند، منطقی است که نتیجه گیری کنیم که تقاضای آنها در آینده به دلیل افزایش علاقه عمومی و افزایش فروش تبلت ها افزایش خواهد یافت. در اینجا، ما بحث را بر روی روش‌های ریاضی برای به حداکثر رساندن سود یک شرکت با در نظر گرفتن رفتار بازار متمرکز می‌کنیم تا یک مدل ریاضی جامع برای طراحی محصولات شیمیایی ایجاد کنیم.

7 دیدگاه
گانی و نگ (2015) در مقاله خود به چالش های طراحی محصولات شیمیایی اشاره کرده اند. اولین چالش برای طراحی محصولات شیمیایی ماهیت چند رشته ای و متنوع طراحی محصولات شیمیایی است. بنابراین، ایجاد یک دیدگاه روشن و چارچوب کلی برای مشکلات طراحی محصول دشوار است. محققان روش های مختلفی را برای محصولات مولکولی توسعه داده اند و به نتایج خوبی دست یافته اند. اما برای طراحی محصولات فرموله شده و محصولات و دستگاه های کاربردی، مدل های دارایی و مدل های حمل و نقل برای درک رفتار آنها محدود است یا در دسترس نیست. برای طراحی نوع خاصی از محصولات فقط از آزمایشات و اکتشافات استفاده می شود. بنابراین، لازم است یک چارچوب کلی برای طراحی محصولات شیمیایی ایجاد شود. در چارچوب کلی، روش‌های طراحی مختلف باید برای مسائل مختلف طراحی محصول، مانند آزمایش‌ها، روش‌های اکتشافی و روش‌های به کمک رایانه گنجانده شود. کتابخانه مبتنی بر دانش و مورد برای کاربردهای طراحی مشابه به عنوان مرجع مشکلات طراحی محصول مورد نیاز است. در چنین چارچوبی، مسائل پایداری، LCA و زنجیره تامین باید برای طراحی یک محصول پایدار، ایمن، سازگار با محیط زیست و قابل بازار ادغام شوند. عدم قطعیت های داده ها و پارامترهای مدل نیز باید برای طراحی محصول قوی و انعطاف پذیر مورد توجه قرار گیرد. محققان برای توسعه چنین چارچوبی (گانی و نگ 2015، فانگ و همکاران 2016) و کتابخانه های موردی (لی و همکاران 2014) تلاش کرده اند، اما برای توسعه روش ها و ابزارهای پیچیده نیاز به تلاش بیشتری است. محصولات شیمیایی.

8 نتیجه گیری

در این مقاله مروری، ما یک نمای کلی از طراحی محصول شیمیایی در چارچوب یک چارچوب سلسله مراتبی چند رشته ای ارائه کرده ایم. ما مسائل، روش‌ها و چالش‌های حوزه‌های مرتبط با مشکلات طراحی محصولات شیمیایی، از جمله مدیریت پروژه، مطالعه بازار، طراحی محصول، طراحی فرآیند و تحلیل اقتصادی را در نظر گرفتیم. هر پروژه طراحی محصول را می توان به این وظایف طراحی تفکیک کرد و با درک بهتر رابطه بین وظایف طراحی و روش ها و ابزار این کارها، می توان پروژه طراحی را برای یافتن محصولات بهینه بهتر سازماندهی و اجرا کرد.

جهت مشاوره و سفارش با مشاورین شرکت ناب ماشین فرآیند  تماس بگیرید

شماره های تماس 02165437976 – 09125385411