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Le but de cette thèse est de proposer une méthodologie de conception pour la réalisation depièces en fabrication additive (FA). Par rapport aux familles de procédés de fabrication standard que sontl'enlèvement de matière, la déformation plastique et la fusion, les procédés de FA présentent descaractéristiques nouvelles permettant la fabrication de pièces en multimatériaux, d'assemblagesindémontables ou encore de formes complexes. L’arrivée de cette nouvelle technologie implique unchangement de paradigme nécessitant l’accompagnement des concepteurs dans leurs missions dedéveloppement de produits de qualité. De plus les caractéristiques mécaniques et l'état de surfaces despièces obtenues en FA dépendent de leur orientation au moment de la réalisation. Par ailleurs, en fonctiondu procédé, de la géométrie souhaitée et de cette orientation, il peut être nécessaire d'intégrer du supportafin d'assurer la fabricabilité de la pièce. Nous avons donc défini une méthodologie de conception, quirespecte l’intégrité de la chaine numérique et dont la finalité est la production d'un modèle numériquetranché prêt à être fabriqué sur une machine de FA. Pour ceci, notre méthodologie se base sur lesdonnées du cahier des charges fonctionnel (CDCF) et les connaissances métier du procédé renseignéespar le concepteur afin de lui proposer automatiquement un premier solide dont la géométrie satisfait toutesces contraintes. Une étape d'optimisation topologique vient ensuite restreindre le volume de matière utilede la pièce afin de limiter son poids, son coût et le temps de fabrication. Enfin, si nécessaire, un supportoptimisé assurant la fabricabilité de la pièce est généré selon ces mêmes critères. Cette méthodologies'accompagne d'un cas d'étude industriel ainsi que de deux expérimentations visant à observer lapossibilité d'un parachèvement à l'acétone sur des pièces réalisée en ABS. La première expérimentationest un plan d'expérience mesurant l'état de surface obtenu en s'appuyant sur la température de l'acétone,le temps d'opération, l'inclinaison des surfaces de la pièce et son épaisseur. La seconde expérimentationest un test de traction visant à observer une modification de la tenue mécanique de pièces soumises à cetraitement. Indépendamment du type de machine et du procédé de FA, la méthodologie que nousproposons est un premier pas concret vers l’obtention de pièces directement conformes, que ce soit pourdes besoins industriels ou domestiques. / The aim of this thesis is to propose a design methodology to produce parts using additivemanufacturing (AM). Compared to standard manufacturing processes, as machining, forming, casting ormolding, AM processes have new features for manufacturing multi-material parts, nondetachableassemblies or complex shapes. The arrival of this new technology involves a paradigm shift that requiressupport to designers to develop quality products. Also the mechanical and finishing specifications of theparts obtained by AM depend on their orientation during the manufacturing. Furthermore, depending onthe process, the desired geometry and the orientation, it could be necessary to integrate a support in orderto ensure manufacturability of the part. We define a design methodology that respects the integrity of thedigital channel and whose purpose is to produce a sliced numerical model ready to be manufactured on anAM machine. For this, our methodology is based on data from functional specification and businessknowledge of the process indicated by the designer, to automatically propose a first solid geometry whichsatisfies all these requirements. After this first step, a step of topological optimization restricts the volumeof the part in order to reduce its weight, cost and manufacturing time. Finally, if necessary, optimizedsupport ensuring the manufacturability of the part is generated according to the same criteria. Thismethodology is accompanied by an industrial case study as well as of two experiments to observe thepossibility to finish parts made of ABS with acetone. The first experiment is an experimental design whichmeasures the obtained surface finish based on the temperature of the acetone, the operating time, theinclination of the surfaces of the piece and its thickness. The second experiment is a tensile stress testdesigned to observe a change in the mechanical resistance of the part. Regardless of the type of machineand the AM process, the methodology we propose is a first concrete step towards obtaining directlycompliant parts, whether for industrial or domestic use.

In recent years, customers demand for new products has increased in line with a rapid technological change. This has put pressure on industrial companies regarding New Product Development (NPD) in order to continuously develop and produce products at or above the customers’ expectations. Furthermore, products need to be profitable throughout the whole product lifecycle.In order to consider the whole product lifecycle in NPD, inputs with information, as well as, involvement from/of downstream functions are considered as two critical factors to ensure that profitable products are developed. Information from other functions with a wide range of perspectives, knowledge and experiences from previous products are vital.This thesis uses the above mentioned notion while examining a large multinational company, Company X. Product Development in the Company X Group follows the Gateway process which was released group-wide in 2009. This process consists of gateways which cannot be passed if not all requirements are satisfied in each step. This ensures that all areas are covered and that products are developed in an effective matter.Interviews, observations and archive analysis are methods utilized to define the current state at CXDY. The current workways and processes are compared to the outspoken ones by the company. Also, the workways and processes are compared to the theory of project management, product development, Design for X methodology and management of knowledge. In the analysis, gaps are identified and the authors present their solutions to improve the NPD process at the Company XThe major findings in the proposed solution were a new approach of the Gateway process that; takes the Internal Customer into consideration, has clear definitions of roles and responsibilities and has a cross-functional team that represent the Internal Customer in order to encourage concurrent engineering.Due to confidentiality reasons some parts of this report are hidden.Keywords: New product development, Project management, Product Lifecycle, Concurrent engineering, Design for X, Management of knowledge. / Under senare år har kundernas efterfrågan på nya produkter ökat i takt med en snabb teknologisk utveckling. Detta har ställt krav på tillverkande företag att fokusera på produktutvecklingprojekt för att kontinuerligt leverera produkter som uppnår eller överträffar kunders förväntningar. Vidare måste produkterna vara lönsamma genom hela produktlivscykeln.För att kunna beakta hela produktlivscykeln i produktutvecklingsprojekt anses input med information och involvering från/av nedströmsfunktioner vara två kritiska faktorer för att säkerställa att lönsamma produkter utvecklas. I detta är informationen från andra funktioner med olika perspektiv, kunskaper och erfarenheter från tidigare produkter avgörande.Denna avhandling behandlar ovanstående tankar när ett stort multinationellt företag, Företag X. Produktutveckling i Företag X-koncernen följer Gateway-processen som släpptes på grupp-nivå under 2009. Denna process består av Gateways som inte kan godkännas om inte alla krav är uppfyllda i varje steg. Detta säkerställer att alla områden har behandlats och att produkter utvecklas effektivt.Intervjuer, observationer och arkivanalys är metoder som applicerats för att definiera det aktuella läget vid CXDY. De nuvarande arbetssätten och processerna jämförs med företagets uttalade. Arbetssätten och processerna jämförs vidare med teorin om projektledning, produktutveckling, Design för X-metodik och kunskapsförvaltning. I analysen identifieras luckor och författarna presenterar sina lösningar för att förbättra produktutvecklingsprojekten på CXDY.De viktigaste resultaten i den föreslagna lösningen var ett nytt tillvägagångssätt av Gateway-processen som; tar hänsyn till interna kunder, har tydliga definitioner av roller och ansvar och har ett tvärfunktionellt team som representerar den interna kunden för att främja Concurrent engineering.På grund av sekretesskäl har vissa delar av denna rapport gömts.Nyckelord: Produktutveckling, Projektledning, Produktlivscykel, Concurrent engineering, Design för X, Kunskapsförvaltning.

Decisions taken during the initial design stage determine 60% to 95% of the total cost of a product. So there is a significant need to concurrently consider performance, cost, production and design complexity issues at the early stages of the design process. The main obstacle to this approach is the lack of convenient and reliable cost and performance models that can be integrated into a complex design process as is used in the shipbuilding industry. Traditional models and analysis methods frequently do not provide the required sensitivity to consider all the important variables impacting performance, cost, production and ships life cycle. Our challenge is that achieving this sensitivity at the early design stage almost requires data available during the detail design analysis. The traditional design methods do not adequately include, early enough, production and life cycle engineering to have a positive impact on the design. Taking an integrated approach throughout the life cycle of the ship and using concurrent engineering analysis tools can improve these traditional design process weaknesses. Innovation is required in structural design and cost assessment. The use of design for X, and particular design for production and cost schemes, during the design is the solution: to reduce failure during a ships life caused by design misconception, to reduce the overall design time and to shorten the build cycle of ships, to enlarge the number of design alternatives during the design process. The author has developed some assessment methods for cost effectiveness and complexity measurements intended to be used by ship designers for the real time control of cost process. The outcome is that corrective actions can be taken by management in a rather short time to actually improve or overcome predicted unfavourable performance. Fundamentally, these methods will provide design engineers with objective and quantifiable cost and complexity measures making it possible to take rational design decisions throughout the design stages. The measures proposed in this PhD are based on several techniques like decision analysis, data mining, neural network, fuzzy logic. They are objective facts, which are not dependent on the engineers interpretation of information, but rather on a model generated to represent the ship design. The objectivity aspect is essential when using the complexity and cost measures in a design automation system. Finally, with these tools, the designers should obtain well-defined and unambiguous metrics for measurement of the different types of cost effectiveness and complexities in engineered artefacts. Such metrics help the designers and design automation tools to be objective and perform quantitative comparisons of alternative design solutions, cost estimation, as well as design optimization. In this PhD, these metrics have been applied and validated with success in real industrial conditions on the design of passenger ships. Les décisions prises au cours de la phase initiale de conception déterminent 60% à 95% du coût total dun produit. Il y a donc un besoin important denvisager simultanément des aspects de performance, de coût, de production, de complexité au stade précoce du processus de conception. Le principal obstacle à cette approche est le manque de commodité et de fiabilité des modèles de coûts et des modèles danalyse de performance qui peuvent être intégrés dans un processus de conception aussi complexe que celui utilisé dans lindustrie de la construction navale. Les modèles traditionnels et les méthodes danalyse les plus fréquemment utilisés ne fournissent pas la sensibilité nécessaire pour examiner toutes les variables de conception importantes qui ont une influence sur la performance, le coût, la production et le cycle de vie des navires. Notre défi est quatteindre cette sensibilité au niveau de la conception initiale demande presque toujours des données uniquement disponibles lors de la conception détaillée. Les méthodes de conception traditionnelles ne prennent pas suffisamment en compte, suffisamment tôt, la production et lingénierie du cycle de vie afin davoir un impact positif sur la conception. Adopter une approche intégrée sur lensemble du cycle de vie des navires et utiliser lingénierie simultanée peuvent améliorer les faiblesses des processus de conception traditionnels. Linnovation est nécessaire dans la conception structurelle et lévaluation des coûts. Lutilisation du concept de "design for X", et en particulier le design en pensant à la production et à la réduction des coûts lors de la conception est la solution : pour réduire les dysfonctionnements qui peuvent apparaître pendant la vie du navire causés par des erreurs de conception, de réduire le temps total de conception et de raccourcir le cycle de la construction de navires, délargir le nombre dalternatives de conception évaluées au cours du processus de conception. Lauteur a développé quelques méthodes dévaluation des coûts et des techniques de mesure de la complexité destinées à être utilisés par les concepteurs de navire pour le contrôle en temps réel de la conception. Le résultat est que les actions correctives peuvent être prises par la direction dans un temps assez court pour améliorer réellement ou surmonter les prévisions de performance défavorables. Fondamentalement, ces méthodes offrent aux ingénieurs de conception des mesures quantifiables des coûts et de la complexité qui rend possible la prise de décisions rationnelles tout au long des étapes de conception. Les mesures proposées dans cette thèse sont basées sur plusieurs techniques telles que lanalyse à la décision, lanalyse de données, les réseaux de neurones ou encore la logique floue. Ce sont des faits objectifs, qui ne dépendent pas de linterprétation de linformation par lingénieur, mais plutôt dun modèle généré pour représenter le design du navire. Laspect de lobjectivité est essentiel pour lutilisation de la complexité et la mesure des coûts dans un système dautomatisation de la conception. Finalement, avec ces outils, les concepteurs obtiennent des mesures bien définies et non ambigües des paramètres de mesure de coûts, defficacité et de complexité des artefacts dingénierie. De telles mesures aident les concepteurs et les outils dautomatisation de la conception, à être objectifs et à comparer de manière quantitative les différentes alternatives lors de la conception, de lestimation des coûts, ainsi que de loptimisation. Dans cette thèse, ces paramètres ont été appliqués et validés avec succès et dans des conditions industrielles réelles sur la conception de navires à passagers. Las decisiones tomadas en la etapa inicial de un diseño determinan el 60% al 95% del total del costo de un producto. Por esta razón, es necesario considerar al mismo tiempo rendimiento, costo, producción y la complejidad en el proceso de la fase inicial del diseño. El principal obstáculo de este enfoque es la falta de práctica y fiabilidad de costos y de modelos de análisis de rendimiento, que puedan ser integrados en un proceso complejo de concepción utilizado en la industria de la construcción naval. Los modelos tradicionales y los métodos de análisis frecuentemente no tienen la sensibilidad necesaria para examinar todas las variables importantes que influyen en el rendimiento, costo, producción y la vida útil del buque. Nuestro reto es el que logrando de que ésta sensibilidad en la fase inicial de diseño casi siempre requiera de datos únicamente disponibles durante un análisis de diseño require detallado. Los métodos tradicionales de diseño no incluyen temprana y adecuadamente, la producción y la ingeniería del ciclo de vida para tener un impacto positivo en el diseño. Adoptando un enfoque integrado a lo largo del ciclo de vida de la nave usando la ingeniería concurrente y herramientas de análisis se pueden mejorar estas debilidades del proceso tradicional de diseño. Se requiere innovación en el diseño estructural y la evaluación de los costos. La utilización del concepto diseño para X, y en particular el diseño pensando en la producción y en la reducción de costos durante la concepción es la solución: para reducir errores durante la vida útil de los buques causados en la concepción del mismo, para reducir el tiempo total de diseño y acortando el ciclo constructivo del buque, para ampliar el número de alternativas durante el proceso de diseño. El autor ha desarrollado algunos métodos de evaluación de costos y de técnicas de medida de la complejidad destinadas a ser utilizadas por los diseñadores de barcos para el control en tiempo real del proceso de costos. El resultado es que las acciones correctivas pueden ser adoptadas por la dirección en un tiempo suficientemente corto para realmente mejorar o superar el rendimiento desfavorable proyectado. Fundamentalmente, estos métodos ofrecerán a los ingenieros diseñadores con medidas objetivas y cuantificables de costos y complejidad haciendo posible tomar decisiones racionales a lo largo de todas las etapas de diseño. Las medidas propuestas en esta tesis doctoral se basan en varias técnicas tales como análisis de decisión, análisis de datos, redes neuronales y lógica difusa. Son objetivos hechos, que no dependen de la interpretación que el ingeniero realice sobre la información, sino más bien en un modelo generado para representar el diseño de los buques. El aspecto de la objetividad es esencial cuando se usa las medidas de complejidad y costos en un sistema de automatización del diseño. Finalmente con estas herramientas, los diseñadores podrían obtener medidas bien definidas y no parámetros de medición ambiguos de costos, de eficacidad y de complejidad en los artefactos de ingeniería. Estas medidas ayudan a los diseñadores y a las herramientas automatizadas de diseño, a ser objetivos y a comparar de manera cuantitativa las diferentes alternativas de solución del diseño, estimación de costos, así como también la optimización del diseño. En este doctorado, estos parámetros han sido aplicados y validados con éxito sobre el diseño de buques de pasajeros en condiciones industriales reales. In der Anfangsphase einer Produktentwicklung getroffene Entscheidungen definieren 60% bis 90% der Gesamtkosten eines Produktes. Daher ist es absolut notwendig Performance, Kosten, Produktion, Designkomplexität in der Entstehungsphase eines Produktes zu betrachten. Das Haupthindernis hierbei ist das Fehlen von praktikablen und zuverlässigen Kosten- und Performancemodellen, welche sich in den komplexen Designprozess wie in der Schiffbauindustrie integrieren lassen. Konventionelle Modelle und Analysemethoden berücksichtigen oft nicht all die wichtigen Performance-, kosten-, produktion-, und Lebenszyklus-relevanten Variablen. Unsere Herausforderung, dass das Erreichen dieser Sensibilität in der Anfangsphase der Produktentwicklung, benötigt fast immer Daten, die erst in der Phase der Detailkonstruktion zur Verfügung stehen. Die konventionelle Entwurfsmethoden berücksichtigen nicht angemessen und früh genug die Produktion und das Lebenszyklen-Engineering, welche eine positive Auswirkung auf das Design haben. Ein integrierter Ansatz entlang des Lebenszyklus eines Schiffes und das Praktizieren von Concurrent Engineering können die Schwäche des konventionellen Entwurfsprozesses beseitigen. Innovation ist notwendig im Strukturentwurf und in der Kostenanalyse. Die Anwendung von Design for X und besonders Design for Production and Cost Scheme während der Entwurfsphase ist die Lösung: Um die Fehlerquote verursacht durch Missverständnisse und die Entwurfs- und Produktionszeit zu reduzieren, sowie um eine höhere Anzahl von Entwurfsvarianten zu ermöglichen. Der Autor hat einige Analysemethoden für Kosteneffektivität und Komplexitätsmaßnahmen für die Anwendung durch Schiffsentwerfer für die Echtzeit-Steuerung von Kostenprozess entwickelt. Das Ergebnis ist, dass das Management korrigierende Maßnahmen in kurzer Zeit treffen kann, um eine ungünstige Performance zu verbessern bzw. zu vermeiden. Im Grunde beschaffen diese Methoden den Entwurfsingenieuren mit objektiven und quantifizierten Kosten- und Komplexitätsmaßnahmen. Dies vereinfacht das Treffen von vernünftigen Entwurfsentscheidungen über die gesamte Entstehungsphase eines Schiffes. Die in dieser Arbeit vorgestellten Maßnahmen basieren auf Techniken wie die Entscheidungsanalyse, das Data-Mining, neurale Netze und die Fuzzy-Logik. Es sind objektive Fakten, welche nicht von der Interpretation des Ingenieurs abhängen, sondern von einem generierten Model, um den Schiffsentwurf darzustellen. Der objektive Aspekt ist essenziell bei der Anwendung von Komplexitäts- und Kostenmaßnahmen in einem automatisierten Entwurfssystem. Mit diesen Werkzeugen sollte der Entwerfer gut-definierte und eindeutige Werte für Maßnahmen von unterschiedlicher Natur von Kosteneffektivität und -komplexität erhalten. Diese Werte helfen dem Entwerfer und automatisierten Entwurfssystemen, objektive zu sein. Ferner, ermöglichen diese Werte quantitative Vergleiche von Entwurfsvarianten, Kostenabschätzung und Entwurfsoptimierung. Diese Werte wurden im Rahmen eines Studienfalles mit realen Voraussetzungen (Entwurf von Passagierschiffen) erfolgreich angewendet und validiert.

Abstract Bringing new products faster to the market is increasingly critical. To reach this goal, companies have been improving their product development practices and processes. Rapid product development (RaDe) is a type of incremental product development model, in which new sales items are created by redesigning existing products quickly and inexpensively. This study examines the RaDe challenges and enablers, particularly the ones from the perspective of supply management (SM) and product portfolio management (PPM). The main objective of this study is to recognise and describe the significance of mature SM for RaDe, resulting in successful and efficient product ramp-ups and portfolio renewal. The present study follows a qualitative research approach, which consists of reviewing the literature and analysing the relevant practices and current process settings of several companies representing diverse business areas and industry types. The principal results of this study involve acknowledging and describing the role of mature SM and organised PPM for effective RaDe implementation and product portfolio renewal. The study examines the mature SM from the perspective of 1) the definition of the SM objectives; 2) the alignment of the list of recommended products, buy-items and suppliers; 3) the creation of the product design guidelines, targets and metrics from the SM perspective; and 4) the establishment of the supply capability creation process. The main implications of the present study highlight the importance of the SM maturity that can support managers in RaDe related planning and implementation activities. The originality of the study resides in the emphasis of the SM significance in terms of different aspects that are beneficial to RaDe implementation and product portfolio renewal. / Tiivistelmä Uusien tuotteiden tuominen markkinoille nopeasti on enenevissä määrin tärkeää yrityksille. Tämän saavuttamiseksi yritykset ovat pyrkineet parantamaan tuotekehitystoimintojaan ja -prosessejaan. Nopea tuotekehitys (RaDe) on malli inkrementaaliseen tuotekehitykseen, missä myyntinimikkeitä luodaan uudelleen suunnittelemalla jo olemassa olevia tuotteita nopeasti ja halvalla. Tämä tutkimus tarkastelee RaDe -haasteita ja mahdollistajia, erityisesti hankintatoimen johtamisen (SM) ja tuoteportfoliohallinnan (PPM) näkökulmasta. Tutkimuksen ensisijaisena tavoitteena on tunnistaa ja kuvata kypsän hankintatoimen johtamisen ja nopean tuotekehityksen merkittävyys niin onnistuneen kuin tehokkaan markkinoille tuonnin sekä tuoteportfolion uudistamisen mahdollistajana. Laadullinen tutkimus tarkastelee monipuolisia liiketoiminta-alueita ja teollisuusaloja, koostuen sekä kirjallisuuskatsauksesta että useiden eri yritysten niille relevanttien toimintojen ja prosessien analysoinnista. Keskeiset tutkimuksen tulokset osoittavat ja selittävät kypsän hankintatoimen johtamisen ja organisoidun tuoteportfoliohallinnan roolia nopean tuotekehityksen tehokkaassa toteutuksessa sekä tuoteportfolion uudistamisessa. Kypsää hankintatoimen johtamista tutkimus tarkastelee seuraavista perspektiiveistä: 1) hankintatoimen johtamisen tavoitteiden määritys, 2) suositeltujen tuote-, ostoartikkeli- ja toimittajalistojen linjaus, 3) tuotesuunnittelun ohjeistusten, tavoitteiden ja mittareiden luominen hankintatoimen johtamisen näkökulmasta, ja 4) hankintatoimen kyvykkyyden perustamisen luomisprosessi. Tutkimuksen merkittävimmät kontribuutiot organisaatioille korostavat sellaisen kypsän hankintatoimen johtamisen tärkeyttä, mikä tukee johtoa nopean tuotekehityksen suunnittelussa ja toteutuksessa. Uudenlaista näköalaa tutkimukseen tuottaa hankintatoimen johtamisen merkityksen tähdentyminen positioista, jotka ovat suotuisia nopean tuotekehityksen toteutukselle sekä tuoteportfolion uudistumiselle.