Wertgetriebenes Design

Wertgetriebenes Design (VDD) ist ein Systemtechnik Strategie basierend auf Mikroökonomie das ermöglicht Multidisziplinäre Designoptimierung. Wertgetriebenes Design wird von der entwickelt Amerikanisches Institut für Luftfahrt und Astronautikdurch ein Programmausschuss für Regierungsausschuss, Industrie und akademische Vertreter.[1] Parallel dazu die USA Verteidigung Advanced Research Projects Agency hat eine identische Strategie veröffentlichen und sie bezeichnet Wertzentriertes Design, auf der F6 -Programm. Zu diesem Zeitpunkt die Begriffe Wertgetriebenes Design und Wertzentriertes Design sind austauschbar. Das Wesentliche dieser Strategien besteht darin, dass Designentscheidungen getroffen werden, um den Systemwert zu maximieren, anstatt die Leistungsanforderungen zu erfüllen.

Dies ähnelt auch dem wertgetrieben Annäherung von Agile Software Entwicklung Wenn die Stakeholder eines Projekts ihre hochrangigen Bedürfnisse (oder Systemfunktionen) basierend auf dem wahrgenommenen Priorität priorisieren Geschäftswert Jeder würde liefern.[2]

Valo Driven Design ist umstritten, da die Leistungsanforderungen ein zentrales Element des Systemtechnik sind.[3] Value-Tribution Design-Unterstützer behaupten jedoch, dass sie die Entwicklung großer Luft- und Raumfahrtsysteme verbessern kann, indem sie Kostenüberschreitungen reduzieren oder beseitigen[4] Dies sind laut unabhängigen Wirtschaftsprüfern ein großes Problem.[5]

Konzept

Wertgetriebenes Design schafft eine Umgebung, die das Design ermöglicht und fördert Optimierung Durch die Bereitstellung einer objektiven Funktion und die Beseitigung der Einschränkungen, die als Leistungsanforderungen ausgedrückt wurden. Die Zielfunktion gibt alle wichtigen Attribute des zu entworfenen Systems ein und gibt eine Punktzahl aus. Je höher die Punktzahl, desto besser das Design.[6] George Hazelrigg beschreibt eine frühe Version dessen, was heute als wertorientiertes Design bezeichnet wird, und sagte: "Der Zweck dieses Rahmens besteht darin, die Beurteilung eines Wertes für jede Entwurfsoption zu ermöglichen, damit die Optionen rational verglichen werden und die Wahl getroffen werden können."[7] Auf der gesamten Systemebene wird die objektive Funktion, die diese Wertschätzung ausführt, als "Wertmodell" bezeichnet.[8] Das Wertmodell unterscheidet das wertorientierte Design von Multi-Attribut-Nutzungstheorie, die auf das Design angewendet werden.[9] Während in der Multi-Attribut-Nützlichkeitstheorie eine objektive Funktion aus Stakeholder-Bewertungen erstellt wird,[10] Das wertorientierte Design verwendet eine wirtschaftliche Analyse, um ein Wertmodell aufzubauen.[11] Die Grundlage für das Wertmodell ist häufig ein Gewinn für ein Unternehmen, aber für andere Organisationen, wie die Regierung, wurden auch wirtschaftliche Wertmodelle entwickelt.[8]

Um ein System zu entwerfen, nehmen die Ingenieure zunächst Systemattribute ein, der traditionell Leistungsanforderungen wie der Bereich und den Kraftstoffverbrauch eines Flugzeugs zugewiesen worden wäre und ein Systemwertmodell erstellt, das alle diese Attribute als Eingaben verwendet. Als nächstes wird das konzeptionelle Design optimiert, um die Ausgabe des Wertesmodells zu maximieren. Wenn das System dann in Komponenten zerlegt wird, wird eine objektive Funktion für jede Komponente durch eine Sensitivitätsanalyse aus dem Systemwertmodell abgeleitet.[6]

Eine Workshop-Übung zur Implementierung eines wertgetriebenen Designs für a Geographisches Positionierungs System Satellit wurde 2006 durchgeführt und kann als Beispiel für den Prozess dienen.[12]

Geschichte

Die Dichotomie zwischen dem Entwerfen von Leistungsanforderungen und den objektiven Funktionen wurde von erhoben Herbert Simon In einem Aufsatz namens "The Science of Design" im Jahr 1969.[13] Simon spielte beide Seiten und sagte, dass im Idealfall konstruierte Systeme gemäß einer objektiven Funktion optimiert werden sollten, aber realistisch gesehen ist dies oft zu schwierig, so dass Attribute sein müssten zufriedenstellend, was die Festlegung der Leistungsanforderungen darstellt. Er fand jedoch Optimierungstechniken in seinen empfohlenen Lehrplan für Ingenieure auf und befürwortete "Nutzungstheorie und statistische Entscheidungstheorie als logischer Rahmen für die rationale Wahl unter gegebenen Alternativen".

Die Nützlichkeitstheorie wurde den größten Teil ihrer aktuellen mathematischen Formulierung durch gegeben von Neumann und Morgenstern,[14] Aber es war der Ökonom Kenneth Arrow Wer hat den erwarteten Versorgungssatz am weitesten verbreitet, das im Wesentlichen besagt, dass man die Alternative entscheiden sollte, die die größte Wahrscheinlichkeitserwartung des Nutzens liefert, bei dem der Versorgungsunternehmen die Risikoaversion angemessen ist.[15]

Ralph Keeney und Howard Raiffa Erweiterte Nützlichkeitstheorie zur Unterstützung der Entscheidungsfindung,[10] und Keeney entwickelte die Idee eines Wertesmodells, um die Berechnung des Nutzens zusammenzufassen.[16] Keeney und Raiffa verwendeten auch "Attribute", um die Eingaben für einen Bewertungsprozess oder ein Wertmodell zu beschreiben.

George Hazelrigg Put Engineering Design, Geschäftsplan Analyse und Entscheidungstheorie zum ersten Mal in einem Rahmen in einem 1995 geschriebenen Papier, das 1998 veröffentlicht wurde.[7] In der Zwischenzeit entwickelte Paul Collopy 1997 unabhängig einen ähnlichen Rahmen, und Harry Cook entwickelte das S-Modell für die Einbeziehung des Produktpreises und der Nachfrage in eine gewinnbasierte objektive Funktion für Entwurfsentscheidungen.[17]

Das Abteilung für MIT Engineering Systems produzierte eine Reihe von Papieren aus dem Jahr 2000 über, von denen viele von Daniel Hastings mitverfasst wurden, in denen viele Versorgungsformulierungen verwendet wurden, um verschiedene Formen der Unsicherheit bei der Entscheidungsentscheidungen für technische Entwurfsentscheidungen anzugehen. Saleh et al.[18] ist ein gutes Beispiel für diese Arbeit.

Der Begriff Wertgetriebenes Design wurde von James Sturges geprägt an Lockheed Martin Während er einen Workshop organisierte, der zum wertgetriebenen Designprogrammkomitee im Design wird Amerikanisches Institut für Luftfahrt und Astronautik (AIAA) 2006.[19] In der Zwischenzeit, Wertorientiertes Design wurde unabhängig von Owen Brown geprägt und Paul Eremenko von DARPA in der Phase -1 -Ankündigung des DARPA F6 Satellite Design im Jahr 2007.[20] Castagne et al.[21] Bietet ein Beispiel, in dem wertgetriebenes Design zum Entwerfen von Rumpfpaneele für a verwendet wurde Regionalstrahl.

Wertbasierte Akquisition

Implementierung des wertgetriebenen Designs in großen staatlichen Systemen wie z. NASA oder Europäische Weltraumagentur Raumschiff- oder Waffensysteme benötigen ein staatliches Erwerbssystem, das den Auftragnehmer anweist oder anreizt, ein Wertmodell zu verwenden.[22] Ein solches System wird in einem Aufsatz von Michael Lippitz, Sean O'Keefe und John White ausführlich ausführlich vorgeschlagen.[23] Sie schlagen vor, dass "ein Programmbüro einen Vertrag anbieten kann, in dem der Preis eine Funktion des Wertes ist", bei dem die Funktion von einem Wertmodell abgeleitet wird. Die Preisfunktion ist so strukturiert, dass der Auftragnehmer bei der Optimierung des Produktdesigns gemäß dem Wertmodell seinen eigenen Gewinn maximiert. Sie nennen dieses System Wertbasierte Akquisition.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ "AIAA -Programmkomitees". Abgerufen 2009-05-24.
  2. ^ Sliger, Michele; Broderick, Stacia (2008). Die Brücke des Software -Projektmanagers zur Beweglichkeit. Addison-Wesley. p. 46. ISBN 978-0-321-50275-9.
  3. ^ Kapurch, Stephen J.; et al. (2007). NASA Systems Engineering Handbuch (PDF) (Rev 1 ed.). Nationale Luftfahrt- und Weltraumverwaltung. p. 43. archiviert von das Original (PDF) Am 2012-07-09. Abgerufen 2009-05-24.
  4. ^ "Wertgetriebenes Design Luft- und Raumfahrt Amerika". Amerikanisches Institut für Luftfahrt und Astronautik, Reston, va. Dezember 2008: 109. Abgerufen 2009-05-25. {{}}: Journal zitieren erfordert |journal= (Hilfe)
  5. ^ Mullins, Brian (31. März 2008). Verteidigungsakquisitionen: Bewertungen ausgewählter Waffenprogramme (Bericht). Rechenschaftspflicht der US -Regierung. Abgerufen 2009-05-24.
  6. ^ a b Collopy, Paul (2001). "Wirtschaftsbasiertes verteiltes optimales Design" (PDF). Amerikanisches Institut für Luftfahrt und Astronautik, Reston, va. Abgerufen 2009-05-24. {{}}: Journal zitieren erfordert |journal= (Hilfe)
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  8. ^ a b Kollopie, Paul; Horton, Randy (2002). "Wertmodellierung für die technologische Bewertung" (PDF). Amerikanisches Institut für Luftfahrt und Astronautik. Abgerufen 2009-05-25. {{}}: Journal zitieren erfordert |journal= (Hilfe)
  9. ^ Thurston, D. L. (1990). "Multiattribute -Dienstprogrammanalyse im Designmanagement". IEEE -Transaktionen zum Ingenieurmanagement. 37 (4): 296–301. doi:10.1109/17.62329.
  10. ^ a b Keeney, Ralph L.; Raiffa, Howard (1976). Entscheidungen mit mehreren Zielen: Präferenzen und Wertskompromisse. John Wiley & Sons, New York. p. 96. ISBN 978-0-521-43883-4. Abgerufen 2009-05-25.
  11. ^ Collopy, Paul (1997). Überschusswert bei der Optimierung des Antriebssystemdesigns (PDF). American Institute of Aeronautics and Astronautics, Reston VA. Abgerufen 2009-05-25.
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  17. ^ Cook, Harry E. (1997). Produktmanagement: Wert, Qualität, Kosten, Preis, Gewinn und Organisation. Chapman & Hall, London. ISBN 0-412-79940-5.
  18. ^ Saleh, Joseph H. (März 2003). "Flexibilität und der Wert der On-Orbit-Wartung: Neue kundenorientierte Perspektive". Zeitschrift für Raumfahrzeuge und Raketen. 40 (2): 279–291. Bibcode:2003JSpro..40..279s. doi:10.2514/2.3944. Archiviert von das Original am 2009-06-06. Abgerufen 2009-05-25.
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  21. ^ Castagne, S.; Curran, R.; Collopy, P. (2009). "Implementierung der wertorientierten Optimierung für die Konstruktion von Flugzeugfuselage-Panels". Internationales Journal of Production Economics. 117 (2): 381–388. doi:10.1016/j.ijpe.2008.12.005.
  22. ^ Brown, Owen; Eremenko, Paul (2008). "Anwendung von wertzentriertem Design auf Weltraumarchitekturen: Der Fall fraktionierter Raumschiffe" (PDF). American Institute of Aeronautics and Astronautics: 29–31. Abgerufen 2009-05-24. {{}}: Journal zitieren erfordert |journal= (Hilfe)
  23. ^ Carter, Ashton B.; White, John P. (2000). "7". Halten Sie den Rand: Verteidigung für die Zukunft verwalten. Die MIT -Presse, Cambridge, Massachusetts. pp.194–202. ISBN 0-262-03290-2. Abgerufen 2009-05-24.