Kennisartikel
De kracht van een Proof-of-Concept
Veel speciaal-machines die wij bouwen voeren een bewerking uit aan een klant-specifiek product. Hiervoor denken we niet alleen mee in het machineontwerp, maar vaak ook in het procesontwerp van de handeling die de machine uitvoert. Maar hoe weten we zeker dat onze ideeën over een vernieuwd proces of een functie gaan werken in een machine? Daarvoor zetten we een Proof-of-Concept in.
Wat is Proof-of-Concept?
Een Proof-of-Concept, is het bewijzen van bedachte functionaliteiten. Het valideert bijvoorbeeld deelfuncties van een machine, de maakbaarheid van een product of de productiewijze van een product. Een Proof-of-Concept kan een virtuele doorrekening of model zijn, maar vaker is het een fysieke opstelling, een prototype van een (deel van) de machine.
Proof-of-Concept in een machinebouwproject
Speciaal machinebouw is een complex proces dat uit verschillende stappen en iteraties bestaat om tot een functioneel product te komen. Een goed doordacht ontwerp is belangrijk zodat je later niet voor verrassingen komt te staan. In een Proof-of-Concept test je verschillende functionaliteiten en ontwerpideeën voordat het concept in productie gaat.
Een Proof-of-Concept vindt plaats in de ontwerpfase van het machinebouwproject:
- Inventarisatie: Wanneer een opdrachtgever contact opneemt starten we met het in kaart brengen van de wensen en eisen van de te ontwikkelen oplossing. We kijken naar de huidige processen en identificeren de knelpunten. Aan de hand daarvan kunnen we de doelen die de oplossing moet bereiken omschrijven.
- Pre-engineering: Tijdens de pre-engineering worden verschillende oplossingen bedacht en met elkaar vergeleken (lees meer). De verschillende oplossingen die in deze pre-engineering worden gegenereerd zijn niet altijd bewezen concepten.
- Proof-of-Concept: We valideren de concepten door een fysieke opstelling te bouwen die de bedachte functionaliteit uitvoert. Hiermee testen we of de functionaliteit werkt zoals we denken en de gewenste resultaten oplevert.
Na een bewezen Proof-of-Concept fase kunnen we verder met het detail ontwerp. Vaak komen er bij de Proof-of-Concept nog knelpunten naar voren, dan gaan we terug naar de pre-engineering en lopen deze fases meer door elkaar heen omdat er meerdere iteraties nodig zijn om tot een definitief ontwerp te komen.
Het kan ook voorkomen dat er in een latere fase van het project nog een Proof-of-Concept nodig is. Bijvoorbeeld wanneer er later nog vragen of risico’s duidelijk worden over het project.
Voordelen van een Proof-of-Concept
Een Proof-of-Concept fase levert diverse voordelen op voor unieke, hightech machinebouwprojecten:
- Vroegtijdig risico’s identificeren en beheersen: Wanneer de grootste risico’s in de werking van een machine van tevoren zijn getest en eventueel verbeterd, geeft dit later minder problemen met de opgeleverde machine. Daarnaast scheelt het kosten en tijd. Wanneer de functionaliteiten zijn gevalideerd ben je in een later stadium geen kosten en tijd kwijt aan het detail ontwerp en realisatie van een niet-functionele machine.
- Samenwerking bevorderen: Zeker bij grotere, complexere projecten heb je een team nodig dat elkaar naadloos aanvult. Hierbij kan een Proof-of-Concept fase helpen om de samenwerking van het team engineers; mechanisch, elektrisch, software, met een vliegwieleffect op gang te helpen. In een Proof-of-Concept van een complex project komen alle disciplines bij elkaar en moeten ze samen op zoek naar oplossingen voor de gevonden risico’s.
- Verbeterde machinefunctionaliteit: Een Proof-of-Concept biedt bijkomende inzichten over functionaliteit, ontwerp of proces die ingezet kunnen worden om de prestatie van de machine te optimaliseren.
- Verhoogde klanttevredenheid: Met een fysieke Proof-of-Concept kan de klant al in een vroeg stadium zien hoe de beoogde oplossing vorm krijgt en kan deze feedback geven. In een Proof-of-Concept fase zijn eventuele wijzigingen vaak nog goed door te voeren waardoor de klant zeker is dat hij krijgt wat hij voor ogen heeft.
Uitdagingen in Proof-of-Concept
Naast dat er vele voordelen zitten aan het uitvoeren van een Proof-of-Concept zitten er ook nadelen, of uitdagingen aan. Bijvoorbeeld wanneer er onvoldoende budget is gereserveerd voor deze ontwerpfase, of wanneer er onrealistische verwachtingen zijn over wat er bereikt kan worden in deze fase. Afhankelijk van de vorm kan het ook nodig zijn om al kostbare materialen en onderdelen aan te schaffen, zonder dat er zekerheid is dat deze uiteindelijk ook gebruikt zullen worden in de eindrealisatie.
Verschillende manieren van fysieke Proof-of-Concept
Een proof-of-concept is niet per sé een prototype van de hele machine. Dat zou in veel gevallen teveel tijd en geld kosten. Vaker is het een testopstelling om één of meerdere functies te testen. Afhankelijk van het aantal te testen functies, en van de fase waarin de pre-engineering zich bevindt kan dit een simpelere of wat complexere fysieke opstelling zijn. Het kan ook voorkomen dat er verschillende opstellingen worden gebouwd van toenemende complexiteit naarmate het project vordert.
Proof-of-Principle
Een proof-of-principle is de meest simpele versie van een proof-of-concept. Dit model gebruik je om een enkele functie te testen. Bijvoorbeeld het grijpen of vasthouden van een product. Met middelen die snel beschikbaar zijn bouw je een opstelling die exact die functie uitvoert die je voor ogen hebt. Hierbij wordt veel gebruik gemaakt van 3D geprinte onderdelen, maar ook hout, touw of andere restmaterialen. Het laat op een eenvoudige manier zien dat de functie of handeling haalbaar is.
Feasibility model of haalbaarheidsmodel
In deze fysieke opstelling zijn de kernfunctionaliteiten van de machine aanwezig. Dit wordt vaak gebruikt om een processtap bestaande uit meerdere handelingen of functies te bewijzen. De belangrijkste onderdelen van de opstelling zijn van hogere kwaliteit dan in het Proof-of-Principle. Er zitten bijvoorbeeld al componenten in die ook in de uiteindelijke machine kunnen voorkomen.
Met het feasibility model kun je snel ontdekken of er nog grote ontwerpfouten of technisch mankementen aan het idee zitten.
Functioneel model
De derde mogelijkheid is het maken van een functioneel model. Dit gaat al veel meer op een echte machine lijken. Alle belangrijke functies zitten in dit model geïntegreerd. Het is een uitgebreidere en complexere versie van het feasibility model. Het wordt gebruikt om het algehele functioneren van de machine te testen, of om aanvullende functionaliteiten te valideren, zoals veiligheid of toepassing binnen omliggende systemen en machines.
Het functioneel model is opgebouwd uit onderdelen en materialen die ook in de uiteindelijke realisatie kunnen voorkomen. Het gebeurt ook regelmatig dat dit prototype, nadat het zichzelf bewezen heeft, wordt gedemonteerd en de onderdelen gebruikt worden in de realisatie van de machine.
De laatste fouten in het ontwerp en proces kunnen zo gefilterd worden, nog voordat de machine volledig gerealiseerd wordt.
Conclusie
Een Proof-of-Concept fase is belangrijk in de speciaal machinebouw. Het helpt om de technische risico’s van het ontwerp te identificeren en te beheersen. Door vroegtijdig eventuele fouten uit het ontwerp te halen kan er veel tijd en geld worden bespaard, en zijn we er zeker van dat we opleveren wat de klant heeft gevraagd.
Een Proof-of-Concept kan uiteenlopen van het testen van een enkele functionaliteit tot het bouwen van een volledig prototype. Dit is afhankelijk van de complexiteit van het project en de gevonden risico’s.
Met de behaalde resultaten kan gestart worden met het definitief ontwerp en de realisatie van de uiteindelijke machine. In complexe projecten is het team dan al goed op elkaar ingespeeld door de uitgebreide pre-engineering en Proof-of-Concept fase vooraf. Hiermee kunnen zij vol vertrouwen de volgende stap van het machinebouwproject starten.
Ben jij op zoek naar een unieke machine, of wil je een productieprocesstap valideren? Neem contact met ons op! We denken graag met je mee.