This thesis researches a modular product X, which is an unmanned aerial vehicle still under development. The scope of the thesis is to find the most important cost and value drivers of the product and do findings to further develop the product. The work consists of a literature review and a research section. The literature review section breaks down cost and value analysis methods, tools and design instructions. The research section consists of three parts: In the first section, a cost analysis is implemented on the product. In the second section, value analysis is implemented on the findings of the cost analysis. In the third section, a cost of modularity is re-searched from the design complexity, cost and performance perspective.
Cost analysis was performed with the Pareto principle. The cost analysis calculated costs for batch sizes between 1 – 1000 units, due to low manufacturing quantities of the product. The greatest weakness found in the cost analysis was the monocoque composite frame, which formulates a large section of the unit cost in larger manufacturing quantities. The value analysis researched the value created by different functions of the components: Modular payload attachment part was found most valuable. Least valuable was found to be sensor optics in the frame and the frame itself.
The cost of modularity research compares two mechanically comparable products, product X and integral spreadsheet version of product X. Products were researched for weight, costs, simulated assembly time, component count and design complexity. The research showed modular products to be more expensive in low manufacturing volumes.
Based on the results of modularity study, this thesis advocates more integral product architecture for product X at this development phase. This is for the reason that the product does not have product family around the product X, manufacturing quantities are low and new features must be developed to the product in an agile manner. Modularity value analysis found that modularizing onboard components does not bring notable value for the customer, but forms notable design complexity addition. The thesis also resulted in a design for more integral monocoque with integrated motor holders, suitable for low volume manufacturing by eliminating expensive machined metal motor holders.Työssä tutkitaan modulaarista tuotetta X, joka on kehitysvaiheessa oleva miehittämätön ilma-alus. Diplomityön tavoitteena on löytää tärkeimmät kustannustekijät ja arvonmuodostajat ja tehdä mahdollisia löydöksiä tuotteen parantamiseksi. Työ koostuu kirjallisuus- ja tutkimusosiosta. Kirjallisuusosiossa tehdään katsaus arvo- ja kustannusanalyysin menetelmiin, työkaluihin ja suunnitteluohjeisiin. Tutkimusosuus koostuu kolmesta vaiheesta, joista ensimmäisessä toteutetaan kustannusanalyysi, toinessa arvoanalyysi kustannusanalyysin löydöksille ja kolmannessa vaiheessa tutkitaan modulaarisuuden kustannusta niin tuotesuunnittelun vaativuuden, kustannuksien ja suorituskykyparametrien kannalta.
Kustannusanalyysi toteutettiin Pareto-periaatteella. Kustannusanalyysissä laskettiin tuotteen kustannusrakennetta vain 1 – 1000 sarjan välillä, johtuen tuotteen pienistä valmistusmääristä. Kustannusanalyysissä löydettiin suuremmissa sarjoissa heikkoudeksi monokokki-komposiittirunko, jonka hinta muodostaa merkittävän osan yksikkökustannuksista. Arvoanalyysissä tutkittiin osien toimintojen tuomaa arvoa: Modulaarinen hyötykuorman kiinnike löydettiin eniten arvoa tuovaksi osakokonaisuudeksi. Vähiten arvoa tuovaksi löydettiin rungon sensorioptiikkaa ja runko.
Modulaarisuustutkimuksessa tutkittiin kahta mekaanisesti vertailtavissa olevaa tuotetta, tuotetta X ja epämodulaarista laskentataulukkoversiota tuotteesta X. Tuotteita tutkittiin niin painon, kustannuksen, simuloidun kasausajan, komponenttimäärän ja suunnittelumonimutkaisuuden kannalta. Tutkimuksen tulokset osoittivat modulaaristen tuotteiden olevan kalliimpia varsinkin matalissa tuotantomäärissä.
Modulaarisuuden kustannustutkimuksen tulosten perusteella modulaarinen arkkitehtuuri ei sovi tuotteelle X tässä kehityksen vaiheessa, missä tuotteen ympärillä ei ole tuoteperheä, valmistusmäärät ovat matalia ja tuotteeseen täytyy ketterästi kehittää uusia ominaisuuksia: Modulaarisuus lisää suunnitteltyön monimutkaisuutta. Arvoanalyysi osoitti hyötykuorman modulaarisuudesta suurta arvoa, mutta tuotteen elektronisten komponenttien modularisointi ei tuonut huomattavaa arvoa asiakkaalle, jotka muodostivat suuren suunnittelukuorman. Työn tuloksena syntyi suunnitelma monokokki-rungon moottorinpidikkeestä, joka mahdollistaa pienissä tuotantomäärissä kalliista koneistuskomponenteista luopumisen.
