Development of automotive display housing structures using CPM/PDD framework
Huovinen, Eetu (2026)
2026
Konetekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Mechanical Engineering
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2026-05-28
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202605286492
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202605286492
Tiivistelmä
Automotive product development is facing increasing performance requirements, cost pressure and shortening lead times, which leads to a need for systematic and effective product development approaches in early design phases. This thesis investigates the suitability of Christian Weber’s Characteristics-Properties Modelling (CPM) and Property-Driven Development (PDD) frameworks for the use of the target company’s product development process. Motivation for the study comes from the aim to improve early-phase decision making, to shorten design lead time and to study feasibility of a patent-based design. The patent-based design concept is integrated into a series-produced automotive display housing structure following the CPM/PDD approach. The initial housing design is used as a benchmarking device and results of the development process will be compared to its performance values.
The research was conducted as a constructive study. Following the CPM/PDD framework, five required properties were defined for the product which were weight, stiffness, manufacturability, assemblability and cost. Rating the mentioned properties, the initial design was scored at 34 points and the updated design at 35 points. Two development rounds were executed which focused on developing the products weight and stiffness on the first round, and manufacturability on the second round. Final design was 3,9 % lighter in weight than the initial design, which improved the scoring for weight property. Scoring for manufacturability was decreased as castability of the updated design was a bit worse than for the initial design. Scoring for stiffness, assemblability and cost stayed unchanged. The proposed patent-based design was not found feasible for manufacturing and therefore it was discarded.
The CPM/PDD framework was not found to be explicitly suitable for the company’s product development process. Its systematic modelling of the product was found to be advantageous creating cross-department product knowledge. The systematically collected knowledge on product or system level can be useful in the development of updated revisions of earlier products or the recognized solution elements can be used to speed up creating new products. For further usage the framework was found to be a bit laborious. Autoteollisuuden tuotekehitysprosessit kohtaavat jatkuvaa painetta kasvavien vaatimusten myötä suorituskyvyn, toimitusaikojen ja hinnan suhteen. Tämä johtaa tarpeeseen löytää ja hyödyntää systemaattisia ja tehokkaita tuotekehitysprosesseja heti suunnittelun alkuvaiheessa. Tässä työssä tutkitaan Christian Weberin CPM/PDD-metodin soveltuvuutta kohdeyrityksen tuotekehitysprosessin työkaluksi. Tutkimuksen motivaatio tulee yrityksen tavoitteesta kehittää ja tukea varhaisen vaiheen päätöksentekoa, parantaa suunnittelutyön läpimenoaikoja ja tutkia patenttiin perustuvan rakenneratkaisun käytännön soveltuvuutta hyödyntäen CPM/PDD-metodia. Sarjatuotannossa olevaa näytön runkorakennetta käytetään vertailukohtana ja kehitetyn rakenteen suorituskykyä verrataan siihen.
Tutkimus toteutettiin konstruktiivisena tutkimuksena. CPM/PDD-metodin mukaisesti tuotteelle asetettiin yhteensä viisi arvioitavaa vaadittua ominaisuutta, jotka olivat paino, lujuus, valmistettavuus, kasattavuus ja hinta. Alkuperäinen rakenne keräsi yhteensä 34 pistettä, ja päivitetty versio 35 pistettä. Rakennetta kehitettiin kahden iteratiivisen kehityssyklin ajan, joista ensimmäinen keskittyi tuotteen painoon ja lujuuteen ensimmäisen syklin aikana ja tuotteen valmistettavuuteen toisen syklin aikana. Lopullinen rakenne oli 3,9 % alkuperäistä kevyempi, joka paransi sen pisteytystä paino-ominaisuuden osalta. Tuotteen valmistettavuuden pisteytys laski hieman, sillä valusimuloinneissa sen suorituskyky oli hieman alkuperäistä heikompi. Lujuuden, kasattavuuden ja hinnan osalta pisteytykset pysyivät muuttumattomina. Patenttiin pohjautuva rakenneidea todettiin mahdottomaksi valmistaa, joten sen käyttö pidemmällä prosessissa hylättiin.
CPM/PDD-metodin ei todettu olevan yksiselitteisesti käyttökelpoinen kohdeyrityksen tarpeisiin. Sen systemaattinen tuotteiden mallinnus koettiin hyödylliseksi luoden osastorajat ylittävää tietoa tuotteesta. Tuote- tai systeemitason tieto tuotteesta voi olla hyödyksi uusien tuoterevisioiden kehityksessä, tai niistä löydetyt ratkaisuelementit voivat nopeuttaa uusien tuotteiden kehitysprosessia. Laajemmassa käytössä metodin hyödyntäminen koettiin melko työlääksi.
The research was conducted as a constructive study. Following the CPM/PDD framework, five required properties were defined for the product which were weight, stiffness, manufacturability, assemblability and cost. Rating the mentioned properties, the initial design was scored at 34 points and the updated design at 35 points. Two development rounds were executed which focused on developing the products weight and stiffness on the first round, and manufacturability on the second round. Final design was 3,9 % lighter in weight than the initial design, which improved the scoring for weight property. Scoring for manufacturability was decreased as castability of the updated design was a bit worse than for the initial design. Scoring for stiffness, assemblability and cost stayed unchanged. The proposed patent-based design was not found feasible for manufacturing and therefore it was discarded.
The CPM/PDD framework was not found to be explicitly suitable for the company’s product development process. Its systematic modelling of the product was found to be advantageous creating cross-department product knowledge. The systematically collected knowledge on product or system level can be useful in the development of updated revisions of earlier products or the recognized solution elements can be used to speed up creating new products. For further usage the framework was found to be a bit laborious.
Tutkimus toteutettiin konstruktiivisena tutkimuksena. CPM/PDD-metodin mukaisesti tuotteelle asetettiin yhteensä viisi arvioitavaa vaadittua ominaisuutta, jotka olivat paino, lujuus, valmistettavuus, kasattavuus ja hinta. Alkuperäinen rakenne keräsi yhteensä 34 pistettä, ja päivitetty versio 35 pistettä. Rakennetta kehitettiin kahden iteratiivisen kehityssyklin ajan, joista ensimmäinen keskittyi tuotteen painoon ja lujuuteen ensimmäisen syklin aikana ja tuotteen valmistettavuuteen toisen syklin aikana. Lopullinen rakenne oli 3,9 % alkuperäistä kevyempi, joka paransi sen pisteytystä paino-ominaisuuden osalta. Tuotteen valmistettavuuden pisteytys laski hieman, sillä valusimuloinneissa sen suorituskyky oli hieman alkuperäistä heikompi. Lujuuden, kasattavuuden ja hinnan osalta pisteytykset pysyivät muuttumattomina. Patenttiin pohjautuva rakenneidea todettiin mahdottomaksi valmistaa, joten sen käyttö pidemmällä prosessissa hylättiin.
CPM/PDD-metodin ei todettu olevan yksiselitteisesti käyttökelpoinen kohdeyrityksen tarpeisiin. Sen systemaattinen tuotteiden mallinnus koettiin hyödylliseksi luoden osastorajat ylittävää tietoa tuotteesta. Tuote- tai systeemitason tieto tuotteesta voi olla hyödyksi uusien tuoterevisioiden kehityksessä, tai niistä löydetyt ratkaisuelementit voivat nopeuttaa uusien tuotteiden kehitysprosessia. Laajemmassa käytössä metodin hyödyntäminen koettiin melko työlääksi.