Focus on embodiment design

This  chapter  now  focuses  in  on  embodiment  design.  This  is  the  third  stage  of  the  design  process  specified  by  Pahl  &  Beitz  (1984)  (see  Figure  11)  where  a  design  concept is developed, with the use of technical and economic criteria to the point  where  subsequent  detail  design  can  then  lead  directly  to  production  (Langeveld,  2011, p.121‐146, Pahl & Beitz, 1984, Pahl et al., 2007). Langeveld (2011, p.121‐146)  suggests  that  this  is  the  design  stage  at  which  the  physical  aspects  of  the  design  should  be  meeting  the  ‘emotional  aspects’,  which  he  describes  as  the  use,  interaction and ergonomics. Therefore, the need for UCD input at this stage is clear. 

It  is  difficult  to  engage  users  in  the  conceptual  stage  prior  to  this  is  as  there  is  limited  detail  to  provide  to  them.  In  the  detail  design  stage  which  follows  embodiment,  any  changes  are  likely  to  be  difficult  and  costly.  As  discussed,  the  majority of the CALEBRE technologies were at the embodiment stage of design at  the time of the research.  

Chapter 3: Sociotechnical approaches to retrofit 

 ‐ 69 ‐  

Figure 15 shows the specific stages within embodiment design as specified by Pahl 

&  Beitz  (1984).  These  stages  are:  Information,  Definition,  Creation,  Evaluation,  Decision, Creation, Evaluation and Decision. 

Identify embodiment‐determining requirements  Concept

Produce scale drawings of spatial constraints

Identify embodiment‐determining main function carriers

Develop preliminary layouts and form designs for the  embodiment‐determining main function carriers

Search for solutions to auxiliary functions

Develop detailed layouts and form designs for the main  function carriers ensuring compatibility with the auxiliary 

function carriers

Develop detailed layouts and form designs for the auxiliary  function carriers and complete the overall layouts

Evaluate against criteria

Optimise and complete form designs

Check for errors and disturbing factors

Prepare preliminary parts list and production documents Preliminary layout

Definitive layout

Completion of  checksDetailed layouts and form  designsPreliminary layouts and  form designs

Information

Definition

Creation

Creation Evaluation

Decision

Evalaution

Decision

Figure 15: Steps of Embodiment Design (Pahl & Beitz, 1984)  

Chapter 3: Sociotechnical approaches to retrofit 

 ‐ 70 ‐  

Table  6  below  describes  in  more  detail  the  stages  Pahl  and  Beitz  describe  in  their  explanation of embodiment design.  

Table 6: Explanation of Embodiment Design (Pahl & Beitz, 1984)

Stage  Further description 

Information   Identify requirements that will have a significant impact on the initial design  e.g. relating to size, arrangement, materials 

Definition   Produce scale drawings including constraints that both affect and determine  design 

Creation 

 Identify the embodiment determining assemblies and components that fulfil  the main functions 

 Produce preliminary layouts for the general arrangement of the product,  component shapes and materials 

 Determine which auxiliary functions are essential and look for solutions which  already exist 

 Develop detailed layouts for main function carriers 

 Develop detailed layouts for auxiliary functions  

Evaluation   Check the layout for mistakes (using the checklist given below) and refine 

 Evaluate layouts against technical and economic criteria    Decision   Fix preliminary layout 

Creation   Optimise the designs for the selected layout by eliminating weak points  identified through the evaluation   

Evaluation   Check layout for errors and make any improvements. (Technical and  economic viability must be established by this point)    

 Prepare preliminary parts list and preliminary production documents  Decision   Fix definitive layout design (pass on to detail design phase) 

This model identifies the stages in which a developer must be engaged in order to  produce the design concept in a physical form. The process identifies various points  at  which  evaluation  must  occur,  but  does  not  identify  any  stage  at  which  the  developer may return to earlier stages in order to evaluate or change the design.  

The  first  stage  in  the  embodiment  process  shown  in  Figure  15  is  to  ‘identify  embodiment  determining  requirements’,  Pahl  &  Beitz  (1984)  offer  a  checklist  for  the embodiment design stage as detailed in  

Table 7. This list enables a rough layout to be developed using the requirements and  size constraints identified. 

Chapter 3: Sociotechnical approaches to retrofit 

 ‐ 71 ‐  

Table 7: Embodiment design checklist (Pahl & Beitz, 1984)

Headings  Examples 

Do  the  chosen  overall  layout,  component  shapes,  materials  and  dimensions  provide: 

 Adequate durability (strength) 

 Permissible deformation (stiffness) 

 Adequate stability  

Safety  Have all the factors affecting the safety of the components, of the function, of  the operation and of the environment been taken into account? 

Ergonomics 

Have  the  man‐machine  relationships  been  taken  into  account?  Have  unnecessary  human  stress  or  injurious  factors  been  avoided?  Has  attention  been paid to good physical layout? 

Production  Has  there  been  a  technological  and  economic  analysis  of  the  production  procedure? 

Transport  Have  the  internal  and  external  transport  conditions  and  risks  been  examined  and taken into account? 

Operation  Have all the factors influencing the operation, such as noise, vibration, handling,  etc. been considered? 

Maintenance  Can maintenance, inspection and overhaul be easily performed and checked? 

Costs  Have  the  stipulated  cost  limits  been  observed?  Will  additional  operational  or  subsidiary costs arise? 

Schedules  Can  the  delivery  dates  be  met?  Are  there  design  modifications  that  might  improve the delivery situation? 

It  interesting  to  note  that  the  term  ‘ergonomics’  features  in  the  list.  However,  ergonomics  in  this  form,  as  indicated  by  the  examples,  is  largely  related  to  the  physical  form  of  the  product  and  how  it  ‘fits’  the  user,  rather  than  the  understanding,  interaction  or  acceptance  issues  encompassed  by  some  wider  definitions of ergonomics (Nielsen, 1993, p.358). 

Due to the nature of this research and the development of technologies as part of a  research project, much of the conceptual phases had been completed in prior work. 

Therefore,  the  design  processes  within  the  project  already  had  requirements  and  concepts  existing  from  previous  work  and  experience.  As  already  stated,  the  technologies within the CALEBRE project and the heat pumps featured in the case 

Chapter 3: Sociotechnical approaches to retrofit 

 ‐ 72 ‐  

example  were  predominantly  in  the  embodiment  stage  of  design.  In  a  complete  design process, once a concept has passed through the embodiment stage, it enters  the detail design stage, however due to the scope of the thesis this stage will not be  discussed here.