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QUALITÄT KONSTRUIEREN
Universität des Saarlandes, 06.02.2014
Prof. Dr.-Ing. Michael Vielhaber
Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
06.02.2014 2Universität des Saarlandes - Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
� Prof. Dr.-Ing. Michael Vielhaber
� Produktentwicklung bei ABB, Husky, Daimler
� Seit 2010 an der Universität des Saarlandes
� Konstruktionstechnik
� „Effiziente & effektive Prozesse für effiziente & effektive Produkte“
Qualität konstruieren
06.02.2014 3Universität des Saarlandes - Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
Qualität … … konstruieren
Grad, in dem die Produktmerkmaledie Anforderungen erfüllen
[∼ISO 9000]
Gesamtheit aller Tätigkeiten, mit denen, ausgehend von Anforderungen, die Produktmerkmale erarbeitet werden
[∼VDI 2221]
� Konstruktion erzeugt Qualität
Qualität beeinflussen
06.02.2014 4Universität des Saarlandes - Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
Produktlebenszyklus
Qualität konstruieren Qualität produzieren Qualität prüfen
Produktentwicklung ProduktionDistri-bution
NutzungEnt-
sorgungMaterial
Fehlerkosten
06.02.2014 5Universität des Saarlandes - Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
Produktentwicklung ProduktionDistri-bution
NutzungEnt-
sorgungMaterial
10000
1000
100
10
1
relativeKosten
Qualität konstruieren Qualität produzieren Qualität prüfen
Konzeptänderung
Zeichnungsänderung
Änderung vor Serienanlauf
… nach Serienanlauf
… beim Kunden
„Rule of Ten“
„5-S
igm
a-W
and
“
Qualitätskosten
06.02.2014 6Universität des Saarlandes - Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
1σσσσ 2σσσσ 3σσσσ 4σσσσ 5σσσσ 6σσσσ Qualitätsniveau
[qualitative Darstellung, nach Seibert 1998, Töpfer 2009]
Qu
alit
ätsb
ezo
gen
e K
ost
en
Fehlerkosten(intern/extern)
Fehlervermeidungs-kosten (ohne DFSS)
SummeQualitätskosten
(ohne DFSS)
(mit DFSS)
DFSS: Design for Six Sigma
(mit DFSS)
… und wie?
06.02.2014 7Universität des Saarlandes - Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
Design to Quality
Design toEfficiency & Sustainability
Design to Knowledge
Produktentwicklung ProduktionDistri-bution
NutzungEnt-
sorgungMaterial
Qualität produzieren Qualität prüfenQualität konstruieren
Pro
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Lean Product Development
Sustainable Product Development
Robust Design
Simulation-basedProduct Development
Design for Six Sigma
Design for Six Sigma
06.02.2014 8Universität des Saarlandes - Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
Organisationund
Projektmanagement
StrukturierterEntwicklungs-
prozess
unterstützendeMethodenund Tools
DFSS(Design for Six Sigma)
[∼TEQ]
Wissensmanagement
Technologiemanagement
Innovationsmanagement
DFSS: Strukturierter Entwicklungsprozess
06.02.2014 Universität des Saarlandes - Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
ProduktionDistri-bution
NutzungEnt-
sorgungMaterial
Produktplanung
-Konzept-entwicklung
Modellierung Modellierung & Simulation
Spezifikation
Konzeptauswahl
Freigabe
Detaillierung Detaillierung & Ausarbeitung
PrototypenbauPrototypenbau& Test
Produktentwicklung
Identify
Design
Optimize
Validate
Validate
9
Simulation-based Product Development
06.02.2014 10Universität des Saarlandes - Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
� Absicherung von Qualitätszielen ab den frühen Entwicklungsphasen
� höheres Systemverständnis erlaubt Entwicklung robusterer Produkte
Prozessfortschritt
Aufwand/Systemwissen
Entwicklung Serienanlauf
Entwicklungsaufwand(konventionell)
Systemwissen(konventionell)
(simulationsbasiert)
(simulationsbasiert)
[qualitative Darstellung, nach Albers]
Simulation-based Product Development
06.02.2014 11Universität des Saarlandes - Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
� Vielfältige Simulationsmöglichkeiten
� von der Systemsimulation bis hin zur Toleranzsimulation
[r.: PTC]
Robust Design
06.02.2014 12Universität des Saarlandes - Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
� Robustheit:
� Fähigkeit eines Systems, seine Funktion auch bei Schwankung der Umgebungsbedingungen aufrecht zu erhalten
� Robust Design:
� Optimierung eines Produktes derart,
• dass es weniger sensitiv gegen unvermeidbare Streuungen von Eingangsgrößen aus Fertigung, Umwelt und Betriebs wird
• dass die Variabilität des Produktverhaltens verringert und das Produktverhalten somit besser vorhersagbar wird
� Methoden:
� Taguchi-Methode
� Design of Experiments
� Tolerance Management
Forschung – Lehre – Transfer
06.02.2014 13Universität des Saarlandes - Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
Lehre
Design toQuality
Design toEfficiency &
Sustainability
Design to Knowledge
Forschung
Pro
zess
Pro
du
kt
IT
Pro
zess
Pro
du
kt
IT
Forschung @ LKT
� Entwicklungsmethodik und -prozesse� simulationsbasiert
• frühe Reifegrade durch kontinuierliche Validierung
� leichtbauorientiert• Gewichtsoptimierung von und durch Mechatronik
� effizienzorientiert• Lebenszyklusbetrachtung von Produkt und Anlage
� Integration von Produkt- u. Anlagenentwicklung� Änderungsmanagement� Toleranzmanagement
Lehre @ LKT
� Produktentwicklungsmethodik� Qualitätsmethoden im Entwicklungsprozess
� Grundlagen der Konstruktion� Tolerierung und Toleranzmanagement
� Virtuelle Produktentstehung und CAD
Forschung – Lehre – Transfer
06.02.2014 14Universität des Saarlandes - Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
Transfer Schulung
Pro
zess
Pro
du
kt
IT
Umsetzung
Pro
zess
Pro
du
kt
IT
Synthese
Pro
zess
Pro
du
kt
IT
Analyse
Pro
zess
Pro
du
kt
IT
Lehre
Design toQuality
Design toEfficiency &
Sustainability
Design to Knowledge
Forschung
Pro
zess
Pro
du
kt
IT
Pro
zess
Pro
du
kt
IT
Transfer @ LKT
� Analyse, Synthese, Umsetzung & Schulung� im Rahmen von öffentlich geförderten und industrieseitig beauftragten Projekten� Einbindung von studentischen Abschlussarbeiten und Promotionsprojekten
Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
Universität des Saarlandes
www.lkt.uni-saarland.dewww.productdevelopment.de
Prof. Dr.-Ing. Michael Vielhaber
vielhaber@lkt.uni-saarland.de