GPE Vorlesung 02 MethodenI SS07

Grundlagen der ProduktentwicklungMethoden I

SS 07 Vorlesung 02 27.04.2007

P f D I Ud Li dProf. Dr.-Ing. Udo LindemannLehrstuhl fr Produktentwicklung

Freitag 12:15 13:45 Uhr MW 2001Freitag 12:15-13:45 Uhr, MW 2001

Sprechstunde Prof. Lindemann Donnerstag, 11:00-12:00 Uhrund nach Vereinbarung bitte anmelden!und nach Vereinbarung bitte anmelden!

GPE_VO_02 SS07 Dic - 1 2007 Prof. Lindemann

Vorlesungsbetreuung und -organisation

Dipl.-Ing. David Hellenbrand

Telefon +49 (0)89 289 151-26Telefax +49 (0)89 289 151-44E M il d id h ll b d@ t dE-Mail [email protected] 2136

GPE_VO_02 SS07 Dic - 2

Gliederung GPE

01 Einfhrung 28.04.0502 Methoden I 05.05.0603 Methoden II 12.05.0604 Maschine als System Systemdenken 19.05.0605 Modellierung von Systemen 26.05.0606 Gestaltung Grundregeln und Prinzipien 02.06.0607 Schden im Maschinenbau 09 06 0607 Schden im Maschinenbau 09.06.0608 Beanspruchung 16.06.0609 Bauteilfestigkeit 23.06.06g10 Herstellgerechtes Konstruieren I 30.06.0611 Herstellgerechtes Konstruieren II 07.07.0612 Kostenzielorientiertes Entwickeln 21.07.06


Lsen Sie das Problem

die beiden Teile des Wrfels voneinander zu lsen. Welche geometrische Form mssen die Teile haben, damit sie voneinander getrennt werden knnen?


Methoden I

Methoden (Wofr? Wo gibt es Einsatzgebiete?)

Auswhlen von MethodenAuswhlen von Methoden

Das Mnchener Vorgehensmodell

1. Ziel planen2. Ziel analysieren3 Problem strukturieren3. Problem strukturieren4. Lsungsideen ermitteln5. Eigenschaften ermitteln6. Entscheidungen herbeifhren7. Zielerreichung absichern

ZusammenfassungZusammenfassung


Lernziele

Verstehen, wie das methodische Vorgehen in der Produktentwicklung funktioniert.

Die Vorteile methodischen Vorgehens kennen lernen. Erkennen, warum es ntig ist viel Zeit in die Klrung der Problemstellung

zu investierenzu investieren. Erkennen von Zielkonflikten im Entwicklungsprozess.


Methoden I







Bedeutung des methodischen Vorgehens in der Produktentwicklung

Grundlage des Unternehmenserfolgs sind qualitativ hochwertige Produkte, die zu einem annehmbaren Preis rechtzeitig am Markt angeboten werden. Di i t d h i i t i t ( d i t i d ) P d kt t i klDies ist nur durch eine integrierte (und integrierende) Produktentwicklung mglich. Dies wird u. a. durch methodisches Vorgehen untersttzt.

Vorteile methodischen Vorgehens Subjektive und objektive Aspekte knnen bewusst gemacht werdenSubjektive und objektive Aspekte knnen bewusst gemacht werden. Der Lsungsraum kann weitgehend erfasst werden. Die Lsungsqualitt kann erhht werden. Die Nachvollziehbarkeit der Lsungsfindung wird erleichtert. Zielorientiertes Arbeiten wird untersttzt.

Di B h h K l itt i d t tt t Die Beherrschung von Komplexitt wird untersttzt.


Wirkung von Methoden in der Produktentwicklung


Methoden als Komponente des Problemlsens

Konstr ArbeitsklimaKonstr. Arbeitsklima

Psychologie Handlungsethik

...

Problem Methoden Lsung

FachwissenErfahrung


Situationskenntnis

g

...


Beispiel fr das Problemlsen mit Methoden


Ausgleich von Bodenunebenheiten

Variation von physikalischen EffektenBodenunebenheiten physikalischen Effekten

Feder-Dmpfer-System zur Entkopplung

Fahrgastraum/Strae, Blattfeder oder ein Reifen


Problemlsen: Was wrden Sie tun?

Fragestellung: Was wrden Sie tun, um einzelne Mandarinenstckchen dosenfertig zuzubereiten?

von Hand schlenvon Hand schlen

Schale abhobeln

in Segmentein Segmenteschneiden


Problemlsen: Was wrden Sie tun?

Lsung: So werden Mandarinenstckchen dosenfertig zubereitet.

Mandarinen werden Durch das AufbringenMandarinen werden in heiem Wasser gewaschen, damit sich die Schale von

Durch das Aufbringen eines Wasserstrahls mit hohem Druck werden die Frchte in

der Frucht lst. die einzelnen Segmente zerteilt.

Mithilfe von Gummirollen wird die gelste Schale

d F ht

Zuletzt wird in einem mehrere Kilometer langen leichten S b d di H tvon den Frchten

entfernt.Surebad die Haut der Segmente abgelst.


Welche Arten von Methoden gibt es?

Berechnungsmethoden Methoden der virtuellen Arbeit Berechnungsmethoden Methoden der virtuellen Arbeit Simulationsmethoden mathematische Methoden

M th d d

Simulationsmethoden mathematische Methoden

M th d d

Methoden gibt es in sehr unterschiedlicher Ausprgung!

Methoden der Wirtschaftlichkeitsrechnung

Arbeitsmethoden

Methoden der Wirtschaftlichkeitsrechnung

Arbeitsmethoden ArbeitsmethodenArbeitsmethoden Methoden der Statistik Methoden der Statistik

Brainstorming Bewertung

Schadensanalyse

Brainstorming Bewertung

Schadensanalyse Schadensanalyse Versuchsplanung Qualittsmethoden

Schadensanalyse Versuchsplanung Qualittsmethoden Risikoanalyse ... Risikoanalyse ...


Methoden I







Modell zur Methodenbeschreibung

Beschreibungsmodell Der Zweck einer Methode fokussiert auf die

F W k i ht/b i kt d ?

Zweck

SituationFrage: Was kann erreicht/bewirkt werden? Mit der Situation einer typischen

Anwendung wird der Rahmen einer M h d d b k

Situation

Vorgehen

Methodenanwendung abgesteckt. Die Beschreibung des Vorgehens einer

Methode erlutert den grundstzlichen

Wirkungen/Nebenwirkungen

BeschreibungAblauf.

Wirkungen und Nebenwirkungen des Einsatzes einer Methode sind Elemente fr

St i f ti

esc e bu g

Anwendung

die Auswahl und die Steuerung der Adaption.

AnwendungsmodellVorgehens-

schritteInput Output

Steuerinformationen

in Anlehnung an SADT (Structured Analysis and Design Technique) modelliert.

schritte

Ressourcen


Modell zur Methodenbeschreibung am Beispiel einer Berechnungsmethode

Zweck Ermittlung von Ausprgungen ausgewhlter Merkmale auf Basis

l ti h M d ll di ithilf h ik li h Z h danalytischer Modelle, die mithilfe physikalischer Zusammenhnge oder empirisch ermittelt wurden.

Situation In Abhngigkeit vom Aufwand, der Kompetenz des Anwenders, der

geforderten Genauigkeit und Reproduzierbarkeit etc. erfolgt die Auswahl der Methode.

Vorgehen Planung der Berechnung (Berechnungsmodell, Parameter, Grenzen etc.) Festlegen der Auswertung und Dokumentation Festlegen der Auswertung und Dokumentation.Wirkung Aufwand und Nutzen sind in hohem Mae abhngig von der Situation.

Besonders in frhen Entwicklungsphasen sind berschlagsrechnungen hilfreich.


Modell zur Methodenbeschreibung am Beispiel Suchmaschine

Zweck Finden von spezifischen Informationen bei offenen Sachverhalten z. B. zur Klrung von Anforderungen oder zur LsungssucheVorgehen Zu Beginn muss geklrt werden, welches Ziel mit der Recherche verfolgtZu Beginn muss geklrt werden, welches Ziel mit der Recherche verfolgt

wird und welche Suchbegriffe sich zur Spezifizierung der Suchergebnisse eignen. Rechercheergebnisse mssen z B mithilfe einer Vorauswahl hinsichtlich Rechercheergebnisse mssen z. B. mithilfe einer Vorauswahl hinsichtlich

der jeweiligen Bedeutung wie auch der Inhalte klassifiziert werden.Wirkung Die Internetrecherche kann zur gezielten Informationsbeschaffung oder

auch zur Analogiebildung fr offene Fragestellungen genutzt werden. Problematisch ist die enorme Informationsflut, die dabei entsteht. Schwierig ist auch die Beurteilung der Qualitt und Aktualitt der reichlich

vorhandenen Informationen.


Mnchener Methodenmodell (MMM)

Methoden-einsatz klren

Vorbedingungen, Anforderungen,

verfgbarer Input

Ziele,Zielbedingungen,

angestrebter Output

Anwendungs- und Randbedingungen

zu beantwortende Frageng p g pg

Methodeauswhlen

erreichbarer OutputWirkungen,

Nebenwirkungen

erforderlicher InputInformationen, Daten

Auswahl-attribute

Ressourcen

Methodeanpassen

Anpassungs-attribute

RessourcenAnwender, Fhigkeiten,

Erfahrung,

Methodeanwenden

Anwendungs-

Input Vorgehenbasierend auf dem Arbeitsprinzip Output

Methode

anwenden attribute UntersttzungBeschreibungen, Beispiele, Tools,

Formbltter, Hinweise


Mnchener Methodenmodell am Beispiel Suchmaschine

Methoden-einsatz klren

Suche nach wissenschaftlichen Texten zu einem Thema, ohne konkrete LiteraturhinweiseS hl t Th i d h d Schlagworte zum Thema sind vorhanden

Methodeauswhlen

Internetrecherche mit Google Scholar bentigt Suchbegriffe in entsprechender Sprache greift, soweit verfgbar, auf wissenschaftliche Texte weltweit zu

Methodeanpassen

Anwender ist neu im Thema Anwender hat viel Erfahrung in Internetrecherchen

Methodeanwenden

Internetrecherche, untersttzt von Methoden zur Vorauswahl der umfangreichen Suchergebnisse aufgrund der ziemlich anwenden de u a g e c e Suc e geb sse au g u d de e cunspezifischen Suchbegriffe zum Thema.


Methoden I







Das Mnchener Vorgehensmodell (MVM)

Ziel Eigenschaften

L id

analysieren ermitteln

Ziel

Lsungsideenermitteln

Ziel-erreichungplanen erreichungabsichern

EntscheidungenProblem gherbeifhrenstrukturieren


Anwendung des MVM

Ziel Eigenschaftenanalysieren

germitteln

Ziel


Ziel-erreichungplanen erreichungabsichern

EntscheidungenProblem Entscheidungenherbeifhrenstrukturieren

Standardvorgehen


Standardvorgehen

Rekursive Anwendung des MVM


Vorgehensplanung und Methodenauswahl

Sie sind Entwickler in einem Unternehmen fr Haushaltsgerte. Entwickeln Sie ein geeignetes Konzept fr eine neue, konkurrenzfhige Kaffeemaschine!

Zielanalysieren

Eigenschaftenermitteln

Anforderungscheckliste Mind Mapping Wirkungsnetz Ursachen-Wirkungsanalyse

Anforderungscheckliste Mind Mapping Wirkungsnetz Ursachen-Wirkungsanalyse

Schtzen Berechnungen Numerische SimulationV h

Schtzen Berechnungen Numerische SimulationV h

Lsungs-Ideen

ermitteln

g y Recherchen

g y Recherchen Versuche Versuche

Target Costing Analyse Target Costing Analyse

Zielplanen

ermitteln

Ziel-erreichungabsichern

Patentrecherche Brainstorming Bionik

Patentrecherche Brainstorming Bionik

y Fehlerbaum FMEA

y Fehlerbaum FMEA

EntscheidungenProblem

Interviews Benchmarking Betrachtung von Konkurrenzprodukten

Interviews Benchmarking Betrachtung von Konkurrenzprodukten

Bionik Bionik

herbeifhrenstrukturierenKonkurrenzproduktenKonkurrenzprodukten

Abstraktion Funktionsmodellierung Freiheitsgradanalyse

Abstraktion Funktionsmodellierung Freiheitsgradanalyse

Paarweiser Vergleich Einfache Punktbewertung Gewichtete Punktbewertung

Paarweiser Vergleich Einfache Punktbewertung Gewichtete Punktbewertung


FreiheitsgradanalyseFreiheitsgradanalyse

2007 Prof. Lindemann

Vorgehensplanung und Methodenauswahl am Beispiel Mountainbike

Problemstellungen Fachleute und Laien arbeiten zusammen. Design ist hufig nicht ansprechend. Fahrrad rostet. Technische undTechnische und

mechanische Kenntnisse sind nur begrenzt vorhanden.

Zielanalysieren

Eigenschaftenermitteln

Zielanalysieren

Eigenschaftenermittelng

Es sind Berhrungs-ngste bezglich neuer Werkstoffe vorhanden. Zielplanen


Ziel-erreichung

b i h

Zielplanen


Ziel-erreichung

b i h

Es besteht keine Erfahrung mit Teamarbeit.

p a e


absichernp a e


absichern

Teamarbeit. gherbeifhrenstrukturieren

gherbeifhrenstrukturieren


Methoden I







Inhalte der Zielplanung

Ziel planen Analyse der Situation bezglich der Einflussgren (Markt, Produkt,

K d t )Kunde etc.) Betrachtung des Systems Klrung der ersten orientierenden Anforderungen g g Ableitung konkreter Manahmen zur Produkt- und Prozessplanung

Was fr eine Art von Mountain-Bike soll entwickelt werden?

Was fr eine Art von Mountain-Bike soll entwickelt werden?

Fr welchen Markt soll das Mountain-Bike entwickelt werden?

Fr welchen Markt soll das Mountain-Bike entwickelt werden?


Methoden zur Untersttzung der Zielplanung

Recherchen (Patente, Datenbanken, Studien etc.) Fragebgen, Interviews unternehmensinterne Workshops Analyse der Marktakzeptanz

P d kt l (F kti S h h t ll K t t ) Produktanalyse (Funktionen, Schwachstellen, Kosten etc.) Fremdproduktanalyse (Benchmarking) Recherche nach neuen TechnologienRecherche nach neuen Technologien Diskussion und Verschiebung der Systemgrenze


Bedeutung der Situationsanalyse

Ausgewhlte Beispiele mit unzureichender Situationsanalyse

Autoradio mit sehr vielen Funktionen: Bedienung erfordert hohe Aufmerksamkeit

Sonnenschutz im Fakulttsgebude

hohe Aufmerksamkeit


Methoden I







Inhalte der Zielanalyse

Bei der Zielanalyse werden Ziele und Anforderungen geklrt. Zielkonflikte werden erkannt und Anforderungen in geeigneter Form (z. B. einer A f d li t ) d k ti tAnforderungsliste) dokumentiert.

Gewicht Kosten Gewicht KostenKosten Einfederung/Last bersetzung

Kosten Einfederung/Last bersetzung Bremsmomente Bremsmomente


Methoden zur Untersttzung der Zielanalyse

Fragetechniken Textanalyse Mind Mapping Wirkungsnetz

U h Wi k l Ursachen-Wirkungsanalyse Recherchen AnforderungschecklisteAnforderungscheckliste Konsistenzmatrix


Mgliche Zielkonflikte am Beispiel Mountainbike

Weiche FederungRadfhrung und Nachgiebigkeit

Weiche FederungRadfhrung und Nachgiebigkeit

Harte Federungsteife Radfhrungsportliches Fahr erhalten

Harte Federungsteife Radfhrungsportliches Fahr erhaltenI tiI ti

MassivbauMassivbau

g gFederungskomfort

g gFederungskomfortsportliches Fahrverhaltensportliches Fahrverhalten

Zi lk flikt

Innovationneues ProduktMarktakzeptanz als Risiko

Innovationneues ProduktMarktakzeptanz als Risiko

hohes Gewichtgeringer Luftwiderstand (kleine Querschnitte)

kostengnstig

hohes Gewichtgeringer Luftwiderstand (kleine Querschnitte)

kostengnstig

Zielkonflikte mssen frhzeitig erkanntund gelst werden

RisikoEntwicklungszeitRisiko

Entwicklungszeit

kostengnstigkostengnstigWeiterentwicklungkurze EntwicklungszeitKonstruktion basiert

Weiterentwicklungkurze EntwicklungszeitKonstruktion basiert

Langer RadstandLanger Radstand Kurzer Kurzer

Leichtbaugeringes Gewichtgroe Querschnitte

Leichtbaugeringes Gewichtgroe Querschnitte

Konstruktion basiertauf ErfahrungKonstruktion basiertauf Erfahrung

gFahr-, Brems- und Federungsverhalten

gFahr-, Brems- und Federungsverhalten

RadstandWendigkeitRadstandWendigkeit

hohe Kostenhohe Kosten


Strukturierungsmglichkeiten von Anforderungen


Ausschnitt aus einer Anforderungscheckliste

GPE_VO_02 SS07 Dic - 36Quelle: nach Pahl et al. 2003 2007 Prof. Lindemann

Ausschnitt aus der Anforderungsliste eines Fahrradgepcktrgers


Methoden I







Inhalte der Problemstrukturierung

Das Strukturieren des Problems bedeutet die Strukturierung des Systems und der Problemstellung sowie das Festlegen von H dl h kt I di S h itt dHandlungsschwerpunkten. In diesem Schritt werden

das vorliegende Problem fokussiert und zerlegt, Freirume ermittelt,, Ziele formuliert.

Was ist der Schwerpunkt der Entwicklungsaufgabe?

Was ist der Schwerpunkt der Entwicklungsaufgabe?

Was steht im Zentrum der Entwicklungsbemhungen?

Was steht im Zentrum der Entwicklungsbemhungen?


Methoden zur Untersttzung der Problemstrukturierung

Abstraktion Blackbox Verknpfungsmatrix Funktionsmodellierung

F ih it d l Freiheitsgradanalyse Problemformulierung

Kraft an Antriebselement

leiten

Kraft auf Verzgerungs-

krper

Verzgerungs-krper

verschleienleiten

Kraft auf Fahrbahn leiten

bertragen

Sitzmglichkeit anpassen

verschleien

Person transportieren

Kraft auf Lenkkrper bertragen

Lenkkrper anpassen

Reifen verschleien


Zielformulierung am Beispiel Mountainbike

Ziel ist die Erstellung eines neuen Rahmenkonzepts im Einsatzgebiet eines Allroundfahrrads. Durch die geeignete Wahl von Geometrie und M t i l ll i O ti K f t d h F d d R hMaterial soll ein Optimum an Komfort durch Federung des Rahmens, aber auch przises Fahrverhalten durch Steifigkeit erreicht werden.


Zusammenfassung Methoden I

Die Bedeutung von Methoden zur Eigenschaftsfrherkennung wurde vorgestellt.

Die Vorteile von Methoden wurden anhand von Beispielen diskutiert. Das Mnchener Vorgehensmodell wurde eingefhrt. Methoden zur Untersttzung der ersten Schritte im MVM wurden Methoden zur Untersttzung der ersten Schritte im MVM wurden

genannt. Das Vorgehen zur Situationsanalyse, Anforderungsdokumentation und

Problemformulierung wurde vorgestellt. Die Bedeutung einer umfassenden Aufgabenklrung wurde

hervorgehobenhervorgehoben.


Gliederung GPE

01 Einfhrung 20.04.0702 Methoden I 17.04.0703 Methoden II 04.05.0704 Maschine als System Systemdenken 11.05.0705 Modellierung von Systemen 18.05.0706 Gestaltung Grundregeln und Prinzipien 25.05.0707 Schden im Maschinenbau 01 06 0707 Schden im Maschinenbau 01.06.0708 Beanspruchung 08.06.0709 Bauteilfestigkeit 15.06.07g10 Herstellgerechtes Konstruieren I 22.06.0711 Herstellgerechtes Konstruieren II 29.06.0712 Kostenzielorientiertes Entwickeln 06.07.07


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