GPE Vorlesung 05 Modellierung SS07

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  • Grundlagen der ProduktentwicklungModellierung von Systemen

    SS 07 Vorlesung 05 18.05.2007

    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_05 SS07 - 1 2007 Prof. Lindemann

  • Gliederung GPE

    01 Einfhrung 20.04.0702 Methoden I 27.04.0703 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

    GPE_VO_05 SS07 - 2 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Modellierung von Systemen

    Modellierung

    Beschreibungs /DarstellungsformenBeschreibungs-/Darstellungsformen

    Sichten unterschiedlicher Disziplinen

    Beispiel Bohrmaschine

    ZusammenfassungZusammenfassung

    GPE_VO_05 SS07 - 3 2007 Prof. Lindemann

  • Rckblick Termin 4: Bestandteile eines Systems

    Umfeld

    Output ARelationen

    Umfeld

    Output ARelationen

    Umfeld

    Output ARelationen

    Umfeld

    Output ARelationen

    Element 1Element 4Input

    Output ARelationen

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    Element 2

    Element 3 Output B

    SystemgrenzeSystemgrenzeSystemgrenzeSystemgrenze

    GPE_VO_05 SS07 - 4 2007 Prof. Lindemann Quelle: nach Daenzer

  • Rckblick Termin 4: Komplexitt

    Die Komplexitt eines Systems ist abhngig von:Die Komplexitt eines Systems ist abhngig von: Elementen

    Anzahl der Elemente Art und Verschiedenartigkeit der Elemente Ungleichmigkeit der Aufteilung der Elemente

    Relationen Relationen Anzahl der Elemente Art und Verschiedenartigkeit der Elemente Ungleichmigkeit der Aufteilung der Elemente

    Dynamik der (Eigen-)Dynamik des Systems (Art und Anzahl der mglichen Zustnde)der (Eigen )Dynamik des Systems (Art und Anzahl der mglichen Zustnde)

    Zum Umgang mit Komplexitt bedarf es einer Systematik:Systemdenken, Strukturierung, Systemanalyse, Modelle,

    GPE_VO_05 SS07 - 5 2007 Prof. Lindemann

  • Komplexe Produkte?

    Ein Nagel ein scheinbar einfaches Produkt

    Betrachtet man jedoch die Herstellung der hoch beanspruchten Ngel in riesigen Stckzahlen, so erkennt

    man die Komplexitt in diesem Produkterstellungsprozessesman die Komplexitt in diesem Produkterstellungsprozesses.

    Die Komplexitt eines Produktes hngtDie Komplexitt eines Produktes hngtvon unterschiedlichen Parametern ab.

    GPE_VO_05 SS07 - 6 2007 Prof. Lindemann

  • Systemdarstellung Modellbildung Modellbegriff

    Zur Beherrschung der hohen Komplexitt realer oder geplanter Produkte werden mithilfe der Systembetrachtung Modelle entwickelt und eingesetzt: Modelle dienen dem besseren Verstndnis eines (zu entwickelnden oder

    existierenden) Systems. Modelle entstehen durch Abstraktion und sind reduzierte Abbilder eines Modelle entstehen durch Abstraktion und sind reduzierte Abbilder eines

    komplexeren Sachverhalts. Modelle sind aufgabenspezifisch, zweckorientiert und trennen das fr die

    jeweilige Aufgabe Wesentliche vom Unwesentlichen.

    GPE_VO_05 SS07 - 7 2007 Prof. Lindemann

  • Probleme bei der Verwendung von Modellen

    Probleme: Modelle werden hufig mit der Realitt verwechselt Einseitige Betrachtungsweisen entstehen Unterschiedliche Begriffswelten entstehen

    M i t i d h i d bh i M d ll t di Meist sind mehrere, voneinander unabhngige Modelle notwendig Akzeptanz von Modellen

    GPE_VO_05 SS07 - 8 2007 Prof. Lindemann

  • Beispiele fr Modelle

    Modelle knnen zum Beispiel sein: analytische oder numerische Berechnungsmodelle Gedankenmodelle, Vorstellungen Funktionsmodelle

    k li t h i h M d ll h kl i d h l skalierte physische Modelle von sehr kleinen oder sehr groen realen Systemen (z. B. Anlagenbau)

    Modelle aus einfach zu verarbeitenden Materialien (Hartschaum, Holz ( ,etc., zum Beispiel als Designmodelle)

    kinematische Modelle in physischer oder in virtueller Formdi it l G t i d ll (CAD VR ) digitale Geometriemodelle (CAD, VR, )

    GPE_VO_05 SS07 - 9 2007 Prof. Lindemann

  • ModellierungshierarchieLast heben Problem (Anforderungen)

    Handkraft F Kraft F > F

    Funktion: Handkraft vergrern

    Funktionen

    ( g )

    Handkraft F1 Kraft F2 > F1

    F2F1

    l1 l2

    Physikalisches Prinzip: HebelF2 = F1 * l1/l2 Wirkprinzipienl1 l2 2 1 1 2

    Gestaltlsung:Geometrie,Werkstoff

    Wirkprinzipien

    Werkstoff

    Design for X:Leichtbau,K t

    WirkstrukturGestalt

    KonzeptKosten

    Entwurf

    Konzept

    Ausar

    Lsung (Produkt)

    Ausar-beitung

    GPE_VO_05 SS07 - 10 2007 Prof. Lindemann

    Lsung (Produkt)

    2007 Prof. Lindemann

  • Modellierung von Systemen

    Modellierung

    Beschreibungs /DarstellungsformenBeschreibungs-/Darstellungsformen

    Sichten unterschiedlicher Disziplinen

    Beispiel Bohrmaschine

    ZusammenfassungZusammenfassung

    GPE_VO_05 SS07 - 11 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Allgemeine Beschreibungsarten von Systemen

    verbal Gesprch

    mathematisch/abstrakt Formeln

    bildhaft Zeichnungen

    Text Tabelle

    Matrizen Funktionsmodelle Diagramme

    technische Zeichnungen

    CAD Diagramme Strukturen

    CAD Bilder, Filme

    Man walks along the railroad trackHe's goin' some place, there's no turnin' backThe Highway Patrol chopper comin' up over the ridgeMan sleeps by a campfire under the bridgeThe shelter line stretchin' around the cornerWelcome to the New World OrderFamilies sleepin' in their cars out in the SouthwestNo job, no home, no peace, no rest, NO REST!

    And The highway is alive tonightNobody's foolin' nobody is to where it goesI'm sitting down here in the campfire lightSearchin' for the Ghost of Tom Joad

    He pulls his prayer book out of a sleepin' bagThe preacher lights up a butt and takes a dragHe's waitin' for the time when the last shall be first and the first shall be lastIn a cardboard box 'neath the underpassWith a one way ticket to the promised landWith a hole in your belly and a gun in your handLookin' for a pillow of solid rockBathin' in the cities' aqueducts

    And The highway is alive tonightNobody's foolin' nobody is to where it goesI'm sittin' down here in the campfire lightWith the Ghost of old Tom Joad

    Guitar Solo

    Now Tom Said; "Ma, whenever ya see a cop beatin' a guyWherever a hungry new born baby criesWhereever there's a fight against the blood and hatred in the airLook for me ma'I'll be thereWherever somebodies strugglin' for a place to standWherever somebodies strugglin for a place to standFor a decent job or a helpin' handWherever somebody is strugglin' to be freeLook in their eyes ma,You'll see me! (repeat 8 times)

    And the highway is alive tonightnobody's foolin' nobody is to where it goesI'm sittin' down here in the campfire lightWith the Ghost of Tom Joad.

    Nr. Autor Titel Verlag Jahr Schlagwrter Kommentar Was1. Akao QFD - Quality Function Deployment moderne Industrie 1992 QFD2. Altschuller Erfinden - Wege z. Lsung techn. Probl. 1998 TRIZ3. Ambrosy, Stefan Methoden u. Werkzeuge f. d. IP Shaker 1997 Diss4. Bartlett, C. A.; Ghoshal, S. Managing across borders Harvard Business

    School Press1998 Verteilung Buch

    5. Bertalanffy Systemtechnik6. Birolini, Allessandro Qualitt und Zuverlssigkeit technischer Systeme Springer 1985 QM, Zuverlssigkeit Buch7. Braunsperger, Markus Qualittssicherung im Entwicklungsablauf Hanser 1992 QM Diss8. Bruns, Michael Systemtechnik - Methoden zur interdisziplinren

    SystementwicklungSpringer 1991 Systemtechnik Buch

    9. Bubb, H. Menschliche Zuverlssigkeit ecomed 1992 Ergonomie, Fehler Buch10. Burghardt, Manfred Projektmanagement, Leitfaden... Siemens 1993 Projektmanagement11. Burghardt, Manfred Einfhrung in Projektmanagement12. Caesar, C. Kostenorientierte Gestaltungsmethodik fr

    Variantenreiche SerienprodukteVDI 1991

    13. Carmel, Erran Global Software Teams - Collaborating across borders and time zones

    Prentice Hall PTR 1999 Verteilung Buch

    14. Conrat nderungskosten in der Produktentwicklung15. Daenzer, Huber Systems Engineering Verlag Ind. Org. 1997 Systems Engineering16. Danner, Stefan Ganzheitliches Anforderungsmanagement fr

    marktorientierte EntwicklungsprozesseShaker 1996 Aufgabenklrung Diss

    17. Detzer Technikkritik im Widerstreit VDI 1987 Gesellschaft Buch18. Detzer Wer verantwortet den industriellen Fortschritt Springer 1995 Gesellschaft Buch19. Drner, Dietrich Problemlsen als Informationsverarbeitung Kohlhammer 1987 Problemlsen, Psycho20. Drner, Dietrich Die Logik des Milingens Rowohlt 1989 Problemlsen, Psycho Buch21. Drner, Dietrich Lohhausen - Unbestimmtheit u. Komplexitt Huber 1983 Problemlsen, Psycho22 D Di t i h B l f i S l P h

    S = k ln W

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    Wirkung auf

    MotorMotor

    GetriebeGetriebe

    AntriebAntriebSchwingeSchwinge

    AnbautenAnbauten

    AbgasanlageAbgasanlageBremse (hinten)Bremse (hinten) Rad (hinten)Rad (hinten)

    22. Drner, Dietrich Bauplan fr eine Seele Psycho23. Dylla Denk- und Handlungsablufe b. Konstr. Hanser 1991 Diss24. Ehrlenspiel, Klaus Integrierte Produktentwicklung Hanser 1995 Konstruktionsmethodik, allg. Buch25. Ehrlenspiel, Klaus Ja, mach nur einen Plan26. Eppinger27. Ferguson, Eugene S. Das innere Auge Birkhuser 1993 Psycho, Ing. Buch28. Forrester, Jay W.

    (s.a. Steinmeier)Principles of System Wright-Allen 1968 Systemtechnik, BWL Buch

    29. Frankenberger, Eckart Arbeitsteilige Produktentwicklung VDI 1997 Psycho, Teams Diss, DA30. French, Michael Invention and Evolution Cambridge 1994 Innovation Buch31. Fuller Synergetics Macmillan 1982 Geometrie Buch32. Fuller Bedienungsanleitung fr das Raumschiff Erde Fundus 1998 System, Gesellschaft Buch33. Giapoulis Modelle f. effektive Konstruktionsprozesse Shaker 1997 Konstruktionsmethodik, allg. Diss34. Grabowski, Geiger Neue Wege zur Produktentwicklung Raabe 199735. Grabowski, Rude, Grein Universal Design Theory Shaker 199836. Gro, Eric Betriebslastenermittlung, Dimensionierung,

    strukturmech. u. Fahrwerkstechn. Untersuchungen von Mountainbikes

    VDI-Fortschritt 308 - R. 12: Verkehrs-/Fzg.techn.

    Fahrrad Buch

    37. Gnther Individuelle Einflsse auf Konstr.proz. Shaker 1998 Diss38. Hales, Crispin Analysis of the engineering design process in an

    industrial contextGants Hill Publications

    1987 Entwicklungsprozess allgemein Diss Cambridge

    39. Hofstadter, Douglas R. Gdel, Escher, Bach Klett-Cotta 1985 Logik, Mathematik, System Buch40. ICED-Proceedings 99 1999

    Element 9 x x x x

    Element 10RahmenRahmen

    VerkleidungVerkleidung

    FedergabelFedergabel

    Rad (vorne)Rad (vorne)

    Bremse (vorne)Bremse (vorne)LenkerLenker

    ArmaturenArmaturen

    BeleuchtungBeleuchtung

    ElektrikElektrik

    Passivsumme

    4

    6

    8

    10KritischeElemente

    PassiveElemente

    Karosserie

    Mensch-Maschine-Schnittstelle

    System Antriebs-System

    Ausstattung

    Aktivsumme0

    2

    0 2 4 6 8 10

    AktiveElemente

    TrgeElemente

    Hinterrad aggregatVorderrad

    Die Beschreibungsarten knnen miteinander verknpft sein bzw. nicht klar voneinander getrennt!

    GPE_VO_05 SS07 - 12 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

    g

  • Textuelle Beschreibungsarten

    Beispiele textueller Beschreibungsformen: Lasten-, Pflichtenheft Auftrag, Angebot Anforderungsliste

    B di W t l it t Bedienungs-, Wartungsanleitungen etc. Gesprch mit Entwickler, Kundendienst etc. (Interview) Telefon E-Mail FaxTelefon, E Mail, Fax Fragen, Checklisten Verffentlichungen, theoretische Abhandlungen Schulungsunterlagen Stcklisten

    GPE_VO_05 SS07 - 13 2007 Prof. Lindemann

  • Bildhafte Beschreibungsarten

    Beispiele bildhafter Beschreibungsformen: Fotos Videos Computeranimationen

    CAD (C t Aid d D i ) CAD (Computer Aided Design) FEM (Finite Elemente Methode) technische Zeichnungentechnische Zeichnungen Explosionszeichnungen Designstudien Montagezeichnungen Prinzip-/Konzeptskizzen

    Vi t l R lit Virtual Reality

    GPE_VO_05 SS07 - 14 2007 Prof. Lindemann

  • Abstrahierte/mathematische Beschreibungsarten

    Beispiele abstrahierter/mathematischer Beschreibungsformen: Funktionen, Gleichungssysteme logische Gleichungen Diagramme

    F kti d ll Funktionsmodell Matrizen, z. B. Beeinflussungsmatrix NetzplneNetzplne Hierarchien Strukturen parametrische Modelle Simulationen

    Kl ifi i (Obj kt Kl ) Klassifizierungen (Objekte, Klassen) Geometrie, Kinematik, physikalische Effekte

    GPE_VO_05 SS07 - 15 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Sonstige Beschreibungsarten

    Beispiele sonstiger Beschreibungsformen (insbesondere rein

    rein gedankliche Vorstellung

    Beispiele sonstiger Beschreibungsformen (insbesondere rein abstrakte und physische Modelle):

    Prototypen, Referenzmodelle in Hardware Rechnermodelle (Simulationen etc.)

    P d kt i h Produkt an sich Analogien, Metaphern, Vergleiche Geruchs- Geschmacksmuster haptische MusterGeruchs , Geschmacksmuster, haptische Muster

    Diese Beispiele beziehen sich vor allem auf unterschiedlicheTrgermedien (Vorstellung, Akustik, Papier, Rechner, Hardware etc.)

    GPE_VO_05 SS07 - 16 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Extrema der Beschreibungsarten

    Produkt an sich: gedanklichesProdukt an sich:ein bestimmtes, einzelnes, real existentes

    gedankliches Modell:rein abstrakte,

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    die beiden extremen Sichtweisen auf ein und

    dieselbe Sacheexistentes Produkt

    allgemeine Vorstellung von einem Produkt

    dieselbe Sache

    Jede Beschreibungsform stellt eine gewisse Abstraktion dar!

    GPE_VO_05 SS07 - 17 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Abbildungsmglichkeiten fr Systeme

    Prinzipiell die gleichen Mglichkeiten wie bei der InformationsbeschaffungPrinzipiell die gleichen Mglichkeiten wie bei der Informationsbeschaffung.Aber zustzlich noch spezielle Beschreibungs-/Abbildungsmglichkeiten.

    textuell mathematisch/grafischtextuell Flietext Tabelle Liste

    mathematisch/ abstrahiert

    Formeln Matrizen

    grafisch Netze Hierarchien Diagramme Liste Matrizen

    LogischeZusammenhnge

    Diagramme

    Diagramme Zeichnungen

    MotorradMotorradMotorradMotorrad

    M oto r Rahm en G etrieb e Verkleidung Federg ab el Schwinge Rad vo rne Rad h in ten Diagramme

    StrukturenRahmenRahmen

    VerkleidungVerkleidung

    Schalt-getriebe

    (Getriebe)

    Schalt-getriebe

    (Getriebe)

    AntriebAntriebFedergabelFedergabel

    SchwingeSchwinge LenkerLenker

    ArmaturenArmaturenBeleuchtungBeleuchtung

    AnbautenAnbauten

    ElektrikElektrikMotorMotor

    Abgas-anlageAbgas-anlage

    Rad (vorne)Rad (vorne)

    Bremse (vorne)Bremse (vorne)

    Bremse (hinten)Bremse (hinten)

    Rad (hinten)Rad (hinten)

    AggregatAggregat KarosserieKarosserie FahrwerkFahrwerk AusstattungAusstattung

    MotorMotor GetriebeGetriebe ReifenReifen Feder-DmpferFeder-

    Dmpferindirektindirekt direktdirekt

    RahmenRahmen

    VerkleidungVerkleidung

    Schalt-getriebe

    (Getriebe)

    Schalt-getriebe

    (Getriebe)

    AntriebAntriebFedergabelFedergabel

    SchwingeSchwinge LenkerLenker

    ArmaturenArmaturenBeleuchtungBeleuchtung

    AnbautenAnbauten

    ElektrikElektrikMotorMotor

    Abgas-anlageAbgas-anlage

    Rad (vorne)Rad (vorne)

    Bremse (vorne)Bremse (vorne)

    Bremse (hinten)Bremse (hinten)

    Rad (hinten)Rad (hinten)

    AggregatAggregat KarosserieKarosserie FahrwerkFahrwerk AusstattungAusstattung

    MotorMotor GetriebeGetriebe ReifenReifen Feder-DmpferFeder-

    Dmpferindirektindirekt direktdirekt

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    Rad h in ten Brem se vo rne Brem se h in ten An tr ieb Lenker Elektr ik Arm a turen Beleuch tung Anba uten Ab ga sa nla ge

    S ystem A MotorMotor

    RahmenRahmen

    GetriebeGetriebe

    VerkleidungVerkleidung

    AntriebAntriebSchwingeSchwinge

    ArmaturenArmaturen

    BeleuchtungBeleuchtung

    AnbautenAnbauten

    ElektrikElektrik

    AbgasanlageAbgasanlageBremse (hinten)Bremse (hinten) Rad (hinten)Rad (hinten)

    MotorMotor

    RahmenRahmen

    GetriebeGetriebe

    VerkleidungVerkleidung

    AntriebAntriebSchwingeSchwinge

    ArmaturenArmaturen

    BeleuchtungBeleuchtung

    AnbautenAnbauten

    ElektrikElektrik

    AbgasanlageAbgasanlageBremse (hinten)Bremse (hinten) Rad (hinten)Rad (hinten)

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    Q P E

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    Motor&Getriebe 3 0 2 2 0 0 1 1 2 11 8 138 88 aRahmen 3 1 2 3 0 1 1 2 3 16 16 100 256 k

    Federgabel 0 1 0 1 1 2 0 0 0 5 5 100 25 tSchwinge&Antrieb 2 3 0 1 1 0 0 1 2 10 8 125 80 a

    Verkleidung 1 3 1 1 0 2 0 3 2 13 14 93 182 kRder&Bremsen 0 1 2 2 1 0 0 0 1 7 2 350 14 t

    Lenker&Armaturen 0 1 1 0 2 0 2 2 0 8 7 114 56 tElektrik 0 1 0 0 1 0 1 0 0 3 5 60 15 t

    Anbauten&Beleuchtung 0 1 0 0 2 0 1 1 0 5 10 50 50 pAbgasanlage 2 2 0 1 1 0 0 0 1 7 10 70 70 p

    Passiv 8 16 5 8 14 2 7 5 10 10

    M R

    a

    F

    e

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    c

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    l

    Motor&Getriebe 3 0 2 2 0 0 1 1 2 11 8 138 88 aRahmen 3 1 2 3 0 1 1 2 3 16 16 100 256 k

    Federgabel 0 1 0 1 1 2 0 0 0 5 5 100 25 tSchwinge&Antrieb 2 3 0 1 1 0 0 1 2 10 8 125 80 a

    Verkleidung 1 3 1 1 0 2 0 3 2 13 14 93 182 kRder&Bremsen 0 1 2 2 1 0 0 0 1 7 2 350 14 t

    Lenker&Armaturen 0 1 1 0 2 0 2 2 0 8 7 114 56 tElektrik 0 1 0 0 1 0 1 0 0 3 5 60 15 t

    Anbauten&Beleuchtung 0 1 0 0 2 0 1 1 0 5 10 50 50 pAbgasanlage 2 2 0 1 1 0 0 0 1 7 10 70 70 p

    Passiv 8 16 5 8 14 2 7 5 10 10

    FedergabelFedergabel

    Rad (vorne)Rad (vorne)

    Bremse (vorne)Bremse (vorne)LenkerLenker

    FedergabelFedergabel

    Rad (vorne)Rad (vorne)

    Bremse (vorne)Bremse (vorne)LenkerLenker

    Abhngigkeiten Transparenz berblickAbhngigkeiten Priorisierung Strukturierung

    Transparenz Verstndnis Komplexittsreduzierung

    berblick Dokumentation Kommunikation

    Ziel

    GPE_VO_05 SS07 - 18 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Abbildungsformen verstehen (Beispiel technische Zeichnung)

    Wirkbewegungen untersuchen langsame Bewegung eines Bauteiles

    (Ei ) t ll d Ki tik(Eingang) vorstellen und Kinematik verfolgen

    dabei Krfte an Ein- und Ausgangb k i h ibercksichtigen

    unterschiedliche Systemzustndebetrachten

    Wenn Umsatzschwer erkennbarschwer erkennbar,

    (z. B. nur Kraft),oder wenn nur

    i F ktieine Funktion

    GPE_VO_05 SS07 - 19 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Abbildungsformen verstehen (Beispiel technische Zeichnung)

    Bauteilbetrachtung einteilige Maschine

    Fertigung

    Maschine als ein Teil vorstellen Warum einzelne Bauteile

    (Unterteilungen)? Bewegung

    Montage

    (Unterteilungen)?

    Werkstoff

    GPE_VO_05 SS07 - 20 2007 Prof. Lindemann

    Werkstoff

    2007 Prof. Lindemann

  • Verknpfung von Beschreibungsformen

    FunktionsmodellFunktionsarten Baustruktur

    Persontransportieren

    P B Ri ht

    Fahrrad

    Gestell Rder SteuerungPersontragen

    Bewegungermglichen

    Richtungbestimmen

    Gestell Rder Steuerung

    Gewichttragen

    Halt

    Beschleunigen Richtungvorgeben

    RichtungLeistung

    aufnehmen

    Felge

    Nabe

    Lenkung

    Schaltung

    Gabel

    Rahmen

    gebeng

    haltenLeistung

    bertragen

    Reifen Bremse

    Verzgern Einzelne Bauteileigenschaften (Form, Material, Gewicht, ...) und unterschiedliche Fachbereiche noch nicht (einmal) bercksichtigt!

    GPE_VO_05 SS07 - 21 2007 Prof. Lindemann

    ( ) g

    2007 Prof. Lindemann

  • Modellierung von Systemen

    Modellierung

    Beschreibungs /DarstellungsformenBeschreibungs-/Darstellungsformen

    Sichten unterschiedlicher Disziplinen

    Beispiel Bohrmaschine

    ZusammenfassungZusammenfassung

    GPE_VO_05 SS07 - 22 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Sichten unterschiedlicher Disziplinen

    Bei der Konstruktion oder Analyse einer Maschine sind unterschiedlichsteBei der Konstruktion oder Analyse einer Maschine sind unterschiedlichste Disziplinen/Fachbereiche zu bercksichtigen. Hierzu gehren z. B.:

    Mechanik Technik Chemie Mechanik, Technik Elektrik/Elektronik Software

    Chemie Biologie Architektur

    Design Fluidmechanik Kosten, Controlling

    Medizin Arbeitsmedizin Psychologie, g

    Fertigung, Montage Ergonomie

    Physik

    Bauwesen Anwender Service

    y g

    Physik Thermodynamik

    ... Verfahrenstechnik

    Service Recycling

    Jede Disziplin hat eigene, spezielle Schwerpunkte, Betrachtungsweisen, Beschreibungsformen etc.!

    GPE_VO_05 SS07 - 23 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Sicht KostenKosten haben in der heutigen Produktentwicklung eine hohe Bedeutung.

    Was kostet eineFunktion?

    BeschaffungskostenInstandhaltungskosten

    Wieviel zahltder Kunde?

    g g g

    Gewinn

    gBetriebskosten

    Wie ird dasWas kostet ein

    Bauteil?

    Wieviel darf dasProdukt kosten?

    Gewinn

    Wert

    Wie wird dasBudget verteilt?

    Was kostetDesign?

    Fi /V i bl

    Herstellkosten,Materialkosten,

    WertWo steht derWettbewerb?

    Wo entstehendie Kosten?

    EinzelkostenGemeinkosten

    Fixe/VariableKosten

    Materialkosten,Vertriebskosten, ...

    Welche Produktmerkmale werden (nur) durch Kosten geprgt?

    GPE_VO_05 SS07 - 24 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Sicht Montage

    Bei der Konstruktion einer Maschine muss die Montage mit bercksichtigt werden, d. h. die Maschine muss auch produziert werden knnen.

    Hierzu gehren auch die Fertigung, der Transport Instandhaltung undder Transport, Instandhaltung und Reparatur etc.

    GPE_VO_05 SS07 - 25 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Sicht Ergonomie

    Die Ergonomie bercksichtigt die Mensch-Maschine-Schnittstelle, d. h. wie eine Maschine gebaut ist, dass mit ihr optimal gearbeitet werden p gkann.

    Neben der Bedienung gehren auch Arbeitssicherheit BelastungenArbeitssicherheit, Belastungen, Komfort etc. dazu.

    GPE_VO_05 SS07 - 26 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Sicht Strmungstechnik

    Komplexe Fluidstrme sind ntig fr Komplexe Fluidstrme sind ntig fr Khlung, Hydraulik, Pneumatik, Schmierung etc. Sie knnen auch Umsatzprodukt sein (Farbe KraftstoffUmsatzprodukt sein (Farbe, Kraftstoff etc.)

    Zu bercksichtigen sind auch Strmungswiderstnde, Dichtheit, Verschmutzung etc.

    GPE_VO_05 SS07 - 27 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Sicht Elektrik/Elektronik

    Elektrische/elektronische Komponenten werden im Maschinenbau zunehmend bentigtim Maschinenbau zunehmend bentigt.

    Auch die Konstruktion rein elektronischer Gerte, bentigt Aspekte des Maschinenbaus.

    Zu bercksichtigen sind (u. a.): Energieumwandlung und -leitung (Generatoren, Kabel), elektrische Schaltungen und MotorenKabel), elektrische Schaltungen und Motoren bis hin zu mikromechanischen Sensoren, Mikroprozessoren etc.

    GPE_VO_05 SS07 - 28 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Sicht Software

    Fast jede Maschine enthlt S ft Di k f dSoftware. Diese kann fr den Anwender direkt sichtbar sein oder versteckt im Hintergrund ablaufen.

    Sie ermglicht eine einfachere und flexiblere Steuerung komplexer Maschinen im Gegensatz zuMaschinen im Gegensatz zu mechanischen Steuerungen.

    GPE_VO_05 SS07 - 29 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Sicht Mechatronik

    Hhere Markanforderungen zwingen zu innovativen Produkten Potenzial hierfr bietet die synergetische Nutzung unterschiedlicher

    Disziplinen

    Informations-Informations-technik

    Informationsverarbeitung

    Elektrotechnik Aktoren Sensoren

    Mechanik GrundsystemMechanik (mechanische Struktur)

    GPE_VO_05 SS07 - 30 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Sicht Mechatronik

    Folgende Ziele werden mechatronischen Systemen zugewiesen Preis-Leistungs-Verhltniss verbessern Leistung erhhen Funktionalitten vergrern oder erst ermglichen Verhaltensverbesserungen erreichenVerhaltensverbesserungen erreichen

    Beispiele Fensterheber Rckspiegel Roboter

    Aber: Vernetzung von unterschiedlichen Disziplinen fhrt zu einer steigenden

    Komplexitt der Produkte und somit auch der ProzesseKomplexitt der Produkte und somit auch der Prozesse

    GPE_VO_05 SS07 - 31 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Modellierung von Systemen

    Modellierung

    Beschreibungs /DarstellungsformenBeschreibungs-/Darstellungsformen

    Sichten unterschiedlicher Disziplinen

    Beispiel Bohrmaschine

    ZusammenfassungZusammenfassung

    GPE_VO_05 SS07 - 32 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Beispiel Tischbohrmaschine

    GPE_VO_05 SS07 - 33 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Beispiel Tischbohrmaschine Anforderungsliste

    GPE_VO_05 SS07 - 34 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Beispiel Tischbohrmaschine schematischer Aufbau

    1 Gehuse2 Maschinenfu3 Antriebsmotor4 Antriebswelle5 Riemenbersetzung6 Abtriebswelle7 Bohrspindel8 Handvorschub9 Bohrtisch10 Neigungsverstellung

    (Tisch)11 Hhenverstellung

    (Tisch)( )12 Handhebel13 Schwenkachse14 Bohrfutter

    GPE_VO_05 SS07 - 35 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Modellierung von Systemen

    Modellierung

    Beschreibungs /DarstellungsformenBeschreibungs-/Darstellungsformen

    Sichten unterschiedlicher Disziplinen

    Beispiel Bohrmaschine

    ZusammenfassungZusammenfassung

    GPE_VO_05 SS07 - 36 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Zusammenfassung

    Sinn und Zweck von Modellen Gefahr bei Modellen Beschreibungsformen und Abbildungsformen

    verbalbildhaft bildhaft

    mathematisch/abstrahiert Abbildungsformen verstehen am Beispiel Getriebe Sichten unterschiedlicher Disziplinen

    KostenErgonomie Ergonomie

    Strmunsgtechnik Elektrik/Elektronik Software

    Mechatronik

    GPE_VO_05 SS07 - 37 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann

  • Gliederung GPE

    01 Einfhrung 20.04.0702 Methoden I 27.04.0703 Methoden II 04.05.0704 Maschine als System Systemdenken 11.05.0705 M d lli S t 18 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

    GPE_VO_05 SS07 - 38 2007 Prof. Lindemann 2007 Prof. Lindemann