Integrierte Produktentwicklung (eBook)

Denkabläufe, Methodeneinsatz, Zusammenarbeit

Klaus Ehrlenspiel, Harald Meerkamm (Autoren)

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2017 | 6., überarbeitete und erweiterte Auflage
1024 Seiten
Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG
978-3-446-44908-4 (ISBN)

Infos

Dieses Buch ist mittlerweile ein Standardwerk für die Entwicklung und Konstruktion als Kern der Integrierten Produkterstellung (IPE). Drei Schwerpunkte stehen dabei im Vordergrund: die integrierende Denkweise, die Methodenanwendung und die empirische Konstruktionslehre. Die sechste Auflage enthält zahlreiche Neuerungen bzw. Überarbeitungen bei folgenden Themen:

Qualitätsmanagement, Sicherheitsmanagement, Verhalten in Krisen, Methoden des Variantenmanagements, Baukastenkonstruktion, Richtlinie VDI 2221 (Anpassung 2016), Kreativität, Unsicherheit bei Entscheidungen, Open Innovation, Entwicklung von mechatronischen Produkten, Anforderungsmanagement, Änderungsmanagement u.v.m.



Prof. Dr.-Ing. Klaus Ehrlenspiel war 10 Jahre in einem Mittelstandsunternehmen der Antriebstechnik tätig und danach 20 Jahre Leiter des Lehrstuhls für Konstruktion im Maschinenbau an der Technischen Universität München.

Inhalt

Vorwort zur 6. Auflage 6
Vorwort zur 5. Auflage 8
Vorwort zur 4. Auflage 10
Vorwort zur 3. Auflage 12
Vorwort zur 2. Auflage 14
Vorwort zur 1. Auflage 16
1 Einleitung 30
1.1 Zielsetzung und möglicher Leserkreis 30
1.2 Gliederung des Buches 38
1.3 Zur Akzeptanz und Weiterentwicklung der Konstruktionsmethodik 41
1.4 Forschungsbedarf 48
1.4.1 Eine Vision für eine mögliche Entwicklungsmethodik-Forschung 50
2 Technische Systeme und ihre Eigenschaften 54
2.1 Einleitung 54
2.2 Der Systembegriff 57
2.2.1 Allgemeingültiges 57
2.2.2 Technische Systeme 64
2.3 Eigenschaften und Klassifikation technischer Systeme 67
2.3.1 Allgemeingültiges zu Eigenschaften 67
2.3.2 Klassifikation technischer Systeme 69
2.3.3 Verknüpfung von Sach- und Handlungssystemen 80
2.4 Der Lebenslauf technischer Systeme und ihre Planung im Handlungssystem 91
3Der Mensch als Problemlöser 96
3.1 Was ist ein Problem? 97
3.1.1 Allgemeine Probleme 97
3.1.2 Die Konstruktionsaufgabe als Problem 103
3.2 Der problemlösende Mensch 106
3.2.1 Gedächtnismodelle 107
3.2.2 Was heißt Denken? 110
3.2.3 Denkschwächen und Denkfehler 118
3.3 Maßnahmen zur Lösung von Problemen 121
3.3.1 Das TOTE-Schema 132
3.3.2 Der Problemlösungs- und der Vorgehenszyklus 135
3.3.3 Der Vorgehenszyklus und zugehörige Strategien 152
3.3.4 Beispiel zum Vorgehenszyklus 156
3.4 Konstruktionsprozesse von Einzelpersonen 162
3.4.1 Projekt 1: Versuchsbedingungen (nach Dylla) 163
3.4.2 Erkenntnisse aus Projekt 1 167
3.4.3 Projekt 2: Konstruktionsprozesse von Praktikern (Günther) 174
3.4.4 Zum bildhaften Gedächtnis und Faktenwissen des Konstrukteurs 176
3.4.5 Wodurch zeichnen sich erfolgreiche Einzelkonstrukteure aus? 180
3.5 Konstruktionsprozesse von Gruppen in Unternehmen 182
3.6 Denk- und Informationsökonomie als ein Haupteinfluss des Verhaltens 186
3.7 Fehler – nicht nur beim Konstruieren 196
3.8 Die Wirksamkeit von Methoden 202
3.8.1 Überblick über Methoden 202
3.8.2 Warum Methoden verwenden? 204
3.8.3 Sind Methoden praktisch wirksam? Welche Lehre? 213
3.9 Natürliches oder streng systematisches Konstruieren? Ist Konstruieren Kunst oder Wissenschaft? 218
3.10 Persönliche Integrationsfähigkeit – angeboren oder erlernbar? 221
4Methodik der Integrierten Produkterstellung im Unternehmen 226
4.1 Konventionelle – nicht integrierte – Produkterstellung 227
4.1.1 Der Prozess der Produkterstellung 227
4.1.2 Einflüsse auf den Prozess der Produkterstellung 229
4.1.3 Arbeitsteilung zur Bewältigung der Komplexität der Produkterstellung 232
4.1.3.1 Begründung und Arten der Arbeitsteilung 232
4.1.3.2 Dokumente als Folge der Arbeitsteilung 235
4.1.4 Aufbauorganisation 237
4.1.5 Ablauforganisation und Vorgehenspläne 240
4.1.6 Praxisbeispiel einer Produkterstellung: Heizgerät 248
4.1.7 Probleme heutiger Produkterstellung 255
4.1.7.1 Gründe für die Probleme aus der Geschichte der Produkterstellung 255
4.1.7.2 Probleme der konventionellen – nicht integrierten – Produkterstellung am Beispiel Entwicklung und Konstruktion 257
4.2 Integrierte Produkterstellung 262
4.2.1 Was heißt Integrierte Produkterstellung? 263
4.2.2 Bewusstseinsänderung 268
4.2.2.1 Entwicklung der Produkterstellung 269
4.2.2.2 Entwicklung des wissenschaftlichen Weltbildes 269
4.2.3 Begründung integrierter Produkterstellung aus dem Informationsfluss 272
4.2.3.1 Arten und Organisation des Informationsflusses 272
4.2.3.2 Folgen der schnittstellenbedingten Informationsverarbeitung 276
4.2.4 Methodensystem für die integrierte Produkterstellung 278
4.3 Organisatorische Methoden der integrierten Produkterstellung 282
4.3.1 Produktbezogene Aufbauorganisation 282
4.3.2 Methoden der Ablauforganisation 285
4.3.3 Gruppen- und Teamarbeit 291
4.3.3.1 Was versteht man unter einer Gruppe, was unter einem Team? 291
4.3.3.2 Vorteile und Anwendungsbereiche von Gruppenarbeit 291
4.3.3.3 Probleme bei Teamarbeit 292
4.3.3.4 Regeln für effektive Teamarbeit 294
4.3.4 Projektmanagement 296
4.3.4.1 Aufgaben des Projektmanagements 297
4.3.4.2 Einsatzbereiche des Projektmanagements 301
4.3.4.3 Methoden und Hilfsmittel des Projektmanagements 302
4.4 Integrierende Vorgehensweisen 303
4.4.1 Simultaneous Engineering 304
4.4.1.1 Idee und Arbeitsweise des Simultaneous Engineering 304
4.4.1.2 Auswirkungen des Simultaneous Engineering 306
4.4.1.3 Praxisbeispiel zu Simultaneous Engineering: Entwicklung eines digitalen Manometers 309
4.4.1.4 Realisierung des Simultaneous Engineering (SE) in der Praxis 313
4.4.2 Qualitäts- und Sicherheitsmanagement 315
4.4.3 Qualitätssteigerung mit QFD 321
4.5 Auswirkung der Integration: Merkmale erfolgreicher Unternehmen 326
5 Entwicklung und Konstruktion – Grundlagen 334
5.1 Ziele, Aufgaben und Tätigkeiten in Entwicklung und Konstruktion 336
5.1.1 Definition und Bedeutung des Entwickelns und Konstruierens 336
5.1.2 Ziele des Entwickelns und Konstruierens 340
5.1.3 Tätigkeiten und Konstruktionsphasen 341
5.1.3.1 Klären der Aufgabenstellung 350
5.1.3.2 Konzipieren 351
5.1.3.3 Entwerfen 353
5.1.3.4 Ausarbeiten 355
5.1.4 Arten des Konstruierens 357
5.1.4.1 Konstruktionen unterschiedlicher Bearbeitungstiefe: Konstruktionsarten 357
5.1.4.2 Konstruktionen mit unterschiedlicher Eigenschaftsermittlung durch Berechnung und Versuche 363
5.1.4.3 Korrigierendes und generierendes Vorgehen 364
5.1.4.4 Konstruktionen höherer Komplexität – mechatronische Produkte 368
5.1.4.5 Konstruktionen unterschiedlicher Art der Hauptforderung – Design for X 379
5.1.4.6 Kundengebundene und kundenoffene Konstruktion 380
5.1.4.7 Konstruktionen mit unterschiedlichen Konstruktionszeiten und -kosten 380
5.1.5 Wie arbeitet man sich in ein neues Produktspektrum ein? 383
5.2 Management in Entwicklung und Konstruktion 385
5.2.1 Organisation und Führungsanforderungen 386
5.2.1.1 Die Mitarbeiterstruktur 386
5.2.1.2 Berufsbilder in Konstruktion und Fertigungsvorbereitung 391
5.2.1.3 Organisation 393
5.2.1.4 Führungsanforderungen 394
5.2.2 Leistungssteigerung, Durchlaufzeitverkürzung und Effizienzmessung in Entwicklung und Konstruktion 400
5.2.2.1 Was heißt Leistungssteigerung in Entwicklung und Konstruktion? 401
5.2.2.2 Vorgehensweise bei der Rationalisierung und Durchlaufzeitverkürzung 404
5.2.2.3 Leistungsmessung in Entwicklung und Konstruktion 407
5.2.2.4 Kosten der Konstruktionsabteilung 409
5.2.2.5 Computereinsatz beim Entwickeln und Konstruieren 410
5.2.2.6 Zur Begründung der Termin- und Kapazitätsplanung 417
5.2.2.7 Durchführung der Termin- und Kapazitätsplanung 418
5.2.2.8 Einführung einer Termin- und Kapazitätsplanung 421
6 Methodik der integrierten Produkterstellung IPE in Entwicklung und Konstruktion 424
6.1 Einleitung und Zielsetzung 424
6.2 Darstellung der IPE-Methodik 426
6.2.1 Inhalte 426
6.2.2 Elemente der IPE-Methodik und ihr Zusammenwirken 428
6.2.3 Zum flexiblen Einsatz der IPE-Methodik 431
6.3 Anwendung der IPE-Methodik in unterschiedlichen Bereichen 438
6.3.1 Vergleich der Methodikelemente in drei Unternehmensbereichen 438
6.3.2 Einsatz von Vorgehensplänen 440
6.3.2.1 Aufteilung in unterschiedliche Teilprozesse am Beispiel der Produktion 440
6.3.2.2 Aufteilung in unterschiedliche Teilprozesse und Teilobjekte am Beispiel Konstruktion 441
6.3.2.3 Beispiele für einen Vorgehensplan bei integrierter Produkterstellung 443
6.4 Unternehmens- und produktspezifische Anpassung und Einführung der IPE-Methodik 444
6.4.1 Vorgehensweise 444
6.4.2 Personenbezogene Voraussetzungen 447
6.5 Anwendung für das Vorgehen beim Entwickeln und Konstruieren 448
6.5.1 Vorgehenspläne für die Hauptforderung Funktion 449
6.5.2 Vorgehen für beliebige Hauptforderungen – Design for X 456
7Sachgebundene Methoden für die Entwicklung und Konstruktion 462
7.1 Methodenbaukasten 463
7.1.1 Struktur und Anwendung des Methodenbaukastens 463
7.1.2 Auswahl von Methoden 466
7.1.3 Beispiel für eine Methodenauswahl 469
7.2 Methoden zu Produktplanung und Innovation 472
7.2.1 Produktstrategien und Innovation 473
7.2.2 Ermitteln des Unternehmenspotentials 480
7.2.3 Ermitteln des Produktpotentials 483
7.2.4 Finden von Produktbereichen und Produktideen 486
7.2.5 Organisatorische und psychologische Maßnahmen zur Förderung der Innovationsfähigkeit 497
7.2.6 Praxisbeispiel: Müllgroßbehälter 500
7.3 Methoden zur Aufgabenklärung 503
7.3.1 Zweck und Gültigkeitsbereich der Methoden 504
7.3.2 Systematisches Finden von Anforderungen 507
7.3.2.1 Arten von Anforderungen 509
7.3.2.2 Hilfsmittel für das Ermitteln von Anforderungen 513
7.3.3 Aufgabenklärung und Systemabgrenzung mittels Black-Box 518
7.3.4 Problemanalyse durch Systemgrenzenverschiebung 518
7.3.5 Aufgabenanalyse durch Abstraktion 520
7.3.6 Erstellen einer Anforderungsliste und Anforderungsmanagement 523
7.3.7 Aufgabenklärung und Vorgehensstrukturierung „Kreative Klärung“ 525
7.4 Methoden zur Aufgabenstrukturierung 528
7.4.1 Organisatorische Strukturierung 529
7.4.1.1 Strukturieren nach Modulen 530
7.4.1.2 Strukturieren nach der Bearbeitungsreihenfolge von Modulen 533
7.4.2 Inhaltliche Strukturierung nach Funktionen 536
7.4.2.1 Zweck und Begründung der Methode 538
7.4.2.2 Begriffe zu Funktion 541
7.4.2.3 Definition der Elemente und Symbole einer Funktionsstruktur 543
7.4.2.4 Funktionsstruktur für Geräte mit zentraler Steuerung (Mechatronik) 546
7.5 Methoden zur (prinzipiellen) Lösungssuche 547
7.5.1 Grundlagen zur Lösungssuche 548
7.5.2 Strategien zur Lösungssuche 550
7.5.3 Nahe liegende Lösungen suchen 551
7.5.4 Lösungssuche mit Kreativitätstechniken (Intuitives Vorgehen) 552
7.5.5 Lösungssuche mit Systematiken (Diskursives Vorgehen) 559
7.5.5.1 Ordnungsschemata 559
7.5.5.2 Konstruktionskataloge 567
7.5.5.3 Ordnungsschemata für physikalische Effekte 568
7.5.5.4 Ordnungsschemata zur Lösung technischer Widersprüche (Altshuller TRIZ)
7.5.5.5 Checklisten 580
7.5.6 Kombination von Lösungsprinzipien: morphologischer Kasten 581
7.5.6.1 Zweck und Begründung der Methode 582
7.5.6.2 Beispiele für die Verwendung des morphologischen Kastens 586
7.6 Methoden zum Gestalten – Variation der Gestalt 586
7.6.1 Direkte Variation der Gestalt 593
7.6.1.1 Variation der Flächen und Körper 593
7.6.1.2 Variation der Flächen- und Körperbeziehungen 596
7.6.1.3 Variation der Stoffart 602
7.6.2 Indirekte Variation der Gestalt 602
7.6.2.1 Variation der stofflichen Eigenschaften im Einzelnen 602
7.6.2.2 Variation des Fertigungs- und Montageverfahrens 603
7.6.2.3 Variation der Bewegungen 604
7.6.2.4 Variation der Kraftübertragung 607
7.6.2.5 Variation der Getriebeart 614
7.6.3 Umkehrung als negierendes Variationsmerkmal 616
7.6.4 Vorgehen beim zeichnerischen Gestalten und Variieren von Lösungen 617
7.6.5 Variationsbeispiel Wellenkupplung 621
7.7 Methoden zum Gestalten – Gestaltungsprinzipien 625
7.7.1 Prinzip der Funktionsvereinigung/-trennung 626
7.7.2 Prinzip der Integral-/Differentialbauweise 630
7.7.3 Prinzip des Kraftflusses 634
7.7.4 Prinzip des Lastausgleichs 638
7.7.5 Prinzip der Selbsthilfe 642
7.8 Analysemethoden für Produkteigenschaften 646
7.8.1 Überlegung und Diskussion als Analysemethode 650
7.8.1.1 Methoden zur Schwachstellenanalyse 650
7.8.1.2 Methode der Schadensanalyse 653
7.8.2 Rechen- und Simulationsmethoden, Optimierung, Kennzahlenmethoden 656
7.8.2.1 Berechnungsarten technischer Sicherheiten 656
7.8.2.2 Weitere rechnerische Analysemethoden 657
7.8.3 Versuchsmethoden 658
7.9 Methoden zum Beurteilen und Entscheiden 663
7.9.1 Zweck und Gültigkeitsbereich der Methoden 663
7.9.2 Eigenheiten und Schwachstellen realer Bewertungs- und Entscheidungsprozesse 665
7.9.3 Hilfen zur Verbesserung der Entscheidungssicherheit 668
7.9.4 Auswahl von Bewertungsmethoden 670
7.9.5 Methoden für die einfache Bewertung 671
7.9.6 Methoden für die intensive Bewertung, Nutzwertanalyse 675
7.9.7 Multikriterielles Bewerten 681
7.10 Methoden zur Informations- und Wissensverarbeitung 684
7.10.1 Zweck und Begründung 684
7.10.2 Informationsgewinnung – Informationsquellen 688
7.10.3 Informationsverarbeitung – Informationsfluss 689
7.10.4 Informationsweitergabe – Dokumentation – Produktpiraterie 692
7.10.5 Formen individueller Informationsverarbeitung und Kommunikation 695
7.10.6 Schutzrecht-Strategie im Produktlebenszyklus 698
7.10.7 Verhalten in Krisen 703
8Entwicklungs- und Konstruktionsbeispiele 710
8.1 Entwicklung einer Fischentgrätungsmaschine 712
8.1.1 Was zeigt das Beispiel? 712
8.1.2 Aufgabe klären 713
8.1.2.1 Aufgabe analysieren 713
8.1.2.2 Aufgabe formulieren (Anforderungsliste erarbeiten) 714
8.1.3 Funktionen ermitteln 716
8.1.3.1 Gesamtfunktion/Teilfunktionen formulieren 716
8.1.3.2 Funktionsstruktur erarbeiten 717
8.1.4 Lösungsprinzipien suchen 720
8.1.4.1 Physikalische Effekte suchen 720
8.1.4.2 Wirkflächen, Wirkbewegungen, Stoffarten suchen 720
8.1.5 Konzept erarbeiten 722
8.1.5.1 Lösungsprinzipien zu Konzeptvarianten kombinieren 722
8.1.5.2 Orientierende, entwicklungsbegleitende Versuche 722
8.1.5.3 Prototyp gestalten, bauen und testen 722
8.1.5.4 Versuchsergebnisse und Probleme 724
8.1.6 Was kann man daraus lernen? 725
8.2 Neukonstruktion eines Tragetaschenspenders (Dispenser), der ein Marktflop wurde 725
8.2.1 Was zeigt das Beispiel? 725
8.2.2 Ausgangssituation 726
8.2.3 Aufgabe klären 726
8.2.4 Lösungen suchen 727
8.2.5 Lösungen auswählen und verwirklichen 729
8.2.6 Was kann man daraus lernen? 731
8.3 Die Konstruktion einer Wandhalterung – ein nicht optimaler Prozess 732
8.3.1 Was zeigt das Beispiel? 732
8.3.2 Die Konstruktionsaufgabe 733
8.3.3 Versuchsdurchführung 734
8.3.4 Der Konstruktionsprozess der Versuchsperson „Otto“ 735
8.3.5 Analyse des Prozesses 739
8.3.6 Was kann man daraus lernen? 740
8.4 Einfacherer Lastausgleich für Planetengetriebe 741
8.4.1 Was zeigt das Beispiel? 741
8.4.2 Ausgangssituation 742
8.4.3 Aufgabe klären 745
8.4.4 Lösungen suchen 747
8.4.5 Lösungen auswählen und verwirklichen 748
8.4.6 Das Entstehen einer Erfindung 749
8.4.7 Das Risiko der Werkstoffwahl 751
8.4.8 Was kann man daraus lernen? 752
8.5 Geräuschgünstiger Unterdruckstellantrieb 752
8.5.1 Was zeigt das Beispiel? 752
8.5.2 Technische Aufgabenstellung 753
8.5.3 Struktur der Beispieldarstellung 754
8.5.4 Aufgabenklärung und erste Lösungsideen 755
8.5.5 Entscheidung zwischen korrigierendem und generierendem Vorgehen 759
8.5.6 Suche nach weiteren Lösungen 760
8.5.7 Lösungsanalyse zur Lösungsauswahl 763
8.5.8 Was kann man daraus lernen? 768
8.6 Montagegünstige Konstruktion eines Reihenschalters 769
8.6.1 Was zeigt das Beispiel? 769
8.6.2 Ausgangssituation 770
8.6.3 Konstruktionsablauf 771
8.6.3.1 Lösung L1 (Iteration 1) 773
8.6.3.2 Lösung L2 (Iteration 2) 774
8.6.3.3 Lösung L3 (Iteration 3) 775
8.6.3.4 Lösung L4 (Iteration 4) 777
8.6.4 Was kann man daraus lernen? 779
8.7 Entwicklung einer Pkw-Kennzeichenhalterung 781
8.7.1 Was zeigt das Beispiel? 781
8.7.2 Aufgabe klären 781
8.7.3 Lösungen suchen 784
8.7.4 Lösungen auswählen 787
8.7.5 Lösung 790
8.7.6 Was kann man daraus lernen? 791
8.8 Ein fertigungstechnologisch neues Rohbaukonzept für die Straßenbahn-Plattform Avenio 792
8.8.1 Was zeigt das Beispiel? 792
8.8.2 Ausgangssituation 793
8.8.3 Vorgehensweise im Projekt 794
8.8.3.1 Team 794
8.8.3.2 Organisation, Projektmanagement 794
8.8.3.3 Methodeneinsatz 795
8.8.3.4 IT-Einsatz 795
8.8.3.5 Prinzipielle Vorgehensweise 798
8.8.4 Aufgabe klären 799
8.8.4.1 Aufgabe analysieren 799
8.8.4.2 Aufgabe formulieren, Anforderungsliste erstellen 800
8.8.5 Funktionsstruktur 801
8.8.6 Lösungsprinzipien suchen 803
8.8.6.1 Modularisierungsmöglichkeiten 803
8.8.6.2 Technologiefindung 805
8.8.6.3 Knotenkonzepte 806
8.8.7 Erarbeiten einer Konzeptlösung 809
8.8.7.1 Wagen-Konzept 809
8.8.7.2 Korrosionsschutz-Konzept 811
8.8.8 Prototyp bauen (und testen) 812
8.8.8.1 Wagen-Konzept 812
8.8.8.2 Korrosionsschutz-Konzept 814
8.8.9 Ergebnisse der Umsetzung 815
8.8.10 Was kann man daraus lernen? 815
8.9 Faser-Entstaubung: bessere Qualität und weniger Kosten 818
8.9.1 Was zeigt das Beispiel? 818
8.9.2 Problembeschreibung 818
8.9.3 Aufgabe klären hinsichtlich Funktion 819
8.9.4 Aufgabe klären hinsichtlich Herstellkosten 819
8.9.5 Lösungssuche und neues Konzept 821
8.9.6 Konstruktion, Erprobung und Einsatz 821
8.9.7 Was kann man daraus lernen? 822
9Kostengünstig Entwickeln und Konstruieren 824
9.1 Kosten konstruieren? 824
9.1.1 Kostensenken aus der Nutzersicht (Lebenslaufkosten, life-cycle-costs) 826
9.1.2 Kostensenken aus Herstellersicht 828
9.1.3 Kostenverantwortung der Konstruktion 830
9.1.4 Probleme beim Kostengünstigen Konstruieren 831
9.1.5 Einflussgrößen auf die Herstellkosten eines Produkts 834
9.2 Vorgehen beim kostengünstigen Konstruieren – zielkostengesteuertes Konstruieren (Target Costing) 842
9.2.1 Ermittlung und Aufspalten des Kostenzieles 847
9.2.2 Suche kostengünstiger Lösungen 850
9.2.3 Konstruktionsbegleitende Kalkulation – Kostenermittlung beim Konstruieren 854
9.2.4 Beispiel für Kostengünstiges Konstruieren: Gehäuse einer Zentrifuge 858
9.3 Integrierend wirkende Methoden und Organisationsformen 865
9.3.1 Fertigungs- und Kostenberatung 865
9.3.2 Wertanalyse 867
9.3.3 Target Costing 870
9.3.3.1 Grundsätzliches Vorgehen beim Target Costing 870
9.3.3.2 Beispiel für Target Costing: Betonmischer in Einzel- und Kleinserienfertigung 872
9.3.4 Kostengünstig Konstruieren mit integrierten Rechnerwerkzeugen 883
9.3.4.1 Kosteninformationssysteme 883
9.3.4.2 Anwendung eines Kosteninformationssystems 885
9.4 Variantenmanagement 892
9.4.1 Ursachen von Produkt- und Teilevielfalt 894
9.4.2 Auswirkungen der Produkt- und Teilevielfalt auf Herstellkosten 898
9.4.3 Analyse der Varianten- und Teilevielfalt 900
9.4.4 Verringerung der Produkt- und Teilevielfalt 905
9.4.4.1 Technische Maßnahmen 905
9.4.4.2 Organisatorische Maßnahmen 909
9.4.5 Baureihenkonstruktion 909
9.4.5.1 Normzahlreihen als Hilfsmittel zur Baureihenkonstruktion 912
9.4.5.2 Grundsätzliches Vorgehen 912
9.4.5.3 Ähnlichkeitsgesetze als Hilfsmittel zur Baureihenkonstruktion 914
9.4.6 Beispiel für eine Baureihe 917
9.4.7 Baukastenkonstruktion 919
9.4.7.1 Grundsätzliches 921
9.4.7.2 Aufbau von Baukästen – Begriffe 924
9.4.7.3 Entwickeln von Baukästen 926
10 Begriffe 932
11Anhang des gedruckten Buches 948
A1 Erstellen von Funktionsstrukturen 948
A1.1 Elemente und Symbole 948
A1.1.1 Die logischen Operationen 949
A1.1.2 Arten von Relationen 950
A1.2 Formale Regeln zum Umgang mit den Elementen 950
A1.2.1 Die Reihenfolgeregel 950
A1.2.2 Die Vollständigkeitsregel 951
A1.2.3 Die Strukturartenregel 951
A1.2.4 Die dynamische Regel 952
A1.2.5 Die Strukturierungsregel 953
A1.3 Inhaltliche Regeln zum Umgang mit den Elementen 954
A1.3.1 Die Flussregel 954
A1.3.2 Die Umsatzartenregel 954
A1.3.3 Die Umsatztypregel 954
A1.3.4 Die Verknüpfungsregeln 955
A1.3.5 Zustandsänderungen mit elementaren Operationen 959
A1.3.6 Verwendung technischer Operationen 961
A1.4 Erstellen von Funktionsstrukturen 962
A1.4.1 Analyse bestehender technischer Systeme 962
A1.4.2 Synthese neuer technischer Systeme 963
A1.4.3 Aufbau von Nebenumsätzen 965
A2 Verfügbare Konstruktionskataloge 965
A3 Strukturierte Methodensammlung (Methodenbaukasten) 967
A4 Anhang im Internet (Inhaltsangabe) (Adresse im Vorwort) 967
Literatur 970
Stichwortverzeichnis 1008

Textauszug

Vorwort zur 6. Auflage

„Der größte Feind der Qualität ist die Eile“

Henry Ford

Das obige Motto soll uns Mut machen trotz zunehmender Hektik sich auf das Wesentliche zu konzentrieren.

Was wurde bei der 6. Auflage verändert?

Das Buch wurde wieder — zum 5. Mal — auf den neuen Stand des Denkens und Arbeitens gebracht. Dabei stellte sich heraus, dass viele Grundlagen, die nun vor mehr als 25 Jahren hier niedergelegt oder referiert wurden, nach wie vor gültig sind. — Das betrifft vor allem das zwischenmenschliche Arbeiten: Die Integration, die von der Führung vorgelebt werden muss und in der Teamarbeit realisiert wird. (Kapitel 4.3; 4.4; 5.2). Ferner, die immer wichtiger werdende Integration der Spezialisten mit ihrem jeweiligen Wissen. (Kapitel 7.4; Kapitel 7.5).

Auch die „Digitalisierung“, die angeblich radikal alles verändert, hat zur Voraussetzung, dass zuerst „nachgedacht und systematisiert werden muss ehe programmiert wird“. (Kapitel 5.2.2.5; sie ist aber hier ohnehin kein Schwerpunkt!).

Die 2016 überarbeitete Richtlinie VDI 2221 geht nicht mehr vom Begriff „Konstruktion“ aus, sondern verwendet nur noch den Begriff „Produktentwicklung“. In diesem Buch werden diese Begriffe, wie auch in der Industrie, synonym verwendet. Allerdings wird Produktentwicklung eher als Oberbegriff für den Gesamtprozess verwendet und Konstruktion mehr für die zugehörige Detailarbeit. Die neue Richtlinie spricht auch von „Aktivitäten“ und vermeidet die in der Praxis (siehe z.B. VDMA) eingeführten Begriffe Konstruktions-Arten und Phasen (Kapitel 5.1.3 und Kapitel 5.1.4). Wegen der Praxis-Relevanz werden diese Begriffe beibehalten.

Was ist, abgesehen von vielen kleineren Aktualisierungen, neu bearbeitet worden?

• Die Bedeutung des intuitiven Entwickelns in Kapitel 1.1 d

• Lebensdauerplanung von Produkten in Kapitel 2.4

• Wann wird Methodik in der Praxis wirksam? Aus Diss. Graner [128/3] Kapitel 1.3 Abschn. 5 und Kapitel 3.8.3 Ende

• Persönliche Integrationsfähigkeit, ein neues Kapitel 3.10

• Qualität und Sicherheit in Kapitel 4.4.2

• Die 2016 neu bearbeitete Richtlinie VDI 2221 „Entwicklung technischer Produkte und Systeme“ in Kapitel 5.1.3; 6.2.3

• Das Scheitern von Innovationen in Kapitel 7.2.1 Ende

• Open Innovation in Kapitel 7.2.4 d

• Organisatorische u. psychologische Maßnahmen zur Förderung der Innovationsfähigkeit Kapitel 7.2.5

• Anforderungsmanagement intensiver in Kapitel 7.3.6

• Methode TRIZ ausführlicher in Kapitel 7.5.5.4

• Wie ist persönliches (ex- und implizites) Wissen vermittel- und beschaffbar? Kapitel 7.10.1

• Änderungsmanagement in Kapitel 7.10.4 c

• Wie sich verhalten in einer Krise? Neues Kapitel 7.10.7

• ein neues Praxisbeispiel (Entstaubung von Baumwollfasern) Kapitel 8.9

• Variantenmanagement; Baukasten-Strategien (Modul-Bauweise; Modularisierung; Produktarchitektur:

  Kapitel 9.4; 9.4.3 und 9.4.7)

Wir sind dankbar Herrn Felix Prumbohm, VDMA, Betriebswirtschaft, Lyoner Straße 18, 60528 Frankfurt

Dr.-Ing. J. Ponn (Hilti) für Mitarbeit am Kapitel 9.4; 9.4.3

Dipl. Ing. C. Münzberg (PE; TUM) bei Kapitel 7.5.5.4 (TRIZ); 7.10.7 (Krisen)

Dankbar sind wir Herrn Prof. Dr. F. Lang (Leiter des Instituts für Psychogerontologie an der Universität Erlangen-Nürnberg) für seine wertvollen Anregungen und Hinweise zum Kapitel 3.10.

Im Übrigen wurde auf Grund konkreter Leserwünsche inhaltlich Vieles auf den neuesten Stand gebracht, manches weggelassen, die Literatur ergänzt und Fehler beseitigt. Wir sind froh, dass Frau Eva Körner helfen konnte, unansehnliche Bilder zu reparieren; (PE, TU München).

Wieder geht ein besonderes Wort des Dankes an den Lektor des Hanser-Verlags Herrn Dipl.-Ing. Herzberg. Wie bisher ist er uns sehr engagiert und hilfreich zur Seite gestanden.

München und Erlangen, im Herbst 2016

Klaus Ehrlenspiel u. Harald Meerkamm

PS: Je eine Datei Arbeitsblätter bzw. Checklisten, die die wichtigsten Bilder des Buches unmittelbar für die Konstruktionsarbeit zusammenfassen und auch einen Katalog wesentlicher physikalischer Effekte ist beim Hanser-Verlag als pdf-Datei aus dem Internet abrufbar. http://hanser-fachbuch.de

Im Suchfeld angeben: Autor oder Buchtitel. Dann > Mehr > Extras > Internet Anhang

Vorwort zur 5. Auflage

„Wir irren uns empor“

(Das Wechselspiel von Theoriebildung und experimenteller Überprüfung. —

Nach Prof. Dr. Gerhard Vollmer, TU Braunschweig).

Wir haben uns entschlossen, das Buch ab dieser Auflage gemeinsam zu bearbeiten: Harald Meerkamm und Klaus Ehrlenspiel. Wir kennen uns ja seit langem und haben früher schon Ideen und Bilder ausgetauscht.

Zudem hat Herr Meerkamm in seinem Lehrgebiet „Integrierte Produktentwicklung (IPE)“, so viel interessante, in der Praxis erprobte Gedanken und Erfahrungen, dass es schade wäre, wenn sie in diesem Buch nicht aufgegriffen würden (Kapitel 4.2). Das betrifft auch die komplexe Integration verschieden gewichteter Anforderungen und Wissensbereiche bei Design for X („Multikriterielle Bewertung“, Kapitel 7.9.7). — Ein Beispiel dafür zeigt das neue Kapitel 8.8 „Ein fertigungstechnologisch neues Rohbaukonzept für die Straßenbahn-Plattform Avenio“. Dem faszinierenden Thema Produktentwicklung tut eine erneuerte Sicht gut.

Das obige Buchmotto passt zum Prozess des „Trial and Error“ bzw. des hier durchgängigen Vorgehenszyklus (Kapitel 3.3.1). Das Wechselspiel von Theorie und Rückmeldung aus der industriellen Praxis ist uns wichtig. Und wir versuchen es zu verbessern, wie es ja Gerhard Vollmer in seiner Evolutionären Erkenntnistheorie immer wieder anspricht. [17/3]

Was wurde bei der 5. Auflage außerdem verändert?

Zur Integration aller sich aus dem Produktlebenslauf ergebender Zustände gehören nicht nur z. B. die Anforderungs- oder die Montagegerechtheit, die in einem materiellen Produkt verwirklicht werden soll, sondern auch die immateriellen Dienstleistungen, die mit dem Produkt verknüpft sein können. Jeder kennt z. B. beim PKW die nutzerspezifische Dienstleistung per Anzeige im Display „Der Reifendruck hinten rechts ist zu niedrig“ oder „Sie müssen demnächst zum TÜV“. Diese Verknüpfung zu so genannten Hybriden Produkten im Sinne einer ganzheitlichen Kundenlösung wurde insbesondere in Kapitel 4.2 betont. Auch sie muss eingeplant werden. (Wir danken Herrn Dipl.-Ing. Schenkl [PE TU München] für die Mithilfe).

Am Ende von Kapitel 4.2.4 wurde ferner ein Hinweis auf das „Produktmanagement“, einem integrativen Ansatz aus dem Vertrieb, aufgenommen. Diese neue Querschnittsfunktion im Unternehmen hat im Wesentlichen die gleiche Zielsetzung wie die Integrierte Produktentwicklung.

Überarbeitet wurde in Kapitel 2.3.3 d das Komplexitätsmanagement SE, das im Zeichen der Vielfaltsexplosion nicht nur an Produkten immer wichtiger wird (Kapitel 3.8.2). (Dank an Frau Dipl.-Ing. Kirner, PE TUM)

In Kapitel 5.1.4.4 wurde ein neues Beispiel für Mechatronik (Lidar-Verstellung) mit Hilfe von Dr. Stefanie Zirkler (früher PE TU München) aufgenommen.

Wir danken Dr. Grieb für die Ergänzungen in Kapitel 5.2.2.5 „Computereinsatz …“

In Kapitel 7.2.4 wurde das „Mind-Mapping“ als eine weitere Kreativmethode eingefügt.

Aus dem Vorhaben Akinet „Neue Produktideen von Kunden“ wurde ebenfalls in Kapitel 7.2.4 d die Methode Kunden einzubinden, dank der Hilfe von Herrn Dipl.-Ing. A. Lang (IMAN Solutions GmbH), eingebracht.

Mit der „Hybriden Gruppenarbeit“ wurde in Kapitel 7.5.4 b ein Ansatz von Kollegen Hacker aufgenommen, der, eher als das Brainstorming, das Generieren neuer Ideen ermöglicht.

In Kapitel 7.9.5 c wurde auf ein neues Software-basiertes Bewertungsverfahren nach I. Schulz hingewiesen.

Im Kapitel 7.10 wurde mit Hilfe von Herrn Dipl.-Ing. Schenkl der Abschnitt über Produktpiraterie aktualisiert; (PE TU München).

Welche Schutzrecht-Strategien im Produktlebenszyklus geplant werden sollten, wurde dank des Beitrags von Frau Dr. Alexandra Nißl in einem neuem Kapitel 7.10.6 aufgenommen; (früher PE TU München).

Wir sind dankbar für die Unterstützung von Mitarbeitern des Lehrstuhls von Prof. Dr.-Ing. Wartzack. Hier ist vor allem zu nennen Herr Dr.-Ing. Andreas Stockinger. Er hat besonders zum Kapitel 8.8 beigetragen. Ferner haben wir uns gefreut, dass die Herren Dipl.-Ing. L. Übel und Dipl.-Ing. M. Bohrer der Firma Siemens (Infrastructure & Cities Sector, Rail Systems Division, Erlangen) dies Kapitel durch eigene Beiträge bereichert haben.

Schließlich danken wir dem VDMA für neuere Untersuchungen: Herrn Dr. M. Lutz und Dr. S. Krebs.

Im Übrigen wurde auf Grund konkreter Leserwünsche inhaltlich Vieles auf den neuesten Stand gebracht, manches weggelassen, die Literatur ergänzt und Fehler beseitigt. Wir sind froh, dass Frau Eva...

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 7.8.2017
• Verlagsort: München
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Technik ► Maschinenbau
• Schlagworte: Konstruktion • Konstruktionslehre • Maschinenbau • Produktentwicklung • Produkterstellung • Prozeßorganisation
• ISBN-10: 3-446-44908-6 / 3446449086
• ISBN-13: 978-3-446-44908-4 / 9783446449084