Integrierte Produktstrukturmodellierung in den frühen Phasen der Produktentstehung: eine Methode zur Modularisierung variantenreicher mechatronischer Produkte
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Norderstedt
Books on Demand GmbH
2003
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Zugl.: Paderborn, Univ., Diss., 2003 |
| Beschreibung: | IV, 317 S. Ill., graph. Darst. |
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| adam_text | Titel: Integrierte Produktstrukturmodellierung in den frühen Phasen der Produktentstehung
Autor: Riepe, Bernd
Jahr: 2003
Integrierte Produktstrukturmodellierung
in den frühen Phasen der Produktentstehung
Inhaltsverzeichnis Seite
1 Einleitung 1
1.1 Problematik 1
1.2 Zielsetzung 8
1.3 Vorgehensweise 9
2 Konzipierung modularer Produkte 13
2.1 Frühe Phasen der Produktentstehung 14
2.1.1 Prozess der Produktentstehung 14
2.1.1.1 Strategische Produktplanung 15
2.1.1.2 Produktentwicklung 17
2.1.1.3 Prozessentwicklung 18
2.1.1.4 Bedeutung der frühen Phasen der Produktentstehung .. 19
2.1.2 Problematik der »Frühen Phasen« 21
2.1.2.1 Unbestimmtheit in den »Frühen Phasen« 22
2.1.2.2 Neuartigkeit der Entwicklung 24
2.1.3 Problemlösung in den »Frühen Phasen« 24
2.2 Produktstrukturierung 26
2.2.1 Produktstruktur und Erzeugnisgliederung 27
2.2.1.1 Systemmodellierung 27
2.2.1.2 Produktmodell 29
2.2.1.3 Produktstruktur 30
2.2.1.4 Erzeugnisgliederung 30
2.2.1.5 Zusammenhang zwischen Produktstruktur und
Erzeugnisgliederung 32
2.2.2 Strukturierte, modulare Produkte 32
2.2.2.1 Modulare Systemstrukturen 32
2.2.2.2 Gliederung modularer Systeme 35
2.2.2.3 Modulare Produkte 36
2.2.2.4 Potenziale und Gefahren modularer Produkte 38
2.2.3 Entwicklung von Produktstrukturen - Beispiel: Maschinenbau 41
2.2.3.1 Spezifikation der Produktstruktur in der Produktentwicklung 41
2.2.3.2 Spezifikation der Variantenstrukturen 44
2.2.4 Vorgehen bei der Produktstrukturierung 46
2.2.4.1 Vorgehensmodelle zur Modularisierung 47
2.2.4.2 Gestaltungsprinzipien 48
2.2.4.3 Leitlinien zur Modularisierung 49
2.3 Strukturelle Aspekte der Produktentstehung 50
2.3.1 Domänenübergreifende Entwicklung mechatronischer
Produkte 51
2.3.1.1 Charakterisierung mechatronischer Produkte 52
• 2.3.1.2 Domänenspezifische Entwicklungsmethodiken 55
2.3.1.3 Domänenübergreifende Entwicklung 63
2.3.2 Entwicklung variantenreicher Produktfamilien 69
2.3.2.1 Planung von Produktfamilien 70
2.3.2.2 Strukturarten variantenreicher Produktfamilien 74
2.3.2.3 Ansätze zur Bewältigung der Variantenvielfalt 77
2.3.2.4 Plattformstrategie zur Planung von Produktfamilien .... 83
2.3.3 Komplexe Prozesse für komplexe Erzeugnisse 92
2.3.3.1 Komplexe Produkte 93
2.3.3.2 Produktentwicklungsprozesse 95
2.3.3.3 Komplexität in Produktion und Beschaffung 103
2.3.3.4 Komplexität in Qualitätssicherung, Service und Recycling 108
2.4 Problemanalyse und Anforderungen 112
2.4.1 Problemanalyse 113
2.4.2 Anforderungen an die Entwicklung modularer
Produktstrukturen 114
2.4.2.1 Ganzheitliche Strukturierung 115
2.4.2.2 Integriertes Strukturmodell 116
2.4.2.3 Integration domänenspezifischer Ansätze 117
2.4.2.4 Integration in die Konzeptentwicklung 118
3 Produktstrukturierung - Stand der Technik 121
3.1 Strukturmodellierung 122
3.1.1 Strukturmodellierung mit Graphen 122
3.1.2 Darstellungsformen von Produktstrukturen 124
3.2 Die Produktstruktur zur Verwaltung von Produktdaten 129
3.2.1 Integrierte Produktmodelle 129
3.2.2 Produktdatenmanagement 132
3.2.3 Semantisches Produktstrukturmodell 134
3.3 Analyse ausgewählter Methoden zur Entwicklung
strukturierter Produkte 136
3.3.1 Strukturierung mechatronischer Produkte 137
3.3.1.1 Prinziplösungsmodellierung mechatronischer Systeme
nach Kalimeyer 137
3.3.1.2 Objektorientierter Entwurf mechatronischer Systeme
des MLaP 141
3.3.2 Strukturierung variantenreicher Produkte 146
3.3.2.1 Strukturierung von Baukastensystemen nach Kohlhase . 146
3.3.2.2 Variant Mode and Effects Analysis (VMEA) 150
3.3.3 Strukturierung komplexer Produkte 155
3.3.3.1 Montageorientierte Produktgestaltung nach Dahl 155
3.3.3.2 Modulare Produktentwicklung nach Göpfert 159
3.3.4 Integrierte Strukturierungsansätze 162
3.3.4.1 Modular Function Deployment (MFD) nach Erixon 162
3.3.4.2 Entwicklung modularer Produkte auf Basis der
Design Structure Matrix (DSM) 165
3.3.4.3 Produktstrukturierung nach Rapp 170
3.3.4.4 Design for Variety nach Martin 174
3.4 Handlungsbedarf 178
4 Produktstrukturmodellierung -
Modellvorstellungen und Beschreibungsmittel 181
4.1 Modellvorstellungen 181
4.1.1 Entwicklungsmethodischer Rahmen 182
4.1.1.1 Integrierte Entwicklung mechatronischer Systeme 183
4.1.1.2 Entwicklung variantenreicher Produktfamilien 185
4.1.2 Systemmodellierung 187
4.1.3 Integriertes Produktstrukturmodell 188
4.2 Beschreibungsmittel der Produktstrukturmodellierung 191
4.2.1 Grundelemente der Produktstruktur 192
4.2.2 Relationen zwischen den Produktstrukturelementen 196
4.2.2.1 Gerichtete Verknüpfungsrelationen 196
4.2.2.2 Ungerichtete Verbindungsrelationen 197
4.2.2.3 Unerwünschte Nebenrelationen 199
4.2.3 Systemgrenzen und externe Elemente 200
4.2.4 Relationen zu anderen Partialmodellen 201
4.2.4.1 Spezifikation domänenspezifischer Aspekte 201
4.2.4.2 Modularitätstreiber als Aspektmodelle 203
4.2.4.3 Relationen zu Handlungssystemen 204
4.2.5 Hierarchische Gliederung in Subsysteme 207
4.2.6 Alternative Lösungsmöglichkeiten 210
4.2.6.1 Alternative Produktstrukturelemente 210
4.2.6.2 Alternative Zusatzelemente 212
4.2.6.3 Spezifische Nebenrelationen für Lösungsalternativen .. 213
4.2.6.4 Aggregation alternativer Produktstrukturelemente 214
4.2.6.5 Alternative Gliederung in Subsysteme 215
4.2.6.6 Subsysteme mit alternativen Produktstrukturen 218
4.2.7 Produktvarianten 218
4.2.7.1 Sich ersetzende, variantenbildende Produktstruktur¬
elemente 220
4.2.7.2 Zusätzliche, variantenbildende Produktstrukturelemente 222
4.2.7.3 Gleiche Elemente in der Produktstruktur 223
4.2.7.4 Variantenspezifische Relationen 224
4.2.7.5 Externe Elementvarianten 225
4.2.7.6 Aggregation variantenbildender Produktstrukturelemente 226
4.2.7.7 Subsysteme mit Produktstrukturvarianten 231
4.3 Zusammenfassung der formalen Konstrukte zur
Produktstrukturmodellierung 233
5 Sichten auf das Produktstrukturmodell 243
5.1 Prinzip der Sichtenbildung 243
5.2 Sichten zur Analyse der Produktstruktur 246
5.2.1 Sichten auf spezielle Aspekte 246
5.2.2 Sichten auf die hierarchische Struktur der Subsysteme .. 251
5.2.3 Sichten auf die Variantenstruktur 251
5.3 Sichten zur Integration domänenspezifischer Modelle 253
5.3.1 Integration von Hydraulik-Schaltplänen 256
5.3.2 Integration von Modellen der Softwaretechnik 258
5.3.3 Integration regelungstechnischer Modelle 258
5.3.4 Integration von Strukturmodellen zur Montageplanung ... 260
5.3.5 Integration von Modellen des Variantenmanagements ... 263
5.3.6 Integration der »Design Structure Matrix« 265
6 Methodische Produktstrukturierung 267
6.1 Vorgehensmodell zur Produktstrukturierung 267
6.2 Methodische Produktstrukturmodellierung 271
6.2.1 Aufgabenstellung und Anforderungen 271
6.2.2 Funktionsmodellierung 273
6.2.3 Prinziplösungsmodellierung 276
6.2.4 Modulare Gliederung und Schnittstellendefinition 283
7 Zusammenfassung und Ausblick 289
8 Literaturverzeichnis 291
Glossar 313
|
| adam_txt |
Titel: Integrierte Produktstrukturmodellierung in den frühen Phasen der Produktentstehung
Autor: Riepe, Bernd
Jahr: 2003
Integrierte Produktstrukturmodellierung
in den frühen Phasen der Produktentstehung
Inhaltsverzeichnis Seite
1 Einleitung 1
1.1 Problematik 1
1.2 Zielsetzung 8
1.3 Vorgehensweise 9
2 Konzipierung modularer Produkte 13
2.1 Frühe Phasen der Produktentstehung 14
2.1.1 Prozess der Produktentstehung 14
2.1.1.1 Strategische Produktplanung 15
2.1.1.2 Produktentwicklung 17
2.1.1.3 Prozessentwicklung 18
2.1.1.4 Bedeutung der frühen Phasen der Produktentstehung . 19
2.1.2 Problematik der »Frühen Phasen« 21
2.1.2.1 Unbestimmtheit in den »Frühen Phasen« 22
2.1.2.2 Neuartigkeit der Entwicklung 24
2.1.3 Problemlösung in den »Frühen Phasen« 24
2.2 Produktstrukturierung 26
2.2.1 Produktstruktur und Erzeugnisgliederung 27
2.2.1.1 Systemmodellierung 27
2.2.1.2 Produktmodell 29
2.2.1.3 Produktstruktur 30
2.2.1.4 Erzeugnisgliederung 30
2.2.1.5 Zusammenhang zwischen Produktstruktur und
Erzeugnisgliederung 32
2.2.2 Strukturierte, modulare Produkte 32
2.2.2.1 Modulare Systemstrukturen 32
2.2.2.2 Gliederung modularer Systeme 35
2.2.2.3 Modulare Produkte 36
2.2.2.4 Potenziale und Gefahren modularer Produkte 38
2.2.3 Entwicklung von Produktstrukturen - Beispiel: Maschinenbau 41
2.2.3.1 Spezifikation der Produktstruktur in der Produktentwicklung 41
2.2.3.2 Spezifikation der Variantenstrukturen 44
2.2.4 Vorgehen bei der Produktstrukturierung 46
2.2.4.1 Vorgehensmodelle zur Modularisierung 47
2.2.4.2 Gestaltungsprinzipien 48
2.2.4.3 Leitlinien zur Modularisierung 49
2.3 Strukturelle Aspekte der Produktentstehung 50
2.3.1 Domänenübergreifende Entwicklung mechatronischer
Produkte 51
2.3.1.1 Charakterisierung mechatronischer Produkte 52
• 2.3.1.2 Domänenspezifische Entwicklungsmethodiken 55
2.3.1.3 Domänenübergreifende Entwicklung 63
2.3.2 Entwicklung variantenreicher Produktfamilien 69
2.3.2.1 Planung von Produktfamilien 70
2.3.2.2 Strukturarten variantenreicher Produktfamilien 74
2.3.2.3 Ansätze zur Bewältigung der Variantenvielfalt 77
2.3.2.4 Plattformstrategie zur Planung von Produktfamilien . 83
2.3.3 Komplexe Prozesse für komplexe Erzeugnisse 92
2.3.3.1 Komplexe Produkte 93
2.3.3.2 Produktentwicklungsprozesse 95
2.3.3.3 Komplexität in Produktion und Beschaffung 103
2.3.3.4 Komplexität in Qualitätssicherung, Service und Recycling 108
2.4 Problemanalyse und Anforderungen 112
2.4.1 Problemanalyse 113
2.4.2 Anforderungen an die Entwicklung modularer
Produktstrukturen 114
2.4.2.1 Ganzheitliche Strukturierung 115
2.4.2.2 Integriertes Strukturmodell 116
2.4.2.3 Integration domänenspezifischer Ansätze 117
2.4.2.4 Integration in die Konzeptentwicklung 118
3 Produktstrukturierung - Stand der Technik 121
3.1 Strukturmodellierung 122
3.1.1 Strukturmodellierung mit Graphen 122
3.1.2 Darstellungsformen von Produktstrukturen 124
3.2 Die Produktstruktur zur Verwaltung von Produktdaten 129
3.2.1 Integrierte Produktmodelle 129
3.2.2 Produktdatenmanagement 132
3.2.3 Semantisches Produktstrukturmodell 134
3.3 Analyse ausgewählter Methoden zur Entwicklung
strukturierter Produkte 136
3.3.1 Strukturierung mechatronischer Produkte 137
3.3.1.1 Prinziplösungsmodellierung mechatronischer Systeme
nach Kalimeyer 137
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des MLaP 141
3.3.2 Strukturierung variantenreicher Produkte 146
3.3.2.1 Strukturierung von Baukastensystemen nach Kohlhase . 146
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3.3.3.1 Montageorientierte Produktgestaltung nach Dahl 155
3.3.3.2 Modulare Produktentwicklung nach Göpfert 159
3.3.4 Integrierte Strukturierungsansätze 162
3.3.4.1 Modular Function Deployment (MFD) nach Erixon 162
3.3.4.2 Entwicklung modularer Produkte auf Basis der
Design Structure Matrix (DSM) 165
3.3.4.3 Produktstrukturierung nach Rapp 170
3.3.4.4 Design for Variety nach Martin 174
3.4 Handlungsbedarf 178
4 Produktstrukturmodellierung -
Modellvorstellungen und Beschreibungsmittel 181
4.1 Modellvorstellungen 181
4.1.1 Entwicklungsmethodischer Rahmen 182
4.1.1.1 Integrierte Entwicklung mechatronischer Systeme 183
4.1.1.2 Entwicklung variantenreicher Produktfamilien 185
4.1.2 Systemmodellierung 187
4.1.3 Integriertes Produktstrukturmodell 188
4.2 Beschreibungsmittel der Produktstrukturmodellierung 191
4.2.1 Grundelemente der Produktstruktur 192
4.2.2 Relationen zwischen den Produktstrukturelementen 196
4.2.2.1 Gerichtete Verknüpfungsrelationen 196
4.2.2.2 Ungerichtete Verbindungsrelationen 197
4.2.2.3 Unerwünschte Nebenrelationen 199
4.2.3 Systemgrenzen und externe Elemente 200
4.2.4 Relationen zu anderen Partialmodellen 201
4.2.4.1 Spezifikation domänenspezifischer Aspekte 201
4.2.4.2 Modularitätstreiber als Aspektmodelle 203
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4.2.5 Hierarchische Gliederung in Subsysteme 207
4.2.6 Alternative Lösungsmöglichkeiten 210
4.2.6.1 Alternative Produktstrukturelemente 210
4.2.6.2 Alternative Zusatzelemente 212
4.2.6.3 Spezifische Nebenrelationen für Lösungsalternativen . 213
4.2.6.4 Aggregation alternativer Produktstrukturelemente 214
4.2.6.5 Alternative Gliederung in Subsysteme 215
4.2.6.6 Subsysteme mit alternativen Produktstrukturen 218
4.2.7 Produktvarianten 218
4.2.7.1 Sich ersetzende, variantenbildende Produktstruktur¬
elemente 220
4.2.7.2 Zusätzliche, variantenbildende Produktstrukturelemente 222
4.2.7.3 Gleiche Elemente in der Produktstruktur 223
4.2.7.4 Variantenspezifische Relationen 224
4.2.7.5 Externe Elementvarianten 225
4.2.7.6 Aggregation variantenbildender Produktstrukturelemente 226
4.2.7.7 Subsysteme mit Produktstrukturvarianten 231
4.3 Zusammenfassung der formalen Konstrukte zur
Produktstrukturmodellierung 233
5 Sichten auf das Produktstrukturmodell 243
5.1 Prinzip der Sichtenbildung 243
5.2 Sichten zur Analyse der Produktstruktur 246
5.2.1 Sichten auf spezielle Aspekte 246
5.2.2 Sichten auf die hierarchische Struktur der Subsysteme . 251
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5.3 Sichten zur Integration domänenspezifischer Modelle 253
5.3.1 Integration von Hydraulik-Schaltplänen 256
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5.3.3 Integration regelungstechnischer Modelle 258
5.3.4 Integration von Strukturmodellen zur Montageplanung . 260
5.3.5 Integration von Modellen des Variantenmanagements . 263
5.3.6 Integration der »Design Structure Matrix« 265
6 Methodische Produktstrukturierung 267
6.1 Vorgehensmodell zur Produktstrukturierung 267
6.2 Methodische Produktstrukturmodellierung 271
6.2.1 Aufgabenstellung und Anforderungen 271
6.2.2 Funktionsmodellierung 273
6.2.3 Prinziplösungsmodellierung 276
6.2.4 Modulare Gliederung und Schnittstellendefinition 283
7 Zusammenfassung und Ausblick 289
8 Literaturverzeichnis 291
Glossar 313 |
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