Integrierte Produktentwicklung: Denkabläufe, Methodeneinsatz, Zusammenarbeit
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|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
München [u.a.]
Hanser
2007
|
| Edition: | 3., aktualisierte Aufl. |
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| Online Access: | Inhaltsverzeichnis Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Literaturverzeichnis Seite 718-742 |
| Physical Description: | XIX, 752 S. Ill., graph. Darst. 25 cm |
| ISBN: | 9783446407336 3446407332 |
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Inhalt
Vorwort V
1 Einleitung 1
1.1 Zielsetzung und moglicher Leserkxeis 1
1.2 Gliederung des Buches 5
1.3 Zur Akzeptanz und Weiterentwicklung der Konstruktionsmethodik 8
1.4 Forschungsbedarf 14
2 Technlsche Systeme und ihre Elgenschaften 18
2.1 Einleitung 18
2.2 Der Systembegriff 20
2.2.1 Allgemeingultiges 20
2.2.2 Technische Systeme 27
2.3 Eigenschaften und Klassifikation technischer Systeme 29
2.3.1 Allgemeingultiges zu Eigenschaften 29
2.3.2 Klassifikation technischer Systeme 31
2.3.3 Verkniipfung von Sach und Handlungssystemen 41
2.4 Der Lebenslauf technischer Systeme und ihre Planung im Handlungssystem 48
3 Der Mensch als Problemloser 51
3.1 Was ist ein Problem? 52
3.1.1 Allgemeine Probleme 52
3.1.2 Die Konstruktionsaufgabe als Problem 57
3.2 Der problemlosende Mensch 60
3.2.1 Gedachtnismodelle 61
3.2.2 Was heifit Denken? 64
3.2.3 Denkschwachen und Denkfehler 67
3.3 Mafinahmen zur Losung von Problemen 70
3.3.1 Das TOTE Schema 81
3.3.2 Der Problemlosungs und der Vorgehenszyklus 84
3.3.3 Der Vorgehenszyklus und zugehorige Strategien 99
3.3.4 Beispiel zum Vorgehenszyklus 103
3.4 Konstruktionsprozesse von Einzelpersonen 108
3.4.1 Projekt 1: Versuchsbedingungen (nach Dylla 1990) 108
3.4.2 Erkenntnisse aus Projekt 1 112
3.4.3 Projekt 2: Konstruktionsprozesse von Praktikern (Giinther 1998) 118
3.4.4 Zum bildhaften Gedachtnis und Faktenwissen des Konstrukteurs 120
3.4.5 Wodurch zeichnen sich erfolgreiche Einzelkonstrukteure aus? 123
3.5 Konstruktionsprozesse von Gruppen in Unternehmen 126
3.6 Denk und Informationsokonomie als ein HaupteinfluB des Verhaltens 129
3.7 Fehler nicht nur beim Konstruieren 138
3.8 Die Wirksamkeit von Methoden 143
3.8.1 Uberblick iiber Methoden 143
3.8.2 Warum Methoden verwenden? 145
XII Inhalt
3.8.3 Sind Methoden praktisch wirksam? 151
3.9 Natiirliches oder streng systematisches Konstruieren?
1st Konstruieren Kunst oder Wissenschaft? 154
4 Methodik der Integrierten Produkterstellung im Unternehmen 157
4.1 Konventionelle Produkterstellung 157
4.1.1 Der ProzeB der Produkterstellung 158
4.1.2 Einfliisse auf den ProzeB der Produkterstellung 159
4.1.3 Arbeitsteilung zur Bewaltigung der Komplexitat der Produkterstellung 161
4.1.3.1 Begriindung und Arten der Arbeitsteilung 161
4.1.3.2 Dokumente als Folge der Arbeitsteilung 164
4.1.4 Aufbauorganisation 166
4.1.5 Ablauforganisation und Vorgehensplane 169
4.1.6 Praxisbeispiel einer Produkterstellung: Heizgerat 175
4.1.7 Probleme heutiger Produkterstellung 182
4.1.7.1 Griinde fur die Probleme aus der Geschichte der Produkterstellung 182
4.1.7.2 Probleme der konventionellen Produkterstellung am Beispiel
Entwicklung und Konstruktion 183
4.2 Integrierte Produkterstellung 188
4.2.1 Was heifit integrierte Produkterstellung? 188
4.2.2 BewuBtseinsanderung 190
4.2.2.1 Entwicklung der Produkterstellung 190
4.2.2.2 Entwicklung des wissenschaftlichen Weltbildes 191
4.2.3 Begrundung integrierter Produkterstellung aus dem InformationsfluB 193
4.2.3.1 Arten und Organisation des Informationsflusses 193
4.2.3.2 Folgen der schnittstellenbedingten Informationsverarbeitung 196
4.2.4 Methodensystem fur die integrierte Produkterstellung 198
4.3 Organisatorische Methoden der integrierten Produkterstellung 201
4.3.1 Produktbezogene Aufbauorganisation 201
4.3.2 Methoden der Ablauforganisation 204
4.3.3 Gruppen und Teamarbeit 206
4.3.3.1 Was versteht man unter einer Gruppe, was unter einem Team? 207
4.3.3.2 Vorteile und Anwendungsbereiche von Gruppenarbeit 207
4.3.3.3 Probleme bei Teamarbeit 208
4.3.3.4 Regeln fur effektive Teamarbeit 209
4.3.4 Projektmanagement 211
4.3.4.1 Aufgaben des Projektmanagements 211
4.3.4.2 Einsatzbereiche des Projektmanagements 214
4.3.4.3 Methoden und Hilfsmittel des Projektmanagements 215
4.4 Integrierende Vorgehensweisen 217
4.4.1 Simultaneous Engineering 217
4.4.1.1 Idee und Arbeitsweise des Simultaneous Engineering 217
4.4.1.2 Auswirkungen des Simultaneous Engineering 220
4.4.1.3 Praxisbeispiel zu Simultaneous Engineering:
Entwicklung eines digitalen Manometers 222
Inhalt XIII
4.4.2 Qualitatsmanagement 226
4.4.3 Qualitatssteigerung mit QFD 228
4.5 Auswirkung der Integration: Merkmale erfolgreicher Unternehmen 232
5 Entwicklung und Konstruktion Istzustand 238
5.1 Ziele, Aufgaben und Tatigkeiten in Entwicklung und Konstruktion 240
5.1.1 Definition und Bedeutung des Entwickelns und Konstruierens 240
5.1.2 Ziele des Entwickelns und Konstruierens 244
5.1.3 Tatigkeiten und Konstruktionsphasen 245
5.1.3.1 KlarenderAufgabenstellung 250
5.1.3.2 Konzipieren 251
5.1.3.3 Entwerfen 253
5.1.3.4 Ausarbeiten 254
5.1.4 Arten des Konstruierens 256
5.1.4.1 Konstruktionen unterschiedlicher Bearbeitungstiefe: Konstruktionsarten . 256
5.1.4.2 Konstruktionen mit unterschiedlicher Eigenschaftsermittlung
durch Berechnung und Versuche 261
5.1.4.3 Korrigierendes und generierendes Vorgehen 263
5.1.4.4 Konstruktionen hoherer Komplexitat mechatronische Produkte 266
5.1.4.5 Konstruktionen unterschiedlicher Art der Hauptforderung Design to X . 270
5.1.4.6 Kundengebundene und kundenoffene Konstruktion 270
5.1.4.7 Konstruktionen mit unterschiedlichen Konstruktionszeiten und kosten 271
5.2 Management in Entwicklung und Konstruktion 274
5.2.1 Organisation und Fiihrungsanforderungen 274
5.2.1.1 Die Mitarbeiterstruktur 274
5.2.1.2 Berufsbilder in Konstruktion und Fertigungsvorbereitung 278
5.2.1.3 Organisation 281
5.2.1.4 Fuhrungsanforderungen 282
5.2.2 Leistungssteigerung, Durchlaufzeitverkiirzung und Effizienzmessung
in Entwicklung und Konstruktion 286
5.2.2.1 Was heiflt Leistungssteigerung in Entwicklung und Konstruktion? 287
5.2.2.2 Vorgehensweise bei der Rationalisierung und Durchlaufzeitverkiirzung 290
5.2.2.3 Leistungsmessung in Entwicklung und Konstruktion 292
5.2.2.4 Kosten der Konstruktionsabteilung 295
5.2.3 Termin und Kapazitatsplanung 295
5.2.3.1 Zur Begriindung der Termin und Kapazitatsplanung 295
5.2.3.2 Durchfuhrung der Termin und Kapazitatsplanung 296
5.2.3.3 Erfahrungswerte fur Planzeiten 299
5.2.3.4 Einfiihrung einer Termin und Kapazitatsplanung 300
6 Methodik der integrierten Produkterstellung IPE in Entwicklung und Konstruktion 302
6.1 Einleitung und Zielsetzung 302
6.2 Darstellung der IPE Methodik 304
6.2.1 Inhalte 304
6.2.2 Elemente der IPE Methodik und ihr Zusammenwirken 306
6.2.3 Flexibler Einsatz der IPE Methodik 308
XIV Inhalt
6.3 Anwendung der IPE Methodik in unterschiedlichen Bereichen 314
6.3.1 Vergleich der Methodikelemente in drei Unternehmensbereichen 316
6.3.2 Einsatz von Vorgehensplanen 316
6.3.2.1 Aufteilung in unterschiedliche Teilprozesse am Beispiel der Produktion . 317
6.3.2.2 Aufteilung in unterschiedliche Teilprozesse und Teilobjekte
am Beispiel Konstruktion 317
6.3.2.3 Beispiele fur einen Vorgehensplan bei integrierter Produkterstellung 319
6.4 Unternehmens und produktspezifische Anpassung und Einfuhrung
der IPE Methodik 320
6.4.1 Vorgehensweise 320
6.4.2 Personenbezogene Voraussetzungen 322
6.5 Anwendung fur das Vorgehen beim Entwickeln und Konstruieren 323
6.5.1 Vorgehensplane fur die Hauptforderung Funktion 324
6.5.2 Vorgehen fur beliebige Hauptforderungen Design to X 330
7 Sachgebundene Methoden fur die Entwicklung und Konstruktion 335
7.1 Methodenbaukasten 335
7.1.1 Struktur und Anwendung des Methodenbaukastens 336
7.1.2 Auswahl von Methoden 338
7.1.3 Beispiel fur eine Methodenauswahl 341
7.2 Methoden zu Produktplanung und Innovation 343
7.2.1 Produktstrategien und Innovation 344
7.2.2 Ermitteln des Unternehmenspotentials 348
7.2.3 Ermitteln des Produktpotentials 350
7.2.4 Finden von Produktbereichen und Produktideen 353
7.2.5 Organisatorische Mafinahmen zur Forderung der Innovationsfahigkeit 361
7.2.6 Praxisbeispiel: MullgroCbehalter 361
7.3 Methoden zur Aufgabenklarung 364
7.3.1 Zweck und Giiltigkeitsbereich der Methoden 364
7.3.2 Systematisches Finden von Anforderungen 365
7.3.2.1 Arten von Anforderungen 368
7.3.2.2 Hilfmittel fur das Ermitteln von Anforderungen 373
7.3.3 Aufgabenklarung und Systemabgrenzung mittels Black Box 375
7.3.4 Problemanalyse durch Systemgrenzenverschiebung 376
7.3.5 Aufgabenanalyse durch Abstraktion 378
7.3.6 Erstellen einer Anforderungsliste 380
7.3.7 Aufgabenklarung und Vorgehensstrukturierung ,,Kreative Klarung" 381
7.4 Methoden zur Aufgabenstrukturierung 384
7.4.1 Organisatorische Strukturierung 385
7.4.1.1 Strukturieren nach Modulen 386
7.4.1.2 Strukturieren nach der Bearbeitungsreihenfolge von Modulen 388
7.4.2 Inhaltliche Strukturierung nach Funktionen 390
7.4.2.1 Zweck und Begriindung der Methode 392
7.4.2.2 Begriffe 395
7.4.2.3 Definition der Elemente und Symbole einer Funktionsstruktur 397
7.4.2.4 Funktionsstruktur fur Gerate mit zentraler Steuerung (Mechatronik) 399
Inhalt XV
7.5 Methoden zur (prinzipiellen) Losungssuche 400
7.5.1 Grundlagen zur Losungssuche 401
7.5.2 Strategien zur Losungssuche 403
7.5.3 Konventionelle Losungssuche 404
7.5.4 Losungssuche mit Kreativitatstechniken (Intuitives Vorgehen) 404
7.5.5 Losungssuche mit Systematiken (Diskursives Vorgehen) 409
7.5.5.1 Ordnungsschemata 409
7.5.5.2 Konstruktionskataloge 416
7.5.5.3 Ordnungsschemata fur physikalische Effekte 417
7.5.5.4 Ordungsschemata zur Losung technischer Widerspriiche
(Altschuller; TRIZ) 426
7.5.5.5 Checklisten 427
7.5.6 Kombination von Losungsprinzipien: morphologischer Kasten 428
7.5.6.1 Zweck und Begriindung der Methode 429
7.5.6.2 Beispiele fur die Verwendung des morphologischen Kastens 431
7.6 Methoden zum Gestalten Variation der Gestalt 433
7.6.1 Direkte Variation der Gestalt 439
7.6.1.1 Variation der Flachen und Korper 439
7.6.1.2 Variation der Flachen und Korperbeziehungen 441
7.6.2 Indirekte Variation der Gestalt 447
7.6.2.1 Variation der stoffiichen Eigenschaften 447
7.6.2.2 Variation des Fertigungs und Montageverfahrens 449
7.6.2.3 Variation der Bewegungen 450
7.6.2.4 Variation der Kraftiibertragung 453
7.6.2.5 Variation der Getriebeart 459
7.6.3 Umkehrung als negierendes Variationsmerkmal 461
7.6.4 Vorgehen beim zeichnerischen Gestalten und Variieren von Losungen 461
7.6.5 Variationsbeispiel Wellenkupplung 466
7.7 Methoden zum Gestalten Gestaltungsprinzipien 470
7.7.1 Prinzip der FunktionsvereinigungAtrennung 470
7.7.2 Prinzip der lntegral /Differentialbauweise 473
7.7.3 Prinzip des Kraftflusses 477
7.7.4 Prinzip des Lastausgleichs 482
7.7.5 Prinzip der Selbsthilfe 485
7.8 Analysemethoden fur Produkteigenschaften 489
7.8.1 Oberlegung und Diskussion als Analysemethode 492
7.8.1.1 Methoden zur Schwachstellenanalyse 492
7.8.1.2 Methode der Schadensanalyse 496
7.8.2 Rechen und Simulationsmethoden, Optimierung. Kennzahlenmethoden . 497
7.8.2.1 Berechnungsarten technischer Sicherheiten 497
7.8.2.2 Weitere rechnerische Analysemethoden 498
7.8.3 Versuchsmethoden 498
7.9 Methoden zum Beurteilen und Entscheiden 503
7.9.1 Zweck und Giiltigkeitsbereich der Methoden 503
7.9.2 Schwachstellen realer Bewertungs und Entscheidungsprozesse 504
XVI Inhalt
7.9.3 Hilfen zur Verbesserung der Entscheidungssicherheit 505
7.9.4 Auswahl von Bewertungsmethoden 507
7.9.5 Methoden fur die einfache Bewertung 508
7.9.6 Methoden fur die intensive Bewertung 511
7.10 Methoden zur Informations und Wissensverarbeitung 517
7.10.1 Zweck und Begriindung 517
7.10.2 Informationsgewinnung Informationsquellen 519
7.10.3 Informationsverarbeitung InformationsfiuB 520
7.10.4 Informationsweitergabe Dokumentation 523
7.10.5 Formen individueller Informationsverarbeitung und Kommunikation 524
8 Entwicklungs und Konstruktionsbeispiele 526
8.1 Entwicklung einer Fischentgratungsmaschine 528
8.1.1 Was zeigt das Beispiel? 528
8.1.2 Aufgabe kliiren 528
8.1.2.1 Aufgabe analysieren 529
8.1.2.2 Aufgabe formulieren (Anforderungsliste erarbeiten) 530
8.1.3 Funktionen ermitteln 532
8.1.3.1 Gesamtfunktion/Teilfunktionen formulieren 532
8.1.3.2 Funktionsstruktur erarbeiten 532
8.1.4 Losungsprinzipien suchen 535
8.1.4.1 Physikalische Effekte suchen 535
8.1.4.2 Wirkfiachen, Wirkbewegungen, Stoffarten suchen 535
8.1.5 Konzept erarbeiten 537
8.1.5.1 Losungsprinzipien zu Konzeptvarianten kombinieren 537
8.1.5.2 Orientierende, entwicklungsbegleitende Versuche 537
8.1.5.3 Prototyp gestalten, bauen und testen 537
8.1.5.4 Versuchsergebnisse und Probleme 539
8.1.6 Was kann man daraus lernen? 540
8.2 Neukonstruktion eines Tragetaschenspenders (Dispenser), der ein Marktflop wurde 540
8.2.1 Was zeigt das Beispiel? 540
8.2.2 Ausgangssituation 540
8.2.3 Aufgabe klaren 541
8.2.4 Losungen suchen 542
8.2.5 Losungen auswahlen und verwirklichen 543
8.2.6 Was kann man daraus lernen? 545
8.3 Die Konstruktion einer Wandhalterung ein nicht optimaler ProzeC 547
8.3.1 Was zeigt das Beispiel? 547
8.3.2 Die Konstruktionsaufgabe 547
8.3.3 Versuchsdurchfiihrung 548
8.3.4 Der KonstruktionsprozeB der Versuchsperson ,,Otto" 549
8.3.5 Analyse des Prozesses 553
8.3.6 Was kann man daraus lernen? 554
8.4 Einfacherer Lastausgleich fur Planetengetriebe 555
8.4.1 Was zeigt das Beispiel? 555
8.4.2 Ausgangssituation 555
Inhalt XVII
8.4.3 Aufgabe klaren 558
8.4.4 Losungen suchen 560
8.4.5 Losungen auswahlen und verwirklichen 561
8.4.6 Das Entstehen einer Erfindung 562
8.4.7 Das Risiko der Werkstoffwahl 564
8.4.8 Was kann man daraus lemen? 565
8.5 Gerauschgiinstiger Unterdruckstellantrieb 566
8.5.1 Was zeigt das Beispiel? 566
8.5.2 Technische Aufgabenstellung 566
8.5.3 Struktur der Beispieldarstellung 567
8.5.4 Aufgabenklarung und erste Losungsideen 568
8.5.5 Entscheidung zwischen korrigierendem und generierendem Vorgehen 572
8.5.6 Suche nach weiteren Losungen 573
8.5.7 Losungsanalyse zur Losungsauswahl 575
8.5.8 Was kann man daraus lernen? 580
8.6 Montagegiinstige Konstruktion eines Reihenschalters 580
8.6.1 Was zeigt das Beispiel? 581
8.6.2 Ausgangssituation 581
8.6.3 Konstruktionsablauf 583
8.6.3.1 Losung LI (Iteration 1) 584
8.6.3.2 Losung L2 (Iteration 2) 585
8.6.3.3 Losung L3 (Iteration 3) 586
8.6.3.4 Losung L4 (Iteration 4) 588
8.6.4 Was kann man daraus lernen? 589
8.7 Entwicklung einer Pkw Kennzeichenhalterung 591
8.7.1 Was zeigt das Beispiel? 591
8.7.2 Aufgabe klaren 592
8.7.3 Losungen suchen 594
8.7.4 Losungen auswahlen 598
8.7.5 Losung 600
8.7.6 Was kann man daraus lernen? 601
9 Kostengiinstig Entwickeln und Konstruieren 603
9.1 Kosten konstruieren? 603
9.1.1 Kostensenken aus der Nutzersicht (Lebenslaufkosten, life cycle costs). 604
9.1.2 Kostensenken aus Herstellersicht 605
9.1.3 Kostenverantwortung der Konstruktion 608
9.1.4 Probleme beim Kostengunstigen Konstruieren 608
9.1.5 EinfluBgroBen auf die Herstellkosten eines Produkts 611
9.2 Vorgehen beim kostengunstigen Konstruieren
zielkostengesteuertes Konstruieren (Target Costing) 618
9.2.1 Ermittlung und Aufspalten des Kostenzieles 620
9.2.2 Suche kostengiinstiger Losungen 625
9.2.3 Konstruktionsbegleitende Kalkulation
Kostenermittlung beim Konstruieren 628
9.2.4 Beispiel fur Kostengiinstiges Konstruieren: Gehause einer Zentrifuge 631
9.3 Integrierend wirkende Methoden und Organisationsformen 637
XVIII lnhalt
9.3.1 Fertigungs und Kostenberatung 637
9.3.2 Wertanalyse 639
9.3.3 Target Costing 642
9.3.3.1 Grundsatzliches Vorgehen beim Target Costing 642
9.3.3.2 Beispiel fur Target Costing:
Betonmischer in Einzel und Kleinserienfertigung 644
9.3.4 Kostengiinstig Konstruieren mit integrierten Rechnerwerkzeugen 654
9.3.4.1 Kosteninformationssysteme 654
9.3.4.2 Anwendung eines Kosteninformationssystems 656
9.4 Variantenmanagement 662
9.4.1 Ursachen von Produkt und Teilevielfalt 663
9.4.2 Auswirkungen der Produkt und Teilevielfalt auf Herstellkosten 663
9.4.3 Analyse der Teilevielfalt 666
9.4.4 Verringerung der Produkt und Teilevielfalt 668
9.4.4.1 Technische Mafinahmen 668
9.4.4.2 Organisatorische MaBnahmen 671
9.4.5 Baureihenkonstruktion 671
9.4.5.1 Normzahlreihen als Hilfsmittel zur Baureihenkonstruktion 673
9.4.52 Grundsatzliches Vorgehen 673
9.4.5.3 Ahnlichkeitsgesetze als Hilfsmittel zur Baureihenkonstruktion 675
9.4.6 Beispiel fur eine Baureihe 678
9.4.7 Baukastenkonstruktion 680
9.4.7.1 Grundsatzliches 681
9.4.7.2 Aufbau von Baukasten Begriffe 683
9.4.7.3 Entwickeln von Baukasten 685
10 Begriffe 690
Anhang 698
Al Erstellen von Funktionsstrukturen 698
Al.l Elemente und Symbole 698
Al.1.1 Die logischen Operationen 698
Al.1.2 Arten von Relationen 699
A1.2 Formale Regeln zum Umgang mit den Elementen 700
Al.2.1 Die Reihenfolgeregel 700
Al.2.2 DieVollstandigkeitsregel 700
Al.2.3 Die Strukturartenregel 701
Al.2.4 Die dynamische Regel 701
Al.2.5 Die Strukturierungsregel 703
A 1.3 Inhaltliche Regeln zum Umgang mit den Elementen 703
Al.3.1 Die Flufiregel 703
Al.3.2 Die Umsatzartenregel 704
Al.3.3 Die Umsatztypregel 704
Al.3.4 Die Verkniipfungsregeln 704
Al.3.5 Zustandsanderungen mit elementaren Operationen 709
Al.3.6 Verwendung technischer Operationen 710
Inhalt XIX
A1.4 Erstellen von Funktionsstrukturen 711
Al.4.1 Analyse bestehender technischer Systeme 711
Al.4.2 Synthese neuer technischer Systeme 713
Al.4.3 Aufbau von Nebenumsatzen 714
A2 Strukturierte Methodensammlung (Methodenbaukasten) 715
A3 Verftigbare Konstruktionskataloge 716
Literatur 718
Literatur zu Kapitel 1 718
Literatur zu Kapitel 2 719
Literatur zu Kapitel 3 720
Literatur zu Kapitel 4 724
Literatur zu Kapitel 5 726
Literatur zu Kapitel 6 729
Literatur zu Kapitel 7 730
Literatur zu Kapitel 8 737
Literatur zu Kapitel 9 738
Literatur zu Kapitel 10 741
Sachwortverzeichnis 743 |
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