Planungsverfahren für die Produktkonzeption: ein systematisches Vorgehenskonzept unter Berücksichtigung des Lebenszyklus-Ansatzes
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| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Wiebaden
Dt. Univ.-Verl.
2002
|
| Edition: | 1. Aufl. |
| Series: | Betriebswirtschaftliche Forschung zur Unternehmensführung
Bd. 41 |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | XXXVI, 407 S. graph. Darst. 21 cm |
| ISBN: | 3824490773 |
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis XVII
Tabellenverzeichnis XIX
Abkürzungsverzeichnis XXI
Symbolverzeichnis XXV
1 Einleitung 1
2 Eingrenzung des Untersuchungsgegenstandes 4
2.1 Typisierungsmerkmale und Abgrenzung des Objektes der Produktentwicklung 4
2.1.1 Produktgestaltung und Produktaufbau 4
2.1.2 Art der Auftragserteilung 5
2.1.3 Verwendung 5
2.1.4 Neuartigkeit 6
2.1.5 Zusammenfassende Abgrenzung des Untersuchungsgegenstandes bezüglich des
Objektes der Produktentwicklung 6
2.2 Die Konzeptionsphase im Modell des methodischen Konstruierens 6
2.2.1 Das methodische Konstruieren als Lösungsansatz der Konstruktionsaufgabe 7
2.2.2 Das Phasenmodell des methodischen Konstruierens 8
2.2.3 Exkurs: Die überlappende Planung in der Konstruktion 10
2.2.4 Charakteristische Eigenschaften der Produktkonzeption 13
2.2.5 Abgrenzung des Untersuchungsgegenstandes bezüglich der Konstruktionsphasen ...14
2.3 Aspekte des Lebenszyklus-Ansatzes 15
2.3.1 Inhalte des Lebenszyklus-Ansatzes 15
2.3.2 Gründe für die Einbindung des Lebenszyklus-Ansatzes 16
2.3.3 Exkurs: Voraussetzungen für die Berücksichtigung der Entsorgung 17
2.3.4 Realisierungsansätze des Lebenszyklus-Ansatzes im Planungsprozeß 18
2.3.5 Erweiterung des Betrachtungsgegenstandes um den Lebenszyklus-Ansatz 18
3 Planungsverfahren für die frühen Phasen der Produktentwicklung 20
3.1 Der Planungsbegriff 20
3.1.1 Definition der Planung 20
3.1.2 Die Planung als Entscheidungsvorbereitung 20
3.2 Verfahren des methodischen Konstruierens 22
3.2.1 Verfahren mit Schwerpunkt auf der Problemstrukturierung und
Alternativengenerierung 22
IX
3.2.1.1 Konstruieren mit Konstruktionskatalogen (Roth 1982) 22
3.2.1.2 Konstruktionslehre (Pahl, Beitz 1997) 23
3.2.1.3 Systematisches Projektieren und Konstruieren (Baumann 1982) 23
3.2.1.4 Bewertung hinsichtlich der Umsetzung des Planungsprozesses 24
3.2.2 Methoden der Bewertung und Auswahl 25
3.2.2.1 Technisch-wirtschaftliches Bewerten nach VDI 2225 25
3.2.2.2 Nutzwertanalyse 26
3.2.2.3 Bewertung hinsichtlich der Umsetzung des Planungsprozesses 26
3.3 Verfahren des Quality Function Deployment 27
3.3.1 QFD nach Akao (1992) 27
3.3.2 Die Matrix der Matrizen (King 1989) 29
3.3.3 Das Vier-Phasen-Modell (Macabe) 31
3.3.4 Bewertung hinsichtlich der Umsetzung des Planungsprozesses 32
3.4 Verfahren des Operations Research 32
3.4.1 Traditionelle Ansätze 33
3.4.1.1 Lineare Programmierung 33
3.4.1.1.1 Verfahren zur Lösung von linearen Problemen 33
3.4.1.1.2 Anwendbarkeit von linearen Modellen 34
3.4.1.2 Gemischt-ganzzahlige Programmierung 35
3.4.1.2.1 Verfahren zur Lösung von gemischt-ganzzahligen Problemen 36
3.4.1.2.2 Anwendbarkeit von gemischt-ganzzahligen Modellen 36
3.4.1.3 Gemischt-ganzzahlige nichtlineare Programmierung 36
3.4.1.3.1 Verfahren zur Lösung von MINLP-Problemen 37
3.4.1.3.2 Anwendbarkeit von MINLP-Modellen 38
3.4.1.4 Bewertung 38
3.4.2 Evolutionäre Algorithmen 39
3.4.2.1 Grundlagen Evolutionärer Algorithmen 40
3.4.2.2 Verfahrensvarianten 45
3.4.2.2.1 Stabilisierung-Destabilisierung 45
3.4.2.2.2 Threshold Accepting 46
3.4.2.2.3 Genetische Algorithmen 47
3.4.2.3 Abbildbarkeit realer Problemstellungen in EA-Modellen 48
3.4.2.4 Beispiele für Anwendungen von evolutionären Algorithmen für das
Produktdesignproblem 50
3.4.2.4.1 Parameterdesign 50
3.4.2.4.2 Design des Produktkonzeptes 52
3.4.2.4.3 Gesamtdesign 54
3.5 Zusammenfassung 54
X
4 Entscheidungsmodelle zur Abbildung der frühen Phasen der Produktentwicklung 57
4.1 Grundlagen der Modellbildung 57
4.2 State-of-the-art der Modellbildung in der Konstruktion 58
4.2.1 Marketing-orientierte Entscheidungsmodelle 58
4.2.1.1 MDS-basierte Entscheidungsmodelle für das kombinierte Produktpositionierungs¬
und Produktdesignproblem 59
4.2.1.2 Conjointanalyse-basierte Entscheidungsmodelle für das Produktdesignproblem 61
4.2.1.3 Zusammenfassung der Marketing-orientierten Modellinhalte 64
4.2.2 Konstruktionsorientierte Entscheidungsmodelle 65
4.2.2.1 Konzeptdesign 65
4.2.2.2 Parameterdesign 66
4.2.2.3 Design des Gesamtsystems 70
4.2.2.4 Quality Engineering 72
4.2.2.5 Zusammenfassung der konstruktionsorientierten Modellinhalte 72
4.2.3 Concurrent Engineering -orientierte Entscheidungsmodelle 73
4.2.3.1 Entscheidungsmodelle auf der Basis von QFD 74
4.2.3.2 Modelle des Concurrent Optimisation für Concurrent Engineering 77
4.2.3.3 Zusammenfassung der Concurrent Engineering -orientierten Modellinhalte 85
4.2.4 Zusammenfassende Bewertung 87
4.3 Ergebnisse und weiterer Forschungsbedarf 89
5 Modellierungskonzept zur umfassenden Berücksichtigung des Lebenszyklus-Ansatzes ....91
5.1 Begründung und Herleitung des neuen Modellierungskonzeptes 91
5.2 Die Entscheidungsvariablen der Produktrepräsentation 91
5.2.1 Funktionale Konfigurationselemente 91
5.2.1.1 Auswahlbedingungen der Konfigurationselemente 92
5.2.1.2 Abhängigkeiten zwischen Konfigurationselementen 93
5.2.1.3 Integrierte Berücksichtigung der Abhängigkeiten bei der Auswahl 93
5.2.2 Verbindende Konfigurationselemente 94
5.2.3 Designmerkmale 96
5.3 Die Entscheidungsvariablen zur Berücksichtigung weiterer Lebenszyklusphasen 97
5.3.1 Auswahl des Fertigungsverfahrens 97
5.3.2 Festlegung der Demontagetiefe 98
5.4 Die Kundenzufriedenheit in der Produktkonzeption 98
XI
5.4.1 Die Maximierung der Kundenzufriedenheit als Ziel der optimalen Produktqualität 98
5.4.2 Das Basismodell der Kundenzufriedenheit 99
5.4.3 Erklärungsmodelle der Kundenzufriedenheit 102
5.4.3.1 Das Kano Modell 102
5.4.3.2 Das ACE-Modell 104
5.4.4 Die Berücksichtigung der Kundenzufriedenheit im mathematischen Modell 105
5.4.4.1 Der Einfluß der Zeit auf die Kano-Kategorien 105
5.4.4.2 Der Einfluß des Produktpreises auf die Kano-Kategorien 106
5.4.5 Die Kundenzufriedenheit als Bewertungskriterium im Entscheidungsmodell 107
5.5 Fertigungsgerechtes Konstruieren 112
5.5.1 Das Ressourcenpotential eines Unternehmens 113
5.5.2 Das Ressourcenpotential als Grundlage der Bewertung 114
5.5.3 Verfahren der fertigungsgerechten Konstruktion 115
5.5.4 Exkurs: die Analyse der Unternehmensressourcen als Ausgangspunkt fertigungs-
und kostengerechten Konstruierens 117
5.5.4.1 Kriterienermittlung 118
5.5.4.2 Durchführung der Analyse 120
5.5.5 Die Berücksichtigung der Fertigungsgerechtheit im mathematischen Modell 122
5.5.5.1 Alternative Fertigungsfolgen 123
5.5.5.2 Einführung einer Entscheidungsvariablen zur Auswahl der Fertigungsfolgen 123
5.5.5.3 Bewertung des Produktdesigns bezüglich der gewählten Fertigungsfolgen 124
5.5.6 Festlegung der Fertigungstiefe 126
5.6 Ökologieverträglichkeit der Produktkonzeption 127
5.6.1 Ökologieverträglichkeit der Herstellung 128
5.6.2 Ökologieverträglichkeit der Nutzung 129
5.6.3 Ökologieverträglichkeit der Entsorgung 130
5.7 Kostenorientierung in der Produktkonzeption 131
5.7.1 Zielkostenmanagement (Target Costing) 132
5.7.2 Herstellungskosten: konstruktionsbegleitende Kalkulation 133
5.7.3 Gebrauchskosten 138
5.7.4 Entsorgungskosten 140
5.8 Sonstige Restriktionen für das Entscheidungsmodell 144
5.8.1 Restriktionen gegeben durch gesetzliche Auflagen, Normen und Standards 144
XII
5.8.2 Sonstige Restriktionen 144
5.8.3 Nichtnegativitätsbedingungen, Ganzzahligkeitsbedingungen 144
6 Verfahrenskonzept zur Modellentwicklung in der Produktkonzeption 146
6.1 Begründung eines neuen Vorgehenskonzeptes für die Produktkonzeption 146
6.2 Problemstrukturierung, Alternativengenerierung und Bewertung 147
6.2.1 Multidisziplinäre Teamarbeit als Voraussetzung 150
6.2.2 Festlegung der Aufgabenstellung 155
6.2.2.1 Die Festlegung des Zielpreises 155
6.2.2.2 Methoden zur Ermittlung der Stimme des Kunden (VOC) 156
6.2.2.3 Die Aufnahme der Anforderungen der Kano-Kategorie M 160
6.2.2.4 Die Aufnahme der Anforderungen der Kano-Kategorie 0 160
6.2.2.5 Die Aufnahme der Anforderungen der Kano-Kategorie A 161
6.2.2.6 Übersetzung und Synthese der aufgenommenen Funktionen und Anforderungen 161
6.2.2.7 Gruppierung gleichartiger Funktionen 164
6.2.3 Herleitung der Konfigurationselemente 165
6.2.3.1 Die Umsetzung von Funktionen in Realisierungsmöglichkeiten 166
6.2.3.2 Das Ausscheiden unakzeptabler Realisierungsmöglichkeiten 168
6.2.3.3 Die Überführung der Realisierungsmöglichkeiten in funktionale
Konfigurationselemente 170
6.2.3.4 Erweiterung um verbindende Konfigurationselemente 172
6.2.4 Herleitung der Designmerkmale 173
6.2.4.1 Die Festlegung der Form als Voraussetzung für die Ermittlung der
Designmerkmale 174
6.2.4.2 Potentialrelevante Designmerkmale 175
6.2.4.3 Kostenrelevante Designmerkmale 179
6.2.4.4 Funktionsrelevante Designmerkmale 182
6.2.4.5 Ökologiebezogene und sonstige Designmerkmale 185
6.2.4.6 Zusammenfassung der Designmerkmale 186
6.2.5 Festlegung des Zielsystems 188
6.2.5.1 Ermittlung der Kano-Kategorien 189
6.2.5.2 Auflösung der Abhängigkeiten der Qualitätsmerkmale 189
6.2.5.3 Ermittlung der Grenzwerte und Konkurrenzdaten 191
6.2.6 Ermittlung der Systemzusammenhänge 192
6.2.6.1 Abhängigkeiten und Interdependenzen der Entscheidungsvariablen 193
6.2.6.2 Berechnungsvorschriften der Qualitätsmerkmale 195
6.2.6.3 Berechnungsvorschriften der Herstellung 197
6.2.6.4 Berechnungsvorschriften der Herstellkosten 198
6.2.6.5 Berechnungsvorschriften der Gebrauchskosten 199
6.2.6.6 Herleitung und Berechnungsvorschriften der Kosten der Nachgebrauchsphase ....200
XIII
6.2.6.7 Berechnungsvorschriften der Ökologieverträglichkeit 207
6.2.6.8 Sonstige Berechnungsvorschriften 207
6.3 Auswahl von Lösungsvorschlägen 208
6.3.1 Bewertung und Auswahl unter Anwendung eines MILP-Verfahrens 208
6.3.1.1 Umformulierung in ein lineares Ersatzproblem 208
6.3.1.2 Umformulierung diskreter Entscheidungsvariablen 210
6.3.2 Bewertung und Auswahl unter Anwendung eines EA 210
6.3.2.1 Wahl der Verfahrensvariante und der Verfahrensparameter 211
6.3.2.2 Kodierung der genetischen Information 212
6.3.2.3 Genetische Operatoren 213
6.3.2.4 Bestimmung der Demontagetiefe 215
6.3.2.5 Wahl der Fitneßfunktion 218
6.3.2.6 Berücksichtigung von Nebenbedingungen 219
6.3.2.7 Mehrfacher TA 222
6.4 Analyse der Lösung(en) 223
6.4.1 Überprüfung der Modellvalidität und Sensitivität der Lösung 223
6.4.2 Variationen der Modellparameter und Modellzusammenhänge 224
6.5 Interpretation der Ergebnisse 225
6.5.1 Entscheidung über Fortführung des Projektes 225
6.5.2 Übergang in die gestaltende Phase 225
7 Fallstudien 226
7.1 Anwendungen des Vorgehensmodells 226
7.1.1 Generierung der Modellbeschreibung des Anspitzers 226
7.1.1.1 Festlegung der Aufgabenstellung 227
7.1.1.2 Herleitung der Konfigurationselemente 227
7.1.1.3 Herleitung der Designmerkmale 228
7.1.1.4 Festlegung des Zielsystems 229
7.1.1.5 Ermittlung der Systemzusammenhänge 229
7.1.1.6 Beurteilung der Modellgenerierung 229
7.1.2 Generierung der Modellbeschreibung des Aktenvernichters 230
7.1.2.1 Festlegung der Aufgabenstellung 230
7.1.2.2 Herleitung der Konfigurationselemente 231
7.1.2.3 Herleitung der Designmerkmale 231
7.1.2.4 Festlegung des Zielsystems 232
7.1.2.5 Ermittlung der Systemzusammenhänge 233
7.1.3 Bewertung der Ganzheitlichkeit des Vorgehenskonzeptes 233
XIV
7.2 Bewertung des Lösungsverfahrens EA 234
7.2.1 Bestimmung der Lösungsgüte des EA-Verfahrens 234
7.2.1.1 Überführung der Anspitzer-Modelle in lineare, gemischt-ganzzahlige
Ersatzmodelle 234
7.2.1.2 Anpassungen der linearen Modellformulierung an die Anforderungen des
evolutionären Algorithmus 237
7.2.1.3 Ergebnisse 238
7.2.2 Bestimmung der Leistungsfähigkeit des EA-Verfahrens 248
7.2.2.1 Charakterisierung des Umfanges des Aktenvernichter-Beispieles 248
7.2.2.2 Anpassungen der mathematischen Formulierung an die Anforderungen des
Evolutionären Algorithmus 249
7.2.2.3 Ergebnisse 250
7.3 Bewertung der praktischen Anwendbarkeit 254
8 Zusammenfassung und Ausblick 256
Literaturverzeichnis 259
Anhangsübersicht 273
Anhang A: Glossar 274
Anhang B: Exemplarische Berechnungsvorschriften der Fertigungszeiten 281
Anhang C: Beschreibung der Potentialdaten 282
Anhang D: Lineare Ersatzmodelle 284
Anhang E: Einbindung der Ökologieverträglichkeit unterschiedlicher Materialien 290
Anhang F: Formulare des Vorgehenskonzeptes 291
XV
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 2-1: Übersicht der Produktabgrenzung 6
Abbildung 2-2: Übersicht der Ablaufpläne 8
Abbildung 2-3: Der morphologische Kasten 9
Abbildung 2-4: Überlappende Planung der Konstruktion 13
Abbildung 2-5: Das Dilemma der Konstruktion 14
Abbildung 2-6: Abgrenzung des Betrachtungsgegenstandes bezüglich der
Konstruktionsphasen 14
Abbildung 2-7: Das Lebenszyklus-Konzept der Produktentwicklung 15
Abbildung 2-8: Klassische Trennung der Verantwortungsbereiche 16
Abbildung 2-9: Implementation des Lebenszyklus-Ansatzes 19
Abbildung 3-1: Ein Weg durch die Matrix der Matrizen 31
Abbildung 3-2: Verfahrenselemente eines EA 42
Abbildung 3-3: Verfahrensübersicht EA 43
Abbildung 4-1: Struktur des Modellierungsprozesses 57
Abbildung 4-2: Produktrepräsentation als gerichteter Graph 63
Abbildung 4-3: Hierarchische Produktrepräsentation 71
Abbildung 4-4: Das HoQ 74
Abbildung 4-5: Integrated Design von Konzept und Herstellung 78
Abbildung 4-6: Vereinfachte Teile und ihre Grundformen 81
Abbildung 4-7: Beispielhafter Zusammenhang zwischen Produktattribut und Kundennutzen 82
Abbildung 5-1: Netzwerkdarstellung der Konfigurationselemente und ihrer
Unverträglichkeiten 94
Abbildung 5-2: Zwei-Dimensionales Zufriedenheitsmodell nach Kano et al 104
Abbildung 5-3: Diskretisierung des Einflusses des Preises auf die Kundenzufriedenheit 107
Abbildung 5-4: Transformationsfunktion zur Berechnung der VQMj 109
Abbildung 5-5: Quantifizierung des Kano-Modells 110
Abbildung 5-6: Systematik der Potentialarten 113
Abbildung 5-7: Anordnung des Value Engineering 115
Abbildung 5-8: Aufbau eines Ressourcenkataloges 122
Abbildung 5-9: Alternative Fertigungsfolgen und ihre Zuordnung zu Verfahren, Maschinen 123
Abbildung 5-10: Einflußgrößen der Herstellung auf die Ökologie 128
Abbildung 5-11: Einflußgrößen der Nutzung auf die Ökologie 129
Abbildung 5-12: Einflußgrößen der Entsorgung auf die Ökologie 130
Abbildung 5-13: Lebenslaufkosten 131
Abbildung 5-14: Konstruktionsbegleitende Kalkulationsverfahren 135
Abbildung 5-15: Wertgerüst der Verwertung in der Nachgebrauchsphase 141
Abbildung 6-1: Anspitzer mit Spanauffangbehälter 147
Abbildung 6-2: Vorgehenskonzept Übersicht 148
Abbildung 6-3: Parallelisiertes Vorgehenskonzept 150
Abbildung 6-4: Fähigkeiten der Team-Mitglieder 152
Abbildung 6-5: Funktionale Interaktion 153
Abbildung 6-6: Möglichkeiten der Datenermittlung je Kano-Kategorie 156
XVII
Abbildung 6-7: Struktur des Formulars VOCT I 157
Abbildung 6-8: Struktur des Formulars VOCT II 157
Abbildung 6-9: FAST-Diagramm 159
Abbildung 6-10: Stoff- und Energiefluß des Anspitzers 160
Abbildung 6-11: FAST-Diagramm des Anspitzers 164
Abbildung 6-12: FAST-Diagramm aggregierter Funktionen des Anspitzers 165
Abbildung 6-13: Funktion-Effekt/ Realisierungsmöglichkeit-Beziehungsgeflecht 166
Abbildung 6-14: Funktionale und verbindende Konfigurationselemente des Anspitzers 172
Abbildung 6-15: Gegenüberstellung der Kundenanforderungen und Qualitätsmerkmale des
Anspitzers 191
Abbildung 6-16: Auswahlbedingungen des Anspitzers 193
Abbildung 6-17: Unverträglichkeiten des Anspitzers 193
Abbildung 6-18: Integrierte Darstellung als erweiterte SOS-Bedingungen 194
Abbildung 6-19: Interdependenzen der Designmerkmale des Anspitzers 194
Abbildung 6-20: Berechnungsvorschriften abhängiger Designmerkmale des Anspitzers 195
Abbildung 6-21: Berechnungsvorschriften ausgewählter Qualitätsmerkmale des Anspitzersl96
Abbildung 6-22: Restriktion der Kano-Kategorie Basis des Aktenvernichters 197
Abbildung 6-23: Einhaltung maximaler Außenabmaße des Aktenvernichters beim
Umformen 198
Abbildung 6-24: Kosten der Konfigurationselemente des Anspitzers 199
Abbildung 6-25: Konfigurationselemente mit kritischen Elementen und Verbindungen 201
Abbildung 6-26: Kritische Verbindungen des Anspitzers 202
Abbildung 6-27: Recyclingwerte des Anspitzers 203
Abbildung 6-28: Demontagehierarchie des Anspitzers 203
Abbildung 6-29: Demontagereihenfolge des Anspitzers 204
Abbildung 6-30: Demontagereihenfolge des Aktenvernichters 205
Abbildung 6-31: Recyclingwerte des Anspitzers 206
Abbildung 6-32: Realisierung der Verknüpfungsbedingungen durch die Indizierung 213
Abbildung 6-33: Ablauf der Mutation auf der Ebene der KE 214
Abbildung 6-34: Ablaufplan der Bestimmung der Demontagetiefe 216
Abbildung 6-35: Reparaturmechanismus bei der Initialisierung 220
Abbildung 6-36: Reparaturmechanismus bei der Mutation 221
Abbildung 6-37: Ablauf des MTA 222
Abbildung 6-38: Primärer und sekundärer Lösungslauf des mehrfachen TA (MTA) 223
Abbildung 7-1: Kombinationsmöglichkeiten des Anspitzers ohne Spanauffangbehälter 236
Abbildung 7-2: Kombinationsmöglichkeiten des Anspitzers mit Spanauffangbehälter 236
Abbildung 7-3: Straffunktion zur Mindesteinhaltung der Konkurrenzerfüllungswerte 238
Abbildung 7-4: Straffunktion zur Einhaltung der Kostenrestriktion 238
Abbildung 7-5: Beispielhafter Lösungsverlauf des TA-Algorithmus für die Fallstudie AmS...241
Abbildung 7-6: Prinzipieller Aufbau des Lösungskonzeptes 766,66 245
Abbildung 7-7: Prinzipieller Aufbau der Lösungskonzeption 905,95 245
Abbildung 7-8: Prinzipieller Aufbau der Lösungskonzeption des AmS 248
Abbildung 7-9: Prinzipieller Aufbau des Lösungskonzeptes des Aktenvernichters 253
Abbildung 7-10: Aktenvernichter mit automatischem Zuführsystem und Aufsatz 254
XVIII
Tabellenverzeichnis
Tabelle 2-1: Abgrenzung der berücksichtigten Anforderungen 19
Tabelle 3-1: Phasen und Aktivitäten des systematischen Projektierens und Konstruierens ...24
Tabelle 3-2: Vor- und Nachteile des QFD-Ansatzes nach Akao 29
Tabelle 3-3: Spalten- und Reihenbezeichnungen der Matrix der Matrizen 30
Tabelle 3-4: Vor- und Nachteile der Matrix der Matrizen 31
Tabelle 3-5: Vor- und Nachteile des Vier-Phasen-Modell 32
Tabelle 3-6: Übersicht über die Unterstützungsleistung der untersuchten Verfahren 55
Tabelle 5-1: Die Modellelemente der Kundenzufriedenheit 100
Tabelle 5-2: Die ACE-Matrix 104
Tabelle 5-3: Einteilung in die Kano-Kategorien in Abhängigkeit des Produktpreises 107
Tabelle 5-4: Einteilung der Unternehmensressourcen in Potentialarten und -bereiche 114
Tabelle 5-5: Verfahrensgrenzen und ihre Ermittlung über die Entscheidungsvariablen der
Designkonfiguration 120
Tabelle 5-6: Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN 8580 121
Tabelle 6-1: Die sieben Schritte der FAST-Analyse 158
Tabelle 6-2: Wünsche und Forderungen der Kano-Kategorie O des Anspitzers 161
Tabelle 6-3: Kundenwunsch der Kano-Kategorie A des Anspitzers 161
Tabelle 6-4: Gegenüberstellung der Formate von Kundenaussagen 162
Tabelle 6-5: Beispiele für die Übersetzung der Kundenaussagen 163
Tabelle 6-6: Gruppierung ähnlicher Funktionen 164
Tabelle 6-7: Produktunabhängige Effekte des Anspitzers 167
Tabelle 6-8: Aufgabenspezifische Realisierungsmöglichkeiten des Anspitzers 167
Tabelle 6-9: FMEA der Realisierungsmöglichkeiten des Anspitzers 170
Tabelle 6-10: Funktionale Konfigurationselemente des Anspitzers 171
Tabelle 6-11: Zusammenstellung der Konfigurationselemente des Anspitzers 172
Tabelle 6-12: Auszug aus der Liste der Grundelemente 174
Tabelle 6-13: Fertigungsfolgender KEr,g des Anspitzers 176
Tabelle 6-14: Alternative Fertigungsfolgen der /C£w des Aktenvernichters 177
Tabelle 6-15: Potentialrelevante Designmerkmale des Anspitzers je Verfahren 179
Tabelle 6-16: Potentialrelevante Designmerkmale des Aktenvernichters je Verfahren 179
Tabelle 6-17: Kosteneinflußanalyse der Konfigurationselemente 180
Tabelle 6-18: Kostenanalyse des Gesamtproduktes 181
Tabelle 6-19: Kostenanalyse des Fremdbezuges des Anspitzers 181
Tabelle 6-20: Ermittlung der Kennzahlen der Funktionalität des Anspitzers aus der FMEA.. 184
Tabelle 6-21: Aggregation der effektabhängigen Kennzahlen 184
Tabelle 6-22: Herleitung der funktionsrelevanten DM des Anspitzers 185
Tabelle 6-23: Liste der Designmerkmale des Anspitzers 188
Tabelle 6-24: Liste der unabhängigen und abhängigen, variablen Designmerkmale des
Anspitzers 188
Tabelle 6-25: Qualitätsmerkmale des Anspitzers 189
Tabelle 6-26: Grenzwerte und Konkurrenzdaten des Zielsystems des Anspitzers 192
Tabelle 6-27: Beschreibung der Konfigurationselemente des Anspitzers 199
XIX
Tabelle 6-28: Ökologieparameter des Anspitzers (1) 202
Tabelle 6-29: Ökologieparameter des Anspitzers (2) 204
Tabelle 6-30: Möglichkeiten der Umformulierung in ein lineares Ersatzproblem 209
Tabelle 6-31: Dekodierung diskreter Werte 219
Tabelle 7-1: Schritte der Festlegung der Aufgabenstellung des Anspitzers 227
Tabelle 7-2: Schritte der Herleitung der Konfigurationselemente des Anspitzers 227
Tabelle 7-3: Schritte der Herleitung der Designmerkmale des Anspitzers 228
Tabelle 7-4: Schritte der Festlegung des Zielsystems des Anspitzers 229
Tabelle 7-5: Schritte der Ermittlung der Systemzusammenhänge des Anspitzers 229
Tabelle 7-6: Schritte der Festlegung der Aufgabenstellung des Aktenvernichters 231
Tabelle 7-7: Schritte der Herleitung der Konfigurationselemente des Aktenvernichters 231
Tabelle 7-8: Schritte der Herleitung der Designmerkmale des Aktenvernichters 232
Tabelle 7-9: Schritte der Festlegung des Zielsystems des Aktenvernichters 233
Tabelle 7-10: Schritte der Ermittlung der Systemzusammenhänge des Aktenvernichters ...233
Tabelle 7-11: Umwandlung in ein äquivalentes kombinatorisches Teilproblem 235
Tabelle 7-12: Parameterwerte der fixierten Variablen 237
Tabelle 7-13: Ergebnisse der Fallstudie AoS 239
Tabelle 7-14: Ergebnisse der Fallstudie AmS 240
Tabelle 7-15: Ergebnisse der Fallstudie AoS (veränderte Parameterwerte für Marktdaten). 242
Tabelle 7-16: Szenarien der Kostenvariation 243
Tabelle 7-17: Ergebnisse des Szenarios (Ib) 244
Tabelle 7-18: Ergebnisse der Szenarien (Ha) und (Ilb) 244
Tabelle 7-19: Ergebnisse des Szenarios (Ic) 246
Tabelle 7-20: Ergebnisse des Szenarios (IIc) 247
Tabelle 7-21: Ergebnisse der Fallstudie Aktenvernichter 252
XX
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| adam_txt |
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis XVII
Tabellenverzeichnis XIX
Abkürzungsverzeichnis XXI
Symbolverzeichnis XXV
1 Einleitung 1
2 Eingrenzung des Untersuchungsgegenstandes 4
2.1 Typisierungsmerkmale und Abgrenzung des Objektes der Produktentwicklung 4
2.1.1 Produktgestaltung und Produktaufbau 4
2.1.2 Art der Auftragserteilung 5
2.1.3 Verwendung 5
2.1.4 Neuartigkeit 6
2.1.5 Zusammenfassende Abgrenzung des Untersuchungsgegenstandes bezüglich des
Objektes der Produktentwicklung 6
2.2 Die Konzeptionsphase im Modell des methodischen Konstruierens 6
2.2.1 Das methodische Konstruieren als Lösungsansatz der Konstruktionsaufgabe 7
2.2.2 Das Phasenmodell des methodischen Konstruierens 8
2.2.3 Exkurs: Die überlappende Planung in der Konstruktion 10
2.2.4 Charakteristische Eigenschaften der Produktkonzeption 13
2.2.5 Abgrenzung des Untersuchungsgegenstandes bezüglich der Konstruktionsphasen .14
2.3 Aspekte des Lebenszyklus-Ansatzes 15
2.3.1 Inhalte des Lebenszyklus-Ansatzes 15
2.3.2 Gründe für die Einbindung des Lebenszyklus-Ansatzes 16
2.3.3 Exkurs: Voraussetzungen für die Berücksichtigung der Entsorgung 17
2.3.4 Realisierungsansätze des Lebenszyklus-Ansatzes im Planungsprozeß 18
2.3.5 Erweiterung des Betrachtungsgegenstandes um den Lebenszyklus-Ansatz 18
3 Planungsverfahren für die frühen Phasen der Produktentwicklung 20
3.1 Der Planungsbegriff 20
3.1.1 Definition der Planung 20
3.1.2 Die Planung als Entscheidungsvorbereitung 20
3.2 Verfahren des methodischen Konstruierens 22
3.2.1 Verfahren mit Schwerpunkt auf der Problemstrukturierung und
Alternativengenerierung 22
IX
3.2.1.1 Konstruieren mit Konstruktionskatalogen (Roth 1982) 22
3.2.1.2 Konstruktionslehre (Pahl, Beitz 1997) 23
3.2.1.3 Systematisches Projektieren und Konstruieren (Baumann 1982) 23
3.2.1.4 Bewertung hinsichtlich der Umsetzung des Planungsprozesses 24
3.2.2 Methoden der Bewertung und Auswahl 25
3.2.2.1 Technisch-wirtschaftliches Bewerten nach VDI 2225 25
3.2.2.2 Nutzwertanalyse 26
3.2.2.3 Bewertung hinsichtlich der Umsetzung des Planungsprozesses 26
3.3 Verfahren des Quality Function Deployment 27
3.3.1 QFD nach Akao (1992) 27
3.3.2 Die Matrix der Matrizen (King 1989) 29
3.3.3 Das Vier-Phasen-Modell (Macabe) 31
3.3.4 Bewertung hinsichtlich der Umsetzung des Planungsprozesses 32
3.4 Verfahren des Operations Research 32
3.4.1 Traditionelle Ansätze 33
3.4.1.1 Lineare Programmierung 33
3.4.1.1.1 Verfahren zur Lösung von linearen Problemen 33
3.4.1.1.2 Anwendbarkeit von linearen Modellen 34
3.4.1.2 Gemischt-ganzzahlige Programmierung 35
3.4.1.2.1 Verfahren zur Lösung von gemischt-ganzzahligen Problemen 36
3.4.1.2.2 Anwendbarkeit von gemischt-ganzzahligen Modellen 36
3.4.1.3 Gemischt-ganzzahlige nichtlineare Programmierung 36
3.4.1.3.1 Verfahren zur Lösung von MINLP-Problemen 37
3.4.1.3.2 Anwendbarkeit von MINLP-Modellen 38
3.4.1.4 Bewertung 38
3.4.2 Evolutionäre Algorithmen 39
3.4.2.1 Grundlagen Evolutionärer Algorithmen 40
3.4.2.2 Verfahrensvarianten 45
3.4.2.2.1 Stabilisierung-Destabilisierung 45
3.4.2.2.2 Threshold Accepting 46
3.4.2.2.3 Genetische Algorithmen 47
3.4.2.3 Abbildbarkeit realer Problemstellungen in EA-Modellen 48
3.4.2.4 Beispiele für Anwendungen von evolutionären Algorithmen für das
Produktdesignproblem 50
3.4.2.4.1 Parameterdesign 50
3.4.2.4.2 Design des Produktkonzeptes 52
3.4.2.4.3 Gesamtdesign 54
3.5 Zusammenfassung 54
X
4 Entscheidungsmodelle zur Abbildung der frühen Phasen der Produktentwicklung 57
4.1 Grundlagen der Modellbildung 57
4.2 'State-of-the-art' der Modellbildung in der Konstruktion 58
4.2.1 Marketing-orientierte Entscheidungsmodelle 58
4.2.1.1 MDS-basierte Entscheidungsmodelle für das kombinierte Produktpositionierungs¬
und Produktdesignproblem 59
4.2.1.2 Conjointanalyse-basierte Entscheidungsmodelle für das Produktdesignproblem 61
4.2.1.3 Zusammenfassung der Marketing-orientierten Modellinhalte 64
4.2.2 Konstruktionsorientierte Entscheidungsmodelle 65
4.2.2.1 Konzeptdesign 65
4.2.2.2 Parameterdesign 66
4.2.2.3 Design des Gesamtsystems 70
4.2.2.4 Quality Engineering 72
4.2.2.5 Zusammenfassung der konstruktionsorientierten Modellinhalte 72
4.2.3 'Concurrent Engineering'-orientierte Entscheidungsmodelle 73
4.2.3.1 Entscheidungsmodelle auf der Basis von QFD 74
4.2.3.2 Modelle des 'Concurrent Optimisation' für Concurrent Engineering 77
4.2.3.3 Zusammenfassung der 'Concurrent Engineering'-orientierten Modellinhalte 85
4.2.4 Zusammenfassende Bewertung 87
4.3 Ergebnisse und weiterer Forschungsbedarf 89
5 Modellierungskonzept zur umfassenden Berücksichtigung des Lebenszyklus-Ansatzes .91
5.1 Begründung und Herleitung des neuen Modellierungskonzeptes 91
5.2 Die Entscheidungsvariablen der Produktrepräsentation 91
5.2.1 Funktionale Konfigurationselemente 91
5.2.1.1 Auswahlbedingungen der Konfigurationselemente 92
5.2.1.2 Abhängigkeiten zwischen Konfigurationselementen 93
5.2.1.3 Integrierte Berücksichtigung der Abhängigkeiten bei der Auswahl 93
5.2.2 Verbindende Konfigurationselemente 94
5.2.3 Designmerkmale 96
5.3 Die Entscheidungsvariablen zur Berücksichtigung weiterer Lebenszyklusphasen 97
5.3.1 Auswahl des Fertigungsverfahrens 97
5.3.2 Festlegung der Demontagetiefe 98
5.4 Die Kundenzufriedenheit in der Produktkonzeption 98
XI
5.4.1 Die Maximierung der Kundenzufriedenheit als Ziel der optimalen Produktqualität 98
5.4.2 Das Basismodell der Kundenzufriedenheit 99
5.4.3 Erklärungsmodelle der Kundenzufriedenheit 102
5.4.3.1 Das Kano Modell 102
5.4.3.2 Das ACE-Modell 104
5.4.4 Die Berücksichtigung der Kundenzufriedenheit im mathematischen Modell 105
5.4.4.1 Der Einfluß der Zeit auf die Kano-Kategorien 105
5.4.4.2 Der Einfluß des Produktpreises auf die Kano-Kategorien 106
5.4.5 Die Kundenzufriedenheit als Bewertungskriterium im Entscheidungsmodell 107
5.5 Fertigungsgerechtes Konstruieren 112
5.5.1 Das Ressourcenpotential eines Unternehmens 113
5.5.2 Das Ressourcenpotential als Grundlage der Bewertung 114
5.5.3 Verfahren der fertigungsgerechten Konstruktion 115
5.5.4 Exkurs: die Analyse der Unternehmensressourcen als Ausgangspunkt fertigungs-
und kostengerechten Konstruierens 117
5.5.4.1 Kriterienermittlung 118
5.5.4.2 Durchführung der Analyse 120
5.5.5 Die Berücksichtigung der Fertigungsgerechtheit im mathematischen Modell 122
5.5.5.1 Alternative Fertigungsfolgen 123
5.5.5.2 Einführung einer Entscheidungsvariablen zur Auswahl der Fertigungsfolgen 123
5.5.5.3 Bewertung des Produktdesigns bezüglich der gewählten Fertigungsfolgen 124
5.5.6 Festlegung der Fertigungstiefe 126
5.6 Ökologieverträglichkeit der Produktkonzeption 127
5.6.1 Ökologieverträglichkeit der Herstellung 128
5.6.2 Ökologieverträglichkeit der Nutzung 129
5.6.3 Ökologieverträglichkeit der Entsorgung 130
5.7 Kostenorientierung in der Produktkonzeption 131
5.7.1 Zielkostenmanagement (Target Costing) 132
5.7.2 Herstellungskosten: konstruktionsbegleitende Kalkulation 133
5.7.3 Gebrauchskosten 138
5.7.4 Entsorgungskosten 140
5.8 Sonstige Restriktionen für das Entscheidungsmodell 144
5.8.1 Restriktionen gegeben durch gesetzliche Auflagen, Normen und Standards 144
XII
5.8.2 Sonstige Restriktionen 144
5.8.3 Nichtnegativitätsbedingungen, Ganzzahligkeitsbedingungen 144
6 Verfahrenskonzept zur Modellentwicklung in der Produktkonzeption 146
6.1 Begründung eines neuen Vorgehenskonzeptes für die Produktkonzeption 146
6.2 Problemstrukturierung, Alternativengenerierung und Bewertung 147
6.2.1 Multidisziplinäre Teamarbeit als Voraussetzung 150
6.2.2 Festlegung der Aufgabenstellung 155
6.2.2.1 Die Festlegung des Zielpreises 155
6.2.2.2 Methoden zur Ermittlung der Stimme des Kunden (VOC) 156
6.2.2.3 Die Aufnahme der Anforderungen der Kano-Kategorie M 160
6.2.2.4 Die Aufnahme der Anforderungen der Kano-Kategorie 0 160
6.2.2.5 Die Aufnahme der Anforderungen der Kano-Kategorie A 161
6.2.2.6 Übersetzung und Synthese der aufgenommenen Funktionen und Anforderungen 161
6.2.2.7 Gruppierung gleichartiger Funktionen 164
6.2.3 Herleitung der Konfigurationselemente 165
6.2.3.1 Die Umsetzung von Funktionen in Realisierungsmöglichkeiten 166
6.2.3.2 Das Ausscheiden unakzeptabler Realisierungsmöglichkeiten 168
6.2.3.3 Die Überführung der Realisierungsmöglichkeiten in funktionale
Konfigurationselemente 170
6.2.3.4 Erweiterung um verbindende Konfigurationselemente 172
6.2.4 Herleitung der Designmerkmale 173
6.2.4.1 Die Festlegung der Form als Voraussetzung für die Ermittlung der
Designmerkmale 174
6.2.4.2 Potentialrelevante Designmerkmale 175
6.2.4.3 Kostenrelevante Designmerkmale 179
6.2.4.4 Funktionsrelevante Designmerkmale 182
6.2.4.5 Ökologiebezogene und sonstige Designmerkmale 185
6.2.4.6 Zusammenfassung der Designmerkmale 186
6.2.5 Festlegung des Zielsystems 188
6.2.5.1 Ermittlung der Kano-Kategorien 189
6.2.5.2 Auflösung der Abhängigkeiten der Qualitätsmerkmale 189
6.2.5.3 Ermittlung der Grenzwerte und Konkurrenzdaten 191
6.2.6 Ermittlung der Systemzusammenhänge 192
6.2.6.1 Abhängigkeiten und Interdependenzen der Entscheidungsvariablen 193
6.2.6.2 Berechnungsvorschriften der Qualitätsmerkmale 195
6.2.6.3 Berechnungsvorschriften der Herstellung 197
6.2.6.4 Berechnungsvorschriften der Herstellkosten 198
6.2.6.5 Berechnungsvorschriften der Gebrauchskosten 199
6.2.6.6 Herleitung und Berechnungsvorschriften der Kosten der Nachgebrauchsphase .200
XIII
6.2.6.7 Berechnungsvorschriften der Ökologieverträglichkeit 207
6.2.6.8 Sonstige Berechnungsvorschriften 207
6.3 Auswahl von Lösungsvorschlägen 208
6.3.1 Bewertung und Auswahl unter Anwendung eines MILP-Verfahrens 208
6.3.1.1 Umformulierung in ein lineares Ersatzproblem 208
6.3.1.2 Umformulierung diskreter Entscheidungsvariablen 210
6.3.2 Bewertung und Auswahl unter Anwendung eines EA 210
6.3.2.1 Wahl der Verfahrensvariante und der Verfahrensparameter 211
6.3.2.2 Kodierung der genetischen Information 212
6.3.2.3 Genetische Operatoren 213
6.3.2.4 Bestimmung der Demontagetiefe 215
6.3.2.5 Wahl der Fitneßfunktion 218
6.3.2.6 Berücksichtigung von Nebenbedingungen 219
6.3.2.7 Mehrfacher TA 222
6.4 Analyse der Lösung(en) 223
6.4.1 Überprüfung der Modellvalidität und Sensitivität der Lösung 223
6.4.2 Variationen der Modellparameter und Modellzusammenhänge 224
6.5 Interpretation der Ergebnisse 225
6.5.1 Entscheidung über Fortführung des Projektes 225
6.5.2 Übergang in die gestaltende Phase 225
7 Fallstudien 226
7.1 Anwendungen des Vorgehensmodells 226
7.1.1 Generierung der Modellbeschreibung des Anspitzers 226
7.1.1.1 Festlegung der Aufgabenstellung 227
7.1.1.2 Herleitung der Konfigurationselemente 227
7.1.1.3 Herleitung der Designmerkmale 228
7.1.1.4 Festlegung des Zielsystems 229
7.1.1.5 Ermittlung der Systemzusammenhänge 229
7.1.1.6 Beurteilung der Modellgenerierung 229
7.1.2 Generierung der Modellbeschreibung des Aktenvernichters 230
7.1.2.1 Festlegung der Aufgabenstellung 230
7.1.2.2 Herleitung der Konfigurationselemente 231
7.1.2.3 Herleitung der Designmerkmale 231
7.1.2.4 Festlegung des Zielsystems 232
7.1.2.5 Ermittlung der Systemzusammenhänge 233
7.1.3 Bewertung der Ganzheitlichkeit des Vorgehenskonzeptes 233
XIV
7.2 Bewertung des Lösungsverfahrens EA 234
7.2.1 Bestimmung der Lösungsgüte des EA-Verfahrens 234
7.2.1.1 Überführung der Anspitzer-Modelle in lineare, gemischt-ganzzahlige
Ersatzmodelle 234
7.2.1.2 Anpassungen der linearen Modellformulierung an die Anforderungen des
evolutionären Algorithmus 237
7.2.1.3 Ergebnisse 238
7.2.2 Bestimmung der Leistungsfähigkeit des EA-Verfahrens 248
7.2.2.1 Charakterisierung des Umfanges des Aktenvernichter-Beispieles 248
7.2.2.2 Anpassungen der mathematischen Formulierung an die Anforderungen des
Evolutionären Algorithmus 249
7.2.2.3 Ergebnisse 250
7.3 Bewertung der praktischen Anwendbarkeit 254
8 Zusammenfassung und Ausblick 256
Literaturverzeichnis 259
Anhangsübersicht 273
Anhang A: Glossar 274
Anhang B: Exemplarische Berechnungsvorschriften der Fertigungszeiten 281
Anhang C: Beschreibung der Potentialdaten 282
Anhang D: Lineare Ersatzmodelle 284
Anhang E: Einbindung der Ökologieverträglichkeit unterschiedlicher Materialien 290
Anhang F: Formulare des Vorgehenskonzeptes 291
XV
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 2-1: Übersicht der Produktabgrenzung 6
Abbildung 2-2: Übersicht der Ablaufpläne 8
Abbildung 2-3: Der morphologische Kasten 9
Abbildung 2-4: Überlappende Planung der Konstruktion 13
Abbildung 2-5: Das "Dilemma der Konstruktion" 14
Abbildung 2-6: Abgrenzung des Betrachtungsgegenstandes bezüglich der
Konstruktionsphasen 14
Abbildung 2-7: Das Lebenszyklus-Konzept der Produktentwicklung 15
Abbildung 2-8: Klassische Trennung der Verantwortungsbereiche 16
Abbildung 2-9: Implementation des Lebenszyklus-Ansatzes 19
Abbildung 3-1: Ein Weg durch die Matrix der Matrizen 31
Abbildung 3-2: Verfahrenselemente eines EA 42
Abbildung 3-3: Verfahrensübersicht EA 43
Abbildung 4-1: Struktur des Modellierungsprozesses 57
Abbildung 4-2: Produktrepräsentation als gerichteter Graph 63
Abbildung 4-3: Hierarchische Produktrepräsentation 71
Abbildung 4-4: Das HoQ 74
Abbildung 4-5: Integrated Design von Konzept und Herstellung 78
Abbildung 4-6: Vereinfachte Teile und ihre Grundformen 81
Abbildung 4-7: Beispielhafter Zusammenhang zwischen Produktattribut und Kundennutzen 82
Abbildung 5-1: Netzwerkdarstellung der Konfigurationselemente und ihrer
Unverträglichkeiten 94
Abbildung 5-2: Zwei-Dimensionales Zufriedenheitsmodell nach Kano et al 104
Abbildung 5-3: Diskretisierung des Einflusses des Preises auf die Kundenzufriedenheit 107
Abbildung 5-4: Transformationsfunktion zur Berechnung der VQMj 109
Abbildung 5-5: Quantifizierung des Kano-Modells 110
Abbildung 5-6: Systematik der Potentialarten 113
Abbildung 5-7: Anordnung des Value Engineering 115
Abbildung 5-8: Aufbau eines Ressourcenkataloges 122
Abbildung 5-9: Alternative Fertigungsfolgen und ihre Zuordnung zu Verfahren, Maschinen 123
Abbildung 5-10: Einflußgrößen der Herstellung auf die Ökologie 128
Abbildung 5-11: Einflußgrößen der Nutzung auf die Ökologie 129
Abbildung 5-12: Einflußgrößen der Entsorgung auf die Ökologie 130
Abbildung 5-13: Lebenslaufkosten 131
Abbildung 5-14: Konstruktionsbegleitende Kalkulationsverfahren 135
Abbildung 5-15: Wertgerüst der Verwertung in der Nachgebrauchsphase 141
Abbildung 6-1: Anspitzer mit Spanauffangbehälter 147
Abbildung 6-2: Vorgehenskonzept Übersicht 148
Abbildung 6-3: Parallelisiertes Vorgehenskonzept 150
Abbildung 6-4: Fähigkeiten der Team-Mitglieder 152
Abbildung 6-5: Funktionale Interaktion 153
Abbildung 6-6: Möglichkeiten der Datenermittlung je Kano-Kategorie 156
XVII
Abbildung 6-7: Struktur des Formulars VOCT I 157
Abbildung 6-8: Struktur des Formulars VOCT II 157
Abbildung 6-9: FAST-Diagramm 159
Abbildung 6-10: Stoff- und Energiefluß des Anspitzers 160
Abbildung 6-11: FAST-Diagramm des Anspitzers 164
Abbildung 6-12: FAST-Diagramm aggregierter Funktionen des Anspitzers 165
Abbildung 6-13: Funktion-Effekt/ Realisierungsmöglichkeit-Beziehungsgeflecht 166
Abbildung 6-14: Funktionale und verbindende Konfigurationselemente des Anspitzers 172
Abbildung 6-15: Gegenüberstellung der Kundenanforderungen und Qualitätsmerkmale des
Anspitzers 191
Abbildung 6-16: Auswahlbedingungen des Anspitzers 193
Abbildung 6-17: Unverträglichkeiten des Anspitzers 193
Abbildung 6-18: Integrierte Darstellung als erweiterte SOS-Bedingungen 194
Abbildung 6-19: Interdependenzen der Designmerkmale des Anspitzers 194
Abbildung 6-20: Berechnungsvorschriften abhängiger Designmerkmale des Anspitzers 195
Abbildung 6-21: Berechnungsvorschriften ausgewählter Qualitätsmerkmale des Anspitzersl96
Abbildung 6-22: Restriktion der Kano-Kategorie Basis des Aktenvernichters 197
Abbildung 6-23: Einhaltung maximaler Außenabmaße des Aktenvernichters beim
Umformen 198
Abbildung 6-24: Kosten der Konfigurationselemente des Anspitzers 199
Abbildung 6-25: Konfigurationselemente mit kritischen Elementen und Verbindungen 201
Abbildung 6-26: Kritische Verbindungen des Anspitzers 202
Abbildung 6-27: Recyclingwerte des Anspitzers 203
Abbildung 6-28: Demontagehierarchie des Anspitzers 203
Abbildung 6-29: Demontagereihenfolge des Anspitzers 204
Abbildung 6-30: Demontagereihenfolge des Aktenvernichters 205
Abbildung 6-31: Recyclingwerte des Anspitzers 206
Abbildung 6-32: Realisierung der Verknüpfungsbedingungen durch die Indizierung 213
Abbildung 6-33: Ablauf der Mutation auf der Ebene der KE 214
Abbildung 6-34: Ablaufplan der Bestimmung der Demontagetiefe 216
Abbildung 6-35: Reparaturmechanismus bei der Initialisierung 220
Abbildung 6-36: Reparaturmechanismus bei der Mutation 221
Abbildung 6-37: Ablauf des MTA 222
Abbildung 6-38: Primärer und sekundärer Lösungslauf des mehrfachen TA (MTA) 223
Abbildung 7-1: Kombinationsmöglichkeiten des Anspitzers ohne Spanauffangbehälter 236
Abbildung 7-2: Kombinationsmöglichkeiten des Anspitzers mit Spanauffangbehälter 236
Abbildung 7-3: Straffunktion zur Mindesteinhaltung der Konkurrenzerfüllungswerte 238
Abbildung 7-4: Straffunktion zur Einhaltung der Kostenrestriktion 238
Abbildung 7-5: Beispielhafter Lösungsverlauf des TA-Algorithmus für die Fallstudie AmS.241
Abbildung 7-6: Prinzipieller Aufbau des Lösungskonzeptes 766,66 245
Abbildung 7-7: Prinzipieller Aufbau der Lösungskonzeption 905,95 245
Abbildung 7-8: Prinzipieller Aufbau der Lösungskonzeption des AmS 248
Abbildung 7-9: Prinzipieller Aufbau des Lösungskonzeptes des Aktenvernichters 253
Abbildung 7-10: Aktenvernichter mit automatischem Zuführsystem und Aufsatz 254
XVIII
Tabellenverzeichnis
Tabelle 2-1: Abgrenzung der berücksichtigten Anforderungen 19
Tabelle 3-1: Phasen und Aktivitäten des systematischen Projektierens und Konstruierens .24
Tabelle 3-2: Vor- und Nachteile des QFD-Ansatzes nach Akao 29
Tabelle 3-3: Spalten- und Reihenbezeichnungen der Matrix der Matrizen 30
Tabelle 3-4: Vor- und Nachteile der Matrix der Matrizen 31
Tabelle 3-5: Vor- und Nachteile des Vier-Phasen-Modell 32
Tabelle 3-6: Übersicht über die Unterstützungsleistung der untersuchten Verfahren 55
Tabelle 5-1: Die Modellelemente der Kundenzufriedenheit 100
Tabelle 5-2: Die ACE-Matrix 104
Tabelle 5-3: Einteilung in die Kano-Kategorien in Abhängigkeit des Produktpreises 107
Tabelle 5-4: Einteilung der Unternehmensressourcen in Potentialarten und -bereiche 114
Tabelle 5-5: Verfahrensgrenzen und ihre Ermittlung über die Entscheidungsvariablen der
Designkonfiguration 120
Tabelle 5-6: Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN 8580 121
Tabelle 6-1: Die sieben Schritte der FAST-Analyse 158
Tabelle 6-2: Wünsche und Forderungen der Kano-Kategorie O des Anspitzers 161
Tabelle 6-3: Kundenwunsch der Kano-Kategorie A des Anspitzers 161
Tabelle 6-4: Gegenüberstellung der Formate von Kundenaussagen 162
Tabelle 6-5: Beispiele für die Übersetzung der Kundenaussagen 163
Tabelle 6-6: Gruppierung ähnlicher Funktionen 164
Tabelle 6-7: Produktunabhängige Effekte des Anspitzers 167
Tabelle 6-8: Aufgabenspezifische Realisierungsmöglichkeiten des Anspitzers 167
Tabelle 6-9: FMEA der Realisierungsmöglichkeiten des Anspitzers 170
Tabelle 6-10: Funktionale Konfigurationselemente des Anspitzers 171
Tabelle 6-11: Zusammenstellung der Konfigurationselemente des Anspitzers 172
Tabelle 6-12: Auszug aus der Liste der Grundelemente 174
Tabelle 6-13: Fertigungsfolgender KEr,g des Anspitzers 176
Tabelle 6-14: Alternative Fertigungsfolgen der /C£w des Aktenvernichters 177
Tabelle 6-15: Potentialrelevante Designmerkmale des Anspitzers je Verfahren 179
Tabelle 6-16: Potentialrelevante Designmerkmale des Aktenvernichters je Verfahren 179
Tabelle 6-17: Kosteneinflußanalyse der Konfigurationselemente 180
Tabelle 6-18: Kostenanalyse des Gesamtproduktes 181
Tabelle 6-19: Kostenanalyse des Fremdbezuges des Anspitzers 181
Tabelle 6-20: Ermittlung der Kennzahlen der Funktionalität des Anspitzers aus der FMEA. 184
Tabelle 6-21: Aggregation der effektabhängigen Kennzahlen 184
Tabelle 6-22: Herleitung der funktionsrelevanten DM des Anspitzers 185
Tabelle 6-23: Liste der Designmerkmale des Anspitzers 188
Tabelle 6-24: Liste der unabhängigen und abhängigen, variablen Designmerkmale des
Anspitzers 188
Tabelle 6-25: Qualitätsmerkmale des Anspitzers 189
Tabelle 6-26: Grenzwerte und Konkurrenzdaten des Zielsystems des Anspitzers 192
Tabelle 6-27: Beschreibung der Konfigurationselemente des Anspitzers 199
XIX
Tabelle 6-28: Ökologieparameter des Anspitzers (1) 202
Tabelle 6-29: Ökologieparameter des Anspitzers (2) 204
Tabelle 6-30: Möglichkeiten der Umformulierung in ein lineares Ersatzproblem 209
Tabelle 6-31: Dekodierung diskreter Werte 219
Tabelle 7-1: Schritte der Festlegung der Aufgabenstellung des Anspitzers 227
Tabelle 7-2: Schritte der Herleitung der Konfigurationselemente des Anspitzers 227
Tabelle 7-3: Schritte der Herleitung der Designmerkmale des Anspitzers 228
Tabelle 7-4: Schritte der Festlegung des Zielsystems des Anspitzers 229
Tabelle 7-5: Schritte der Ermittlung der Systemzusammenhänge des Anspitzers 229
Tabelle 7-6: Schritte der Festlegung der Aufgabenstellung des Aktenvernichters 231
Tabelle 7-7: Schritte der Herleitung der Konfigurationselemente des Aktenvernichters 231
Tabelle 7-8: Schritte der Herleitung der Designmerkmale des Aktenvernichters 232
Tabelle 7-9: Schritte der Festlegung des Zielsystems des Aktenvernichters 233
Tabelle 7-10: Schritte der Ermittlung der Systemzusammenhänge des Aktenvernichters .233
Tabelle 7-11: Umwandlung in ein äquivalentes kombinatorisches Teilproblem 235
Tabelle 7-12: Parameterwerte der fixierten Variablen 237
Tabelle 7-13: Ergebnisse der Fallstudie AoS 239
Tabelle 7-14: Ergebnisse der Fallstudie AmS 240
Tabelle 7-15: Ergebnisse der Fallstudie AoS (veränderte Parameterwerte für Marktdaten). 242
Tabelle 7-16: Szenarien der Kostenvariation 243
Tabelle 7-17: Ergebnisse des Szenarios (Ib) 244
Tabelle 7-18: Ergebnisse der Szenarien (Ha) und (Ilb) 244
Tabelle 7-19: Ergebnisse des Szenarios (Ic) 246
Tabelle 7-20: Ergebnisse des Szenarios (IIc) 247
Tabelle 7-21: Ergebnisse der Fallstudie Aktenvernichter 252
XX |
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