Modellintegrierte Produkt- und Prozessentwicklung:
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Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Springer Vieweg
[2017]
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Modellintegrierte
Produkt- und
Prozessentwicklung
Mit einem Geleitwort von Univ -Prof Dr -Ing
Dr h c Albert Albers
4^ Springer Vieweg
Inhaltsverzeichnis
Geleitwort VII
Vorwort IX
Kurzfassung XI
Abbildungs Verzeichnis XIX
Tabellenverzeichnis XXVII
Abkürzungsverzeichnis XXIX
Formelverzeichnis XXXI
1 Einleitung 1
1 1 Motivation 1
1 2 Makroskopische Zielsetzung 5
1 3 Einordnung in die Forschungsaktivitäten des SFB 666 7
1 4 Struktureller Aufbau 8
2 Stand der Forschung 11
2 1 Fertigungstechnologische Grundlagen des Spaltprofilierens
und Spaltbiegens 11
211 Konventionelle Blechprodukte 11
212 Blechbauteile mit verzweigten Strukturen 12
213 Fertigung verzweigter Blechstrukturen durch
Spaltprofilieren und -biegen 14
214 Fertigungsverfahrensinduzierte Eigenschaften
spaltprofilierter Blechprodukte 16
215 Zwischenfazit 17
2 2 Produkt- und Prozessinnovationen 17
221 Innovationsbegriff 17
222 Market Pull und Technology Push 20
223 Zwischenfazit 21
2 3 Grundlagen zu Modellen und Methoden 22
231 Modelle 22
232 Methode und Methodik 26
233 Zwischenfazit 26
2 4 Modellierung technischer Systeme und Produkte 27
241 Systembegriff 27
242 Technische Systeme 32
XIV
Inhaltsverzeichnis
243 Technische Produkte 33
244 Zwischenfazit 34
2 5 Eigenschaftsbasierte Beschreibung und Modellierung
technischer Systeme und Produkte 35
251 Klassifizierung von Eigenschaften 35
252 Abbildung von Eigenschaftsrelationen 42
253 Soll-, Nenn- und Ist-Eigenschaften 44
254 Zwischenfazit 45
2 6 Anforderungen 47
261 Anforderungsquellen 47
262 Anforderungsarten 48
263 Klassifizierung von Anforderungen 56
264 Anforderungsdekomposition 62
265 Anforderungsdokumentation 63
266 Zielkonflikte 66
267 Standardisierte Anforderungscluster 67
268 Zwischenfazit 69
2 7 Produktmodellierung 70
271 Hierarchisches Produktmodell 70
272 Pyramidenmodell 72
273 Contact amp; Channel-Ansatz (C amp;C2-A) 77
274 Eigenschaftsbasierte Modellierung der
Produktkonkretisierung 80
275 Zwischenfazit 82
2 8 Prozessmodellierung 83
281T echnische Prozesse 84
282 Modellierung mit PETRI-Netzen 84
283 Prozessmodell nach Hubka 86
284 Zustandsmodell nach BlRKHOFER 87
285 Erweitertes Prozessmodell nach Heidemann 87
286 Realisierung von technischen Prozessen durch Verfahren 91
287 Zwischenfazit 92
2 9 Modellierung des Produktlebenslaufs und -zyklus 93
291 Prozessketten des Produktlebenslaufs 93
292 Prozessketten des Produktlebenszyklus 95
293 Produkt-, Prozess- und Technologiereifegrad 96
294 Zwischenfazit 97
2 10 Modellierung von Problemlösungs- und Entwicklungsprozessen 98
2 10 1 Grundlagen des Problemlösens 98
2 10 2 Systematisierung von Modellen des
Entwicklungsprozesses 102
Inhaltsverzeichnis XV
2 10 3 Phasen- und aktivitätenbasierte Entwicklungsmodelle 105
2 10 4 Problem- und lösungsorientierte Entwicklungsmodelle 109
2 10 5 Integrierte Entwicklungsmodelle 126
2 10 6 Zwischenfazit 150
3 Forschungsbedarf und Zielsetzung 151
3 1 Fazit zum Stand der Forschung und Forschungsdefizite 151
3 2 Forschungsfragen 156
3 3 Zielsetzung 157
4 Terminologie des Anforderungsbegriffs 161
4 1 Ableiten von Eigenschaften aus Anforderungen 162
4 2 Äquivalenz von Anforderungen und Eigenschaften 164
4 3 Prozessualer Bezug von Anforderungen 167
4 4 System- und Produktbeschreibung durch Anforderungen 167
4 5 Zusammenfassung 169
5 Durchgängige Modellierung von Anforderungen
und Eigenschaften im Produktlebenslauf 171
5 1 Modellierungszweck 172
5 2 Durchgängige Modellierung des Produktlebenslaufs 172
5 3 Modellierung technischer Produkte im Prozesszusammenhang 174
531 Eigenschaftsbasierte Beschreibung der Konkretisierung
technischer Prozesse 174
532 Anforderungen aus den technischen Prozessen des
| Produktlebenslaufs 182
5 4 Modellierung technischer Produkte im Funktionszusammenhang 185
541 Eigenschaftsbasierte Beschreibung der Konkretisierung
technischer Produkte 185
542 Anforderungen an das technische Produkt 190
5 5 Modellierung von nicht-wertschöpfenden Prozessen im
Produktlebenszyklus 193
5 6 Eigenschaftsrelationen 194
5 7 Unterschiede zwischen Anforderungen und Soll-Eigenschaften 196
5 8 Zusammenhänge zwischen Anforderungs-, Produkt- und
Prozessmodellierung 202
^581 Funktions- und prozessrelevante Lösungselemente 203
%582 Gegenüberstellung der Anforderungsarten 204
VI
Inhaltsverzeichnis
583 Auswirkungen von Produkt- und Prozessanforderungen
auf Eigenschaften 207
5 9 Anwendung der Modelltheorie zur Entwicklung einer
multifunktionalen Linearfuhrung 208
591 Prozessanforderungen der multifimktionalen
Linearfuhrung 209
592 Produktanforderungen der multifunktionalen
Linearfuhrung 211
5 10 Zusammenfassung 212
6 Methodik der Modellintegrierten Produkt- und
Prozessentwicklung 215
6 1 Zweck der Modellierung 216
611 Paradigmenwechsel 217
612 Elementare Grundhypothesen 220
6 2 Modellräume der MiP2 225
6 3 Lösungsräume 229
631 Produktlösungsraum 230
632 Prozesslösungsraum 233
6 4 Eigenschaftsräume 236
641 Eigenschaftsraum im Funktionszusammenhang 237
642 Eigenschaftsraum im Prozesszusammenhang 238
6 5 Anforderungsraum 239
651 Zeitliche Dimension 243
652 Horizontale Dimension 244
653 Vertikale Dimension 245
654 Anforderungscluster 247
6 6 Projektionsebenen 249
6 7 Zielsystem 253
6 8 Transformationssystem 255
6 9 Zusammenfassung 256
7 Entwicklungsaktivitäten der MiP2 257
7 1 Problemlösungsprozess der MiP2 257
7 2 Anforderungsbasierte Entwicklungsaktivitäten 260
721 Anforderungserfassung 260
722 Anforderungsdetaillierung 262
723 Anforderungstransformation 266
724 Anforderungsdefinition 272
Inhaltsverzeichnis XVII
725 Beziehungen zwischen Anforderungen und
Soll-Eigenschaften 272
7 3 Eigenschaftsbasierte Analyse- und Syntheseaktivitäten 273
731 Konkretisieren und Abstrahieren 275
732 Dekomponieren und Kombinieren 276
733 Variieren und Zusammenfugen 277
734 Lösungsanalyse und -synthese im
Funktionszusammenhang 277
735 Lösungsanalyse und-synthese im Prozesszusammenhang 279
7 4 Integration von funktions- und prozessrelevanten
Lösungselementen 283
7 5 Dekomposition in der Lösungskonkretisierung 284
7 6 Kontinuierliche Verifikation 285
7 7 Potenziale für algorithmenbasierte Entwicklungsprozesse 285
7 8 Zusammenfassung 286
8 Anforderungs- und Lösungsmodellierung der MiP2
mit SysML 287
8 1 Zweck der Modellierung 287
8 2 Vorteile von SysML 287
8 3 Modellierung der Anforderungsstruktur mit SysML 288
8 4 Modellierung von funktions- und prozessrelevanten
Lösungselementen mit SysML 292
8 5 Modellierung von Soll-Eigenschaften und Soll-Größen 293
8 6 Zusammenfassung 294
9 Anwendung und Diskussion der Ergebnisse 295
9 1 Entwicklung eines multifunktionalen Informationsständers 296
911 Produktidee 296
912 Analyse von Referenzprodukten 296
913 Anforderungserfassung 297
914 Anforderungstransformation 298
915 Konkretisierung im Funktionszusammenhang 300
916 Konkretisierung im Prozesszusammenhang 302
917 Algorithmenbasierte Optimierung des Sockels 302
9 2 Entwicklung eines multifunktionalen Linearsystems 304
921 Produktidee 304
922 Anforderungserfassung 305
923 Transformation in funktions- und prozessrelevante
Soll-Eigenschaften und Soll-Größen 307
XVIII
Inhaltsverzeichnis
924 Konkretisierung im Funktions- und Prozesszusammenhang 309
925 Algorithmenbasierte Optimierung des multifunktionalen
Linearsystems 310
9 3 Fazit zur Anwendung der MiP2 312
10 Zusammenfassung und Ausblick 315
10 1 Zusammenfassung 315
10 2 Nutzen für die Konstruktionswissenschaft 317
10 3 Wissenschaftliche Innovation 319
10 4 Ausblick 322
11 Literaturverzeichnis 325
12 Eigene Veröffentlichungen 345
13 Betreute studentische Arbeiten 347
14 Anhang 349
A Methodik der MiP2 349
B Glossar 350
C Terminologische Definitionen des Anforderungsbegriffs 355
D Qualitätsmerkmale für Anforderungen 368
E Essenzielle Qualitätsmerkmale für Anforderungen im Kontext
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