Methodik zur Entwicklung eines Baukastens für wandlungsfähige Produktionsmittel:
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Chemnitz
2017
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INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS I
ABBILDUNGSVERZEICHNIS IV
TABELLENVERZEICHNIS VII
FORMELVERZEICHNIS IX
ANLAGENVERZEICHNIS X
ABKÜRZUNGS- UND SYMBOLVERZEICHNIS XI
1 EINLEITUNG 1
1.1. Motivation und Problemstellung..................................2
1.2. Forschungsbedarf und resultierende Zielsetzung..................4
1.2.1. Objektbereich der Produktionsmittel.............................8
1.2.2. Methodenbereiche der Wandlungsfähigkeit und des Baukastenprinzips.9
1.3. Einschränkung des Betrachtungsraums............................10
1.4. Aufbau der Arbeit..............................................12
2 STAND DER WISSENSCHAFT UND TECHNIK 14 * •
2.1. Produktentwicklung...............................................14
• 2.1.1. Produktentstehungsprozess........................................14
2.1.2. Produktarchitektur...............................................17
2.1.2.1. Funktionsstruktur...............................................19
2.1.2.2. Produktstruktur.................................................20
2.1.3. Produktmodularisierung...........................................22
2.1.3.1. Potentiale und Gefahren modularer Produktarchitekturen..........23
’2-1.3.2. Vorgehen bei der Modularisierung................................24
2.1.4. Schnittstellen...................................................25
2.1.4.1. Funktionen von Schnittstellen...................................25
2.1.4.2. Gestaltung von Schnittstellen...................................27
2-1.5. Baukastensysteme................................................29
2· 1 -6. MechatronIsche Produkte.........................................34
2-2. Produktionssysteme...............................................36
2.2.1. Ebenen des Produktionssystems...................................39
2.2.2. Produktionsmittel................................................41
2 2.3. Modellierung von Produktionssystemen und -mittel................43
2.3. Wandlungsfähigkeit............................................ 45
2-3.1. Abgrenzung unterschiedlicher Begriffe im Kontext der Veränderung.45
2.3.2. Wandlungskriterien...............................................53
2.3.3. Wandlungsbefähiger...............................................58
2.3.4. Wandlungsmethoden und Gestaltungsanforderungen...................66
II
Inhaltsverzeichnis
3 BAUSTEINORIENTIERTER ENTSTEHUNGSPROZESS EINES
WANDLUNGSFÄHIGEN PRODUKTIONSMITTELS 69
3.1. Klären und präzisieren der Aufgabenstellung...................71
3.2. Ermitteln von Funktionen und deren Strukturen.................72
3.3. Ermitteln der funktionstragenden Bausteine....................75
3.4. Anpassen der Bausteine und Schnittstellen .................. 77
3.5. Gestalten des gesamten Produkts...............................79
3.6. Ausarbeiten...................................................79
3.7. Resultierende Anforderungen an die methodische Baukastenentwicklung79
4 METHODISCHE ENTWICKLUNG EINES BAUKASTENS FÜR
WANDLUNGSFÄHIGE PRODUKTIONSMITTEL 83
4.1. Festlegen der Baukastenanforderungen..........................86
4.1.1. Festlegen der zu berücksichtigenden Produktfamiue.............86
4.1.2. Festlegen relevanter Wandlungskriterien.......................87
4.1.3. Festlegen allgemeiner Anforderungen...........................89
4.2. Bestimmen funktionsbezogener Wandlungsbefähiger...............90
4.2.1. Aufstellen der Funktionsstruktur..............................91
4.2.2. Bewerten der Korrelation von Funktionen und Wandlungskriterien..94
4.2.3. Bestimmen funktionsbezogener Wandlungsmethoden................95
4.2.4. Festlegen der Korrelation von Wandlungsmethoden und -befähigern.96
4.2.5. Ableiten funktionsbezogener Wandlungsbefähiger................97
4.3. Festlegen der Baukastenarchitektur............................97
4.3.1. Funktionale Aufteilung der Produktarchitektur.................98
4.3.2. Festlegen der Bausteine......................................100
4.3.3. Festlegen relevanter Schnittstellen..........................103
4.4. Gestalten der Bausteine......................................105
4.5. Bewerten und Festlegen des Baukastens........................107
5 EINORDNUNG IN DEN ENTWICKLUNGSPROZESS EINES
PRODUKTIONSMITTELS 109
6 VALIDIERUNG DER ENTWICKELTEN METHODE AN EINEM
EXEMPLARISCHEN BEISPIEL 112
6.1. Entwicklung eines exemplarischen Baukastens.....................112
6.1.1. Festlegen der Baukastenanforderungen............................112
6.1.2. Bestimmen funktionsbezogener Wandlungsbefähiger.................113
6.1.3. Festlegen der Baukastenarchitektur..............................114
6.1.4. Gestalten der Bausteine.........................................115
6.2. Realisierung einer Demonstratoranlage...........................116
6.2.1. Aufgabenstellung und Funktionsstruktur..........................116
6.2.2. Ermitteln der funktionstragenden Bausteine......................118
6.2.3. Anpassen der Bausteine und Schnittstellen.......................118
6.2.4. Gestalten des gesamten Produkts.................................119
6.3. Diskussion unterschiedlicher Wandlungsszenarien.................121
6.3.1. Produktvariante............................................... 121
Inhaltsverzeichnis______________________________________________________Hl
6.3.2. Kapazität......................................................122
7_______ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK___________________________________125
7.1. Zusammenfassung................................................125
7.2. Ausblick..................................................... 126
LITERATURVERZEICHNIS 129
ANLAGEN 1
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