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02Produktentwicklung Flashcards

1
Q

Vorgehensweise in der Produktentwicklung (PE)

(Was ist es? Wie anwenden? Wie unterscheidbar?)

A
  • enthält Vorgab zum systematisch strukturierten Entwickeln
  • Situationsspezifische und kontextsensitive Anwendungen stehen im Vordergrund
  • Andwendung mit Verstand
  • Vorgehensweisen unterscheiden sich im Auflösungsgrad (Mikrologie, Problemlösung, Makrologie)
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2
Q

VDI 2221: Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte

Was beinhaltet die VDI?

Ihre Ziele?

A

beinhaltet allgemeingültige, branchenunabhängige Grundlagen der MPE

Ziele:

  • Zwang zur Teamarbeit
  • organisatorische Ausrichtung der Entwicklungs- und Konstruktionsablaufs
  • Integration der IT
  • einheitliche Definition von Begriffen
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3
Q

VDI 2221: Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte

Wovon leitet sich die Vorgehensweise ab/ Auf welchen Grundlagen baut die VDI auf?

A

Problemlösungsmethodik: (Problemanalyse, Problemformulierung, Systemsynthese, Systemanalyse, Beurteilung, Entscheidung)

denkpsychologischen Erkenntnisse

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4
Q

VDI 2221 Schritt 1: Klären und Präzesieren der Aufgabenstellung

detaillierter Aufbau

(Ablauf, Ergebnis)

A

Überprüfen und Ergänzen von Informationen, Anforderungen, Formulierung der Aufgabenstellung

-> Anforderungsliste

(ist eine “mitwachsende” Informationsunterlage)

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5
Q

VDI 2221 Schritt 2: Ermitteln von Funktionen und deren Strukturen

detaillierter Aufbau

(Ablauf, Ergebnis)

A

zunächst Hauptfunktionen definieren, dann Nebenfunktionen Ableiten

Verbinden der Funktionen mit Energie-, Signal-, und Stoffflüssen

-> Funktionsstruktur

Stoff ->| Gesamt | -> Stoff’

Energie ->| Funk- | -> Energie’

Signal ->| tion | -> Signal’

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6
Q

VDI 2221 Schritt 3: Suchen nach Lösungsprinzipien und deren Strukturen

detaillierter Aufbau

(Ablauf)

A
  • Zuordnung je eines Lösungsprinzips zu einer Funktion
  • Auswählen von physikalischen, chemischen oder anderen Effekten
  • Zusammenfassung zu einer Wirkstruktur
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7
Q

VDI 2221 Schritt 4: Gliederung in realisierbare Module

detaillierter Aufbau

(Grundlage? Wozu? in welcher Form?)

A

Wirkstruktur ist Ausgangsunterlage für die Erarbeitung einer modularen Struktur

lässt wesentliche reale Gruppen und deren Elementre einschließlich deren Verknüpfung erkennen

(als Anordnungsskizze, Strukturgramm, Logikpläne, Graphen, Flussdiagramm)

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8
Q

VDI 2221 Schritt 5: Gestalten der maßgebenden Module

detaillierter Aufbau

(Was ist es? Was wird gemacht? Ergebnis?)

A

Konkretisierungs- und Realisierungssprung

Festlegung der geometrischen, stofflichen und programmtechnischen Eigenschaften des Produkts

->Vorentwürfe/Grobgestaltung

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9
Q

VDI 2221 Schritt 6: Gestalten des gesamten Produkts

detaillierter Aufbau

(Ablauf, Ergebnis)

A

Endgültige Festlegung und Komplettierung der Teilangaben und Gestalt

-> Gesamtentwurf / Feingestaltung

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10
Q

VDI 2221 Schritt 7: Ausarbeitung der Ausführungs- und Nutzungsangaben

detaillierter Aufbau

(Beispiele, Endergebnis)

A

für nachgelagerte Phasen:

  • Einzelteil-, Gruppen-, Gesamtzeichnung
  • Montrage-, Prüf-, Transportvorschrift

für den Kunden

  • Betriebsanleitung / Handbuch
  • >Produktdokumentation
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11
Q

VDI 2206: Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme

Übersicht (Eigenarten)

A
  • wenig / keine radikalen Innovationen (wegen Kosten- und Wettbewerbsdruck, Produkte mit rein mechanischen Wirkprinzipien)
  • Möglichkeit: Miniaturisierung durch Mikrosystemtechnik (Lösungsraum monodisziplinär)
  • neue Wirkprinzipien durch Integration der Elektrotechnik und Informationstechnik
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12
Q

Aufbau mechantronischer Systeme? (4)

A
  • Grundsystem
  • Sensoren
  • Aktoren
  • Informationsverarbeitung
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13
Q

Nutzungspotenzial der Mechatronik

(Innovationspotential + Folgen)

A
  • Innovationspotential durch hohe Entwicklungsdynamik elektronischer und softwaretechnischer Komponenten (substitution von mechanischen Komponenten)
  • Innovationspotential durch neuartige Kombination bekannter Produkttechnologien

-> Komplexität und Interdisziplinarität

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14
Q

Allgemeine Bestandteile der VDI 2206: Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme

A
  • Allgemeiner Problemslösezyklus auf Mikroebene
  • V-Modell als Makrozyklus
  • Prozessbausteine

Vorgehen muss hochgradig flexibel sein.

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15
Q

VDI 2206: V-Modell als Makrozyklus

Inhalt/Ablauf

A
  • Ausgangspunkt: Anforderungen (Präzisiert nach VDI 2221)
  • Systementwurf: Festlegung eines domänenübergreifenden Lösungskonzepts
  • Domänenspezifischer Entwurf: Konkretisierung des Systementwurfs in einzelnen Domänen
  • Systemintegration: Zusammenfassung der Ergebnisse und Analyse des Zusammenwirkens

ständige Eigenschaftsabsicherung des Lösungskonzepts mit den Anforderungen

ständige Modellbildung und Modellanalyse

-> Produkt, das den Anforderungen entspricht

Diagramm im Skript anschauen (2-16)

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16
Q

VDI 2206: V-Modell als Makrozyklus

(Variationen im Ablauf)

A
  • Arbeitsschritte nicht starr nacheinander, sondern an Aufgaben angepasst
  • Intensität der einzelnen Schritte variiert
  • Iterationsschleifen dienen zur weiteren Fokusierung
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17
Q

Merkmale/Definiton eines Modells nach Stachowiak (3)

A
  • Verkürzungsmerkmal: Fehlen von Eigenschaften, die der Modellerschaffer als nicht relevant erachtet
  • Abbildungsmerkmal: Repräsentaton natürlicher oder künstlerischer Orginale
  • Pragmatisches Merkmal: Kennzeichnung durch einen Nutzen/Zweck (Für wen ist das Modell? wozu dient es? Warum wurde es erschaffen?)
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18
Q

Modelle in der Produktentwicklung (4)

A
  • CAD-Modell
  • Funktionsstruktur
  • Wirkstruktur
  • Wirkprinzip
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19
Q

Definition eines technischen Systems (5)

A
  • von Menschen gemacht
  • physisch greifbar
  • erfüllen nützliche Funktion
  • transformieren Eingangsparameter in Ausgangsparameter (Stoff, Energie, Signal)
  • in technischen Prozess als Operator eingebunden
20
Q

Aus welchen Strukturen besteht ein technisches System? (3)

A
  • Prozessstruktur: Prozesse innerhalb eines technischen Systems
  • Funktionsstruktur: Funktionen eines technischen Systems
  • Baustruktur: Baugruppen/Bauelemente
21
Q

Welche Eigenschaften unterscheidet man bei einem technischen System?

A
  • Verhalten
  • Betriebseigenschaften
  • Fertigungseigenschaften
  • Vertriebseigenschaften
  • Lieferungs- und Planungseigenschaften
22
Q

Auf welche Arten können technische Systeme modelliert werden? (2)

A
  • Verhaltensmodell (CAD)
  • Strukturmodell (Schema)
23
Q

Definition des Elementmodells

(wozu dient es / was wird gemacht?)

A
  • um ein technisches System auf verschiedenen Abstraktionsniveaus zu untersuchen (Analyse)
  • um ein technisches System zu verbessern (Synthese)
  • nur für die Verbesserung von Konstruktionen (Varianten- und Wiederholkonstruktion) nicht für Neukonstruktion!
  • verbindet Gestalt und Funktion eines Produkts
24
Q

Aus welchen Elementen setzt sich das Elementmodell zusammen? (6)

A
  • Wirkflächen
  • Wirkflächenpaare
  • Begrenzungsflächen
  • Leitstützstruktur
  • Tragstruktur
  • Reststruktur
25
Definition: Wirkflächen (3)
* sind feste **Oberflächen** oder **Grenzflächen** zwischen Flüssigkeiten, Gasen und Feldern * müssen dauernd oder zeitweise **mit anderen Wirkflächen in Kontakt** stehen * beteiligt an **Eenergie-, Signal-, Stoffaustausch** Bauteilebene
26
Definition: Begrenzungsflächen (3)
* sind feste **Oberflächen** oder **Grenzflächen** zwischen Flüssigkeiten, Gasen und Feldern * stehen **NIE** mit anderen Wirkflächen in **Kontakt** * sind **NICHT** am **Energie-, Signal-, oder Stoffaustausch** beteiligt Bauteilebene
27
Definition: Wirkflächenpaare (4)
* besteht aus genau **zwei Wirkflächen** * steht zeitweise, ganz oder teilweise in **Kontakt** * zwischen den Wirkflächen wird Energie, Stoff und/oder Singale **übertragen** (Funktionskontakt) * existiert nicht mehr wenn Wirkflächen voneinander getrennt werden. Systemebene
28
Definition: Leitstützstruktur (4)
* **Volumina** von **Körpern**, Flüssigkeiten, Gasen und feddurchsetzten Raum * **verbindet** genau **zwei Wirkflächenpaare** * **ermöglicht die Leitung** von Energie, Stoff und Signal zwischen zwei Wirkflächen * wird keine Energi, Stoff oder Signal geleitet existiert keine Leitstützstruktur Bauteilebene
29
Definition: Tragstruktur (1)
* ist die **Menge aller Leitstützstrukturen** Systemebene
30
Definition: Reststruktur (4)
* **Volumina von Körpern**, Flüssigkeiten, Gasen oder felddurchsetzten Räumen, die **nie Tragstrukturen** werden * sind wie Begrenzungsflächen **funktionslos** * werden bei Topologieoptimierung entfernt oder aus fertigungstechnischen Gründen am Bauteil belassen Bauteilebene
31
Grundhypothesen des Elementemodells
* Jedes **Gundelement** erfüllt seine **Funktion** durch **Wechselwirkung** mit min. einem anderen Grundelement * **Funktion** erst durch **Kontakt** zweier Flächen möglich * Flächen sind Wirkflächen (WF) bzw zusammen Wirkflächenpaare (WFP) * Funktion eines techn. Systems besteht aus mindestens **2 Wirkflächenpaaren** und **1** sie verbindende **Leitstützstruktur** (LSS) * Funktionsbestimmend: **Eigenschaften** und **Wechselwirkungen** der WFP und LSS * im Falle von **Feldern**: Wechselwirkung der LSS des Feldes mit **mindestens 2 weiteren LSS** zusätzlich funktionserfüllend * jedes **funktionserfüllende System** besteht aus **Wirkflächenpaar** und **Leitsstützstruktur** (beliebige Form und Anordnung) * jedes **WFP** besteht aus genau **2 WF**
32
Ablauf der Anwendung des Elementemodells (4)
1. **Systemgrenze** definieren 2. **Ort der Funktionserfüllung** ermitteln 3. Beschreibung dynamischer Systeme mit dem **Sequenzenmodell** 4. Fraktalen Charakter erkennen und Auflösung anpassen (Kammvorgehen) - genau genug betrachten
33
Andwendung des Elementmodells: 1. Systemgrenzen definieren
* **Definition des Gesamtsystems** (geometrisch, funktional, Ein- / Ausgangsgrößen, Elemente) * **Identifikation** von **Wirkflächenpaaren** und **Leitstützstrukturen** * **Systemgrenzen einzeichnen** (alle Problemrelevanten Teilsysteme innerhalb) * **Wirkflächenpaare und Leitstützstruktur einzeichnen** * **Eigenschaften** von WFP und LSS durch Symbole **kennzeichnen** * dabei **Wechselwirkung mit Umgebung beachten** * Ein- und Ausgänge nur über Wirkflächenpaare (**Freischneiden**)
34
Andwendung des Elementmodells: 2. Ort der Funktionserfüllung ermitteln
* **Zuordnung** von **WFP, LSS, Gestalt und Funktion** des Systems * **Ort der Funktionserfüllung** innerhalb der Systemgrenzen * es ist nicht geklärt: * wie das System funktioniert * oder * wo die bekannte Funktion erfüllt wird. **Gestalt bekannt**: **Zuweisen eines Effektes** eines WFP **zu einem Ort** -\> Benennung der für diesen Effekt erforderlichen **WFP + LSS** **Funktion bekannt**: **Zuweisung** der bekannten **Funktion zu einem Ort** (Funktion kann nur durch Wechselwirkung mehrerer Elemente / Teilsysteme erfüllt werden)
35
Andwendung des Elementmodells: 3. Beschreiben dynamischer Systeme
* Beschreiben von **Hinzukommen/Wegfallen von WFP** und LSS über die **Zeit** * Unterteilung in **Sequenzen** und **Zustände** * Zustand: **Beginnt mit Wegfall/Hinzukommen** eines WFP * Sequenz: **Zeitliche Abfolge von 2 Zuständen**
36
Andwendung des Elementmodells: Fraktalen Charakter erkennen - Kammvorgehen
* Beschreibt die **Erhöhung des Detaillierungsgrades** im Ort der Funktionserfüllung (ranzoomend) - \> **exakte Bestimmung** aller relevanten **WFP** * Vorliegen mehrerer maßgeblicher Orte * Die neu bestimmten Orte müssen mit einer eigenen Systemgrenze versehen werden
37
Elementmodell: Synthese | (Vorraussetzung, Möglichkeiten)
* **Vorraussetzung**: umfassende **Analyse** * -\>kreative und systematische **Lösungsfindung** Möglichkeiten: * WFP/LSS **hinzufügen** * WFP/LSS **entfernen** * Eigenschaften von WFP/LSS **ändern**
38
Modellierung mit Produktmerkmalen und Eigenschaften Definition (basierend auf?)
* Basiert auf **Unterscheidung** zwischen **Merkmalen und Eigenschaften** eines Produkts * **Merkmale erfassen Gestalt** (Abmessungen, Werkstoffe...), direkt **beeinflussbar** * **Eigenschaften beschreiben Verhalten** (Funktion, Sicherheit...), nur **indirekt beeinflussbar**
39
Modellierung mit Produktmerkmalen und Eigenschaften Ralation zwischen Eig. und Merkmal
* Einem **Merkmal** wird ein **Wert** zugeweisen * Merkmal mit Wert bestimmt Eigenschaften * Ein **Merkmal+Wert** kann auch **mehrere Eigenschaften** beeinflussen
40
Modellierung mit Produktmerkmalen und Eigenschaften Ablauf
* **Analyse**: **Bestimmung des** Verhaltens**/Eigenschaften** auf Basis der **Merkmale** * **Synthese**: **Bestimmung von Merkmalen** (und Werten) auf Basis von **Eigenschaften** * läuft wiederholt hintereinander ab (**schleife**) * Einführung der **Relation** als Bindeglied zwischen Merkmalen und Eigenschaften
41
Partialmodelle nach Gausemeier Übersicht
* **Prinziplösung** beinhaltet **mehrere Aspekte**, die durch **Partialmodelle** repräsentiert werden. * Führt insgesamt zu umfassnder **domänenübergreifender Produktarchitektur** * **Produktarchitektur** ist umfassende **Modellierung VOR der domänenspezifischen (/fachlichen) Entwicklung** * **Aufgreifen** der einzelnen **Partialmodelle** in der domänenspez. Entwicklung * Problem: Partialmodelle müssen im Wechselspiel bearbeitet werden und besistzen **viele Abhängigkeiten.**
42
Partialmodelle nach Gausemeier Welche Partialmodelle existieren? (8)
* **Umfeld**: Einflüsse auf System * **Andwendungsszenarien**: Soll-Verhalten im realen Umfeld * **Anforderungen**: Anforderungsliste * **Funktionen**: Haupt- und Nebenfunktionen * **Wirkstruktur**: Systemmerkmale im Zusammenhang * **Verhalten**: Systemzustände und Zustandsübergänge * **Ziele**: Optimierungsziele * **Gestalt**: Wirkflächen, -ort, Stützstruktur, Hüllflächen
43
VDI 2221: Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme Übersicht des Ablaufs der einzelnen Schritte (7)
1. Klären und präzisieren der Aufgabenstellung 2. Ermitteln von Funktionen und deren Strukturen 3. Suchen nach Lösungsprinzipien und deren Strukturen 4. Gliederung in realisierbare Module 5. Gestalten der maßgebenden Module 6. Gestalten des gesamten Produkts 7. Ausarbeiten der Ausführungs- und Nutzungsangaben
44
**Grundhypothese I** des Elementmodells technischer Systeme (Wie werden Funktionen erfüllt?)
* Grundelemente erfüllen ihre Funktion durch WW mit mind. 1 weiterem Grundelement * gewünschte Funktion wird erst durch Kontakt 2er Flächen möglich * Diese Flächen sind Wirkflächen und bilden ein Wirkflächenpaar
45
**Grundhypothese II** des Elemtmodells technischer Systeme (Wie funktioniert ein techn. System?)
* Funktion eines tech. Systems über: **mind. 2 WFP und 1 LSS** * Funktionsbestimmend: Eigenschaften und WW der WFP und der LSS * sind Felder beteiligt: WW der LSS des Feldes mit mind. 2 weiteren LSS funktionserfüllend
46
**Grundhypothese III** des Elementmodells technischer Systeme (Woraus bestehen Systeme)
* ein Funktionserfüllendes System besteht aus den Grundelementen **Wirkflächenpaar und LSS** die beliebig oft und beliebig angeordnet vorkommen können * Ein Wirkflächenpaar besteht aus GENAU 2 Wirkflächen

Methodische Produktentwicklung (8 decks)

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