Vorlesungen Flashcards
Was ist ein Produkt?
unter Produkten wird all das verstanden, was einem Markt zum Gebrauch oder Verbrauch angeboten werden kann und einen Wunsch oder ein Bedürfnis befriedigt.
Dienstleistungen und physische Produkte werden oft als hybride Systeme zusammen angeboten.
Welche Funktionen übernehmen Ingenieure in der Praxis?
- F&E, Konstruktion
- Vertrieb
- Produktion
- Leitung
- Außenmontage
- Verwaltung
- DL
T-Modell in der Produktentwicklung
Rohstofferzeugung -> Fertigung -> Nutzung -> End of Life
Über der Fertigung: Produktentwicklung & Produktplanung
Nine Window Diagramm am Beispiel eines Kaffeevollautomaten
Achsen:
x-Achse: Vergangenheit -> Zukunft
y-Achse: Untergeordnetes System -> Übergeordnetes System
In der Mitte steht der Kaffeevollautomat, außenrum von oben links im Uhrzeigersinn: Büroküche, Kommunikationsecke, Smart Office, Vernetzter Kaffeevollautomat, Mobiltelefon/Mehrwegbecher…, Einmalbecher/Brüheinheit…, Kaffeekanne/Filtertüte…, Filtermaschine
Nennen Sie die zwei Ausgangssituationen der Produktentwicklung
Market Pull - Neuartige Antriebe zur Reduzierung Kraftstoffverbrauch
Technological Push - LED
Welche Konstruktionsarten lassen sich nach Pahl/Beitz unterscheiden?
- Neukonstruktion: neue Aufgaben oder Probleme werden gelöst oder mit Neukombinationen bekannter Lösungsprinzipien erfüllt (42,7 Wochen)
- Anpassungskonstruktion: Lösungsprinzip bleibt erhalten, nur Gestaltung wird an Randbedingungen angepasst (18,5 Wochen)
- Variantekonstruktion: Innerhalb vorgedachter Grenzen werden die Größe und/oder Anordnung von Teilen und Baugruppen variiert, typisch bei Baureihen/Baukästen (8,1 Wochen)
Das Umfeld der Produktentwicklung
- Gesellschaft
- Physikalisch-technologisches Umfeld
- Unternehmen
- Gesetze/Richtlinien
- Markt
Aktuelle Herausforderungen der Produktentwicklung
- Kostenverantwortung (je nach Neuartigkeit schwer einzuschätzen)
- Zunehmende Komplexität technischer Produkte (Ansatz: Methoden des Systems Engineerings und für das Variantenmanagement)
- Verkürzte Produktlebenszyklen (techn. Fortschritt und Marktschwankungen)
- Entwicklungsarbeit für verschiedene Märkte
- Örtlich verteilte Entwicklungsarbeiten
- Steigende Anforderungen an Produkt- und Materialrecycling
Ansätze zur Kostenerkennung/-beeinflussung in der PE
- Wiederverwendung von Lösungen und Bauteilen
- Variation von Lösungen
- Design toCostMethoden
- Methoden zur Kostenanalyse und Kostenfrüherkennung
Ansätze zur Verkürzung der Entwicklungszeiten in der PE
- Parallelisierung von Arbeitsabläufen
- Einsatz virtueller Absicherungstechniken
Welche Herausfordungen birgt die Entwicklungsarbeit für verschiedene Märkte?
- Kulturelle Unterschiede (Werte, Traditionen)
- Klimatische Bedingungen (Feuchtigkeit, Luft)
- Technologische Infrastruktur (Verkehrsanbindung, Energieversorgung)
Ansatz: Marktanalysen, verschiedene Prüfzyklen, regionsspezifische Derivate
Welche Herausfordungen birgt die örtlich verteilte Entwicklungsarbeit?
- Technische Infrastruktur
- Verkehrsanbindung
- Energieversorgung
- Fertigungstechnologievor Ort
- Soziale Infrastruktur (Fachkräfte; Personalkosten; Ausbildungsstand)
Ansatz: Enge Zusammenarbeit mit Zulieferern/ Partnern (Kooperationsnetzwerke)
Welch Sichtweisen auf die PE werden unterschieden?
- Prozesssicht
- Technisch-Methodische Sicht
- Personelle Sicht
Was ist ein Vorgehensmodell?
Ein Vorgehensmodellist die Abbildung wichtiger Elemente einer Handlungsfolge, die als Hilfsmittel zum Planen und Kontrollieren von Prozessen und als Hilfsmittel zur Orientierung und Prozessreflexion dienen können. Vorgehensmodelle können entweder allgemein oder für spezifische Zielsetzungen formuliert sein.
Wofür sind Vorgehensmodelle gut?
- beschreiben (präskriptiv) allgemeingültige und etablierte Vorgehensweiseund Strukturierungen von Entwicklungsaktivitäten
- Planung und Kontrolle von Entwicklungsprozessen
- Unterteilung Entwicklungsablauf in einzelne handhabbare Arbeitsschritte
- Orientierungspunkte und Steuerungspunkte für ProduktentwicklerInnen („was mache ich?“)
- allgemein ausgerichtet oder auf spezifische Problemstellungen zugeschnitten (domänenübergreifend, domänenspezifisch)
- an organisatorischeund branchenspezifischen Randbedingungen von Unternehmen angepasst
Klassifizierung von Vorgehensmodellen
Unterscheidung anhand des Auflösungsgrades -> von Mikrologik (hohe Auflösung) zu Makrologik (geringe Auflösung):
elementare Handlungsabläufe -> operative Problemlösung -> phasenorientiert -> Gate-orientiert
Was besagt das Vorgehensmodell elementarer Handlungsabläufe: Tote-Schema?
Test: Ziel erreicht?
- Ja -> Exit
- Nein -> Operate: Veränderung des gegeben Zustands und zurück zu Test
Das Tote-Schema kann in den Problemlösungszyklus integriert werden (in jeden Schritt einbringen)
Was besagt das operative Vorgehensmodell des Problemlösungszyklus nach Ehrlenspiel?
Aufgabe (Problem) -> Aufgabe klären -> Lösungen suchen -> Lösung auswählen -> Lösung
Immer wieder Schleifen zu den vorherigen Schritten, falls keine Lösung vorhanden
Wie funktioniert das phasenorientierte Vorgehensmodell?
- geben globalen sequentiellen Ablauf vor
- einzelne Phasen zunehmender Konkretisierung (vom Qualitativen zum Quantitativen)
- Entscheidungsphasen zwischen Tätigkeitsabschnitten
- Rücksprünge/ Iterationen möglich
Wie funktioniert das Gate-orientierte Vorgehensmodell?
- einzelne Aktivitäten schließen mit Entscheidungspunkten (Gates)
- ökonomische, managementorientierte Vorgaben und produktbezogene Eigenschaften werden an Gates überprüft
- werden an unternehmensinterne und –externe Randbedingungen angepasst
Was besagt das phasenorientiertes Vorgehensmodell nach VDI-Richtlinie 2221?
- in den 1970er Jahren von Konstruktionswissenschaftlern und Konstrukteuren aus den Industrie erarbeitet
- allgemein anerkanntes Vorgehen zur Produktentwicklung
- phasenorientiertes Vorgehen
- „Informationsumsatz vom Abstrakten zum Konkreten“
- allgemeiner Charakter ermöglicht Anwendung in unterschiedlichen Bereichen
- -> Beschreibt „gesamten“ Entwicklungsprozess, Schwerpunktsetzung bei Anpassungskonstruktionen erforderlich, wenig geeignet für interdisziplinäre Produkte/ Entwicklungen
Was sind die Herausforderungen der Systementwicklung?
- Grundlegende Änderungen der Entwicklungsansätze
- Mangelnde Verknüpfung der Basisprozesse mit PEP
- Kaum Steuerung/Controlling aus PEP Sicht möglich
Defizite allgemeiner Entwicklungsprozesse
- Idealtypische Entwicklungsprozesse sind in der Praxis nicht umsetzbar
- Individuelle Anpassung an Rahmenbedingungen des Unternehmens bzw. der Aufgabenstellung erforderlich
- Vielfältigkeit unterschiedlicher Entwicklungsprozesse ist schwer überschaubar und nicht erlernbar
Lösungsansätze für die Defizite allg. Entwicklungsprozesse
- Identifikation genereller, wiederkehrender
Arbeitsschritte des Konstruktionsprozesses - Kenntnis und Auswahl grundlegender
Methoden und Werkzeuge - Anpassung allgemeingültiger Vorgehens-modellean interne und externe Rand-bedingungender Unternehmen
Was sind generelle Operationen?
- wiederholen sich im Verlauf des Entwicklungsprozesses
- stellen die elementaren Bestandteile von Methoden dar
- bilden die Grundlage für das methodische Arbeiten
- können in beliebiger Reihenfolge miteinander kombiniert werden
Aus welchen Schritten bestehen die generellen Operationen?
- Analyse
- Definition
- Assoziieren
- Variieren
- Kombinieren
- Berechnen
- Schlussfolgern
- Bewerten, Ordnen
- Abstrahieren, Konkretisieren
Was ist eine Methode?
Eine Methode gibt ein operativ anwendbares Denk-und Handlungsmuster zur Erreichung eines Ziels vor.
- stellen ein regelbasiertes planmäßiges Vorgehen dar
- geben auszuführende Tätigkeiten vor im Sinne des „wie mache ich etwas“? (operativer Charakter)
Welche Methodenmerkmale gibt es?
- Kompetenz der Anwender
- zeitlicher Aufwand für Durchführung
- einzusetzende Medien
Arten von Methoden
- allgemein anwendbare Methoden
- Analyse- und Zielvorgabemethoden
- Methoden zum Entwickeln von Lösungsideen
- Kosten- und Wirtschaftlichkeitsberechnung
- Bewertungs- und Entscheidungstechniken
Welche Informationen erfordert die Auswahl von Methoden?
erfordert Informationen im Bezug auf:
- Qualifikation und Erfahrung der Anwender
- vorliegende Entwicklungs-und Konstruktionsaufgabe
- Hilfsmittel zur Unterstützung der Methodenanwendung
- Größe und Organisationsstruktur des Unternehmens
- Eigenheiten und Anwendungsvoraussetzungen der einzelnen Methoden
Ansätze zur Methodenauswahl
- prozessorientiert
- merkmalsorientiert
Was ist die prozessorientierte Methodenauswahl?
-Abgleich der Zielsetzung einzelner Arbeitsschritte des übergeordneten Prozesses mit dem Output einer Methode
- eine Methode ist geeignet, wenn ihr Output dem geplanten Ergebnis des Arbeitsschrittes
entspricht
- Unterstützung durch Entwicklungsprozesse
Was ist die merkmalsorientierte Methodenauswahl?
- Abgleich zwischen Situation
- Größe und Zusammensetzung des Teams
- Verfügbare Medien
- spezifische Merkmale der Methode
- erfordert umfassende Kenntnisse (Erfahrung) der Methoden
- Unterstützung durch Methodensammlungen und -speicher
Was sind Hilfsmittel in der PE und welche Beispielanwendungen gibt es?
- unterstützen Anwendung von Methoden
- besitzen eine Funktionalität zur unmittelbaren Unterstützung der Konstruktionstätigkeit
Beispielanwendungen von Hilfsmitteln
- Erstellung und Bearbeitung von Zeichnungen
- Durchführung von Rechnungen
- z.B. Schreib-, Zeichen-und Rechengeräte
- Verarbeitung, Bereitstellung und Auswahl von Konstruktionswissen
- physikalische Effekte oder Objekte zur Lösung konstruktiver Aufgabenstellungen
- Hilfsmittel zur Methodenauswahl
- Erstellung und Nutzung von rechnerbasierten Produktmodellen
- Nutzung von Formblättern
Was ist ein Modell?
Modelle sind die zweckmäßige Abstraktion/ Reduktion realer Phänomene, Objekte und/ oder Zusammenhänge mit dem Ziel diese beherrschbar und transparent abzubilden.
Warum werden Modelle eingesetzt?
- Reduzierung auf wesentliche aufgabenspezifische Parameter verbessert Verständnis von Problemstellung und Sachverhalten
- Anwendung formaler Methoden und Operationen wird ermöglicht
- Kommunikation zwischen Entwicklungspartnern wird gefördert
- Dokumentation der Ergebnisse
- Analyse und Vorhersage von Verhaltens und Eigenschaften unterschiedlicher Lösungen
Was sind die drei Aspekte der Modellbildung und wie stehen sie in Verbindung?
Modellierungsgegenstand – Eingang –> Modellierer – Ausgang –> Modell
- Modellbildung wird wesentlich durch Blickwinkel, Vorbildung und Denkmuster des Modellierers beeinflusst
- ein eindeutiges Verständnis eines Modells erfordert daher
- vergleichbare Vorbildung
- Beachtung von Regeln bei der Erstellung, z.B. technisches Zeichnen
Was besagt das Produktkonkretisierungsmodell nach Rude?
- ermöglicht Einordnung von Produktmodellen in Entwicklungsprozess
- zentrale Modellebenen
- Anforderungen
- Funktionen
- Prinzipien
- Gestalt
- drei Dimensionen, vgl. elementare Operationen
- Konkretisieren/Abstrahieren
- Variieren/Einschränken
- Zerlegen/Zusammenfügen
Abstraktion als Herausforderung beim Einsatz von Modellen
- zulässige Abstraktion (Vereinfachung) muss für Einzelfall durch den Modellierer beurteilt werden
- Modelle stellen zu jeder Zeit nur ein reduziertes Abbild der Realität dar!
Verschiedene Modelle während des Produkt-
entwicklungsprozesses
- Informationsgehalt der Modelle nimmt im Verlauf des Entwicklungsprozesses zu
- Aufwand der Modellerstellung undKomplexität der Hilfsmittel nimmtebenfalls zu
Wie sieht das grundlegende Systemkonzept aus?
- Jedes System Teil eines übergeordneten Supersystems
- System schließt mehrere Subsysteme ein
Vorteile und Ziele des Systemdenkens
- Disziplinübergreifende Betrachtung
- Ganzheitliche Betrachtung
- Fokussierte Betrachtung
Definition Funktion
Die Funktioneines technischen Systems ist der gewollte, reproduzierbare Zusammenhang zwischen Eingangs-und Ausgangsgrößen bzw. Anfangs-und Endzuständen von Stoff, Energien oder Informationen, den das System herstellen soll.
Definition Produktarchitektur
Die Produktarchitekturfasst die Produktstruktur als physischen Aufbau und die Funktionsstruktur als funktionale Beschreibung eines Produktes zusammen und stellt deren Elemente miteinander in Beziehung
Warum ist eine Verknüpfung von Funktions-und Produktstruktur notwendig?
Um ein Produkt mithilfe der Produkt- und der Funktionsstruktur zu beschreiben, müssen beide Sichten in Beziehung zueinander gesetzt werden.
Was ist eine Produktstruktur?
- Die Produktstruktur beschreibt die physikalische Struktur bzw. Unterteilung eines Produkts
- Ziel der Produktstruktur ist die Unterteilung eines Produkts in abgeschlossene Einheiten (Reduzierung der Komplexität)
- Komponenten bzw. Baugruppen interagieren in der Regel immer miteinander (vgl. strukturales Systemkonzept)
- Interaktionen müssen bei der Entwicklung berücksichtigt werden
Welche Stufen hat eine hierarchische Produktstruktur (am Beispiel eines Fahrrads)?
Produkt: Fahrrad
Baugruppe: Rahmen, Laufrad, Pedalsystem
Komponenten: Rahmenkörper, Gabel, Tretlager; Mantel, Speiche, Felge; Pedalschenkel, Pedale, Pedallager
Welche zwei Sorten der Produktarchitektur gibt es?
- Integral (Beziehung zwischen Funktion und Komponente ungeordnet)
- Differential (Beziehung zwischen genau einer Funktion und einer Komponente)
Definition Merkmal vs. Eigenschaft
Merkmal = Gestalt des Produktes (Abmessung, Anordung, Form ...) - unabhängig, direkt festlegbar Eigenschaft = Verhalten des Produktes (Funktion, Sicherheit...) - abhängig, nicht direkt festlegbar
Definition Gesamteigenschaft
Die Gesamteigenschaft beschreibt die Eigenschaften eines Systems, die nur einem Funktions-oder Gestaltkomplex als Ganzes zugeordnet werden können.
Nenne vier Gruppen von Gesamteigenschaften und je ein Beispiel.
- funktionell (Zuverlässigkeit, Freiheitsgrad)
- wirtschaftlich (Gesamtherstellerkosten)
- gestaltlich (Gesamtgewicht, Raumbedarf)
- ästhetisch (Design, Anmut)
Wie ergeben sich Gesamteigenschafte und wovon sind sie abhängig?
- im einfachsten Fall ergeben sich Gesamteigenschaften additiv aus den Elementareigenschaften
– Gesamtgewicht aus der Summe aller Einzelgewichte
– Gesamtherstellkosten aus der Summe aller Einzelkosten - in der Regel sind Gesamteigenschaften strukturabhängig, (somit ist auch die Algebra, mit der Gesamteigenschaften
ermittelt werden, strukturabhängig)
Was sind Störeffekte?
- funktional,
- fertigungstechnisch oder
- betrieblich
bedingte Effekte bzw. Wirkungen, die bei der Realisierung physikalischer Effekte, bei der Herstellung oder im Betrieb eines Produktes notwendigerweise als Rand-und Neben-wirkungen auftreten, z.B. Durchbiegung infolge Eigengewicht, Schrumpfspannungen beim Schweißen oder Korrosion in Seeluft.
Berücksichtigung von Störeffekten in der PE
- in frühen Phasen oft noch nicht möglich (bspw. Reibung oder Kerbwirkung)
- spätestens beim Übergang von der prinzipiellen in die gestaltende Phase erforderlich
Aber: Durch Anwendung geeigneter Schaltungsprinzipien können bereits in frühen Phasen Sicherheit und Zuverlässigkeit erhöht werden.
Ursache-Wirkungs-Kette nach Franke
Konstruktion; Fertigung; Montage –> Fehler; Umgebung; Physikalische Bedingung –> Störeffekte –> Schaden (wenn man die Störeffekte nicht beherrscht oder erkennt)
Was ist das Blackbox-Modell?
- technisches System wird durch Blackbox-Modell abgebildet und charakterisiert
- Störeffekte können in Blackbox-Box aufgezeigt werden
- Unterteilung in interne und externe Störeffekte
Was sind Fehler und weshalb entstehen sie?
Fehler: Nichterfüllung vorgegebener Forderungen durch einen Merkmalswert.
- 80% aller Fehler entstehen durch unzureichende Konstruktion und Planung
- 60% aller Ausfälle innerhalb der Gewährleistung durch unzureichende Entwicklung
Welche Möglichkeiten der Risikominimierung gibt es?
- Störgrößen kompensieren
- Normgerecht konstruieren
Wie gestaltet sich das rekursive Vorgehen zur Kompensation von Störeffekten?
- Störeffekt
- Folgefunktion
- Lösung
Welche zusätzlichen Funktionen gibt es als Standardlösung für Störeffekte?
- Reibung, Temperaturerhöhung -> Kühlung
- Verschleiß, Energieverlust -> Schmierung
- Korrosion -> Anstrich, Beschichtung
- Axialkräfte bei Schrägzahnrädern -> Axiallager
Durch welche Anpassungen kann man Störeffekten entgegenwirken?
- Verstärkung (Rippen)
- Zusatzfunktion (Isolierung, Filter)
- Spezielle Lösungsprinzipien (symmetrische anordnung zum Kraftausgleich)
Identifizierung der Störeffekte und Finden von Anforderungen
- bei Neukonstruktionen können zu Beginn nur externe Störeffekte erkannt werden
- ständige Analyse und Ergänzung der Anforderungen notwendig
- neue interne Störeffekte mit Voranschreiten der Entwicklung
Analyse einer vorliegenden prinzipiellen Lösung mittels drei Fragen
- Welche Nebenwirkungen besitzen die gewählten funktionserzeugenden Effekte unmittelbar oder mittelbar?
- Welche funktionellen und konstruktiven Parameter beeinflussen die störenden Nebenwirkungen?
- Welche störenden Nebenwirkungen lassen sich durch geeignete Auslegung ohne Probleme ertragen und welche müssen gezielt „wegkonstruiert“ werden?
Nenne die grundsätzlichen Lösungsmöglichkeiten für Störeffekte.
- Ertragen - geeignete Dimensionierung
- Entkoppeln - Abkoppeln störender Nebenwirkungen vom übrigen System
- Kompensieren
- Überwachen, Inspizieren
- Störungstolerante Lösungsprinzipien
- Fertigungstechnische bedingte Abweichungen ausgleichen
Nenne die methodischen Arbeitsmittel zur Risikominimierung
- Fehlerbaumanaylse (Abschätzung Störgrößen)
- Toleranzanalyse (kostengünstige Lösungen in guter Qualität finden)
- Zuverlässigkeitsanalyse (Abschätzung Lebensdauer)
- Finite Elemente Methode (Strukturanalyse)
- Fehlermöglichkeits und -einflussanalyse (Bewertung mögl. Störgrößen)
- Design Review
Was ist eine Fehlerbaumanalyse?
- wissenschaftliche Methode zur Fehlerauffindung im Team
- Ausgangspunkt ist ein unerwünschtes Ereignis
- Aufspüren der möglichen Fehlerursachen in einer Baumstruktur
- Ergebnis: Kombinationsmöglichkeiten unerwünschter Ereignisse
Wozu wird die Fehlerbaumanalyse angewandt?
- als präventive Qualitätssicherung auf Entwicklerbasis (FMEA)
- zur Systemanalyse/ Bestätigung des Systemkonzepts
- zur Problemlösung bei neu aufgetretenen Fehlern (systematische Schadensanalyse)
Welche Schritte gehören zur Fehlerbaumerstellung?
- Systemanalyse (Festlegung betrachteter Elemente)
- Festlegung unerwünschter Ereignisse
- Analyse des Ursachen-Wirkungs-Gefüges (Betrachtung weiterer Elemente ausgehend vom Versagen des Elements)
Welche Schritte gehören zur Analyse eines Fehlerbaums?
- Minimal Schnitte
- Qualitative Wichtigkeit
- Quantitative Analyse
Was ist der Minimale Schnitt?
- die Menge aller Ereignisse bezeichnet, die bei zeitgleichem Eintreten zum Versagen führen
- Isolierung aller Ereignisse und Ereigniskombinationen, die zu unmittelbarem Fehlverhalten führen
Was bedeutet die qualitative Wichtigkeit?
- Sortierung der Schnitte nach Anzahl der Ereigniskombinationen bis zum Fehlverhalten
- ergibt Skala mit qualitativer Wichtigkeit/ Wahrscheinlichkeiten (je mehr Ereignisse im Schnitt enthalten sind, desto geringer ist seine Bedeutung)
Was bedeutet die quantitative Analyse?
- Ausfallwahrscheinlichkeit des Subsystems wird durch Eintrittswahrscheinlichkeiten der Einzelereignisse bewertet
- Systemzuverlässigkeit entspricht Eintrittswahrscheinlichkeit eines unerwünschten Ereignisses
Was ist die Fehlermöglichkeits und -einflussanalyse (FMEA)?
Formalisierte Methode, um mögliche Probleme sowie deren Risiken und Folgen bereits vor Ihrer Entstehung systematisch und möglichst vollständig zu erfassen.
Das potentielle Risiko wird von einem bereichsübergreifenden Team unter Anwendung in der Vergangenheit gewonnener Erfahrungen und unter Benutzung kreativen Potentials aufgezeigt, bewertet und durch Festlegung und erneute Bewertung geeigneter Abhilfemaßnahmen reduziert.
Ziele einer FMEA
-präventive Identifizierung kritischer Komponenten und Schwachstellen
- frühzeitiges Erkennen möglicher Fehler(möglichst früh innerhalb des Produktentstehungsprozesses)
- Abschätzung, Quantifizierung und Lokalisierung möglicher Fehler
- Austausch und Weitergabe von Wissen und Erfahrungen
- Reduzierung des Fehlleistungsaufwandes
(Verringerung der Anzahl von Änderungen nach Serienanlauf)
Welchen Nutzen bietet die FMEA für Unternehmen?
- fördert Zusammenarbeit in frühen Phasen der Produktentstehung
- Quantifizierung von Risiken und Zuverlässigkeiten
- ständiger Erkenntniszuwachs im Bezug auf qualitätssichernde Maßnahmen
Einsatzgebiete der FMEA
- Prozessplanung und -durchführung
- Konstruktionsplanung und -durchführung
- Fertigungs-und/oder Montageplanung und -durchführung
Grundsätzliches Vorgehen der FMEA
- potentielle Fehler, Ursachen und Folgen werden identifiziert
- Risikobewertung des IST-Zustandes durch Risikoprioritätszahl
- Risikominimierung durch Erarbeitung von Prüfmaßnahmen und Abhilfemaßnahmen
- erneute Risikobewertung
Schritte zur Durchführung einer FMEA
- Zielfestlegung in Form einer Aufgabenstellung
- Bildung eines FMEA-Teams aus Fachleuten unterschiedlicher Abteilungen sowie einem Moderator
- Ablaufplanung und Abschätzung des zeitlichen Aufwands
- Festlegen potentieller Fehler anhand eines Formblattes
- Untersuchung von Fehlerfolgen
- Feststellung und Bewertung von Fehlerursachen
Bewertung der Fehlerursachen (Wert zwischen 1 und 10 für jedes Kriterium)
- AuftrittswahrscheinlichkeitA
- Bedeutung (für den Kunden) B
- Entdeckungswahrscheinlichkeit E - Bildung einer Risikoprioritätszahl durch Multiplikation der Größen
–> Maßnahmen ableiten
–> Analyse geänderte Situation
Wie berechnet sich die Risikoprioritätszahl?
RPZ = A * B * E A = W'keit des Auftretens des Fehlers B = Bedeutung des Fehlers E = W'keit der Entdeckung des Fehlers
Einordnung der RPZ
RPZ < 100: I.O, wenn auch Einzelwertung akzeptiert
100 < RPZ < 200: Entscheidung im Ermessen des Teams
RPZ > 200: Maßnahmen erforderlich
Vor- und Nachteile der FMEA
+ präventive Qualitätssicherung
+ fördert Zusammenarbeit verschiedener Unternehmensbereiche zu einem frühen Zeitpunkt
+ liefert auswertbaren Erkenntniszuwachs hinsichtlich qualitätssichernder Maßnahmen
- Funktionsermittlung bei unbekannten Systemen aufwändig
- relativ hoher Zeitaufwand
Welche drei Varianten der FMEA gibt es noch?
- Konstruktions-FMEA
- System-FMEA
- Prozess-FMEA
Besonderheiten einer Reklamationsbearbeitung
- Konstruktionsarbeit wird durch Havarie/Kundenreklamation initiiert
- Imageschaden für das Unternehmen
- deutlich spürbarer Zeit- und Kostendruck –> systematisches Vorgehen notwendig
Grundsätzliches Vorgehen der Reklamationsbearbeitung
- Klärung Sachverhalt
- Definition Sofortmaßnahmen
- Teambildung für die weitere Klärung/Behebung des Schadens
- Hypothesenbildung & -überprüfung
- Ableitung von Maßnahmen zur Schadensbehebung
- Nachbearbeitung/Dokumentation
Schadensanalyse bei komplexen Anlagen
- bei einfachen Systemen meist ganzheitliche Herangehensweise zur Fehleranalyse und -behebung möglich
- bei komplexen Systemen: Gliederung der Untersuchung in Teiluntersuchungen (analog zur Produktentwicklung)
- parallele Bearbeitung von Teiluntersuchungen
Beschreiben Sie das Diagramm der Variantenvielfalt in der Automobilindustrie nach Knippel & Schulz
- ca 5 vehicle programs (lower class, medium class…)
- ca 300 model types (engine variants, chassis variants,…)
- ca 500 optional Features (navigation,…)
- ca 100 colors and 200 interieurs (leather, wood,…)
Weshalb braucht man die Variantengerechte PE?
- Vielfältiges Angebot an Produkten (äußere Vielfalt) durch
- steigendes Bedürfnis des Kunden nach individuellen Produkten
- Diversifikation durch länderspezifische Anforderungen an global angebotenen Produkten
- Verringerung des Eigenfertigungsanteils zur Reduzierung von Entwicklungszeiten
- Vereinheitlichung und Entkopplung von Prozessen
Welche Maßnahmen zur Beherrschung der Variantenvielfalt gibt es?
- Standardisierung und Normung
- Bevorzugen der Integralbauweise gegenüber der
Differenzialbauweise - Bildung von Baureihen
- Bildung von Baukästen
- Modularisierung von Produkten
- Verwendung von Plattformen
–> neben den technischen gibt es auch organisatorische Maßnahmen
Was ist eine Baureihe?
Unter einer Baureiheversteht man technische Gebilde (Maschinen, Baugruppen oder Einzelteile), die - dieselbe Funktion - mit der gleichen Lösung - in mehreren Größenstufen - und bei möglichst gleicher Fertigung - in einem weiten Anwendungsbereich erfüllen.
Ziele der Baukastenentwicklung
- Realisierung der Produkte mit unterschiedlicher Gesamtfunktionen durch einen Produktbaukasten
- Rationalisierung durch Kombination festgelegter Einzelteile oder Baugruppen (Bausteine)
- Reduzierung des konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwandes durch Losgrößenerhöhung von Bausteinen (Mehrfachverwendung gleicher Bausteine)
Definition Baukasten
Unter einem Baukastenversteht man Maschinen, Baugruppen und Einzelteile, die als Bausteine mit oft unterschiedlichen Lösungen durch Kombination verschiedene Gesamtfunktionen erfüllen.
Was sind Grundfunktionen?
- grundlegend, wiederkehrend und unerlässlich
- Können Gesamtfunktionsvariante allein oder verknüpft mit weiteren Funktionen erfüllen
- Funktion nicht variabel
- als Grundbausteine, ggf. in verschiedenen Größenstufen ausgeführt
–> Muss-Baustein
Was sind Hilfsfunktionen?
- Wirken im System verbindend oder anschließend
- als Hilfsbausteine(Verbindungs-/ Anschlusselemente), müssen an Größenstufe der Grundbausteine angepasst sein
–> Meistens Muss-Baustein
Was sind Sonderfunktionen?
- Realisieren ergänzende, aufgabenspezifische Teilfunktionen, die nicht in allen Gesamtfunktionsvariantenwiederkehren müssen
- alsSonderbausteine,stellen Ergänzungen oder Zubehör zu Grundbausteinen dar
–> Kann-Baustein
Was sind Anpassfunktionen?
- Erforderlich zur Anpassung an Nachbarsysteme und Rand-bedingungen
- als Anpassbausteine, werden nur z.T. maßlichfestgelegt und im Einzelfall an aktuelle Randbedingungen angepasst
–> Meist Kann-Baustein
Was sind Auftragsspezifische Funktionen?
- Nicht vorgesehene Funktionen
- Für konkrete Aufgabenstellung in Einzelkonstruktion realisiert
- alsNichtbausteinenicht im Baukastensystem enthalten (Mischsystem)
Vor- und Nachteile der Baukastenentwicklung
Vorteile:
- Kostenreudzierung
- Planbarkeit
- kürzere Lieferzeiten
- DV-Unterstützung
- Kalulation und Preisfindung vereinfacht
- Qualität
- sichere Ersatzteilversorgung
- Rekonfiguation möglich
Nachteile:
- Entwicklungsaufwand
- Anpassungsfähigkeit eingeschränkt
- Überdimensionierung
- Fertigungsaufwand
- Komplexität
- keine wirtschaftliche Abdeckung von seltenen Varianten
Was ist eine modulare Produktarchitektur?
Eine modulare Produktarchitekturbesteht aus funktional und physisch relativ unabhängigen, abgeschlossenen Einheiten (Modulen).
Ziel:
- Aufteilung des Produkts in Module, sodass sich Vorteile in einzelnen oder mehreren Produktlebensphasen ergeben
- Erzeugung einer Bauweise, welche durch Kombination von Modulen die Erzeugung von Produktvarianten ermöglicht
Welche Elemente beschreibt die modulare Produktarchitektur?
- Gesamtfunktion
- Funktion
- Komponenten
- Module
- Produkt
Herausforderungen für eine zweckmäßige Modularisierung
- Gründe und Auslöser für eine Modularisierung sind vielfältig
- sie können nur bei Betrachtung des gesamten Produktlebenslaufs vollständig identifiziert werden
- neben technischen Aspekten müssen produktstrategische Aspekte bereits in der Produktentwicklung berücksichtigt werden
Was sind die Schritte des Modular Function Deployment?
- Define Customer Requirements
- Select Technical Solutions
- Generate Concepts
- Evaluate Concepts
- Improve each Module
Welche Modultreiber nach Ericsson und Erixon gibt es und wie sehen sie aus?
- Standardisierung & zeitl. Produktplanung
- technol. Dynamik/Modulplanung
- Mehrfachverwendung
- Vereinheitlichung
- Techn. Spezifikation/Styling
- Zuliefererbezug & Produktlebenslauf
- Service/Wartung/Recycling
- separate Liefereinheit
- spezifische Prozesse
Was macht die Module Indication Matrix?
- Gegenüberstellung von Funktionsträgern (FT) und Modultreibern
- Bewertung von Beziehungen („Wie stark ist der Modultreiber für diesen Funktionsträger?“)
Welche vier Zusammenhänge können nach Pahl/Beitz bei der Entwicklung von Lösungen unterschieden werden?
- funktionaler Zusammenhang
- Wirkzusammenhang
- Bauzusammenhang
- Systemzusammenhang
Welche Strategien zur Lösungserzeugung gibt es?
- zuerst vorhandene, bekannte Lösungen
- vom Vorläufigen zum Endgültigen/Vom Abstrakten zum Konkreten
- Zuerst das Wirkungsvollste
Welche grundsätzlichen Ansätze zur Lösungserzeugung gibt es?
- Auswahl
- Gezielte Variation (Praxis)
- Kombination
Welche Schritte gehören zur Lösungsfindung durch Abstraktion und Konkretisierung?
Aufgabe -> Abstraktion -> abstrahiertes Modell -> Synthese -> abstrahierte Lösung -> Konkretisierung -> Lösung
Was sind Lösungsprinzipien?
Lösungsprinzipienstellen abstrakte Klassen komplexer Lösungsansätze dar, die in Bezug auf gemeinsame Merkmale in der Gestalt oder der Funktion des Produktes definiert werden. Die Gestalt bezieht sich auf - den Aufbau, - die Anordnung oder - die Form.
Welche Funktionsprinzipien werden unterschieden?
- Reihenschaltung
- Parallelschaltung
- Differenz- und Differentialprinzip
- Rückkopplungsprinzip
- Ausschlagprinzip
- Kompensationsprinzip
Gründe für den Einsatz von Funktionsprinzipien
- Erhöhung der Zuverlässigkeit
- Überwindung von Grenzleistungen
- Verbesserung des Wirkungsgrades
- Erhöhung der Empfindlichkeit
- Kompensation von Störeffekten
- Regelung und Verstellung
- Vereinfachung der Herstellung und Senkung von Kosten
Was sind Gestaltprinzipien und was beeinflussen sie?
Gestaltprinzipiensind typische Formgebungen, Anordnungen oder Bauweisen, die für verschiedene Anwendungen als gesamthafte Lösungsansätze verwendet werden können.
Sie beeinflussen:
- Gesamtanordnung
- Aufteilung und Anordnung von Baugruppen (Modulen)
- Gestaltung und Anordnung von Gestellen und Gehäusen
Was sind typische Merkmale bei der Auswahl von Gestaltprinzipien?
- Massenausgleich
- Gleichförmigkeit der Drehbewegung
- Zündfolge
- Benötigter Bauraum
- Relativlage
Beispiel für Gestaltprinzipien
- Schalenbauweise
- Gitterbauweise
- Kombination Schalen- und Gitterbauweise
- Mehrlagenbauweise
- ## Patronenbauweise
Was ist eine Variation?
Mit Variationwird die systematische Änderung eines oder mehrerer Merkmale eines Objektes oder Systems bezeichnet. Bei einer Variation bleibt mindestens ein wesentliches Merkmal des Variationsgegenstandes konstant, um ihn im Nachgang der Variation wiederzuerkennen.
Ziele von Variationstechniken
- Erweiterung des Lösungsraums bzw. Anpassung an Umgebungsbedingungen
- Optimierung der Systemeigenschaften
Vorgehen bei Variationstechniken
- Analyse und abstrakte Darstellung
- Variation von Produkteigenschaften durch Veränderung von bspw.
- Abmessung
- Form
- Anordnung (Topologie)
- Anzahl
- Werkstoff
Was ist Topologie?
Durch die Topologieeines Systems wird die Anordnung und Verknüpfung einzelner Elemente beschrieben
Vorgehen zur Variation der Topologie
- Abstrahierenzu einer kinematischen Kette mit einheitlicher Symbolik
- Beschreibung des Freiheitsgradesder Struktur anhand der kinematischen Kette
- Variationder Glied-und Gelenkanzahl oder Gelenkart
- Variationder Topologie durch unterschiedliche Gelenklagen
- Konkretisierenzu geometrischen Lösungen
Berechnung der Freiheitsgrade mit der Grübler’schen Formel
F = (n-1)*3-g1*2-g2*1 n = Anzahl Getriebeglieder g1 = Anzahl einwertige Drehgelenke g2 = Anzahl zweiwertiger Gelenke
Was sind Funktionsprinzipien?
- Sind basierend auf Schaltungen (Topologien) und Wirkungsweisen von Lösungen formuliert.
- Zeigen Einfluss der Kopplung von Eingangs-und Ausgangsgrößen auf.
Was ist die TRIZ und aus welchen Säulen besteht sie?
Theorie des erfinderischen Problemlösens
- Systematik
- Wissen
- Analogie
- Vision
Was besagt der Grundgedanke der Widersprüche in der TRIZ und welche Widersprüche gibt es?
- bereits in der Aufgabenklärung werden konfliktäreBeziehungen zwischen einzelnen Anforderungen aufgezeigt
- Widersprüche sind Hindernisse zur Realisierung einer idealen Lösung
- entstehen, wenn zwei Anforderungen nicht zur gleichen Zeit optimal erfüllt werden können
- administrative Widersprüche
- technische Widersprüche
- physikalische Widersprüche
- -> es gibt Separationsprinzipien zu Lösung phys. Widersprüche
Separationsprinzipien zur Lösung phys. Widersprüche
- Separation im Raum
- Separation in der Zeit
- Separation innerhalb des Objektes und seiner Teile
- Separation durch Bedingungswechsel
Wofür nutzt man eine Widerspruchsmatrix?
- Ermittlung der innovativen Grundprinzipien
- in den Zeilen sind 39 zu verbessernde technische Parameter aufgeführt
- in den Spalten sind die dadurch verschlechternden Parameter aufgeführt.
- die Reihenfolge der in einer Zeile angegebenen Grundprinzipien entspricht dabei der Häufigkeit ihrer Anwendung in den analysierten Patenten
Arbeitsschritte der Widerspruchsmatrix
- Problem umgangssprachlich beschreiben
- Konflikt mittels der 39 techn. Paramter formulieren
- Lösungsansätze aus Widerspruchsmatrix formulieren
- Aus Lösungsansatz konkrete Lösungen erarbeiten
Was ist Bionik?
Bionikals Wissenschaftsdisziplin befasst sich systematisch mit der technischen Umsetzung und Anwendung von Konstruktionen, Verfahren und Entwicklungsprinzipien biologischer Systeme.
Der Begriff Bionik ist durch folgende wesentliche Eigenschaften gekennzeichnet:
- bedient sich der Anregungen, Vorbilder und Ideen aus der Natur
- ist eine Methode, der eine systematische Vorgehensweise zugrunde liegt
- erfordert ein eigenständiges Entwickeln von Lösungen und ein Übertragen von Lösungsansätzen in die Welt der Technik
Welche drei Anwendungsbereiche der Bionik gibt es?
- Konstruktionsbionik (Material, Werkstoff,…)
- Verfahrensbionik (Energie, Bau, …)
- Informationsbionik (Neuro, Evolution, …)
Welche 10 Prinzipien sollten nach Werner Nachtigall bei der Entwicklung bionischer Lösungen beachtet werden?
- Integrative statt adaptive Konstruktionen
- Optimierung des Ganzen statt Maximierung vom Einzelelement
- Multifunktionalität statt Monofunktionalität
- Feinabstimmung gegenüber der Umwelt
- Energieeinsparung statt Energieverschleuderung
- Direkte und indirekte Nutzung der Sonnenenergie
- Zeitliche Limitierung statt unnötige Haltbarkeit
- Totale Rezyklierungstatt Abfallanhäufung
- Vernetzung statt Linearität
- Entwicklung im Versuchs-Irrtums-Prozess
Welche Teilgebiete der Bionik gibt es?
- Allgemeine
- Systematische
- Angewandte
Wesentliche Herausforderungen bei der Auswahl eines bionischen Prinzips
- Ingenieure besitzen in der Regel nicht das Fachwissen, um Phänomene aus der Natur zu analysieren und zu verstehen
– Rückgriff auf bereits bestehende
Prinzipien
– gezielte Unterstützung bei derAnalogiebildung zur Verknüpfungbionischer Prinzipien und technischerProblemstellungen - nur wenige systematisch aufbereitete Sammlungen mit in der Produktentwicklungeinsetzbaren bionischen Prinzipien
- Information wird oftmals nicht problem-
orientiert bereitgestellt
Schritte der Vorgehensweise zur systematischen Nutzung bionischer Lösungsprinzipien nach Löffler
- Kern der Aufgabenstellung extrahieren
- Funktionsmerkmale abstrakt formulieren
- Analogienbildung
- Funktionsanalyse der Vorlagen, Übertragbarkeit prüfen
- Adaptieren
- Vergleichende Bewertung der Lösungsvarianten und Auswahl
Welche Einflussgrößen auf die Kosten gibt es?
- Produktplanung, Projektierung, Vertrieb, Konstruktion
- Einkauf, Materialwirtschaft
- Produktion
Welche Einteilung der Kostenarten gibt es?
- Einzelkosten
- variabel (Fertigungsmaterial)
- Gemeinkosten
- fix (Miete)
- variabel (Energiekosten)
Was sind die Schritte des Konstruierens (bezogen auf Kosten)?
- Aufgabe definieren
- Aufgabe präzisieren
- Prinzipielle Lösung
- Gestaltung
- Detaillierung
Was sind Zielkosten und was haben Sie zum Ziel?
Zielkosten(Target Costs) sind eine Methode, die sich als strategische Entscheidungshilfe auf wettbewerbs-intensiven Märkten bewährt hat.
Ziele der Methode:
- Kundenorientierung hinsichtlich des Preises
- Kundenorientierung hinsichtlich kundenspezifischer Produkteigenschaften bzw. Produktfunktionen
Was machen Kostenstrukturen?
- geben Überblick über Kosten eines technischen Systems
- bieten Grundlage für die Entscheidung von Maßnahmen zur Kostenreduzierung
- lassen sich auf Grundlage verschiedener Gesichtspunkte aufstellen
Was sind Relativkosten?
- Kosten im Verhältnis zu einer Bezugsgröße
- sind im Vergleich zu absoluten Kosten in der Regel bei geeigneter Bezugsgröße auch bei geänderten Systemparametern gültig
- dürfen in der Regel nicht extrapoliert werden, da der einfache Kostenvergleich der Elemente ohne ihre Rückwirkung auf die Gestaltungsumgebung nicht ausreichend ist
Was ist eine Regressionsanalyse? (In Bezug auf Kosten)
- statistische Auswertungen der Kosten in Abhängigkeit von charakteristischen Größen, wie z.B. Leistung, Gewicht, Durchmesser oder Achshöhe
- graphische Auswertung der Ergebnisse, die über die charakteristische Größe aufgetragen werden
Was ist eine Wertanalyse?
- eine funktionsgerichtete, systematische Untersuchungsmethode, mit deren Hilfe Möglichkeiten entwickelt werden, um den vom Kunden erwarteten Wert eines Erzeugnisses mit den geringsten Kosten herzustellen.
- Möglichkeiten zur Verminderung der Herstellkosten eines Produktes ohne Einschränkung der erforderlichen Funktionen sollen aufgedeckt werden.
Hauptmerkmale der Wertanalyse
- die auf Funktionen gerichtete Betrachtungsweise
- die Zuordnung der Kosten zu den Funktionen
- die Orientierung an einem Kostenziel (Wert)
- schrittweises Vorgehen nach einem Arbeitsplan
Funktinoen im Sinne der Wertanalyse
- Funktionen sind alle Aufgaben, die von oder in einem Erzeugnis erfüllt werden (Ist-Zustand) bzw. erfüllt werden sollen (Soll-Zustand).
- Die Beschreibung des Ist-bzw. Soll-Zustands erfolgt durch Funktionen, die sich aus Prädikat und Objekt zusammensetzen, z.B. “Axialkraft aufnehmen”.
- Sie können durch kurze Zusatzangaben ergänzt werden, z.B. “Teile (lösbar) verbinden”.
- Es gibt Gesamt- und Teilfunktionen
Was bedeutet umweltgerechte PE?
- beschreibt die Analyse, Planung und Umsetzung von Produkten hinsichtlich ihres Einflusses auf die Umwelt/Natur
- von zunehmender Bedeutung aufgrund von
– Umweltbewusstsein der Gesellschaft
– Verknappung von Rohstoffen
– Abfallanhäufung
– steigender Bevölkerungszahlen und
Industrialisierung
Was sind Umweltwirkungen und -potentiale?
- Umweltwirkungen: Auswirkungen auf die Natur/Umwelt
- Umweltpotentiale: Ursachen für die Umweltwirkungen
- -> bezogen auf Referenzgröße (z.B. CO2-Äquivalent)
Umweltwirkungen in der Rohstoffvorkette
- Abbau der Rohstoffe (z.B. Bauxitabbau im Bergwerk)
- Verarbeiten zu Rohmaterialien (z.B. Erzeugen von Aluminium aus Bauxit)
- Abweichungen je nach Abbauart, Verarbeitungsverfahren etc.
Umweltwirkungen in der Herstellung
- Fertigung von Bauteilen aus Rohmaterialien (Material, Energie, Betriebsmittel)
- Montieren zu Baugruppe/Gesamtprodukt
- Abweichungen je nach Herstellungsverfahren, Zwischentransporten etc.
Umweltwirkungen in der Nutzung
- Verbrauch von bspw. Kraftstoff oder weiteren Betriebsstoffen (z.B. Öl)
- Austausch von Verschleißteilen (z.B. Bremse, Reifen)
- Reparatur (z.B. von Beschädigungen nach Unfall)
- Abweichungen je nach Nutzungsprofil, -dauer etc.
Umweltwirkung bei End-of-Life
- Recycling: Rückführung in den Kreislauf ohne Qualitätseinbußen (z.B. Stahl)
- Downcycling: Rückführung in einen anderen Kreislauf mit Qualitätseinbußen (z.B. Kunststoffe)
- Verwertung: bspw. energetische Verwertung unter Verlust des Rohstoffs
- Abweichungen je nach Verbleib/Verwertung des Altfahrzeugs
Was sind die einzelnen Schritte des Produktlebenszyklus?
- Rohstoffvorkette
- Herstellung
- Nutzung
- End-of-Life
Welche Punkte werden im EcoDesign Strategy Wheel abgebildet?
- Konzept-Neuentwicklung (Funktionsintegration, Dematerialisierung)
- Auswahl umweltfreundlicher Materialien (Nutzung Materialien mit geringem CO2-Äqu.)
- Verringerung des Materialverbrauchs (Fertigungsverfahren)
- Verbesserung der Produktionstechnik (energieffiziente Fertigungsverfahren)
- Verbesserung der Produktverteilung (umweltfreundliche Transportmittel)
- Reduzierung der Umweltwirkung in der Nutzung (Nutzung anderer Energiequellen)
- Verlängerung der Lebensdauer (Verbesserung Haltbarkeit, Modularisierung)
- Verbesserung des Lebensendes/Verwertbarkeit (Direkte Wiederverwendung, Second Life, Recycling)
Was ist EcoQFD?
- Abwandlung des QFD - Quality Function Deployment (vgl. anforderungsorientierte Produktentwicklung)
- spezialisiert auf Umweltanforderungen (vgl. Kundenanforderungen)
Vorgehen einer EcoQFD
1) Ermitteln der Umweltanforderungen
2) Gewichtung der Anforderungen
3) Produktstruktur festlegen
4) Ermitteln der Einflussmöglichkeit auf dieeinzelnen Komponenten
5) Zusammenhänge zwischen Umwelt-anforderungenund Komponenten ermitteln
6) Ermitteln der Umweltrelevanz der Komponenten
7) Vergleich des eigenen Produkts mit Konkurrenz und Zielen
8) Ermitteln des Handlungsbedarfs
Was ist EcoFMEA?
- Abwandlung der FMEA (vgl. risikominimierende Produktentwicklung)
- spezialisiert auf Umweltfehler
Vorgehen einer EcoFMEA
1) Aufstellen der Produktstruktur (Definition der Bauteile)
2) Ableiten der Funktionen der einzelnen Komponenten
3) Festlegen der Umweltziele
4) Ermitteln von Schwachstellen (in Bezug auf Umweltziele)
5) Ermitteln der Hauptschwachstellen durch Ranking
6) Bewerten der Hauptschwachstellen und ermitteln der vereinfachten Risikoprioritätszahl
7) Definition von Maßnahmen zur Erreichung der Umwelt-ziele
Wie sieht der Konstruktionsprozess nach VDI 2221 aus?
Aufgabenstellung Funktionsstrukturen Prinzipielle Lösungen Modulare Strukturen Vorentwürfe Gesamtentwürfe Ausarbeitung
Welche Grundtätigkeiten der Entscheidungsfindung gibt es?
- Auswählen: offensichtlich ungeeignete Lösungen ausscheiden
- Bevorzugen: Lösungen aus der Menge möglicher Lösungen bevorzugen
Welche auswählenden Gesichtspunkte gibt es?
- Lösung ist mit der Aufgabe verträglich
- Lösung erfüllt Forderungen der Anforderungsliste
- Lösung lässt Realisierungsmöglichkeit erkennen
- Realisierung ist mit zulässigem Aufwand möglich
Welche bevorzugenden Gesichtspunkte gibt es?
Aus der Menge möglicher Lösungen werden diejenigen bevorzugt, die z.B.
- eine unmittelbare Sicherheitstechnik erlauben,
- günstige ergonomische Voraussetzungen erlauben,
- im eigenen Bereich über vorliegendes Know-Howverfügen,
- im eigenen Bereich die Werkstoffe besitzen,
- im eigenen Bereich die Fertigungsverfahren beherrschen oder
- über eine günstige Patentlage leicht realisierbar erscheinen.
Vorteile von Auswahlverfahren
- in der Praxis schnell anwendbar
- gibt Überblick über Gründe einer Auswahl
- bei Verwendung einer Auswahlliste
dokumentfähige Unterlagen
Ziele einer Bewertung
- Vergleich von Lösungsvarianten untereinander
- Ermittlung der Wertigkeit einer Lösungsvarianten durch Vergleich mit einer Idealvorstellung
- Ermittlung des technischen, sicherheitstechnischen, ökologischen und wirtschaftlichen Werts/Nutzens einer Lösung mit Bezug auf vorliegende Aufgabenstellung
Arbeitsschritte bei der methodischen Bewertungvon Lösungsvarianten
- Auswahl von Bewertungskriterien
- Untersuchung der Bedeutung der Kriterien für denGesamtwert einer Lösungsvariante (Gewichtung)
- Ermittlung von Eigenschaftsgrößen (Quantifizierbarkeit)
- Beurteilung nach Wertvorstellungen
- Ermittlung des Gesamtwerts
- Vergleich der Lösungsvarianten
- Abschätzen von Beurteilungsunsicherheiten
- Suche nach Schwachstellen
Welche Punkte muss ein Bewertungskriterium erfüllen?
- vollständig
- zweckmäßiger Umfang
- unabhängig
- erfassbar
- kein Ausschlusscharakter
- für alle Varianten gültig
Vergleich NWA und Techn. Bewertung
Nutzwertanalyse
- Vorgehen erlaubt wirklichkeitsnahe Einstufung durch Vergleich von zwei bis drei Zielen
- positive Formulierung der Kriterien, erleichtert Zuordnung von Wertvorstellungen
VDI 2225
- gleichbedeutende Bewertungskriterien –> keine Gewichtung erforderlich
- Gewichtungsfaktoren nur bei stark unterschiedlicher Bedeutung
- Kriterien direkt aus Mindestanforderungen und Wünschen der Anforderungsliste und allg. technischen Eigenschaften abgeleitet
Was ist eine Wertfunktion?
Eine Wertfunktionist ein Zusammenhang zwischen Werten und Eigenschaftsgrößen
- Verlauf ergibt sich aus mathematischem Zusammenhang
- Verlauf wird abgeschätzt
Was ist der Gesamtwert und wie wird er berechnet?
- wird aus Teilwerten für jedes Bewertungskriterium einer Lösungsvariante berechnet
- Summation der Teilwerte bei technischen Produkten
ungewichteter Gesamtwert: Gwx = Summe wix
gewichteter Gesamtwert: Gwgx = Summe gi*wix = Summe wgix
Welche Möglichkeiten zum Vergleich von Llösungsvarianten gibt es?
- absoluter Vergleich: Bevorzugen der Variante mit höchstem Gesamtwert
- relativer Vergleich: Grad der Annäherung an eine Idealvorstellung (maximal möglicher Wert für eine Lösungsvariante)
Welche zwei Dimensionen gibt es beim Abschätzen von Beurteilungsunsicherheiten?
- Urteilsfehler (personenbedingt)
- Verfahrensmängel
Was sind Verfahrensmängel?
- variable Eigenschaftsgrößen und Werte (Prognoseunsicherheit)
- Eigenschaftsgrößen nur bei ausreichender Genauigkeitquantitativ angeben
- Unsicherheiten z.B. durch ordinaleMetrik kenntlich machen (keine Scheingenauigkeit vortäuschen)
Was sind Urteilsfehler?
- kein neutraler Standpunkt (starke Subjektivität) z.B. durch Erfahrung
- Bewertungskriterien sind nicht für alle Varianten geeignet
- gesamthafte Beurteilung von Varianten (Voreingenommenheit für eine Variante)
- starke Abhängigkeit der Bewertungskriterien untereinander
- Wahl ungeeigneter Wertefunktionen
- Unvollständigkeit der Bewertungskriterien
Welche konzeptionellen Lösungsansätze gibt es?
- Druckguss-Träger
- Hybrider Modulquerträger
- Fachwerkträger
- Hybrider Blechquerträger mit Hut-Profil
- Hybrider Blechquerträger
Welche Bewertungsmethoden gibt es?
- Vorteil/Nachteil Vergleich
- Auswahlliste
- paarweiser Vergleich
- einfache Punktbewertung
- gewichtete Punktbewertung
- techn.-wirtsch. Bewertung
- Nutzwertanalyse
Unterschied des Vorgehens bei einfacher und intensiver Auswahl.
einfache Auswahl:
- Lösungsvarianten
- einfache Bewertung
- Entscheidung
intensive Auswahl
- Lösungsvarianten
- einfache Bewertung zur Vorauswahl
- Entscheidung
- intensive Entscheidung
- Entscheidung
