MRK - Vorlesungsinhalt Konstruktionsmethodik PDF

Methodisches und Rechnerunterstütztes Konstruieren (MRK) Prof. Dr.-Ing. S. Wartzack Vorgehensmodelle  Motivation und...

Methodisches und Rechnerunterstütztes Konstruieren (MRK) Prof. Dr.-Ing. S. Wartzack Vorgehensmodelle  Motivation und Grundlagen  Entwicklungsmethodik nach Pahl/Beitz  Wichtige Vorgehensmodelle Name 05.32.001 © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack  MRK - Vorlesungsinhalt Konstruktionsmethodik 1. Einleitung – Grundlagen der Produktentwicklung 2. Entwicklungs- und Problemlösungsmethoden 3. Bewertung technischer Produkte 4. Vorgehensmodelle  Grundlagen, Motivation und Zielsetzung  Entwicklungsmethodik nach Pahl/Beitz  Vorgehensmodelle der Produktentwicklung 5. Design Theories and Methods 6. Baureihen, Baukästen und Plattformstrategien 2009/10/29 05.32.001 Krehmer © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 2  Vorgehensmodelle in der Produktentwicklung Motivation und Zielsetzung Beispiel: Mercedes-A Klasse  Entwicklungskosten: ca. 1 Milliarde Euro  Überarbeitungskosten nach „Elchtest“: ca. 150 Mio. Euro  Fertigungsanlagen: ca. 1,5 Milliarden Euro  Arbeitsplätze Fertigung: ca. 5000  Hohe Verantwortung und hohes Risiko  Entwicklungsprozesse müssen  geplant,  gestaltet,  überwacht und  gesteuert werden 2009/10/29 05.32.001 [Quelle: Albers, IPEK] Krehmer © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 3  Vorgehensmodelle in der Produktentwicklung Motivation und Zielsetzung Was sind Vorgehensmodelle?  Vorgehensmodelle stellen grundsätzliche Herangehensweisen zur Lösung bestimmter Aufgaben und Zielsetzungen bereit.  „In Vorgehensmodellen werden wichtige Elemente einer Handlungsfolge abgebildet, die als Hilfsmittel zum Planen und Kontrollieren von Prozessen dienen können.“ [Lindemann] Notwendigkeit von Vorgehensmodellen  globaler Wettbewerb mit räumlich verteilter & zeitgleicher Entwicklung  steigende Komplexität von Produkt & Entwicklungsprozess  Produktentwicklungsprozess entwickelt sich erst in seinem Verlauf  Genauer Ablauf nicht vorhersehbar, 2009/10/29 schwer plan- und beherrschbar 05.32.001 Krehmer © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 5  Vorgehensmodelle in der Produktentwicklung Motivation und Zielsetzung Zielsetzung  Strukturierung, Planung und Gestaltung von Produktentstehungsprozessen  Beherrschung von Komplexität und Dynamik  Erhöhung der Transparenz und Nachvollziehbarkeit Produkt Produkt x    ??? 2009/10/29 05.32.001 Entwickler Entwickler Krehmer © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 6  Vorgehensmodelle in der Produktentwicklung Einordnung und historische Entwicklung Wiederkehrende Muster Allgemeine Handlungs- Vorgehensmodelle im PEP empfehlungen 1920er „Technik des Konstruierens“ Wögerbauer 1942 „Die starke Konstruktion“ Kesselring Ursprünge Bekanntestes Modell Pahl-Beitz 1963, 1977 Planen Konzipieren Entwerfen Ausarbeiten 1977 VDI 2222 VDI 1984 „Theorie technischer Systeme“ etc. Altschuller, Hubka 1993 VDI 2221 VDI 1993 VDI 2223 VDI 2004 VDI 2206 VDI Name 05.32.001 Lindemann, U.: Methodische Entwicklung technischer Produkte Schäppi, B.: Handbuch Produktentwicklung © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Pahl/Beitz Konstruktionslehre: Grundlagen erfolgreicher Produktentwicklung Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 7  Vorgehensmodelle in der Produktentwicklung Einordnung und historische Entwicklung Wiederkehrende Muster Allgemeine Handlungs- Vorgehensmodelle im PEP empfehlungen 1920er „Technik des Konstruierens“ Wögerbauer 1942 „Die starke Konstruktion“ Kesselring Heute Ursprünge Bekanntestes Modell Pahl-Beitz 1963, 1977 Planen Konzipieren Entwerfen Ausarbeiten 1977 VDI 2222 VDI 1984 „Theorie technischer Systeme“ etc. Altschuller, Hubka 1993 VDI 2221 VDI 1993 VDI 2223 VDI 2004 VDI 2206 VDI Name 05.32.001 Lindemann, U.: Methodische Entwicklung technischer Produkte Schäppi, B.: Hardbuch Produktentwicklung © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Pahl/Beitz Konstruktionslehre: Grundlagen erfolgreicher Produktentwicklung Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 8  Vorgehensmodelle in der Produktentwicklung Grundlagen Meilensteine in der Konstruktionsmethodik Rodenacker Pahl/Beitz VDI 2221 Roth Koller Aufgabe Planen und Klären Klären u. präzisieren Aufgabenform.- Aufgabenstellung 1. ?? der Aufgabe der Aufgabenstellung Phase Erarbeiten Geforderter bzw. Aufgabenstellung (Formulieren) (Aufgabenstellung) Wirkzusammenhang Anforderungsliste Ermitteln von Aufgabenstellung, 2. ?? Funktionen und Funktionsansatz, Funktionssynthese Funktion Konzipieren Anforderungsliste deren Strukturen (Funktionsstrukturen) Logischer Wirkzusam- Funktionsstruktur, Funktionelle Phase Lösungsprinzipien, 3.menhang, ?? Physika- Technisch- Suchen nach (Entwickeln) Effektsynthese lisches Geschehen, Lösungsprinzipien physikalische, logische Wirkzusammenhang wirtschaftliche (Effektstrukturen) und deren Strukturen Funktionsstruktur Bewertung Wirkort Gliedern in Prinzipielle Phase Entwerfen Effektträgersynthese Kinematischer realisierbare Module (Prinzipfinden) Gestalten, Feingestal- (Prinziplösungen) Wirkzusammen- funktionelles Wirkprinzip ten, Bewerten, ab- Gestalten der hang, Konstruktiver Prinzipskizze schließendes maßgebenden Module Wirkzusammen- Qualitative Gestalten Gestaltende Phase hang, Fertigungs- Gestaltsynthese technischer Wirkzu- Ausarbeiten Gestalten des (Gestalten) (Qualitativer Entwurf) sammenhang Vervollständigen der gesamten Produkts Formgestalten fertigungstechnischen Geometrisch-stoffliche Ausarbeiten der Quantitative Unterlagen, Montage-, Produktgestaltung, 2009/10/29 Ausführungs- und Gestaltsynthese Transportvorschriften, Herstellungsgestalten Nutzungsangaben (Quantitativer Entwurf) Prüfen der Unterlagen Herstellungstechnische 05.32.001 Produktgestaltung [Quelle: Benz] Krehmer © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 9  MRK - Vorlesungsinhalt Konstruktionsmethodik 1. Einleitung – Grundlagen der Produktentwicklung 2. Entwicklungs- und Problemlösungsmethoden 3. Bewertung technischer Produkte 4. Vorgehensmodelle  Grundlagen, Motivation und Zielsetzung  Entwicklungsmethodik nach Pahl/Beitz  Vorgehensmodelle der Produktentwicklung 5. Design Theories and Methods 6. Baureihen, Baukästen und Plattformstrategien 2009/10/29 05.32.001 Krehmer © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 10  Vorgehensmodell nach Pahl/Beitz Übersicht Planen Planen und Klären der Aufgabe Freigabe zum Konzipieren Festlegung der Anforderungsliste Iteratives Vor- und Zurückspringen Konzipieren Entwickeln der Funktionsstruktur Entwickeln der prinzipiellen Lösung Festlegung der prinzipiellen Lösung Freigabe zum Entwerfen Entwerfen Entwickeln der Baustruktur Festlegung des endgültigen Entwurfes Freigabe zum Ausarbeiten Entwickeln der Ausführungs- und Ausarbeiten Nutzungsunterlagen 2009/10/30 Freigabe Festlegung der Produktdokumentation zum Fertigen 05.32.001 Name Stöber Quelle: nach Pahl/Beitz © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 11  Vorgehensmodell nach Pahl/Beitz Übersicht Planen Planen und Klären der Aufgabe Freigabe zum Konzipieren Festlegung der Anforderungsliste Iteratives Vor- und Zurückspringen Konzipieren Entwickeln der Funktionsstruktur Entwickeln der prinzipiellen Lösung Festlegung der prinzipiellen Lösung Freigabe zum Entwerfen Entwerfen Entwickeln der Baustruktur Festlegung des endgültigen Entwurfes Freigabe zum Ausarbeiten Entwickeln der Ausführungs- und Ausarbeiten Nutzungsunterlagen 2009/10/30 Freigabe Festlegung der Produktdokumentation zum Fertigen 05.32.001 Name Stöber Quelle: nach Pahl/Beitz © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 12  Planen: Produktplanungsphase Arbeitsschritte Markt Umfeld Neues Produkt? Unternehmen Was will das Unternehmensziel definieren Unternehmen? Was kann das Unternehmens- und Produktpotential ermitteln Unternehmen? Was braucht Produktbereiche (Suchfelder) finden und auswählen der Markt? Was braucht Produktideen finden und auswählen der Kunde? Anforderungen für die Produktidee definieren, Was muss ins Entwicklungsantrag formulieren Pflichtenheft? nein Entscheidung durch 04.06.007 OK? die Geschäftsleitung Rösch/Stöber 05.32.001 Entwicklungsauftrag Quelle: nach Ehrlenspiel, VDI 2220 © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 13  Planen: Was will der Kunde? Methode: Car Clinic Testpersonen werden in einem Teststudio („In-Hall“) oder auf einer abgesperrten Teststrecke Testfahrzeuge (Prototyp, Designstudie) gemeinsam mit den entsprechenden Wettbewerbs- fahrzeugen präsentiert.  Design  Materialien  Durchgeführt von spe-  Qualitätsanmutung ziellen Marktforschungs-  Fahreigenschaften unternehmen  Inneneinrichtung 2009/10/30  Ausführliche Interviews mit Testpersonen nach  Zubehör Präsentation der Fahrzeuge  … 05.32.001 Name Stöber Quelle: www.volkswagen.de, www.demoscope.ch/pages/index.cfm?dom=1&nrub=1027&vItem=103 © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 14  Planen: Herkunft neuer Produktideen Übersicht Zahl der befragten Unternehmen: 139 30 % 30 % 25 21 % 20 18 % relative Häufigkeit 15 12 % 11 % 10 8% 5 0 04.03.004 05.32.001 Meerkamm Quelle: Opitz © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 15  Planen: Produktplanungsphase Methoden der Ideenfindung Ideenfindung Ideen sammeln unternehmensintern unternehmensextern Ideen entwickeln  Wiederholteilsuche  Kunden  Bestehende  Zulieferer systematisch intuitiv Konstruktionen  Messen  Verbesserungs-  … vorschläge  Morphologischer  Brainstorming Kasten  Methode 635  …  Kataloge  Galerie-Methode 04.03.005  …  Synektik  … Hennig/Stöber 05.32.001 © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 16  Planen: Anforderungen an ein Produkt Methoden zur Anforderungserfassung Lastenheft Pflichtenheft Anforderungsliste Anforderungen des Realisierung aller Zusammenstellung aller Kunden als Liefer- Anforderungen Daten und Informationen Definition und Leistungsumfang durch Lieferanten durch den Konstrukteur zusammenstellen beschrieben von Produkten Ersteller Kunde Lieferant Konstrukteur definieren was und definieren wie und Definieren von Zweck Aufgabe wofür zu lösen ist womit Anforderungen zu und Eigenschaften der realisieren sind Anforderungen Lastenheft enthält Pflichtenheft enthält manuelle Prüfung unter Bemerkung Anforderungen und Lastenheft mit Realisierung Behebung von Fehlern Randbedingungen der Anforderungen Stöber Name 05.32.001 Quelle: Conrad © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 17  Planen: Anforderungsliste Formblatt Ausgabe: Firma: Identifikation, Anforderungsliste Klassifikation für: Projekt, Produkt FF Änder. Anforderung Verantw. TF Änderungsdatum Verantwortlicher FF = Festforderung TF = Tolerierte Forderung 04.06.001 Ersetzt Ausgabe vom Meerkamm 05.32.001 Quelle: nach Pahl/Beitz © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 18  Planen: Anforderungsliste Beispiel SIEMENS Anforderungsliste Meßgerätewerk für Leiterplatten-Positioniereinrichtung Blatt: 1 Seite:1 Änder. FF Anforderungen Verantw. TF 1. Geometrie: Maße des Prüflings Leiterplatte: Gruppe FF Länge = 80 - 650 mm Langner FF Breite = 50 - 570 mm TF Höhe = 0,1 - 10 mm Hauptsächlich verlangte Höhe: FF Haupthöhe = 1,6 - 2 mm TF Tunnelhöhe zwischen Grundrasterplatten 120 mm FF „Spannbereich“  2 mm (3seitig am Plattenrand) 2. Kinematik: 27.04.09 FF genaueste Positionierung des Prüflings 27.04.09 FF positionierte Prüflinge müssen in Prüfrichtung (Plattennor- male mind. 2 mm verschiebbar sein 27.04.09 FF Rückführung des Prüflings in Transportlage TF räumlich getrennte Zu- und Abführung FF Tunnelaufbau minimale Handhabungszeit (so schnell wie möglich) 6. Sicherheit: F Schutz des Bedienpersonals 7. Fertigung: Toleranzaddition berücksichtigen 8. Gebrauch: FF Keine Verunreinigung im Inneren des Prüfsystems FF Einsatzort: Halle 9. Instandhaltung: Hennig 04.06.008 TF Wartungsintervalle > 106 Prüfvorgänge 10. Termin: FF Abgabe der Entwürfe: spätest. Juli 2009 Name 05.32.001 Ersetzt 1. Ausgabe vom 21.04.2009 © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 19  Planen: Quality Function Deployment (QFD) 0 Projektangaben Projekt: ABC_____________ 6 Wechselwirkungen +/- Existenz e. Zielkonfliktes Verantwortl.: Hauser/Huber/Müller Erfassung von KundenanforderungenAutoren: Datum: Müller______________ 26.05.2009__________ + gleichgerichtet - gegengerichtet Freigabe Kunde: ___________________ Review: ___________________ 0 Projektangaben 6 Wechselwirkungen Projekt: ABC_____________ Verantwortl.: Hauser/Huber/Müller +/- Existenz e. Zielkonfliktes Autoren: Müller______________ + gleichgerichtet 5 Optimierungsrichtung ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↓ = ↑=↓ Datum: 26.05.2009__________ Freigabe Kunde: ___________________ - gegengerichtet 2 Review: ___________________ 3 Bewertung Korrelation K 4 Produkt- un merkmale des Ausgangszustands de der Wie‘s ng Stellgrößen R = Referenzlsg. ew X = neue Lsg. ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↓ = ↑=↓ ic 5 Optimierungsrichtung ht 1 Anforde- A… = weitere un 2 rungen g 3 Bewertung K 4 Produkt- 0 4 (0 un des Kunden 1 2 3 max. -4 merkmale des Ausgangszustands min. ) de Wie erfüllen wir ng Stellgrößen R = Referenzlsg. ew die Forderungen? X = neue Lsg. ic ht 1 Anforde- A… = weitere un rungen g 0 1 2 4 (0 des Kunden 3 -4 min. max. ) Was wollen Abdeckungsgrad der Was‘s Warum die Kunden? durch die Wie‘s? wir verbessern 8 7 Schwierigkeitsgrad 3 2 3 2 4 1 3 2 Wertskala der Implementierung (0-4) 4 = bestimmend/max. 4 max. 9 Technischer 3 = sehr bedeutend 3 2 = bedeutend Vergleich 2 8 1 = mäßig bedeutend X = neue Lsg. 1 0 = unbedeutend/min. 7 R =Schwierigkeitsgrad Referenzstruktur 0 min. 3 2 3 2 4 1 3 2 Wertskala der Implementierung (0-4) 4 = bestimmend/max. 10 Produktziele 4 max. 9 Technischer 3 = sehr bedeutend resultierend aus 3 Vergleich obiger Analyse 2 Wieviel wollen wir 2 = bedeutend 1 = mäßig bedeutend X = neue Lsg. 1 zu den Wie‘s erreichen? 05.32.001 11 Technische abs. 3 6 12 6 16 4 6 6 0 = unbedeutend/min. R = Referenzstruktur 0 min. Bedeutung ( 9 X 7 ) % Quelle: nach Akao 10 Produktziele Stöber © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK resultierend aus Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack obiger Analyse 20  Was ist QFD? QFD (Quality Function Deployment): Ermittlung der Kundenanforderungen und deren direkten Umsetzung in die notwendigen technischen Lösungen. strategische Ansatz: Trennung der Kundenanforderungen (WAS) von den technischen Lösungsmerkmalen (WIE)  verhindern, dass ohne genaue Kenntnisse der Kundenanforderungen sofort Produktmerkmale festgelegt werden. 05.32.001 Wartzack © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 21  QFD: Charakteristika / Anforderungen Ermittlung der Kundenanforderungen durch einen direkten Kundenkontakt ("Voice of the Customer“). meist sehr grobe, vage Äußerungen der Kunden müssen anschließend in definierte, aussagefähige und weitgehend messbare Kundenanforderungen (Kundenbedürfnisse) umgewandelt werden, ohne sie dabei zu verfälschen. 05.32.001 Wartzack © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 22  Anforderungsgliederung Gliedern und Gewichten der Anforderungen aus Kundensicht Bewertung Kunden- des Kunden anforderungen Gewichtung -- - 0 + ++ lange schreiben 5 Clip haben 3 technisches Mine versenkbar 4 Kugelschreiber Mine austauschbar 4 soll nicht auslaufen 5 bruchfest+stabil 4 preiswert 3 dokumentenecht 1 formschön 5 optisches griffig 4 modernes Design 4 mehrfarbig 1 Metallgehäuse 2 05.32.001 Wartzack © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 23  Anforderungsrealisierung Vergleich der Realisierungen bei verschiedenen Produkten Bewertung Kunden- des Kunden anforderungen Gewichtung -- - 0 + ++ lange schreiben 5 Clip haben 3 technisches Mine versenkbar 4 Kugelschreiber Mine austauschbar 4 soll nicht auslaufen 5 bruchfest+stabil 4 preiswert 3 dokumentenecht 1 formschön 5 optisches griffig 4 Produkt A modernes Design 4 Produkt B mehrfarbig 1 Produkt C Metallgehäuse 2 05.32.001 Wartzack © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 24  Produktbewertung aus Kundensicht Übersetzung der Anforderungen in Produktmerkmale technische optische/haptische Entwicklungs- Federkrafthalt Normentreue Schreiblänge Rastungshub Bewertung Minendichte Alugehäuse Farbpalette Oberfläche parameter zerlegbar Rastung des Kunden Material Kunden- Design anforderungen Gewichtung -- - 0 + ++ lange schreiben 5 Clip haben 3 technisches Mine versenkbar 4 Kugelschreiber Mine austauschbar 4 soll nicht auslaufen 5 bruchfest+stabil 4 preiswert 3 dokumentenecht 1 formschön 5 optisches griffig 4 Produkt A modernes Design 4 Produkt B mehrfarbig 1 Produkt C Metallgehäuse 2 05.32.001 Wartzack © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 25  Wechselwirkungen Bestimmen der Wechselwirkung zwischen Anforderungen und Produktmerkmalen technische optische/haptische Entwicklungs- Federkrafthalt Normentreue Schreiblänge Rastungshub Bewertung Minendichte Alugehäuse Farbpalette Oberfläche parameter zerlegbar Rastung des Kunden Material Kunden- Design anforderungen Gewichtung -- - 0 + ++ lange schreiben 5 Clip haben 3 technisches Mine versenkbar 4 starke Beziehung (5) Kugelschreiber Mine austauschbar 4 mittlere Beziehung (3) soll nicht auslaufen 5 schwache Beziehung (1) bruchfest+stabil 4 preiswert 3 dokumentenecht 1 formschön 5 optisches griffig 4 Produkt A modernes Design 4 Produkt B mehrfarbig 1 Produkt C Metallgehäuse 2 05.32.001 Wartzack © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 26  Produktmerkmale Vergleich der Produktmerkmale der Wettbewerbsprodukte technische optische/haptische Entwicklungs- Federkrafthalt Normentreue Schreiblänge Rastungshub Bewertung Minendichte Alugehäuse Farbpalette Oberfläche parameter zerlegbar Rastung des Kunden Material Kunden- Design anforderungen Gewichtung -- - 0 + ++ lange schreiben 5 Clip haben 3 technisches Mine versenkbar 4 starke Beziehung (5) Kugelschreiber Mine austauschbar 4 mittlere Beziehung (3) soll nicht auslaufen 5 schwache Beziehung (1) bruchfest+stabil 4 preiswert 3 dokumentenecht 1 formschön 5 optisches griffig 4 Produkt A modernes Design 4 Produkt B mehrfarbig 1 Produkt C Metallgehäuse 2 besser ++ technischer + konkurrenzfähiger 0 - Fixpunkt -- schlechter 05.32.001 Wartzack © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 27  Zielwert Definition eines Zielwertes technische optische/haptische Entwicklungs- Federkrafthalt Normentreue Schreiblänge Rastungshub Bewertung Minendichte Alugehäuse Farbpalette Oberfläche parameter zerlegbar Rastung des Kunden Material Kunden- Design anforderungen Gewichtung -- - 0 + ++ lange schreiben 5 Clip haben 3 technisches Mine versenkbar 4 starke Beziehung (5) Kugelschreiber Mine austauschbar 4 mittlere Beziehung (3) soll nicht auslaufen 5 schwache Beziehung (1) bruchfest+stabil 4 preiswert 3 dokumentenecht 1 formschön 5 optisches griffig 4 Produkt A modernes Design 4 Produkt B mehrfarbig 1 Produkt C Metallgehäuse 2 xN xN xN DIN 5 x bar 5 5 mm x RZ ja/nein 10 km 10 Tester messbarer Zielwert besser ++ technischer + konkurrenzfähiger 0 - Fixpunkt -- schlechter 05.32.001 Wartzack © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 28  Technische Bedeutung Ermitteln der technischen Bedeutung  Prioritäten aus Kundensicht technische optische/haptische Entwicklungs- Federkrafthalt Rastungshub Normentreue Schreiblänge Bewertung Minendichte Alugehäuse Farbpalette Oberfläche parameter zerlegbar Rastung des Kunden Material Kunden- Design anforderungen Gewichtung -- - 0 + ++ lange schreiben 5 Clip haben 3 technisches Mine versenkbar 4 starke Beziehung (5) Kugelschreiber Mine austauschbar 4 mittlere Beziehung (3) soll nicht auslaufen 5 schwache Beziehung (1) bruchfest+stabil 4 preiswert 3 dokumentenecht 1 formschön 5 optisches griffig 4 Produkt A modernes Design 4 Produkt B mehrfarbig 1 Produkt C Metallgehäuse 2 xN xN xN DIN 5 x bar 5 5 mm x RZ ja/nein 10 km 10 Tester messbarer Zielwert besser ++ technischer + konkurrenzfähiger 0 - Fixpunkt -- schlechter 05.32.001 absolut 53 15 37 57 53 46 5 132 59 56 82 37 technische Bedeutung relativ 7 2 5 7 7 6 1 17 7 7 10 5 Wartzack © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 29  Vorgehensmodell nach Pahl/Beitz Übersicht Planen Planen und Klären der Aufgabe Freigabe zum Konzipieren Festlegung der Anforderungsliste Iteratives Vor- und Zurückspringen Konzipieren Entwickeln der Funktionsstruktur Entwickeln der prinzipiellen Lösung Festlegung der prinzipiellen Lösung Freigabe zum Entwerfen Entwerfen Entwickeln der Baustruktur Festlegung des endgültigen Entwurfes Freigabe zum Ausarbeiten Entwickeln der Ausführungs- und Ausarbeiten Nutzungsunterlagen 2009/10/30 Freigabe Festlegung der Produktdokumentation zum Fertigen 05.32.001 Name Stöber Quelle: nach Pahl/Beitz © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 30  Konzipieren Arbeitsschritte Festlegen der Anforderungsliste Freigabe zum Konzipieren Information Abstrahieren zum Erkennen der wesentlichen Probleme Definition Aufstellen von Funktionsstrukturen (Gesamtfunktion-Teilfunktion) Kreation Konzipieren Suchen von Wirkprinzipien zum Erfüllen der Teilfunktionen Kombinieren der Wirkprinzipien zur Wirkstruktur Auswählen geeigneter Kombinationen Konkretisieren zu prinzipiellen Lösungsvarianten Bewerten nach technischen und wirtschaftlichen Kriterien 04.07.122 Beurteilung Festlegen der prinzipiellen Lösung (Konzept) Entscheidung Hennig/Stöber Freigabe zum Entwerfen 05.32.001 Quelle: Pahl/Beitz © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 31  Konzipieren: Abstrahieren Beispiel + 147 04.07.146 05.32.001 Meerkamm Quelle: Picasso © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 32  Konzipieren: Anforderungsliste autonomer Roboter (Auszug) Blatt: 1 autonomer Roboter Seite: 1 quantitative FF/TF Anforderung Verantwortlicher Angaben TF - Grundfläche: 350 mm x 350 mm A. Neuwirt TF - Höhe: 200 mm FF - max. Geschwindigkeit: 3 km/h FF - max. zu bewältigende Steigung: 15° TF - Gesamtmasse ohne Sensorik: 3 kg FF - max. zusätzliche Beladung: 0,5 kg FF - robust FF - Spannungsversorgung 4-9V FF - min. Fahrzeit ohne Wechsel der Batterien: 1 Stunde FF - Größe der zu erkennenden Hindernisse: 50 mm - 500 mm TF - technisch interessant FF - wartungsfrei TF - Fertigung und Montage in der 05.32.00107.07.044 Zentralwerkstatt FF - max. Herstellkosten: 1000 € Name Neuwirt © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 33  Konzipieren: Funktionsstruktur autonomer Roboter Abstraktionsschritte: - Gedankliche Wünsche weglassen - Forderungen berücksichtigen, die die Funktionen unmittelbar betreffen - Quantitative Angaben in qualitative umsetzen - Erkanntes sinnvoll erweitern - Problem lösungsneutral formulieren Ergebnis der Abstraktion: Roboter autonom bewegen Aufstellen der Gesamtfunktion: Energie: el. Energie Rotation, Translation, Wärme Roboter Stoff: Rahmen Stoff: Rahmen autonom 05.32.00107.07.045 Signal: I/O bewegen Signal: I/O Name Neuwirt Quelle: Pahl/Beitz © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 34  Konzipieren: Funktionsstruktur Zerlegung der Gesamtfunktion in Teilfunktionen Verbale Beschreibung von Funktionen Subjekt+Verb Gesamtfunktion Gesamtfunktion TF 1 TF 2 TF 3 TF 1 TF 2 TF 3 TF 1.1 TF 1.2 TF 2.1 TF 1.1 TF 1.2 TF 2.1 TF 2.2 TF 3.1 TF 3.2 TF 3.1 TF 2.2 TF 3.2 Funktionsbaum Funktionsstruktur relationale Beziehungen physikalische Beziehungen 08.09.063 zwischen den Teilfunktionen zwischen den Teilfunktionen 05.32.001 Shi/Stöber Quelle: nach Pahl/Beitz © LEHRSTUHL FÜR KONSTRUKTIONSTECHNIK Name Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack 35  Konzipieren: Funktionsstruktur Zerlegung der Gesamtfunktion in Teilfunktionen Beispiel autonomer Roboter