Nutzung von Felddaten in der qualitätsgetriebenen Produktentwicklung und im Service

Zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen ist neben einer leistungsfähigen und kostengünstigen Produktion die optimale Gestaltung von Produktentwicklung und Service von entscheidender Bedeutung. Hierzu ist künftig vermehrt die Nutzung von Daten aus dem Produktgebrauch den Felddaten erforderlich, ein Bereich, der von den Unternehmen aufgrund fehlender methodischer und informationstechnischer Unterstützung bisher stark vernachlässigt wurde. Im vorliegenden Forschungsbericht wird ein Ansatz vorgestellt, der es ermöglicht, auf Basis von Felddaten Teilaufgaben der Produktentwicklung und des Services zu optimieren. Hierzu wurden Konzepte für die Felddatenerfassung sowie die rechnerunterstützte Abbildung und Nutzung felddatenbasierten Wissens entwickelt und prototypisch umgesetzt. Die Grundlage dafür bildet eine Fallbasis, die auf einer Repräsentation kausaler Relationen zwischen einzelnen Sachverhalten wie Fehlern oder positiven Produktzuständen in Verbindung mit einem Abstraktionsmechanismus für die Betrachtung von Produktstrukturelementen basiert. Auf dieser Basis können durch induktives Schließen ähnliche Fälle zu einem konkreten Problem ermittelt werden, deren dokumentierte Lösungen Maßnahmenvorschläge liefern, die jeweils auf den aktuellen Fall anzupassen sind. Neben dieser auf Felddaten basierenden Unterstützung der Analyse kausaler Zusammenhänge, die vorrangig im Servicebereich zum Tragen kommt, wurde zur Optimierung der Produktentwicklung die Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse um methodische Elemente ergänzt, die eine Nutzung von Felddaten im Rahmen der Methodenanwendung ermöglichen. Hierzu wird das tatsächliche Fehlergeschehen von im Einsatz befindlichen Produkten herangezogen, um die Identifikation potenzieller Fehler zu verbessern sowie die Risikoanalyse eines im Rahmen einer Konstruktions-FMEA betrachteten Produktes zu objektivieren, indem die Risikokennzahlen für Auftretens- und Entdeckungswahrscheinlichkeit aus Felddaten ermittelt werden. Der Anwendungsbereich der im Rahmen der Arbeit entwickelten Konzepte und Softwareprototypen liegt schwerpunktmäßig in der Unterstützung von Entwicklung und Instandhaltung komplexer mechanischer Produkte. Das erarbeitete und erweiterte methodische Konzept der felddatenbasierten Fehlerantizipation und Risikobewertung kann im Zusammenhang der Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse im Produktentwicklungsprozess Anwendung finden

Methodische Unterstützung der initialen Zielsystembildung in der Automobilentwicklung im Modell der PGE – Produktgenerationsentwicklung = Methodical support of the definition of initial system of objectives in automotive develepoment in the model of PGE – Product Generation Engineering

Produkte werden in der Regel nicht auf dem „weißen Blatt Papier“, sondern in Generationen entwickelt. Diese Erkenntnis ist die Grundlage des Modells der PGE – Produktgenerationsentwicklung nach ALBERS. Die systematische Variation von Teilsystemen gegenüber Referenzprodukten des Referenzsystems sowie der damit verbundene Erkenntnistransfer ist dabei die Basis für die methodische Unterstützung komplexer Produkte – wie dem Automobil. Die Automobilentwicklung steht vor großen Herausforderungen: Technologische Umbrüche, wie die zunehmende Vernetzung des Fahrzeugs, steigern die Komplexität in der Gesamtfahrzeugentwicklung. Gleichzeitig verändern Trends, wie die fortschreitende Urbanisierung, Kundenbedürfnisse nachhaltig, bieten aber auch Chancen für Innovationen. Ein an den Kundenbedürfnissen ausgerichtetes Zielsystem ist daher ein zentraler Erfolgsfaktor für eine neue Fahrzeuggeneration. Die Basis für ein erfolgreiches Fahrzeug wird dabei in der Frühen Phase der PGE mit dem initialen Zielsystem gebildet. Auch für das initiale Zielsystem ist ein ganzheitliches und systemisches Verständnis von Zielen unerlässlich. Dabei müssen verschiedenste Ziele, Anforderungen und Randbedingungen berücksichtigt werden, welche durch unterschiedliche organisationale Funktionsbereiche bereitgestellt und verantwortet werden. Aus den skizzierten Herausforderungen resultiert der Bedarf, Prozesse und Methoden zur Unterstützung der initialen Zielsystembildung zu hinterfragen, bestehende Ansätze zu überarbeiten und mit neuen Lösungen zu kombinieren. In dieser Arbeit wird das Verständnis der PGE auf die initiale Zielsystembildung übertragen. Das Produktprofil, welches die Bedarfssituation einer neuen Produktgeneration aus Sicht des Kunden und Anwenders argumentiert, gleichzeitig aber auch den Anbieternutzen berücksichtigt, bildet dabei den methodischen Rahmen. Auf dieser Basis wird ein Referenzproduktmodell entwickelt, welches kundenerlebbare Produkteigenschaften nutzt, um den flexiblen Umgang mit heterogenen Zielabstraktionsgraden in der Frühen Phase der PGE zu ermöglichen. Außerdem wird ein Referenzprozess eingeführt, welcher den spezifischen Rahmenbedingungen der initialen Zielsystembildung in der Automobilentwicklung Rechnung trägt und die robuste Entwicklung des Produktprofils ermöglicht. Ein zentrales Element stellt dabei die bereichsübergreifende Entwicklung und Bewertung des Eigenschaftsprofils dar. Unterstützt wird der Prozess der initialen Zielsystembildung durch spezifische Methoden und Werkzeuge, welche im Rahmen einer menschzentrierten Entwicklung gezielt die Aspekte der PGE mit dem Profilverständnis verknüpfe

Workflow-basierte Geschäftsprozeßregelung als Konzept für das Management industrieller Produktentwicklungsprozesse

Die Prozesse der industriellen Produktentwicklung müssen für jedes Produkt anhand dessen spezifischer Bedingungen individuell gestaltet werden und sind aufgrund der gerade am Anfang vorherrschenden unscharfen Informationssituation und der komplexen Verzahnung der Abläufe vielen unvorhersehbaren Änderungen unterworfen. Die sich daraus ergebende erhöhte Flexibilitätsanforderung an das Prozeßmanagement kann in vielen Fällen nicht bewältigt werden, da geeignete Instrumente zur Regelung nicht im voraus modellierbarer Prozesse fehlen. Mit der Workflow-basierten Geschäftsprozeßregelung wird ein Ansatz für die flexible informationstechnisch gestützte Regelung produktindividueller und situationsspezifischer Prozesse zur Verbesserung des Managements der industriellen Produktentwicklung. Ausgehend vom hohen Optimierungspotential, das mit Workflowmanagement realisiert werden kann, besteht der Ansatz in der kombinierten Anwendung von Geschäftsprozeßregelung, Workflowmanagement und Softcomputing. Dabei werden aufgabenbezogene Modellbausteine gebildet, die produktindividuell und situationsspezifisch zu einem Workflow-basierten Geschäftsprozeßregelungsmodell zusammengefügt werden. Die zur Ausübung der Geschäftsprozeßregelung notwendigen Entscheidungsfindungsprozesse werden durch Fuzzy-Logik-Ansätze unterstützt. Der Ansatz zielt auf eine flexible informationstechnische Unterstützung des Managements von industriellen Produktentwicklungsprozessen und zeigt damit eine bisher kaum berücksichtigte Anwendungsdomäne von Workflowmanagement auf.<br

Methodik zum leichtbaugerechten Konzipieren

In der vorliegenden Arbeit wurde ein Methoden-Baukasten erarbeitet, um Leichtbaupotenziale zu analysieren und bereits in der Konzeptphase Leichtbau-Lösungen zu entwickeln. Aus der Leichtbau-Produktentwicklung sind verschiedene Leichtbau-Strategien bekannt, wie z. B. der Werkstoffleichtbau. Durch eine Zuordnung dieser Strategien zum generischen Produktentwicklungsprozess ergeben sich Lücken in der Methodik der Leichtbau-Produktentwicklung. Leichtbau wird in der von verschiedenen Autoren als wesentlich hervorgehobenen Konzeptphase kaum methodisch unterstützt. Der in der vorliegenden Arbeit entwickelte Methoden-Baukasten zum leichtbaugerechten Konzipieren schließt diese Lücke. Dieser kann durch seinen modularen Aufbau den unterschiedlichen Schwerpunkten der unternehmens- und projektspezifischen Produktentwicklungsprozesse angepasst werden. Die Funktionsmassenanalyse stellt das erste Methoden-Modul des Methoden-Baukastens dar. Mit ihr kann der Konstrukteur systematisch ein umfassendes Grundverständnis für die Funktionszusammenhänge und die im Produkt verbauten Massen entwickeln. Dabei werden zum einen die Wichtigkeit der Funktionen für die Erfüllung der Kundenanforderungen analysiert und zum anderen die Massen untersucht, die für die Umsetzung der Funktionen aufgebracht werden. Daraus lassen sich Massenziele sowie Leichtbaupotenziale ableiten. Anschließend wird mit dem resultierenden Wissen das Produkt auf das für den Kunde Wesentliche reduziert. Um die identifizierten Leichtbau-Potenziale auszuschöpfen, müssen Leichtbau-Lösungen gefunden werden. Die vorliegende Arbeit setzt dabei den Fokus auf alle Abstraktionsebenen der Konzeptphase, d. h. Funktions-, Wirk- und Gestaltebene. Die für die Erarbeitung dieser Lösungen entstandenen Methoden-Module basieren auf Grundsätzen zur systematischen Leichtbau-Lösungsentwicklung, diese wurden aufgestellt. Die Idee dieser Grundsätze ist es, zunächst den Informationsgehalt des Modells zu analysieren, das in der jeweiligen Abstraktionsebene der Lösungsbeschreibung eingesetzt wird. Ein Beispiel eines solchen Modells ist die Funktionsstruktur. Danach werden die Variationsmöglichkeiten erweitert. Dies geschieht basierend auf dem Ansatz, den das Contact & Channel - Model zur Lösungsvariation vorschlägt. Daraufhin werden die Variationsmöglichkeiten überprüft, ob sie für die Entwicklung einer Leichtbau-Lösung zweckmäßig sind. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn sie das Umsetzen einer bestimmten Leichtbau-Strategie begünstigen. Um aus der entstandenen Lösungsvielfalt diejenigen mit einem größeren Leichtbaupotenzial auszuwählen, wird in der vorliegenden Arbeit ein zielführendes Vorgehen präsentiert. Die resultierenden Methoden werden in den sogenannten Funktions-, Wirk- und Gestalt-Leichtbau-Modulen beschrieben. Besonders auf Gestaltebene ist es wichtig, Lösungen abstrahieren zu können, um sich nicht auf diese zu fixieren. Das Gestalt-Leichtbau-Modul, welches auch als Leichtbau-Denkwerkzeuge bezeichnet wird, unterstützt dies. Außerdem umfasst dieses Methoden-Modul eine schrittweise Variation und eine vollständige, systematische Entwicklung von Leichtbau-Lösungen. Aus der Erweiterung der Leichtbau-Denkwerkzeuge unter Nutzung der bionischen Methoden entstand das Struktur-Leichtbau-Modul. Dieses hilft Konstrukteuren bereits ab der abstrakten Ebene der Wirkstruktur bei der Entwicklung von Strukturen unter Leichtbauaspekten. Die einfachen Regeln des Modells können bereits auf abstraktem Niveau für die Leichtbau-Strukturentwicklung angewendet werden. Die Regeln wurden dabei beispielsweise zur Berücksichtigung von Bauraumbeschränkungen und bewegten Bauteilen ergänzt. Eine Herausforderung des Leichtbaus beim Konzipieren ist es außerdem, dass die Masse von verschiedenen Funktionsstrukturen, Wirkprinzipien und Wirkstrukturen erst nach Festlegung des Volumens jedes Bauteils sowie des Werkstoffs bzw. dessen Dichte bekannt ist. Die Funktionsmasseneinschätzung, als weiteres Methoden-Modul, dient der Abschätzung des Leichtbau-Potenzials verschiedener Lösungen auf dem abstrakten Niveau der Funktions- und Wirkebene. Dazu werden systematisch Lösungen in Teillösungen zerlegt sowie andere Produkte mit teilweise ähnlicher Umsetzung dieser Teillösung analysiert. Basierend darauf kann eine Aussage über das Leichtbaupotenzial der abstrakten Lösungen getroffen und diese bezüglich Leichtbaukriterien ausgewählt werden. Der Methoden-Baukasten wurde in verschiedenen Industrieprojekten angewendet. Die resultierenden Evaluationsergebnisse waren ausnahmslos positiv. Als besonderer Vorteil zeigte sich, dass die Methoden-Module ohne weitere Softwareimplementierung mit einfachen Hilfsmitteln und in moderierten Workshops mit Entwicklern angewendet wurden. Dadurch konnten systematisch Leichtbau-Lösungen mittels des Methoden-Baukastens entwickelt werden

Methodik zur produktionsorientierten Produktanalyse für die Wiederverwendung von Produktionssystemen - 2REUSE : Konzept, Informationsmodell und Validierung am besonderen Beispiel des Karosserierohbaus in der Automobilindustrie

Das Ziel dabei ist die Absicherung der prinzipiellen Herstellbarkeit eines Produktes auf die jeweilige Produktionslinie. Diese Anforderungsabstimmungen sind ein wesentlicher Faktor für hohe Qualität und effizienten Änderungsbedarf vor Anlauf der Produktion, gemäß dem Motto:“Do it right the first time“. Durch einen Feedback-Prozess werden die relevanten Anforderungen von den späteren Phasen des Produktlebenszyklus an die Produktentwicklung und Produktionsplanung zurückgeführt

Entwicklung einer agil-strukturierten Prozesslösung mittels ASD: Agile Systems Design für das technische Änderungsmanagement im After Sales eines OEM der Automobilindustrie

Die Anwendung agiler Arbeitsweisen rückt zunehmend in den Interessensfokus unterschiedlicher Bereiche in produzierenden Unternehmen. Eine erhöhte Reaktionsfähigkeit auf unvorhergesehene Veränderungen im Kontext, Steigerung der Transparenz bezüglich Arbeitsinhalt und Auslastung im Entwicklerteam sowie das erschaffen und Vorantreiben einer übergeordneten Teamvision und damit verbundene Performancesteigerungen sind nur einige der positiven Effekte, die hierdurch erzielt werden sollen. Da die genutzten Ansätze jedoch meist auf Best Practices aus der Branche der Softwareentwicklung resultieren, stellen sie die Bereiche in produzierenden Unternehmen vor neue Herausforderungen, wie den Umgang mit Normen und Standards im agilen Arbeiten, Datenschutz bei der Erfassung von Arbeitsaufwänden und den Umgang mit physischen Produkteigenschaften. Damit die Einführung von Agilität in die Abläufe produzierender Unternehmen nachhaltig erfolgt, wurde eine Methodik entwickelt, mittels derer ein individueller Prozess bestehend aus agilen und strukturierenden Elementen abgeleitet werden kann. Im vorliegenden Beitrag soll diese Methodik hinsichtlich ihrer Zweckmäßigkeit untersucht werden, um daraus in zukünftigen Forschungsarbeiten eine Weiterentwicklung dieser Methodik abzuleiten. Dies erfolgt in einem realen Anwendungsfall – dem Änderungsmanagement eines deutschen OEMs in der Automobilindustrie. Hierzu wurde der hier existierende Prozess beobachtet und erfasst, Interviews mit betroffenen Mitarbeitern geführt und Potentiale für eine Prozessverbesserung durch die Integration agiler Elemente definiert. Diese wurden im Anschluss ebenfalls im Zuge der Methodik zur Entwicklung der individuellen agilen Prozesslösung durch eine zum Anwendungsfall passende Gesamtmethode realisiert. Die Evaluation des Vorgehens hat gezeigt, dass der Anspruch der Individualität der entwickelten Gesamtmethode gegeben ist, jedoch noch kleinere Verbesserungspotentiale bestehen

Produktportfolio-übergreifendes Spezifizieren von Produktfunktionen der Sportwagenentwicklung im Modell der PGE – Produktgenerationsentwicklung = Product Portfolio-spanning Specifying of Product Functions within Sports Car Development in the Model of PGE – Product Generation Engineering

Das Funktionsspektrum heutiger Generationen hochentwickelter Fahrzeuge hat sich im letzten Jahrzehnt, aufgrund steigender Kunden- und Anwenderanforderungen u.a. an Fahrerassistenz, Digitalisierung und Elektromobilität, mehr als vervierfacht. Empirische Untersuchungen dieser Arbeit zeigen, dass der Fokus auf den für Kunden oder Anwender wahrnehmbaren Funktionen liegt, die einen direkt greifbaren Wert oder Nutzen des Gesamtproduktes schaffen. In der automobilen Entwicklungspraxis zeigt sich zudem, dass solche, mitunter komplexe, Funktionen nicht mehr nur für einzelne, automobile Produktgenerationen, sondern übergreifend für das gesamte Produktportfolio eines Anbieters entwickelt werden müssen. Produktentwickelnde stehen daher vor der Herausforderung, teils diametrale Anforderungen sowie Wechselwirkungen vielfältiger Produktgenerationen aus verschiedenartigen Produktlinien bereits beim Spezifizieren der Funktionen zu berücksichtigen. Da es an geeigneter prozessualer und methodischer Unterstützung fehlt, stellt sich die Frage, wie eine transparente und durchgängige Funktionsentwicklung in diversifizierten Produktportfolios zukünftig im Rahmen der Produktspezifikation in der Frühen Phase synergistisch gestaltet werden kann? In der vorliegenden Arbeit wird daher, auf Grundlage des modelltheoretischen und methodischen Gefüges der KaSPro – Karlsruher Schule für Produktentwicklung, die prozessuale und methodische Unterstützung des Produktentwickelnden beim Produktportfolio-übergreifenden Spezifizieren aus Funktionssicht empirisch analysiert, in einer dreiteiligen Systematik synthetisiert sowie in der Entwicklungspraxis angewandt und evaluiert. Der erste Bestandteil der präskriptiven Systematik fokussiert die Definition eines konsistenten Verständnisses sowie die Abbildung und Variation von (Produkt-)Funktionen auf Basis des Referenzsystems im Modell der PGE – Produktgenerationsentwicklung nach Albers. Zu diesem Zweck wird ein Produktfunktions-Modell aus empirischen Erkenntnissen entwickelt, das den Produktentwickelnden beim effektiven Spezifizieren leitet. Den zweiten Kernbestandteil bildet ein generisches Referenz-Produktmodell, das die komplexe Produktspezifikation durch Verknüpfung mit dem erweiterten Systemtripel Ansatz und dem Referenzsystem in der Frühen Phase strukturiert. Vervollständigt wird die Systematik mit einem Referenzprozess zum Produktportfolio-übergreifenden Spezifizieren von Produktfunktionen im Modell der PGE. Im Zuge dessen wird zwischen den vier iterativen Phasen der Generierung und Priorisierung von Funktionsideen [1], der Spezifikation einer Produktfunktion [2], der Realisierung einer Produktfunktion [3] und der Beendigung des Funktionslebenszyklus [4] differenziert. Eine Produktfunktions-Roadmap fungiert als durchgängiges und konsistentes Planungs- und Steuerungsinstrument. Die Evaluationsergebnisse und -erkenntnisse aus Fallstudien in der Sportwagenentwicklung zu Produktfunktionen der Fahrzeugaerodynamik bestätigen die effektive Anwendbarkeit der Unterstützungswerkzeuge und zeigen im Live-Lab IP – Integrierte Produktentwicklung initial einen Erfolgsbeitrag zur Transparenz und Durchgängigkeit der Produktspezifikation aus Funktionssicht

Systemtechnische Methodenentwicklung : Diskursive Definition heuristischer prozeduraler Prozessmodelle als Beitrag zur Bewältigung von informationeller Komplexität im Produktleben

Gegenstand der Arbeit ist die Strukturierung und damit Systematisierung der Methodenentwicklung. Es wird ein Vorgehensmodell beschrieben, welches die Methodenentwicklung in übersichtliche Phasen gliedert und ausführlich die jeweils durchzuführenden Arbeitsschritte darlegt, von einer Analyse der Prozessnahtstellen bis hin zu einer tätigkeitsorientierten Prozessbeschreibung. Anwendungen aus unterschiedlichen Domänen und Produktlebensphasen dienen als detaillierte Beispiele für die Praxis