Integrierte Produktentwicklung

Vorwort zur 6. Auflage

Vorwort zur 5. Auflage

Vorwort zur 4. Auflage

Vorwort zur 3. Auflage

Vorwort zur 2. Auflage

Vorwort zur 1. Auflage

1 Einleitung

1.1 Zielsetzung und möglicher Leserkreis

1.2 Gliederung des Buches

1.3 Zur Akzeptanz und Weiterentwicklung der Konstruktionsmethodik

1.4 Forschungsbedarf

1.4.1 Eine Vision für eine mögliche Entwicklungsmethodik-Forschung

2 Technische Systeme und ihre Eigenschaften

2.1 Einleitung

2.2 Der Systembegriff

2.2.1 Allgemeingültiges

2.2.2 Technische Systeme

2.3 Eigenschaften und Klassifikation technischer Systeme

2.3.1 Allgemeingültiges zu Eigenschaften

2.3.2 Klassifikation technischer Systeme

2.3.3 Verknüpfung von Sach- und Handlungssystemen

2.4 Der Lebenslauf technischer Systeme und ihre Planung im Handlungssystem

3Der Mensch als Problemlöser

3.1 Was ist ein Problem?

3.1.1 Allgemeine Probleme

3.1.2 Die Konstruktionsaufgabe als Problem

3.2 Der problemlösende Mensch

3.2.1 Gedächtnismodelle

3.2.2 Was heißt Denken?

3.2.3 Denkschwächen und Denkfehler

3.3 Maßnahmen zur Lösung von Problemen

3.3.1 Das TOTE-Schema

3.3.2 Der Problemlösungs- und der Vorgehenszyklus

3.3.3 Der Vorgehenszyklus und zugehörige Strategien

3.3.4 Beispiel zum Vorgehenszyklus

3.4 Konstruktionsprozesse von Einzelpersonen

3.4.1 Projekt 1: Versuchsbedingungen (nach Dylla)

3.4.2 Erkenntnisse aus Projekt 1

3.4.3 Projekt 2: Konstruktionsprozesse von Praktikern (Günther)

3.4.4 Zum bildhaften Gedächtnis und Faktenwissen des Konstrukteurs

3.4.5 Wodurch zeichnen sich erfolgreiche Einzelkonstrukteure aus?

3.5 Konstruktionsprozesse von Gruppen in Unternehmen

3.6 Denk- und Informationsökonomie als ein Haupteinfluss des Verhaltens

3.7 Fehler – nicht nur beim Konstruieren

3.8 Die Wirksamkeit von Methoden

3.8.1 Überblick über Methoden

3.8.2 Warum Methoden verwenden?

3.8.3 Sind Methoden praktisch wirksam? Welche Lehre?

3.9 Natürliches oder streng systematisches Konstruieren? Ist Konstruieren Kunst oder Wissenschaft?

3.10 Persönliche Integrationsfähigkeit – angeboren oder erlernbar?

4Methodik der Integrierten Produkterstellung im Unternehmen

4.1 Konventionelle – nicht integrierte – Produkterstellung

4.1.1 Der Prozess der Produkterstellung

4.1.2 Einflüsse auf den Prozess der Produkterstellung

4.1.3 Arbeitsteilung zur Bewältigung der Komplexität der Produkterstellung

4.1.3.1 Begründung und Arten der Arbeitsteilung

4.1.3.2 Dokumente als Folge der Arbeitsteilung

4.1.4 Aufbauorganisation

4.1.5 Ablauforganisation und Vorgehenspläne

4.1.6 Praxisbeispiel einer Produkterstellung: Heizgerät

4.1.7 Probleme heutiger Produkterstellung

4.1.7.1 Gründe für die Probleme aus der Geschichte der Produkterstellung

4.1.7.2 Probleme der konventionellen – nicht integrierten – Produkterstellung am Beispiel Entwicklung und Konstruktion

4.2 Integrierte Produkterstellung

4.2.1 Was heißt Integrierte Produkterstellung?

4.2.2 Bewusstseinsänderung

4.2.2.1 Entwicklung der Produkterstellung

4.2.2.2 Entwicklung des wissenschaftlichen Weltbildes

4.2.3 Begründung integrierter Produkterstellung aus dem Informationsfluss

4.2.3.1 Arten und Organisation des Informationsflusses

4.2.3.2 Folgen der schnittstellenbedingten Informationsverarbeitung

4.2.4 Methodensystem für die integrierte Produkterstellung

4.3 Organisatorische Methoden der integrierten Produkterstellung

4.3.1 Produktbezogene Aufbauorganisation

4.3.2 Methoden der Ablauforganisation

4.3.3 Gruppen- und Teamarbeit

4.3.3.1 Was versteht man unter einer Gruppe, was unter einem Team?

4.3.3.2 Vorteile und Anwendungsbereiche von Gruppenarbeit

4.3.3.3 Probleme bei Teamarbeit

4.3.3.4 Regeln für effektive Teamarbeit

4.3.4 Projektmanagement

4.3.4.1 Aufgaben des Projektmanagements

4.3.4.2 Einsatzbereiche des Projektmanagements

4.3.4.3 Methoden und Hilfsmittel des Projektmanagements

4.4 Integrierende Vorgehensweisen

4.4.1 Simultaneous Engineering

4.4.1.1 Idee und Arbeitsweise des Simultaneous Engineering

4.4.1.2 Auswirkungen des Simultaneous Engineering

4.4.1.3 Praxisbeispiel zu Simultaneous Engineering: Entwicklung eines digitalen Manometers

4.4.1.4 Realisierung des Simultaneous Engineering (SE) in der Praxis

4.4.2 Qualitäts- und Sicherheitsmanagement

4.4.3 Qualitätssteigerung mit QFD

4.5 Auswirkung der Integration: Merkmale erfolgreicher Unternehmen

5 Entwicklung und Konstruktion – Grundlagen

5.1 Ziele, Aufgaben und Tätigkeiten in Entwicklung und Konstruktion

5.1.1 Definition und Bedeutung des Entwickelns und Konstruierens

5.1.2 Ziele des Entwickelns und Konstruierens

5.1.3 Tätigkeiten und Konstruktionsphasen

5.1.3.1 Klären der Aufgabenstellung

5.1.3.2 Konzipieren

5.1.3.3 Entwerfen

5.1.3.4 Ausarbeiten

5.1.4 Arten des Konstruierens

5.1.4.1 Konstruktionen unterschiedlicher Bearbeitungstiefe: Konstruktionsarten

5.1.4.2 Konstruktionen mit unterschiedlicher Eigenschaftsermittlung durch Berechnung und Versuche

5.1.4.3 Korrigierendes und generierendes Vorgehen

5.1.4.4 Konstruktionen höherer Komplexität – mechatronische Produkte

5.1.4.5 Konstruktionen unterschiedlicher Art der Hauptforderung – Design for X

5.1.4.6 Kundengebundene und kundenoffene Konstruktion

5.1.4.7 Konstruktionen mit unterschiedlichen Konstruktionszeiten und -kosten

5.1.5 Wie arbeitet man sich in ein neues Produktspektrum ein?

5.2 Management in Entwicklung und Konstruktion

5.2.1 Organisation und Führungsanforderungen

5.2.1.1 Die Mitarbeiterstruktur

5.2.1.2 Berufsbilder in Konstruktion und Fertigungsvorbereitung

5.2.1.3 Organisation

5.2.1.4 Führungsanforderungen

5.2.2 Leistungssteigerung, Durchlaufzeitverkürzung und Effizienzmessung in Entwicklung und Konstruktion

5.2.2.1 Was heißt Leistungssteigerung in Entwicklung und Konstruktion?

5.2.2.2 Vorgehensweise bei der Rationalisierung und Durchlaufzeitverkürzung

5.2.2.3 Leistungsmessung in Entwicklung und Konstruktion

5.2.2.4 Kosten der Konstruktionsabteilung

5.2.2.5 Computereinsatz beim Entwickeln und Konstruieren

5.2.2.6 Zur Begründung der Termin- und Kapazitätsplanung

5.2.2.7 Durchführung der Termin- und Kapazitätsplanung

5.2.2.8 Einführung einer Termin- und Kapazitätsplanung

6 Methodik der integrierten Produkterstellung IPE in Entwicklung und Konstruktion

6.1 Einleitung und Zielsetzung

6.2 Darstellung der IPE-Methodik

6.2.1 Inhalte

6.2.2 Elemente der IPE-Methodik und ihr Zusammenwirken

6.2.3 Zum flexiblen Einsatz der IPE-Methodik

6.3 Anwendung der IPE-Methodik in unterschiedlichen Bereichen

6.3.1 Vergleich der Methodikelemente in drei Unternehmensbereichen

6.3.2 Einsatz von Vorgehensplänen

6.3.2.1 Aufteilung in unterschiedliche Teilprozesse am Beispiel der Produktion

6.3.2.2 Aufteilung in unterschiedliche Teilprozesse und Teilobjekte am Beispiel Konstruktion

6.3.2.3 Beispiele für einen Vorgehensplan bei integrierter Produkterstellung

6.4 Unternehmens- und produktspezifische Anpassung und Einführung der IPE-Methodik

6.4.1 Vorgehensweise

6.4.2 Personenbezogene Voraussetzungen

6.5 Anwendung für das Vorgehen beim Entwickeln und Konstruieren

6.5.1 Vorgehenspläne für die Hauptforderung Funktion

6.5.2 Vorgehen für beliebige Hauptforderungen – Design for X

7Sachgebundene Methoden für die Entwicklung und Konstruktion

7.1 Methodenbaukasten

7.1.1 Struktur und Anwendung des Methodenbaukastens

7.1.2 Auswahl von Methoden

7.1.3 Beispiel für eine Methodenauswahl

7.2 Methoden zu Produktplanung und Innovation

7.2.1 Produktstrategien und Innovation

7.2.2 Ermitteln des Unternehmenspotentials

7.2.3 Ermitteln des Produktpotentials

7.2.4 Finden von Produktbereichen und Produktideen

7.2.5 Organisatorische und psychologische Maßnahmen zur Förderung der Innovationsfähigkeit

7.2.6 Praxisbeispiel: Müllgroßbehälter

7.3 Methoden zur Aufgabenklärung

7.3.1 Zweck und Gültigkeitsbereich der Methoden

7.3.2 Systematisches Finden von Anforderungen

7.3.2.1 Arten von Anforderungen

7.3.2.2 Hilfsmittel für das Ermitteln von Anforderungen

7.3.3 Aufgabenklärung und Systemabgrenzung mittels Black-Box

7.3.4 Problemanalyse durch Systemgrenzenverschiebung

7.3.5 Aufgabenanalyse durch Abstraktion

7.3.6 Erstellen einer Anforderungsliste und Anforderungsmanagement

7.3.7 Aufgabenklärung und Vorgehensstrukturierung „Kreative Klärung“

7.4 Methoden zur Aufgabenstrukturierung

7.4.1 Organisatorische Strukturierung

7.4.1.1 Strukturieren nach Modulen

7.4.1.2 Strukturieren nach der Bearbeitungsreihenfolge von Modulen

7.4.2 Inhaltliche Strukturierung nach Funktionen

7.4.2.1 Zweck und Begründung der Methode

7.4.2.2 Begriffe zu Funktion

7.4.2.3 Definition der Elemente und Symbole einer Funktionsstruktur

7.4.2.4 Funktionsstruktur für Geräte mit zentraler Steuerung (Mechatronik)

7.5 Methoden zur (prinzipiellen) Lösungssuche

7.5.1 Grundlagen zur Lösungssuche

7.5.2 Strategien zur Lösungssuche

7.5.3 Nahe liegende Lösungen suchen

7.5.4 Lösungssuche mit Kreativitätstechniken (Intuitives Vorgehen)

7.5.5 Lösungssuche mit Systematiken (Diskursives Vorgehen)

7.5.5.1 Ordnungsschemata

7.5.5.2 Konstruktionskataloge

7.5.5.3 Ordnungsschemata für physikalische Effekte

7.5.5.4 Ordnungsschemata zur Lösung technischer Widersprüche (Altshuller; TRIZ)

7.5.5.5 Checklisten

7.5.6 Kombination von Lösungsprinzipien: morphologischer Kasten

7.5.6.1 Zweck und Begründung der Methode

7.5.6.2 Beispiele für die Verwendung des morphologischen Kastens

7.6 Methoden zum Gestalten – Variation der Gestalt

7.6.1 Direkte Variation der Gestalt

7.6.1.1 Variation der Flächen und Körper

7.6.1.2 Variation der Flächen- und Körperbeziehungen

7.6.1.3 Variation der Stoffart

7.6.2 Indirekte Variation der Gestalt

7.6.2.1 Variation der stofflichen Eigenschaften im Einzelnen

7.6.2.2 Variation des Fertigungs- und Montageverfahrens

7.6.2.3 Variation der Bewegungen

7.6.2.4 Variation der Kraftübertragung

7.6.2.5 Variation der Getriebeart

7.6.3 Umkehrung als negierendes Variationsmerkmal

7.6.4 Vorgehen beim zeichnerischen Gestalten und Variieren von Lösungen

7.6.5 Variationsbeispiel Wellenkupplung

7.7 Methoden zum Gestalten – Gestaltungsprinzipien

7.7.1 Prinzip der Funktionsvereinigung/-trennung

7.7.2 Prinzip der Integral-/Differentialbauweise

7.7.3 Prinzip des Kraftflusses

7.7.4 Prinzip des Lastausgleichs

7.7.5 Prinzip der Selbsthilfe

7.8 Analysemethoden für Produkteigenschaften

7.8.1 Überlegung und Diskussion als Analysemethode

7.8.1.1 Methoden zur Schwachstellenanalyse

7.8.1.2 Methode der Schadensanalyse

7.8.2 Rechen- und Simulationsmethoden, Optimierung, Kennzahlenmethoden

7.8.2.1 Berechnungsarten technischer Sicherheiten

7.8.2.2 Weitere rechnerische Analysemethoden

7.8.3 Versuchsmethoden

7.9 Methoden zum Beurteilen und Entscheiden

7.9.1 Zweck und Gültigkeitsbereich der Methoden

7.9.2 Eigenheiten und Schwachstellen realer Bewertungs- und Entscheidungsprozesse

7.9.3 Hilfen zur Verbesserung der Entscheidungssicherheit

7.9.4 Auswahl von Bewertungsmethoden

7.9.5 Methoden für die einfache Bewertung

7.9.6 Methoden für die intensive Bewertung, Nutzwertanalyse

7.9.7 Multikriterielles Bewerten

7.10 Methoden zur Informations- und Wissensverarbeitung

7.10.1 Zweck und Begründung

7.10.2 Informationsgewinnung – Informationsquellen

7.10.3 Informationsverarbeitung – Informationsfluss

7.10.4 Informationsweitergabe – Dokumentation – Produktpiraterie

7.10.5 Formen individueller Informationsverarbeitung und Kommunikation

7.10.6 Schutzrecht-Strategie im Produktlebenszyklus

7.10.7 Verhalten in Krisen

8Entwicklungs- und Konstruktionsbeispiele

8.1 Entwicklung einer Fischentgrätungsmaschine

8.1.1 Was zeigt das Beispiel?

8.1.2 Aufgabe klären

8.1.2.1 Aufgabe analysieren

8.1.2.2 Aufgabe formulieren (Anforderungsliste erarbeiten)

8.1.3 Funktionen ermitteln

8.1.3.1 Gesamtfunktion/Teilfunktionen formulieren

8.1.3.2 Funktionsstruktur erarbeiten

8.1.4 Lösungsprinzipien suchen

8.1.4.1 Physikalische Effekte suchen

8.1.4.2 Wirkflächen, Wirkbewegungen, Stoffarten suchen

8.1.5 Konzept erarbeiten

8.1.5.1 Lösungsprinzipien zu Konzeptvarianten kombinieren

8.1.5.2 Orientierende, entwicklungsbegleitende Versuche

8.1.5.3 Prototyp gestalten, bauen und testen

8.1.5.4 Versuchsergebnisse und Probleme

8.1.6 Was kann man daraus lernen?

8.2 Neukonstruktion eines Tragetaschenspenders (Dispenser), der ein Marktflop wurde

8.2.1 Was zeigt das Beispiel?

8.2.2 Ausgangssituation

8.2.3 Aufgabe klären

8.2.4 Lösungen suchen

8.2.5 Lösungen auswählen und verwirklichen

8.2.6 Was kann man daraus lernen?

8.3 Die Konstruktion einer Wandhalterung – ein nicht optimaler Prozess

8.3.1 Was zeigt das Beispiel?

8.3.2 Die Konstruktionsaufgabe

8.3.3 Versuchsdurchführung

8.3.4 Der Konstruktionsprozess der Versuchsperson „Otto“

8.3.5 Analyse des Prozesses

8.3.6 Was kann man daraus lernen?

8.4 Einfacherer Lastausgleich für Planetengetriebe

8.4.1 Was zeigt das Beispiel?

8.4.2 Ausgangssituation

8.4.3 Aufgabe klären

8.4.4 Lösungen suchen

8.4.5 Lösungen auswählen und verwirklichen

8.4.6 Das Entstehen einer Erfindung

8.4.7 Das Risiko der Werkstoffwahl

8.4.8 Was kann man daraus lernen?

8.5 Geräuschgünstiger Unterdruckstellantrieb

8.5.1 Was zeigt das Beispiel?

8.5.2 Technische Aufgabenstellung

8.5.3 Struktur der Beispieldarstellung

8.5.4 Aufgabenklärung und erste Lösungsideen

8.5.5 Entscheidung zwischen korrigierendem und generierendem Vorgehen

8.5.6 Suche nach weiteren Lösungen

8.5.7 Lösungsanalyse zur Lösungsauswahl

8.5.8 Was kann man daraus lernen?

8.6 Montagegünstige Konstruktion eines Reihenschalters

8.6.1 Was zeigt das Beispiel?

8.6.2 Ausgangssituation

8.6.3 Konstruktionsablauf

8.6.3.1 Lösung L1 (Iteration 1)

8.6.3.2 Lösung L2 (Iteration 2)

8.6.3.3 Lösung L3 (Iteration 3)

8.6.3.4 Lösung L4 (Iteration 4)

8.6.4 Was kann man daraus lernen?

8.7 Entwicklung einer Pkw-Kennzeichenhalterung

8.7.1 Was zeigt das Beispiel?

8.7.2 Aufgabe klären

8.7.3 Lösungen suchen

8.7.4 Lösungen auswählen

8.7.5 Lösung

8.7.6 Was kann man daraus lernen?

8.8 Ein fertigungstechnologisch neues Rohbaukonzept für die Straßenbahn-Plattform Avenio

8.8.1 Was zeigt das Beispiel?

8.8.2 Ausgangssituation

8.8.3 Vorgehensweise im Projekt

8.8.3.1 Team

8.8.3.2 Organisation, Projektmanagement

8.8.3.3 Methodeneinsatz

8.8.3.4 IT-Einsatz

8.8.3.5 Prinzipielle Vorgehensweise

8.8.4 Aufgabe klären

8.8.4.1 Aufgabe analysieren

8.8.4.2 Aufgabe formulieren, Anforderungsliste erstellen

8.8.5 Funktionsstruktur

8.8.6 Lösungsprinzipien suchen

8.8.6.1 Modularisierungsmöglichkeiten

8.8.6.2 Technologiefindung

8.8.6.3 Knotenkonzepte

8.8.7 Erarbeiten einer Konzeptlösung

8.8.7.1 Wagen-Konzept

8.8.7.2 Korrosionsschutz-Konzept

8.8.8 Prototyp bauen (und testen)

8.8.8.1 Wagen-Konzept

8.8.8.2 Korrosionsschutz-Konzept

8.8.9 Ergebnisse der Umsetzung

8.8.10 Was kann man daraus lernen?

8.9 Faser-Entstaubung: bessere Qualität und weniger Kosten

8.9.1 Was zeigt das Beispiel?

8.9.2 Problembeschreibung

8.9.3 Aufgabe klären hinsichtlich Funktion

8.9.4 Aufgabe klären hinsichtlich Herstellkosten

8.9.5 Lösungssuche und neues Konzept

8.9.6 Konstruktion, Erprobung und Einsatz

8.9.7 Was kann man daraus lernen?

9Kostengünstig Entwickeln und Konstruieren

9.1 Kosten konstruieren?

9.1.1 Kostensenken aus der Nutzersicht (Lebenslaufkosten, life-cycle-costs)

9.1.2 Kostensenken aus Herstellersicht

9.1.3 Kostenverantwortung der Konstruktion

9.1.4 Probleme beim Kostengünstigen Konstruieren

9.1.5 Einflussgrößen auf die Herstellkosten eines Produkts

9.2 Vorgehen beim kostengünstigen Konstruieren – zielkostengesteuertes Konstruieren (Target Costing)

9.2.1 Ermittlung und Aufspalten des Kostenzieles

9.2.2 Suche kostengünstiger Lösungen

9.2.3 Konstruktionsbegleitende Kalkulation – Kostenermittlung beim Konstruieren

9.2.4 Beispiel für Kostengünstiges Konstruieren: Gehäuse einer Zentrifuge

9.3 Integrierend wirkende Methoden und Organisationsformen

9.3.1 Fertigungs- und Kostenberatung

9.3.2 Wertanalyse

9.3.3 Target Costing

9.3.3.1 Grundsätzliches Vorgehen beim Target Costing

9.3.3.2 Beispiel für Target Costing: Betonmischer in Einzel- und Kleinserienfertigung

9.3.4 Kostengünstig Konstruieren mit integrierten Rechnerwerkzeugen

9.3.4.1 Kosteninformationssysteme

9.3.4.2 Anwendung eines Kosteninformationssystems

9.4 Variantenmanagement

9.4.1 Ursachen von Produkt- und Teilevielfalt

9.4.2 Auswirkungen der Produkt- und Teilevielfalt auf Herstellkosten

9.4.3 Analyse der Varianten- und Teilevielfalt

9.4.4 Verringerung der Produkt- und Teilevielfalt

9.4.4.1 Technische Maßnahmen

9.4.4.2 Organisatorische Maßnahmen

9.4.5 Baureihenkonstruktion

9.4.5.1 Normzahlreihen als Hilfsmittel zur Baureihenkonstruktion

9.4.5.2 Grundsätzliches Vorgehen

9.4.5.3 Ähnlichkeitsgesetze als Hilfsmittel zur Baureihenkonstruktion

9.4.6 Beispiel für eine Baureihe

9.4.7 Baukastenkonstruktion

9.4.7.1 Grundsätzliches

9.4.7.2 Aufbau von Baukästen – Begriffe

9.4.7.3 Entwickeln von Baukästen

10 Begriffe

11Anhang des gedruckten Buches

A1 Erstellen von Funktionsstrukturen

A1.1 Elemente und Symbole

A1.1.1 Die logischen Operationen

A1.1.2 Arten von Relationen

A1.2 Formale Regeln zum Umgang mit den Elementen

A1.2.1 Die Reihenfolgeregel

A1.2.2 Die Vollständigkeitsregel

A1.2.3 Die Strukturartenregel

A1.2.4 Die dynamische Regel

A1.2.5 Die Strukturierungsregel

A1.3 Inhaltliche Regeln zum Umgang mit den Elementen

A1.3.1 Die Flussregel

A1.3.2 Die Umsatzartenregel

A1.3.3 Die Umsatztypregel

A1.3.4 Die Verknüpfungsregeln

A1.3.5 Zustandsänderungen mit elementaren Operationen

A1.3.6 Verwendung technischer Operationen

A1.4 Erstellen von Funktionsstrukturen

A1.4.1 Analyse bestehender technischer Systeme

A1.4.2 Synthese neuer technischer Systeme

A1.4.3 Aufbau von Nebenumsätzen

A2 Verfügbare Konstruktionskataloge

A3 Strukturierte Methodensammlung (Methodenbaukasten)

A4 Anhang im Internet (Inhaltsangabe) (Adresse im Vorwort)

Literatur

Stichwortverzeichnis