Alles

• Lösungen für technische Probleme earbeiten

  • Mittels natur- & ingeneieruwissenschaftlichen Erkentnissen

• Optimale Lösungen technischen Gebilde und das Festlegen konkreter Angaben zur Verwirklichung

• Konstruktion und Entwicklung: Möglichst vollständige Erfassung der Kundenwünsche bei Entwicklungsbeginn, Anforderungsliste (Pflichtenheft), Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA), begleitende Versuche, Simulation und Berechnung (FEM)

• In der Fertigung: kontinuierliche Überwachung der Einhaltung der Spezifikationen, kontinuierliche Erfassung von Mess- und Fehlerdaten, Qualitätsaudits, 6 Sigma

• Montage und Abnahme: Einstellanweisungen, Automatisierung, Vorrichtungen, Probelauf

• Erfüllung technischer Funktion

• Wirtschaftliche Realisierung

• Sicher für Mensch und Umwelt

• Arbeitpsychologisch

  • Schöpferische-gesitige Tätigkeit

• Methodisch

  • Optimierungsprozess

• Orangisatorisch

  • Wertstschaffung

• 75% Kostenverantwortung auf Konstruktion und Entwicklung

• Konstukteur hat keine Zeit alle notwendigen Informationen zu beschaffen

• Die sind für Konstuktionsprzesess aber voraussetzung

—> Daher Konstutuktionsystematik notwendig

• Einholen und Auswerten aller erforderlichen Informationen notwendig

• Einzelkonstruktion (Anlagenbau)

• Variantenkonstruktion (Maschinenbau)

• Massenkonstruktion (Kraftfahrzeuge)

• Neuentwicklung (Umweltschutz)

Baustruktur

• Analyse technischer Systeme aus Informationsgewinnung

• Gesamtsystem -> Teilsystem -> Einzelelement

Funktionstrukur

• Abstrakter Lösoungansatz

• Gesamtsystem -> Teilsystem -> Einzelelement

Stofffluss

Signalfluss

Systemgrenze

der Funktion und Beziehung zwischen Ihnen

Handlungsweisen zum Entwickeln und Verstehen techn. Systeme

• Problemorientiertes Vorgehen ermöglichen

• Branchenunabhängig sein

• Erkenntnis- & erfindungsfördernd sein

• Lehr- & erlernbar sein

• Lösungen sollen in Teilfunktionen gegliedert werden können

• Erfassen physikalischen Geschenehns unf Aufstellen geeigneter phsikalischer Effekte

• Die wichtigsten Schritte

  • Abstrahieren der Aufgabenstellung durch eine Funktionsstruktur

  • Auswählen physikalischer Wirkzusammenhänge

  • und deren konstruktive Umsetzung

• Aufgabenformulierungsphase (Anforderungsliste mit technischen Forderungen, Wünschen, Kosten)

• Funktionelle Phase (aufstellen spezieller und allgemeiner Funktionsstruktur)

• Gestaltende Phase (geometrisch-stoffliche und fertigungstechnische Gestaltung mit abschließendem Soll-Ist-Vergleich)

Alle Phasen können bei Bedarf mehrfach durchlaufen werden

„algorithmisch orientiert mit dem Ziel des Rechnereinsatzes“

In drei Phasen eingeteilt

• Funktionssynthese

• qualitative Synthese

• quantitative Synthese

5 Gestaltungsprinzipien:

• Prinzip der minimalen Herstellkosten

• Prinzip des minimalen Raumbedarfs

• Prinzip vom minimalen Gewicht

• Prinzip der günstigsten Handhabung

• Prinzip der geringsten Verluste

→ Dient als Grundlage für VDI 2225 (technisch- wirtschaftliche Bewertung)

Betrachtet Zusammenhang zwischen Ein- & Ausgangsgrößen => Verknüpft zu Funktionsstruktur

Pahl teil Konstruktionsprozess ein wire folgt:

• Klärung der Aufgabenstellung

• Infobeschaffung über die Anforderungen

• Konzipieren

• Konst. durch abstrahieren, aufstellen der Funktionsstruktur, Suche nach geeigneten Lösungsprinzipien un deren Komb.

• Entwerfen

• Konst. nach tech. und wirtsch. Gesichtspunkten bis Fertigungsreife

• Ausarbeiten

• Endgültige festlegung aller Einzelheiten (Wekstoffe, Form , Maße …),

• verbindliche zeichnerische und sonstige Vorlage

• Planen

• Auswahl Aufgabe

• Konzipieren

• Abstrahieren

• Suchen Kombinieren Auswahl nach Lösungsprinzipien

• Konzeptvarianten erstellen

• Konzept Varianten tech.-wirschaftlich bewerten für Lösung

• Entwerfen

• Entwurf erstellen bewerten optimieren und festlegen

• Ausarbeiten

• Gestaltung und Optimieren der Einzelteile

• Fertigungsfreigabe

• Abstrahieren

o Wünsche weglassen

o Nur wichtigste Forderungen

o Nur qualitativ

• Aufstellen einer Funktionsstruktur

o Macht Aussagen über Stoff, Energie & Signalumsatz der Funktion und die Beziehungen zwischen ihnen

• Suchen von Wirkprinzipien zum Erfüllen der Teilfunktion

• Kombinieren der Wirkprinzipien zur Wirkstruktur

• Auswählen geeigneter Kombinationen

• Konkretisieren zu prinzipieller Lösungsvariante

• Wirtschaftlich-techn. Bewertung

• Festlegen der prinzipiellen Lösung

≙ systematische Suche und Auswahl zukunftsträchtiger Produktideen und deren Verfolgung.

• Produktfindung

• Produktplanungsverfolgung

• Produktüberwachung

• Imupulse vom Markt

  • Marktwünsche

  • Wettbewerb

  • Produktlebenszyklus

• Impuls vom Umfeld

  • WItschaftpolitisch

  • Neue Technologien

  • Recylylingaspekte

• Impulse durch das Unternehmen selber

  • Entrragsrückang

  • Einsatz neuer Fertigugnstechnologien

  • Höhere Diversifizierung

Eine Funktion isz der abstrakt beschriebene allgemeine Wirkzusammenhang zwischen Eingangs-, Ausgangs-, und Zustandsgröße eines Systems zum Erfüllen seiner Aufgabe

• Analyse der Situation

• Aufstellen von Suchstrategien

• Finden von Produktideen

• Auswählen von Produktideen

• Definieren von Produkten

Bezieht Qualitätsaspekte schon in der Produktkonzept- & Entwicklungsphase mit ein.Mit dem Begriff “Qualität” in diesem Zusammenhang die vollständige Erfüllung aller Kundenbedürfnisse zu verstehen ist.

1. Erfassen von Kundenbedürfnissen

2. Gewichten der Kundenbedürfnisse

3. Wettbewerbsfähigkeit aus Sicht des Kunden

4. Gegenseitige Abhängigkeit der techn. Merkmale

5. Zusammenhang techn. Merkmale & Kundenbedürfnisse

6. Quantifizieren der techn. Merkmale

7. Wettbewerbsanalyse aus Sicht des Herstellers

8. Bedeutung der techn. Merkmale in Abhängigkeit zu den

Kundenbedürfnissen

Lastenheft:

• Repräsentiert Erwartungen des Auftraggebers (funktional & lösungsneutral)

• => Grundlage für Pflichtenheft

Pflichtenheft:

• Vom Auftragnehmer erarbeitetes Realisierungsvorhaben

• => Enthält Lastenheft

Beinhaltet Foderungen und Wünsche des Auftraggebers

Dient als aktuelle Arbeitsunterlage für die Konstruktionsabteilung

mit qualitativen und quantitativen Angaben.

• Geometrie, Kinematik, Kräfte, Stoff, Energie, Signal….

• Anforderungsliste soll

  • alle für die Gestaltung relevanten Informationen enthalten

  • Forderungen und Wünschen klar identifizieren

• Die Anforderungen sollen soweit wie möglich durch Zahlenangaben oder Verweis auf Normen präzisiert werden.Wo dies nicht möglich ist, müssen verbale Aussagen so klar wie möglich formuliert werden.

• Welchen Zweck muss die Lösung erfüllen?

• Welche Eigenschaften muss sie aufweisen?

• Welche Eigenschaften darf sie nicht haben?

• Anforderungen sammeln

• Anforderungen ordnen

• Quantifizieren und vervollständigen

• Anforderungsliste erstellen & beteiligten Abteilungen zustellen

• Einwände und Ergänzungen prüfen und einarbeiten

• Aufgabenstellung abgeklärt?

• Weitere Informationsgewinnung notwendig?

• Ziel mit vertretbarem Aufwand erreichbar?

• Konzepterarbeitung notwendig?

• Welches methodische Vorgehen?

• Formulieren der Gesamtfunktion

• Aufspalten zu Teilfunktion

• Teilfunktion in logischen Zusammenhang bringen

• Variation der Reihenfolge

• Abgrenzen von Teilsystemen

• Festlegen der Systemgrenzen

• Literaturrecherche (Bücher, Fachzeitschriften, Patente)

• Analyse techn. Produkte (Wettbewerb, eigene ältere Produkte)

• Bionik (Sandwichbauweise, Getreidehalme => Leichtbau)

• Einschränkungen

• Größenorndung nicht immer übertragbar in Technik (Schlagflügelmechanismus an Flugzeug)

• Technische Prinzipien nicht in Natur anwendbar (Freie Rotation um eine feststehende Achse)

Einfall der unbewusst entsteht; kann nicht nachvollzogen werden

• Brainstorming

• Methode 635

• Delphi-Methode

• Galeriemethode

• Synektik

• Brainstorming (Gedankenblitz, Ideenfluss), versucht neue Ideen zu entwickeln,

• indem Mitarbeiter unterschiedlicher Erfahrungsbereiche vorurteilslos Ideen produzieren und sich

• von den geäußerten Gedanken wiederum zu weiteren Vorschlägen anregen lassen.

• 5-15 Pers. Unterschiedlicher Abteilung, 30-60min., keine Kritk, gleiche Hierarchie

• Einsatzfeld: Wenn kein realisierbares Lösungskonzept vorliegt, eine völlige Trennung vom Konventionellen angestrebt wird oder das Gefühl vorherrscht, mit bekannten Vorschlägen nicht weiterzukommen

• Weiterentwicklung von Brainstorming

• 6 Pers. Schreiben 3 Ideen auf und reichen es dem Nachbarn die es mit drei Ideen ergänzen

• Das ganze wird 5-mal wiederholt

• Vorteil: systematische Ergänzung der besten Ideen und die Möglichkeit den Entwicklungsvorgang nachzuverfolgen

• Nachteil: Geringe Stimulierung zur Kreativität beim Einzelnen

• aufwendige schriftliche Befragung von Fachleuten – Befragung in drei Runde, wobei die Lösungsvorschläge immer weiter eingegrenzt werden

• Erste Runde -> spontane Lösungsansätze, die in der zweiten Runde für die Findung neuer Ideen anregen, Dritte Runde auswerten der Runden und Realisierung

• Einsatz: Nur in Grundsatzdiskussion!

Gruppen- und Einzelarbeit kombinieren; Gruppe und Regeln wie bei Brainstorming

• Ideenbildungsphase 1: Einzelarbeit 15min Lösungskonzepte finden

• Assoziationsphase: Präsentieren der Ergebnisse + 15min Diskussion

• Ideenbildunsphse 2: Weiterentwicklung der Lösung Einzelarbeit

• Selektionsphase: Alle Ideen gesichtet, geordnet und grob bewertet. Die zu verfolgenden Ideen werden ausgewählt

Lösungen finden, in dem man sich durch Analogien aus dem nichttechnischen oder halbtechnischen Bereich anleiten lässt und somit verschiedene, scheinbar voneinander unabhängige Begriffe zusammenfügt

Systematisches, schrittweise Vorgehen

• Untersuschen physikalisches Geschehen

• Morophogisches Kasten

• Kataloge (Objekt-, Operations-,Lösungsfindungskataloge

  
  

• Aufstellen einer Zielhierarchie auf der Grundlage der Anfoderungsliste

• Stufenweise Gewichten der Zielkriterien

  
  

• Im Rahmen der Nutzwertanalyse wird ein Zielsystem aufgestellt, das die Ziele horizontal nach Zielbereichen und vertikal nach Komplexität gliedert. Die Bewertungskriterien kann man dann der niedrigsten Zielstufe entnehmen. Die unterschiedliche Gewichtung der Bewertungskriterien wird durch die Zuordnung von Gewichtungsfaktoren ausgedrückt

• Für die Ermittlung der Wertigkeit bietet sich eine Unterteilung in eine technische und eine wirtschaftliche Wertigkeit an. Diese beiden Größen werden dann in einem sogenannten Stärkediagramm dargestellt, in dem die wirtschaftliche Wertigkeit auf der Ordinate und die technische Wertigkeit auf der Abzisse aufgetragen wird. Das Stärke-Diagramm eignet sich ferner zur Beurteilung von Entwicklungsschritten (siehe BILD K-4-62), da die Auswirkungen einzelner Konstruktionsänderungen direkt abgelesen werden können

  
  

• Zusammenstellen wichtiger techn. Eigenschaften sowie Wünsche & Forderungen der Anforderungsliste

• Gewichten nur bei stark unterschiedlichen Bewertungskriterien

• Punktbewertung der Eigenschaften von 0 – 4

• Ermitteln techn. Wertigkeit durch Summieren

• Vergleich technische & wirtschaftliche Wertigkeit

• Feststellen der Eigenschaften mit geringer Punktzahl

• Vom Abstrakten zum Konkreten

• Grobgestaltung => Feingestaltung => Festlegen des endgültigen Entwurfs

Eindeutig, Einfach, Sicher (KISS: keep it safe & simple)

• Eindeutig

• Einfach

• Sicher

Sicherheitstechnik:

• Bauteilsicherheit (Sicherheitstechn. Gestaltung)

• Funktionssicherheit (Sicherer & zuverlässige Erfüllung einer bestimmten Funktion)

• Arbeitssicherheit (Vermeidung der Gefährdung der beim Betrieb tätigen Menschen)

• Umweltsicherheit (Vermeidung der Schädigung der Menschen und Umwelt)

• Untmittelbare Sicherheitstechnik

  • Safe-Life Verhalten ( Prinzip des sichern Bestehens)

  • Fail Safe Verhalten (Prinzip des beschränkten Versagens)

  • Prinzip der redundanten Anordnung

    • Aktive Redundanz besagt, dass alle Komponenten aktiv an der Funktionserfüllung teilnehmen, während bei passiver Redundanz im Versagensfall Ersatzkomponenten eingeschaltet werden müssen, z.B. Einschalten von Notstromaggregaten

    • Erhöhr SIcherheit und Zuverlässigkeit

• Mittelbare SIcherheitstechnik

  • Schutzsysteme

    • Anlage bringt sich selbst aus Gefahrensituatuion

  • Schutzeinrichtung

    • SIcherung der Gefahrenstelle

• Hinweisende Sicherheitstechnik

  • Organisatiorisch

  • Schulungsmßnahmen

    • BSP ANdreaskreuz

• Prinzip der Kraftleitung:

• Kurze und direkte Kraftleitung

• Abgestimmte Verformung

• Kraftausgleich

• Prinzip der Selbsthilfe:

• Prinzip der Aufgabenteilung

• Prinzip der Stabilität und gewollten Labilität