Methodische Entwicklung modularer Produktfamilien (eBook)

Prof. Dr.-Ing. Dieter Krause studierte Fertigungstechnik/Maschinenbau und promovierte an der Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Es folgten leitende Positionen als Konstruktionsleiter, Technischer Leiter und Geschäftsführer im Maschinen- und Anlagenbau. Seit 2005 ist er Leiter des Instituts für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik der TU Hamburg-Harburg. Er ist Mitglied der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktentwicklung (WiGeP).Dipl.-Ing. Nicolas Gebhardt studierte Produktentwicklung/Maschinenbau an der TU Hamburg-Harburg. Seit 2011 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik der TU Hamburg-Harburg in der Forschungsgruppe methodische Entwicklung modularer Produktfamilien.

Vorwort 5
Inhaltsverzeichnis 7
1 Einleitung und Motivation 11
1.1 Megatrends und ihre Auswirkungen auf die Produktentwicklung 11
1.2 Folgen für die Unternehmen 16
1.3 Resultierende Herausforderungen für die Produktenwicklung 19
1.4 Modulare Produktstrukturen als Lösungsstrategie 20
1.5 Ziel und Aufbau dieses Buches 22
Literatur 26
2 Zusammenhänge und Auswirkungen der Vielfalt 28
2.1 Ursachen der Vielfalt 29
2.1.1 Externe Ursachen 30
2.1.2 Interne Ursachen 33
2.2 Externe Produktvielfalt und ihre Auswirkungen 39
2.2.1 Externe Produktvielfalt 39
2.2.2 Auswirkungen einer hohen externen Produktvielfalt 41
2.3 Interne Produktvielfalt und ihre Auswirkungen 43
2.3.1 Interne Produktvielfalt 43
2.3.2 Resultierende Kompliziertheit und Komplexität 44
2.3.3 Übergreifendes Auftreten der Effekte über die Lebensphasen 50
2.3.4 Getrenntes Auftreten von Ursache und Auswirkung 55
2.3.5 Verzögertes und stufenweises Auftreten 57
2.3.6 Kostenremanenz (asymmetrische Dynamik) 58
2.4 Resultierende Kosten der Produktvielfalt 59
2.4.1 Übersicht der Kostenarten 59
2.4.2 Kostenwirkungen der hohen internen Vielfalt 60
2.5 Mögliche Strategien 62
2.5.1 Reduktion der Angebotsvielfalt 63
2.5.2 Steigerung des Produktnutzens 65
2.5.3 Komplexitätsreduktion 66
2.5.4 Komplexitätsvermeidung 67
2.5.5 Konfiguration neuer Varianten 68
2.6 Möglichkeiten der Kostenbewertung 68
Literatur 72
3 Grundlagen und Begriffe 75
3.1 Das Produktprogramm und dessen Aufbau 76
3.2 Begriffe der Produktarchitektur 80
3.2.1 Anforderungen, Eigenschaften und technische Merkmale 80
3.2.2 Funktionen und Funktionsstrukturen 83
3.2.3 Produktstruktur 85
3.2.4 Produktarchitektur 88
3.3 Bauweisen 91
3.3.1 Integralbauweise und Differentialbauweise 92
3.3.2 Abgrenzung zur Modulbauweise 94
Literatur 95
4 Potenziale modularer Produktfamilien 97
4.1 Auffassungen zur Modularität in der Forschung 98
4.1.1 Sicht der Kopplung, Entkopplung und Schnittstellen 99
4.1.2 Technische Sicht 101
4.1.3 Funktionale Sicht 102
4.1.4 Prozess- und Organisationssicht 104
4.1.5 Produktstrategische Sicht 107
4.2 Definition der Modularität 108
4.3 Eigenschaften der Modularität 109
4.3.1 Entkopplung 110
4.3.2 Kommunale Verwendung 110
4.3.3 Kombinierbarkeit 111
4.3.4 Schnittstellenstandardisierung 112
4.3.5 Funktionsbindung 112
4.4 Potenziale modularer Produktstrukturen 113
4.4.1 Konzept der Lebensphasen 114
4.4.2 Produktentwicklung 116
4.4.3 Beschaffung 116
4.4.4 Produktion und Montage 117
4.4.5 Vertrieb 118
4.4.6 Produktnutzung und Wartung 119
4.4.7 Pflege 121
4.4.8 Recycling 121
4.4.9 Zusammenfassendes Konzept der Modultreiber 121
4.5 Risiken der Modularisierung 123
4.6 Variantengerechtheit 125
4.6.1 Differenzierung von Standard- und Variantenkomponenten 126
4.6.2 Reduzierung der Variantenkomponenten 127
4.6.3 Eins-zu-eins Zuordnung 129
4.6.4 Entkopplung der Komponenten 130
Literatur 131
5 Modulare Produktstrukturstrategien 134
5.1 Übersicht modularer Produktstrukturstrategien 135
5.1.1 Generisches Vorgehen der Modularisierung 136
5.1.2 Definition Produktstrukturstrategie 141
5.1.3 „Lösungsraum“ der Produktstrukturstrategien 142
5.2 Besondere Ausführungen der Produktstrukturstrategie 147
5.2.1 Übergreifende Mehrfachverwendung von Modulen/Gleichmodulstrategie 148
5.2.2 Baureihen 151
5.2.3 Modulbaukastenstrategie 152
5.2.4 Plattformstrategie 156
5.3 Entwicklung einer Produktstrukturstrategie 159
Literatur 161
6 Methoden zur Entwicklung modularer Produktfamilien 163
6.1 Begriffe der Prozesse, Methoden und Werkzeuge 164
6.2 Methoden zur Programmplanung 166
6.2.1 Zukunftsplanung 166
6.2.2 Marktanalysen 170
6.2.3 Programmplanung 172
6.3 Variantenmanagement und variantengerechte Produktgestaltung 174
6.3.1 Variantengerechte Produktgestaltung 176
6.3.2 Kennzahlen für Variantengerechtheit 184
6.4 Modularisierung 188
6.4.1 Grundlegendes Vorgehen einer Modularisierung 189
6.4.2 Modularisierung nach technisch-funktionalen Gesichtspunkten 190
6.4.3 Modularisierung nach organisatorischen und prozessualen Gesichtspunkten 196
6.4.4 Produktstrategische und integrative Modularisierungsmethoden 198
6.4.5 Kennzahlen für Modularität 205
6.5 Bewertungsverfahren 209
6.5.1 Sachnummernkostenverfahren (Durchschnittskostenverfahren) 210
6.5.2 Time Driven Activity Based Costing 211
6.5.3 Komplexitätskostenprognose und -bewertung für modulare Produktfamilienkonzepte 211
6.6 Der integrierte PKT-Ansatz zur Entwicklung modularer Produktfamilien 214
6.6.1 Motivation und Zielsetzung des integrierten PKT-Ansatzes 215
6.6.2 Grundlegende Strategie des Ansatzes 216
6.6.3 Überblick der Methodenbausteine des Ansatzes 221
6.6.4 Vorstellung ausgesuchter Methodenbausteine des Integrierten PKT-Ansatzes 224
6.6.5 Studien zur Anwendung des Ansatzes 242
Literatur 244
7 Auswirkungen auf die Produktentwicklungsprozesse und zukünftige Trends 249
7.1 Einordnung der Modularisierung in die Prozesse der Produktentwicklung 250
7.1.1 Prozessmodelle der Produktentwicklung 251
7.1.2 Notwendige Aktivitäten für die Pflege modularer und variantenreicher Produkte 257
7.2 Produktindividualisierung und Personalisierung 260
7.3 Demografischer Wandel und Entwicklung alternsgerechter Produkte 263
7.4 Modulare Leichtbauprodukte 264
Literatur 267
8 Glossar 270
Literatur 287
Erratum zu: Methoden zur Entwicklung modularer Produktfamilien 290
Stichwortverzeichnis 291