Zur systematischen Zerlegung der Funktionen in die Teilfunktionen wird die Dekomposition gleichzeitig in 2 Richtungen umgesetzt:

Transkript

1 Ziel Prinzip Identifikation der Teil- und Unterfunktionen eines Produktes mittels systematischer Zerlegung in realisierbare Einheiten von Funktionsblöcken. Die Zerlegung erfolgt auf der Basis physikalischer, chemischer oder geometrischer Zusammenhänge als Funktionsbaum/-kette zur Erkennung der Schnittstellen zwischen den Funktionsblöcken (und damit der an der Teilfunktion beteiligten Teile) inklusive des Signaltransfers. Jedes Produkt hat im Allgemeinen eine Hauptfunktion zu erfüllen, zu deren Realisierung es gegebenenfalls zusätzlicher Nebenfunktionen bedarf. Die Zerlegung dieser Haupt- und Nebenfunktionen in eine Struktur von Funktionsblöcken sowie die Anordnung dieser Teilfunktionen in ihre Abfolge macht die Aufgabenstellung meist erst transparent und verständlich. Die Gliederung der einzelnen Teilfunktionen in handhabbare Funktionsblöcke hat zum Vorteil, dass diese Teilfunktionen von den unterschiedlichen Entwicklungsgruppen/-disziplinen individuell und parallel gelöst werden können. Jede der Teilfunktionen ist dadurch gekennzeichnet, dass sie individuell spezifizierbare Schnittstellen hat, mithilfe derer sie mit anderen Teilfunktionen verbunden ist und in Beziehung steht. Die Dekomposition hilft damit a) die grundlegende Struktur der Funktionen und Unterfunktionen zu ermitteln für die Haupt- und Nebenfunktionen b) die Komplexität der Aufgabenstellung zu reduzieren c) die Schnittstellen der Teilfunktionen individuell zu spezifizieren und somit testfähig zu machen Zur systematischen Zerlegung der Funktionen in die Teilfunktionen wird die Dekomposition gleichzeitig in 2 Richtungen umgesetzt: I. von oben nach unten als Baumstruktur II. vom Eingangssignal zum Ausgangssignal als Funktionskette. Die nachfolgende Abbildung 1 verdeutlicht das Prinzip der schrittweisen Zerlegung in mehrere Ebenen und die jeweils zugehörigen Teilfunktionen. Zur einfachen Identifikation bzw. Beschreibung der Teilfunktionen arbeitet man im Allgemeinen mit Subjekt-Verb Kombinationen (lösungsneutral)

2 Abbildung 1 Die Zerlegung der Funktionen wird solange fortgesetzt, bis man auf die Ebene der physikalischen, chemischen, geometrischen oder mathematischen Zusammenhänge gelangt, mit deren Hilfe die Eingangsgrößen (Stoff; Materie; Energie; Information) in die jeweiligen Ausgangsgrößen (Stoff; Materie; Energie; Information) umgesetzt werden. Als Hilfestellung für die Findung der Subjekt-Verb Kombinationen können gemäß der Umsatzorientierten Funktionsbeschreibung (vergl. Pahl/Beitz: Grundlagen der Konstruktionslehre) die Verben der 12 Stammfunktionen verwendet werden (Abbildung 2)

3 Abbildung 2 (Verben der 12 Stammfunktionen) Die Dekomposition dient als Bindeglied zwischen den Ebenen der QFD. Vorgehensweise Zu Beginn der Dekomposition identifiziert man die Hauptfunktion des Produktes und die essentiellen Nebenfunktionen zur Erfüllung der Hauptfunktion. Als Beispiel diene ein Smartphone, welches die Hauptfunktion mobil (zwischen Menschen) kommunizieren zu erfüllen hat. Unterfunktionen dieser Hauptfunktion sind z.b.: Nummer eintippen, Kommunikation aufbauen, Funksignale wandeln und Kommunikation durchführen, jedoch bedarf es auch der Nebenfunktionen System schützen und Energie speichern, da die Hauptfunktion nicht ohne diese Nebenfunktionen möglich ist. Abbildung 3 zeigt als Beispiel die Dekomposition als Funktionsbaum der Teilfunktionen des Smartphones, wobei die Hauptfunktion mithilfe von Subjekt-Verb Kombinationen in ihre Unterfunktionen und Nebenfunktionen gegliedert ist. Zusätzliche optionale Nebenfunktionen des Produktes wie z.b. Adressverwaltung, Kalenderverwaltung, etc. wurden hierbei zur Vereinfachung weggelassen. Die Dekomposition ist somit in kleinere Einheiten spezifiziert worden mithilfe der Subjekt-Verb Kombinationen (in Blau gekennzeichnet sind die später realisierten Baugruppen auf dieser Ebene zur Verbesserung des Verständnisses der Methode).

4 Abbildung 3: Beispiel Dekomposition als Baumstruktur Kann eine Teilfunktion jedoch nicht durch ein einzelnes bereits identifizierbares physikalisches, chemisches oder geometrisches Grundprinzip beschrieben werden sondern ist von weiteren noch kleineren Teilfunktionen bestimmt, so zerlegt man diesen Funktionsblock ebenfalls mithilfe von Subjekt-Verb Kombinationen vom Beginn des Anfangszustandes bis zum Ende des Endzustandes als Wirkkette. Da entlang der Wirkkette die Eingangsgrößen zu Ausgangsgrößen verändert werden kann man auch alternativ anstelle direkter Funktionsverben die 12 Hilfsverben (in Abbildung 4, rot gekennzeichnet) verwenden, da sich jede Transformation von Stoff, Energie, Material oder Information mit diesen Stammverben beschreiben lässt. Abbildung 4: Dekomposition der Teilfunktion Funksignal wandeln Die Dekomposition wird solange durchgeführt, bis für jeden Funktionsblock ein physikalisches, chemisches, geometrisches oder mathematisches Grundprinzip identifiziert werden kann.

5 Stehen mehrere Grundprinzipien zur Auswahl, so verwendet man die Entscheidungsmethode nach PUGH, welche Alternative als Lösungsansatz zur Sicherstellung der Anforderungen vorteilhafter ist. Nutzen und Ergebnisse Ermitteln und Dokumentieren von Funktionen und deren Struktur Gliedern der Funktionen in realisierbare Module Grundlagenbildung von Modellen zur Simulation Erkennung von Signalpfaden und Signal-Abhängigkeiten zur Erfüllung der Haupt- und Nebenfunktionen Grundlage zur sinnvollen Matrix- Erstellung des QFD-HoQ2 (Ermittlung der kritischen Design- Parameter auf der Basis der Wirkprinzipien) Nachteile und Risiken Es ist sinnvoll, zunächst die Dekomposition vollständig als Funktionsbaum durchzuführen und darauf aufbauend in Wirkketten zu zergliedern. Beginnt man zu früh mit der Dekomposition der Funktionsblöcke in Teilelemente oder sind die zur Lösung kommenden Wirkprinzipien in der letzten Detaillierungsstufe noch nicht bestimmt, so kann es zu unübersichtlichen oder unplausiblen Strukturen kommen. Die zur Realisierung in Frage kommenden Wirkprinzipien beeinflussen wechselseitig die Baum-Struktur als auch ggf. die Reihenfolge der Funktionsblöcke. Bei jeder Änderung des physikalischen/chemischen/geometrischen Wirkprinzips ist die Auswirkung auf eine bereits erfolgte Dekomposition zu überprüfen und diese entsprechend anzupassen. Notwendiger Input Identifikation aller Eingangsgrößen inkl. gültigem Wertebereich für die jeweiligen Eingangssignale Identifikation aller Ausgangsgrößen inkl. gültigem Wertebereich für die jeweiligen Ausgangssignale Vorbereitungen und Voraussetzungen Kenntnis des umsatzorientierten Zerlegungsprinzips der Konstruktionslehre Kenntnis der physikalischen bzw. chemischen Wirkprinzipien von Stammfunktionen

6 Rangfolge des benötigten Zielerreichungsgrades für die Ausgangsgrößen (idealerweise ermittelt durch QFD-HoQ1) Liste der potentiellen physikalischen/chemischen/geometrischen Wirkprinzipien für die unterste Ebene der Dekomposition (Grundprinzipien). Dies kann auch auf der Basis von Konstruktionskatalogen erfolgen Hilfsmittel (Werkzeuge) MS-VISIO bzw. Softwarepaket Quantum-XL Konstruktionskataloge für Wirkprinzipien Beteiligte Mitarbeiter aus den Bereichen - Verkauf (Sales) - Entwicklung (R&D) - Fertigung (IE) Literatur K. Lerch: DFSS-Training, Six Sigma und Methodenkompetenz Beratung & Training 2009 B. Schäppi. M. Andreasen, M. Kirchgeorg, F. Radermacher: Handbuch der Produktentwicklung, Hanser Verlag München 2005 G. Pahl, W. Beitz: Konstruktionslehre Grundlagen (7. Auflage), Springer Verlag 2007 K. Ehrenspiegel: Integrierte Produktentwicklung (4. Auflage), Hanser Verlag München 2009