Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze Prof. Albert Albers

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1 Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze Prof. Albert Albers IPEK Institut t für Produktentwicklung t kl IMF KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft

2 Produktentstehung als Teil des Produktlebenszyklus Produktentstehung Produktentwicklung Informationsmanagement Life Cycle Assessment Rohstoffe Produktion Entsorgung Markt Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

3 Produktentstehung als Teil des Produktlebenszyklus Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

4 Produktentstehung als Teil des Produktlebenszyklus Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

5 Integriertes Produktentstehungs-Modell (ipem) Metamodell des Systems der Produktentstehung alle Elemente mit Z-H-O-Triple, Aktivitätenmatrix, Ressourcen und Phasenmodell Handlungssystem Aktivitäten Aktivitäten der Problemlösung Phasenmodell der Produktentstehung S P A L T E N Projektierung Ziels system Profilfindung Ideenfindung Modellierung von Prinzip und Gestalt Validierung Produktionsumsetzung Produktion n-system Ressource Objek ktsystem Einführung Nutzungsanalyse Abbauanalyse Zeit heute Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

6 Integriertes Produktentstehungs-Modell (ipem) Metamodell aller Elemente mit Z-H-O-Triple, Aktivitätenmatrix, Ressourcen und Phasenmodell Unterstützung tüt der Entwickler Orientierung, Organisation Methodische Unterstützung Management-Orientierung Planung Controlling Lernprozesse (KVP) Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

7 Produktentstehung Integrative Ansätze für eine erfolgreiche Umsetzung Integrative Produktentstehungsansätze: Core Team Management Simultaneous Engineering X-in-the-loop Fallbeispiel 1 Fallbeispiel 2 Fallbeispiel Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

8 Fallbeispiel 1 Core Team Management Interdisziplinäre Teamarbeit in der Produktentstehung Am Beispiel: SFB 588 Humanoide Roboter Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

9 Core Team Management am System Humanoider Roboter Für den Aufbau der Oberkörpermechanik des humanoiden Roboters, inklusive der Aktorik und Sensorik, sind Spezialisten unterschiedlicher Fachbereiche notwendig. Beispiel: Projektgruppe Robotik Entwicklung/Konstruktion Simulation/Optimierung Fertigung/Prototyping Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

10 Core Team Management am System Humanoider Roboter Die Spezialisten bilden ein Kernteam, das die Produktentstehung koordiniert und weitere Mitarbeiter des jeweiligen Fachbereichs nach Bedarf hinzuzieht. Entwicklung/Konstruktion Fertigung/Prototyping Simulation/Optimierung Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

11 Core Team Management im integrierten Produktentstehungsmodell ipem Core Team Management basiert vorrangig auf der Integration von Ressourcen, d.h. auf einem gezielten Zusammenführen von Mitarbeitern mit spezifischem Fachwissen Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

12 Fallbeispiel 2 Simultaneous Engineering Parallele Entwicklung von Produkt und Produktionssystem IPEK Am Beispiel: Institut SFB für Produktentwicklung Mikrourformen IMF Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

13 Simultaneous Engineering am System Mikrodispenser Um die Funktionsfähigkeit des Mikrodispensers gewährleisten zu können müssen Produkt-, Formmassen- und Werkzeugentwicklung eng aufeinander abgestimmt werden. Beispiel: Spritzgussbauteil Förderschnecke Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

14 Simultaneous Engineering am System Mikrodispenser Durch einen simultanen Ablauf der einzelnen Entwicklungsprozesse können bei der Produktentstehung die Entwicklungszeiten reduziert und die Produktqualität erhöht werden. Prozesskette Mikro-Urformen Vorentwicklung & Prototypenfertigung Konstruktion Simulation Bauteil- & Systemverhalten Optimierung Bauteilgestalt Laserablation µ-fräsen µ-edm Replikation Spritzgießen µ-guss Automatisiertes Sinterfügen Formmassenentwicklung Formeinsatz- und Werkzeugentwicklung g Qualitätssicherung t Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

15 Simultaneous Engineering im integrierten Produktentstehungsmodell ipem Simultaneous Engineering basiert vorrangig auf der Integration von Phasen, d.h. auf einem Parallelisieren der zeitlichen Ablaufe im Produktentstehungsprozess Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

16 Fallbeispiel 3 X-in-the-loop Validierung als zentrale Aktivität der Produktentstehung Am Beispiel: Antriebstechnik und NVH Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

17 X-in-the-loop am System Fahrzeug Bei der Produktentstehung komplexer Systeme, wie z.b. beim Automobil, ist eine ganzheitliche Validierungsumgebung vom Element bis zu Gesamtsystem notwendig. System Fahrer Restfahrzeugsimulation System Fahrzeug virtuell Model-in-the-loop X-in-the-loop Vehicle-in-the-loop e e Gesamtfahrzeug Fahrversuch auf der Strecke Gesamtfahrzeugprüfstand System-in-the-loop Gesamtanstriebstrang, Komponenten, real Hardware-in-the-loop Subsystem-in-the-loop CVT-Getriebe, schaltbare Kupplungen, Element-in-the-loop Funktionsreibsysteme, Steuergerätesoftware Umwelt System Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

18 X-in-the-loop am System Fahrzeug Der X-in-the-loop-Ansatz ermöglicht eine durchgängige Umsetzung virtueller und realer Validierung in der Produktentstehung. Fahrer Fahrermodelle Realer Fahrer Fahrsimulator VeHiL-test bench mit Prüfling reales Fahrzeug Umweltmodelle Häuser Verkehr Verkehrszeichen Umwelt Querdynamikmodell Umfelderkennung Restfahrzeug-Simulation Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

19 X-in-the-loop im integrierten Produktentstehungsmodell ipem X-in-loop basiert vorrangig auf der Integration von Aktivitäten, d.h. auf einer Kopplung virtueller und realer Validierung mit allen anderen Aktivitäten der Produktentstehung Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

20 Zusammenfassung und Ausblick Produktentstehung basiert auf dem Zusammenwirken von Produktentwicklung und Produktionssystementwicklung unter Berücksichtigung der Marktanforderungen. Forschungsbedarf: vorausschauende Produktentstehung Integrative Ansätze orientieren sich an den Ressourcen, Phasen und Aktivtäten der Produktentstehung. Forschungsbedarf: systemorientierte ti t Produktentstehung t t Prof. Albers Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze