Udo Lindemann. Methodische Entwicklung technischer Produkte

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1 Udo Lindemann Methodische Entwicklung technischer Produkte

2 Udo Lindemann Methodische Entwicklung technischer Produkte Methoden flexibel und situationsgerecht anwenden 123

3 Professor Dr.-Ing. Udo Lindemann Technische Universität München Lehrstuhl für Produktentwicklung Boltzmannstraße Garching Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über < abrufbar isbn Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Springer ist ein Unternehmen von Springer Science+Business Media springer.de Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2005 Printed in Germany Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Buch berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften.sollte in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z.b. DIN, VDI, VDE) Bezug genommen oder aus ihnen zitiert werden sein, so kann der Verlag keine Gewähr für Richtigkeit, Vollständigkeit oder Aktualität übernehmen. Es empfiehlt sich, gegebenenfalls für die eigenen Arbeiten die vollständigen Vorschriften oder Richtlinien in der jeweils gültigen Fassung hinzuzuziehen. Einbandentwurf: Struve & Partner, Heidelberg Satz: Digitale Druckvorlage des Autors 68/3020xv Gedruckt auf säurefreiem Papier

4 Vorwort Methoden in und für die Produktentwicklung sind seit vielen Jahren ein wichtiger Schwerpunkt wissenschaftlicher Forschungsarbeiten. Auch in der Ausbildung der Studierenden des Maschinenbaus ist das Thema inzwischen etabliert. Dennoch gibt es offensichtlich erhebliche Defizite in der Anwendung in der Industrie. Die Zwänge der Gesetze zum Beispiel zur Produkthaftung oder das Maschinengesetz wie auch die Normen zur Qualitätssicherung haben zum Einsatz von bestimmten Arbeitsmethoden geführt, jedoch ist noch immer die Frage nach dem Verhältnis von Aufwand und Nutzen unbeantwortet. Im Rahmen der Ausbildung wird der Nutzen sinnvoll eingesetzter Arbeitsmethoden genauso wie in Verbundprojekten mit der Industrie sichtbar. Daher beschäftigen wir uns seit vielen Jahren mit der Problemstellung der sinnvollen Vermittlung von Methodenwissen. Es gibt eine kaum überschaubare Zahl von Methoden. Einige Methoden werden bei nur sehr geringen Unterschieden auch unter unterschiedlichen Bezeichnungen am Markt angeboten. Häufig werden auch Argumente gegen den Methodeneinsatz angeführt, wie zum Beispiel der enorme Zeitdruck oder der Hinweis auf die bisherigen Leistungen ohne explizites methodisches Arbeiten. Die Diskrepanz zwischen persönlicher Erfahrung und Überzeugung sowie der üblichen Industriepraxis hinsichtlich des Nutzens von gezielt und flexibel eingesetzten Arbeitsmethoden war eine wesentliche Motivation für dieses Buch. Eine Reihe von Dissertationen und Erfahrungen in und mit der Industrie sowie viele Diskussionen mit Mitarbeitern, Industrievertretern, Kollegen in Forschung und Lehre sowie Unternehmensberatern haben mich zu der Überzeugung gebracht, dass eine gegenüber dem üblichen Methodeneinsatz deutlich modifizierte Form der Vermittlung und Anwendung erforderlich ist. Im Kernteam haben mich Christoph Jung, Jens Gramann sowie Alexandra Nißl durch organisatorische Tätigkeiten und besonders durch Korrekturen und Überarbeitungen unterstützt. Beim Schreiben und bei den erforderlichen kritischen Diskussionen gab es darüber hinaus von vielen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern Unterstützung. Christoph Baumberger, Thomas Braun, Birgit Dick, Holger Diehl, Elmar Erdell, Luc Felgen, Michael Förster, Daniel Fuchs, Andreas Gahr, Jöran Grieb, Ulrich Herfeld, Thomas Heßling, Phillip Hutterer, Bernd Jokele, Alfons Kiewert, Maik Maurer, Franz Müller, Nadja Pecquet, Josef Ponn, Udo Pulm, Ingo Renner, Sebastian Schneider und Hans Stricker bildeten die große Runde der Unterstützerinnen und Unterstützer. Josef Ponn steuerte zusätzlich zahlreiche Grafiken bei.

5 VI Vorwort Die Realisierung des Bildmaterials übernahm Rainer Hinterberger. Allen Beteiligten gilt mein Dank für die Hilfe und Unterstützung. Besonders danke ich meiner Frau Edeltraut, die besonders in den letzten Monten vor der Fertigstellung des Buchs viel Geduld aufbringen musste. Dem Verlag und hier besonders Herrn Thomas Lehnert gilt mein Dank für die stets hervorragende Zusammenarbeit. Mit dem Ziel der besseren Lesbarkeit wurde im weiteren Verlauf des Buchs auf eine Differenzierung zwischen weiblichen und männlichen Formen verzichtet. Auf Abkürzungen wurde weitgehend verzichtet. Begriffe aus dem englischen Wortschatz wurden ebenfalls nur mit Zurückhaltung benutzt, an einigen Stellen erschienen sie mir aber klarer als die jeweiligen deutschen Umschreibungen. Ich hoffe, dass dieses Buch einen Beitrag leistet, um Arbeitsmethoden besser in der Aus- und Weiterbildung auf dem Gebiet der Produktentwicklung sowie besonders im industriellen Alltag der technischen Disziplinen zu verankern. Garching, im Mai 2004 Udo Lindemann

6 Inhalt 1 Einführung Welches Ziel verfolgt dieses Buch? An wen richtet sich dieses Buch? Was waren die wichtigsten Einflüsse auf dieses Buch? Wie ist dieses Buch aufgebaut? Produktentwicklung Produkte, Systeme, Modelle Produktentwicklung organisieren Verantwortung in der Produktentwicklung Strategien in der Produktentwicklung Prozesse in der Produktentwicklung Menschen als Handelnde in der Produktentwicklung Mitarbeiter als Individuum Teams und Gruppen in der Produktentwicklung Unternehmenskultur Kreativität Situationen Zusammenfassung Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden Das Drei-Ebenen Modell für Entwicklungsprozesse Vorgehensmodelle Gibt es ein ideales Vorgehen bei der Produktentwicklung? Wie lässt sich natürliches Vorgehen bei der Problemlösung beschreiben? Welche Vorgehensmodelle zur Problemlösung sind bekannt? Das Münchener Vorgehensmodell (MVM) Grundprinzipien des Handelns Methoden Was sind Methoden? Wie wählen wir Methoden aus und wie adaptieren wir sie? Das Münchener Methodenmodell Wie werden Methoden in diesem Buch beschrieben? Werkzeuge zur Unterstützung von Methoden Zusammenfassung...53

7 VIII Inhalt 4 Produkt- und Prozessplanung Verfehltes Innovations- und Technologiemanagement Methoden zur Produkt- und Prozessplanung Wie können wir unsere Situation analysieren? Wie können wir Analyseergebnisse verdichten und strukturieren? Wie können wir Veränderungen der Merkmale abschätzen? Wie können wir alternative Zukunftsmodelle erarbeiten? Wie können wir konkrete Maßnahmen zur Produkt- und Prozessplanung ableiten? Produktplanung in der Anlagentechnik Zusammenfassung Anforderungsklärung Folgen ungenügender Anforderungsklärung Methoden zur Anforderungsklärung Wie können wir Anforderungen ermitteln? Wie können wir Zusammenhänge zwischen den Anforderungen ermitteln? Wie können wir Anforderungen gewichten? Wie können wir Anforderungen dokumentieren? Anforderungsklärung für einen Fahrradgepäckträger Zusammenfassung Zielstrukturierung Erfolgreiche Zielstrukturierung im Anlagenbau Methoden zur Zielstrukturierung Wie können wir wichtige Anforderungen und Produktmerkmale verknüpfen? Wie können wir das Problem auf abstrahiertem Niveau beschreiben? Wie können wir Stärken und Schwächen ermitteln? Wie können wir Freiheitsgrade für die Entwicklung erkennen? Wie können wir Handlungsempfehlungen zu Problemformulierungen zusammenfassen? Ermittlung von Entwicklungsschwerpunkten Tischstaubsauger Siebanlage Zusammenfassung Lösungssuche Konzeptentwicklung für einen Mikrofonständer Methoden für die Lösungssuche Wie können wir verfügbare Lösungen finden? Wie können wir neue Lösungsideen generieren? Wie können wir vorhandene Lösungen durch zusätzliche Lösungsideen erweitern?

8 Inhalt IX Wie können wir Lösungsalternativen ordnen und kombinieren? Wie können wir geeignete Lösungsideen vorauswählen? Lösungsalternativen für ein Tischstaubsauggerät Zusammenfassung Eigenschaften ermitteln Ein Analysevorgang an einer Produktionsmaschine Methoden zur Eigenschaftsanalyse Wie können wir die zu analysierenden Eigenschaften ermitteln? Wie können wir Eigenschaftsanalysen planen? Wie können wir Eigenschaftsanalysen durchführen? Wie können wir Analyseergebnisse auswerten? Eigenschaftsanalyse bei einem Mikrofonständer Zusammenfassung Entscheidung herbeiführen Ein Entscheidungsprozess im Fahrzeugbau Methoden zur Entscheidungsvorbereitung Wie können wir geeignete Lösungsideen vorauswählen? Wie können wir eine Bewertung vorbereiten? Wie können wir Alternativen bewerten? Wie können wir Bewertungsergebnisse interpretieren? Wie können wir das Treffen der Entscheidung unterstützen? Entwicklung einer Werkzeugmaschine Zusammenfassung Präventive Zielabsicherung Folgen eines Denkfehlers Methoden zur präventiven Zielabsicherung Wie können wir mögliche kritische Zielabweichungen und deren Ursachen identifizieren? Wie können wir das Risiko bewerten? Wie können wir das Risiko reduzieren? Zielabsicherung für ein Beschriftungsgerät Zusammenfassung Bewältigung größerer und kleinerer Krisen Krisensituationen Krisenmanagement in der Produktentwicklung Wie können wir die Auswirkungen einer Krise ermitteln? Wie können wir in einer Krise Handlungsalternativen entwickeln? Wie können wir Maßnahmen in einer Krise umsetzen? Wie können wir ähnliche Krisen in Zukunft vermeiden? Ausfall der Steuerung einer Anlage Zusammenfassung...205

9 X Inhalt 12 Was leisten Arbeitsmethoden? Literatur Anhang A1 Methodenbeschreibungen ABC-Analyse Abstraktion Ähnlichkeitsanalyse Analyse Analyseplanung Anforderungsliste Benchmarking Berechnung Bewertung Bionik Blackbox Brainstorming Checkliste nach Osborn Checkliste Clusteranalyse Darstellung Delphianalyse Effektliste Eigenschaftsliste Einflussmatrix Fehlerbaumanalyse FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) Formular Fragebogen Fragetechnik Freiheitsgradanalyse Funktionsmodellierung Galeriemethode Gefährdungsanalyse Gewichtete Punktbewertung Gewichtung Handlungsplanungsblatt Interview Inventur Kano-Modell Konsistenzmatrix Konstruktionskatalog Kreativität Matrix Methode

10 Inhalt XI Mind Mapping Moderation mit Karten Morphologischer Kasten Negation Numerische Simulation Nutzwertanalyse Ordnungsschema Orientierender Versuch Paarweiser Vergleich Plausibilitätsanalyse Portfolio Präsentation Prinzipien Problemformulierung Prognose Punktbewertung Punkten QFD (Quality Function Deployment) Recherche Reizwortanalyse Relationsorientierte Funktionsmodellierung Reverse Engineering Schätzen Sensitivitätsanalyse Strukturierung Stufenweise Konsistenz SWOT-Analyse Synektik Synthese Systemgrenze Szenariotechnik Target Costing Technische Evolution Textanalyse Trendanalyse Umsatzorientierte Funktionsmodellierung Ursache-Wirkungsanalysen Variation Vergleich Verknüpfungsmatrix Versuch Vorauswahl Vorteil-Nachteil-Vergleich Wertfunktion Wirkungsnetz A2 Glossar...285

11 XII Inhalt Sachverzeichnis