Gesättigte Automobilmärkte und Individualisierung 2. Systematischer Produktaufbau für Fahrzeugfamilien 2

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1 Inhaltsverzeichnis Kurzfassung Abstract Danksagung Vorwort Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Allgemeine Abkürzungen Fahrzeugspezifische Abkürzungen I Ill V VII IX XVII XVII XVII Formelzeichen 1 Einleitung Ausgangssituation 2 Gesättigte Automobilmärkte und Individualisierung 2 Kundenindividuelle Massenproduktion 2 Systematischer Produktaufbau für Fahrzeugfamilien 2 Effizienzpotenziale in der Produktentwicklung 4 Effizienzpotenziale in der Produktionskostenermittlung Problemstellung Zielsetzung 7 Erarbeitung begrifflicher Definitionen für Ableitungsvorhaben 7 Entwicklung einer Methodik zur Bewertung der Ableitung von Karosseriederivaten in Produktfamilien in frühen Phasen 8 Entwicklung einer parametrisch assoziativen Konstruktionsmethodik für die Ableitung von Karosseriederivaten 8 Entwicklung einer Derivatableitungskennzahl Aufbau der Arbeit 9 XX IX Bibliografische Informationen digitalisiert durch

2 2 Differenzierte Karosserien in Produktfamilien Produktportfolio: Solitärfahrzeuge und Produktfamilien Theoretischer Bezugsrahmen zu Fahrzeugfamilien Aktuelle Wettbewerbssituation Variantenvielfalt und Komplexität Standardisierung Skalierung und Flexibilität Produktordnungssysteme 17 Baukasten 17 Modularisierung 18 Modularisierung von Karosserien 19 Plattform 19 Skalierbare Plattformen 22 Produktordnungssystem - Produktfamilie Fazit Grundlagen zu Karosserien von Personenkraftwagen Karosseriebauformen 25 Konventionelle Personenkraftwagen 25 Geländewagen und SUV 25 Roadster Karosseriebauweisen und Werkstoffe Moduleinteilung von Karosserien 29 Modul 1 - Bodengruppe 30 Modul 2 - Karosseriegerippe Gestaltungsfelder der Produktfamilienkonzeption 32 Fahrzeugarchitekturen 34 KarosseriebauformtypischePackageproportionen 36 Fahrzeugklasseneinteilung 39

3 Zusammenfassung Ableitung von Derivaten in Produktfamilien Fahrzeuganalysen zur Ableitung von Derivaten in Produktfamilien 40 Audi Modularer Längsbaukasten 40 BMW Produktlinie 41 Ford C1-Plattform 41 Nissan-Infiniti FR-L Plattform 42 Renault B-Plattform 43 Renault D-Plattform 43 Toyota - Lexus IS und GS 43 Volkswagen PQ35/PQ36 - PQ46 44 Volvo P2-Plattform Klassifizierung Ableitungsvorgehen für Fahrzeugfamilien 46 Horizontale Ableitung 46 Horizontale Markenableitung 46 Vertikale Ableitung 47 Multidirektionale Ableitung Standardisierung und Differenzierung in Pkw-Karosserien 48 Definitionen 48 Standardisierung von Karosseriebodengruppen 48 Differenzierung von Karosseriebodengruppen Derivatableitung und Karosseriemaße Gestaltung von skalierten Karosseriederivaten in Produktfamilien 52 Skalierung der Fahrzeuglänge 52 Skalierung der Fahrzeugbreite 53 Skalierung der Fahrzeughöhe 54 Skalierung der Tragstrukturdimensionierung Produktionsprozess Karosserie 55 Prozessübersicht Karosserieproduktion 55 XI

4 2.5.1 Produktionsablauf Blechumformung im Presswerk 56 Flexible Anlagen- und Werkzeugkonzepte Produktionsablauf im Karosseriebau 57 Flexibilität im Karosseriebau 58 3 Parametrisch assoziative Karosseriekonstruktion Grundlagen zu parametrisch assoziativer Konstruktion 61 Definitionen 61 Parametrisch assoziative CAD-Systeme Wissenschaftliche Ansätze Konstruktionsprozess Karosserie 64 Datenmanagement und Digital Mock Up 64 Gesamtfahrzeugplan und Karosserieplan als Abstimmbasis 65 Adapter-Technik und verlinktes Arbeiten 65 Prozessintegration parametrisch assoziativer Konstruktion Parametrisch assoziative Ansätze in der industriellen Karosserieentwicklung Parametergetriebene Konstruktionsmethoden 67 Concept Car - Volkswagen 67 Allgemeine Konstruktionsmethodik- Daimler Designgetriebene Konstruktionsmethoden 68 Bereichsmodelle - Volkswagen 68 Parametrisch assoziative Türenentwicklung - Audi 68 Relational Design - BMW 69 Mehrdokumenten-Technik - BMW 69 Eindokumenten-Technik - BMW Fazit Konstruktionsmethoden Fazit Wissenschaftliche Ansätze Fazit Konstruktionsprozess Karosserie Fazit Industrielle Ansätze 74 XII

5 Fazit Parametergetriebene Konstruktionsansätze 74 Fazit Designgetriebene Ansätze Empfehlung 75 4 Intension des Forschungsprojekts Handlungsbedarf Neuheit der entwickelten Methodik 77 5 Bewertungsmethodik für Strukturvariabilität Übersicht der Bewertungsmethodik 79 Baustein A - CAD-Modell 80 Baustein B - Auswerteroutine CAD-Modell 80 Baustein C - Kostenbewertung 81 Baustein D - Geometriebewertung 81 Baustein E - Gesamtbewertung Anforderungen und Prämissen 81 Allgemeine Anforderungen an die Bewertungsmethodik 81 Anforderungen an die parametrisch assoziative Konstruktion 81 Aufbau der Karosserieumfänge 82 Werkekonstellation Baustein A - CAD-Modell Übersicht Modellaufbau Gliederung der CAD-Umfänge im Einmodell PaKoBG Konstruktionslogik der Karosserieumfänge 86 Baumstruktur im Bauteil 87 a.) Assoziative Verlinkung über Input- und Output-Sets 87 b.) Konstruktion und Beschnitt 88 c.) Fertigteil_Flächen und lnformation_fertigunng 88 Geometrieerstellungsprozess Modellsteuerung - Grundmechanismen 89 XIII

6 Steuerelemente 89 Parameter 90 Referenzierungen 90 Logik der Modellsteuerung Modellsteuerung - Anwendungsvarianten 92 Steuerung mit übergeordneten Parametern 92 Steuerung mit Fahrwerksadapter 92 Steuerung über Schnittepläne 93 Steuerung der Derivatableitung über einen Adapter mit Steuerparametern Baustein B - Auswerteroutine CAD-Modell Baustein C - Kostenbewertung Prämissen Kostenbewertung 96 Investitionskosten 96 Herstellkosten 97 Referenzfahrzeug Kostenbewertung Blechumformung 97 Bewertungsgrundlage 97 Bewertungsvorgehen 98 Berechnung Investitions- und Herstellkosten Kostenbewertung Karosseriebau 100 Bewertungsgrundlage 100 Bewertungsvorgehen Gesamtkostenbewertung 102 Methodenwahl- Investitionsrechnung 103 Bewertungsgrundlage 103 Bewertungsvorgehen Baustein D - Geometriebewertung Baustein E - Gesamtbewertung 106 XIV

7 6 Validierung der Bewertungsmethodik Prämissen, Maßvorgaben, Komponenten-Baukasten und Produktfamilienbasis 107 Prämissen 107 Bewertungsgrundlage 108 Komponenten-Baukasten 109 Produktfamilienbasis 110 Produktion Ableitung SUV SUV Szenario 1 - Maximale Kommunalität 111 Prämissen 111 Ableitungsvorgehen 111 Längen-Maßkonzept Exterieur 112 Weiten-Maßkonzept Exterieur 113 Höhen-Maßkonzept Exterieur 114 Anpassung Fahrwerk 116 Maßkonzept Interieur und Kofferraum 116 Fazit Ableitung SUV - Szenario SUV Szenario2 - Optimales Maßkonzept 121 Prämissen 121 Ableitungsvorgehen 121 Differenzierungen im Vorderbau 122 Differenzierungen im Hinterbau 123 Fazit Ableitung SUV - Szenario SUV Szenario 3 - Solitär Fazit Ableitung SUV 127 Vergleich der Szenarien 127 Ergänzung Ableitung Roadster 128 XV

8 Status Konzeptdifferenzen 129 Prämissen Roadsterableitung Roadster Szenario 1 - Maximale Kommunalität 130 Prämissen 130 Ableitungsvorgehen 130 Fazit Ableitung Roadster - Szenario Roadster Szenario 2 - Solitär Fazit Ableitung Roadster 136 Vergleich der Szenarien 136 Ausblick zur Roadsterableitung Zusammenfassung und Ausblick Zusammenfassung Reflektion Ausblick 139 Anhang A Quellenangaben Roadsterproportionen Auswerteroutine CAD-Modell Auswertung PaKoBG durch Auswerteroutine Literaturquellen Gesetze, Normen und Standards A A B H H T XVI