Produktentstehung - KIT

Produktentstehungam Beispiel integrativer Ansätze

IPEK I tit t fü P d kt t i kl

Prof. Albert Albers

IPEK – Institut für Produktentwicklung

1 24.03.2010KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg undnationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu

© IMF3

Produktentstehungals Teil des Produktlebenszyklusy

Produkt-entstehung

Produkt-entwicklung

Informations-management

g

g

Life Cycle

Rohstoffe Produktion Entsorgung

Assessment

M ktMarkt

2 24.03.2010 Prof. Albers – Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze





Integriertes Produktentstehungs-Modell (iPeM)

Metamodell des Systems der Produktentstehung O ä

g g ( )

alle Elemente mit Z-H-O-Triple, Aktivitätenmatrix, Ressourcen und PhasenmodellHandlungssystem

Ph d llAktivitäten der ProblemlösungAktivitäten Phasenmodell

gAktivitätender Produktentstehung S P A L T E N

Projektierung

Profilfindung

syst

em

ktsy

stem

n-S

yste

m

Profilfindung

Ideenfindung

Modellierung vonPrinzip und Gestalt

Ziel

s

Obj

ek

Res

sour

ceValidierung

Produktionsumsetzung

Produktion RProduktion

Einführung

Nutzungsanalyse heute

5 24.03.2010

Abbauanalyse Zeit

Prof. Albers – Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

Integriertes Produktentstehungs-Modell (iPeM)

Metamodell aller Elemente mit Z-H-O-Triple, Aktivitätenmatrix Ressourcen und Phasenmodell

g g ( )

Aktivitätenmatrix, Ressourcen und Phasenmodell

U t tüt d E t i klUnterstützung der Entwickler Orientierung, OrganisationMethodische UnterstützungMethodische Unterstützung

Management-OrientierungManagement OrientierungPlanungControllinggLernprozesse (KVP)


ProduktentstehungIntegrative Ansätze für eine erfolgreiche Umsetzungg g g

Integrative Produktentstehungsansätze:Core Team ManagementSimultaneous EngineeringX-in-the-loop

Fallbeispiel 1 Fallbeispiel 2 Fallbeispiel 3


Fallbeispiel 1p

Core Team ManagementInterdisziplinäre Teamarbeit in der Produktentstehung

Am Beispiel: SFB 588 Humanoide RoboterAm Beispiel: SFB 588 – Humanoide Roboter


Core Team Management am System „Humanoider Roboter“y „

Für den Aufbau der Oberkörpermechanik des humanoiden Roboters, inklusive der Aktorik und Sensorik sind Spezialisten unterschiedlicherinklusive der Aktorik und Sensorik, sind Spezialisten unterschiedlicher Fachbereiche notwendig.Beispiel: Projektgruppe Robotik

Entwicklung/KonstruktionEntwicklung/Konstruktion

Simulation/Optimierungp g

Fertigung/Prototyping


Core Team Managementam System „Humanoider Roboter“y „

Die Spezialisten bilden ein Kernteam, das die Produktentstehung koordiniert und weitere Mitarbeiter des jeweiligen Fachbereichs nachkoordiniert und weitere Mitarbeiter des jeweiligen Fachbereichs nach Bedarf hinzuzieht.

Entwicklung/Konstruktion

Fertigung/Prototyping

Simulation/Optimierung


Core Team Management imintegrierten Produktentstehungsmodell iPeM

Core Team Management basiert vorrangig auf der Integration von Ressourcen d h auf einem gezielten Zusammenführen von Mitarbeitern

g g

Ressourcen, d.h. auf einem gezielten Zusammenführen von Mitarbeiternmit spezifischem Fachwissen.


Fallbeispiel 2p

Simultaneous EngineeringParallele Entwicklung von Produkt und Produktionssystem

IPEK Institut für ProduktentwicklungAm Beispiel: SFB 499 MikrourformenIPEK – Institut für ProduktentwicklungAm Beispiel: SFB 499 - Mikrourformen


© IMF3

Simultaneous Engineeringam System Mikrodispensery p

Um die Funktionsfähigkeit des Mikrodispensers gewährleisten zu können müssen Produkt- Formmassen- und Werkzeugentwicklung engmüssen Produkt , Formmassen und Werkzeugentwicklung eng aufeinander abgestimmt werden.Beispiel: Spritzgussbauteil Förderschnecke


Simultaneous Engineering am System Mikrodispenserp

Durch einen simultanen Ablauf der einzelnen Entwicklungsprozesse können bei der Produktentstehung die Entwicklungszeiten reduziert undkönnen bei der Produktentstehung die Entwicklungszeiten reduziert und die Produktqualität erhöht werden.

Prototypenfertigung

Prozesskette Mikro-UrformenLaserablation Replikation

SpritzgießenAutomatisiertes

SinterfügenVorentwicklung &

KonstruktionSimulation Bauteil &

µ-EDM

µ-Fräsen µ-GussSimulation Bauteil- & Systemverhalten

Optimierung Bauteilgestalt

Formmassen-entwicklung

Formeinsatz- und Werkzeugentwicklung

Qualitätssicherung

g g

t


t

Simultaneous Engineering imintegrierten Produktentstehungsmodell iPeM

Simultaneous Engineering basiert vorrangig auf der Integration von Phasen d h auf einem Parallelisieren der zeitlichen Ablaufe im

g g

Phasen, d.h. auf einem Parallelisieren der zeitlichen Ablaufe im Produktentstehungsprozess.


Fallbeispiel 3p

X-in-the-loopValidierung als zentrale Aktivität der Produktentstehung

Am Beispiel: Antriebstechnik und NVHAm Beispiel: Antriebstechnik und NVH


X-in-the-loopam System „Fahrzeug“y „ g

Bei der Produktentstehung komplexer Systeme, wie z.B. beim Automobil, ist eine ganzheitliche Validierungsumgebung vom Element bis zu

System „Fahrzeug“

ist eine ganzheitliche Validierungsumgebung vom Element bis zu Gesamtsystem notwendig.

Vehicle-in-the-loop

Restfahrzeug-simulation

X-in-the-loopModel-in-the-loop Hardware-in-the-loop

virtuell real

y g

Um

wel

t“

„Fah

rer“

e c e e oopGesamtfahrzeug

Fahrversuch auf der Strecke

Gesamtfahrzeugprüfstand

Syst

em „

Syst

em „

System-in-the-loopGesamtanstriebstrang, Komponenten, …

Subsystem-in-the-loopCVT-Getriebe, schaltbare Kupplungen, …

Element-in-the-loopFunktionsreibsysteme


Funktionsreibsysteme, Steuergerätesoftware

X-in-the-loopam System „Fahrzeugy „ g

Der X-in-the-loop-Ansatz ermöglicht eine durchgängige Umsetzung virtueller und realer Validierung in der Produktentstehung

VeHiL-test bench mit Prüfling

virtueller und realer Validierung in der Produktentstehung.

FahrerFahrermodelleRealer FahrerFahrsimulator

reales Fahrzeug

Umweltmodelle Häuser

Umwelt Restfahrzeug-Simulation

VerkehrVerkehrszeichen

Querdynamikmodell Umfelderkennung

18 24.03.2010

g

Prof. Albers – Produktentstehung am Beispiel integrativer Ansätze

X-in-the-loop imintegrierten Produktentstehungsmodell iPeM

X-in-loop basiert vorrangig auf der Integration von Aktivitäten, d.h. auf einer Kopplung virtueller und realer Validierung mit allen anderen

g g

einer Kopplung virtueller und realer Validierung mit allen anderen Aktivitäten der Produktentstehung.


Zusammenfassung und Ausblick

Produktentstehung basiert auf dem Zusammenwirken vonProduktentwicklung und Produktionssystementwicklung

g

Produktentwicklung und Produktionssystementwicklung unter Berücksichtigung der Marktanforderungen.

Forschungsbedarf: vorausschauende Produktentstehung

Integrative Ansätze orientieren sich an den Ressourcen, äPhasen und Aktivtäten der Produktentstehung.

F h b d f t i ti t P d kt t t h Forschungsbedarf: systemorientierte Produktentstehung


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