Table Of ContentMethodische Entwicklung technischer Produkte
Udo Lindemann
Methodische Entwicklung
technischer Produkte
Methoden flexibel und
situationsgerecht anwenden
3., korrigierte Auflage
ABC
Prof. Dr.-Ing. Udo Lindemann
TU München
Lehrstuhl für
Produktentwicklung
Boltzmannstr. 15
85748 Garching
Deutschland
[email protected]
ISBN 978-3-642-01422-2 e-ISBN 978-3-642-01423-9
DOI 10.1007/978-3-642-01423-9
Springer Dordrecht Heidelberg London New York
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Vorwort zur 3. Auflage
In den letzten drei Jahren gab es eine Reihe wertvoller Rückmeldungen von
Studierenden, aus der Industrie und auch aus aktuellen Forschungsprojekten. In
dieser Zeit war es auch möglich, durch zwei ergänzende neue Bücher die Inhalte
für die Anwender in Lehre, Forschung und Industrie zu ergänzen.
Zum einen handelt es sich um das Buch „Konzeptentwicklung und Gestaltung
technischer Produkte“ von Josef Ponn und von mir, in dem wir die systematische
Entwicklung neuer Produkte mit dem Schwerpunkt der frühen Entwicklungspha-
sen behandeln. Die Vernetzung beruht in der Anwendung der Methodenbeschrei-
bungen dieses Buches. Während das hier vorliegende Buch sich in seiner Struktur
an einem generischen Vorgehensmodell der Problemlösung, dem „Münchener
Vorgehensmodell“, orientiert, haben wir die Struktur des Buchs zur Konzeptent-
wicklung an dem „Münchner Produktkonkretisierungsmodell“ ausgerichtet.
Weiterhin ist im Sinne einer Vertiefung das Buch „Structural Complexity Ma-
nagement“ erschienen, welches gemeinsam mit Maik Maurer und Thomas Braun
entstanden ist. Hier sind spezifische Vorgehensweisen und Methoden beschrieben,
die die Erfassung, Modellierung und Analyse komplexer Strukturen unterschiedli-
cher und auch untereinander vernetzter Systeme erlauben. Für Produktentwickler
ergeben sich so wertvolle Hinweise zur Gestaltung, Optimierung und Beherr-
schung von Systemen.
In dieser Auflage wurden außerdem Fehler beseitigt und aktuelle Forschungs-
ergebnisse integriert.
Besonderer Dank gilt auch bei dieser Ausgabe Stefanie Braun, die die inhaltli-
che Überarbeitung wie auch den gesamten Prozess bis hin zum Layout in ihren
Händen hatte. Die Überarbeitung des Bildmaterials nahm Rainer Hinterberger vor.
Allen Beteiligten möchte ich für ihre Hilfe und Unterstützung danken.
Die Zusammenarbeit mit dem Verlag und hier besonders Herrn Thomas Leh-
nert war wieder sehr konstruktiv und angenehm.
Garching, im Mai 2009
Udo Lindemann
Vorwort zur 2. Auflage
Die vergangenen zwei Jahre haben uns die Möglichkeit gegeben, die Inhalte die-
ses Buchs in seiner ersten Fassung in der Lehre, in Forschungsprojekten und im
Sinne des Transfers in Industrieprojekten vielfach und unter unterschiedlichen
Randbedingungen einzusetzen. Die daraus resultierenden Erkenntnisse haben wir
in Verbindung mit aktueller Literatur genutzt, um in der zweiten Auflage eine Rei-
he von Verbesserungen zu realisieren.
Die Rückmeldungen der Studierenden, der Mitarbeiter aus der Industrie wie
auch aus Forschung und Lehre haben uns dabei sehr geholfen. Insgesamt haben
wir eine deutliche Bestätigung für unseren Ansatz erhalten. Der besondere Dank
gilt aber den Hinweisen auf Möglichkeiten zur Verbesserung in Inhalt und Struk-
tur.
Einige der Begriffe sind daher modifiziert worden, um so zu einem besseren
Verständnis zu kommen. An einigen Stellen sind Inhalte ergänzt worden, um das
Verständnis für die Arbeit mit dem „Münchener Vorgehensmodell“ weiter zu ver-
deutlichen. Natürlich sind auch aktuelle Forschungsergebnisse mit eingeflossen.
Deutlich überarbeitet und klarer strukturiert wurden die Methodenbeschreibun-
gen, um Auswahl, Adaption und Anwendung besser unterstützen zu können.
Besonderer Dank gilt vor allem Stefanie Braun, die neben der inhaltlichen
Überarbeitung eines Buchteils auch den gesamten Prozess der Überarbeitung bis
hin zum Layout in Händen hatte. Josef Ponn hat mit Akribie zur Verbesserung der
strukturellen Aspekte im Buch beigetragen, was sowohl grundlegende Fragen in
den Einführungskapiteln wie auch die Methodenbeschreibungen im Anhang be-
trifft.
Beim Schreiben und bei den erforderlichen kritischen Diskussionen gab es dar-
über hinaus von vielen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern Unterstützung. Martin
Graebsch, Matthias Kreimeyer und Nadja Pecquet bildeten den Kern der Runde
der Unterstützerinnen und Unterstützer. Die Überarbeitung des Bildmaterials
übernahm Rainer Hinterberger. Allen Beteiligten gilt mein Dank für die Hilfe und
Unterstützung.
Die Zusammenarbeit mit dem Verlag und hier besonders Herrn Thomas Leh-
nert war wieder sehr angenehm.
Garching, im Juni 2006
Udo Lindemann
Vorwort zur 1. Auflage
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 Arbeitsme-
thoden genauso wie in Verbundprojekten mit der Industrie sichtbar. Daher be-
schäftigen wir uns seit vielen Jahren mit der Problemstellung der sinnvollen Ver-
mittlung von Methodenwissen. Es gibt eine kaum überschaubare Zahl von
Methoden. Einige Methoden werden bei nur sehr geringen Unterschieden auch un-
ter 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 Leistun-
gen 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 wesentli-
che 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 ge-
bracht, 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 Überar-
beitungen unterstützt.
Beim Schreiben und bei den erforderlichen kritischen Diskussionen gab es dar-
über hinaus von vielen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern Unterstützung. Chris-
toph Baumberger, Thomas Braun, Birgit Dick, Holger Diehl, Elmar Erdell, Luc
Felgen, Michael Förster, Daniel Fuchs, Andreas Gahr, Jöran Grieb, Ulrich Her-
feld, Thomas Heßling, Philipp Hutterer, Bernd Jokele, Alfons Kiewert, Maik
Maurer, Franz Müller, Nadja Pecquet, Josef Ponn, Udo Pulm, Ingo Renner, Sebas-
tian Schneider und Hans Stricker bildeten die große Runde der Unterstützerinnen
und Unterstützer. Josef Ponn steuerte zusätzlich zahlreiche Grafiken bei. Die Rea-
X Vorwort
lisierung 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 Mona-
ten 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 be-
sonders im industriellen Alltag der technischen Disziplinen zu verankern.
Garching, im Mai 2004
Udo Lindemann
Inhalt
1 Einführung..........................................................................................................1
1.1 Welches Ziel verfolgt dieses Buch?.............................................................1
1.2 An wen richtet sich dieses Buch?................................................................2
1.3 Was waren die wichtigsten Einflüsse auf dieses Buch?...............................3
1.3 Wie ist dieses Buch aufgebaut?...................................................................5
2 Produktentwicklung...........................................................................................7
2.1 Produkte: Komplexität, Systeme, Modelle..................................................8
2.2 Produktentwicklung organisieren..............................................................12
2.2.1 Verantwortung in der Produktentwicklung........................................13
2.2.2 Strategien in der Produktentwicklung................................................14
2.2.3 Prozesse in der Produktentwicklung...................................................16
2.3 Menschen als Handelnde in der Produktentwicklung................................19
2.3.1 Mitarbeiter als Individuum.................................................................20
2.3.2 Teams und Gruppen in der Produktentwicklung................................23
2.3.3 Unternehmenskultur...........................................................................25
2.3.4 Kreativität...........................................................................................26
2.4 Situationen in der Produktentwicklung......................................................29
2.5 Zusammenfassung.....................................................................................32
3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden....................................33
3.1 Das Drei-Ebenen Modell für Entwicklungsprozesse.................................34
3.2 Vorgehensmodelle.....................................................................................35
3.2.1 Bedeutung eines situationsangepassten Vorgehens............................36
3.2.2 Vorgehensmodelle der Produktentwicklung.......................................37
3.2.3 Modelle des natürlichen Vorgehens bei der Problemlösung..............39
3.2.4 Vorgehensmodelle zur operativen Problemlösung.............................41
3.2.5 Phasenmodelle der Produktentwicklung............................................43
3.2.6 Das Münchener Produktkonkretisierungsmodell (MKM) .................44
3.2.7 Das Münchener Vorgehensmodell (MVM)........................................46
3.2.8 Arbeiten mit dem Münchener Vorgehensmodell...............................50
3.3 Grundprinzipien des Handelns...................................................................55
3.4 Methoden...................................................................................................57
3.4.1 Klärung des Methodenbegriffes.........................................................57
3.4.2 Gründe für den Einsatz von Methoden...............................................58
XII Inhalt
3.4.3 Modell des Methodeneinsatzes..........................................................59
3.4.4 Struktur und Inhalte der Methodenbeschreibung...............................61
3.4.5 Werkzeuge zur Unterstützung von Methoden....................................62
3.5 Zusammenfassung.....................................................................................62
4 Ziel planen.........................................................................................................65
4.1 Folgen unzureichender Zielplanung..........................................................65
4.2 Methoden zur Zielplanung.........................................................................68
4.2.1 Wie können Situationen analysiert werden?......................................69
4.2.2 Wie können Analyseergebnisse strukturiert und
Wechselbeziehungen abgebildet werden?...................................................73
4.2.3 Wie können Veränderungen der Merkmale abgeschätzt und
Ergebnisse vorweggenommen werden?......................................................78
4.2.4 Wie können alternative Zukunfts- und Ergebnismodelle erarbeitet
werden?.......................................................................................................80
4.2.5 Wie können konkrete Maßnahmen abgeleitet werden?......................82
4.3 Zielplanung in der Praxis...........................................................................84
4.4 Zusammenfassung.....................................................................................92
5 Ziel analysieren.................................................................................................93
5.1 Folgen unzureichender Zielanalyse...........................................................93
5.2 Methoden zur Analyse von Zielen.............................................................95
5.2.1 Wie können Zielgrößen ermittelt werden?.........................................96
5.2.2. Wie können Zielkonflikte ermittelt werden?...................................102
5.2.3 Wie können Zielgrößen strukturiert und gewichtet werden?...........105
5.2.4 Wie können Ziele dokumentiert werden?.........................................108
5.3 Zielanalyse für ein Produktbeispiel.........................................................110
5.4 Zusammenfassung...................................................................................114
6 Problem strukturieren...................................................................................115
6.1 Erfolgreiche Problemstrukturierung im Anlagenbau...............................115
6.2 Methoden zur Problemstrukturierung......................................................116
6.2.1 Wie können Systeme auf abstrahiertem Niveau beschrieben
werden?.....................................................................................................117
6.2.2 Wie lassen sich Ziele mit Lösungsmerkmalen verknüpfen?............123
6.2.3 Wie lassen sich Stärken und Schwächen ermitteln?.........................125
6.2.4 Wie können Freiheitsgrade für die Entwicklung ermittelt werden?.127
6.2.5 Wie können Handlungsempfehlungen für die Entwicklung
abgeleitet werden?.....................................................................................128
6.3 Ermittlung von Entwicklungsschwerpunkten..........................................130
6.3.1 Tischstaubsauger..............................................................................130
6.3.2 Siebanlage........................................................................................132
6.4 Zusammenfassung...................................................................................135
7 Lösungsideen ermitteln..................................................................................137
7.1 Konzeptentwicklung für eine Snowboardbindung...................................137
Inhalt XIII
7.2 Methoden für die Lösungssuche..............................................................139
7.2.1 Wie lassen sich verfügbare Lösungen finden?.................................139
7.2.2 Wie können neue Lösungsideen generiert werden?.........................141
7.2.3 Wie lassen sich Widersprüche auflösen?..........................................148
7.2.4 Wie können vorhandene Lösungsideen geordnet und das Ideenfeld
noch erweitert werden?.............................................................................149
7.2.5 Wie können Lösungsideen verschiedener Teilprobleme zu
Gesamtkonzeptideen kombiniert werden?.................................................151
7.3 Lösungsalternativen für ein Tischstaubsauggerät....................................152
7.4 Zusammenfassung...................................................................................156
8 Eigenschaften ermitteln.................................................................................157
8.1 Eigenschaftsanalyse bei einer Produktionsmaschine...............................157
8.2 Methoden zur Eigenschaftsanalyse..........................................................159
8.2.1 Wie können zu analysierende Merkmale ermittelt werden?.............160
8.2.2 Wie können Eigenschaftsanalysen vorbereitet werden?...................161
8.2.3 Wie können Eigenschaftsanalysen durchgeführt werden?...............164
8.2.4 Wie können Analyseergebnisse ausgewertet werden?.....................168
8.3 Eigenschaftsanalyse eines Höhenleitwerks..............................................169
8.4 Zusammenfassung...................................................................................173
9 Entscheidungen herbeiführen.......................................................................175
9.1 Ein operativer Entscheidungsprozess im Fahrzeugbau............................175
9.2 Methoden zur Entscheidungsfindung.......................................................178
9.2.1 Wie können geeignete Lösungsideen vorausgewählt werden?.........180
9.2.2 Wie kann eine Bewertung vorbereitet werden?................................182
9.2.3 Wie können Alternativen bewertet werden?.....................................187
9.2.4 Wie können Bewertungsergebnisse interpretiert werden?................188
9.2.5 Wie können Entscheidungsprozesse dokumentiert werden?............189
9.3 Entscheidung für ein Werkzeugmaschinenkonzept.................................190
9.4 Zusammenfassung...................................................................................195
10 Zielerreichung absichern.............................................................................197
10.1 Folgen eines Denkfehlers in der Produktentwicklung...........................197
10.2 Methoden zur Absicherung der Zielerreichung.....................................199
10.2.1 Wie können mögliche Zielabweichungen und deren Ursachen
identifiziert werden?..................................................................................200
10.2.2 Wie können Ursachen, Fehler und Wirkungen in einen
Zusammenhang gebracht werden?............................................................203
10.2.3 Wie kann das Risiko bewertet werden?..........................................204
10.2.4 Wie kann das Risiko reduziert werden?.........................................205
10.3 Zielabsicherung für ein Beschriftungsgerät...........................................207
10.4 Zusammenfassung.................................................................................211
11 Krisen bewältigen.........................................................................................213
11.1 Krisensituationen...................................................................................213
