Klassifikation und Handhabung von Unsicherheiten zur entwicklungsbegleitenden Erfassung des Produktreifegrades

Beitrag bei einer Tagung
(Konferenzbeitrag)


Details zur Publikation

Autorinnen und Autoren: Luft T, Wartzack S
Herausgeber: Ralph Stelzer
Verlag: TUDpress
Verlagsort: Dresden
Jahr der Veröffentlichung: 2014
Tagungsband: Entwerfen Entwickeln Erleben 2014 – Beiträge zur virtuellen Produktentwicklung und Konstruktionstechnik
Seitenbereich: 535-549
ISBN: 978-3-944331-67-6
Sprache: Deutsch


Abstract


1. Motivation und Zielsetzung



Das heutige Unternehmensumfeld ist besonders gekennzeichnet durch eine hohe Komplexität und Dynamik, bedingt durch den zunehmenden technologischen Fortschritt, die gestiegenen und individuelleren Kundenanforderungen sowie die Vielzahl interner und externer Einflussfaktoren. Um trotz dieser Aspekte Wettbewerbsfähigkeit  zu gewährleisten, ist die rasche und gleichzeitig zuverlässige Entwicklung marktfähiger Produkte von herausragender Bedeutung. Um einen erfolgreichen Verlauf eines Entwicklungsprojektes sicher zu stellen, kommt neben der kontinuierlichen Verfolgung von vergangener Zeit und entstandenen Kosten auch der Produktreife eine Schlüsselrolle zu. Sie stellt die Ermittlung und den Abgleich der aktuellen mit der ursprünglich geplanten Produktreife zu einem bestimmten Zeitpunkt dar und dient als Grundlage für die Ergreifung entsprechender Maßnahmen zur Einhaltung der Ziele.



Vor diesem Hintergrund und der Zielvorgabe, Produkte schnell, kostengünstig und ausgereift auf den Markt zu bringen, sieht sich die moderne Produktentwicklung mit einer Reihe von Unsicherheiten konfrontiert, die nicht nur das Entwicklungsprojekt an sich erschweren, sondern sich auch auf die Reifegradermittlung eines Produktes auswirken. Die Ermittlung der Produktreife erfordert die Verwendung von Informationen, deren Inhalt vor allem zu Beginn der Entwicklungstätigkeiten größtenteils auf Annahmen beruht und daher in hohem Maße unsicher ist. Der Grad an Unsicherheit wird noch verstärkt durch die Möglichkeit, dass bestimmte Daten und Fakten möglicherweise vollkommen unbekannt sind bzw. vernachlässigt werden. Wird diese Vielzahl an Unsicherheiten nicht rechtzeitig bei der Entwicklung eines Produktes berücksichtigt, hat dies unter Umständen weitreichende Konsequenzen für das Entwicklungsprojekt und das betroffene Unternehmen, da besonders die Entscheidungen in den frühen Phasen der Entwicklung einen großen Einfluss auf Kosten, Qualität und Produktfunktionalität haben.



Die Zielsetzung des Beitrages ist daher zum einen die Erarbeitung eines Ansatzes zur Ermittlung und Handhabung von Unsicherheiten, die während des Entwicklungsprozesses auftreten können. Zum anderen ist es das Ziel, die klassifizierten Unsicherheiten bei der Reifegradbestimmung eines Produktes zu berücksichtigen und sie derartig (mathematisch) zu integrieren, dass trotz vorliegender Unsicherheiten eine möglichst zuverlässige Aussage zum Produktreifegrad getroffen werden kann.



 



2. Stand der Technik und Wissenschaft



Im Grundlagenteil werden zunächst die für diesen Beitrag relevanten Methoden und Ansätze in der Produktentwicklung dargelegt. So werden die beiden Ansätze „Simultaneous Engineering“ und „Design for X“ vorgestellt, um schließlich auf das Konzept der integrierten Produktentwicklung einzugehen. Die Grundidee der integrierten Produktentwicklung ist eine gleichzeitige, eng miteinander verknüpfte Entwicklung des Produktes und der mit diesem in Verbindung stehenden Prozesse. Darüber hinaus werden unter Betrachtung des gesamten Produktlebenszyklus bereits frühzeitig alle relevanten internen und externen Einflüsse und Rahmenbedingungen in der Entwicklungsphase berücksichtigt.



Anschließend wird neben der Definition des Begriffes „Unsicherheit“ und der Abgrenzung zu verwandten Begriffen wie „Risiko“ und „Ungewissheit“ erläutert, weshalb die Analyse von Unsicherheiten während des Produktentwicklungsprozesses eine hohe Relevanz besitzt und welchen Einfluss der Neuheitsgrad eines Produktes auf das Ausmaß der Unsicherheiten hat. Abschließend werden die in der Literatur für die Bestimmung des Entwicklungsfortschrittes existierenden Ansätze ausführlich betrachtet und deren Schwächen (z.B. keine Berücksichtigung von Unsicherheiten in der Berechnung des Produktreifegrades) aufgezeigt.



 



3. Betrachtung von Unsicherheiten in der Produktentwicklung



Im Rahmen des Beitrages erfolgt eine Unterscheidung zwischen internen und externen Unsicherheiten, da zwischen beiden Typen ein großer Unterschied im Hinblick auf die Beeinflussbarkeit der auftretenden Unsicherheiten durch Unternehmen existiert. Anschließend erfolgen die Klassifizierung der Unsicherheiten bezüglich ihrer Quelle (z.B. produktinhärente Unsicherheiten, Unsicherheiten aus dem Produktlebenszyklus) und Art (z.B. Ungenauigkeit, Unzuverlässigkeit) sowie die Eingrenzung der Unsicherheiten hinsichtlich ihres zeitlichen Auftretens während des Entwicklungsprozesses.



Darauf aufbauend wird eine Vorgehensweise entwickelt, die potenzielle Unsicherheiten in einem Entwicklungsprojekt identifiziert und priorisiert. Über die Bestimmung der Unsicherheitsgrade der als relevant eingestuften Unsicherheiten wird schließlich eine Matrix aufgestellt, mit deren Hilfe ein Überblick über die Unsicherheiten eines Entwicklungsprojektes gewonnen und das projektspezifische Unsicherheitsprofil gebildet werden kann. Dazu werden spezifische Unsicherheitsfunktionen verwendet, die eine grafische Abbildung des Zusammenhangs zwischen dem Kriterium einer Unsicherheitsart und dem Unsicherheitsgrad ermöglichen. Die sich daran anschließende Ableitung von Normstrategien für die Handhabung von Unsicherheiten dient der Behebung bzw. Minimierung der ermittelten Unsicherheiten und der mit ihnen verbundenen Risiken im Entwicklungsprozess.



 



4. Integration von Unsicherheiten in die Produktreifegradermittlung



Nach der Betrachtung von Unsicherheiten in der Produktentwicklung wird zunächst das erstellte Modell zur Reifegradermittlung vorgestellt, um anschließend die Vorgehensweise zur Integration von Unsicherheiten in dieses Modell darzustellen.



Da vorhandene Reifegradmodelle aus der Literatur nur unzureichend für die spätere Integration der Ergebnisse aus der Unsicherheitsanalyse geeignet sind, wird das neu entwickelte Modell zur Bestimmung des Produktreifegrades, das die vorhandenen Ansätze als Basis nutzt und diese kombiniert, ausführlich erläutert. Prinzipiell dient hierbei der nach VDI 2221 definierte Konstruktionsprozess als Grundlage zur Ermittlung des Produktreifegrades. Um diesen abzuschätzen bzw. zu bewerten, müssen die zum Ermittlungszeitpunkt tatsächlich erfüllten Ist-Vorgaben an das Produkt mit den festgelegten Sollvorgaben verglichen werden. Neben der Erläuterung des Aufbaus und der einzelnen Bestandteile des Reifegradmodells wird zusätzlich eine beispielhafte Berechnung des Gesamtreifegrades eines Produktes, der sich aus dem Planungs- und Konzeptionsreifegrad, dem Konstruktionsreifegrad und dem Dokumentationsreifegrad zusammensetzt, durchgeführt.



Auf Basis dieses Modells wird schließlich ein Schema entwickelt, das die zuvor ermittelten Unsicherheiten in das Reifegradmodell integriert. Hierfür sind zunächst die entsprechenden Faktoren im Modell zu identifizieren, die durch die Unsicherheiten potenziell beeinflusst werden. Über die Einführung verschiedener Unsicherheitsvariablen werden schließlich die Unsicherheitsgrade der verschiedenen Unsicherheiten aggregiert und dadurch der Ist-Wert des Reifegrades verringert. Anschließend wird darauf eingegangen, dass der berechnete Reifegrad unter Unsicherheit als Minimum anzusehen ist. Dieses Ergebnis dient als Ausgangsbasis zur Berechnung des Erwartungswertes des Reifegrades unter Zuhilfenahme von Erkenntnissen aus der Wahrscheinlichkeitstheorie. Zur besseren Nachvollziehbarkeit wird der vorgestellte Ansatz durch Integration von Unsicherheiten in das zuvor verwendete Beispiel zur Reifegradermittlung nochmals nachgerechnet und dadurch anschaulich dargestellt.



 



5. Zusammenfassung und Nutzen



Mit den beiden vorliegenden Ansätzen zur Klassifizierung von Unsicherheiten und zur Integration von Unsicherheiten in den Prozess der Reifegradermittlung wurde eine Basis geschaffen, die dazu beiträgt, die eingangs erwähnten Probleme und Schwierigkeiten in der heutigen Produktentwicklung greifbarer zu machen und letztendlich auch zu reduzieren. Neben der Sicherstellung einer entsprechenden Produktreife bei Entwicklungsende können durch die kontinuierliche Ermittlung des Reifegrades unter Berücksichtigung der Unsicherheiten frühzeitig Verzögerungen und Abweichungen im Projektverlauf identifiziert werden und entsprechende Maßnahmen zur Gegensteuerung ergriffen werden. Somit rechtfertigt sich auch der durch Realisation des Ansatzes entstehende Mehraufwand zur Erfassung und Auswertung bestimmter Informationen.



Durch eine reifegradgesteuerte Produktentwicklung wird nicht nur ein stetiger Anstieg des Entwicklungsfortschritts gewährleistet, sondern auch die Gefahr von zeit- und kostenintensiven Iterationen im Konstruktionsprozess verringert. Der Produktreifegrad ist somit ein essenzieller Bestandteil einer Projektüberwachung im Bereich der Produktentwicklung.



FAU-Autorinnen und Autoren / FAU-Herausgeberinnen und Herausgeber

Luft, Thomas
Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
Wartzack, Sandro Prof. Dr.-Ing.
Lehrstuhl für Konstruktionstechnik


Zitierweisen

APA:
Luft, T., & Wartzack, S. (2014). Klassifikation und Handhabung von Unsicherheiten zur entwicklungsbegleitenden Erfassung des Produktreifegrades. In Ralph Stelzer (Hrg.), Entwerfen Entwickeln Erleben 2014 – Beiträge zur virtuellen Produktentwicklung und Konstruktionstechnik (pp. 535-549). Dresden, DE: Dresden: TUDpress.

MLA:
Luft, Thomas, and Sandro Wartzack. "Klassifikation und Handhabung von Unsicherheiten zur entwicklungsbegleitenden Erfassung des Produktreifegrades." Tagungsband Entwerfen Entwickeln Erleben (EEE 2014), Dresden Hrg. Ralph Stelzer, Dresden: TUDpress, 2014. 535-549.

BibTeX: 

Zuletzt aktualisiert 2019-23-06 um 07:09