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Lenkung der Produktentwicklung

Ziel u. Zweck: Designlenkung *) beschreibt allgemeine Verfahren des Designablaufs. Dies gilt für die Entwicklung neuer Produkte und Dienstleistungen. Zielvorstellung ist dabei die Entwicklung eines robusten Produktes, welches nach der Null- Serie keiner Änderungen mehr bedarf, in Bezug auf Kosten und Termine die Planwerte erreicht und den Anforderungen des Marktes, des Gesetzgebers und den Möglichkeiten des Unternehmens entspricht.

*) Anmerkung: "Design" wird hier und im folgenden stets in der englischen Bedeutung des Wortes verwendet. Vergl. auch ISO 9000 Fußnote in der deutschen Fassung zu Pkt 2: "Design" kann "Entwicklung", "Berechnung", "Konstruktion" bzw. deren Ergebnis, "Entwurf", "Gestaltung" oder "Konzept" usw. einschließen.


Es ist zuerst einmal Aufgabe der Produktentwicklung, Kundenanforderungen sowie auch die Forderungen der restlichen Interessenspartner wie beispielsweise die Forderungen des Gesetzgebers (externe Rahmenbedingungen) oder Unternehmensforderungen (interne Rahmenbedingungen) in kundenkritische Qualitätsmerkmale des Endproduktes umzuwandeln (Pflichtenheft).

Als nächstes sind für diese Merkmale technische Lösungskonzepte zu suchen. Merkmalswerte und Toleranzen sind für Einzelteile zu finden und durch Qualitätstechniken zu optimieren. Sie führen zu optimierten Sollvorgaben. Optimierte Sollwerte sollen nach Möglichkeit unempfindlich auf Herstellungs- und Anwendungsschwankungen reagieren (robustes Design) (WITTIG [7] S.58).

Produktgestaltungsphase
Produktentwurfsphase
Produktentwicklungsphase

Produktentwurfsphase

Fragen zur Produktentwurfsphase
Wie kann man in der Definitionsphase die Kundenforderungen in geeignete Lastenhefte umsetzen?
Wie werden in der Definitionsphase die Qualitätseinzelziele fetsgelegt?
Wie erfolgt diese Übertragung systematisch (mittels HoQ)?
Wie erfolgt eine angemessene Qualitätsplanung?

Produktentwicklungsphase

Fragen zur Produktentwicklungsphase
Wie kann man in der Definitionsphase die Kundenforderungen in geeignete Lastenhefte umsetzen?
Wie werden in der Definitionsphase die Qualitätseinzelziele fetsgelegt?
Wie erfolgt diese Übertragung systematisch (z.B. mittels HoQ)?
Wie erfolgt eine angemessene Qualitätsplanung?

Systematik zur Produktentwicklung
Reservierung ausreichender Mittel für den Entwicklungsvorgang
Planung der Prüf- und Haltepunkte in der
Design- und Entwicklungsplanung, Zeitmanagement Time to market

Eine entscheidende Bedeutung für die spätere Produktqualität haben die richtigen Entwicklungsvorgaben.

Systematik zur Produktentwicklung

Produktentwicklung
A) Grundlagenentwicklung- Weiterentwicklung zu verkaufbaren Produkten
B) Produkt- Neuentwicklung
C) Produkt- Weiterentwicklung
D) Produkt- Optimierung
E) Produkt- Redesign
F) Produkt- Varianten (Entwicklung von Varianten)
G) Entwicklung spezieller Kundenapplikationen

zu A) Grundlagenentwicklung- Weiterentwicklung zu verkaufbaren Produkten

Anwendungsorientierte Produktentwicklung: Das Funktionsprinzip ist bekannt, wird aber bis zur Fertigungstauglichkeit weiterentwickelt. Stichwort "Designreife". Diese vorwiegend von der Industrie wahrgenommene Form der Entwicklung ist bereits in verstärktem Ausmaße planbar und somit einer Kontrolle zugänglich. Formalismen sind sinnvoll. Eine systematische Vorgehensweise zwecks Einhaltung von Terminen und Kosten ist unumgänglich. Die Entwicklung kann entweder in einer oder mehreren eigenen Entwicklungsabteilungen oder in Form von Fremdentwicklungsaufträgen extern erfolgen. Methoden Hilfsmittel der Entwicklung sind beispielsweise CAD, Netzplantechniken u.a.m.

Technologie Entwicklung-
Technologische Innovation

vergleiche hierzu:
Guide Forschung & Entwicklung (F&E)
Innovation
Innovationsmanagement
Produktinnovation

Grundlagenentwicklung hat auch sehr viel mit Forschung, Erfindungen und Patenten zu tun. Bei Weltneuheiten (Erfindungen) stehen die Funktionalität als Qualitätsmerkmal im Vordergrund (was weitgehend der Situation eines Herstellermarktes entspricht). Erst bei der Weiterentwicklung zu einem fertigungstauglichen, serienreifen Produkt erhalten auch all die anderen Qualitätsmerkmale (wie z.B. Zuverlässigkeit) eine ihrer Bedeutung entsprechende Berücksichtigung (was insbesondere beim Vorliegen von Konkurenzprodukten der Situation eines Käufermarktes entspricht). Aus diesem Grunde wird das Qualitätsmanagement für den Bereich Grundlagenforschung nicht weiter ausgeführt. Die Aufgabe der Entwicklungsabteilung sind die möglichst frühzeitige Markteinführung und eine Übernahme von Grundlagenergebnissen unter Weiterentwicklung zu verkauf- und fertigbaren Produkten.

Eine Besonderheit stellt die Grundsatzplanung in Energiebetrieben dar: Hier müssen Energiebedarfsprognosen erstellt, Primärenergierecourcen mitsamt von Machbarkeitsstudien erfaßt, neue Technologien beurteilt, ökologische Gesichtspunkte, rechtliche Rahmenbedingungen und vieles mehr berücksichtigt und Öffentlichkeitsarbeit betrieben werden (RABENSTEINER [6]).

zu B) Produkt-Neuentwicklung

Hinweis: Die Qualität der Planungstätigkeiten wird hier festgelegt. Diese Planungsqualität ist von der Qualitätsplanung zu unterscheiden (GEIGER [2] S.4).

Steigende Komplexität der Produkte erfordert erhöhte Aufwendung in der Produktentwicklung, die das Problem der Verkürzung der Entwicklungszeiten noch verschärfen und Neuentwicklungen zu einem Wettlauf mit der Zeit werden lassen (WITTIG [7] S.4).

In der ISO 9001- Norm wird diese wichtige und sensible Entwicklungstätigkeit nur sehr global beschrieben. Im Rahmen des Qualitätsmanagements ist es aber sinnvoll, die sehr allgemein gehaltene QM-Darlegung nach ISO 9001 hinaus zu einer systematischen QME-Planung weiter zu entwickeln, was auch ein zentrales Anliegen dieser Homepage darstellt!.

Tools-Entwicklungswerkzeuge- Methoden zur Designunterstützung

Zur Entwicklung von Neuprodukten und Technologien gibt es folgende geeignete Methoden:

Methoden zur Neuentwicklung
Innovationsmanagement
QFD- Quality Function Deployement
Phasenmodell der Produktentstehung
Clausing- Modell

Quality Function Deployement (QFD)

Im Falle technisch anspruchsvoller Produkte bedarf es einer wirkungsvollen Methodik, welche den Entwicklungsablauf effizient regelt bzw. lenkt. Eine solche, häufig zur Anwendung kommende Methodik (Systematik), welche den Ablauf von Entwicklungsprojekten regelt, und von der Produktidee bis zur Markteinführung systematisch in Einzelschritte unterteilt und jeden einzelnen behandelt ist die von den Japanern übernommene Methode: Quality Function Deployement (QFD). Eine gute Beschreibung erfolgt bei MAURER ([5] S 11 ff.), dessen Einteilung hier weitgehend übernommen wird.

Hinweis: Häufig einher mit technisch anspruchvollen Produkten geht auch eine hohe Komplexität der Prozesse (vergleiche Prozessentwicklung). Dabei ist die Basis für diese Entwicklungstätigkeit die zuvor beschriebene Gestaltungsmatrix.

Konkretisierung der Entwicklungsvorgaben:

Wesentlich ist die Herleitung der Entwicklungsvorgaben, das sind die Produktmerkmale aus den Kundenvorgaben.

Konkretisierung der Entwicklung: Ideen entwickeln, Lösungsvarianten

Dies ist wohl der zentrale Bereich der Entwicklungsphase, denn ohne gute Ideen (Erfindungen, Weiterentwicklungen, originelle Ideen) hilft die ganze Systematik wenig. Dieser Teil ist der eigentlich zentrale Kern einer Produktdesignentwicklung, wie er in jedem Unternehmen mit eigener Entwicklung vorkommt. Jedes Unternehmen wird hier seine eigenen Methoden haben, welche vom intuitiv-spontanen Erfindertum des Einzelnen bis zu systematisch-organisiertem Vorgehen mit EDV-unterstützten Problemlösetechniken in großen Entwicklungsteams reichen kann. Für die Ausarbeitung von Lösungskonzepten kommen die unterschiedlichsten Kreativitätstechniken zum Einsatz. Eine Zusammenstellung infragekommender Methoden findet sich bei MAURER ([4] S.280 ff.).

Näheres zur honkreten Produktentwicklung:
Systematische Produktplanung
Systematische Produktentwicklung
Innovationsmanagement.

Auswahl zwischen verschiedenen Lösungskonzepten:

Die zuvor abgeleiteten Zielwerte für die Produktmerkmale, welche von den zu erarbeitenden Lösungsvorschlägen eingehalten werden müssen, erlauben mittels geeigneter Beurteilungskriterien eine Beurteilung und Auswahl der einzelnen Lösungsvarianten.

Nachdem von den verschiedenen Lösungskonzepten maximal drei Lösungsvarianten in die engere Wahl gezogen werden, können diese Lösungsvorschläge nunmehr detailliert ausgearbeitet werden. Wiederum können die Produktmerkmale sehr formalisiert den Lösungsvarianten gegenübergestellt werden. Die Auswahl (Bewertung) der einzelnen Varianten kann auch durch Marktbefragung, Befragung eines ausgewählten Personenkreises usw. erfolgen. Weiters können bei der Konkretisierung der Bauteile beispielsweise bekannte Methoden wie Statistische Versuchsplanung eingesetzt werden (klassische Versuchsplanung, Methodik nach Taguchi, Methodik nach Shainin). Einen ganz entscheidenden Beitrag zur Auswahl von unterschiedlichen Lösungsvarianten liefert dabei die Konzept-FMEA, welche bereits frühzeitig mögliche Risiken der einzelnen Varianten aufzeigt und bewertet.

Konstruktions- FMEA (K- FMEA)

Im heutigen Verdrängungswettbewerb kann man es sich nicht mehr leisten, einfach nach Gefühl zu entwickeln, alles technisch perfekt zu planen und erst im nachhinein, wenn Änderungen schon sehr teuer kommen, unter dem Zeit- und Kostendruck billigere Lösungen auszuprobieren. Die Unternehmen müssen präventiv unter Einsatz geeigneter Methoden systematisch alle denkbaren Risiken abklopfen (daneben gibt es immer noch eine Menge Restrisken, die man nicht rechtzeitig erkennt oder nicht richtig einschätzt) und zu einem frühest möglichen Zeitpunkt gesamtoptimiert, um attraktive Produkte zu marktgerechten Preisen anzubieten und damit am Verdängungswettbewerb konkurrenzfähig zu bleiben. Am Verdrängungsmarkt, wo der Kunde unter mehreren gleichwertigen Produkten auswählen kann (womit der maximal erzielbare Preis vom Markt vorgegeben wird), kann häufig das Unternehmen selbst maßgeblich nur die Kostenseite beeinflussen, um auf Dauer einen akzeptablen Gewinn zu erzielen (DANZER [1] S.93 ff.). Die Kosten werden aber von den Entwicklungskosten einerseits und von der Qualität der Entwicklung mit geringerem Nachentwicklungsaufwand andererseits maßgeblich geprägt.

Es gibt noch eine ganze Reihe weiterer Anwendungsmöglichkeiten der FMEA auf Systeme, Produkte, Verfahren, Prozesse usw.

Näheres zur Anwendung siehe:
FMEA
K- FMEA

Alternativkonzepte, „robuste“ Lösungen, simultaneous engineering

Gerade bei europäischen Entwicklungsabteilungen gilt häufig die einmal gefundene Lösung, insbesondere wenn sie "technisch alle Stücke spielt", als akzeptabel und man unterlässt die Suche nach weiteren Alternativlösungen [ ].

Häufig ist aber die technisch anspruchsvoll(st)e Lösung möglicherweise auch die sowohl in der Herstellung als auch im Gebrauch "empfindlichste" Lösung. Damit handelt man sich unter Umständen auch unnötigerweise viele Herstellungsschwierigkeiten durch schwierige Herstellverfahren und nicht robuste Produkte ein. Das ist einer der Hauptgründe für ständige Fertigungsänderungen nach Serienstart. Zum anderen verwirren den Kunden möglicherweise die unnötigerweise aufwendigen technischen Spielereien wie Zusatzfunktionen, die er nicht wirklich braucht und die die Bedienung unnötig kompliziert machen.

Der Kunde entscheidet sich letztlich für ein Produkt, welches seinen Ansprüchen gerecht wird, aber einfach zu handhaben und obendrein wenig störempfindlich ist und daher vor allem früher bzw. rechtzeitig am Markt ist. Die größere technische Kompliziertheit führt häufig zu längeren Entwicklungszeiten , was wiederum zu einem verspäteten Markteinführungszeitpunkt (Time to market) führt. Ein Beispiel hierfür ist ein dem Verfasser persönlich bekannter Vorgang rund um einen Telekommunikations-Baustein, welcher aufgrund einer zum Zeitpunkt der Markteinführung überzogenen Technik verspätet auf den Markt kam. Erst möglichst systematisierte Entwicklungsabläufe mit konkreten Zielwerten und Meilensteinen sowie einem Entwicklungscontrolling, durch systematische Arbeitsteilung durch Einsatz von Entwicklungsteams und Anwendung von simultaneous engineering. Wie schon bei einer einfachen Arbeit das Um und Auf in einer ordentlichen, angemessenen Vorbereitung liegt, wird diese Erkenntnis beim simultaneous engineering systematisch auf kompliziertere Entwicklungsprozesse übertragen.

Es geht zuallererst um den Erfolg in heutigen Verdrängungsmärkten. Es geht aber auch darum, das Ziel durch ein rechtzeitiges, ausreichendes und durch robustes Design auch fertigbares Entwicklungsergebnis mit geringstem Aufwand und damit kostengünstig zu erreichen. Gerade "kreative" Entwickler sind anfangs nur sehr schwer von der Notwendigkeit einer solchen Systematik zu überzeugen, aus Furcht, eigenen kreativen Spielraum zu verlieren. Letztlich geht es hier aber um die Gesamtoptimierung des Entwicklungsprozesse mit handfesten ökonomischen Auswirkungen für das gesamte Unternehmen.

Wie schon erwähnt, neigen besonders europäische Entwickler zu technisch überzogegenen Produkten. Das Geheimnis des Erfolges japanischer Unternehmen in den 1980er Jahren lag gerade in systematisch entwickelten, einfacheren, dafür aber besser ausgereiften Prozessen und Produktlösungen. Durch eine konsequente Anwendung von statistischer Versuchsplanung wurden die Prozesse hinreichend robust gemacht./p>

zu C) Produktweiterentwicklung

Nachstehende Verfahren zur (nachträglichen) Optimierung von Produktentwicklungen sind aus der Six Sigma Technik entnommen. Das von der Firma Motorola entwickelte Verfahren DMADV-design- measure- analyse- desogn- verify und das von der Firma GE-General Electric entwickelte Verfahren IDOV- identify- design- optimize- verify [8].

Produktoptimierungs-
Tools (Six-Sigma)

DMADV
IDOV
SIX Sigma nach KROSLID [8]

zu D) Optimierung

zu E) Redesign

 Produkt- Optimierung
 Produkt- Redesign

zu F) Produkt-Variantenentwicklung- Entwicklung von Produktvarianten

Hierunter sind keineswegs die zuvor genannten Lösungsvarianten/ Lösungsalternativen gemeint. In der Kfz-Herstellung sind von Kunden zusammengestellte Varianten der Grundausstattung sehr häufig. Im Bereich der Elektronik (z.B. Fernseher, Mikroprozessoren etc.) gibt es ebenfalls eine Menge sich von der Grundversion unterscheidende Varianten.

zu G) Entwicklung spezieller Kundenapplikationen

An vorderster Stelle sind hier spezielle, auf unmittelbare Kundenanwendungen abzielende Kundenapplikationen zu nennen. Im Bereich des Halbleiterentwicklung sind dies wiederum sogenannte ASICS, welche Kunden selbst aus vorhandenen Grundbausteinen nach eigenen Wünschen zusammenstellen können.

Reservierung ausreichender Mittel für den Entwicklungsvorgang

Ziel u. Zweck ist die Budgetierung ausreichender (finanzieller und personeller) Mittel für die Entwicklungstätigkeit.

Ausserdem müssen die Zuständigkeiten für jedes Designprojekt und alle Design- und Überprüfungstätigkeiten projekt- oder auftragsspezifisch geregelt werden.

Planung der Prüf- und Haltepunkte in der Design- und Entwicklungsplanung
Time to market

Ziel u. Zweck: Die Planung des zeitlichen Ablaufes (Ablaufplanung), Festlegung der (zeitlich aufeinanderfolgenden) Prüfpunkte (Terminplanung) im Designprozeß, Vorgabe von Entwicklungsdauern sowie Zeitpunkt der Markteinführung durch die oberste Leitung. Diese Planung muß insbesondere aus terminlicher Sicht periodisch dem Designfortschritt angepaßt werden.

Näheres zu Prüf-und Haltepunkten siehe hier

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Literaturhinweise

  1. Danzer, H.H.: "Qualitätsmanagement im Verdrängungswettbewerb" TAW-Verlag Wuppertal ISBN 3-930526-01-8 und Verlag Industrielle Organisation Zürich 1995 ISBN 3-85743-979-3
  2. Geiger, W.:"Qualitätslehre, Einführung, Systematik, Terminologie", 2.Auflage, Vieweg Verlag, 1994
  3. Masing, W.:"Handbuch der Qualitätssicherung", Herausgeber Prof. Masing, 2.Auflage, Carl Hanser Verlag München Wien, 1988
  4. Maurer, K.: "PRA-Produkt Risiko Analyse", Dissertation an der TU Graz 1994, Fak.f.Maschinenbau, Inst.Fertigungstechnik
  5. Maurer, K.: "PRA-Produkt Risiko Analyse- Qualität im Produkt-Design", Kurzform der Dissertation, Inst.Fertigungstechnik der TU Graz 1994
  6. Rabensteiner,G.: "Elektrische Anlagentechnik aus interdisziplinärer Sicht", e&i, Jhg 113 (1996) H.3 S 161-163
  7. Wittig, K.J.:"Qualitätsmanagement in der Praxis; DIN-ISO 9000, Lean Production, Total Quality Management, Einführung eines QM-Systems im Unternehmen", B.G.Teubner Verlag Stuttgart
  8. Kroslid,D.; Faber,K.; Magnusson,K.; Bergmann,B.: “Six Sigma- Erfolg durch Breakthrough- Verbesserungen” Pocket Power Hanser Verlag 2003 ISBN-10:3-446-22294-4 oder ISBN-13: 978-3-446-22294-6