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Produkt- Entwicklungsphase

Produktentwicklungsphase

Produktentwicklung
Berechnung
Konstruktion
Konstruktions- FMEA
Abklärung der Konstruktionsrisiken
Technisch/ wirtschaftliche Auswahl von Lösungsvarianten
Zuverlässigkeitsplanung
Prototypen- Herstellung
Prototypen- Erprobung
Qualitätsnachweisplan

In der Produktentwicklungsphase erfolgt die eigentliche Produktentwicklung im engeren Sinne. Aufbauend auf die im Pflichtenheft festgelegten Qualitätsmerkmale erfolgt die Ableitung entsprechender Produkt- und Teilemerkmale und deren konstruktive Umsetzung.

Die konkrete Produktentwicklung stellt den Kernpunkt der Entwicklungsarbeit dar. Bezüglich der Methoden, welche diesen kreativen Prozess unterstützen, wird auf die Vielzahl von Innovations- & Kreativitätstechniken verwiesen [1].

Produktentwicklung, Berechnung und Konstruktion:
Die Entwicklungsschritte Produktentwicklung, Berechnung und Konstruktion sind eng miteinander verknüpft. Die Schritte "Berechnung" und "Konstruktion" sind je nach Branche und Organisation unterschiedlich stark vorhanden. Berechnung und Konstruktion gehören gewissermaßen zum beruflichen Handwerkszeug eines Konstrukteurs und müssen genau genommen nicht weiter erläutert werden.

Die konkrete Produktentwicklung stellt den Kernpunkt der Entwicklungsarbeit dar. Bezüglich der Methoden, welche diesen kreativen Prozess unterstützen, wird auf die Vielzahl von Innovations- & Kreativitätstechniken verwiesen. Näheres hierzu siehe weiter unten.

In der Produktentwicklungsphase erfolgt die eigentliche Produktentwicklung im engeren Sinne. Aufbauend auf die im Pflichtenheft festgelegten Qualitätsmerkmale erfolgt die Ableitung entsprechender Produkt- und Teilemerkmale und deren konstruktive Umsetzung.

Das Ergebnis sind funktionstüchtige Prototypen oder Funktionsmuster. Ihnen fehlt aber noch die Serienreife.

„Robuste“ Lösungen
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. Insbesondere europäische Entwickler neigen besonders 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.

Näheres zu robusten Produkten siehe hier
Näheres zu robusten Prozessen siehe hier

Systematik der Produktentwicklung

Einteilung der Produktentwicklung
Anwendungsorientierte Grundlagenforschung & -entwicklung
Ideenweiterentwicklung zu verkaufbaren Produkten
Produkt- Neuentwicklung
Produkt- Weiterentwicklung
Produkt- Optimierung
Produkt- Redesign
Produkt- Varianten (Entwicklung von Varianten)
Entwicklung spezieller Kundenapplikationen

Anwendungsorientierte Grundlagenforschung & -entwicklung

Technologie Entwicklung-
Technologische Innovation

vergleiche hierzu:
Guide Forschung&Entwicklung
Innovation
Innovationsmanagement
Produktinnovation
Technologische Innovation

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 [7]).

Ideenweiterentwicklung zu verkaufbaren Produkten

Anwendungsorientierte Produktentwicklung: Das Funktionsprinzip ist bereits bekannt, muss aber noch bis zur Fertigungstauglichkeit weiterentwickelt werden. Erst bei der Weiterentwicklung zu einem fertigungstauglichen, serienreifen Produkt erhalten auch all die anderen Qualitätsmerkmale (wie z.B. Zuverlässigkeit) eine ihrer Bedeutung entsprechende Berücksichtigung (Stichwort "Designreife").

Die Aufgabe der eigenen Entwicklungsabteilung ist die Übernahme von Grundlagenergebnissen unter Weiterentwicklung zu verkauf- und fertigbaren Produkten bei einer möglichst frühzeitige Markteinführung. Diese Form der Entwicklung (Entwicklungszukaif) 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. Eine systematische Vorgehensweise zwecks Einhaltung von Terminen und Kosten ist unumgänglich. Die Umentwicklung kann entweder in einer oder mehreren eigenen Entwicklungsabteilungen oder in Form von Fremdentwicklungsaufträgen extern erfolgen.

Produktneuentwicklung

Wesentlich ist, dass (zu diesem Zeitpunkt) die genauen Entwicklungsvorgaben, das sind die Produktmerkmale aus den Kundenvorgaben vorliegen.

Projektstudie, Produktentwicklung (System-, Modul-, Hardware- und Software-Entwicklung):

Ideen entwickeln, Lösungsvarianten finden. 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.

Kreativitätstechniken Kreativitätswerkzeuge (BACKERRA [1], KROSLID [3])

Für die Ausarbeitung von Lösungskonzepten kommen die unterschiedlichsten Kreativitätstechniken zum Einsatz. Eine Zusammenstellung infragekommender Methoden findet sich bei MAURER ([5] S.280 ff.).

Produktentwicklung
System- Entwicklung
Modul- Entwicklung
Hardware- Entwicklung
Software- Entwicklung

Hier findet die eigentliche Entwicklungsarbeit statt (Projektstudie, System-, Modul-, Hardware- und Software-Entwicklung). Die Entwicklung elektronischer Produkte beispielsweise beinhaltet Blockschaltbilder, Stromlaufpläne, Firmware, Sourcecode usw. Hier sollten auch schon leichte Bearbeitbarkeit und Insatndsetzbarkeit, sowie die Beschaffbarkeit, spätere Recyclebarkeit, Aspekte des Umweltschutzes und Kundendienstbelange sowie die Prüfbarkeit berücksichtigt werden. Das Entwicklungsvorhaben ist zu diesem Zeitpunkt (möglicherweise für unterschiedliche Konzepte) als Blackboxes, Funktionsblöcke oder als Systembeschreibung vorliegend. In einer weiteren Konkretisierungsstufe werden diese weiter gegliedert in Modulentwicklung, welche wieder unterschieden wird in Hardwareentwicklung, und/oder erforderlichenfalls Softwareentwicklung. Methoden Hilfsmittel der Entwicklung sind beispielsweise CAD, Netzplantechniken u.a.m.

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.

Entwicklungswerkzeuge (tools)- Methoden zur Designunterstützung

Zur Entwicklung von Neuprodukten und Technologien gibt es eine Reihe geeigneter Methoden. Eine herausragende Methode zur kundengerechten Entwicklung ist dabei das "QFD- Quality Function Deployement". Weitere Methoden & Hilfsmittel bei der Entwicklung elektronischer Schaltungen können beispielsweise CAD, Netzplantechniken u.a.m. sein.

Näheres zu "Entwicklungswerkzeugen für Neuentwicklungen" hier

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). Dabei ist die Basis für diese Entwicklungstätigkeit die zuvor beschriebene Gestaltungsmatrix.

Näheres zur Methode QFD- Quality Function Deployement hier

Näheres zur QFD- PHASE 2 siehe hier

Hinweis: Häufig einher mit technisch anspruchvollen Produkten geht auch eine hohe Komplexität der Prozesse (vergleiche Prozessentwicklung).

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. 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 FMEA- Anwendung siehe:
FMEA
K- FMEA

zu 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 (KROSLID [3]).

Hinweis: Diese Werzeuge sind nicht für Produktneuentwicklungen gedacht.

zu Produktoptimierung

Produktoptimierungs-
Tools (Six-Sigma)

DMADV
IDOV
SIX Sigma (KROSLID [3])

Näheres zu "Entwicklungswerkzeugen für Produktoptimierungen" hier

 Produkt- Optimierung
 Produkt- Redesign

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.

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.

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Literaturhinweise

  1. Backerra, H.; Malorny, Ch.; Schwarz, W.: "Kreativitätswerkzeuge- Kreative Prozesse anstoßen- Innovationen fördern" Hg. Kamiske, Pocket Power 3. Auflage 2007 Carl Hanser Verlag ISBN 978-3-446-41233-0
  2. 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
  3. 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
  4. Masing, W.:"Handbuch der Qualitätssicherung", Herausgeber Prof. Masing, 2.Auflage, Carl Hanser Verlag München Wien, 1988
  5. Maurer, K.: "PRA-Produkt Risiko Analyse", Dissertation an der TU Graz 1994, Fak.f.Maschinenbau, Inst.Fertigungstechnik
  6. Maurer, K.: "PRA-Produkt Risiko Analyse- Qualität im Produkt-Design", Kurzform der Dissertation, Inst.Fertigungstechnik der TU Graz 1994
  7. Rabensteiner, G.: "Elektrische Anlagentechnik aus interdisziplinärer Sicht", e&i, Jhg 113 (1996) H.3 S 161-163
  8. 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