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Über dieses Buch

Dieses Buch fokussiert die Entwicklung von variantenreichen Produkten mithilfe modularer Produktstrukturen und adressiert so die Komplexitätsreduktion aus Sicht der Produktentwicklung. Durch diese modularen Produktstrukturen wird eine größere Nachfragevielfalt bei gleichzeitig geringer, unternehmensinterner Vielfalt an Komponenten und Prozessen möglich. Als Ergänzung zur gängigen Produktentwicklungsmethodik werden die nötigen Grundlagen der Modularität und Variantenvielfalt sowie die entsprechenden Methoden umfassend vorgestellt. Das Buch fasst damit den aktuellen Stand der Wissenschaft sowie die Forschungstätigkeiten der vergangenen zehn Jahre am Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik der TU Hamburg-Harburg zusammen.

Die Zielgruppen

Dieses Buch richtet sich an Produktentwickler und Entscheider in der Praxis. Der Wissenschaft wird ein hilfreiches Nachschlagewerk geboten und interessierte Studierende der Ingenieurwissenschaften können in die Entwicklung modularer Produktfamilien mit den nötigen Grundlagen eintauchen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung und Motivation

Die aktuellen Megatrends beeinflussen langfristig die Geschäftsmodelle von Unternehmen. Gerade Globalisierung und Individualisierung führen zu neuen Konsummustern, einem verstärkten Kostendruck und zu einer immer individuelleren Nachfrage. Zusammen mit einer steigenden Dynamik der Anforderungen zwingt dies viele Unternehmen zu einer Diversifizierung ihres Produktangebotes. Die laufende Erweiterung der Angebotsvielfalt steigert die interne Vielfalt an Komponenten und Prozesse und somit die Komplexität im Unternehmen, wodurch mit den steigenden Komplexitätskosten ein Teufelskreis aus sinkender Wettbewerbsfähigkeit und erneuter Diversifizierung des Angebots entstehen kann. Großes Potenzial liegt dabei in der Produktentwicklung, da hier ein Großteil der später entstehenden Kosten festgelegt wird. Als vielversprechende Lösungsstrategie zur nachhaltigen Reduktion der internen Vielfalt bietet sich die modulare Produktstrukturierung als Mittel zur Durchbrechung dieses Teufelskreises.
Dieter Krause, Nicolas Gebhardt

2. Zusammenhänge und Auswirkungen der Vielfalt

Der Trend steigender Angebotsvielfalt am Markt induziert eine steigende interne Vielfalt an Komponenten und Prozessen, die es langfristig zu beherrschen gilt. Neben externen Ursachen können auch interne Ursachen aufgrund von Defiziten in Strategie, Prozess und Organisation verantwortlich sein. Eine erhöhte interne Vielfalt hat negative Folgen in allen Produktlebensphasen, die sich zum Beispiel durch geringere Skaleneffekte und sinkende Transparenz bemerkbar machen. Die verbundenen Kosten treten dabei langfristig, zeitverzögert, indirekt und verteilt auf und sind somit schwer quantifizierbar. Es wird ein Ansatz zur Bewertung dieser Komplexitätskosten beschrieben, der diese in die wirtschaftliche Wertigkeit aufnimmt. Aus der Sicht der Produktentwicklung ist das Ziel die Bereitstellung der nötigen Angebotsvielfalt durch eine geringe interne Vielfalt, um mit einem vertretbaren Aufwand die Markbedürfnisse abdecken zu können. Modulare Produktstrukturstrategien sind hierzu ideal geeignet.
Dieter Krause, Nicolas Gebhardt

3. Grundlagen und Begriffe

Die wesentlichen Begriffe im Themengebiet modularer Produktstrukturierung, wie Plattformstrategie oder Modulbaukasten, werden stark unterschiedlich verwendet. Zur Übersicht in den Grundlagen werden diese definiert und als Überblick miteinander in Kontext gestellt. Das Produktprogramm eines Unternehmens bildet die oberste Hierarchieebene der gesamten auf dem Markt angebotenen Erzeugnisse und Leistungen. Darunter ordnen sich Produktlinie und -familie. Varianten stellen dabei technische Systeme gleichen Zwecks mit gleicher Grundfunktionalität, aber mindestens einer divergenten Eigenschaft dar. Diese Eigenschaften bilden idealerweise die Kundenwahrnehmung auf die Produktfamilien mit ihren Produktvarianten ab. In Hinblick auf den Produktaufbau sind die Integral- und Differentialbauweise zu unterscheiden, die kontroverse Ziele verfolgen. Von diesen ist die Modulbauweise abzuheben, die die Erzeugung unterschiedlicher Produktvarianten durch Modulkombination vorsieht.
Dieter Krause, Nicolas Gebhardt

4. Potenziale modularer Produktfamilien

Die Modularität von Produkten lässt sich aus verschiedenen Sichten beschreiben. Wesentlich ist die Entkopplung der Module als eine Menge von Komponenten, die stärker miteinander gekoppelt sind als mit anderen Komponenten. Zusammen mit weiteren Sichten ergibt sich die Definition der Modularität als eine graduelle Eigenschaft der Produktstruktur, die durch Entkopplung, kommunale Verwendung der Module, Kombinierbarkeit, Schnittstellenstandardisierung und Funktionsbindung gekennzeichnet ist. Modultreiber sind technische oder produktstrategische Gründe für die Modulbildung in der Produktstruktur. Die Modultreiber und deren Ausprägungen bilden spezifische Ziele der Produktlebensphasen in Hinblick auf die modulare Produktstruktur ab. Die Anforderungen verschiedener Lebensphasen können sich dabei widersprechen, sodass zur Modularisierung ein Kompromiss gebildet werden muss. Eine wesentliche Grundlage zur Reduktion der internen Vielfalt bildet die Variantengerechtheit der Produktstruktur, die jede variante Produkteigenschaft aus Kundensicht idealerweise nur einem Modul zuordnet.
Dieter Krause, Nicolas Gebhardt

5. Modulare Produktstrukturstrategien

Modulare Produktstrukturen sind ein effektives Mittel, die aus der Angebotsvielfalt resultierende Komplexität zu reduzieren und beherrschbar zu machen, sowie weitere Vorteile in allen Produktlebensphasen zu ermöglichen. Ziel ist eine über die Lebensphasen abgestimmte Modularisierung. Module können dazu als entkoppelte Ordnungseinheiten der Produktstruktur genutzt werden. Durch die starke Abhängigkeit zwischen Produktstruktur und den Prozessen aller Produktlebensphasen ist die Produktstrukturstrategie von zentraler Bedeutung. Diese wird idealerweise durch eine individuell abgestimmte Kombination aus Mehrfachverwendung, Modulbaukasten- und Plattformstrategie realisiert. Während die Mehrfachverwendung für kleinere Module über das gesamte Produktprogramm gut anwendbar ist, ist ein Modulbaukasten für Module mittleren Umfangs und die Plattformstrategie auf Produktfamilien-Ebene bei großen Modulen zielführend.
Dieter Krause, Nicolas Gebhardt

6. Methoden zur Entwicklung modularer Produktfamilien

Für die Einwicklung und Implementierung neuer Produktstrukturen ist eine Vielzahl von Prozessen, Methoden und Werkzeugen entwickelt worden, die sich stark unterscheiden. Sie sind auf unterschiedliche Ausgangssituationen und Ziele ausgerichtet, adressieren teilweise nur die Umsetzung bestimmter Produktstrukturstrategien oder sind nur für einzelne Produkttypen, Branchen oder Unternehmensstrategien entwickelt worden. In diesem Kapitel werden Methoden zur Programmplanung, Entwicklung von variantenreichen Produktfamilien, Modularisierung sowie Bewertungsverfahren vorgestellt. Um speziell für die Aufgabe der Entwicklung modularer Produktfamilien maßgeschneiderte Methoden und Werkzeuge bereitzustellen, wurde und wird am Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik der TU Hamburg-Harburg der Integrierte PKT-Ansatz zur Entwicklung modularer Produktfamilien entwickelt. Dieser wird vorgestellt und umfasst verschiedene Methodenbausteine, die als ergänzendes Vorgehen im Entwicklungsprozess angewendet werden können.
Dieter Krause, Nicolas Gebhardt

7. Auswirkungen auf die Produktentwicklungsprozesse und zukünftige Trends

Die Modularisierung als Entwicklung der Produktstruktur ist eine fortlaufende Aufgabe der Produktentwicklung und stellt hohe Ansprüche an die Entwickler. Zur Bereitstellung einer hohen Produktvielfalt mittels modularer Produktstrukturen sind organisatorische, prozessseitige und personelle Ausrichtungen des Unternehmens nötig. Prozessseitig werden ausgewählte Referenzprozesse für die Produktentwicklung aus der Literatur vorgestellt. Es wird erläutert, wie diese auf die Entwicklung von Produktfamilien anstelle von Einzelprodukten sowie auf die übergreifende Nutzung von Produktstrukturstrategien über Produktfamilien und -linien hinweg ausgerichtet werden können. Modulare Produktstrukturen ermöglichen Einsparungen und Synergien gerade über mittel- bis langfristige Zeiträume – die laufende Pflege und Weiterentwicklung ist daher von großer Bedeutung, wobei sowohl geplante als auch ungeplante Änderungen zu berücksichtigen sind.
Abschließend werden die Auswirkungen und Wechselwirkungen der Themen dieses Buches mit aktuellen gesellschaftlichen und wissenschaftlichen Entwicklungen, wie der Individualisierung, Digitalisierung und des demografischen Wandels, umrissen.
Dieter Krause, Nicolas Gebhardt

8. Glossar

Alternativen sind verschiedene Ausführungen eines technischen Systems mit den identischen Anforderungen, die als verschiedene (Teil-) Lösungen im Rahmen der Produktentwicklung parallel entwickelt werden – aus denen aber nur eine Alternative letztendlich weiterverfolgt wird.
Dieter Krause, Nicolas Gebhardt

Backmatter

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