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Über dieses Buch

Dieses Lehrbuch orientiert sich an den VDI-Richtlinien 2221 und 2222. Ausgehend von der Beschreibung der betrieblichen Einordnung der Konstruktion wird anschaulich dargestellt, wie auf der Basis der Systemtechnik die Tätigkeit des Konstruierens mit methodischer Unterstützung effizient, zielsicher und mit optimalem Ergebnis erfolgen kann. Die wesentlichsten anzuwendenden Methoden werden beschrieben. Schwerpunkte bilden die Themen Funktionenstruktur und kostengerechtes Konstruieren mit starkem Praxisbezug. Studenten aber auch Ingenieuren und Technikern dient dieses Buch als zuverlässiger Ratgeber und ermöglicht einen raschen Zugang zum methodischen Konstruieren. In der aktuellen Auflage wurden die Kapitel Arbeitsschritte des Konstruktionsprozesses, Aufgabenstellung und Konzipieren überarbeitet; außerdem wurden viele Bilder qualitativ verbessert.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einführung

Nach der Definition des Begriffs „Konstruktion“ erfolgt ein kurzer Überblick über die historische Entwicklung der Konstruktionslehre bis zur Konstruktionsmethodik und deren Ziele. Da unter Konstruktion nicht nur die Tätigkeit, sondern auch die Organisationseinheit im Unternehmen verstanden wird, erfolgt eine Erläuterung über deren Einordnung in die Aufbau- und Informationsorganisation. Es wird in diesem Zusammenhang auf die Bedeutung der Teamarbeit kurz eingegangen, die sich als effizienteste Arbeitsweise inzwischen etabliert hat. Am Ende des Kapitels wird auf die Bedeutung der integrierten Produktentwicklung und ihre Elemente und Methoden eingegangen und es erfolgt ein Hinweis auf die Unterstützung der Konstruktionsmethodik durch Normen und Verbände
Paul Naefe

2. Notwendigkeit des methodischen Konstruierens

Anhand des sogenannten Produktlebenslaufs wird dargestellt, wie stark die Konstruktion in den Zusammenhang zwischen dem Bedürfnis des Marktes und der Existenzgrundlage des Betriebes eingebunden ist. Da wegen des erhöhten Konkurrenzdrucks der Lebenszyklus eines Produkts immer kürzer wird, hat sich inzwischen die integrierte Produktentwicklung etabliert, die durch Teamarbeit, parallel ablaufende Vorgänge und Projektorganisation gekennzeichnet ist.
Im weiteren Verlauf des Kapitels wird erläutert, wie das methodische Arbeiten in der Konstruktion durch die systematische Analyse der Aufgabenstellung, die gezielte Problembewältigung und dem schleifenförmigen Vorgehen (Iteration) unterstützt wird. Schließlich wird durch die Einführung des Systembegriffs gezeigt, auf welche Weise der Konstrukteur auch komplexe Zusammenhänge übersichtlich gestalten und bearbeiten kann.
Paul Naefe

3. Arbeitsschritte des Konstruktionsprozesses und Methodenauswahl

Der Vorgang des Konstruierens stellt im Sinne der Systemtechnik einen Informationsumsatz dar, der in vier Phasen abläuft, die in sieben Schritte aufgeteilt sind. In der VDI-Richtlinie 2221 wird dieser Arbeitsfluss näher erläutert und nachvollziehbar dargestellt. Diese Richtlinie dient in der Methodenlehre sozusagen als Standard und Grundlage. Es gibt allerdings auch abweichende Vorstellungen zur Arbeitsweise, auf die in diesem Kapitel kurz eingegangen wird.
Zur Unterstützung des systematischen Vorgehens beim Konstruieren wurden zahlreiche Methoden entwickelt. Da die Auswahl der am besten geeigneten Methode vor allem für den Anfänger nicht einfach ist, wird erläutert, nach welchen Gesichtspunkten sie erfolgen kann. Mithilfe eines sogenannten Methodenbaukastens werden Vorschläge gemacht, welche Methoden für die einzelnen Phasen jeweils geeignet sind.
Paul Naefe

4. Aufgabenstellung

Als Voraussetzung für eine erfolgreiche Konstruktionstätigkeit gilt die präzise formulierte und schriftlich festgelegte Aufgabenstellung. Um diese formulieren zu können, ist es aber erforderlich, vorher eine systematische Produktplanung durchzuführen. Da es hierfür natürlich auch Methoden gibt, die der Konstrukteur kennen sollte, wird auf die wichtigsten in diesem Kapitel eingegangen. Es handelt sich um die ABC-Analyse, die Wertanalyse (WA), die auch zur Produktoptimierung geeignet ist und das Benchmarking.
Für alle Beteiligten an der Produktentwicklung ist schließlich die Anforderungsliste das wichtigste Dokument, auf das sie sich im Endeffekt beziehen müssen. Es wird erläutert, wie sie zustande kommt und welche Randbedingungen und Einschränkungen (Restriktionen) zu beachten sind.
Paul Naefe

5. Konzipieren

Nach dem Klären der Aufgabenstellung und dem Aufstellen der Anforderungsliste erfolgt die prinzipielle Festlegung des Lösungsweges. In der Regel empfiehlt es sich, nicht nur einen Weg zu suchen, sondern sich zunächst mehrere Möglichkeiten offen zu halten.
Zunächst wird eine Funktionenstruktur aufgestellt, sie kann als hierarchische Struktur oder mithilfe der FAST-Methode ermittelt werden. In der neueren Literatur wird auch die METUS-Raute beschrieben, die einen sehr pragmatischen Weg weist und eine Kombination aus der Funktionenstruktur und der Produkt- oder Baustruktur darstellt. Zur Erleichterung dieses Vorgangs bedient man sich am besten der Abstraktion, die das Auffinden mehrerer Varianten zu jedem Strukturelement unterstützt. Um die Entscheidung über das weitere Vorgehen zu erleichtern, empfiehlt es sich mittels eines Bewertungsverfahrens eine Reihenfolge der Konzepte zu ermitteln.
Paul Naefe

6. Entwerfen und Gestalten

Unter dem Entwurf wird der Teil des Konstruierens verstanden, in dem das konkrete Aussehen des Produkts festgelegt wird. Dabei sind nicht nur technische, sondern auch wirtschaftliche Gesichtspunkte zu berücksichtigen. Diese Phase ist die umfangreichste, sie kann auch Auswirkungen auf bereits als erledigt betrachtete Tätigkeiten haben. In diesem Kapitel wird der Begriff „Gestalt“ und deren Variation ausführlich erläutert. Außerdem die Gestaltungsgrundregeln, Gestaltungsprinzipien und Gestaltungsrichtlinien.
Wegen der großen Bedeutung der Kosten bei der Entwicklung von Produkten, wird dieser Aspekt ausführlich behandelt. Der Entstehung und Beeinflussung der Kosten durch den Konstrukteur wird besondere Beachtung zuteil. Schließlich wird auch noch auf die Kostenermittlung, insbesondere die Relativkosten kurz eingegangen.
Paul Naefe

7. Ausarbeiten

Die vierte Phase der Vorgehensweise nach VDI-Richtlinie 2221 enthält die Arbeitsschritte, die dazu dienen, alle für die Herstellung des Produkts notwendigen Unterlagen zur Verfügung zu stellen. Das sind natürlich in erster Linie sämtliche für Fertigung und Montage benötigten Einzelteil-, Gruppen-, und Zusammenstellungszeichnungen. Dazu gehören aber auch die Betriebsanleitung mit Gefahrenhinweisen und die Vorschriften für Transport und gegebenenfalls für die Montage und Inbetriebnahme vor Ort.
Zur Unterstützung dieser Tätigkeiten werden zahlreiche Methoden und Hilfsmittel angeboten. In erster Linie ist hier die Normung zu nennen, die dabei hilft, die technischen Unterlagen zu systematisieren. Der Konstrukteur ist aber auch gut beraten, sich über Hinweise aus den VDI-Richtlinien und den VDMA-Empfehlungen zu informieren. Außerdem sind hier natürlich auch die so genannten C-Techniken interessant (CAD, CAM).
Paul Naefe

8. Rationalisierung durch Variantenmanagement

Im Bestreben, die Herstellkosten für seine Produkte in vertretbaren Grenzen zu halten, ist der Konstrukteur gezwungen, auf die Wünsche von Kunden nur begrenzt einzugehen. Zu viele Varianten, die sich manchmal nur in Details unterscheiden, führen nämlich zu kleinen Stückzahlen, damit steigen die Kosten und die Durchlaufzeiten in der Fertigung. Es ist auch ratsam, das Produktangebot des Betriebes von Zeit zu Zeit auf die Notwendigkeit bestimmter Varianten zu überprüfen.
Als Unterstützung zum Erreichen des angedeuteten Ziels bietet die Konstruktionsmethodik im Wesentlichen zwei Vorgehensweisen an, die Bildung von Baureihen oder Baukästen. Erstere wird hauptsächlich durch die Variantenkonstruktion unterstütz, die Zweite beinhaltet eine mehr oder weniger umfangreiche Analyse der Funktionenstruktur, verbunden mit der Frage nach der Grundfunktion des Produkts und den erforderlichen Zusatzfunktionen.
Paul Naefe

9. Übungsaufgaben

Im letzten Kapitel werden Aufgabenstellungen behandelt, die aus den Übungen und Klausuren des Fachs Konstruktionsmethodik entnommen sind. Es handelt sich dabei um überschaubare Fragestellungen aus den wichtigsten Lehrinhalten der vorangegangenen Kapitel. Die Musterlösungen enthalten kurze Erläuterungen und Kommentare, die dem besseren Verständnis dienen. Das ist insbesondere deshalb notwendig, weil manchmal mehrere Lösungsvarianten möglich sind.
Paul Naefe

Backmatter

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