Kundenorientierte Produkte und Prozesse fehlerfrei entwickeln
E-Book, Deutsch, 610 Seiten
ISBN: 978-3-446-42062-5
Verlag: Carl Hanser Fachbuchverlag
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)
Dieses Werk vermittelt die Grundlagen und zeigt Schritt-für-Schritt, wie DFSS umgesetzt werden kann. Es werden vom Start einer Entwicklung bis zur Freigabe zur Serienfertigung praxiserprobte Methoden (VOC, QFD, FMEA, DRBFM, DFMA, TRIZ, DoE, Simulation, statistische Tolerierung, analytische Modellbildung, SPC etc.) erläutert, dem Produktentwicklungsprozess zugeordnet und die gegenseitigen Vernetzungen dargestellt. Neben diesen detaillierten Ausarbeitungen mit zahlreichen Hintergründen, Anwendungstipps und Praxisbeispielen, wird auch gezeigt, welche strategischen Möglichkeiten DFSS bietet.
Highlights
- Methoden systematisch einsetzen
- Zeit und Kosten sparen
- Ideale Kombination von Grundlagenwissen und praktischer Umsetzbarkeit
- Zahlreiche Beispiele aus der Praxis und konkrete Umsetzungstipps.
Autoren/Hrsg.
Weitere Infos & Material
1;Inhalt;6
2;1 Grundlagen vonDesign for Six Sigma – DFSS;18
2.1;1.1 Strategische Rahmenbedingungen und Herausforderungen;18
2.2;1.2 Was erreicht DFSS?;18
2.2.1;1.2.1 Fehlerfreie, robuste und zuverlässige Produkte;19
2.2.2;1.2.2 Marktvorteile durch konsequenteKundenorientierung;20
2.2.3;1.2.3 Entwicklungsprozesse mit hoher Ressourceneffizienz;20
2.2.4;1.2.4 Nachhaltige Innovationsleistungen durch tiefgehendes Produktwissen;21
2.3;1.3 Entwicklung von Six Sigma und DFSS;22
2.3.1;1.3.1 Historische Entwicklung von Six Sigma;22
2.3.2;1.3.2 Zusammenfassung der Six-Sigma-Kerninhalte;22
2.3.3;1.3.3 Entstehung und Betrachtungsweisen von DFSSinnerhalb des Six Sigma-Ansatzes;27
2.4;1.4 DFSS-Modell;31
2.4.1;1.4.1 Ziele von DFSS (Zielebene);31
2.4.2;1.4.2 Prinzipien von DFSS (strategische Ebene);33
2.4.3;1.4.3 Anwendung von DFSS (Prozessebene);37
2.5;1.5 Zusammenfassung;40
2.6;1.6 Verwendete Literatur;40
3;2 Voice of the Customer – VOC;42
3.1;2.1 Zielsetzung;42
3.2;2.2 Einordnung von VOC in denProduktentstehungsprozess;43
3.3;2.3 Grundbegriffe;44
3.3.1;2.3.1 Klassifizierung von Kundenanforderungen;44
3.3.2;2.3.2 Qualität ersten und zweiten Grades;45
3.3.3;2.3.3 Das Kano-Modell;45
3.4;2.4 Vorgehensweise bei der Anwendung;47
3.4.1;2.4.1 Kunden und Markt identifizieren;47
3.4.2;2.4.2 Kundenanforderungen erheben;49
4;3 Quality Function Deployment – QFD;64
4.1;3.1 Zielsetzung;64
4.2;3.2 Einsatz von QFD im Produktentstehungsprozess;65
4.2.1;3.2.1 QFD-Ansätze;65
4.2.2;3.2.2 Einordnung der QFD-Phasenmodellein den Produktentstehungsprozess;67
4.3;3.3 Grundbegriffe;69
4.3.1;3.3.1 Prinzip der Kundenorientierung;69
4.3.2;3.3.2 Prinzip der Teamarbeit;70
4.3.3;3.3.3 Prinzip des systematischen Vorgehens;70
4.4;3.4 Vorgehensweise bei der Anwendung;71
4.4.1;3.4.1 Vorgehensweise im House of Quality 1;71
4.4.2;3.4.2 Vorgehensweise im House of Quality 2;84
4.4.3;3.4.3 House of Quality 3: Prozess-QFD;87
4.5;3.5 Praxisbeispiel Temperatursensor;89
4.5.1;3.5.1 Einordnung des Temperatursensors im QFD-Phasenmodell;89
4.5.2;3.5.2 Messbarkeit von Anforderungen(Raum 1 der QFD-Matrix);90
4.5.3;3.5.3 Benchmarking (Raum 2);91
4.5.4;3.5.4 Ermittlung der Korrelationen (Raum 4);92
4.5.5;3.5.5 Auszug aus dem Dach der QFD-Matrix (Raum 7);94
4.5.6;3.5.6 Ableitung von Zielwerten (Raum 6);95
4.6;3.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren;95
4.7;3.7 Verwendete Literatur;96
5;4 Generieren von Konzeptalternativen;98
5.1;4.1 Zielsetzung;98
5.2;4.2 Einordnung der Generierung vonKonzeptalternativen in den Produktentstehungsprozess (PEP);99
5.3;4.3 Grundlagen der kreativen Problemlösung;100
5.4;4.4 Vorgehen bei der Anwendung;101
5.4.1;4.4.1 Recherchierende Methoden;101
5.4.2;4.4.2 Intuitive Methoden;104
5.4.3;4.4.3 Diskursive Methoden;110
5.4.4;4.4.4 Die TRIZ-Methoden;112
5.5;4.5 Praxisbeispiel;123
5.6;4.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren;126
5.7;4.7 Verwendete Literatur;126
6;5 Bewertung von Konzeptalternativen;128
6.1;5.1 Zielsetzung;128
6.2;5.2 Einordnung der Bewertung vonKonzeptalternativen in den Produktentstehungsprozess;128
6.3;5.3 Grundbegriffe;130
6.4;5.4 Vorgehensweise bei der Anwendung;132
6.4.1;5.4.1 Intuitive Methoden;132
6.4.2;5.4.2 Pugh-Matrix;134
6.4.3;5.4.3 Priorisierungsmatrix;137
6.5;5.5 Praxisbeispiel Temperatursensor;138
6.6;5.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren;142
6.7;5.7 Verwendete Literatur;142
7;6 Design for Manufacture and Assembly –DFMA;144
7.1;6.1 Zielsetzung;144
7.2;6.2 Einordnung der DFMAin denProduktentstehungsprozess;144
7.3;6.3 Grundbegriffe;146
7.4;6.4 Vorgehensweise bei der Anwendung;151
7.4.1;6.4.1 Bildung des Teams;151
7.4.2;6.4.2 Darstellung der Produktstruktur;151
7.4.3;6.4.3 Erarbeitung des Prozessgraphen;152
7.4.4;6.4.4 Analyse von kritischen Prozessschritten;154
7.4.5;6.4.5 Ableitung und Umsetzungvon Verbesserungsmaßnahmen;155
7.5;6.5 Praxisbeispiel Temperatursensor;155
7.6;6.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren;158
7.7;6.7 Verwendete Literatur;159
8;7 Fehlermöglichkeits- und-einflussanalyse – FMEA;160
8.1;7.1 Zielsetzung;160
8.2;7.2 Einordnung der FMEA in den Produktentstehungsprozess;160
8.3;7.3 Grundbegriffe;162
8.3.1;7.3.1 Artender FMEA;162
8.3.2;7.3.2 Inhalte der FMEA;163
8.3.3;7.3.3 Das FMEA-Team;164
8.3.4;7.3.4 Abgrenzung zur Fehlerbaumanalyse (FTA);165
8.4;7.4 Vorgehensweise bei der Anwendung;165
8.4.1;7.4.1 Vorbereitung und Planung;165
8.4.2;7.4.2 Strukturanalyse;166
8.4.3;7.4.3 Funktionsanalyse;166
8.4.4;7.4.4 Fehleranalyse;167
8.4.5;7.4.5 Maßnahmenanalyse und Risikobewertung;168
8.4.6;7.4.6 Realisierung/Optimierung;172
8.4.7;7.4.7 Prozess-FMEA;174
8.5;7.5 Praxisbeispiel Temperatursensor;176
8.5.1;7.5.1 Strukturanalyse;176
8.5.2;7.5.2 Funktionsanalyse;176
8.5.3;7.5.3 Fehleranalyse;177
8.5.4;7.5.4 Maßnahmenanalyse und Risikobewertung;178
8.5.5;7.5.5 Realisierung/Optimierung;179
8.6;7.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren;180
8.7;7.7 Verwendete Literatur;180
9;8 Design Review Based on Failure Mode –DRBFM;182
9.1;8.1 Zielsetzung;182
9.2;8.2 Einordnung der DRBFM in den Produktentstehungsprozess;183
9.3;8.3 Grundbegriffe;185
9.3.1;8.3.1 Die GD3-Philosophie;185
9.3.2;8.3.2 Rollen der DRBFM;187
9.4;8.4 Vorgehensweise bei der Anwendung;187
9.4.1;8.4.1 Plausibilitätsprüfung der Anforderungen;188
9.4.2;8.4.2 Funktionsanalyse des Produktes;188
9.4.3;8.4.3 Definition der expliziten und impliziten Designänderungen;189
9.4.4;8.4.4 Erarbeitung potenzieller Probleme (Concern Points);190
9.4.5;8.4.5 Problemanalyse;190
9.4.6;8.4.6 Beschreibung der Auswirkung;192
9.4.7;8.4.7 Ausarbeitung des bestmöglichen Designs;192
9.4.8;8.4.8 Design-Review;193
9.5;8.5 Praxisbeispiel Temperatursensor;194
9.5.1;8.5.1 Ausgangssituation (Plausibilitätsprüfung);194
9.5.2;8.5.2 Funktionsanalyse des Produktes;194
9.5.3;8.5.3 Definition der expliziten und impliziten Designänderungen;195
9.5.4;8.5.4 Erarbeitung potenzieller Probleme;198
9.5.5;8.5.5 Problemanalyse;198
9.5.6;8.5.6 Beschreibung der Auswirkungen;200
9.5.7;8.5.7 Ausarbeitung des bestmöglichen Designs;200
9.5.8;8.5.8 Design-Review;201
9.6;8.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren;202
9.7;8.7 Verwendete Literatur;203
10;9 Grundlagen der Statistik;204
10.1;9.1 Zielsetzung;204
10.1.1;9.1.1 Ziele derWahrscheinlichkeitsrechnung;204
10.1.2;9.1.2 Ziele der beschreibenden Statistik;204
10.1.3;9.1.3 Ziele der beurteilenden Statistik;204
10.2;9.2 Einordnung der Statistik in den Produktentstehungsprozess;205
10.3;9.3 Daten- und Messtypen;206
10.4;9.4 Wahrscheinlichkeitsrechnung;207
10.4.1;9.4.1 Begriff der Zufallsvariable;207
10.4.2;9.4.2 Diskrete Zufallsvariablen und Verteilungen;208
10.4.3;9.4.3 Stetige Zufallsvariablen und Verteilungen;210
10.4.4;9.4.4 Wichtige Kennwerte von Verteilungen;211
10.4.5;9.4.5 Spezielle diskrete Verteilungen;212
10.4.6;9.4.6 Zusammenfassung von wichtigen diskreten Verteilungen;215
10.4.7;9.4.7 Spezielle stetige Verteilungen;217
10.4.8;9.4.8 Prüfverteilungen;221
10.5;9.5 Beschreibende Statistik;229
10.5.1;9.5.1 Häufigkeitsverteilung, Histogramm;229
10.5.2;9.5.2 Lagekennwerte einer Stichprobe;231
10.5.3;9.5.3 Streuungswerte einer Stichprobe;233
10.5.4;9.5.4 Schiefe oder Symmetrie einer Stichprobe;235
10.5.5;9.5.5 Aufbereitung von Stichprobenergebnissen mittels Box-Plot;237
10.6;9.6 Beurteilende Statistik;238
10.6.1;9.6.1 Schätzung von Parametern einer Grundgesamtheit;238
10.6.2;9.6.2 Zentraler Grenzwertsatz;239
10.6.3;9.6.3 Berechnung von Konfidenzintervallen;240
10.6.4;9.6.4 Wahrscheinlichkeitsnetz;245
10.7;9.7 Beispiel;247
10.8;9.8 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren;249
10.9;9.9 Verwendete Literatur;250
11;10 Hypothesentests;252
11.1;10.1 Zielsetzung von Hypothesentests;252
11.2;10.2 Einordnung der Hypothesentests in den Produktentstehungsprozess;253
11.3;10.3 Wichtige Grundlagen;254
11.3.1;10.3.1 Grundlagen von statistischen Tests;254
11.3.2;10.3.2 Der P-Wert;262
11.3.3;10.3.3 Einfaktorielle Varianzanalysen;263
11.3.4;10.3.4 Zweifaktorielle Varianzanalysen;266
11.4;10.4 Durchführung von Hypothesentests;269
11.4.1;10.4.1 Auswahl des Tests;269
11.4.2;10.4.2 Planung des Tests;277
11.4.3;10.4.3 Durchführung des Tests und Interpretationder Ergebnisse;278
11.5;10.5 Zusammenfassung;281
11.6;10.6 Verwendete Literatur;282
12;11 Korrelations- und Regressionsanalysen;284
12.1;11.1 Zielsetzung;284
12.2;11.2 Einordnung der Methode in den Produktentstehungsprozess;285
12.3;11.3 Vorgehensweise bei der Anwendung;285
12.3.1;11.3.1 Daten sichten und aufbereiten;286
12.3.2;11.3.2 Korrelationsanalyse;292
12.3.3;11.3.3 Auswahl des Regressionsmodells und Modellierung;296
12.3.4;11.3.4 Modell überprüfen;305
12.3.5;11.3.5 Optimierung;311
12.4;11.4 Praxisbeispiel Feuchtesensor;312
12.4.1;11.4.1 Daten sichten und aufbereiten;312
12.4.2;11.4.2 Durchführung der Regressionsrechnung;314
12.4.3;11.4.3 Modell überprüfen;315
12.4.4;11.4.4 Optimierung;318
12.5;11.5 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren;319
12.6;11.6 Verwendete Literatur;319
13;12 Modellbildung von Systemen;320
13.1;12.1 Zielsetzung;320
13.2;12.2 Einordnung der analytischen Modellbildung in den Produktentstehungsprozess;320
13.3;12.3 Grundbegriffe;321
13.3.1;12.3.1 Systembegriff und Systemeigenschaften;321
13.3.2;12.3.2 Systemgrenzen und Systemumgebung;323
13.3.3;12.3.3 Zustand und Zustandsgrößen eines Systems;324
13.4;12.4 Vorgehensweise bei der Anwendung;326
13.4.1;12.4.1 Definition des Modellzweckes;326
13.4.2;12.4.2 Beschreibung des Systems mit Wirkungsgraphen;327
13.4.3;12.4.3 Entwicklung des Simulationsmodells;329
13.4.4;12.4.4 Bestimmung der Größe von Systemparametern;337
13.4.5;12.4.5 Durchführung der Simulation mit bekannten Parametern und Verifizierung;338
13.5;12.5 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren;339
13.6;12.6 Verwendete Literatur;339
14;13 Design of Experiments – DoE;340
14.1;13.1 Zielsetzung;340
14.2;13.2 Einordnung von DoE in den Produktentstehungsprozess;341
14.3;13.3 Grundbegriffe;343
14.3.1;13.3.1 Mathematische Modellierung;343
14.3.2;13.3.2 Prinzipien von DoE;345
14.3.3;13.3.3 Orthogonale und balancierte Versuchspläne;347
14.3.4;13.3.4 „One Factor at a Time“-Versuchspläne;348
14.3.5;13.3.5 Vollfaktorielle Versuchspläne;350
14.3.6;13.3.6 Teilfaktorielle Versuchspläne;353
14.3.7;13.3.7 Blockbildung und Randomisierung;357
14.3.8;13.3.8 Response Surface Design;359
14.3.9;13.3.9 Box-Behnken-Versuchspläne;363
14.3.10;13.3.10 D-optimale Versuchspläne;364
14.3.11;13.3.11 Taguchi-Versuchspläne für Robustheitsanalysen;366
14.3.12;13.3.12 Auswertung von Versuchsplänen;371
14.4;13.4 Vorgehensweise bei der Anwendung;379
14.4.1;13.4.1 Durchführung einer Systemanalyse;380
14.4.2;13.4.2 Wahl des Versuchsdesigns;380
14.4.3;13.4.3 Planung/Bereitstellung von Ressourcen;381
14.4.4;13.4.4 Versuchsdurchführung;382
14.4.5;13.4.5 Datenanalyse;382
14.4.6;13.4.6 Ergebnisbestätigung;383
14.5;13.5 Praxisbeispiel;383
14.5.1;13.5.1 Durchführung der Systemanalyse;383
14.5.2;13.5.2 Wahl des Versuchsdesigns;384
14.5.3;13.5.3 Datenanalyse;386
14.5.4;13.5.4 Ergebnisbestätigung;387
14.6;13.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren;388
14.7;13.7 Verwendete Literatur;389
15;14 Optimierungund Robustheitsanalysenmittels Simulation;390
15.1;14.1 Ziele der Optimierung und Robustheitsanalyse mittels Simulation;390
15.2;14.2 Einsatz der Simulation im PEP;391
15.3;14.3 Wichtige Grundlagen der Simulation;392
15.3.1;14.3.1 Grundbegriffe der Simulation;392
15.3.2;14.3.2 Abgrenzung Sensitivitätsanalyse, Optimierungund Robustheitsbewertung;394
15.3.3;14.3.3 Einführung in Optimierungsverfahren;395
15.3.4;14.3.4 Deterministische Optimierungsverfahren;396
15.3.5;14.3.5 Stochastische Optimierungsverfahren;401
15.3.6;14.3.6 Verfahren der Robustheitsanalyse oder Störvariablenexperimente;405
15.3.7;14.3.7 Robuste Optimierung;410
15.4;14.4 Vorgehensweise bei der Anwendung;411
15.4.1;14.4.1 System- und Parameterbeschreibung;411
15.4.2;14.4.2 Aufbau des Simulationsmodells;411
15.4.3;14.4.3 Durchführung der Sensitivitätsanalyse;412
15.4.4;14.4.4 Optimierung;412
15.4.5;14.4.5 Robustheitsbewertung;412
15.5;14.5 Praxisbeispiel Simulation;413
15.5.1;14.5.1 System- und Parameterbeschreibung, Aufbau Simulationsmodell;413
15.5.2;14.5.2 Sensitivitätsanalyse;417
15.5.3;14.5.3 Optimierung;419
15.5.4;14.5.4 Robustheitsanalyse;429
15.5.5;14.5.5 Schlussfolgerungen und Ausblick;433
15.6;14.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren;434
15.7;14.7 Verwendete Literatur;435
16;15 Messsystemanalysen (MSA);438
16.1;15.1 Zielsetzung;438
16.2;15.2 Einordnung der MSA in den Produktentstehungsprozess;440
16.3;15.3 Grundbegriffe;441
16.3.1;15.3.1 Messsystem;441
16.3.2;15.3.2 Kalibrieren, Eichen, Justieren;442
16.3.3;15.3.3 Ansprechschwelle, Auflösung;442
16.4;15.4 Vorgehensweise bei der Anwendung;444
16.4.1;15.4.1 Überprüfung der systematischen Messabweichung (Verfahren 1);446
16.4.2;15.4.2 Untersuchung der Linearität (Verfahren 4);450
16.4.3;15.4.3 Bewertung eines Messsystems bezüglich Streuverhalten unter Einfluss des Prüfers (Verfahren 2);453
16.4.4;15.4.4 Bewertung eines Messsystems bezüglich Streuverhalten ohne Einfluss des Prüfers (Verfahren 3);463
16.4.5;15.4.5 Bewertung eines Messsystems bezüglich seines Langzeitverhaltens (Verfahren 5);467
16.4.6;15.4.6 Prüfung der Fähigkeit attributiver Prüfprozesse (Verfahren 6);469
16.5;15.5 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren;475
16.6;15.6 Verwendete Literatur;475
17;16 Statistische Prozesslenkung – SPC;476
17.1;16.1 Zielsetzung;476
17.2;16.2 Einordnung von SPC in den Produktentstehungsprozess;477
17.3;16.3 Grundbegriffe;478
17.3.1;16.3.1 Prozessbeherrschung, Prozessfähigkeit;478
17.3.2;16.3.2 Prozesstypen nach DIN 55319;480
17.4;16.4 Vorgehensweise bei der Anwendung;481
17.4.1;16.4.1 Festlegung des Merkmals und der Messeinrichtung;481
17.4.2;16.4.2 Auswahl des Regelkartentyps;481
17.4.3;16.4.3 Festlegung des Stichprobenumfanges n;483
17.4.4;16.4.4 Festlegung des Stichprobenentnahmeintervalls;488
17.4.5;16.4.5 Durchführung eines Vorlaufes, Bestimmung des Prozesstyps;489
17.4.6;16.4.6 Berechnung der Eingriffsgrenzen;490
17.4.7;16.4.7 Erstellung eines Reaktionsplans;493
17.4.8;16.4.8 Führen und Auswerten der Regelkarte;493
17.5;16.5 Praxisbeispiel;494
17.5.1;16.5.1 Weiterführende Betrachtungen mithilfe von QS Stat®;497
17.5.2;16.5.2 Ergebnisdarstellung in Minitab®;502
17.6;16.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren;502
17.7;16.7 Verwendete Literatur;503
18;17 Prozessfähigkeitsuntersuchungen;504
18.1;17.1 Ziel von Prozessfähigkeitsuntersuchungen;504
18.2;17.2 Einordnung von Prozessfähigkeit in den Produktentstehungsprozess;504
18.3;17.3 Grundbegriffe;506
18.3.1;17.3.1 Maschinenfähigkeit, Prozessfähigkeit,Prozessleistung;506
18.3.2;17.3.2 Prozessfähigkeitskennzahlen;506
18.3.3;17.3.3 Vertrauensbereich von Prozessfähigkeitskennwerten;509
18.3.4;17.3.4 Maschinenfähigkeitskennzahlen;510
18.3.5;17.3.5 Berechnung des Sigma-Niveaus;510
18.4;17.4 Vorgehensweise bei der Anwendung;513
18.4.1;17.4.1 Erfassung der Prozessdaten;513
18.4.2;17.4.2 Untersuchung der Prozessstabilität;515
18.4.3;17.4.3 Bestimmung der Wahrscheinlichkeitsverteilung;515
18.4.4;17.4.4 Berechnung der Fähigkeitskennwerte für stabile Prozesse;516
18.4.5;17.4.5 Berechnung der Fähigkeitskennwerte für nicht stabile Prozesse;518
18.5;17.5 Praxisbeispiel;520
18.5.1;17.5.1 Erfassen der Prozessdaten, Untersuchungsdauer;520
18.5.2;17.5.2 Untersuchung der Prozessstabilität, Bestimmung der Wahrscheinlichkeitsverteilung;520
18.5.3;17.5.3 Ermittlung der Fähigkeitskennwerte(nicht stabile Prozesse);521
18.6;17.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren;524
18.7;17.7 Verwendete Literatur;525
19;18 Toleranzanalyse;526
19.1;18.1 Zielsetzung;526
19.2;18.2 Einordnung der Toleranzanalyse im Produktentstehungsprozess;527
19.3;18.3 Grundbegriffe;529
19.3.1;18.3.1 Wirkbeziehungen;529
19.3.2;18.3.2 Lineare Toleranzüberlagerung;530
19.3.3;18.3.3 Nicht lineare Toleranzüberlagerung;531
19.3.4;18.3.4 Worst-Case-Tolerierung;533
19.3.5;18.3.5 Statistische Tolerierung;533
19.4;18.4 Vorgehensweise bei der Anwendung;533
19.4.1;18.4.1 Systemabgrenzung;533
19.4.2;18.4.2 Toleranzfestlegung/Toleranzkonzept;534
19.4.3;18.4.3 Verteilungsfunktion der Eingangsgrößen;534
19.4.4;18.4.4 Identifikation des Wirkzusammenhanges;535
19.4.5;18.4.5 Verteilungsfunktion der Ausgangsgröße y;536
19.4.6;18.4.6 Toleranzanpassung;545
19.4.7;18.4.7 Statistische Überwachung der Eingangsgrößen;548
19.5;18.5 Praxisbeispiel Temperatursensor;548
19.5.1;18.5.1 Systemabgrenzung;548
19.5.2;18.5.2 Toleranzen und Verteilungsform der Eingangsgrößen;549
19.5.3;18.5.3 Identifikation des Wirkzusammenhanges;550
19.5.4;18.5.4 Bestimmung des Toleranzbereiches der Ausgangsgröße;550
19.5.5;18.5.5 Toleranzanpassung;551
19.5.6;18.5.6 Ausblick;552
19.6;18.6 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren;553
19.7;18.7 Verwendete Literatur;553
20;19 Reliability Engineering –Zuverlässigkeitsanalysen;554
20.1;19.1 Zielsetzung von Reliability Engineering;554
20.2;19.2 Einsatz von Reliability Engineering im Produktentstehungsprozess;555
20.3;19.3 Wichtige Grundlagen;556
20.3.1;19.3.1 Grundbegriffe der Zuverlässigkeitsuntersuchung;556
20.3.2;19.3.2 Testbeschleunigung, Testraffung;559
20.3.3;19.3.3 Testverfahren für die Zuverlässigkeitsanalyse;561
20.3.4;19.3.4 Weibull-Theorie;564
20.4;19.4 Vorgehensweise bei der Anwendung;569
20.4.1;19.4.1 Festlegung der Zuverlässigkeitsziele;569
20.4.2;19.4.2 Design for Reliability;571
20.4.3;19.4.3 Erstellung von Zuverlässigkeitstestplänen;572
20.4.4;19.4.4 Durchführung von Zuverlässigkeitstests;576
20.4.5;19.4.5 Evaluierung, Analyse und Bewertung;577
20.5;19.5 Zusammenfassung und Erfolgsfaktoren;578
20.6;19.6 Verwendete Literatur;579
21;20 Umsetzungvon DFSS im Unternehmen;580
21.1;20.1 Strategische Gesichtspunkte;580
21.2;20.2 Umsetzungvon DFSS am Beispiel Bosch;582
21.2.1;20.2.1 Rahmenbedingungen;582
21.2.2;20.2.2 Die Rolle von DFSS in der Produktentwicklung;583
21.2.3;20.2.3 Einzelheiten der Umsetzung von DFSS bei Bosch;584
21.3;20.3 Zusammenfassung;588
22;Abkürzungen;590
23;Literatur;593
24;Register;597
25;Die Autoren;605
26;Die Co - Autoren;609
14 Optimierungund Robustheitsanalysen mittels Simulation (S. 373-374)
14.1 Ziele der Optimierung und Robustheitsanalyse mittels Simulation
Im Laufe des Produktentstehungsprozesses kommt es meist zu Fragestellungen wie:
- Existiert ein Optimum bei der Einstellung der Designparameter hinsichtlich der Erfüllung der Produktanforderungen?
- Wie robust, d. h. wie unempfindlich gegenüber zwangsläufig auftretenden Streuungen der Herstellparameter bzw. in der Feldanwendung, ist das Design?
Die Herausforderung moderner Entwicklungsprozesse besteht darin, schon frühzeitig im Produktdesign die oben genannten Fragestellungen zu beantworten. Dies gelingt immer besser durch den vermehrten Einsatz von Simulationswerkzeugen. Dadurch können in einer sehr frühen Entwicklungsphase schon Aussagen über die späteren Produkteigenschaften getroffen werden. Werden einzelne Anforderungen an das Produktdesign noch nicht erfüllt, kann in einer frühen Phase der Produktentwicklung oftmals noch ohne extremen finanziellen Mehraufwand das Design an die Anforderungen angepasst werden.
Häufig führt die Suche nach einer verbesserten Lösung bei der Veränderung mehrerer Parameter auf ein Optimierungsproblem. Wenn mehrere Produkteigenschaften von der Änderung der Parameter betroffen sind, ist bei der Suche nach einem Optimum ein Kompromiss zwischen den einzelnen Anforderungen zu suchen. Für die Lösung derartiger Fragestellungen wurden in den vergangenen Jahren leistungsfähige Optimierungsalgorithmen entwickelt, die in kommerziellen Programmen angeboten werden.
Hat man einen optimalen Kompromiss der Parameter gefunden, gilt es diesen gegen die zwangsläufig auftretenden streuenden Umgebungsparameter abzusichern. Im Rahmen von Prozessfähigkeitsuntersuchungen in der Serienproduktion wird eine Anzahl von Teilen sehr genau untersucht und über statistische Methoden Verteilungsfunktionen, Mittelwerte und Streuungen ausgewertet. Diese Informationen können bei der Entwicklung neuer Produkte genutzt werden, um damit die Streuung von Produkteigenschaften im Rahmen von Robustheitsuntersuchungen abzuschätzen. Dazu werden diese Informationen an Optimierungstools übergeben, die damit die Eingangsgrößen der Simulationsmodelle variieren. Damit ist es bei vergleichsweise gerin, gem Aufwand möglich, den Einfluss von streuenden Parametern und Umgebungsbedingungen zu simulieren, die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Fehlfunktionen oder Versagen abzuschätzen und damit ein anforderungsgerechtes und robustes Design zu entwickeln.
Leitfragen
- Welche Eigenschaften wird das Produkt hinsichtlich Spezifikationserfüllung, Zuverlässigkeit und Robustheit aufweisen?
- Gibt es ein Optimum in der Auslegung des Produktes oder des Systems?
- Welche entscheidenden Wirkzusammenhänge gibt es im System?
- Kann das Produkt mit diesen Erkenntnissen noch robuster – also unempfindlicher gegenüber Störfaktoren – konstruiert werden?
- Können aufgrund einer sinnvoll gewählten Simulation Versuchsläufe mit Musterteilen eingespart werden?
14.2 Einsatz der Simulation im PEP
Der Einsatz von Simulationsmethoden kann beinahe während des gesamten Entwicklungsprozesses erfolgen (Bild 14.1). Nachdem erste Konzeptideen z. B. mittels TRIZ entwickelt worden sind, können diese oftmals bereits mit Simulationsmethoden untersucht werden. Dabei werden erste Aussagen über die grundsätzliche Machbarkeit gewonnen, die bei der Konzeptbewertung und ,auswahl (z. B. systematisch durch PughMatrix oder Priorisierungsmatrix) mit herangezogen werden.
Ist ein zielführendes Konzept ausgewählt worden, gilt es dieses durch die verschiedensten Simulationsmethoden abzusichern. Oft werden aus Simulationsmodellen die Parameter des Konzeptes (beispielsweise einer Konstruktion) ausgelegt. Zusätzliche Anforderungen wie Festigkeit, akustische Aspekte, Komfort, Crashfestigkeit und Ähnliches können ebenfalls durch geeignete Simulationsmethoden untersucht werden. Wird dabei festgestellt, dass einzelne Anforderungen noch nicht die Vorgaben erfüllen, müssen durch Variation einzelner Parameter die Eigenschaften der Konstruktion verändert werden.
