Produktentwicklung

Unter Produktentwicklung (PE) wird die Tätigkeit zum Lösen einer technischen Aufgabe verstanden. Die beiden klassischen Begriffe und Tätigkeiten Entwickeln (Forschung & Entwicklung: Vorentwicklung) und Konstruieren sind in Produktentwicklung zusammengefasst worden. Produktentwicklung beginnt bereits bei der am Anfang stehenden Idee und reicht bis zur Markteinführung des Produkts (der technischen Lösung).

Die Bildung des Begriffs Produktentwicklung erfolgte mit vermehrter Anwendung einer systematischen und methodischen Arbeitsweise, die bisher vorherrschendes intuitives Vorgehen bei technischen Lösungen wesentlich ergänzt und die Entwicklung marktfähiger Produkte besser planbar und nachprüfbar macht.^[1]

Ablauf

Der folgende Ablauf entspricht der Produktentwicklungsmethodik nach Pahl/Beitz.^[2] Er ist in der Regel iterativ, das heißt, dass bei der Arbeit in einer späteren Phase frühere Arbeit nochmals aufgenommen und deren bisherige Ergebnisse korrigiert werden.

Planungsphase (Aufgabe klären)

Arbeitsziel ist die Erstellung des Lastenhefts (Anforderungsliste ^[3]).

Entwicklung im eigenen Auftrag (z.B. bei einem Automobilhersteller): Bei einer intensiven Marktanalyse wird zum Beispiel mit Hilfe folgender Fragen eine Entwicklungs-Aufgabe formuliert:

• „Was will der Kunde?“
• „Was bietet die Konkurrenz?“
• „Wo gibt es bei uns neue Produkt-Ideen?“
• „Wer ist unsere Zielgruppe?“
• „Wo im Produktlebenszyklus befindet sich unser bisheriges Produkt?“
• „Welchen Nutzen bringt das?“.

Bei der Entwicklung komplexer Produkte, die in mittleren Losgrößen hergestellt werden sollen, ist die Zielkostenkonstruktion hilfreich, bei der zuerst der Preis eines Produktes festgelegt wird, bevor mit der Entwicklung begonnen wird.

Vom Kunden erstelltes Lastenheft: Der Kunde stellt ein sogenanntes Lastenheft auf, worin die Anforderungen an das neue Produkt beschrieben werden.

Ist das Lastenheft erstellt, werden innerhalb der Entwicklungsabteilungen technische Möglichkeiten, das Produkt zu realisieren, auf funktionaler Ebene untersucht; es entsteht das Pflichtenheft für die Entwicklung. Im Falle von Divergenzen zwischen Lasten- und Pflichtenheft muss ein Abgleich stattfinden, bevor mit der Auftragserteilung die eigentliche Produktentwicklung beginnt.

Konzeptphase

Die Lösung der Aufgabe ist prinzipiell festzulegen, ein Konzept ist zu erarbeiten.^[4]

Grundsätzlich ist eine Vielzahl von Lösungen möglich. Um sie neben bisher bekannten Lösungen zu erkennen, ist es vorteilhaft, den Wesenskern der Aufgabe durch eine abstrakte Darstellung der Produkt-Funktion zu finden.^[5] Die Aufgabe sollte zum Beispiel nicht lauten, dass eine Geschirr-Spül-Maschine sondern eine Geschirr-Reinigungs-Maschine zu entwickeln ist.

Die Produkt-Funktion wird in Teil-Funktionen zerlegt (das Geschirr muss außer dem Reinigen unter anderem zugeführt und gelagert werden), was auch den Vorteil hat, dass an großen Projekten bereits in dieser Phase parallel arbeitende Gruppen eingesetzt werden können.

Für jede Teil-Funktion gibt es verschiedene Lösungsprinzipien in Form vorwiegend physikalische Effekte (das Geschirr ließe sich durch Putzen, Schütteln, Spülen oder anders reinigen). Durch die Verknüpfung der je Teilfunktion gefundenen Prinzipien entsteht eine Vielzahl von Lösungsvarianten für die Gesamt-Funktion. Sie sind abstrakt, Kennzeichen ist ihre Wirkstruktur, die in Blockschaltbildern dargestellt werden kann. Unmögliche Varianten sind schnell erkennbar. Die verbleibende Vielzahl muss auf ein (oder wenige) Lösungsprinzip durch eine Bewertung reduziert werden, bevor ein (oder wenige) Entwurf angefertigt werden kann.

Die systematische und methodische Bewertung gehört zu den wesentlichen Merkmalen der modernen Produktentwicklung. Beispiele sind die Nutzwertanalyse und die in der Richtlinie VDI 2225 enthaltene Methode, die auf Fritz Kesselring zurück geht. Der Morphologische Kasten kann sowohl beim Finden mehrerer Lösungsprinzipien als auch beim Bewerten benutzt werden.

Dem ausgewählten Lösungsprinzip werden Funktionsträger hinzugefügt. Mit dem entstehenden Real-Konzept beginnt die Entwurfsphase.

Entwurfsphase

Die als Konzept vorliegende Lösung ist gestalterisch festzulegen.^[6]

Zuerst werden die Funktions-Träger (Bausteine) grobmaßstäblich zusammen gesetzt. Nachdem sie quantitativ (zum Beispiel Festigkeitsberechnung), ästhetisch (Produktdesign), ergonomisch, sicherheitstechnisch und fertigungsgerecht dimensioniert sind, entsteht ein maßstäblicher Feinentwurf.

Damit werden einfache maßstäbliche Modelle zur Bewertung der äußeren Erscheinung und Funktionsmodelle hergestellt. Letztere dienen zum Beweis der Funktion. Sie sind zwingend nötig, wenn enthaltene Teil-Funktionen auch nach neuestem Stand der Ingenieurwissenschaften nicht mit genügender Sicherheit voraussagbar sind.

Ausarbeitungsphase

Der Entwurf ist so auszuarbeiten, dass das Produkt in Serie hergestellt werden kann.^[7]

Ausarbeiten ist die klassische Tätigkeit des Konstruierens, wobei die Konstruktions-Unterlagen entstehen.

Liegen die Einzelteil-Zeichnungen vor, werden bereits Prototypen angefertigt und getestet, um Zeichnungs- oder ältere prinzipielle Fehler zu beseitigen. Montagezeichnungen werden erst danach erstellt. Mit einer so genannten Nullserie wird geprüft, ob alle Hilfsmittel, wie besondere Werkzeuge und Vorrichtungen, für die Serienfertigung tauglich sind. Aus wirtschaftlichen Gründen (Vermeiden von Ausschuss) wird der Fertigung in großen Serien noch eine kleine Erstserie vorgeschaltet, um eine störungsfreie Produktion zu garantieren.

Markteinführung

Im Regelfall wird die Markteinführung bereits mit Prototypen begonnen, die ausgewählten Kunden zur Erprobung angeboten werden (Marktkommunikation). Mit der Markteinführung beginnt der Produktlebenszyklus.

Wird das Produkt nach entsprechenden Werbemaßnahmen gut verkauft, so war auch das die Produktentwicklung begleitende Akzeptanzmanagement erfolgreich.

Studium

Seit 1996 gibt es in Deutschland das Fach Produktentwicklung als einen eigenständigen Studiengang mit dem Abschluss Bachelor. Dieser Studiengang wird unter anderem an der Fachhochschule Bielefeld angeboten. Des Weiteren wird der Diplomstudiengang Maschinenbau mit der Vertiefungsrichtung Integrierte Produktentwicklung an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg angeboten. Fachlich ausgewiesen auf diesem Gebiet sind der Lehrstuhl für Produktentwicklung der TU München, die Institute Produktentwicklung und Maschinenelemente (pmd) und Elektromechanische Konstruktionen (EMK) an der TU Darmstadt und das Institut für Produktentwicklung (IPEK) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), sowie das Institut Produktentwicklung und Konstruktionstechnik der TU Hamburg-Harburg. An der FH Bingen gibt es auch die Möglichkeit als Wirtschaftsingenieur Produktentwicklung zu studieren. Ab dem Wintersemester 2008/2009 ist es möglich, den Master-Studiengang "Integrierte Produktentwicklung" an der Fachhochschule Südwestfalen (Iserlohn) zu studieren. An der Hochschule Pforzheim wird seit dem Wintersemester 2005 der Master-Studiengang "Produktentwicklung" angeboten. Die Hochschule Rhein-Main bietet den berufsbegleitenden postgradualen Master-Studiengang "Product-Development and Manufacturing" an. Die Fachhochschule Aachen bietet ebenfalls den Masterstudiengang Produktentwicklung an. Auch die Fachhochschule Schweinfurt bietet den Studiengang Maschinenbau mit Schwerpunkt "Produktentwicklung" an.

Literatur

• Gerhard Pahl: Konstruktionslehre. Grundlagen erfolgreicher Produktentwicklung. Methoden und Anwendung. 7. Aufl. Springer, Berlin 2007, ISBN 978-3-540-34060-7.
• Werner Engeln: Methoden der Produktentwicklung. Oldenbourg Industrieverlag, München 2006, ISBN 978-3-8356-3112-0
• Udo Lindemann: Methodische Entwicklung technischer Produkte. 2. Aufl. Springer, Berlin 2007, ISBN 978-3-540-37435-0.
• Thomas Weber: Innovative Produktentwicklung - Das Ergebnis nicht dem Zufall überlassen], AWNET, Berlin 2007
• Thomas Brinkmann: Produktentwicklung mit Kunststoffen. Carl Hanser Verlag, München 2008, ISBN 978-3-446-22892-4
• Thomas Brinkmann: Produktentwicklung mit Kunststoffen. Carl Hanser Verlag, München 2010, ISBN 978-3-446-42243-8 mit Online-Version und Aktualisierungen unter "Online-Lesen" unter Impetus Plastics Consulting
• Arno Langbehn: Praxishandbuch Produktentwicklung. Campus Verlag, Frankfurt New York 2010, ISBN 978-3-593-39201-1

Einzelnachweise

1. ↑ Pahl/Beitz: Konstruktionslehre, Grundlagen erfolgreicher Produktentwicklung, Methoden und Anwendung, Springer, 2003 und 2005, Seite 10, ISBN 3-540-22048-8
2. ↑ Pahl/Beitz: Konstruktionslehre, Grundlagen erfolgreicher Produktentwicklung, Methoden und Anwendung, Springer, 2003 und 2005, Kapitel 5 bis 8, ISBN 3-540-22048-8
3. ↑ Pahl/Beitz: Konstruktionslehre, Grundlagen erfolgreicher Produktentwicklung, Methoden und Anwendung, Springer, 2003 und 2005, Seite 187, ISBN 3-540-22048-8
4. ↑ Pahl/Beitz: Konstruktionslehre, Grundlagen erfolgreicher Produktentwicklung, Methoden und Anwendung, Springer, 2003 und 2005, Seite 203, ISBN 3-540-22048-8
5. ↑ Pahl/Beitz: Konstruktionslehre, Grundlagen erfolgreicher Produktentwicklung, Methoden und Anwendung, Springer, 2003 und 2005, Seite 205, ISBN 3-540-22048-8
6. ↑ Pahl/Beitz: Konstruktionslehre, Grundlagen erfolgreicher Produktentwicklung, Methoden und Anwendung, Springer, 2003 und 2005, Seite 276, ISBN 3-540-22048-8
7. ↑ Pahl/Beitz: Konstruktionslehre, Grundlagen erfolgreicher Produktentwicklung, Methoden und Anwendung, Springer, 2003 und 2005, Seite 522, ISBN 3-540-22048-8