Modulare Produktstrukturen finden sich in nahezu allen Lebensbereichen. Die russische Raumstation MIR wie auch die ISS ALPHA sind aus Modulen aufgebaut. Andererseits sind auch solch alltägliche Erzeugnisse wie Fahrräder oder Computer modular. Die Gründe für den Produktaufbau sind hierbei sicherlich unterschiedlich. Bei der Raumstation könnten die Transportkapazitäten oder auch die Verteilung der Entwicklungsarbeit auf verschiedene Nationen und Forschungsinstitute eine Rolle gespielt haben. Bei Gebrauchsgütern hat dagegen die Anpassung an Kundenwünsche und die Kombination von Komponenten verschiedener Hersteller in einem Produkt eine wesentliche Bedeutung. Das in letzter Zeit vermehrt zu beobachtende Auftreten modularer Produktarchitekturen hat diverse Gründe, die in der vorliegenden Arbeit dargestellt werden.
Ein wesentlicher Anlaß zur Modularisierung von Erzeugnissen ist in der Anpassung der Unternehmen an die verschiedenen Kundenwünsche zu sehen. Diese führen zu einer verstärkten Variantenbildung, die wiederum die Komplexität und die Kosten der Hersteller in die Höhe treibt. Ohne die interne Komplexität wesentlich zu erhöhen, bieten modulare Produktstrukturen die Möglichkeit, kundenspezifische Erzeugnisse auf den Markt zu bringen.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem systematischen Erarbeiten von modularen Produktstrukturen. In Abschnitt 2 werden zunächst die wesentlichen mit Modularität zusammenhängenden Begriffe definiert und näher erläutert. Im nächsten Kapitel (siehe Abschnitt 3) werden die übergeordneten Ziele der Modularisierung von Produkten dargestellt. Der Einstieg in ein Thema wird durch Beispiele erheblich erleichtert. Aus diesem Grund sind in Abschnitt 4 anhand von Produktbeispielen die wesentlichen Eigenschaften modularer und integraler Produkte dargestellt.
Eine konsequente Modularisierung der Produkte eines Unternehmens hat vielfältige Wirkungen. Diese werden in Abschnitt 5 näher beschrieben. Die Modularisierung industriell hergestellter Produkte hat viele Vorteile. Die Frage ist, wie sich eine geeignete modulare Produktarchitektur entwickeln läßt. In dieser Arbeit werden aktuelle Ansätze zur Modularisierung von Erzeugnissen ausführlich und anhand eines praktischen Beispiels erläutert (siehe Abschnitt 6 und Abschnitt 7) . Dabei wird auf die internationale wissenschaftliche Literatur zum Thema eingegangen. Die Methoden werden einer Bewertung unterzogen und mit ihren Vorzügen und Verbesserungspotentialen dargestellt.
Inhaltsverzeichnis
1 Problemstellung und Themenabgrenzung
2 Begriffsdefinitionen
2.1 Modulare Produktarchitekturen
2.1.1 Systemstruktur/-architektur
2.1.2 Produktstruktur/-architektur
2.1.2.1 Modulare und integrale Produktarchitekturen
2.1.2.2 Typen der Modularität
2.1.2.3 Arten der Modularität
2.2 Modul
2.2.1 Definition nach Piller
2.2.2 Definition nach Schmoeckel
2.2.3 Definition der Fa. Siemens
2.2.4 Definition der Fa. Behr
2.3 Schnittstellen
2.4 Grad der Modularisierung
2.5 Produktplattformen
3 Ziele der Modularisierung
3.1 Komplexitätsreduktion
3.1.1 Komplexität in der Systemtheorie
3.1.2 Komplexitätsarten
3.1.2.1 Externe Komplexität
3.1.2.2 Leistungskomplexität
3.1.2.3 Innenkomplexität
3.1.3 Entstehungsursachen der Variantenvielfalt
3.1.3.1 Unternehmensexterne Entstehungsursachen
3.1.3.2 Unternehmensinterne Entstehungsursachen
3.1.4 Wirkung der Modularisierung bezüglich der Komplexität
3.2 Größeneffekte
3.2.1 Economies of Scale
1.1.2 Economies of Scope
1.3 Flexibilität und Kundenorientierung
1.4 Verteilte Produktentstehung
4 Beispielhafte Darstellung integraler und modularer Produkte
4.1 Integrale Produkte
4.2 Modulare Produkte
5 Auswirkungen der Modularisierung in der Prozeßkette
5.1 Konstruktion und Entwicklung
5.1.1 Entwicklung der Produktstruktur
5.1.2 Parallelität der Entwicklungsaufgaben
5.2 Wissensmanagement
5.3 Produktion und Produktionssteuerung
5.4 Zulieferer
5.4.1 Outsourcing
5.4.1.1 Gründe für Outsourcing
5.4.1.2 Gründe für Internalisierung
5.4.2 Anforderungen an Modul- und Systemlieferanten
5.4.3 Zusammenarbeit mit Zulieferern
5.5 Mitarbeiter
5.6 Logistik
5.7 Strategien in von Modularität bestimmten Märkten
5.8 Kundenorientierung und Mass Customization
6 Konzepte zur Entwicklung modularer Produkte
6.1 Modular Function Deployment
6.1.1 Bestimmung der Kundenanforderungen
6.1.2 Auswahl technischer Lösungen
6.1.3 Generierung von Modularisierungskonzepten
6.1.3.1 Modultreiber
6.1.3.2 Module Indication Matrix
6.1.4 Bewertung der Konzepte
6.1.4.1 Entwicklungszeit
6.1.4.2 Entwicklungskosten
6.1.4.3 Entwicklungskapazität
6.1.4.4 Produktkosten
6.1.4.5 Systemkosten
6.1.4.6 Vorlaufzeit
6.1.4.7 Qualität
6.1.4.8 Variantenflexibilität
6.1.4.9 Service/Upgrading
6.1.4.10 Recyclingfähigkeit
6.1.5 Optimierung der Module
6.1.6 House of Modular Function Deployment
6.2 Erweiterung von MFD durch Relational Reasoning
6.2.1 Design Structure Matrix
6.2.2 Gruppierung der Modultreiber
6.2.3 Aufbau der Produktstruktur
7 Illustratives Beispiel
7.1 Funktionsanalyse
7.2 Module Indication Matrix
7.3 Relational Matrix
7.4 Design Structure Matrix
7.5 Aufstellen modularer Konzepte
8 Kritische Betrachtung der Methoden
8.1 Modular Function Deployment
8.2 Relational Reasoning
9 Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab, ein systematisches Vorgehen zur Entwicklung modularer Produktstrukturen aufzuzeigen, um Herausforderungen wie Komplexität, Variantenvielfalt und steigende Marktanforderungen zu bewältigen. Die zentrale Forschungsfrage untersucht, wie durch den gezielten Einsatz modularer Architekturen und Plattformkonzepte Effizienzsteigerungen entlang der gesamten Prozesskette erzielt werden können.
- Grundlagen und Definitionen modularer Produktarchitekturen
- Analyse der Ziele und Wirkungsmechanismen der Modularisierung
- Methodische Ansätze zur Entwicklung modularer Konzepte (MFD und Relational Reasoning)
- Auswirkungen der Modularisierung auf Konstruktion, Produktion und Zulieferer
- Kritische Bewertung der eingesetzten Entwicklungsmethoden
Auszug aus dem Buch
6.1.3 Generierung von Modularisierungskonzepten
Es gibt viele Gründe für die Modularisierung von Produkten, von denen einige in den vorangegangenen Kapiteln dieser Arbeit erläutert wurden. Erixon versucht die Vielzahl dieser Ursachen in sogenannten Modultreiber zusammenzufassen. Es wurden zwölf davon identifiziert und in sechs übergeordnete Gruppen zusammengefaßt:
1. Product development and design
• Carry over
• Technological evolution / technology push
• Planned design changes / product planning
2. Variance
• Technical specification
• Styling
3. Production
• Common unit
• Process and/or organization re-use
4. Quality
• Separate testing of functions
5. Purchasing
• Supplier offers black box
6. After Sales
• Service and maintenance
• Upgrading
• Recycling
Die oben genannten Modultreiber beziehen sich auf den gesamten Produktlebenszyklus und versuchen die Kriterien für die Modulbildung zu systematisieren. Im folgenden werden die einzelnen Treiber näher erläutert.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Problemstellung und Themenabgrenzung: Die Einleitung motiviert die Relevanz modularer Strukturen als Antwort auf steigende Marktkomplexität und Kundenanforderungen.
2 Begriffsdefinitionen: Dieses Kapitel liefert eine theoretische Fundierung für Begriffe wie Modularität, Modul, Schnittstellen und Produktplattformen unter Einbeziehung systemtheoretischer Ansätze.
3 Ziele der Modularisierung: Es werden die übergeordneten strategischen Ziele wie Komplexitätsreduktion, Economies of Scale und Flexibilität analysiert.
4 Beispielhafte Darstellung integraler und modularer Produkte: Anhand praktischer Produktbeispiele werden die unterschiedlichen Architekturausprägungen und deren Merkmale erläutert.
5 Auswirkungen der Modularisierung in der Prozeßkette: Dieses Kapitel detailliert die Effekte der Modularisierung auf verschiedene Unternehmensbereiche von der Entwicklung über die Produktion bis hin zum Lieferantenmanagement.
6 Konzepte zur Entwicklung modularer Produkte: Es erfolgt eine detaillierte Einführung in die Methodiken "Modular Function Deployment" (MFD) und "Relational Reasoning" als strukturierte Vorgehensmodelle.
7 Illustratives Beispiel: Die theoretischen Methoden werden anhand eines Fotokamera-Beispiels in einem strukturierten Prozess praktisch angewendet.
8 Kritische Betrachtung der Methoden: Die eingesetzten Verfahren MFD und Relational Reasoning werden hinsichtlich ihrer Vorteile, Grenzen und Verbesserungspotentiale reflektiert.
9 Zusammenfassung und Ausblick: Das Fazit fasst die wesentlichen Ergebnisse zusammen und identifiziert Ansatzpunkte für zukünftige Forschung zur weiteren Optimierung der Modulbildung.
Schlüsselwörter
Modularisierung, Produktarchitektur, Modultreiber, Modular Function Deployment, Relational Reasoning, Systemtheorie, Komplexitätsreduktion, Produktplattformen, Design Structure Matrix, Kundennutzen, Mass Customization, Modulbildung, Fertigungstiefe, Schnittstellenmanagement, Prozeßkette
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht systematische Methoden und Ansätze, um Produkte modular zu gestalten und dadurch die Komplexität in der Produktentwicklung sowie Produktion besser zu beherrschen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die theoretische Abgrenzung modularer Begriffe, die Analyse der Ziele wie Komplexitätsreduktion und Skaleneffekte sowie die praktische Anwendung von Entwicklungsmethoden wie MFD.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist die Bereitstellung eines fundierten Vorgehensmodells, das es Unternehmen ermöglicht, effiziente und flexible modulare Produktstrukturen zu entwickeln.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit nutzt systemtheoretische Grundlagen und konzentriert sich auf die Methoden "Modular Function Deployment" (MFD) sowie "Relational Reasoning" zur strukturierten Modulbildung.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil befasst sich mit den Auswirkungen auf die gesamte Prozeßkette (Konstruktion, Zulieferer, Logistik) und liefert eine detaillierte Anleitung zur Anwendung der genannten Methoden.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Modularisierung, Produktarchitektur, MFD, Komplexitätsreduktion, Schnittstellen, Produktplattformen und Mass Customization.
Wie hilft die "Module Indication Matrix" (MIM) bei der Produktentwicklung?
Die MIM bewertet Funktionen anhand verschiedener Modultreiber, um auf einer objektiven Basis zu entscheiden, welche Funktionen idealerweise in einem Modul zusammengefasst werden sollten.
Warum ist die "Design Structure Matrix" (DSM) eine sinnvolle Ergänzung zu MFD?
Während MFD strategische Faktoren betont, deckt die DSM technische Wechselwirkungen und Konflikte zwischen Bauteilen auf, was eine technisch fundierte Integration ermöglicht.
- Citation du texte
- Thomas Schlichting (Auteur), 1999, Analyse und Optimierung von Methoden zur Bildung modularer Produktstrukturen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/185353
