Planungsverfahren für die Produktkonzeption

Die Entwicklung und Verbesserung von Produkten wird zunehmend als ein entscheidender Faktor für das Bestehen und das Wachstum von Unternehmen angesehen. Die Schaffung neuer oder die Verbesserung vorhandener Produkte stellt das Ziel der Produktentwicklung dar (HWProd 1996, Sp. 1426). Die Produktkonzeption, als eine direkt nach der Aufgabenklärung angesiedelte frühe Phase der Produktentwicklung, hat dabei die Aufgabe, die grundsätzlichen Realisierungsprinzipien der vom Kunden geforderten Produktfunktionen festzulegen. Aufgrund des frühen Zeitpunktes im Rahmen der Entwicklung des Produktes ist die Datenlage noch als unsicher einzustufen und zahlreiche Systemzusammenhänge lassen sich nur qualitativ beschreiben, es herrscht somit eine hohe Planungsunsicherheit. Auf der anderen Seite haben Entscheidungen der frühen Phasen der Produktentwicklung einen weitreichenden Einfluß, da sie einen Großteil der Lösungs- und Kostenstruktur bereits festlegen (siehe Abschnitt 2.2.4); das Produktkonzept bestimmt in großem Maße, welche Auswirkungen das Produkt während seiner gesamten Lebensdauer, von der Herstellung bis zur Entsorgung auf seine Umgebung ausübt. Für die Planung in der Produktkonzeption bringt diese Ausgangslage große Schwierigkeiten mit sich. Heutzutage werden Entscheidungen in der Produktkonzeption weitestgehend auf Basis subjektiver Beurteilungen anstelle objektiver Bewertungen vorgenommen, obwohl objektive Verfahrensansätze wie z.B. die Verwendung mathematischer Modelle, eine tiefere Bewertung und Problemeinsicht versprechen (vgl. Dierneder, Scheid! 2000, S. 52). Vor dem Hintergrund des heute viel diskutierten Lebenszyklus-Ansatzes des Concurrent Engineering wird die Diskrepanz zwischen der Soll- und der Ist-Situation besonders deutlich; der Lebenszyklus-Ansatz stellt hohe Anforderungen an die Bewertungsleistung, da dieser die Berücksichtigung sämtlicher Aspekte aller Lebenszyklusphasen des Produktes wie z.B. der Herstellung, der Nutzung oder des Recycling bzw. der Entsorgung in allen Phasen der Produktentwicklung fordert. Dementsprechend ist auch während der Produktkonzeption die Bewertung und Auswahl der umzusetzenden Realisierungsprinzipien der Produktfunktionalität auf Basis sämtlicher nachfolgender Lebensphasen des Produktes vorzunehmen. Entscheidungen einzelner Individuen auf Basis subjektiver Beurteilungen, die aufgrund der unsicheren Datenlage in der Produktkonzeption häufig herangezogen werden, können diesen Anforderungen der gleichzeitigen Berücksichtigung zum großen Teil konkurrierender Beurteilungsaspekte nicht gerecht werden.

Zunächst ist der Umfang des Betrachtungsgegenstandes festzulegen. Im Bereich der Produktentwicklung wird grundsätzlich zwischen Ein-Produkt- und Mehr-Produkt-Entscheidungen (Linienentscheidung) unterschieden. Dabei werden die Betrachtungen im ersten Fall auf ein einzelnes Produkt beschränkt, während im zweiten Fall eine bestimmte Anzahl von Produktvarianten zum Gegenstand der Betrachtung wird (vgl. Steiner 1999, S. 53 f.). Da durch die Behandlung mehrerer Produktvarianten zusätzliche Analysen über Substitutionalitäts- und gegebenenfalls auch Komplementaritätseffekte der eigenen Produktvarianten sowie über Kostensynergien etc. notwendig sind, erhöht sich die Komplexität von Produktlinienentscheidungen gegenüber Einzeiproduktentscheidungen erheblich (vgl. Steiner 1999, S. 55 f.); die grundlegenden Erkenntnisse bezüglich der Funktionalität des Einzelproduktes werden dadurch jedoch nicht erweitert. Die vorliegende Ausarbeitung soll aus diesem Grund auf den Einzelproduktfall beschränkt bleiben.

Die Aufgabe der Produktkonzeption soll in der vorliegenden Arbeit im Sinne der Planung als Entscheidungsunterstützung aufgefaßt werden. Aus diesem Grund werden die Eigenschaften und Teilschritte der Planung skizziert und als Grundlage für die Beurteilung der sich anschließenden Darstellung konstruktionsunterstützender Techniken und Methoden herangezogen.

Um eine Problemstellung mit Hilfe rechnerischer Methoden zu lösen, bedarf es einer mathematischen Formulierung. Als Folge daraus, Ist das zu lösende Problem (Realproblem) in ein mathematisches Problem (Formatproblem) zu überführen (vgl. Ellinger, Beuermann, Leisten 1998, S. 4). Da die Abbildung der Realität in einem mathematischen Modell in der Regel nicht vollständig erfolgen kann, ist ein geeigneter Ausschnitt aus der Realität zu wählen. Dieser Ausschnitt sollte alle für das betrachtete Entscheidungsproblem relevanten Realtatbestände umfassen. In einem nächsten Schritt wird der Problemausschnitt in ein mathematisches Modell übertragen. Bei der Modellierung ist weniger eine vollkommene Nachbildung der Realität, die aufgrund der Komplexität in den meisten Fällen schwierig zu realisieren ist, sondern vielmehr Strukturgleichheit (Isomorphie) und Handhabbarkeit des resultierenden Modells gefordert (vgl. Runzheimer 1999, S. 16; Hillier, Lieberman 1988, S. 18)³⁴. So wird in der Regel in zwei Modellierungsschritten der Problemausschnitt zunächst in ein Realmodell, das i.a. noch sehr umfangreich ist, und anschließend in ein vereinfachtes Formalmodell übertragen (vgl. Schneeweiß 1992 in Kießwetter 1999, S. 81).

In Abschnitt 4.3 wurde aus der zuvor durchgeführten Literaturanalyse bestehender Modellierungsansätze die Begründung abgeleitet, ein neues umfassendes Modellierungskonzept zur Abbildung des Lebenszyklus-Ansatzes zu erarbeiten. Die Ergebnisse der Literaturanalyse sollen im folgenden einen Rahmen für das zu entwickelnde Modellierungskonzept darstellen. Darüber hinaus wird dessen Detaillierung durch die Erarbeitung eines theoretischen Grundlagenfundamentes, das über die reine Betrachtung bestehender Modellierungsansätze hinausgeht, ermöglicht. Aus diesem Grund teilt sich die Mehrzahl der folgenden Abschnitte in die Herleitung der benötigten Grundlagen und die Erarbeitung der Umsetzung dieser — in Kombination mit den Erkenntnissen der Literaturanalyse — in das neue Modellierungskonzept auf. In diesem Rahmen werden die Aspekte der Produktrepräsentation und weiterer Entscheidungsvariablen, der Kundenzufriedenheit, des fertigungsgerechten, ökologiegerechten und kostengerechten Designs sowie sonstiger Restriktionen untersucht.

In Abschnitt 3.2.1 wurden einige Vorgehenskonzepte zur Produktentwicklung vorgestellt, die sich heutzutage in der Anwendung befinden. Die Begründung für ein neues Vorgehenskonzept wird aus dem Untersuchungsergebnis (siehe Abschnitt 3.2.1.4), das besagt, daß kein bestehendes Konzept die Anfertigung eines mathematischen Modells unterstützt, abgeleitet. Für einen umfassenden Planungsansatz, basierend auf den Techniken des Operation Research, ist demnach eine Anreicherung des methodischen Konstruierens um Elemente der mathematischen Modellbildung unabdingbar. Das im folgenden vorgestellte Vorgehenskonzept, das die Aufgabe hat, die Anwendung des in Kapitel 5 erarbeiteten Modellierungskonzeptes auf ein konkretes Projekt der Produktentwicklung anzuleiten, stellt neben der Erarbeitung des Modellierungskonzeptes einen wichtigen Teil der Entwicklungsleistung der vorliegenden Arbeit dar. Es integriert im folgenden die unten genannten Aspekte in den Ablauf methodischen Konstruierens:

Im folgenden Abschnitt wird zunächst die Generierung des mathematischen Modells kurz anhand zweier Fallstudien beispielhaft präsentiert; die Bewertung der Modellgenerierung und der Ganzheitlichkeit des Vorgehenskonzeptes schließen diesen Abschnitt ab. Als Beispiele werden der Anspitzer mit und ohne Spanauffangbehälter sowie der Aktenvernichter herangezogen. Der Anspitzer mit Spanauffangbehälter und der Aktenvernichter sind ebenfalls im Kapitel 6 zur Illustration des Vorgehenskonzeptes verwendet worden; an dieser Stelle wird mit ihrer Hilfe über das Vorgehenskonzept hinaus die Funktions- und Wirkungsweise des gesamten Planungsansatzes verdeutlicht.

In der vorliegenden Arbeit wurde ein ganzheitlicher Ansatz zur Unterstützung der Objektivität der Entscheidungsvorbereitung in der Produktkonzeption entwickelt und anhand zweier Fallstudien in seiner Anwendbarkeit und Wirksamkeit untersucht.