Variantenentwicklung im ZHO-Modell im Kontext der PGE - Produktgenerationsentwicklung – Methode zur Entscheidungsunterstützung bei der Konzeptentwicklung in der Angebotsphase auf Basis abgeleiteter Varianten = Variant Development using the System Triple Approach in the Context of PGE - Product Generation Engineering – Method for Decision Support during Concept Development in the Offering Phase based on Derived Variants

In dieser Arbeit wird eine Methode vorgestellt, die Konstrukteure in der Angebotsphase beim Ableiten, Bewerten und Auswählen kunden- und anbietergerechten Varianten auf Basis von Referenzprodukten eines bestehenden Baukastens unterstützt. Die Verwendung von Referenzprodukten für neue Kundenanfragen gewinnt für automobile Zulieferunternehmen zunehmend an Bedeutung, um innerhalb der geforderten Fristen Angebote erstellen zu können. Die Angebotserstellung wird ferner erschwert durch steigende Variantenvielfalt und zunehmend komplexere Produkte zur Abdeckung immer vielfält ... mehrigerer Kundenanforderungen. Hinzu kommt, dass vielfach in der Angebotsphase Zielvorgaben variiert werden. Die Variantenentwicklung in der Angebotsphase ist damit ein stark unsicherheitsbehafteter Prozess der häufig hohe Konstruktionsaufwände bedingt, um fallspezifisch zielführende Varianten ableiten, bewerten und auswählen zu können.
Die Problem- und Bedarfssituation resultiert aus den Erfahrungen des Autors, der seit mehr als zehn Jahren als Konstrukteur für Ventiltriebkomponenten im Entwick-lungsbereich eines Tier-1-Automobilzulieferers tätig ist. Durch eine Fragebogen-Studie in drei Konstruktionsabteilungen des fallgebenden Zulieferunternehmens sowie durch eine begleitende Konstruktionsdatenanalyse von abgeschlossenen Anfrage- und Serienprojekten wird die Problem- und Bedarfssituation bestätigt. Hieraus ergibt sich der primäre Bedarf, zu einem frühen Zeitpunkt in der Angebotsphase die Konstruktionsaktivitäten auf die zielführenden Varianten fokussieren zu können. Hiermit sollen die nicht zielführenden Aktivitäten minimiert werden, um die Zeitvorgaben des Kunden einhalten und Entwicklungskosten reduzieren zu können.
Die Methode wird praxisnah anhand einer detaillierten Produktanalyse zu gebauten Nockenwellensystemen entwickelt und wissenschaftlich auf Grundlage des erweiterten ZHO-Modells beschrieben. Mit den Analyseergebnissen wird die wissenschaftliche Methode verifiziert und im Rahmen eines Softwareprototyps operationalisiert. Mit Hilfe dieses Prototyps wird das Methodenpotential in einer Interview-Studie mit Konstrukteuren evaluiert. Der hieraus resultierende, zentrale Bedarf, die Firmenexpertise bei der Variantenbewertung zu berücksichtigen, wird durch die Einbeziehung der Variationsanteile der PGE - Produktgenerationsentwicklung für die Entscheidungsunterstützung abgedeckt und durch retrospektive Methodenanwendung auf historische Projektdaten zweier angeschlossener Industrieprojekte evaluiert.
Die Methode leistet durch die Berücksichtigung der Firmenexpertise einen zentralen Beitrag zur systematischen Variantenbeurteilung. Mit der Methode kann variantenspezifisch Risiko, Aufwand und Potential ermittelt werden. Darüber hinaus lässt sich mit der Entscheidungsunterstützung erkennen, ob die Firmenexpertise für konkret angefragte Produkte ausreicht oder der aktuelle Baukasten erweitert werden muss.

In this thesis, a method is introduced that, based on reference products of an existing construction kit, supports designers to derive, evaluate and select variants that fit customer and supplier requirements. Using reference products for new customer requests becomes more and more important for automotive suppliers in order to provide offers within the claimed periods. Moreover, increasing numbers of variants and rising product complexities are enhancing the difficulty during the offer preparation to meet customer requirements that are becoming more and more manifold. ... mehr Additionally, in many cases objectives are modified during the offering phase. Thus, in this phase the development process of variants is characterized by uncertainty that frequently leads to remarkable design work in order to derive, evaluate and select appropriate variants.
In the first place, the problem and requirement situation is based on work experienc-es of the author who has been working as a design engineer in the development department of a Tier-1-Automotive-Supplier for more the ten years. By running a questionnaire study in three different design departments of the considered supplying company and analyzing the amount of produced design data of completed inquiry and serial projects the problem and requirement situation is being confirmed. Thus, the possibility to be able to focus design activities in the early stage of the offering phase on the most relevant variants appears as the main requirement. Herewith, not relevant activities can be minimized in order to meet customer deadlines and save development costs.
In order to tightly link the scientific and industrial perspective the method is devel-oped based on a detailed product analysis of assembled camshaft systems and de-scribed scientifically by using the Advanced System Triple Approach. The results of the analysis are used to verify and to operationalize the scientific method by setting up a prototypical software tool. The software application is then used to evaluate the potential of the method by carrying out an interview study with design engineers. The resulting need of taking a companies’ expertise into account is considered by integrating the parts of variation according to the product generation engineering in order to support the decision. The evaluation of the decision support is done by back-testing the method using historical data of two completed projects.
Taking a companies’ expertise into account the method shows a central step forward regarding the systematic evaluation of variants. The method allows determining risk, effort and potential of each variant. Additionally, the decision support indicates whether a companies’ expertise is sufficient regarding a requested product or whether the current construction kit has to be extended.