Entwicklung einer Hochvolt-Traktionsbatterie als Produktgeneration 1 – Variationsinduzierte Validierungs- und Verifikationsplanung im Modell der PGE – Produktgenerationsentwicklung = Development of a high-voltage traction battery as a product generation 1 – Variation-induced validation and verification planning in the PGE model – Product Generation Engineering

Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wird die Entwicklung von Hochvolt-Traktionsbatterien als Entwicklung einer Produktgeneration 1, kurz G1, im Modell der PGE – Produktgenerationsentwicklung untersucht. Bei einer G1-Entwicklung verfügt die entwickelnde Entität über keine direkte Vorgängergeneration als Referenz. Das Ziel ist, ein grundlegendes Verständnis zur Sonderform G1 sowie methodische Unterstützung hinsichtlich der Validierungs- und Verifikations-Aktivität in diesem Kontext zu entwickeln.
Auf Basis teilnehmender Beobachtungen werden die beiden genannten Themen-schwerpunkte initial in der Forschungsumgebung analysiert. ... mehrDer erste Teil der Arbeit betrachtet technische und prozessuale Herausforderungen bei der Entwicklung einer G1. In der kategorisierenden Auswertung von Experteninterviews kristallisieren sich elf Herausforderung heraus, die besonders in ihrer Häufung und Ausprägung als G1-typisch aufgefasst werden. Davon ausgehend wird eine Systematik zur prospektiven Einordnung von Produktentwicklungen hinsichtlich ihres G1-Charakters entwickelt. Die daraus resultierende Tendenzaussage, die anhand von sieben Kriterien hergeleitet wird, ermöglicht die Ableitung spezifischer Maßnahmen für die Produktentwicklung.
Motiviert durch die Erkenntnis, dass in einer G1-Entwicklung mit einer erhöhten Anzahl an Variationen zu späten Entwicklungszeitpunkten gerechnet werden kann, wird im zweiten Teil eine Methodik für die variationsinduzierte Bestimmung des Testumfangs zur erfolgsorientierten Validierung und Verifikation entwickelt. Die Methodik basiert auf vier Schritten. Der Abgleich von erwartetem Entwicklungsrisiko im Zuge der Variationsimplementierung und Variationsursache stellt im ersten Schritt die Notwendigkeit der eingehenden Variation sicher. Basierend auf vorhandenen Werkzeugen, wie beispielsweise der Produkt-FMEA, wird im zweiten Schritt der Zusammenhang zwischen der eingehenden Variation und möglichen Tests abgebil-det. Darauf aufbauend werden in Schritt drei sowohl inhärent durch die spezifische Testauswahl als auch durch Variierung einzelner Parameter Validierungs- und Verifikations-Alternativen generiert. Die dadurch gewonnenen Alternativen werden im Anschluss in Schritt vier anhand der drei Dimensionen Zeit, Kosten, Qualität bewertet. Der wechselseitige Austausch mit dem Referenzsystem ermöglicht den Wissensaufbau und die Wiederverwendung der Informationen in jedem einzelnen Schritt.
Die Anwendbarkeit sowohl der Einordnungssystematik als auch der Methodik zur variationsinduzierten Validierungs- und Verifikations-Planung wird an Beispielen im Rahmen der Entwicklung einer Hochvolt-Traktionsbatterie in der Forschungsumge-bung aufgezeigt. Die Methodik wird zudem mittels eines Fragebogens positiv evaluiert.
Die abschließende Diskussion weist auf Limitationen und den kritischen Umgang bei Übertragung der Forschungsergebnisse in andere Umgebungen hin, deren Potenzial zur Weiterentwicklung im Ausblick aufgezeigt wird.

Within the scope of this research, the development of high-voltage traction batteries as the development of a product generation 1, or G1 for short, is examined in the Model of PGE – Product Generation Engineering. In a G1-development, the develop-ing entity has no direct previous generation as a reference. The aim is to develop a general understanding of the special form G1 as well as methodological support regarding the validation and verification activity in this context.
Based on participating observations, the two main topics mentioned above will initially be analyzed in the research environment. ... mehrThe first part of the thesis considers technical and procedural challenges in the development of a G1. In the categorizing analysis of expert interviews eleven challenges crystallize, which are considered typical for G1, especially in their frequency and characteristics. On these findings, a system for the prospective classification of product developments regarding their G1 character is developed. The resulting tendency statement, which is derived based on seven criteria, allows the derivation of specific measures for product development.
Motivated by the realization that in a G1 development an increased number of varia-tions can be expected at late stages of the development process, a methodology for the variation-induced determination of the test scope for success-oriented validation and verification is developed in the second part. The methodology is based on four steps. In the first step, the comparison of expected development risk in the course of variation implementation and variation cause ensures the necessity of the incoming variation. Based on existing tools, such as the Design-FMEA, the second step maps the relationship between the incoming variation and possible tests. Based on this, validation and verification alternatives are generated in step three, both inherently through specific test selection and by varying individual parameters. The resulting validation and verification alternatives are then evaluated in step four using the three dimensions of time, cost and quality. The reciprocal exchange with the reference system enables knowledge to be built up and the information to be reused in each individual step.
The applicability of both the classification system and the methodology for variation-induced validation and verification planning is demonstrated using examples from the development of a high-voltage traction battery in the research environment. The methodology is also evaluated positively using a questionnaire.
The concluding discussion points out the limitations and the critical treatment when transferring the research results to other environments. The outlook points out further research possibilities that can be linked to the results of the present work.