Kontextorientierte Entwicklung und Absicherung von festen Verbindungen im Produktentstehungsprozess der Automobilindustrie

Resch, Jens

Produkte werden aufgrund funktionaler, herstellungs- oder wartungstechnischer Belange in eine Vielzahl von Einzelteilen und Baugruppen zerlegt. Gefügt werden diese Komponenten durch diverse Verbindungsarten, welche ein ungewolltes Lösen der Einzelteile verhindern. Prinzipiell lassen sich diese festen Verbindungen in lösbare Verbindungen und nicht-lösbare Verbindungen unterteilen. Während einer Absicherung werden die Ist-Eigenschaften des Produktes analysiert und mit den geforderten Soll-Eigenschaften verglichen. Mit Hilfe von digitalen Absicherungen lassen sich die Merkmale der beteiligten Systeme in den unterschiedlichen Lebensphasen mit den Merkmalen des Produktes in einem gemeinsamen Kontext analysieren. In dieser Arbeit wurde ein Konzept zur einheitlichen Dokumentation von Verbindungen entwickelt. Sowohl allgemeine, als auch kontextabhängige Informationen werden dabei in Verbindungsobjekten archiviert. Diese Informationen werden in digitalen Absicherungsuntersuchungen verwendet.

The requirements towards development and validation of products in the automotive industry are raising continuously. During a validation current characteristics of the product are analyzed and compared with the required to-be characteristics. Besides the requirements regarding time, cost and quality also the growing variance of the products lead to new challenges during product development. Especially new technologies like electric drives and a raising number of assistance systems are influencing the design and architecture of new products. Due to functional, productional and service-related reasons, products are being divided into several parts and assemblies. To assemble these parts and assemblies again connections are used. These connections prevent uncontrolled loosening of the joint components. In general, permanent connections can be classified as detachable connections (e.g. bolted assemblies) and non-detachable connections (e.g. weld spot assemblies). Depending on the particular kind of connection additional parts or material can be utilized (e.g. glue, bolts) to joint the components. During the early phases of development all properties of the future product are defined and its characteristics are designed. During the product creation phase all relevant requirements of the different phases of the life of the product are analyzed and validated. This can be done for example by simulation or by verification based on real prototypes. Using digital validation the product as well as other systems of the different phases of life (e.g. production system, workshop equipment) can be analyzed within the same context. An analysis of the development process in the automotive industry showed that there are different methods to document and validate permanent connections, depending if they are detachable or non-detachable connections. Therefore, within the scope of this thesis a concept was developed to document permanent connections. Besides the harmonization of existing documentation approaches this thesis also focuses on the documentation of context information of the different phases of life of the product. Here, general information as well as context-oriented information is stored in connection objects with the objective to re-use this information during digital validations.

Die Anforderungen an die Entwicklung und Absicherung von Produkten in der Automobilindustrie sind in den vergangenen Jahren erheblich gestiegen. Während einer Absicherung werden die Ist-Eigenschaften des Produktes analysiert und mit den geforderten Soll-Eigenschaften verglichen. Neben den bekannten Herausforderungen hinsichtlich Zeit, Kosten und Qualität steigt auch der Anspruch aufgrund der hohen Varianz der angebotenen Produkte. Produkte werden aufgrund funktionaler, herstellungs- oder wartungstechnischer Belange in eine Vielzahl von Einzelteilen und Baugruppen zerlegt. Gefügt werden diese Komponenten durch diverse Verbindungsarten, welche ein ungewolltes Lösen der Einzelteile verhindern. Prinzipiell lassen sich diese festen Verbindungen in lösbare Verbindungen und nicht-lösbare Verbindungen unterteilen. Abhängig von der jeweiligen Verbindungsart wird eine Verbindung entweder mit oder ohne zusätzliche Verbindungshilfsmittel/-stoffe (z.B. Schrauben, Muttern, Kleber) gefügt. In den frühen Phasen der Produktentwicklung werden die zukünftigen Eigenschaften des Produktes definiert und dessen Merkmale ausgearbeitet. Während der Produktentstehung müssen dann alle Eigenschaften aus nachfolgenden Lebensphasen hinsichtlich ihrer Realisierbarkeit analysiert und bewertet werden. Dies geschieht beispielsweise durch Simulationen oder reale Prototypen. Mit Hilfe von digitalen Absicherungen lassen sich die Merkmale der beteiligten Systeme in den unterschiedlichen Lebensphasen mit den Merkmalen des Produktes in einem gemeinsamen Kontext analysieren. Eine Analyse der Entwicklungsprozesse eines Automobilherstellers hat ergeben, dass innerhalb des Produktentstehungsprozesses unterschiedliche Methoden zur Dokumentation und Absicherung von festen lösbaren sowie festen nicht-lösbaren Verbindungen zum Einsatz kommen. Daher wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Konzept zur Dokumentation von Verbindungen entwickelt, welches auf alle festen Verbindungen anwendbar ist. Neben der Vereinheitlichung steht auch die Dokumentation von Kontextinformationen, d.h. Informationen die sich auf unterschiedlichen Lebensphasen des Produktes beziehen, im Vordergrund. Sowohl die allgemeinen, als auch die kontextabhängigen Informationen werden dabei in Verbindungsobjekten archiviert. Diese Informationen lassen sich anschließend in digitalen Absicherungsuntersuchungen nutzen.

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Resch, Jens: Kontextorientierte Entwicklung und Absicherung von festen Verbindungen im Produktentstehungsprozess der Automobilindustrie. Ilmenau 2016. Universitätsverlag Ilmenau.

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