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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung eines
Konstruktionsvorgangs für komplexe
Bauteilanordnungen, insbesondere Fahrzeuge und Fahrzeugbauteilanordnungen.
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Bei
realisierten Konstruktionen, z.B. bei Serienfahrzeugen, kommt eine
Vielzahl von unterschiedlichen Bauteilen und Bauteilgruppen zum
Einsatz, um die jeweilige Bauteilanordnung gemäß der realisierten Konstruktion
herzustellen. Die Hersteller derartiger Bauteilanordnungen sind
permanent nach der Suche nach Lösungen,
die an sich bekannten Bauteile und Baugruppen hinsichtlich verschiedener
Kriterien, wie z.B. Fertigungszeit und Montageergonomie, zu optimieren.
Ferner wird versucht, bei einer Neukonstruktion einer Bauteilanordnung
für einzelne Bauteile
und Baugruppen auf bekannte Bauteile und Baugruppen zuzugreifen,
um auf bewährte
Konstruktionen aufbauen zu können.
Beispielsweise wird für die
Entwicklung eines Neufahrzeugs vom aktuellen Serienstand ausgegangen,
um basierend darauf eine Optimierung bzw. eine Adaption vorhandener
bzw. bekannter Bauteile und Baugruppen zu erzielen.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
den Konstruktionsvorgang komplexer Bauteilanordnungen ein Verfahren
anzugeben, das zu einer erheblichen Zeitersparnis sowie zu einer
verbesserten Herstellungsqualität
der Bauteilanordnungen führen
kann.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
den Gegenstand des unabhängigen
Anspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einer Datenbank
für eine
Vielzahl von verschiedenen bekannten Bauteilen und/oder Baugruppen
systematisch vorbestimmte Bewertungskriterien zur produktionsgerechten
Produktgestaltung abzulegen. Die so erzeugte Datenbank enthält dabei nicht
nur solche Bauteile bzw. aus mehreren Bauteilen bestehende Baugruppen,
die zum Herstellen von derzeit aktuellen Bauteilanordnungen gemäß Serienstand
konstruiert worden sind, vielmehr umfasst die Datenbank auch solche
Bauteile bzw. Baugruppen, die zum Herstellen von aktuellen und auch
von älteren,
insbesondere nicht mehr produzierten, Bauteilanordnungen realisierter
Konstruktionen generiert worden sind. Erfasst werden dabei nicht
nur die fertig auskonstruierten Bauteile bzw. Baugruppen, sondern auch
lediglich konzeptionierte Bauteile bzw. Baugruppen, die (bisher)
noch nicht zur Herstellung der Bauteilanordnungen verwendet worden
sind, bzw. die (noch) nicht Serienstand waren.
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Diesbezüglich beruht
die vorliegende Erfindung auf der Überlegung, dass im Rahmen einer
Entwicklung bzw. im Rahmen eines Konstruktionsvorgangs für eine komplexe
Bauteilanordnung regelmäßig mehrere
verschiedene alternative Lösungen
für einzelne
Bauteile und Bauteilgruppen konzeptioniert und ggf. konstruiert
werden, wobei sich erst in der Erprobung vorteilhafte Konzepte und
Konstruktionen bis zur Serienreife durchsetzen. Regelmäßig ist
dabei der Anteil an nicht fertig konstruierten oder nur konzeptionierten
Bauteilen und Baugruppen deutlich größer als die Anzahl der in die
Serienfertigung der jeweiligen Bauteilanordnung einfließenden Bauteile und
Baugruppen. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Datenbank umfasst somit weit mehr bekannte Konzeptionen und Konstruktionen
für Bauteile
und Baugruppen als im aktuellen Serienstand des jeweiligen Herstellers
anzutreffen sind.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
schlägt nun
weiter vor, im Rahmen einer Optimierung der jeweiligen Bauteilanordnung
einer bereits realisierten Konstruktion und/oder im Rahmen einer
Neukonstruktion einer solchen Bauteilanordnung für einzelne Bauteile und/oder
Baugruppen, die zum Aufbau der jeweiligen Bauteilanordnung erforderlich
sind, mittels einer Datenverarbeitungsanlage, die genannten Bewertungskriterien
zur produktionsgerechten Produktgestaltung der bekannten Bauteile
und/oder Baugruppen automatisch auszuwerten. Hierzu greift die Datenverarbeitungsanlage
auf die Datenbank zu. Der jeweilige Anwender kann für die Auswertung
der bekannten Bauteile und Baugruppen Prioritäten auswählen. Beispielsweise kann der
jeweilige Anwender eine oder mehrere der genannten Bewertungskriterien
priorisieren. Die Datenverarbeitungsanlage generiert in Abhängigkeit
der vom Anwender ausgewählten
Prioritäten
automatisch eine Auflistung der bekannten Bauteile und Baugruppen,
die nach den ausgewählten
Prioritäten
sortiert ist. Somit kann die Datenverarbeitungsanlage in Verbindung
mit der Datenbank dem Anwender für
die jeweils priorisierten Kriterien die optimale Lösung aus
dem Fundus aller der Datenbank bekannten Bauteile und Baugruppen
präsentieren.
Durch die Verwendung der Datenbank lassen sich quasi beliebig viele
Bewertungskriterien berücksichtigen.
Ebenso können
beliebig komplexe Bewertungskriterien geschaffen werden, um die
Optimierung zu verfeinern. Durch die Verwendung der Datenbank in
Verbindung mit einer geeigneten Datenverarbeitungsanlage kann somit
die Optimierung bzw. die Neukonstruktion komplexer Bauteilanordnungen
erheblich vereinfacht werden, was zu einer Verkürzung der Entwicklungszeiten
genutzt werden kann.
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Zu
den Bewertungskriterien zur produktionsgerechten Produktgestaltung,
von denen zumindest eines in der Datenbank zu jedem bekannten Bauteil und/oder
zu jeder bekannten Baugruppe abgelegt ist, zählen beispielsweise die Fertigungszeit,
die Montagezeit, die Fertigungsmittel, die Montagemittel, die Fertigungsqualität, die Montagequalität, die Fertigungskosten,
die Mess- und Prüftätigkeiten
des Monteurs, die Justierarbeiten des Monteurs und die Montageergonomie.
Die Fertigungszeit ist dabei die Zeit, die zum Fertigstellen des
jeweiligen Bauteils bzw. der jeweiligen Baugruppe erforderlich ist.
Die Montagezeit ist dabei die für
den Anbau des Bauteils bzw. der Baugruppe an die Bauteilanordnung
erforderliche Zeit. Fertigungsmittel sind beispielsweise Befestigungsmittel
zum Herstellen des jeweiligen Bauteils bzw. der jeweiligen Baugruppe.
Montagemittel sind insbesondere Befestigungsmittel, mit denen das
jeweilige Bauteil bzw. die jeweilige Baugruppe an der Bauteilanordnung
anbringbar ist. Die Fertigungsqualität beschreibt die erzielbare
Qualität
für die
Herstellung des jeweiligen Bauteils bzw. der jeweiligen Baugruppe.
Im Unterschied dazu beschreibt die Montagequalität die beim Anbauen des jeweiligen
Bauteils bzw. der jeweiligen Baugruppe an der Bauteilanordnung erzielbare
Qualität.
Fertigungskosten sind die beim Herstellen des jeweiligen Bauteils
bzw. der jeweiligen Baugruppe anfallenden Kosten. Montagekosten
sind die beim Anbauen des Bauteils bzw. der Baugruppe an die Bauteilanordnung
anfallenden Kosten. Mess- und Prüftätigkeiten
können
anfallen, um die Fertigung des Bauteils bzw. der Baugruppe bzw.
um die Montage des Bauteils bzw. der Baugruppe an der Bauteilanordnung
hinsichtlich der Qualität zu
kontrollieren. Justierarbeiten können
zur Vorbereitung und zur Nachbereitung des Fertigungsvorgangs bzw.
des Montagevorgangs anfallen. Die Montageergonomie umschreibt die
für den
jeweiligen Monteur zu realisierende Kinematik während des Fertigungs- bzw.
Montagevorgangs. Zur Schonung des jeweiligen Monteurs soll die jeweilige
Montageergonomie möglichst
günstig
ausfallen.
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Optional
kann die Datenbank für
das jeweilige Bauteil bzw. für
die jeweilige Baugruppe zusätzlich eine
Konzeptbeschreibung enthalten. Eine derartige Konzeptbeschreibung
kann eines oder mehrere Konzeptmerkmale umfassen. Konzeptmerkmale
sind beispielsweise die Art der für den Anbau des jeweiligen
Bauteils bzw. der jeweiligen Baugruppe an die Bauteilanordnung verwendeten
Befestigungselemente. Beispielsweise kann die Konzeptbeschreibung
den Hinweis umfassen, dass das jeweilige Bauteil bzw. die jeweilige
Baugruppe an die Bauteilanordnung angeclipst oder angeschraubt oder
angeklebt werden muss. Ein weiteres Konzeptmerkmal kann beispielsweise
Besonderheiten der Montage wiedergeben, die beim Anbauen des Bauteils
bzw. der Baugruppe an die Bauteilanordnung zu berücksichtigen sind.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bestimmte Verschraubungen
mittels eines Drehmomentschlüssels
gezielt auf ein definiertes Drehmoment angezogen werden müssen. Des
Weiteren können
als Konzeptmerkmale Hinweise auf sicherheitsrelevante Komponenten
und/oder Gestaltungen des jeweiligen Bauteils bzw. der jeweiligen
Baugruppe in Frage kommen. Beispielsweise kann ein solcher Hinweis
beinhalten, dass eine bestimmte Verschraubung bzw. eine bestimmte Materialstärke, z.
B. aufgrund einer Crashrelevanz, nicht verändert werden darf oder nicht
entfallen kann.
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Zusätzlich oder
alternativ kann vorgesehen sein, die Datenbank für das jeweilige Bauteil bzw.
für die
jeweilige Baugruppe mit wenigstens einer graphischen Darstellung
auszustatten. Eine derartige graphische Darstellung in 2D oder 3D
vereinfacht es dem Anwender der Datenverarbeitungsanlage, die einzelnen
Konzepte und Konstruktionen voneinander zu unterscheiden und hinsichtlich
bestimmter Kriterien zu untersuchen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform kann
außerdem
vorgesehen sein, dass die Datenbank für das jeweilige Bauteil bzw.
für die
jeweilige Baugruppe zumindest ein Textfeld enthält, in dem Maßnahmen
und/oder Prüfungen
hinterlegt werden können.
Derartige Maßnahmen
und/oder Prüfungen können sich
durch die vom Anwender der Datenverarbeitungsanlage erfolgte Auswertung
der von der Datenverarbeitungsanlage automatisch generierten Auflistung
ableiten lassen. Beispielsweise kann sich der Anwender der Datenverarbeitungsanlage
von derartigen Maßnahmen
und/oder Prüfungen
ein Optimierungspotential und/oder ein Adaptionspotential versprechen.
Beispielsweise kann als Maßnahme
im Textfeld der Wunsch hinterlegt werden, das Bauteilgewicht um
10 % zu reduzieren. Ebenso kann im Textfeld der zu überprüfende Wunsch
hinterlegt werden, ob beispielsweise auf eine bestimmte Schraubverbindung
verzichtet werden kann.
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Bei
einer entsprechenden Weiterbildung des vorliegenden Verfahrens kann
die Datenbank für
das jeweilige Bauteil bzw. für
die jeweilige Baugruppe zumindest ein Statusfeld enthalten, das
den aktuellen Status der hinterlegten Maßnahmen und/oder Prüfungen repräsentiert.
Beispielsweise kann im Statusfeld eine Markierung gesetzt werden,
die repräsentiert,
ob die jeweilige Maßnahme
bzw. die jeweilige Prüfung
noch offen ist oder bereits umgesetzt worden ist oder zwischenzeitlich
abgelehnt worden ist. Ebenso kann eine Markierung darauf hinweisen,
dass ein Alternativvorschlag zur jeweiligen Maßnahme bzw. zur jeweiligen
Prüfung
vorliegt.
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Sofern
mit derartigen Textfeldern und Statusfeldern gearbeitet wird, kann
optional vorgesehen sein, den Maßnahmen und/oder Prüfungen Termine und/oder
Fristen zuzuordnen, die dann von der Datenverarbeitungsanlage automatisch überwacht
werden, um so nicht erledigte Termine bzw. Fristen rechtzeitig zur
Anzeige bringen zu können.
Durch ein derartiges Modul zur Termin- und/oder Fristüberwachung
kann die Optimierung bzw. Neukonstruktion straffer organisiert werden,
was die Entwicklungszeiten für
die jeweilige komplexe Bauteilanordnung reduzieren kann.
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Der
oben genannte Verfahrensschritt, bei dem mittels einer Datenverarbeitungsanlage
die Bewertungskriterien der bekannten Bauteile bzw. Baugruppen automatisch
hinsichtlich auswählbarer
bzw. ausgewählter
Prioritäten
ausgewertet werden und bei dem die Auswertung automatisch eine Auflistung der
bekannten Bauteile bzw. Baugruppen generiert, bei welcher die bekannten
Bauteile und Baugruppen nach den jeweils ausgewählten Prioritäten sortiert sind,
lassen sich mit einem entsprechenden Computerprogramm realisieren,
das hierzu auf einer geeigneten Datenverarbeitungsanlage abläuft. Des
Weiteren kann ein derartiges Computerprogramm auch zur Pflege und
Verwaltung der Datenbank verwendet werden. Gleichermaßen kann
ein derartiges Computerprogramm auch das zuvor beschriebene Termin- und/oder
Fristverwaltungsmodul umfassen.
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Konkret
kann mit Hilfe des hier vorgestellten Verfahrens beispielsweise
die Konstruktion eines Fahrzeugs optimiert werden. Beispielsweise
enthält die
Datenbank mehrere, vom jeweiligen Fahrzeughersteller in früheren und/oder
in aktuellen Fahrzeugmodellen realisierte Bauteile und Bauteilgruppen bzw.
Baugruppen. Ebenso enthält
die Datenbank nicht in Serie gegangene Konzepte sowie Konstruktionen
der Bauteile und Baugruppen.
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Beispielsweise
soll bei einem Serienfahrzeug eine bestimmte Baugruppe, z.B. ein
Heckstoßfänger, optimiert
werden. Beispielsweise soll die Optimierung hinsichtlich der Fertigungszeit
bzw. Montagezeit erfolgen. Dementsprechend wählt der Anwender die Fertigungszeit
bzw. Montagezeit als Priorität. Mit
Hilfe der Datenverarbeitungsanlage kann nun aus sämtlichen
gespeicherten Heckstoßfängern automatisch
eine Liste generiert werden, in der sämtliche gespeicherten Konzepte
und Konstruktionen für
Heckstoßfänger sortiert
nach der ausgewählten
Priorität, also
sortiert nach der Montage- bzw.
Fertigungszeit wiedergegeben sind. Hierdurch kann beispielsweise überprüft werden,
wie weit der aktuelle Serienstand vom Optimum entfernt ist. Sofern
sich die Optimierung lohnt, kann durch Vergleichen der vorhandenen Konzepte
und Konstruktionen ein Maßnahmenkatalog
generiert werden, von dem sich der Anwender ein Optimierungspotential
verspricht. Diese Maßnahmen lassen
sich in der Datenbank hinterlegen. Die einzelnen Maßnahmen
sind von Experten zu überprüfen bzw.
zu realisieren. Hierzu kann vorgesehen sein, dass über ein
entsprechendes Computerprogramm die jeweils relevanten Experten
automatisch darüber informiert
werden, dass sie eine bestimmte Maßnahme oder Prüfung durchführen sollen.
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Entsprechendes
gilt für
eine Neukonstruktion eines neuen Fahrzeugs. Beispielsweise wird
mit Hilfe der Datenbank zunächst
für einzelne
Bauteile bzw. Baugruppen überprüft, welche
Konzeption bzw. Konstruktion hinsichtlich eines bestimmten Kriteriums, wie
z.B. Fertigungskosten, das derzeitige Optimum darstellt. Ggf. kann
dieses Optimum bereits in die Neukonstruktion übernommen werden. In der Regel sind
jedoch Adaptionen erforderlich. Die für die Adaptionen erforderlichen
Maßnahmen
kann der Anwender im entsprechenden Textfeld hinterlegen, um sie dann
von entsprechenden Experten überprüfen bzw. umsetzen
zu lassen.
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Es
liegt auf der Hand, dass die Umsetzung des hier vorgestellten Verfahrens
ein enormes Potential zur Verkürzung
der Entwicklungszeiten bei komplexen Bauteilanordnungen bietet.
Insbesondere lassen sich Wiederholungen in unterschiedlichen Konstruktionsvorgängen vermeiden.
Durch die Einsparung von Entwicklungszeit lassen sich auch Entwicklungskosten
sparen.