Methoden der Produktentwicklung an der TU München

CitySTADT: Augsburg

CountryLAND: Deutschland

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Define Product Family.

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What is a quantitative model?

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Solution methods with quanitative models.

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Challanges of Solution Generation

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Compare ADG to DMM and QFD!

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Which attributes should an ADG contain?

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Sequencing

Goal

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Clustering

Objective

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Name possible types of elements and relations.

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Define INUS!

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What is the goal of target cascading? How is it done? What difficulties may arise?

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Distinguish Solution and Design Space!

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Methoden der Produktentwicklung

Define Product Family.

Collection of products and components that may be shared

Methoden der Produktentwicklung

What is a quantitative model?

Quantitative models are compact representations where a single (differential or difference) equation may describe the performance of the system for a large set of input functions and initial states

Methoden der Produktentwicklung

Solution methods with quanitative models.

  • simplified models
    • Bsp. restrain system in car
    • simplify by focusing on most relevant effects
    • reverse abstraction
    • possibly along ADG
  • solution spaces
    • Bsp. front crahs vehicle design
    • use a physical surrogate model (Ersatzmodell)
    • compute solution spaces here for force-deformation characteristics
  • Experience-based Iteration
    • Bsp. Front crahs vehicle design, component design
    • trial and error solution generation to sub-problems
    • supported by engineering judgement
    • if requirements not independet, risk of iteration on system level
  • Numerical Optimization
    • Bsp. Front Crash vehicle design, component design
    • Input: iojective function and constraint functions (optimization problem min f subject to g)
    • Output: optimal design
  • Product Family Design
    • Bsp. Vehicle Chassis Design
    • common components can be identified by properies in overlapping solution spaces
  • Top-down vs Bottom-up Development
    • Top-down: design by reverse abstaction
    • buttom-up: evaluation
    • combination possible (good design with proven ability to build it)

Methoden der Produktentwicklung

Challanges of Solution Generation

  • Search Space is not the Solution Space
  • interpretation of the problem may depend on the designer
  • more than one solution of different value

Methoden der Produktentwicklung

Compare ADG to DMM and QFD!

ADG – multi-level model

  • resolves dependencies in detail
  • higher modelling effort

DMM – 2-level model, maps two domains onto each other

QFD – 2 1/2 model

  • does not fully resolve dependencies between design variables
  • easier to create, visualize and communicate

Methoden der Produktentwicklung

Which attributes should an ADG contain?

  • may change during design or use of the product and are
  • necessary to formulate INUS conditions > building plan for requirement derivation.

Methoden der Produktentwicklung

Sequencing

Goal

  • reordering of rows and columns of a DSM with the objective of arranging all existing dependecies at one side or at least asclose as possible to the diagonal
  • produces „smaller“ feedback lops
  • triangular matrix – process without any iterations steps, no feedback loops

Methoden der Produktentwicklung

Clustering

Objective

organize many elements with pair-wise relationships / dependencies into groups with a small number of relationships / dependencies between seperate groups

used for modularization of complex products eg product family design

Methoden der Produktentwicklung

Name possible types of elements and relations.

Elements

  • design variable, attributes
  • values, artefacts, CAD sketches
  • functions
  • requirements
  • parts of the product, components
  • states
  • tasks / process steps
  • individuals, groups, stakeholders

Relations

  • unidirectional
    • spatial
    • related to communication
  • directed
    • logical
      • necessary/sufficient condition
      • „requires“
      • INUS
      • „contains“ (for decompostition)
    • flow of material / energy
    • flow of information

Methoden der Produktentwicklung

Define INUS!

insufficient, but necessary part of an unnecessary but sufficient condition“

‚nicht hinreichender, aber notwendiger Teil einer nicht notwendigen, aber hinreichenden Bedingung‘

Methoden der Produktentwicklung

What is the goal of target cascading? How is it done? What difficulties may arise?

  • Goal
    Break down top-level requirements into detailed design requirement to enable parallel design activity
  • How
    • seeking requirements on sub-system attributes that are in combination sufficient to reach overall design goal (INUS conditions)
    • sub-system requirements the again broken down into sub-sub.system or component requirements
  • difficulties
    • vertical coordination necessary to align feasibility between differnent levels
    • can be solved by iteration or solution spaces

Methoden der Produktentwicklung

Distinguish Solution and Design Space!

Solution Space

  • set of all good designs
  • designs that satisfy all requirements
  • top down-view: does not provide information if design can be realized

Design Space

  • set of all designs cosindered in the design problem
  • bottom up-view
Gradient

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