Towards a knowledge management framework for initial stages of product development processes

Abstract

To keep an advantage in the fiercely competitive business world of today, innovative and high-quality products must be released. Due to the high degree of technological specialization, globalization and the resulting increase in complexity, development companies must make more sound and precise decisions than in the past while driving faster innovation, particularly in product development. However, companies have to consider multiple Design for X (DfX) aspects such as usability, safety, quality, manufacturing, assembly, ergonomics, environments, cost and recycling when developing a technological product and many variants. Since this knowledge from different areas must be made available to the developers during decision-making processes, it is necessary to produce a solution that can implement DfX principles in the early design phases so that knowledge transparency and knowledge sharing can be achieved within the company to significantly improve the competitiveness of the company. Furthermore, integrating the knowledge of subject matter experts is difficult when product development teams are spread across the world. Therefore, this thesis aims to create a communication and knowledge management approach for early design stages.This project focuses on the importance of sustainable product development by integration a knowledge management approach regarding DfX aspects in a communication platform to support development teams communicate more effectively and access the most up-to-date knowledge throughout the development process. The study therefore reviews various methods, tools and technologies based on DfX, knowledge management and communication from a product development perspective.A systematic concept for capturing and integrating explicit and tacit knowledge related to DfX principles and guidelines is defined and presented. Moreover, this work underscores acquiring implicit knowledge from experts in various disciplines according to DfX principles that can be later retrieved and applied to shorten the duration of knowledge integration and search operations in next development processes. By integrating the hierarchical structure of the DfX with the engineering requirements, context-based knowledge retrieval can be achieved. A knowledge management methodology is proposed to acquire, store, transfer and use of knowledge. Furthermore, this work proposes a system to organize, retrieve and access knowledge by means of keywords extraction and tagging based on Natural Language Processing (NLP) to speed up decision-making.In the section on prototypical implementation, the intended concept is described using a scenario with a use case for developing a 3D printer. In addition, the core software requirements and functions of the communication and knowledge management platform are presented. Furthermore, an application of the prototype in relation to a 3D printer is performed to summarize the results and key findings. Finally, the development potential of the implemented solution for future research is discussed in order to improve basic knowledge processes, such as capturing, storing and distributing knowledge, and also to improve communication technologies in terms of performance and knowledge sharing

Im heutigen wettbewerbsintensiven Geschäftsumfeld ist die Einführung innovativer und qualitativ hochwertiger Produkte entscheidend, um einen Wettbewerbsvorteil zu erhalten. Aufgrund des hohen Grades an technologischer Spezialisierung und Globalisierung und der daraus resultierenden zunehmenden Komplexität müssen Entwicklungsunternehmen insbesondere in der Produktentwicklung fundiertere und präzisere Entscheidungen als in der Vergangenheit treffen und gleichzeitig die Innovation vorantreiben. Bei der Entwicklung eines technologischen Produktes und vieler Varianten müssen Unternehmen jedoch eine Vielzahl von Design for X (DfX)-Aspekten wie Gebrauchstauglichkeit, Sicherheit, Qualität, Fertigung, Montage, Ergonomie, Umwelt, Kosten und Recycling berücksichtigen. Da dieses Wissen aus verschiedenen Bereichen dem Entwickler bei der Entscheidungsfindung zur Verfügung gestellt werden muss, ist eine Lösung notwendig die DfX-Prinzipien in den frühen Entwicklungsphasen umzusetzen. Dadurch kann ein Wissenstransfer und Wissensaustausch innerhalb des Unternehmens erreicht werden, um die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens deutlich zu verbessern. Darüber hinaus ist die Integration des Wissens von Fachexperten schwierig, wenn die Produktentwicklungsteams über die ganze Welt verteilt sind. Das Hauptziel dieses Projektes ist es, eine Kommunikations- und Wissensmanagementtechnik zu entwickeln, die in den frühen Entwicklungsphasen hilfreich sein wird. Diese Forschung konzentriert sich auf die Bedeutung einer nachhaltigen Produktentwicklung durch die Kombination eines DfX-basierten Wissensmanagementsystems und einer Kommunikationsplattform, um Entwicklungsteams dabei zu unterstützen, effektiver zu kommunizieren und während des gesamten Entwicklungsprozesses auf das aktuelle Wissen zuzugreifen. Die Studie untersucht daher verschiedene Methoden, Werkzeuge und Technologien, die auf DfX, Wissensmanagement und Kommunikation aus der Sicht der Produktentwicklung basieren.Es wird ein systematisches Konzept zur Erfassung und Integration von explizitem und implizitem Wissen in Bezug auf DfX-Prinzipien und -Richtlinien definiert und vorgestellt. Darüber hinaus unterstreicht diese Arbeit die Gewinnung von implizitem Wissen von Experten verschiedener Disziplinen auf der Grundlage von DfX-Aspekten, dass später abgerufen und genutzt werden kann, um den Zeitaufwand für die Wissenssuche und -implementierung in zukünftigen Entwicklungsprozessen zu reduzieren. Durch die Integration der hierarchischen Struktur des DfX mit den technischen Anforderungen kann eine kontextbasierte Wissensabfrage erreicht werden. Es wird eine Wissensmanagement-Methodik für den Erwerb, die Speicherung, den Transfer und die Nutzung von Wissen vorgeschlagen. Darüber hinaus wird in dieser Arbeit ein System zum Organisieren, Abrufen und Zugreifen auf Wissen durch die Verwendung von Schlüsselwörtern und Tagging auf der Basis von Natural Language Processing (NLP) vorgeschlagen, um die Entscheidungsfindung zu beschleunigen. Im Abschnitt zur prototypischen Umsetzung wird das geplante Konzept anhand eines Szenarios mit einem Anwendungsfall zur Entwicklung eines 3D-Druckers beschrieben. Darüber hinaus werden die wesentlichen Softwareanforderungen und Funktionen der Kommunikations- und Wissensmanagementplattform zusammengefasst und vorgestellt. Weiterhin wird eine Anwendung des Prototyps in Bezug auf einen 3D-Drucker durchgeführt, um die Ergebnisse und wichtigsten Erkenntnisse zu bestimmen. Abschließend wird das Entwicklungspotenzial der implementierten Lösung für die zukünftige Forschung diskutiert, um grundlegende Wissensprozesse, wie die Erfassung, Speicherung und Verteilung von Wissen, sowie die Kommunikationstechnologien in Bezug auf Leistung und Wissensaustausch zu verbessern.