Rechnergestütztes Konfigurieren und Auslegen individualisierter Produkte : Rahmenwerk für die Konzeption und Einführung wissensbasierter Assistenzsysteme in die Konstruktion

Abstract

Der permanente, kundenanforderungsgetriebene Wandel in den Märkten führt mehr und mehr zu individualisierten Produkten, die sich aus konfigurierbaren Standardkomponenten und individuellen Neuteilen zusammensetzen. Hierdurch steigt die Modell- und Varianten-vielfalt stark an. Dies stellt auch an den Produktentwicklungsprozess hohe Anforderungen hinsichtlich beherrschbarer Wissenserfassung und Wissensformalisierung, der Integration in die CAD-Konstruktion sowie aller Verwaltungsaspekte im prozessbegleitenden Produktda-tenmanagement.<br />Unternehmen mit weitestgehend digitalen Entwicklungsprozessen suchen nach praktikablen Rechnerunterstützungen für die wissensbasierte Konfiguration und Ausle-gung individualisierter Produkte. Trotz zahlreicher Aktivitäten in der Forschung und der Soft-wareindustrie werden diese Anforderungen nur in Teilbereichen abgedeckt.<br />Das Hauptziel der Arbeit ist ein Beitrag zur Konzeption eines ganzheitlichen Ansatzes für die genannte Problemstellung unter Berücksichtigung von Praxisanforderungen sowie ein me-thodischer Leitfaden zur Einführung solcher Assistenzen in Industriebetrieben. Ein weiteres Ziel sind Impulse für Softwareanbieter, um ihre Ansätze zu erweitern und diese in die virtuel-len Produktentwicklungsprozesse nahtlos zu integrieren.<br />Die Arbeit gliedert sich in einen theoretischen Teil, in dem anhand des aktuellen Standes der Technik u. a. eine detaillierte Diskussion der Charakteristiken einer rechnergestützten Konfiguration und Auslegung erfolgt. Ferner gibt es einen praktischen Teil, in dem auf Basis von Detailuntersuchungen anhand von Fallbeispielen aus einem Industriebetrieb ein Lö-sungsvorschlag konzipiert, exemplarisch umgesetzt und validiert wird. Als Forschungsmetho-de wird hierfür ein induktiver Ansatz gewählt.<br />Die wichtigsten Erkenntnisse und Resultate der Dissertation sind ein generischer Ansatz für ein praxistaugliches Rahmenwerk, das Engineeringabteilungen eine rasche und zielgerichtete Umsetzung von Assistenzsystemen für die Konstruktion individualisierter Produkte ermöglicht sowie ein Beitrag zur anwendergerechten, systemunabhängigen Erfassung, Formalisierung und Nutzung von Konfigurations- und Auslegungswissen. Mithilfe eines methodengestützten Vorgehensmodells und einer föderierten Wissensbasis wird die Verständigungslücke zwi-schen Experten und Assistenzentwicklern weitestgehend geschlossen. Dies schafft u. a. die Basis für eine nahtlose Integration der Wissensbestandteile in die Arbeitsumgebung des Konstrukteurs.<br />

The constant changes in the markets, driven by customer requirements, lead increasingly to individualized products consisting of configurable standard components and individual new parts. This leads to a great increase in the range of product variants available. This also places high demands on the product development process with regard to manageable knowledge capturing and knowledge formalization, integration into CAD design, and all administrative aspects in the product data management accompanying the process. Busi-nesses with largely digital development processes seek practicable IT support for the knowl-edge based configuration and design of individualized products. Despite numerous activities in research and the software industry, these demands are only met in some areas.<br />The main aim of the thesis is to contribute to the development of a holistic approach to the above-mentioned problem, taking into consideration practical requirements, and also to devise a methodical guideline for introducing such supporting technologies in industrial enterprises. A further aim is to inspire software providers to expand their approaches and to integrate them seamlessly into virtual product development processes.<br />The thesis is divided into a theoretical and a practical section. The former includes a de-tailed discussion, based on the current state of the technology, of the characteristics of IT supported configuration and design. In the latter, detailed investigations using case studies from an industrial enterprise form the basis on which a proposed solution is devised, imple-mented on an exemplary level, and validated. The research method chosen for this is an inductive approach.<br />The most important findings and results of the dissertation are, firstly, a generic approach for a framework which is usable in practice, and which enables engineering departments to quickly implement assistant systems for the design of individualized products, and, secondly, a contribution to the user-friendly, system-independent acquisition, formalization and use of configuration and design knowledge. With the help of a method-based procedure model and a federated knowledge base, the communication gap between experts and application de-velopers is largely closed. Amongst other things, this creates the basis for a seamless integra-tion of the knowledge components into the working environment of the design engineer.