Entwicklung eines Werkzeugs zur Unterstützung multikriterieller Entscheidungen im Kontext des Design for X
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| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2009
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| Schriftenreihe: | Fortschritt-Berichte VDI
Reihe 1, Konstruktionstechnik/Maschinenelemente ; 404 |
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Autor: Bauer, Stefan
Jahr: 2009
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung 1
1.1 Problemstellung 1
1.2 Aufgabenstellung 2
2 Stand der Technik und Forschung 4
2.1 Design forX 4
2.1.1 Grundlagen des Design for X 4
2.1.2 Characteristics-Properties-Modelling (CPM) im Kontext des DfX 4
2.1.2.1 Produktmerkmale 4
2.1.2.2 Produkteigenschaften 4
2.1.2.3 Synthese und Analyse 5
2.1.2.4 Äußere Bedingungen, X-System 6
2.1.2.5 DfX aus Sicht des CPM-Ansatzes 6
2.1.3 DfX-Richtlinien 7
2.1.4 DfX-Methoden und-Werkzeuge 7
2.1.5 Ansätze zur Strukturierung des Design for X 8
2.1.5.1 Strukturierung der Aspekte gemäß ihrer Herkunft
aus dem Produktlebenszyklus 8
2.1.5.2 Klassifikation technischer Systeme nach Hubka 9
2.1.5.3 Hierarchische Strukturierung von Aspekten 9
2.1.5.4 Strukturierung mit der DfX-Matrix nach Andreasen 10
2.1.6 Multiple DfX 11
2.2 Multikriterieüe Entscheidungsaufgaben in der Produktentwicklung 13
2.2.1 Grundlagen des Produktentwicklungsprozesses 13
2.2.1.1 Vorbemerkung 13
2.2.1.2 Szientistische Ansätze, Axiomatic Design nach Suh 14
2.2.1.3 Pluralistische Ansätze 16
2.2.2 Multikriterielle Entscheidungsaufgaben 20
2.3 Verfügbare Methoden und Werkzeuge 24
2.3.1 Recherche von DfX-Richtlinien 24
2.3.2 Hilfsmittel zur Entscheidungsunterstützung 24
2.3.2.1 Mathematische (präskriptive) Ansätze und
anwendungsorientierte (deskriptive) Ansätze 24
2.3.2.2 MADM und MODM 25
2.3.2.3 Apriorische Methoden, aposteriorische Methoden
und interaktive Verfahren 26
2.3.2.4 Nutzentheoretische Modelle, Outranking-Verfahren und
auf Referenzpunkten basierende Verfahren 26
2.3.3 Einfache Bewertungsverfahren 27
2.3.3.1 Grundlagen 27
2.3.3.2 Eignung für die Produktentwicklung 29
2.3.4 Technisch-Wirtschaftliche Bewertung 31
2.3.4.1 Grundlagen 31
2.3.4.2 Eignung für die Produktentwicklung 32
2.3.5 Nutzwertanalyse 33
2.3.5.1 Grundlagen 33
2.3.5.2 Zielsysteme 34
2.3.5.3 Eignung für die Produktentwicklung 36
2.3.6 Analytic Hierarchy Process und Analytic Network Process 37
2.3.6.1 Grundlagen 37
2.3.6.2 Eignung für die Produktentwicklung 38
2.3.7 Promethee/Gaia
2.3.7.1 Grundlagen
2.3.7.2 Eignung für die Produktentwicklung 41
2.3.8 Pareto-Optimierung 42
2.3.8.1 Grundlagen 42
2.3.8.2 Beschreibung eines Optimierungsproblems 43
2.3.8.3 Lösen des multikriteriellen Optimierungsproblems 45
2.3.8.4 Eignung für die Produktentwicklung 46
2.3.9 RGM/FGMundIDM 47
2.3.9.1 Grundlagen 47
2.3.9.2 Eignung für die Produktentwicklung 49
2.3.10 Software-Werkzeuge 51
2.4 Potential für ein neues Werkzeug 52
3 Konzept für ein neues Werkzeug 55
3.1 Modell zur Beschreibung von Entscheidungsaufgaben 55
3.2 Gesamtkonzept 58
3.3 Informationssystem DfX-Richtlinien 60
3.3.1 Ansätze aus dem Stand der Technik 61
3.3.2 Einordnung nach Merkmalen, Eigenschaften und Zielen 61
3.4 Visualisierung abhängiger Produkteigenschaften mit Balance3D 67
3.4.1 Grundlagen 67
3.4.2 Preprocessing: Aufbereitung einer Entscheidungsaufgabe 72
3.4.2.1 Direkte Festlegung von Wechselwirkungen
zwischen Eigenschaften (intuitiver Modus) 73
3.4.2.2 Ermittlung der Abhängigkeiten aus Merkmals-
Eigenschafts-Beziehungen (diskursiver Modus) 74
3.4.2.3 Aufbereitung von Entscheidungsaufgaben mit
einer großen Anzahl an Merkmalen 79
3.4.3 Processing: Visualisierung 80
3.4.3.1 Berechnung von Abhängigkeiten zwischen Eigenschaften
aus ME-Beziehungen (nur diskursiver Modus) 81
3.4.3.2 Berechnung der Positionen der Eigenschaftspunkte 86
3.4.3.3 Berechnung der Lage der Merkmals-Dimensionen
(nur diskursiver Modus) 92
3.4.4 Postprocessing: Auswertung der Visualisierung 93
3.4.5 Nutzen, Anwendungsmöglichkeiten und Einschränkungen 94
3.4.5.1 Verständlichkeit durch intuitive, graphische Darstellung 94
3.4.5.2 Festlegung von Strategien 94
3.4.5.3 Ableitung bereinigter Gewichtungsfaktoren zur
Verwendung bei Bewertungsverfahren 96
3.4.5.4 Qualitative Ableitung zu wählender Variationen
der maßgeblichen Merkmale 98
3.4.5.5 Einschränkungen 98
3.4.6 Erweiterung: Darstellung erwünschter Eigenschaften als Bereiche 100
3.4.7 Zusammenfassung 101
4 Realisierung des rechnerbasierten Werkzeugs 103
4.1 Informationssystem DfX-Richtlinien 103
4.1.1 Eingabe von Richtlinien 103
4.1.2 Recherche nach Richtlinien 104
4.2 Balance3D 107
5 Anwendungsbeispiel: Parallelroboter 116
5.1 Aufgabenstellung 116
5.2 Prepiocessing 117
5.3 Processing 120
5.4 Postprocessing 123
6 Zusammenfassung und Ausblick 126
7 Literatur „129
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