Unter Produktentwicklung (PE) wird die Tätigkeit zum Lösen einer technischen Aufgabe verstanden. Die beiden klassischen Begriffe und Tätigkeiten Entwickeln (Forschung&Entwicklung: Vorentwicklung) und Konstruieren sind in Produktentwicklung zusammen gefasst worden. Produktentwicklung beginnt bereits bei der am Anfang stehenden Idee und reicht bis zur Markteinführung des Produkts (der technischen Lösung).

Die Bildung des Begriffs Produktentwicklung erfolgte mit vermehrter Anwendung einer systematischen und methodischen Arbeitsweise, die bisher vorherrschendes intuitives Vorgehen bei technischen Lösungen wesentlich ergänzt und die Entwicklung marktfähiger Produkte besser planbar und nachprüfbar macht.^[1]

Ablauf

Der folgende Ablauf entspricht der Produktentwicklungsmethodik nach Pahl/Beitz.

Planungsphase (Aufgabe klären)

Bei Firmen, die im eigenen Auftrag entwickeln (z.B. Automobilhersteller), wird zu Beginn eine intensive Marktanalyse mit folgenden Fragestellungen betrieben: „Was will der Kunde?“, „Was bietet die Konkurrenz?“, „Wo gibt es bei uns neue Ideen?“, „Wer ist unsere Zielgruppe?“, „Wo im Produktlebenszyklus befinden sich unsere anderen Produkte?“, „Welchen Nutzen bringt das?“. Daraus folgen dann die Vorgaben für die nachfolgende Schritte.

Dabei gibt es auch einen relativ neuen Ansatz der Zielkostenkonstruktion, bei der zuerst der Preis einer Produktfunktion festgelegt wird und mit den damit festgelegten Kosten in die Konstruktion gegangen wird.

Oftmals beginnt die Produktentwicklung aber auch mit der Aufstellung eines sogenannten Lastenheftes durch den Kunden, in dem die Anforderungen an das neue Produkt beschrieben werden.

Ist das Lastenheft erstellt, werden innerhalb der Entwicklungsabteilungen technische Möglichkeiten, das Produkt zu realisieren, auf funktionaler Ebene untersucht; es entsteht ein Pflichtenheft für die Entwicklung. Im Falle von Divergenzen zwischen Lasten- und Pflichtenheft müssen diese gemeinsam abgeglichen werden, bevor mit der Auftragserteilung die eigentliche Produktentwicklung beginnt.

Konzeptphase

In dieser Phase wird die Produktfunktion (bei einer Geschirrspülmaschine ist das die Funktion Geschirr waschen) in Teilfunktionen zerlegt (bei obigem Beispiel muss u. a. das Geschirr gelagert, Wasser erwärmt und Spülmittel zugeführt werden). Somit kann an großen Projekten parallel gearbeitet werden.

Für diese Unterfunktionen gibt es nun verschiedene Lösungsprinzipien durch physikalische Effekte (so ließe sich das Spülmittel mechanisch oder mit Wasserstrahl befördern). Durch die Verknüpfung der unterschiedlichen Prinzipien entstehen Lösungsvarianten. Nach der Bewertung der Varianten ergibt sich die Wirkstruktur. Dabei arbeitet man oft mit Blockdiagrammen und ohne CAD-Unterstützung. Die bis zu dieser Stelle etwas abstrakte Arbeitsweise ermöglicht es, schnell und systematisch viele mögliche Lösungsmöglichkeiten zu finden. Durch Bewertung ist ein Konzept (oder wenige Konzepte) für die weitere Bearbeitung auszuwählen.

Entwurfsphase

Hierbei erfolgt zuerst eine grobmaßstäbliche Anordnung der Funktionsbausteine. Nach anschließend durchgeführten Überlegungen und Berechnungen wird dieser zu einem maßstäblichen Feinentwurf verfeinert.

Bei Produkten mit ergonomischen Ansprüchen oder Anforderung an die äußere Schönheit werden auch Produktdesigner hinzugezogen. Diese fertigen zunächst Skizzen des Produktes von Hand oder mit der Hilfe von Computern an. Dabei muss auch die technische Machbarkeit berücksichtigt werden. Von diesen Skizzen werden ein oder mehrere Vorschläge herausgesucht um dann mit Hilfe von Schablonen maßstäbliche Modelle herzustellen. Nun kommt eine Beurteilung, welchen Vorschlag man nehmen soll. Durch Konstrukteure und den Musterbau werden Funktionsmuster (kurz: Fumu) hergestellt, an denen die Funktion der gewählten technischen Lösungen nachgewiesen werden muss. Oft wird noch eine Kombination aus mehreren Modellen erstellt, bevor in einer weiteren Arbeitsphase die Detailentwicklung des Produkts erfolgt.

Beim Auto gibt es dann zum Beispiel eine Abteilung, die sich um die Motoren kümmert, eine andere entwickelt die Türen, dann gibt es Mitarbeiter für die Karosserie usw. Hier müssen sich die einzelnen Abteilungen miteinander abstimmen. Werden die Einzelteile nicht im eigenen Haus angefertigt, gehört zur Entwicklung auch die Auswahl und Abstimmung mit Lieferanten.

Produkteigenschaften wie Masse, Festigkeit und Bewegungszyklen sind mit heutigen Techniken gut zu berechnen. Aufwendig sind alle Effekte, die mit heutiger Technik noch nicht genau genug berechenbar sind (Dämpfung, Verschleiß und Akustik); für diese Systemverhalten sind dann immer wieder Versuchsreihen notwendig.

Ausarbeitungsphase

Es werden die nötigen Fertigungsunterlagen erstellt. Liegen die Einzelteilzeichnungen vor, werden Prototypen angefertigt und getestet, um Fehler und Probleme zu finden. Anhand der erstellten Fehlerprotokolle wird das Produkt überarbeitet. Wenn notwendig, werden weitere Prototypen angefertigt. Mit einer so genannten Nullserie wird geprüft, ob alle Hilfsmittel, wie Werkzeuge und Vorrichtungen, tauglich für eine Serienfertigung sind. Mit einer Erstserie (oft noch mit reduzierter Losgröße) wird getestet, ob alle Abläufe geeignet sind eine störungsfreie Produktion zu garantieren.

Markteinführung

Dann muss das Produkt auch auf den Markt gebracht und beworben werden. Nach den Gesetzen des Produktlebenszyklusses endet mit dem fertigen Produkt die Entwicklungsperiode, und die Markteinführung findet statt. Im Regelfall werden aber schon während der finalen Prototypenphase mit Serienreifung und Marktkommunikation die ersten Schritte der Marktperiode durchgeführt.

Der Begriff Akzeptanzmanagement bezeichnet die mit vorhandenen Kundenbedürfnissen und -wünschen übereinstimmende Entwicklung eines Produktes.

Techniken

Für die technisches Aspekte der Produktentwicklung spricht man von [[lang|en|Product engineering}}.

Von den Einzelteilen müssen meist technische Zeichnungen erstellt werden. Früher wurde dabei an großen Zeichenbrettern von Hand mit Tuschestift, Lineal und Zirkel gearbeitet. Heute sitzen die Konstrukteure am Bildschirm und fertigen die Zeichnungen mit Hilfe von CAD an. Immer öfter werden auch dreidimensionale Computermodelle erstellt. Diese 3D-Modelle können dann auch gleich in der Fertigungsplanung (CAM); zum Beispiel für Spritzguss- oder Frässimulationen und zu Produktsimulationen (z.B. Crashsimulation, Festigkeitssimulation, Bewegungsabläufe …) verwendet werden.

Zudem dient ein Produktdatenmanagement zur unternehmensweiten Nutzung der gewonnen Daten und Dokumente.

Ein weiterer Ansatz ist die rechnergestützte Funktionsbeschreibung (Drehmoment einer Welle) und die daraus abgeleiteten Produktparameter (Durchmesser der Welle) direkt an das CAD-System zu übergeben.

Studium

Seit 1996 gibt es in Deutschland das Fach Produktentwicklung als einen eigenständigen Studiengang mit dem Abschluss Bachelor. Dieser Studiengang wird unter anderem an der Fachhochschule Bielefeld angeboten. Des Weiteren wird der Diplomstudiengang Maschinenbau mit der Vertiefungsrichtung Integrierte Produktentwicklung an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg angeboten. Fachlich ausgewiesen auf diesem Gebiet sind der Lehrstuhl für Produktentwicklung der TU München, die Institute Produktentwicklung und Maschinenelemente(PMD) und Elektromechanische Konstruktionen (EMK) an der TU Darmstadt und das Institut für Produktentwicklung (IPEK) der Universität Karlsruhe (TH), sowie das Institut Produktentwicklung und Konstruktionstechnik der TU Hamburg-Harburg. An der FH Bingen gibt es auch die Möglichkeit als Wirtschaftsingenieur Produktentwicklung zu studieren. Ab dem Wintersemester 2008/2009 ist es möglich, den Master-Studiengang “Integrierte Produktentwicklung” an der Fachhochschule Südwestfalen (Iserlohn) zu studieren. An der Hochschule Pforzheim wird seit dem Wintersemester 2005 der Master-Studiengang “Produktentwicklung” angeboten. Auch die Fachhochschule Schweinfurt bietet den Studiengang Maschinenbau mit Schwerpunkt “Produktentwicklung” an.

Literatur

• Gerhard Pahl: Konstruktionslehre. Grundlagen erfolgreicher Produktentwicklung. Methoden und Anwendung. 7. Aufl. Springer, Berlin 2007, ISBN 978-3-540-34060-7.
• Werner Engeln: Methoden der Produktentwicklung. Oldenbourg Industrieverlag, München 2006, ISBN 978-3-8356-3112-0
• Udo Lindemann: Methodische Entwicklung technischer Produkte. 2. Aufl. Springer, Berlin 2007, ISBN 978-3-540-37435-0.
• Thomas Weber: Innovative Produktentwicklung – Das Ergebnis nicht dem Zufall überlassen, AWNET, Berlin 2007
• Thomas Brinkmann: “Produktentwicklung mit Kunststoffen”. Carl Hanser Verlag, München 2008, ISBN 978-3-446-22892-4

Einzelnachweise

1. ↑ Pahl/Beitz: Konstruktionslehre, Grundlagen erfolgreicher Produktentwicklung, Methoden und Anwendung, Springer, 2003 und 2005, Seite 10, ISBN 3-540-22048-8