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Agilität in der Entwicklung ermöglicht ein schnelles Reagieren auf Veränderungen. Doch zur Implementierung von Agilität sind häufig Herausforderungen zu überwinden. Diese Arbeit unterstützt mit sieben Lösungselementen die Implementierung agiler Entwicklung in die mechatronische Produktentstehung und hilft so, die damit verbunden Herausforderungen zu überwinden. Die Lösungselemente adressieren den Transformationsprozess, die interaktive Einführung, das Verständnis agiler Techniken, die Auswahl und Adaption der Techniken und Rahmenbedingungen sowie die agile Projektinitiierung und Durchführung., Agility allows reacting faster in product development processes. Nevertheless, challenges to implement agility exist. This thesis provides seven solution elements to support the implementation of agile development in mechatronic product development processes and to overcome the connected challenges. The solution elements aim at facilitating the transformation process, an interactive introduction, the understanding of agile techniques, the selection and adaption of techniques and boundary conditions as well as the agile project initiation and execution.

Agilität in der Entwicklung ermöglicht ein schnelles Reagieren auf Veränderungen. Doch zur Implementierung von Agilität sind häufig Herausforderungen zu überwinden. Diese Arbeit unterstützt mit sieben Lösungselementen die Implementierung agiler Entwicklung in die mechatronische Produktentstehung und hilft so, die damit verbunden Herausforderungen zu überwinden. Die Lösungselemente adressieren den Transformationsprozess, die interaktive Einführung, das Verständnis agiler Techniken, die Auswahl und Adaption der Techniken und Rahmenbedingungen sowie die agile Projektinitiierung und Durchführung., Agility allows reacting faster in product development processes. Nevertheless, challenges to implement agility exist. This thesis provides seven solution elements to support the implementation of agile development in mechatronic product development processes and to overcome the connected challenges. The solution elements aim at facilitating the transformation process, an interactive introduction, the understanding of agile techniques, the selection and adaption of techniques and boundary conditions as well as the agile project initiation and execution.

Digitalization leads to dynamic systems and makes the agility of companies a decisive competitive factor. In order to meet this challenge, an approach for the agile development of mechatronic systems was developed. The result of this research work is the agile project setting "Think.Make.Start". (TMS) and the resulting agile prototyping framework "TAF". This result-oriented approach allows the agile development of mechatronic products in minimum time and with minimal resources. The approach was evaluated in the automotive sector and an agile innovation strategy ("startup practices") was derived from it., Die Digitalisierung führt zu dynamischen Systemen und macht die Agilität von Unternehmen zu einem entscheidenden Wettbewerbsfaktor. Um dieser Herausforderung zu begegnen, wurde ein Ansatz zur agilen Entwicklung mechatronischer Systeme erarbeitet. Das Ergebnis dieser Arbeit ist das agile Projekt-Setting "Think.Make.Start". (TMS) sowie das daraus abgeleitete agile prototyping Framework "TAF". Dieser ergebnisorientierte Ansatz erlaubt die agile Entwicklung mechatronischer Produkte in kürzester Zeit und mit minimalen Ressourcen. Der Ansatz wurde im Automobilbereich evaluiert und eine agile Innovationsstrategie („Startup Praktiken“) daraus abgeleitet.

Aufgrund der Digitalisierung befindet sich die Industrie in einem Wandel von der Massenproduktion hin zur Individualisierung. Deshalb bieten Unternehmen Produkt-Service-Systeme an. Deren nutzungs- und nachhaltigkeitsorientierte Planung wird durch den Lösungsansatz, bestehend aus Vorgehen und PSS-Modell, unterstützt. Dadurch werden Entscheidungen verbessert und die auftretende Komplexität verringert. Der Ansatz wurde in akademischen und industriellen Fallstudien angewendet und evaluiert., Digitalization leads today’s industry towards a change from mass production to individualization. Thus, companies tend to offer Product-Service Systems. The solution approach, consisting of a procedure and a PSS model, supports a use- and sustainability-oriented planning of PSS. It improves decision making and reduces complexity. The approach is assessed and evaluated by academic and industrial evaluation studies.

Ziel der Arbeit ist die Realisierung des telemedizinischen Assistenzsystems COMES® sowie die Beleuchtung von Möglichkeiten und Grenzen datenbankgestützter telemedizinischer Feedback-Interventionen. Grundlegende Experimente hinsichtlich der Systemstabilität und Wirksamkeit von COMES® werden durchgeführt und die Plattform für eine klinische Studie und den alltäglichen Einsatz vorbereitet. Besonders die individualisierte Feedback-Fähigkeit im Rahmen der Therapiebegleitung und die Verwendung moderner Data Mining Algorithmen zeichnen COMES® aus., The goal of this thesis is the realization of the telemedical assistance system COMES® as well as the description of possibilities and limits of database-supported telemedical feedback interventions. Basic experiments according to system stability and effectiveness of COMES® are conducted and the platform is prepared for clinical studies and daily use. Particularly the individualised feedback ability as part of therapy companion and the usage of modern data mining algorithms is distinguished by COMES®.

Produkt-Service-Systeme (PSS) integrieren Sach- und Dienstleistungsanteile in einem Leistungsbündel und versprechen hierdurch höhere Wettbewerbsfähigkeit für den Anbieter, gesteigerten Kundennutzen und bessere Nachhaltigkeit. Eine der Kernherausforderungen von Unternehmen im Wandel vom traditionellen Anbieter von Sachleistungen hin zu einem PSS-Anbieter ist der parallele Aufbau des Unternehmenswissens. Die Arbeit greift hier an. Ihr Beitrag liegt in der Integration eines durchgängigen Wissensmanagements in die PSS-Entwicklung., Product-Service Systems (PSS) integrate product and service elements in one market offer. They promise to improve the competitiveness of the provider, enhanced value for the customers as well as better sustainability. A core challenge during the transformation of a company from selling technical products to providing PSS is the parallel development of the required knowledge for delivering PSS. This challenge is addressed by the thesis. The contribution is an approach integrating knowledge management into the development process of PSS.

In der Arbeit zur strategischen Planung von Technologieketten für die Produktion wird eine Methodik beschrieben, welche Unternehmen dabei unterstützt, alternative Technologieketten zu generieren, zu bewerten und auszuwählen. Zentraler Aspekt ist neben der Bestimmung der Wirtschaftlichkeit, des Technologiepotenzials und der technischen Machbarkeit die Beurteilung der Technologiereife. Diese hilft, die mit dem Entwicklungsstand einhergehenden technischen und organisatorischen Chancen sowie Risiken richtig einschätzen zu können., The approach of strategic production technology chain planning elaborates a methodology that supports producing companies in generating, evaluating and selecting alternative technology chains. Besides important criteria such as the profitability, the technology potential and the technical feasibility, the technology maturity is one main aspect. The maturity enables producing companies to assess the chances and risks depending on the stage of development of the single production technologies.

Die hohe Komplexität mechatronischer Produkte erfordert die zielgerichtete Zusammenarbeit der beteiligten Disziplinen in der Entwicklung. Ausgehend von der Darstellung zentraler Herausforderungen wird eine Methodik zur Unterstützung der transdisziplinären Planung und Synchronisation mechatronischer Entwicklungsprozesse hergeleitet. Diese Methodik unterstützt auf Basis eines integrierten Produkt- und Prozessmodells in Form einer Multiple-Domain Matrix die Modellierung, Planung, Analyse, Steuerung und Visualisierung des Entwicklungsprozesses. Hierbei werden disziplinübergreifende Abhängigkeiten in der Produktarchitektur sowie Wechselwirkungen zwischen Produkt- und Prozessstruktur berücksichtigt., The high complexity of mechatronic products requires goal-oriented collaboration of the disciplines involved during development. Starting with a presentation of key challenges a methodology to support the interdisciplinary planning and synchronization of mechatronic development processes is developed. This methodology is based on an integrated product and process model in form of a multiple-domain matrix and supports modelling, planning, analysing, controlling and visualisation of the development process. The approach accounts for cross-disciplinary dependencies in the product architecture and interactions between the product and the process structure.

Der Wandel hin zum Anbieter integrierter Sach- und Dienstleistungskombinationen im Rahmen sogenannter Leistungsbündel stellt für produzierende Unternehmen eine vielversprechende Möglichkeit dar, die eigene Wettbewerbsposition zu stärken. Die Arbeit adressiert einen lebenszyklusorientierten Ansatz, wie Bedarfe und Potenziale zukünftig zu erbringender Leistungsbündel schon in der Planungsphase identifiziert und gegenübergestellt werden können. Dies erhöht die Transparenz planungsrelevanter Systemzusammenhänge und beugt aufwändigen Änderungen entlang des Innovationsprozesses vor. Hierfür wird ein umfassendes Lebenszyklusmodell unter Berücksichtigung der Phasen von der Entwicklung bis hin zur Nutzung und Auflösung vorgestellt. Zudem werden Methoden des strukturellen Komplexitätsmanagements weiterentwickelt, um Leistungsbündelbedarfe und -potenziale hinsichtlich verschiedener Planungshorizonte und Szenarios aufeinander abstimmen zu können., Providing integrated combinations of products and services within product-service-systems represents a promising opportunity for producing companies to strengthen the own competitive situation. This thesis introduces a lifecycle-oriented approach to identify and analyse needs and potentials of future product-service-systems. This increases transparency of planning relevant system interrelations and in consequence avoids extensive changes along the innovation process. Therefore, a comprehensive lifecycle model considering the phases from planning and development to the utilisation and decomposition is presented. Further, methods concerning structural complexity management are elaborated to match needs and potentials of product-service-systems considering multiple planning horizons and scenarios.

Das Ziel dieser Arbeit ist es ein methodisches Konzept zu entwickeln, das die anforderungs- und situationsspezifische Auswahl und Anpassung von Prozessen im Entwicklungsworkflow unterstützt und dieses Konzept prototypisch umzusetzen. Dazu wird das Rahmenwerk zur situationsspezifischen Planung von Produktentwicklungsprozessen entwickelt. In diesem Rahmenwerk wird das Zusammenwirken der Einzelelemente des Ansatzes dargestellt. Diese Elemente sind das FORFLOW-Prozessmodell, das Vorgehensmodell Product Model Driven Development, die Analyse der Entwicklungssituation sowie die Rollen und Ebenen der Prozessplanung. Neben diesen Elementen und ihrer Integration im Rahmenwerk werden die prototypische Umsetzung des Ansatzes sowie dessen Evaluation vorgestellt. Der dargestellte Lösungsansatz ermöglicht eine flexible Reaktion auf Änderungen der Rahmenbedingungen und unterstützt die Prozessplanung sowohl auf Projekt- als auch auf operativer Ebene., The goal of this work is to introduce a concept that allows the choice and adaption of product development processes according to the design situation. This is achieved by the framework for situation specific planning of product development processes. The framework consists of five basic elements. These are the FORFLOW-Process Model, the procedural model Product Model Driven Development, the analysis of the design situation, roles and levels of process planning. These elements are integrated in the framework and implemented in a software prototype. The elements of the approach are evaluated as well as the prototype. The approach enables flexible reaction to changes in the boundary conditions of product development projects. Engineers on project as well as the operative work level are supported in their process planning.

Die wachsende Komplexität mechatronischer Produkte erfordert ein zunehmend transdisziplinäres Arbeiten der beteiligten Disziplinen auch in Hinblick auf das entwicklungsbegleitende Zielkostenmanagement. Die Arbeit zeigt diese Anforderungen auf und entwickelt darauf aufbauend einen generischen Leitfaden zur Unterstützung des Zielkostenmanagements im Rahmen des disziplinübergreifenden Systementwurfs mechatronischer Produkte. Auf Basis eines durchgängigen Informationsmodells in Form einer Multiple-Domain Matrix unterstützt der Leitfaden sowohl die Kostenanalyse als auch die Kostenoptimierung. Um dabei allen drei Disziplinen der Mechatronik, also dem klassischen Maschinenbau ebenso wie der Elektrotechnik und der Informationstechnik, gerecht zu werden verknüpft die Arbeit disziplinspezifische Methoden der Kostenschätzung und erweitert sie um graphentheoretische Methoden der Strukturanalyse und Strukturoptimierung., The increasing complexity of mechatronic products requires a close and transdisciplinary collaboration of the involved disciplines in the process of target costing. The work presents the resulting requirements and develops a generic guideline providing support for the target costing in the course of the discipline-spanning system design of mechatronic products. On the basis of an information model – made up of a multiple-domain matrix – the guideline supports the cost analysis as well as the cost optimization. In order to meet the requirements of all mechatronic disciplines – mechanical engineering, electrical engineering as well as information technology – the guideline links discipline-specific cost estimation methods and upgrades them with structure analysis and optimization methods of graph theory.

Vor dem Hintergrund sich wandelnder gesellschaftlicher, kompetitiver und technologischer Rahmenbedingungen gewinnt das wettbewerbsstrategische Konzept der Produktindividualisierung zunehmend an Bedeutung. In Bezug auf die Produktentwicklung erfordert diese nicht nur die strukturelle Planung entsprechender Produktfreiheitsgrade, sondern im Rahmen der kundenspezifischen Leistungserstellung sind die Integration des Kunden und die individuelle Leistungsentwicklung bzw. -anpassung unerlässlich. In diesem Kontext wird in der Arbeit ein methodisches Konzept zur kundenspezifischen Anforderungsklärung und konstruktiven Produktanpassung auf Basis vorhandener Gestaltungsfreiräume entworfen. Darauf aufbauend wird eine Methode zur systematischen Planung und Abwicklung kundenspezifischer Entwicklungsprozesse ausgearbeitet, die auf einer Verknüpfung kundenindividueller Anforderungen mit gegebenen Produktstrukturen beruht., Far-reaching changes in society, competition and technology have led to a growing importance of product customization to better comply with increasingly individual customer preferences. However, offering customized products not only means a stronger need for structural planning and provision of necessary design options it also requires the integration of each customer into the design process and an individual adaptation of the product according to his particular requirements. In this context, the objective of the dissertation is to provide a methodological concept for customer-specific clarification of requirements and individual design modification. Here, a procedural model and corresponding design methods are elaborated. Moreover a method to plan and handle individual adaptation processes is conceived, which is based on systematically cross-linking individual requirements with the product component structure.

Entwicklungsprozesse in der Industrie werden immer häufiger als verteilte Entwicklungsprozesse an unterschiedlichen Standorten durchgeführt. Um eine erfolgreiche Kooperation in diesen mitunter global verteilten Produktentwicklungsteams zu ermöglichen, ist eine gezielte Unterstützung erforderlich. Auf der Basis detaillierter Untersuchungen verteilter Entwicklungsprozesse werden in dieser Arbeit Lösungsansätze entwickelt, die auf die speziellen Tätigkeiten und Aufgaben von Ingenieuren im verteilten Produktentwicklungsprozess abgestimmt sind. Ein 3D-Kommunikationsmedium und ein Modell für die situationsgerechte Auswahl von Kommunikationsmedien stehen im Mittelpunkt der Betrachtungen. Eine internetgestützte Wissensbasis realisiert die Übertragung der wissenschaftlichen Erkenntnisse in die industrielle Praxis und ermöglicht eine systematische Unterstützung verteilter Entwicklungsprozesse., Development processes in industry are more and more carried out involving different locations. To enable successful cooperation in these sometimes globally distributed product design teams specific support is necessary. Based on detailed examination of distributed design processes methods are developed which are specified for the tasks and problems of engineers in distributed product development. A 3D-Shared-Whiteboard and a model for the selection of communication media according to the situation mark the focus of the work. An internet based knowledge base realizes the transfer of the scientific results to industry and provides a systematic support of distributed development processes.

Die strategische Produktplanung stellt die Weichen für die Entwicklung innovativer und marktgerechter Produkte von morgen. Sie gewinnt auch in mittelständisch geprägten Unternehmen zunehmend an Bedeutung. Die Arbeit stellt einen Ansatz zur methodischen Unterstützung der strategischen Produktplanung vor, der die vielfältigen Voraussetzungen eines mittelständisch geprägten Umfelds berücksichtigt. Basierend auf den Grundlagen eines erfolgreichen Umgangs mit geeigneten Vorgehensweisen und Methoden enthält der Ansatz eine aufgabenebenen- und eine anwenderspezifische Komponente. Die aufgabenebenenspezifische Komponente des Lösungsansatzes eröffnet Produktplanern einen Einstieg auf einer adäquaten Aufgabenebene der strategischen Produktplanung. Durch die gleichzeitige Berücksichtigung der Voraussetzungen der Produktplaner und ihrer Umgebung in einem mittelständisch geprägten Umfeld ermöglicht die zweite Komponente eine anwenderspezifische Ausrichtung der methodischen Unterstützung. Anhand einer Unterstützungsmatrix werden die Instrumente für eine erfolgreiche strategische Produktplanung eingeordnet und nach aufgabenebenenspezifischen und anwenderspezifischen Gesichtspunkten zur Verfügung gestellt., Strategic product planning gets more and more important for small and medium-sized enterprises to ensure sustainable success in business. The thesis provides an approach for methodical support of strategic product planning particularly with regard to the various prerequisites that characterize small and medium-sized companies. Based on a detailed analysis of mechanisms concerning adequate application of methods and procedures, a task-specific and a user-specific solution component are introduced. The task-specific component provides adequate access to different task levels of strategic product planning. In consideration of specific user prerequisites and corporate environment requirements the second component provides user-oriented configuration of methodical support. Instruments for successful strategic product planning are arranged and made available in a supporting matrix concerning the mentioned task-specific and user-specific aspects.

Zunehmend ist das Tagesgeschäft des Ingenieurs geprägt durch die Bearbeitung von Problemen. Hierzu bietet die gängige Literatur zahlreiche standardisierte Lösungswege bzw. Methoden an (z. B. TRIZ für die Lösungssuche oder SADT für eine Prozessanalyse). Da sich die Probleme durch eine Einzigartigkeit auszeichnen – geprägt u. a. durch Randbedingungen oder Personen – können Standardvorgehen zur Lösung nur einen eingeschränkten Beitrag leisten. Aus diesem Grund wurden Methoden zur Problemlösung dahingehend untersucht, durch welche Eigenschaften sich diese auszeichnen und gegenüber von anderen Methoden unterscheiden; diese Eigenschaften der Methoden wurden in Prinzipien überführt (z. B. Prinzip der Objektperspektive). Die Prinzipien finden ihre Anwendung z. B. bei der Modifikation einer standardisierten Methode; eine Verifizierung der Prinzipien anhand von vier Beispielen illustriert die Möglichkeiten jedoch auch die Grenzen des vorgestellten Ansatzes., The daily business of the engineer is dominated by solving problems. Here the literature provides a huge number of standard approaches and methods (e.g. TRIZ for solution search or SADT for the process analysis). Since the problems are characterized due to its unique boundary conditions – e.g. due to the persons – standard approaches only can provide a limited support. Based on this, methods for problem solution are analyzed for its characteristics and how they differ from other approaches; this characteristics where transferred to principles (e.g. principal of perspective). The principles are applied to modify existing methods; a verification of the principles is done on four examples and shows at the same time the limitation of the principle approach.