Verbesserte Produktqualität

Produktentwicklungsingenieure und Designer sind Menschen, und wie wir alle wissen, ist Irren menschlich, richtig? Unglücklicherweise können in der immer wettbewerbsorientierteren Welt der Produktkonstruktion Fehler in der Konstruktion eines neuen Produkts ein Unternehmen teuer zu stehen kommen: teure Nacharbeit und Produktrückrufe, verlorene Entwicklungszeit, Umsatzverluste und möglicherweise verlorene Kunden usw. sind nur die Spitze des Eisbergs, wenn schlechte Produkte auf den Markt gelangen. Gestiegene Haftungs- und Garantiekosten erhöhen den Druck weiter.

Solche Probleme können unter anderem dadurch vermieden werden, dass die Verifizierung und Validierung vom Ende des Konstruktionsprozesses an den Anfang der Entwicklung verlagert werden, wenn Fehler noch kostengünstig und mit wenig Aufwand korrigiert werden können. An diesem Punkt liegen die Entwürfe noch in digitaler Form vor, können also noch leicht geändert werden und müssen sogar kontinuierlich iteriert werden, um eine perfekt optimierte Konstruktion zu erhalten. Schließlich ist die Konstruktionsvalidierung nur sinnvoll, wenn genügend Zeit bleibt, um die Ergebnisse in die Konstruktion zu integrieren.

Manchmal ist dies allerdings gar nicht so leicht, weil eine komplette Konstruktionsvalidierung eine äußerst detaillierte, methodische und zeitaufwändige Aufgabe ist. Der Schlüssel ist die Verwendung von Konstruktionsmethoden und -tools, bei denen schon früh im Konstruktionszyklus „Was-wäre-wenn“-Analysen im Vordergrund stehen, ohne dass dadurch die Zeitpläne aus dem Ruder laufen. Konstruktionsverifizierung und -validierung sind beides äußerst wichtige Schritte, um sicherzustellen, dass ein neues Produkt die Kundenbedürfnisse und -erwartungen erfüllt oder auch übertrifft.

Die Verifizierung und Validierung in einer frühen Entwicklungsphase bietet signifikante Vorteile in Form von besserer Produktqualität, niedrigeren Prototypenkosten und kürzeren Entwicklungszyklen. Bei der Konstruktionsverifizierung wird sichergestellt, dass die Produkte die festgelegten Anforderungen erfüllen. Bei der Validierung hingegen wird überprüft, ob ein Produkt für die vorgesehene Verwendung oder den geplanten Zweck geeignet ist. In anderen Worten: Durch Verifizierung wird der korrekte Bau des Produkts überprüft, während durch Validierung sichergestellt wird, dass das richtige Produkt gebaut wurde.

Beide Prozesse – Verifizierung und Validierung – sehen eine periodische Überprüfung vor, ob die Konstruktion in die richtige Richtung geht. So werden Fehlentscheidungen im Hinblick auf die Einhaltung von Konstruktionsanforderungen und Spezifikationen weitestgehend vermieden, die später zu weiteren Fehlern führen könnten, wenn Änderungen höhere Kosten (zeitlicher und finanzieller Natur) verursachen. Durch Verifizierung und Validierung verschaffen sich Ingenieure Feedback oder Ergebnisse in verschiedenen Formen, die sie dann wieder in die Konstruktion einfließen lassen können. Dieses Feedback kann sich darauf beziehen, ob die Konstruktion die Anforderungen oder Spezifikationen erfüllt, kann aber auch eine Beschreibung der Fehlermöglichkeiten, eine Zusammenfassung der Testergebnisse oder Empfehlungen für Verbesserungen enthalten.

Der erste Schritt besteht darin, die Mittel zu bestimmen, mit denen die Anforderungen validiert werden. Für einige Hersteller, insbesondere von elektromechanischen Produkten, gehören hierzu auch die Tests für mechanische und elektrische Komponenten, für eingebettete Software und das Gesamtsystem. Anschließend müssen Testumgebungen und -ressourcen vorbereitet und physikalische Tests bzw. Simulationen anhand von digitalen Modellen durchgeführt werden. Die Konstruktionsanforderungen werden in einen Satz von Testfällen und Randbedingungen umgesetzt, die in allen Funktionsbereichen (Elektrik, Mechanik und Software) entweder physikalisch oder digital gemessen werden können. Nach Abschluss der Tests und Simulationen werden die Ergebnisse der physikalischen oder digitalen Tests in Berichten festgehalten, aus denen hervorgeht, ob das Produkt die Anforderungen und Spezifikationen erfüllt.

Durch die Implementierung von digitalen oder physikalischen Verifizierungs- und Validierungsverfahren früh im Konstruktionsprozess können Ingenieure „Was-wäre-wenn“-Fragen zu einem Zeitpunkt stellen, an dem sie die meisten Früchte tragen. Die Antworten auf alle diese Fragen schaffen die Grundlage für optimale Entscheidungen, die die Konstruktionen von Anfang an in die richtige Richtung lenken und letzten Endes zu besseren, höherwertigen Produkten führen.

Bild: aithom2

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