Karl-Heinrich Grote

Springer handbook of mechanical engineering

Part A Fundamentals of Mechanical Engineering Chap. 1 Mathematics for Mechanical Engineers Chap. 2 Engineering Mechanics Part B Applications in Mechanical Engineering Chap. 3 Materials Science and Technology Chap. 4 Thermodynamics Chap. 5 Tribology Chap. 6 Design of Machine Elements Chap. 7 Manufacturing Engineering Chap. 8 Measuring and Quality Control Chap. 9 Engineering Design Chap. 10 Piston Machines Chap. 11 Pressure Vessels and Heat Exchangers Chap. 12 Turbomachinery Chap. 13 Transportation Systems Chap. 14 Construction and Earth Moving Equipment Chap. 15 Enterprise Organization and Operation Part C Complementary Material for Mechanical Engineers Chap. 16 Power Generation Chap. 17 Electrical Engineering Appendix Tables and Constants.- About the Authors.- Subject Index

Entwicklung und Konstruktion

Ein technisches Produkt durchlauft einen Lebenszyklus, der Grundlage fur Aktivitaten beim Produkthersteller und Produktanwender ist.

Der Produktentstehungsprozess (PEP)

Die industrielle Herstellung von Produkten hat bereits sehr fruh zu einer Arbeitsteilung im Rahmen der Produktentstehung gefuhrt. Dieses als „Taylorismus“ bezeichnete Phanomen beschreibt die „…systematische Umgestaltung der Arbeit, vor allem in der Form der Spezialisierung (Arbeitsteilung) und Verdichtung“ (Luczak, Arbeitswissenschaft, 1993). Hiervon ist auch die Entwicklung und Konstruktion betroffen. Ein Produkt entsteht also nicht in einem einzigen, grosen Schritt, vielmehr in vielen kleinen Schritten, deren Inhalte genau festgelegt und deren Schnittstellen untereinander genau beschrieben sein mussen. Die so entstehende Abfolge von Arbeitsschritten wird als „Prozess“ bezeichnet (EN ISO 9000, Qualitatsmanagementsysteme – Grundlagen und Begriffe, 2005). Die Gesamtheit aller Prozessschritte wird als „Produktentstehungsprozess“ (PEP) bezeichnet. Er fasst mehrere Arbeitsschritte zum Erreichen eines Teilergebnisses zusammen, von der Produktidee bis zum fertigen Produkt. Im Folgenden sollen einige Grunduberlegungen dargestellt werden. Zum einen warum es uberhaupt moglich ist ein physikalisches Produkt gedanklich vorauszuplanen, und zum anderen welche grundsatzlichen Uberlegungen es zum Aufbau des PEP bisher gegeben hat.

Discrete Event Simulation Inserted into Kaizen Event to Assess Energy Efficiency

A sustainable layout planning should provide a resource-efficient state. Companies face the facility layout problem not only when they create a new manufacturing system but also when they expand or modify existing systems. In these cases, a proper evaluation of manufacturing is a fundamental step to identify opportunities for improvement and to increase energy efficiency in production. This paper discusses a systematic approach for layout modification, which includes an assessment of energy efficiency, inserted into kaizen event. A case study was conducted, as a contribution towards this discussion.

Knowledge Management in Set Based Lean Product Development Process

The objective of the research is to examine and develop new methods and tools for management of knowledge in Lean Product development. Lean Product development attempts to apply lean philosophy and principles within product development process. Special emphasis is given to the so-called Set Based Lean Design principles. Such product development process requires innovative methodologies and tools for capturing, reuse and provision of knowledge needed for decision making, as well as advanced ICT environment for Knowledge Management (KM).

Design Decision-Making in the Early Stages of Collaborative Engineering

Design activities are a series of decision-making, and important decision-making takes place often early in product development. However, uncertainty and imprecision exist in such design stages and make decision-making extremely difficult. Furthermore, as collaborative engineering emerges, it is hard to coordinate every project participant because of the differences in locations, disciplines, cultures and languages. In the early design cycle, therefore, two factors might improve to reach optimal decisions—making communication in a project team smoother and allowing all the members to evaluate designs with uncertainty and aggregate pieces of these evaluations as a whole. To address these two, the Internet-based collaboration tools, RP, VP and fuzzy analysis should be introduced to product development. In this study, these tools are analyzed and structured in product development so that decision-making in difficult situations is eased and product cost and quality are improved while time-to-market is shortened.Copyright

Composite Strength Scaling Effect Using Progressive Degradation Model

The strength scaling of composite laminate design has variable response in sub-laminate and ply level scaling methods. The fact is proved experimentally but the reason for this variable response is authentically not known yet. According to Dimensional analysis the strength should be invariant to scale and according to wiebull theory strength changes but it does not differentiate between sub-laminate and ply-level scaling method in fact both have different response to strength in reality. The progressive degradation algorithm is used at micro level (constituent material) to investigate the reason for above said variable response in two different scaling methods. The technique showed some good results and it is found that the edge effects causes destruction at edges due to shear stress, in ply level scaled case, causes the strength reduction in simulated samples.

Qualitätssicherung in der Produktentwicklung und Konstruktion

Produktentwicklung und Konstruktion sind fur ein Unternehmen von zentraler Bedeutung. Hier werden die Voraussetzungen geschaffen, um Produktideen in herstellbare und vermarktbare Produkte umzusetzen. Fehler in der Entwicklung und Konstruktion konnen sich deshalb fur ein Unternehmen gravierend auswirken. Zum Teil sehr grose Ruckrufaktionen verschiedener Art sind bekannt und kommen immer wieder vor. Nicht nur bei Massenprodukten, die aufgrund der hohen Stuckzahl ein entsprechendes Risiko bilden, auch im Anlagenbau, wo zwar kleine Stuckzahlen und Einzelfertigung ublich sind, die Anlagenkosten aber entsprechend hoch, mussen entsprechende Masnahmen zur Absicherung der Entwicklungs- und Konstruktionsergebnisse durchgefuhrt werden. In Abb. 14.1 sind mogliche produkt- und verfahrensbezogene Fehler und ihre Folgen im Entwicklungs- und Konstruktionsprozess beispielhaft aufgefuhrt.

Die Hauptarbeitsschritte des Gestaltungsprozesses

Die im Folgenden aufgefuhrten Arbeitsschritte und insbesondere ihre Reihenfolge dienen im Rahmen dieses Werks der Veranschaulichung, wann typischerweise welcher Arbeitsschritt erfolgen sollte. In der Praxis gibt es zwangsweise z. T. deutliche Abweichungen sowohl bei den Inhalten der einzelnen Arbeitsschritte, insbesondere aber bei der hier vorgestellten Reihenfolge.

Die PEP-begleitenden Prozesse

Die Auspragung, Intensitat und Inhalte der in diesem Kapitel behandelten Prozesse sind sehr stark von der Branche, der Stuckzahl und der Art der Konstruktion (Neu-, Varianten-, Anpass- und Wiederholkonstruktion) abhangig. Hier sollen deshalb nur die grundsatzlichen Aspekte erlautert werden. In jedem Unternehmen haben sich insbesondere diese PEP begleitenden Prozesse relativ individuell ausgepragt. Allerdings ist hier seit einigen Jahren ein Gegentrend zu beobachten. Er besteht darin, diese Prozesse uberall relativ einheitlich zu gestalten. Auf Seiten des Anderungsprozesses liegt die Ursache in der stattgefundenen Globalisierung. Die uberwiegende Zahl von Unternehmen arbeitet international mit wechselnden Partnern, z. B. Lieferanten, zusammen. In der Folge mussten die bisher individuellen Prozesse im Sinne einer Vereinheitlichung angepasst werden. Ahnlich sieht es mit dem Prozess zum Risikomanagement, insbesondere bei der Absicherung der technischen Risiken aus. Dieser Prozess ist typischerweise sehr stark vom Kunden des Unternehmens beeinflusst. Er gibt vor, welche Nachweise zur Funktions- und Eigenschaftserfullung der Lieferant beibringen muss. Bei Grosprojekten, beispielsweise die Erstellung von Verkehrssystemen wie einem Peoplemover auf einem Flughafen oder die Erstellung eines Kraftwerks, wird diese Aufgabe haufig auf international tatige Agenturen ubertragen, die sich auf diese Aufgaben spezialisiert haben. Deshalb ist auch hier eine deutliche Vereinheitlichung der Vorgehensweisen und Methoden mit den entsprechenden Hilfsmitteln zu erkennen. Im Folgenden werden die wichtigsten den PEP begleitenden Prozesse betrachtet, begonnen wird mit dem Projektmanagement. Es bildet die Planungsgrundlage und das Controlling fur den PEP.