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Die Umgebung wird durch drei wichtige Bestandteile charakterisiert:

  • An erster Stelle steht der Mensch, der mit der Umgebung in Wechselwirkung steht
  • Weiterhin die technische Peripherie. Diese besteht aus Maschinen, Geräten und technischen Einrichtungen, die mit dem betrachteten System in Wechselwirkung stehen
  • Der Begriff Klima beschreibt die Atmosphäre, einschließlich der Felder in welcher das Produkt seine Funktion erfüllt

Alle Objekte außerhalb des betrachteten Gebildes, die mit diesem in Beziehung stehen, gehören zu seiner Umgebung. Zur Beschreibung der Umgebung, dient das abgebildete Schema des allgemeinen Funktionsmodells:

Bild: Allgemeines Funktionsmodell

Der Mensch wird mit dem technischen Gebilde kommunizieren, d.h. er erhält vom technischen Gebilde Eingangsgrößen, wobei es sich um Störungsmeldungen, um Meldungen über durchgeführte Messungen oder über das Ablesen handeln kann. Weiterhin erhält der Mensch Informationen und Signale vom Produkt und wirkt auf das Gebilde ein, indem er es bedient, bestimmte Funktionen startet u.ä. Operationen ausführt. Diese Wechselwirkung zwischen Mensch und technischem Gebilde wird als Kommunikation bezeichnet.

Die technische Peripherie umfasst alle technischen Objekte, die in Wechselwirkung mit dem technischen Gebilde stehen. Die Funktionsgrößen , die zwischen den technischen Objekten und dem technischen Gebilde ausgetauscht werden, lassen sich nach ihrer Art ordnen:

  • stoffliche Größen, z.B. Flüssigkeiten, Gase, Stückgüter, Schnittgüter (Einzelteile)
  • energetische Größen, z.B. elektrische, mechanische, pneumatische, hydraulische, Wärmenergie
  • informationelle Größen, z.B. elektrische, mechanische, optische, akustische Signale als Träger von Informationen

Das Klima als dritter Bestandteil der Umgebung umfasst Einflussgrößen, wie Temperatur, Staub, Feuchtigkeit und Schmutz, aber auch elektrische und magnetische Felder oder das Kraftfeld der Erde. Weiterhin zu berücksichtigen sind Schwingungen und Stöße. Dies sind also alles Größen, die aus der Umgebung auf das technische Gebilde als Eingangsgrößen wirken. Ebenso gibt das technische Gebilde auch Größen ab, z.B. in Form von Temperatur, Geräuschen und Schwingungen. Alle diese Größen werden häufig als Störgrößen bezeichnet und betrachtet.

Es existieren also drei wichtige Schnittstellen:

  1. die Verarbeitungsebene 'V' - am Ein- und Ausgang zur technischen Peripherie
  2. die Kommunikationsebene 'K'
  3. die Störgrößenebene 'St'

Das abgebildete Schema zeigt eine verallgemeinerte Darstellung des Funktionsmodells, welches die Wechselwirkung zwischen dem technischem Gebilde und seiner Umgebung prinzipiell erfasst. Das Schema kann auch für den Entwurf neuer Produkte verwendet werden. Dann ist das technische Gebilde nicht gegeben, sondern man weiß, dass der Mensch bestimmte Wünsche hat, dass in der Umgebung andere technische Objekte vorhanden sind und dass in einer bestimmten klimatischen Umgebung eine Funktion zu realisieren ist. Dies wäre eine funktionsorientierte Beschreibung der Umgebung.

Bild: Allgemeines Funktionsmodell

Das allgemeine Funktionsmodell soll am Beispiel des Libellenprüfgerät betrachtet werden (siehe Bild).

Bild: Umgebung des Libellenprüfgerätes

Der Mensch erhält als Prüfer visuell die Information sA vom Libellenprüfgerät. Außerdem beobachtet er die Stellung der Libellenblase. Aus diesen Informationen schlussfolgert er, ob eine Zustellbewegung sE nötig ist. Bei = 0 ist die Bedingung erfüllt.

Das Klima, in diesem Fall die Laborbedingungen sind im vorliegenden Fall nur durch eine Störgröße charakterisiert. Die Verbindung zwischen Libelle (Prüfling) und Gerät wird beim einfachen Aufsetzen auf den Tisch 3 hergestellt. Der Labortisch, auf dem das Prüfgerät abgestellt wird, muss nicht horizontal sein, sondern kann einen Neigungsfehler  besitzen. Zur Justierung ist als Korrekturglied die Rändelschraube vorgesehen. Des weiteren treten noch Kräfte auf. Auch die Temperatur und andere Größen könnten noch ergänzt werden.

Das Gewicht der Libelle ist zu beachten, was bei zu großer Masse zur Lösung der Kopplung des Kipptisches führen kann, da dieser von einer Feder nach oben gedrückt wird. Bei der Auslegung und Konstruktion des Gerätes muss berücksichtigt werden, dass die Libelle eine Gewichtskraft FL ausübt.

Das bisher betrachtete Funktionsmodell beschreibt die Wechselwirkung des Produktes während seiner Nutzung. Im Verlaufe des Lebenszyklus kommt das Produkt in unterschiedliche Umgebungen (siehe Bild).

Bild: Lebenszyklus eines Produktes

Jede dieser Situationen ist dadurch charakterisiert, dass immer eine spezifische Kommunikation mit jeweils anderen Menschen unterschiedlicher Qualifikation, eine typische technische Peripherie und ein entsprechendes Klima vorherrscht.
Alle Stationen, die ein Produkt während seines Lebenszyklusses durchläuft, stellen Anforderungen an die Konstruktion, wie z.B. fertigungsgerecht, prüfgerecht, lagergerecht, transportgerecht, installationsgerecht, wartungsgerecht usw. Diese Bedingungen und Forderungen erkennt man bei der Analyse der Umweltsituationen.

Ein Entwickler hat immer die Aufgabe, sich in die Situation zu versetzen, in der das Produkt noch nicht existiert. Das Produkt soll bis zu seinem Lebensende in allen Situationen das gewünschte Verhalten zeigen. Dies ist durch den Konstrukteur im voraus zu bestimmen. Auf dieser Grundlage sind dann die besten Lösungen zu entwickeln.

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