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Bestimmen der technischen Funktion

Das technische Problem besteht in der Art und Weise der Überführung der Eingangsgrößen in Ausgangsgrößen entsprechend des Zwecks, der in der Aufgabenstellung dargelegt ist. Hierbei betrachtet man das künftige Erzeugnis unter den zu erwartenden Einsatzbedingungen und ermittelt alle in der Aufgabenstellung enthaltenen oder aus ihr ableitbaren Informationen über Umgebung, Funktion und Struktur.

In Analogie zum Frageschema kann aus den Fragen nach Ein- und Ausgang sowie der Art der Überführung der Eingangs- und Ausgangsgrößen nachfolgender Funktionsplan und Regeln für die Analyse des technischen Problems abgeleitet werden (Bild unten).

Bild: Anwendung des Frageschemas auf das technische Problem

Präzisierung der Angaben über die Struktur - Forderungsplan

Eine Umstellung des oben gezeigten Schemas gemäß dem unteren Bild ergibt den allgemeinen Funktionsplan.

Bild: Allgemeiner Funktionsplan

Aus dem Frageschema lassen sich auch folgende Regeln zum Aufstellen eines Funktionsplanes ableiten:

  1. Bestimmung es Zwecks des technischen Gebildes
    • Grenze das System ab!
    • Formuliere seine technische Aufgabe verbal!
    • Definiere den Einsatzbereich!
  2. Präzisierung der Angaben über die Funktion
    • Wechselbeziehungen zur Umgebung
      • Bestimme die Systeme der Umgebung!
      • Ermittle Eingangs- und Ausgangsgrößen aus den Wechselbeziehungen mit dem Menschen, mit anderen technischen Gebilden und den umgebenden Medien
        Bestimme Wertebereiche und Toleranzen der Eingangs- und Ausgangsgrößen!
      • Erfasse alle Details!
    • Interner Funktionsablauf
      • Bestimme gegebene und geforderte Teilfunktionen!
      • Bestimme funktionswichtige Strukturparameter!
      • Bestimme mögliche Zustände!
      • Ermittle die Zuordnungsvorschrift für Ein- und Ausgangsgrößen (den Systemoperator Z)!
      • Beachte gegebene physikalische Effekte und mathematische Beziehungen!
    • Ordnung der Funktionsmenge
      • Unterscheide zwischen funktionswichtigen und funktionsunwichtigen Ein- und Ausgangsgrößen!
      • Bestimme die Abhängigkeiten zwischen den Funktionen!
      • Bewerte die Funktionen nach ihrer Wichtigkeit für den Zweck (Haupt-, Nebenfunktionen u. ä.)
      • Bestimme den Grad der Unvollständigkeit der Funktionsangaben und leite Teilaufgaben ab!

Ein Funktionsplan ermöglicht einen kompakten Überblick über die Eingangs- und Ausgangsgrößen sowie deren Verknüpfungen. Er bildet den Ausgangspunkt für zu erstellende Funktionsstrukturen. Setzt man die ermittelten Daten in den allgemeinen Funktionsplan ein, erhält man einen speziellen Funktionsplan, der in der Konzeptierungsphase den Rahmen für die Funktionsstruktur bildet. Im konkreten Anwendungsfall wird deutlich, dass für einen bestimmten Zweck mehrere technische Funktionen formulierbar sind. Es ergeben sich somit bereits an dieser Stelle der Konstruktionsarbeit Varianten, über die entweder sofort entschieden wird oder die in das später zu durchsuchende Lösungsfeld eingehen. Außer den funktionellen Angaben enthält die Aufgabe Angaben über die Struktur, die mehr oder weniger umfangreich sein können. Als Ergebnis der Analyse des technischen Problems kann die Gesamtfunktion bestimmt werden. Bisweilen lassen sich auch schon Aussagen über die innere Funktionsstruktur treffen, weil sie entweder vorgegeben sind oder sich zwingend aus der Gesamtfunktion ergeben.

Häufig enthalten Konstruktionsaufgaben Informationen über die gewünschte innere und äußere Gestalt des Produktes, die man möglichst konkret als Skizze oder Layout des künftigen Einsatzfeldes, dem Forderungsplan, erfasst. Er ermöglicht es, einen besseren Überblick über funktionelle, geometrische und herstellungstechnische Forderungen und ihr Zusammenspiel zu erhalten und Widersprüche frühzeitig zu erkennen. Der Forderungsplan enthält alle Hauptabmessungen, Anschlussmaße, Toleranzen, Geometrie und Lage vorgegebener Bauelemente, zu verwendende Werkstoffe u.ä., in einer vereinfachten aber maßstäblichen Skizze. Diese grafische Darstellung kann verbal durch Angabe der in der Funktionsanalyse gefundenen oder in der Auf-gabenstellung geforderten Umgebungsbedingungen, Herstellungs- und Betriebsparameter sowie Toleranzen ergänzt werden. Der Forderungsplan wird später in der Konzipierung durch das maßstäblich eingezeichnete technische Prinzip zum Gestaltforderungsplan ergänzt, der die Ausgangsbasis der letztendlichen Konstruktion ist.

Zum Aufstellen eines Forderungsplanes dienen folgende Regeln:

  • Bestimme den Charakter der Struktur (Bauelement, Baugruppe, System, Anlage)!
  • Bestimme die gegebenen Strukturbestandteile (Elemente, Kopplungen - interne und solche zur Umgebung, Anordnungen), beachte dabei die verschiedenen Aktionsebenen der Strukturbeschreibung!
  • Ermittle Angaben über die Struktur aus der Umgebung (Räumliche Bedingungen, Anschlussmaße u.ä.)!
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