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Aus den vorangegangenen Überlegungen folgt eine Gliederung der Kritik in die im Bild dargestellten Etappen.

Dieser Algorithmus sollte unbedingt in der angegebenen Reihenfolge abgearbeitet werden, denn z. B. die Kritik konstruktiver Einzelheiten ist erst dann notwendig und sinnvoll, wenn das technische Prinzip mindestens als brauchbar erkannt wurde.

Kriterium für die Notwendigkeit und Nützlichkeit der Ermittlung und Bearbeitung der Funktionsstruktur ist die Art des technischen Gebildes, besonders seine Komplexität. Einfache, wenig umfangreiche technische Gebilde erfordern selten die Untersuchung der Funktionsstruktur.

Bild: Die 7 Etappen der Konstruktionskritik

Im Folgenden sind für die einzelnen Etappen der Konstruktionskritik die Arbeitsschritte sowie methodische Hinweise aufgeführt. Die Hinweise sind sinngemäß sowohl hinsichtlich ihres Inhalts als auch bezüglich ihrer Reihenfolge auf den konkreten Fall zu übertragen.

Etappe 1: Arbeitsschritte und methodische Hinweise für die Ermittlung von Zweck und Umgebung des technischen Gebildes

Analysiere die Aufgabenstellung bzw. das Pflichtenheft:

  • Beachte, dass sich Forderungen im Verlauf der Entwicklung ändern; Berücksichtige entsprechende Festlegungen und Entscheidungen
  • Versuche, den Ursprung und die Notwendigkeit der Aufgabe klar zu erkennen
  • Fixiere den Stand der Forderungen, der Grundlage für die Konstruktion des technischen Gebildes war

Formuliere den Zweck des technischen Gebildes:

  • Beachte, dass ein technisches Gebilde neben der technischen auch eine ökonomische und ästhetische Funktion zu erfüllen hat
  • Beachte, dass der Zweck eines technischen Gebildes das einzige objektive Kriterium für die Unterscheidung von Wesentlichem und Unwesentlichem ist

Analysiere die Umgebung des technischen Gebildes:

  • Beachte, dass die Umgebung sich mit den das technische Gebilde begleitenden Prozessen (Entwicklung, Herstellung, Transport, Umschlag, Lagerung, Nutzung, Wartung, Reparatur, Recycling, ...) ändert
  • Leite aus den Parametern der Umgebung die Forderungen, Ziele und Wünsche für das technische Gebilde ab. Ordne diese nach ihrer Bedeutung

Formuliere das Ziel der Konstruktionskritik:

  • Detailliere das Gesamtziel
  • Setze Schwerpunkte
  • Vergleiche das Ziel der Kritik mit den Forderungen der Aufgabenstellung,
  • Stelle Bewertungskriterien auf (Benutze dazu die Forderungen der Aufgabenstellung)
  • Lege die Einflusszahlen für die Bewertungskriterien fest
  • Unterscheide Festforderungen, Mindestforderungen, Wünsche

Etappe 2: Arbeitsschritte und methodische Hinweise für die Ermittlung des technischen Prinzips

Ermittle den Funktionsfluss im technischen Entwurf:

  • Suche Koppelstellen zur Umgebung
  • Bestimme die funktionswichtigen Ein- und Ausgangsgrößen
  • Verfolge den Funktionsfluss (Beachte Verzweigungen, Vereinigungen, Steuerungen, Rückkopplungen)
  • Unterscheide die verschiedenen Funktionszustände, besonders die Grenzfälle
  • Bestimme alle am Funktionsfluss beteiligten Bauelemente

Reduziere die konstruktive Ausführung auf ihre funktionswichtigen Strukturbestanteile:

  • Vernachlässige am Funktionsfluss nichtbeteiligte Bauelemente
  • Vernachlässige die Koppelstellen (feste und bewegliche Verbindungen), an denen die Mehrteiligkeit nicht funktionswichtig ist, d. h., betrachte die an diesen Koppelstellen verbundenen Teile als ein Teil
  • Reduziere die verbleibenden Bauelemente und Kopplungen auf ihre funktionsbestimmenden Bestandteile. Ermittle die Wirkflächen, deren qualitative und quantitative Relationen, ihre geometrischen und stofflichen Eigenschaften

Abstrahiere die Gestalt und entwickle das technische Prinzip:

  • Stelle die funktionsbestimmenden Bestandteile der Bauelemente und Kopplungen symbolisch durch verallgemeinerte Bauelemente dar
  • Erarbeite unbedingt eine Gesamtprinzipdarstellung, die alle Funktionsflüsse erfasst
  • Versuche, räumliche Anordnungen möglichst in der Ebene darzustellen,
  • Stelle ggf. Teilprinzipe symbolisch mit Angabe der Ein- und Ausgangsgrößen und der Funktionszustände dar

Überprüfe das technische Prinzip, ob es tatsächlich der konstruktiven Ausführung entspricht:

  • Wurden z. B. durch die Darstellung in der Ebene qualitative oder quantitative Eigenschaften des Prinzips verletzt oder
  • Sind die verwendeten Symbole für die verallgemeinerten Bauelemente eindeutig

Etappe 3: Arbeitsschritte und methodische Hinweise für die Ermittlung der Funktionsstruktur

a) Bestimme die Funktionsgrößen im technischen Prinzip:

  • Bestimme die physikalisch-technischen Parameter des Funktionsflusses (Beginne mit den Ein- und Ausgangsgrößen)
  • Bestimme den Funktionsfluss

b) Abstrahiere die Struktur des technischen Prinzips:

  • Grenze funktionell zusammenhängende Teilsysteme zweckmäßig ab
  • Lege die Trennstellen so, dass die Teilsysteme die Funktion relativ unabhängig erfüllen
  • Strebe bei der Zerlegung bekannte Grundfunktionen an
  • Fixiere die Funktion der abgegrenzten Teilsysteme (Funktionsgruppen)

c) Erarbeite die Funktionsstruktur als Blockbilddarstellung:

  • Erfasse alle Funktionsflüsse, -zustände und deren Verknüpfungen
  • Ermittle die dem Zweck angemessene Abstraktionsebene und die Form für die Eintragungen (verbale, mathematische, symbolische Beschreibung der Teilfunktionen und Kopplungen)

Etappe 4: Arbeitsschritte und methodische Hinweise für die Beurteilung der Funktionsstruktur

Beurteile den Funktionsfluss auf der Abstraktionsebene eines Blockbildes:

  • Vergleiche den Funktionsfluss mit der geforderten Gesamtfunktion
  • Beurteile die Notwendigkeit und die Zweckmäßigkeit der vorhandenen Teilfunktionen und Teilsysteme
  • Bestimme die für die Gesamtfunktion entscheidenden Teilsysteme
  • Untersuche die Kopplungen der Teilsysteme. (Beachte besonders die Notwendigkeit oder Schädlichkeit vorhandener Verzweigungen, Vereinigungen, Steuerungen und Rückkopplungen. Überprüfe, ob Redundanz auftritt?)
  • Schreibe Vor- und Nachteile auf, vergleiche das Blockbild mit möglichen anderen; stelle selbst neue Blockbilder auf und ermittle Variationsmöglichkeiten. Kennzeichne kritische Teilsysteme und Kopplungen bezüglich der konstruktiven Realisierung

Etappe 5: Arbeitsschritte und methodische Hinweise für die Beurteilung des technischen Prinzips

Beurteile den Funktionsfluss auf der Abstraktionsebene des technischen Prinzips:

  • Vergleiche den Funktionsfluss mit der geforderten Gesamtfunktion
  • Beurteile die Notwendigkeit und die Zweckmäßigkeit der vorhandenen Teilfunktionen und Teilsysteme
  • Untersuche die Kopplungen der Teilsysteme. (Beachte besonders die Notwendigkeit vorhandener Verzweigungen, Vereinigungen, Steuerungen und Rückkopplungen. Überprüfe, ob Redundanz auftritt?)

Analysiere das technische Prinzip bezüglich der qualitativen und quantitativen Funktionserfüllung:

  • Beachte, dass jedes technische Gebilde in allen seinen geometrischen und physikalischen Größen Fehler besitzt und in allen geometrischen und physikalischen Größen durch die Umwelt beeinflusst wird
  • Benutze die Methode der virtuellen Abweichungen, d. h. prüfe, welche Auswirkungen gedachte, aber möglicherweise vorhandene Abweichungen des technischen Gebildes von den Sollparametern haben
  • Benutze dabei auch die Methode der Grenzfälle, d. h. prüfe, welchen Einfluss Grenzwerte haben (z. B. E-Modul gegen 0, Radius gegen , Reibung gegen 0 oder ), um daraus Rückschlüsse auf den Einfluss tatsächlicher Abweichungen ziehen zu können
  • Beachte die verschiedenen Zustände (z. B. der Bewegung, der Belastung, der Raumlage, der Temperatur usw.)
  • Untersuche besonders die Koppelstellen. Stelle die Frage, ob fehlende oder überzählige Freiheiten oder Unfreiheiten vorhanden sind?

Beurteile das technische Prinzip:

  • Fasse Vor- und Nachteile in einer Liste zusammen
  • Vergleiche das technische Prinzip mit anderen möglichen Prinzipen; stelle dazu selbst welche auf; ermittle Variationsmöglichkeiten
  • Beurteile die Originalität der Prinziplösung
  • Bilde aber kein abschließendes Werturteil

Etappe 6: Arbeitsschritte und methodische Hinweise für die Beurteilung der konstruktiven Ausführung

Prüfe die im Entwurf festgelegte Gestalt bezüglich ihrer Funktionserfüllung:

  • Prüfe baugruppenweise, beachte jedoch die Kopplungsbedingungen zwischen den Baugruppen beginne mit den funktionswichtigen Gestalt-elementen
  • Prüfe den Einfluss jedes Bauelements und jeder Kopplung auf die Funktionserfüllung
  • Beachte innere und äußere Störeinflüsse durch Funktions-, Neben- oder Fremdwirkung (z. B. Kräfte, Licht, Felder, Schwingungen), durch Verschleiß, Alterung oder Havarie, durch Änderung der Ein- und Ausgangsgrößen (z. B. Überlast, Unterspannung, Änderung der Richtung der Schwerkraft), benutze die Methode der virtuellen Abweichungen
  • Untersuche die Kopplungen bezüglich der erforderlichen, fehlenden oder überzähligen Freiheiten und Unfreiheiten
  • Untersuche die Bewegungsmöglichkeiten
  • Untersuche, ob nützliche oder schädliche Redundanz vorliegt, ob Anordnungen Sonderlagen oder Sonderabmessungen besitzen
  • Überprüfe die räumlichen Verträglichkeiten von Körpern (in Ruhe, in Bewegung), Feldern, Medien, Licht

Prüfe die Gestalt bezüglich der Forderungen aus den das technische Gebilde begleitenden Prozessen:

  • Beachte dabei u. a. Fertigung, Montagefähigkeit und -aufwand, Kontrolle, Prüfung, Justierung (bestimmte, unbestimmte), Toleranzen, Passungen, Werkstoffauswahl, Verschleiß, Wartung, Reparatur (Ersatz von Verschleißteilen), Einfluss auf Umwelt (z. B. Staub-, Lärm-, Gasemission), Anschlussbedingungen (Kompatibilität), Klima, Transport, Verpackung, Sinnfälligkeit der Bedien- und Anzeigeelemente, Formgestaltung

Etappe 7: Arbeitsschritte und methodische Hinweise für die Bewertung

  • Stelle eine Gesamtfehlerliste zusammen
  • Vergleiche die Fehler mit den Bewertungskriterien nach Etappe 1, letzter Punkt. Beachte die Einflusszahlen der Bewertungskriterien
  • Ermittle den Erfüllungsgrad für jedes Kriterium gesondert; beachte dabei jedoch ihre gegenseitige Abhängigkeit bzw. ihre Widersprüchlichkeit
  • Schlage Maßnahmen zur Beseitigung oder Voraussetzungen und Möglichkeiten zur Duldung von Fehlern vor
  • Erarbeite ein Gesamturteil
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