Produktentwicklung

Was ist Produktentwicklung?

Der Produktentwicklung kommt eine herausragende Bedeutung zu, da in dieser Phase nicht nur die Beschaffenheit und damit die Qualität des späteren Produkts festgelegt werden, sondern auch die Kosten der Produktion und der Beschaffung sowie die Flexibilität des Produktkonzepts hinsichtlich späterer Anpassungen an individuelle Kundenwünsche maßgeblich beeinflusst werden.

Forschung, Entwicklung und Konstruktion sind verwandte, aber unterschiedliche Begriffe, die im Folgenden kurz erklärt werden:

Forschung

Die industrielle Forschung umfasst alle Aktivitäten von Unternehmen, die auf die Hervorbringung neuer Erkenntnisse gerichtet sind. Man unterscheidet die:

• Grundlagenforschung, mit dem Ziel grundlegend neue Technologien zu beherrschen, um eine strategische Schlüsselrolle auf zukünftigen Märkten zu besitzen. Beispiele für neue Technologien sind Supraleiter, Optoelektronik und Nanotechnologien.
• Anwendungsbezogene Forschung zielt auf die Entwicklung neuartiger Funktionsprinzipien zur Lösung konkreter Probleme der Produkt- und Fertigungstechnik.

Entwicklung

Die Entwicklung hat das Ziel, technische Produktkonzepte hervorzubringen. Dafür werden bereits bekannte naturgesetzliche Phänomene genutzt. Man unterscheidet:

• Die experimentelle (Neu-)Entwicklung, die Phänomene erstmalig in einer speziellen Kombination für technische Funktionen nutzbar macht, und
• die konstruktive Entwicklung, die auf technisches Standardwissen zurückgreift, d. h. auf Funktionsprinzipien, die bereits technisch beherrscht werden.

Konstruktion

Der Begriff Konstruktion umfasst die detaillierte Ausarbeitung eines technischen Produktkonzepts auf der Grundlage bekannter und beherrschter technischer Funktionsprinzipien sowie die kundenindividuelle Ausarbeitung eines Produkts in der Kundenauftragsfertigung.

Entwicklung als Oberbegriff für Projekte mit unterschiedlichem Innovationsgrad und Erfolgsrisiko umfasst in dieser Definition auch die Konstruktion.

Nachfolgend wird der Entwicklungsprozess von der Konzeption bis zum Anlaufen der Fertigung beschrieben. Bei diesem Verständnis von Produktentwicklung ist die Konstruktion eine Phase des Entwicklungsprozesses.

Aus welchen fünf Phasen besteht die Produktentwicklung?

Die Entwicklung eines neuen marktfähigen Produkts läuft in verschiedenen Phasen ab, die nicht immer leicht voneinander abzugrenzen sind. Die Untergliederung eines Entwicklungsprojektes in Phasen ist dennoch wichtig, um das Projekt zu steuern.

Am Ende jeder Entwicklungsphase wird der erreichte Entwicklungsstand, die bis dahin angefallenen Kosten sowie die terminliche Situation beurteilt und über das ob und wie einer Weiterführung des Projekts entschieden. Diese Zeitpunkte heißen Meilensteine.

Erste Phase: Konzeption

In der Konzeptphase der Produktentwicklung werden die Informationen über die künftigen qualitativen Anforderungen des relevanten Markts an das Produkt, über den vom Markt voraussichtlich akzeptierten Preis sowie über die technisch/wirtschaftlichen Voraussetzungen und Möglichkeiten zur Realisation der Produktidee zusammengetragen (Machbarkeitsstudie).

Die sich hieraus ableitenden Anforderungen an das zu entwickelnde Produkt werden in einem Lastenheft schriftlich fixiert. Das Lastenheft als Ergebnis der Konzeptionsphase beschreibt grob die Anforderungen an das Produkt aus der Sicht der Kunden des Zielmarkts.

Bereits in dieser frühen Phase eines Entwicklungsprojekts werden auch bei Serienprodukten wichtige Kunden und immer häufiger auch bedeutende Lieferanten in die Planung einbezogen. Der Grund liegt darin, dass die Konzeptphase für die spätere Wettbewerbsfähigkeit des Produkts von entscheidender Bedeutung ist.

Um das Entwicklungsrisiko zu reduzieren und den Markterfolg abzusichern, müssen alle zugänglichen Informationen sowohl aus dem Absatzmarkt als auch aus den Beschaffungsmärkten sorgfältig erhoben werden.

Nicht nur die Fertigungstiefe, sondern auch die Entwicklungstiefe – d. h. der eigene Anteil am gesamten Entwicklungsumfang – ist zugunsten einer Fremdentwicklung durch Ingenieurbüros und Lieferanten stark zurückgegangen. Deshalb ist die frühzeitige Einbeziehung von Lieferanten komplexer Teilsysteme, die selbst auch entwickeln, für den Produkterfolg wichtig geworden.

Bei diesen Überlegungen wird besonders deutlich, dass die Produktentwicklung nur von einem Team kompetent betrieben werden kann, in dem neben Entwicklern insbesondere auch Vertreter aus den Funktionen Marketing, Einkauf, Produktion, Qualitätssicherung und Controlling sowie wichtige Kunden und Lieferanten beteiligt sind.

Nur so kann sichergestellt werden, dass alle Aspekte einer komplexen Entwicklungsaufgabe hinreichende Beachtung finden und sich in einem integralen Produktkonzept niederschlagen.

Zweite Phase: Produktplanung

Die Produktplanung legt auf der Grundlage des Konzeptentwurfs technische Spezifikationen des zu entwickelnden Produkts fest (z. B. Abmessungen, Antriebsart, Antriebsleistung) und bestimmt, aus welchen Baugruppen (Modulen) und Komponenten sich das Produkt zusammensetzt.

Hinsichtlich dieser Module und Komponenten ist vornehmlich zu entscheiden, ob eine Eigenentwicklung erfolgen soll oder ob diese Aufgabe auf einen Entwicklungsdienstleister (Ingenieurbüro) bzw. einen Zulieferer übertragen wird. Es geht also um die Beantwortung der Frage, welche Entwicklungskernkompetenzen im Unternehmen verbleiben sollen, d. h.

• Inwieweit neue Komponenten zu entwickeln sind und inwieweit auf bereits verwendete Komponenten und Standardbauteile zurückgegriffen werden kann;
• Welche Produkttechnologien – d. h. welche technischen Funktionsprinzipien – bei den selbst zu entwickelnden Komponenten zur Anwendung kommen sollen;
• inwieweit auf bereits verwendete und beherrschte Technologien zurückgegriffen werden kann und inwieweit neue Funktionsentwicklung zu betreiben ist (Festlegung des Innovationsbedarfs).

Das Ergebnis der Produktplanung wird in einem Pflichtenheft dokumentiert, in dem präzise Festlegungen hinsichtlich

• der Produktfunktionen und Leistungsmerkmale,
• der zu verwendenden Normen und Firmenstandards,
• der Produktstruktur und der einzusetzenden Technologien,
• der einzuhaltenden Kostenlimits und Termine,
• der Verantwortlichkeiten enthalten sind.

Dritte Phase: Konstruktion

Das Pflichtenheft ist die Grundlage für die nachfolgende Konstruktionsphase. In dieser Phase werden für jede Komponente detaillierte Zeichnungen erstellt. Vielfach werden – insbesondere in der Entwicklung von Serienprodukten – Prototypen dieser Komponenten hergestellt, die eingehenden Tests hinsichtlich der im Pflichtenheft geforderten Leistungsziele unterzogen werden.

Diese Testergebnisse sind wiederum Grundlage für konstruktive Veränderungen. Dieser Zyklus von Konstruktion – Prototypherstellung – Test – Konstruktion wird so lange wiederholt, bis ein befriedigendes Konstruktionsergebnis erzielt worden ist.

Vierte Phase: Fertigungsvorbereitung

Die Fertigungsvorbereitung erarbeitet auf der Grundlage der detaillierten Konstruktionszeichnungen den Prozessablauf in der Fertigung, der sich bei Werkstattfertigung in Arbeitsplänen und bei Fließfertigung in Konzepten für die Gestaltung komplexer Fertigungslinien niederschlägt.

Speziell in der Massen- und Großserienfertigung (Automobilproduktion, chemische Prozessfertigung) umfasst die Fertigungsvorbereitung u. U. auch den Entwurf des Fabriklayouts (d. h. der Anordnung der Maschinen und Anlagen), die Gestaltung des Materialflusses, die Entwicklung von Vorrichtungen und Werkzeugen (z. B. Pressformen) sowie von Prozesssteuerungssoftware zur Steuerung automatischer Fertigungsanlagen. Weiterhin sind detaillierte Verfahrensanweisungen zu erstellen, die eine einwandfreie Qualität der Fertigungsergebnisse sicherstellen sollen.

Fünfte Phase: Produktion

Obwohl der Entwicklungsprozess mit der Fertigungsvorbereitung prinzipiell abgeschlossen sein sollte, reicht die Produktentwicklung auch in die Zeit nach Aufnahme der Produktion hinein. Bei Serienfertigung beginnt die Produktion stets mit Nullserien oder Pilotserien, in deren Rahmen geprüft wird, ob alle konstruktiven und fertigungstechnischen Details so abgestimmt sind, dass mit der Fertigung der Serie begonnen werden kann.

Aber auch nach Serienbeginn werden vielfach noch Detailprobleme auftreten, die konstruktive Veränderungen oder Anpassungen in der Fertigungstechnik oder im Fertigungsablauf erforderlich machen.

Die Abstimmung und Dokumentation dieser Änderungen bedingt, dass ein Entwicklungsprojekt noch in die Produktionsphase hineinreicht. Besondere Beachtung verdient die Schnittstelle zwischen Konstruktion und Fertigungsvorbereitung. In der Industrie setzt sich immer stärker eine Vorgehensweise durch, die Produktplanung und Fertigungsvorbereitung parallel durchzuführen.

Das Wichtigste zur Produktentwicklung in Kürze

Der Entwicklungsprozess eines marktfähigen Produkts lässt sich in die Phasen Konzeption, Produktplanung, Konstruktion, Fertigungsvorbereitung und Produktion untergliedern.

Das Lastenheft als Ergebnis der Konzeptionsphase beschreibt grob die Anforderungen an das Produkt aus Kundensicht. Die Produktplanung legt die technischen Spezifikationen und Bauteile des Produkts fest.

Das Ergebnis wird im Pflichtenheft dokumentiert, welches der anschließenden Konstruktionsphase zugrunde liegt. Die Fertigungsvorbereitung erarbeitet den Prozessablauf in der Fertigung. Auch nach Serienbeginn können durch auftretende Probleme Änderungen im Fertigungsablauf notwendig werden.

Aufgaben

1. Beschreibe, welche Aufgaben im Rahmen der Produktplanung zu treffen sind. Begründe jeweils die Zuordnung zu dieser Phase.
2. Erkläre den Unterschied zwischen einem Lastenheft und einem Pflichtenheft.

Literaturhinweise

1. Engeln, Werner (2019): Produktentwicklung – Herausforderungen, Organisation, Prozesse, Methoden und Projekte, 1. Auflage 2019, Vulkan-Verlag Essen.
2. Engeln, Werne (2020): Methoden der Produktentwicklung – Technische Produkte kundenorientiert entwickeln, 3. Auflage 2020, Vulkan-Verlag Essen.