Der Produktentstehungsprozess (PEP) ist in Unternehmen ein Geschäftsprozess, der die Arbeitsabläufe von der Idee für ein neues Produkt oder einer neuen Dienstleistung bis zu deren Produktion und Vertrieb umfasst. Der Begriff beruht auf dem Gedanken des Geschäftsprozessmanagements und wird insbesondere im Umfeld der Automobilproduktion verwendet.
Dem PEP vorgelagert sind Grundlagen- und Anwendungsforschung; nachgelagert ist der Produktentsorgungsprozess.Walter J. Ohms: Management des Produktentstehungsprozesses: Handlungsorientierte Erfolgsfaktorenforschung im Rahmen einer empirischen Studie in der Elektronikindustrie, Vahlen/München, 2000; ISBN 978-3-8006-2579-6
Ansätze zur Beschreibung des Produktentwicklungsprozesses Je nach Zweck existieren unterschiedliche Ansätze und Modelle zur Beschreibung des Produktentwicklungsprozesses.
SGE – Systemgenerationentwicklung Das Modell der Systemgenerationsentwicklung (SGE) beschreibt die schrittweise Produktentwicklung durch aufeinander aufbauende Generationen: Jede Entwicklung eines neuen Systems basiert auf einem Referenzsystem. Das Referenzsystem umfasst bestehende oder geplante Systeme und Teilsysteme, die als Grundlage für neue Systemgenerationen genutzt werden: Es besteht aus Prototypen, Baukästen, Konzepten und technischen Lösungen aus vergangenen oder parallelen Projekten, die als Bausteine für technologische Weiterentwicklungen und Innovationen dienen.
Im SGE-Modell gibt es drei Hauptvariationsarten: Übernahmevariation (ÜV): Ein Element des Referenzsystems wird in die neue Systemgeneration übernommen, wobei sein Innenleben als „Black Box“ betrachtet wird. Anpassungen erfolgen ausschließlich im Rahmen der Systemintegration sowie unter Berücksichtigung der Randbedingungen an den Schnittstellen. Ausprägungsvariation (AV): Die Verbindungen zwischen den Elementen des Referenzsystems bleiben in der neuen Systemgeneration bestehen, sodass das zugrunde liegende Lösungsprinzip unverändert bleibt. Allerdings werden die Attribute der Elemente modifiziert. Prinzipvariation (PV): Sowohl die Elemente des Referenzsystems als auch deren Verbindungen werden verändert, indem Elemente entfernt oder hinzugefügt werden. Dadurch entsteht ein neues Lösungsprinzip, das sich grundlegend vom Referenzsystem unterscheidet.
Das SGE-Modell unterstützt auch die Bewertung des Entwicklungsrisikos. Systeme, die auf erprobte und zugängliche Referenzelemente zurückgreifen, weisen oft ein geringeres Entwicklungsrisiko auf, da bewährte Konzepte verwendet werden können. Fehlen diese Referenzen, steigt das Risiko, da Neuentwicklungen erforderlich sind, die Unsicherheiten bezüglich Machbarkeit, Kosten und Entwicklungszeit erhöhen.
VDI 2221 – Entwicklung technischer Produkte und Systeme alternativtext=Prozessmodell der Produktentwicklung nach VDI 2221 mit Zielen, Aktivitäten, Phasen und Ergebnissen: Übersicht über kontinuierlich verfeinerte Anforderungen, typische Entwicklungsschritte von der Problemanalyse bis zur Produktfreigabe und die Bedeutung virtueller und physischer Absicherung.|mini|Die VDI 2221 beschreibt eine strukturierte Methode zur interdisziplinären Entwicklung technischer Produkte und Systeme und definiert zentrale Ziele, Aktivitäten und Ergebnisse für industrielle Praxis und Lehre.
Die VDI 2221 ist eine Richtlinie des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) zur methodischen Entwicklung technischer Produkte und Systeme. Sie stellt ein allgemeines Vorgehensmodell der Produktentwicklung bereit, das insbesondere in Ingenieurdisziplinen angewandt wird, um Entwicklungsprozesse zu strukturieren und zu optimieren.
Ursprünglich 1985 veröffentlicht und 1993 überarbeitet, wurde die VDI 2221 zuletzt 2019 in zwei Blätter aufgeteilt:
Blatt 1 beschreibt das allgemeine Modell der Produktentwicklung mit zentralen Zielen, Aktivitäten und Ergebnissen, das für alle Arten technischer Produkte anwendbar ist. Blatt 2 behandelt die Anpassung dieses Modells an spezifische Kontexte, indem es verschiedene Produktentwicklungsprozesse in unterschiedlichen Branchen und Unternehmen beschreibt.
Das Modell der VDI 2221 basiert auf einer systematischen Vorgehensweise, die iterative Phasen umfasst. Hierzu gehören das Analysieren der Aufgabenstellung, das Entwickeln von Lösungskonzepten, die Ausarbeitung von Konstruktionsdetails und die Validierung des Produkts. Durch die Berücksichtigung von Kontextfaktoren soll die Richtlinie eine anpassungsfähige und praxisnahe Methodik zur Entwicklung technischer Produkte bieten.
Modellbildung in der VDI 2221 Ein zentrales Element der VDI 2221 ist die Modellbildung als methodische Unterstützung der Produktentwicklung. Modelle helfen, komplexe Zusammenhänge verständlich darzustellen und ermöglichen eine strukturierte Analyse sowie systematische Optimierung von Produkten. Die Richtlinie unterscheidet dabei in Anlehnung der Systemtheorie nach Ropohl verschiedene Modelltypen, darunter funktionale, strukturelle und prozessorientierte Modelle.
Modelle spielen eine entscheidende Rolle in der Produktentwicklung, insbesondere im Rahmen des Problemlösung. Ein Problem zeichnet sich durch eine Barriere zwischen einem unerwünschten Anfangszustand (Ist-Zustand) und einem gewünschten Endzustand (Soll-Zustand) aus. Diese Barriere muss durch eine gedankliche Transformation sowie geeignete Hilfsmittel, wie Modellem, überwunden werden.
Modelle dienen hierbei als Hilfsmittel, um den Problemlösungsprozess zu unterstützen. Sie können die Problemstruktur visualisieren, mögliche Lösungsstrategien aufzeigen und alternative Szenarien simulieren. Besonders bei komplexen Problemen, die mehrere Einflussgrößen und Unsicherheiten enthalten, erleichtert die Modellbildung eine systematische Herangehensweise. In der Produktentwicklung hat sich dafür der eigene Ansatz Modellbasiertes Systems Engineering durchgesetzt.
Iterative Vorgehensweise in der VDI 2221 Mit der iterativen Vorgehensweise in der VDI 2221 wird die kontinuierliche Anpassung von Anforderungen und Zielvorstellungen während des Entwicklungsprozesses beschrieben. Ein zyklisches Pendeln zwischen Zielen, Anforderungen und Ergebnissen wird genutzt, da diese sich wechselseitig beeinflussen. Änderungen an einem Entwicklungsergebnis können zu einer Neudefinition der Anforderungen führen, während neue Erkenntnisse aus der Validierung auch ursprüngliche Ziele hinterfragen können. Dieser zyklische Prozess stellt sicher, dass die Produktentwicklung flexibel bleibt und sich an veränderte Markt- und Rahmenbedingungen anpassen kann – ein entscheidender Vorteil in komplexen Projekten mit vielen Unsicherheiten. Da sich dabei Lösungsmöglichkeiten und Rahmenbedingungen stetig konkretisieren, ist eine iterative Vorgehensweise erforderlich, um flexibel auf neue Erkenntnisse zu reagieren und optimierte Lösungen zu entwickeln. Dies geschieht durch einen flexiblen Wechsel zwischen Entwicklungsphasen und regelmäßigen Überprüfungen, wodurch Fehlentwicklungen minimiert und die Produktqualität frühzeitig abgesichert werden. Für die iterative Darstellung der Phasen nutzt die VDI 2221 die Darstellungsweise des integrierten Produktentstehungsmodells (iPeM).
In der Produktentwicklung variieren die Abläufe je nach Aufgabe und Entwicklungskontext. Aktivitäten können mehrfach durchgeführt oder übersprungen werden, was zu unterschiedlichen Vorgehensstrategien führt. Diese lassen sich in vier Kategorien unterteilen: schrittweise sequentiell, zyklisch, phasenweise wiederholend und phasenweise konkretisierend. Die Wahl der Strategie beeinflusst maßgeblich die Art und Weise, wie Anforderungen und Lösungen erarbeitet und verfeinert werden.
Erweiterter Produktentstehungsprozess durch Unterteilung in Teilprozesse Dieser Erklärungsansatz geht davon aus, dass der Produktentstehungsprozess in die drei Teilprozesse Produktentwicklung im weiteren Sinne, Produktionsplanung und Produktion unterteilt. Eine Erweiterung wird dahingehend vorgenommen, als dass der Service und die Instandhaltung mit integriert werden.Uwe Bracht: Ansätze und Methoden der Digitalen Fabrik. Clausthal, 2002, S. 3.Jörg Risse: Time-to-Market-Management in der Automobilindustrie, 2002, S. 4.Helmut Baumgarten/Jörg Risse: Verkürzung der Time-to-Market, Logistikbasiertes Management des Produktentstehungsprozesses, 2006, S. 2.Josef Schöttner: Produktdatenmanagement – Werkbank für das digitale Produkt. 2000, S. 1.Hans Siegwart: Produktentwicklung in der industriellen Unternehmung. Haupt, Berlin/Stuttgart 1974, ISBN 978-3-258-01271-1, S. 78.
Die einzelnen Teilprozesse beinhalten dabei die folgenden Prozessschritte:
Die Produktentstehung betrachtet abgrenzend zur Innovation keine marktlichen Aspekte. In ihr sind insbesondere die Produktplanung, die Produktentwicklung im engeren Sinne und Konstruktionsaktivitäten enthalten.Klaus Ehrlenspiel: Integrierte Produktentwicklung: Denkabläufe Methodeneinsatz Zusammenarbeit. 2., überarb. Auflage. München, 2003, S. 226. In der Produktionsplanung sind die Aktivitäten zur Anlaufsteuerung bis zum Beginn der Serienfertigung zu verstehen. Die Produkteigenschaften sind dabei von besonderer Bedeutung für die Planung.Hans Corsten: Zeitmanagement auf der Grundlage von Simultaneous Engineering. In: Hans Corsten (Hrsg.): Schriften zum Produktionsmanagement. Lehrstuhl für Produktionswirtschaft. Nr. 15. Kaiserslautern, 1997, S. 24f. Die in der Produktentwicklung zunächst nur modellhaft festgelegten Produkteigenschaften werden in der Produktion schließlich in materielle umgesetzt. Die Produktion beinhaltet in diesem Ansatz die Phasen Pilotserie, Produktionshochlauf und Serie.Klaus Ehrlenspiel: Integrierte Produktentwicklung: Denkabläufe Methodeneinsatz Zusammenarbeit. 2., überarb. Auflage. München, 2003, S. 146f. Durch die gestiegene Verantwortung für das Recycling bzw. die Entsorgung eines Produktes hat dieser Aspekt bei der Produktdefinition an Bedeutung gewonnen.
4-Zyklen-Modell Der PEP kann aufbauend auf dem erweiterten PEP in vier Phasen untergliedert werden, die ihrerseits mehrfach in Schleifen durchlaufen werden können. Die erste Phase wird Strategische Produktplanung genannt und dient der Definition erfolgversprechender Produktkonzeptionen. Erfolgversprechend meint hiermit technisch machbar, wirtschaftlich herstellbar und in die Unternehmensstrategie passend. Die einzelnen Phasen können parallel ablaufen.Jürgen Gausemeier/Peter Ebbesmeyer/Ferdinand Kallmeyer: Produktinnovation: strategische Planung und Entwicklung der Produkte von morgen. München, 2001, S. 44f.
Der zweite Teilprozess umfasst die eigentliche Produktentwicklung. Aus dem Konzept wird dabei eine konkrete Konstruktion erarbeitet und ggf. durch elektronische Komponenten und Software ergänzt. Ergebnis ist ein voll funktionsfähiger Prototyp und ein Fertigungskonzept.
Der dritte Teilprozess umfasst die Dienstleistungsentwicklung. Basierend auf dem Konzept werden strategiekonforme, ganzheitliche Dienstleistungen entwickelt.
Im vierte Teilprozess, der so genannten Prozessentwicklung erfolgt die Produktsystementwicklung, der Aufbau der Produktions-Infrastruktur, der Serienanlauf und schließlich die Serienproduktion. Hierbei werden die Fertigungsschritte festgelegt und die dafür benötigten Fertigungsmittel bereitgestellt und für die Produktion vorbereitet.
Produktdefinitionsprozess (PDP) im PEP und PP mini|Der Produktprozess und seine Teilprozesse