WS2021 Klausur Entwicklungsmethodik PDF

Preview

Summary

Klausur Orginal viel Spaß beim üben ist...

Description

Prof. Dr.-Ing. Roland Lachmaye Lachmayer r

•

Fakultät für Maschinenbau de der r Leibniz Universität Hannover

Klausur Entwicklungsmethodik

– Produktentwicklung I

31. März 2021 Organisatorische Hinweise:



Die Klausur muss nicht ausgedruckt werden.

 

Die Bearbeitung der Aufgaben erfolgt ausschließlich auf Ihren eigenen Blättern.

  

Notieren Sie immer die jeweilige Aufgabennummer zu Ihren Antworten. Kennzeichnen Sie bitte alle Blätter mit Ihrem Namen und Ihrer Matrikelnummer. Im WebEx Fragenraum muss während der Prüfung ausgeschaltet werden. Verwenden Sie einen dokumentenechten Stift. Die Klausur wird in schwarz-weiß zur Korrektur ausgedruckt.



Nach Ende der Klausur scannen Sie die Klausur ein (.pdf Format) und versenden die gebündelte Date an:





StudIP → „Vorlesung/Theoretische Übung: OL_Entwicklungsmethodik Produktentwicklung I“ → Dateien → Klausur → Abgabe der Klausurergebnisse (Beim hochladen „Selbst verfasste Werke“ auswählen) oder



https://seafile.cloud.uni-hannover.de/u/d/8d1e906d64c24f8fbe94/

Achten Sie darauf, die zuvor ausgedruckte Eigenständigkeitserklärung die erste Seite der PDF Datei ist.



Klausuren ohne Eigenständigkeitserklärung werden nicht bewertet.

Dauer der Prüfung: 90 min Dauer zum Einscannen und versenden (Dokumente müssen hochgeladen sein): 20 min

Maximale Punktzahl Erreichte Punktzahl

Viel Erfolg!

Aufgabe 1:

Aufgabe

Aufgabe

Aufgabe

Aufgabe

Aufgabe

Kurzfragen

2

3

4

5

6

33

11

11

8

11

16

Summe

90

Klausur: Entwicklungsmethodik

Aufgabe 1: Kurzfragen:

31. März 2021

(33 Punkte)

Aufgabe 1.1:

(2 Punkte)

In einer Anlage zur Erzeugung von Energie aus Wasserkraft ist es in der Vergangenheit immer wieder zu Ausfällen gekommen, da die Turbine nicht immer funktionierte. Als konstruktive Maßnahme wird eine zweite Turbine in die Anlage integriert. Welche Variationsregel im Rahmen der AFS wird hier verwendet? Begründen Sie Ihre Antwort!

Aufgabe 1.2:

(3 Punkte)

Bei einem Radlader wird die Hydraulik für die Ladeschaufel ausgelegt. Dabei wird der Druck, der auf den Kolben wirkt, über die Kraft und die Kolbenfläche berechnet. Was ist die Funktionsgröße am Eingang, was ist die Konstruktionsgröße und was ist am Ausgang die Funktionsgröße?

Aufgabe 1.3:

(5 Punkte)

Benennen Sie die 4 Quadranten des Marktanalyse-Portfolios (BCG Matrix) sowie die zugehörigen empfohlenen Strategien! Nennen Sie zu jedem Quadranten ein Beispiel!

Aufgabe 1.4:

(2 Punkte)

In einer allgemeinen Funktionsstruktur möchten Sie ein mechanisches Getriebe darstellen. Welche allgemeine Größe muss hierbei verwendet werden? Zeichnen Sie den allgemeinen Operator für das mechanische Getriebe!

Aufgabe 1.5:

(4 Punkte)

Anforderungen lassen sich in die Anforderungsarten Fest-, Ziel und Wunschanforderungen unterteilen. Orden Sie den folgenden Anforderungen die jeweilige Anforderungsart zu. 1.

Die Leistung des Motors muss 51 kW betragen

2.

Der Motor darf eine Lautstärke von 60 dB nicht überschreiten.

3.

Das maximale Drehmoment des Motors muss im Bereich von 2000 U/min bis 3000 U/min zur Verfügung stehen.

4.

Das Gewicht des Motors sollte nicht größer als 100 kg sein.

Seite 2/14

Klausur: Entwicklungsmethodik

31. März 2021

Aufgabe 1.6:

(1 Punkte)

Was unterscheidet ein Lastenheft von einem Pflichtenheft?

Single- und Multiple-Choice Kurzfragen Nur Punkte, wenn die oder alle richtigen Antwort/en notiert ist/sind.

Aufgabe 1.7:

(2 Punkte)

Notieren Sie die Nummer(n) der korrekten Aussage(n) an! (Mehrfachnennungen möglich.) 1.

Das TOTE-Schema beschreibt den wiederkehrenden Ablauf in Form von Test-OperateTest-Exit.

2.

Das TOTE-Schema beschreibt den wiederkehrenden Ablauf in Form von TestOptimize-Test-Exit.

3.

Im Vorfeld des Testens gemäß des TOTE-Schemas wird im Zuge des Soll-Zustandsorientierten Vorgehens eine Situationsanalyse im Anschluss an die Zielübernahme durchgeführt.

4.

Im Anschluss an eine Situationsanalyse wird vor dem Testen gemäß des TOTESchemas bei einem Soll-Zustands-orientiertem Vorgehen das Idealkonzept definiert.

Aufgabe 1.8:

(2 Punkte)

Notieren Sie die Nummer(n) der korrekten Aussage(n) an! (Mehrfachnennungen möglich.)

1.

In den verschiedenen Phasen der Produktentstehung sind die Kosten einer Fehlerbehebung am Ende der Produktionsphase am geringsten.

2.

Die Entwicklungsaufgabe kann auf verschiedenen Anregungen basieren, wie beispielsweise einer konkreten Bestellung eines Kunden, einer Kritik des eigenen Konstruktionsbereichs oder einem internen Entwicklungsauftrag.

3.

Einem Produkt können sechs verschiedene Umgebungssysteme zugeordnet werden: Passives System, Aktives System, Wartungssystem, Transportsystem, Korrektursystem und Wirkungssystem.

4.

Ausgehend der Analyse der produktspezifischen Umgebungssysteme können Anforderungen an das zu entwickelnde Produkt abgeleitet werden. Diese Analysen der Umgebungssysteme umfassen eine Beschreibung des Systems, die Wirkung des Systems auf das Produkt, die Zeitbeziehung und die Ortsbeziehung.

Seite 3/14

Klausur: Entwicklungsmethodik

Aufgabe 1.9:

31. März 2021

(2 Punkte)

Notieren Sie die Nummer der korrekten Aussage an!

1.

Die Boole’sche Algebra baut auf verschiedenen Mengen und einer Operation auf und muss u.a. folgendes Axiom erfüllen: Für die Operation gelten das distributive sowie assoziative Gesetz.

2.

Die Boole’sche Algebra baut auf einer Menge und drei Operationen auf und muss u.a. folgendes Axiom erfüllen: Für die Operationen gelten das assoziative sowie kommutative Gesetz.

3.

Die Boole’sche Algebra baut auf einer Mengen und zwei Operationen auf und muss u.a. folgendes Axiom erfüllen: Zu jedem Element der Menge M gilt das Extremalgesetz.

Aufgabe 1.10:

(2 Punkte)

Notieren Sie die Nummer der korrekten Aussage an!

1.

In technischen Systemen werden physikalische Effekte genutzt, die sich durch ihre Wiederholbarkeit der Erscheinung zwischen beobachteten Größen und/ oder Merkmalen eines abgrenzbaren Systems auszeichnen.

2.

Ein mechanischer Hebel ist eine Wirkfläche.

3.

Effektträger sind abstrakte Elemente, die einen Effekt realisieren.

Anwendungsbezogene Kurzfragen Aufgabe 1.11:

(3 Punkte)

Benennen Sie die verschiedenen Positionen der Abbildung!

Seite 4/14

Klausur: Entwicklungsmethodik

Aufgabe 1.12:

31. März 2021

(2 Punkte)

Geben Sie für das dargestellte Blockschaltbild die zugehörige LFS an!

Aufgabe 1.13:

(3 Punkte)

Bestimmen Sie für den dargestellten Netzplan die Werte für die Positionen X, Y, Z!

Seite 5/14

Klausur: Entwicklungsmethodik

Aufgabe 2: Morphologie:

31. März 2021

(11 Punkte)

Für die Entwicklung einer Taschenlampe soll diese in ihre Teilfunktionen gegliedert werden. In der beigefügten Tabelle 1 sind die Varianten aller Teilfunktionen aufgelistet.

Aufgabe 2.1:

(3 Punkte)

Gruppieren Sie die in Tabelle 1 dargestellten Bauteilvarianten in sechs sinnvolle Teilfunktionen. Geben Sie die Anzahl der Varianten der Teilfunktionen an!

Aufgabe 2.2:

(3 Punkt)

Zeichnen Sie einen Morphologischen Kasten und tragen Sie die von Ihnen identifizierten Teilfunktionen in den morphologischen Kasten ein.

Aufgabe 2.3:

(1 Punkt)

Ordnen Sie die einzelnen Varianten den Teilfunktionen im morphologischen Kasten zu. Zur Vereinfachung können Sie die Kürzel A, B, C, D, etc. aus Tabelle 1 verwenden.

Aufgabe 2.4:

(3 Punkte)

Ergänzen Sie zu jeder Teilfunktion eine Ihnen bekannte Variante in den morphologischen Kasten!

Aufgabe 2.5:

(1 Punkt)

Stellen Sie den Lösungspfad für eine Taschenlampe mit allen Teilfunktionen auf und markieren Sie diesen deutlich im morphologischen Kasten.

Seite 6/14

Klausur: Entwicklungsmethodik

31. März 2021

Tabelle 1: Variation aller Te Teilfunktionen ilfunktionen

A:

LED-Diode

B:

Batterie

C:

Linse: Konvex

D:

Handkurbel mit Kondensator

E:

Dreh-Fokussierung

I:

M:

Akkumulator

Reflektor: Ellipsoid

F:

Linse: Konkav (Einseitig)

J:

Laser-Diode

N:

Drehknopf

G:

K:

Druckschalter

H:

Halogen

Schalter-Wippe

L:

Reflektor: Parabolisch

Linse Konkav

P:

Schiebe-Fokussierung

O:

(Beidseitig)

Seite 7/14

Klausur: Entwicklungsmethodik

31. März 2021

Aufgabe 3: Logische Funktionsstruktur

(11 Punkte)

In der folgenden Tabelle 2 finden Sie die Schaltzustände einer Logischen Funktionsstruktur. A, B, C und D sind die Eingangszustände und Y der Ausgangszustand.

Tabelle 2: Schaltzustände

A

B

C

D

Y

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

1

0

1

1

0

0

0

1

1

1

1

1

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

0

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

Aufgabe 3.1:

(3 Punkte)

Schreiben Sie den Ausdruck für die Ausgangsvariable Y in der Konjunktiven Normalform!

Aufgabe 3.2:

(3 Punkte)

Zeichnen Sie ein Karnaugh Diagramm und füllen Sie diese mithilfe von Tabelle 2 aus.

Seite 8/14

Klausur: Entwicklungsmethodik

31. März 2021

Aufgabe 3.3:

(3 Punkte)

Bilden Sie Blöcke zur Vereinfachung der KNF. Kennzeichnen Sie diese eindeutig mit verschiedenen Linienarten!

Aufgabe 3.4:

(2 Punkte)

Schreiben Sie den vereinfachten Ausdruck für die Ausgangsvariable Y in der Konjunktiven Normalform!

Seite 9/14

Klausur: Entwicklungsmethodik

31. März 2021

Aufgabe 4: Kostenrechnung

(8 Punkte)

Sie sind für die Kostenreduktion einer Windkraftanlage zuständig. Führen Sie eine ABC-Analyse mit den Teilen aus der Tabelle 3 durch und begründen Sie anhand dieser, welche Teile besonderes Kosteneinsparungspotential bieten. Bitte rechnen Sie mit einer Stelle hinter dem Komma.

Hinweis:

Der Lösungsweg ist vollständig und nachvollziehbar darzustellen. Verdeutlichen Sie in

welche der Kategorien die Bauteile eingeordnet werden.

Tabelle 3: Bauteile der Windkraftanlage

Bauteile

Kosten

Getriebe

106.800 €

Lichtaufhängung

7.800

Umrichter

53.400 €

Generator

32.000 €

Turm

222.500 €

Beschilderung

1.300

Pitchsystem

20.500 €

Maschinenträger

26.700 €

Eingangstreppe & Geländer

5.400

Rotorblätter

204.700 €

Transformator

35.600 €

Montageschrauben

2.500

€

€

€

€

Seite 10/14

Klausur: Entwicklungsmethodik

31. März 2021

Aufgabe 5: Bewertungsmethoden

(11 Punkte)

Sie haben für die Firma Strahlemann GmbH drei verschiedene Taschenlampen konzipiert. Für die begründete Auswahl eines Lösungsansatzes sollen die drei Konzepte in einer Nutzwertanalyse bewertet werden.

Aufgabe 5.1:

(1 Punkte)

In Tabelle 4 sind die Eigenschaften der drei Konzepte dargestellt. Leiten Sie fünf geeignete Bewertungskriterien anhand der Eigenschaften ab und nummerieren Sie diese.

Eine Marktanalyse hat ergeben, dass die Kunden am wenigsten auf ein Wasserdichtes Modell achten, wobei die Taschenlampe in möglichst große Tiefen mitgenommen werden soll. Ein wenig mehr Bedeutung schenken die Kunden allerdings der Lichtfarbe, die möglichst hoch sein soll. Die Marktanalyse hat außerdem ergeben, dass den Kunden eine große Lichtmenge am wichtigsten ist. Ähnlich

wichtig

finden

die

Kunden

eine

hohe

Leuchtdauer.

Weniger

Bedeutung

als

der

Leuchtdauer wird dem Gewicht, was möglichst klein sein soll, geschenkt, jedoch ist dieses Kriterium den Kunden wichtiger als die Lichtfarbe.

Tabell Tabelle e 4: Eigensch Eigenschaften aften der Konzept e

    

Eigenschaften

Eigenschaften

Eigenschaften

Taschenlampe 1

Taschenlampe 2

Taschenlampe 3

Leuchtdauer: 9 Stunden Wasserdicht: Ja, 4 m Tiefe Lichtmenge: 400 lm Gewicht: 500 g Lichtfarbe: 2.950 K

   

Wasserdicht: Nein Gewicht: 250 g Leuchtdauer: 4 Stunden Lichtfarbe: 2.750 K Lichtmenge: 300 lm

    

Leuchtdauer: 6 Stunden Wasserdicht: Ja, 2 m Tiefe Gewicht: 300 g Lichtmenge: 350 lm Lichtfarbe: 3.050 K

Seite 11/14

Klausur: Entwicklungsmethodik

31. März 2021

Aufgabe 5.2:

(5 Punkte)

Die Bewertungskriterien sollen gewichtet werden. Führen Sie hierfür einen Paarweisen-Vergleich durch.

Die

Relevanz

eines

Bewertungskriteriums

ist

nach

den

im

Aufgabentext

(siehe

Abschnitt 4.1) beschrieben Kundenwünschen zu gewichten. Die Umrechnung des Ranges in den Gewichtungsfaktor, entnehmen Sie der Tabelle 5.

Tabelle 5: Umrechnungs Umrechnungstabelle tabelle

Rang

Gewichtung

1 2 3 4 5

0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

Aufgabe 5.3:

(1 Punkt)

Führen Sie eine Nutzwertanalyse durch. Erstellen Sie dafür eine Tabelle mit den Bewertungskriterien, deren Gewichtungen (geordnet von groß nach klein) und den drei Konzepten.

Aufgabe 5.4:

(3 Punkte)

Ermitteln Sie die Nutzwerte der Konzepte. Die Bewertung der Taschenlampenkonzepte orientiert sich nach deren Eigenschaften (siehe Tabelle 4). Die beste Lösung wird mit 3 bewertet, die schlechteste Lösung mit 1.

Aufgabe 5.5:

(1 Punkte)

Geben Sie an, welches Lösungskonzept Sie auswählen würden. Begründen Sie Ihre Auswahl.

Seite 12/14

Klausur: Entwicklungsmethodik

31. März 2021

Aufgabe 6: Konstruktionskataloge

(16 Punkte)

Um einen schnellen und übersichtlichen Zugriff auf die während einer Konstruktion benötigten Schrauben zu gewährleisten, sollen diese Schrauben in einem Konstruktionskatalog geordnet werden. Die zu berücksichtigen Schrauben sind in der Tabelle 5 aufgelistet. Alle Information die Sie für die Bearbeitung der nachfolgenden Aufgaben benötigen können Sie aus der Tabelle 5 entnehmen.

Tabelle 5: Schrauben

Sechskantschraube mit Schaft und Regelgewinde

Sechskantschraube mit Schaft und Feingewinde

Sechskantschraube mit Feingewinde bis zum

Sechskantschraube mit Regelgewinde bis zum

Kopf

Kopf

Sechskantschraube mit dünnem Schaft und

Zylinderschraube mit Schaft und

Feingewinde

Regelgewinde

Zylinderschraube mit Regelgewinde bis zum

Senkschraube mit Schaft und Regelgewinde

Kopf

Seite 13/14

Klausur: Entwicklungsmethodik

31. März 2021

Aufgabe 6.1:

(3 Punkte)

Bestimmen Sie drei sinnvolle ordnende Gesichtspunkte.

Hinweis: Das

sind die Ausprägungen der ersten Unterteilung des Gliederungsteils.

Aufgabe 6.2:

(3 Punkte)

Bestimmen Sie drei Unterteilungen für den Gliederungsteil.

Aufgabe 6.3:

(1 Punkte)

Nennen Sie neben einer Prinzipskizze eine weitere Unterteilung für den Hauptteil.

Aufgabe 6.4:

(3 Punkte)

Nennen Sie fünf sinnvolle Zugriffsmerkmale.

Aufgabe 6.5: Zeichnen

Sie

(6 Punkte) den

Aufbau

eines

Konstruktionskataloges

für

aufgelisteten Schrauben in den Konstruktionskatalog ein.

Schrauben

und

ordnen

Sie

die

Die Prinzipskizzen der Schrauben

müssen NICHT gezeichnet werden.

Seite 14/14...