Funktionsstruktur

Ziel
Der Produktentwicklung geht stets die Formulierung einer Gesamtaufgabe voraus. Die Funktionsstruktur zerlegt eine komplexe Gesamtfunktion in kleinere Teilfunktionen, ordnet diese und zeigt Zusammenhänge auf. Dadurch wird die anschließende Lösungssuche vereinfacht.

Voraussetzungen
Ein fundiertes Verständnis über das Problem muss vorliegen, um eine aussagekräftige Gesamtaufgabe zu formulieren. Für Neukonstruktionen ist die Anforderungsliste essentiell, um funktionale Zusammenhänge aufzuzeigen, während Anpassungskonstruktionen auf bekannte Funktionsstrukturen zurückgreifen.

 Erklärung
Die Funktionsstruktur ist eine grafische Blockdarstellung der Gesamtfunktion eines Systems. Die einzelnen Blöcke spiegeln Teilfunktionen wieder, die durch Energie-, Stoff- und Signalflüsse (Operanden) und Verknüpfungsregeln (Operationen) Speichern, Leiten, Umformen, Wandeln und Verknüpfen zueinander in Beziehung gesetzt werden. Dabei ist stets auf eine allgemeine Formulierung der Teilfunktionen zu achten, um eine Fixierung auf konkrete Lösungsvorschläge zu vermeiden.
Die Zusammenhänge zwischen den Eingangs- und Ausgangsgrößen des Systems werden aufgezeigt und Systemgrenzen festgelegt. Durch die iterative Vorgehensweise werden die dargestellten Operanden feingliedriger vernetzt und ein übersichtliches Verständnis über das betrachtete System gewonnen, wobei die Komplexität immer der Aufgabenstellung angemessen bleiben sollte.

Vorgehen
Aus der Anforderungsliste werden Funktionssätze formuliert.
Diese werden abstrahiert und jeweils allgemeinen Funktion zugeordnet.
Für die Darstellung der Ausgangssituation werden zunächst die Eingangs- und Ausgangsgrößen der Gesamtfunktion festgelegt.
Iterativ wird diese anschließend in weniger komplexe Teilfunktionen zerlegt und durch die Operanden verknüpft. Dadurch ergibt sich eine einfache, eindeutige und allgemeine Funktionsstruktur. Der Hauptfluss der Gesamtfunktion ist der Aufgabenkern, welcher stückweise um Nebenflüsse zu ergänzen ist. Bei komplexen Gebilden empfiehlt es sich, kleinere Funktionseinheiten mit getrennten Funktionsstrukturen zu bilden.
Strukturvariationen durch Zerlegen und Zusammenlegen von Teilfunktionen sowie Ändern der Reihenfolge oder Systemgrenze helfen bei der Lösungssuche und der Optimierung der Anforderungen.

Grenzen und Alternativen
Die Funktionsstruktur ist aufgrund der iterativen Vorgehensweise mit einem hohen Arbeitsaufwand verbunden. Allerdings kann sie als Basis für Weiterentwicklungen oder Variantenkonstruktionen dienen, sodass sich der Aufwand im Folgenden minimiert.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass die Umwandlung der allgemeinen Größen Stoff, Energie oder Signal ineinander nicht darstellbar ist.
Liegt kein Energie- oder Stofffluss in einem Gesamtsystem vor, kann alternativ auf weniger aufwändige Strukturierungsverfahren zurückgegriffen werden, wie das Petri-Netz. Des  Weiteren ist es möglich, nach einem vollständig erfassten Gebrauchsszenario auf eine Funktionsstruktur zu verzichten, sollten die essentiellen Produktprozesse bereits definiert worden sein – somit würde eine Funktionsstruktur keinen neuen Mehrwert generieren.

Literatur
Pahl, Gerhard; Beitz, Wolfgang; Feldhusen, Jörg; Grote, Karl-H.: Konstruktionslehre. 7. Auflage. Berlin Heidelberg: Springer Verlag, 2007
Roth, Karlheinz: Konstruieren mit Konstruktionskatalogen. 3. Auflage. Berlin Heidelberg: Springer Verlag, 2000
Kamusella, Alfred: Grundlagen: Entwurfsprozess. Entwickeln von Funktionsstrukturen. Verfügbar unter http://www.optiyummy.de/index.php?title=Grundlagen:_Entwurfsprozess#Entwickeln_von_Funktionsstrukturen (Stand: 14.09.2018)

Zurück