Software: SimX - Nadelantrieb - Vorbereitung - Konzeptphase

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Konzeptphase

Ueberblick

In der Konzeptphase erfolgt die "Transformation" der präzisierten Aufgabenstellung (Anforderungsliste) in ein optimales technisches Prinzip (meist Bau eines materiellen Funktionsmusters, mit dem die prinzipielle Realisierbarkeit nachgewiesen wird):

• Die Phase des Konzipierens als Strukturbildungsprozess nutzt die Erkenntnisse der Natur- und Technikwissenschaften sowie heuristische Prinzipien.

Abstraktion der praezisierten Aufgabenstellung

Die Konzeptphase beginnt mit der Abstraktion. Die vorherige Aufgabenpräzisierung verminderte das Abstraktionsniveau der konstruktiven Lösung (es wurde "konkreter"). Zu Beginn der Konzeptphase soll nun ganz bewusst eine Abstraktion vorgenommen werden:

• Der Abstraktionsschritt dient zum Lösen von Vorfixierungen und zum Befreien von konventionellen Vorstellungen.
• Dafür gibt es ausgehend von der präzisierten Aufgabenstellung eine zweckmäßige Vorgehensweise mit aufeinander folgenden Stufen der Abstraktion:

1. Wünsche weglassen;
2. Forderungen weglassen, welche die Funktion nicht unmittelbar betreffen;
3. quantitative in qualitative Angaben umsetzen;
4. redundante Angaben zusammenfassen;
5. Problem lösungsneutral formulieren.

Diese Abstraktion führt zum Wesen der Aufgabenstellung, welches in Form eines Satzes zu notieren ist:

• Betrachtet man unser Übungsbeispiel, so besteht unabhängig von konkreten Anforderungen das Wesen dieser Aufgabe im

"Erzeugen von Braille-Schrift auf Papier"

• Damit ist die Aufgabe weitestgehend lösungsneutral formuliert und erleichtert das Finden und Verfolgen neuer, ungewöhnlicher Varianten.

Abstraktion:

• Distanzieren von konkreten Lösungsvorstellungen, hin zu idealisierter Funktion.
• Auf dem Niveau von Symbolen, Zeichen bzw. allgemeinen Begriffen arbeitet man gleichzeitig mit allen potentiellen Lösungen.

Konkretisierung:

• Realisieren von idealisierter Funktion durch unterschiedlichste Funktionsstrukturen.

Strukturvarianten:

Am Beispiel des Blindenschriftprägers soll angedeutet werden, wie beim Zergliedern in Teilfunktionen zwangsläufig Strukturvarianten entstehen:

• Falls man einen Regelkreis für das Erzeugen des Punktes im Papier vorsieht, so kann man als eine Variante ein Stellglied für die elektrische Energiezufuhr vorsehen:
  
• Statt der Beeinflussung der Energiezufuhr für den Wandler kann man sich als weitere Variante auch einen Eingriff in die Übertragungsstrecke zwischen Wandler und Papier vorstellen:
  
• Das Verhalten von Strukturvarianten kann nur sehr begrenzt numerisch simuliert werden (z.B. Zeitabläufe).
• Funktionsstrukturen können von Experten bewertet werden (z.B. Realisierbarkeit, Einfachheit, Neuheitsgrad, ...).

Entwickeln von Funktionsstrukturen

Ist man durch Abstraktion zum Kern der Aufgabenstellung vorgedrungen, so entspricht dieser Aufgaben-Kern der Gesamtfunktion, welche durch die Lösung zu realisieren ist. Die nächsten Lösungsschritte innerhalb der Konzeptphase bewegen sich auf dem Niveau von Funktionsstrukturen:

• Funktionsstruktur nennt man ein Blockschaltbild mit Stoff-, Energie- und Informationsfluss zur Darstellung des funktionellen Zusammenhangs zwischen Eingangs- und Ausgangsgrößen eines (meist technischen) Systems.
• Gesamtfunktion (=Kern der Aufgabenstellung) am Beispiel des Blindenschrift-Prägers:

• Zergliedern in Teilfunktionen erfolgt schrittweise ausgehend von der Gesamtfunktion. Dies verringert wieder das Abstraktionsniveau der Lösung:

• Funktionsstruktur-Varianten entstehen zwangsläufig bei der Zergliederung in Teilfunktionen, weil eine Gesamtfunktion praktisch nie eineindeutig nur einer Struktur von Teilfunktionen zugeordnet werden kann:

Lösungsneutralität:

• Vermeidung vorzeitiger Fixierung auf konkrete Lösungen, indem man beim Zergliedern der Gesamtfunktion in Teilfunktionen möglichst lange allgemeine Begriffe verwendet (z.B.: wandeln, ändern, verknüpfen, leiten, speichern).
• Lösungsneutralität bedeutet dabei "frei von konkreter physikalisch-technischer Realisierung" (reine Funktion ohne das Wie!), z.B.:
  
• Die Lösungsneutralität gelingt nur bis zu einem gewissen Grad, da man bereits auf dem Abstraktionsniveau der Funktionsstrukturen Vorstellungen zu Wirkprinzipien und Gestaltung entwickelt.

===>>> Dieser Abschnitt wird zur Zeit erarbeitet!!!

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