Material research is a diverse and fast-growing discipline of engineering. Especially lightweight structures made of fibre reinforced polymers have great potential to reduce the overall system’s weight while maintaining the necessary stiffness and strength in the right places and orientations. However, the development processes of such material research projects are often still unstructured. Particularly the design process of prototypes demonstrating the new material’s properties as well as the gained knowledge and expertise in manufacturing parts is a complex process due to the many diverse disciplines involved. Various concepts of requirements engineering are available to master such complex projects, which, however, are not suitable for research or pre-development projects.
For this thesis a real research project conducting integrated research on new fibre reinforced polymer concepts was accompanied, studied and supported. Thus, interviews and workshops were conducted collaboratively with all involved researchers to identify the needs of such kind of projects. The focus was set on the prototype’s development process. To support this process, a systematic approach was developed based on the Karlsruhe School of Product Development’s understanding of systems of objectives.
The key result of this thesis is a systematic approach integrating the system of objectives strongly into the development process of prototypes. While the approach is designed linearly and iteratively, it is still able to handle the complex character of named research projects. Particularly supporting the evaluation of the divergence of actual and desired future target state, an integrated representation of the system of objectives and the prototype is proposed.
Pre-development projects such as material research are complex processes, in particular concerning integrated development of prototypes, since stakeholders of many disciplines need to work collaboratively. A linear approach is proposed to make this complexity manageable by human beings. This supports to establish an effective, target driven development culture in research and pre-development projects.
물성치에 관한 연구는 빠르고 다양하게 성장하는 공학 분야이다. 특히 섬유 강화 폴리머(FRP; Fibre Reinforced Polymer)는 강도를 유지하며 전체 시스템의 무게를 줄일 수 있는 기술로 큰 가능성과 함께 주목을 받고 있다. 그러나 이러한 물성치에 관한 연구 과정은 종종 체계화되지 않은 경우가 있다. 특히 새로운 물질의 물성치를 설명하고 실제 제조 부품을 실증하는 프로토타입의 개발 과정은 매우 복잡하다. 따라서 다양한 컨셉을 이러한 복잡한 프로젝트에 적용할 수 있지만, 이러한 방법은 연구 및 사전 개발 과정에 적합하지 않다.
본 논문에서는 섬유 강화 폴리머 컨셉에 관련된 연구와 함께 실제 관련 연구원과의 인터뷰를 수행하였고 연구원들의 요구를 확인하였다. 이러한 프로토타입 개발 과정에 초첨을 맞추어 프로토타입 개발 과정을 통합하는 시스템적 접근법을 설계하였다. 이 접근법은 선형적이고 반복적으로 설계되었지만 실제와 이상 목표의 차이를 평가하여 여전히 복잡한 과정을 처리할 수 있다.
물성치 연구와 같은 사전 개발 과정, 특히 프로토타입의 통합 개발은 여러 분야의 전문가가 협력해야하기 때문에 복잡한 과정을 거친다. 본 논문은 선형 접근법을 통해 이러한 복잡한 과정을 인간이 관리할 수 있도록 하고, 이를 통해 연구 및 사전 개발 프로젝트에서 효과적이고 목표 지향적인 개발 문화를 수립하는 것을 지원한다.
