Modularisierung in der Karosserie von morgen

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Modularisierung in der Karosserie von morgen
Modularisierung
in der Karosserie
von morgen
Die Zukunft der Kfz-Karosserie:
Modularisierung
Überschrift 1
Definition &
Anforderungen
K.-Module
früher
Typische
K-Module
Modularisierung in der
Karosserie von morgen
IIR – Fachkonferenz
Ort: Karlsruhe
Tag: 9. Juli 2002
Referent: Prof. Dr.-Ing. Th. Röth
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Schnittstellenmanagement
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
Prof. Dr.-Ing T. Röth
Leichtbau und
Karosserietechnik
FB6 Luft- und
Raumfahrttechnik
Seite1 v. 26/09.07.02
Modularisierung in der Karosserie von morgen
Agenda
1. Definition und Anforderungen
2. Alte Geschichte: Karosseriemodule?
3. Typische Module in der Karosserie
Definition &
Definition &
Anforderungen
Anforderungen
K.-Module
früher
Typische
K-Module
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie
5. Schnittstellenmanagement bei Karosseriemodulen
6. Zukünftige Aspekte und Zusammenfassung
Schnittstellenmanagement
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
Prof. Dr.-Ing T. Röth
Leichtbau und
Karosserietechnik
FB6 Luft- und
Raumfahrttechnik
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Modularisierung in der Karosserie von morgen
1. Definitionen
Komponenten
Definition &
Definition &
Anforderungen
Anforderungen
Module
Systeme
K.-Module
früher
Typische
K-Module
Modularisierung ist das räumliche Zusammenfassen von Einzelumfängen
zu individuellen Arbeitspaketen und dient der organisatorischen und
funktionalen Optimierung des Fahrzeugentstehungsprozesses. Module
definieren sich als geschlossener Entwicklungs- und Lieferumfang mit
festgelegten Modulgrenzen. Es lassen sich Multifunktionsmodule (MFM)
und Systemmodule (SM) unterscheiden. Des weiteren unterscheiden sich
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Schnittstellenmanagement
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
Karosseriemodule durch ihre geometrischen Funktionen.
Umfang an gesamtkarosserie-
Bereitstellung von „Class A“ im
spezifischen Struktureigenschaften
Außen- und Innenbereich
Prof. Dr.-Ing T. Röth
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1. Anforderungen und Erwartungen an Module
Modullieferant
Fahrzeughersteller
Variantenbildung
im Vorfeld
Eindeutigkeit der
Verantwortlichkeiten
Wirtschaftlichkeit
Komplexitätsreduzierung –
Logistische Beherrschbarkeit
Konzentrierte
Entwicklungsschnittstellen
Produktqualität
Endkunde
Uneingeschränkte
Einzelsystemleistungen
Montagereihenfolge
und -richtung
Gewicht
„Plug and Play“
Entlastung in der
Fzg.-Endmontage
Definition &
Definition &
Anforderungen
Anforderungen
K.-Module
früher
Typische
K-Module
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Schnittstellenmanagement
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
Servicefreundlichkeit
Recycling
Entwicklungszeit
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Leichtbau und
Karosserietechnik
FB6 Luft- und
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Modularisierung in der Karosserie von morgen
2. Alte Geschichte: Karosseriemodule?
Definition &
Anforderungen
K.-Module
K.-Module
früher
früher
Typische
K-Module
Prototyp aus den 80igern:
British Leyland Mini Cooper
(2 schalige Komplett-Karosserierohbaumodule aus PUR-RIM mit
eingelegter Stahlstruktur)
Ford Custom 1958 (KarosserieVorderwagen als Modul)
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Schnittstellenmanagement
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
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Leichtbau und
Karosserietechnik
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2. Alte Geschichte: Karosseriemodule?
Béta Barényi: Patentschrift von 1956
Definition &
Anforderungen
K.-Module
K.-Module
früher
früher
Typische
K-Module
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
A. Dornhöfer: Offenlegungsschrift 1998
Schnittstellenmanagement
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
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Leichtbau und
Karosserietechnik
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3. Typische Module in der Karosserie
Definition &
Anforderungen
Mulifunktionsmodul - MFM
Systemmodule - SM
(Funktionsübergreifend)
(Systemverwandte Funktionen)
§
Instrumententafel
§
Sitze
§
„Front End“-Module (FEM)
§
Heckmodule (REM)
§
Dach(himmel)module
§
Tür- und Klappen(module)
§
Spritzwandmodule
§
Bodenmodule
§
Vorderwagenmodule
§
Airbagmodule
§
Stoßfänger (ohne Leuchten)
§
Spiegel (innen & außen)
§
Mittelkonsolenmodule
§
Pedalmodule
§
MFM-Teilmodule
§
Scheibenmodule
§
Kofferraumtrennwand
K.-Module
früher
Typische
K-Module
K.-Module
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Schnittstellenmanagement
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
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Ei
Ko nze
lte
m
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en
3. Typische Module in der Karosserie
Definition &
Anforderungen
Systeme
SM
K.-Module
früher
Typische
K-Module
K.-Module
MFM
Heute
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Schnittstellenmanagement
Ei
n
Ko zel
t
m
po eile
ne
&
nt
en
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
Systeme
SM
MFM
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Leichtbau und
Karosserietechnik
Zukünftig
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3. Weniger typische Module in der Karosserie
Definition &
Anforderungen
K.-Module
früher
Typische
K-Module
K.-Module
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Schnittstellenmanagement
VW/2000: Kofferraum-/Hutablagemodul
ITT/96: Wasserkasten-,
Scheibenwischermodul
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
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VW/99: Modular aufgebaute
Mittelkonsole
Porsche/96: Verdeck-,
Überrollbügelmoduleinheit
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4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie
hoch
Auftragsentwicklung
Kosten pro
Fahrzeug
+ „Time to
Market“
gering
Definition &
Anforderungen
K.-Module
früher
Gleichteileentwicklung
Modulare Entwicklung
Plattformentwicklung
[Quelle: Angelehnt an
Duddenhöfer / 1998]
Bedeutung in
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Fzg.-Industrie
Badge Engineering
gering
Produktdifferenzierung
Typische
K-Module
hoch
Schnittstellenmanagement
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
Sitzkomponente:
Gleichteileprinzip ohne
Fahrzeugherstellerbindung
[Quelle: Keiper]
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4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie
VW Golf
VW Golf Cabriolet
VW Golf Variant
Definition &
Anforderungen
K.-Module
früher
Typische
K-Module
VW Bora
Bedeutung in
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Fzg.-Industrie
VW Bora Variant
Schnittstellenmanagement
VW New Beetle
Audi TT coupé
Seat Toledo
Audi TT roadster
Skoda Oktavia
Audi A3
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
Skoda Oktavia Kombi
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Leichtbau und
Karosserietechnik
FB6 Luft- und
Raumfahrttechnik
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In
po no
te va
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ia ns
l
-
4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie
-
Volumen (je Modell)
+
- -
+
Komponentenspezialist
Volumenanbieter
Definition &
Anforderungen
K.-Module
früher
Modul-/
Systemspezialist
Typische
K-Module
Systemintegrator
Bedeutung in
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Fzg.-Industrie
Schnittstellenmanagement
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
Nischenanbieter
Integrationspotenzial
+
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Leichtbau und
Karosserietechnik
FB6 Luft- und
Raumfahrttechnik
[Quelle: Mercer Management Consultant / Automobiltechnologie 2010]
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4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie
Definition &
Anforderungen
K.-Module
früher
Typische
K-Module
Bedeutung in
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Fzg.-Industrie
Schnittstellenmanagement
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
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Leichtbau und
Karosserietechnik
[Quelle: Angelehnt an Mercer Management Consultant / Automobiltechnologie 2010]
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Raumfahrttechnik
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4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie
Konzentration des OEM auf Kernkompetenzen und direkte
Endkundenbelange!
K.-Module
früher
ENDKUNDE
hoch
niedrig
Kernkompetenz
Sy mpo
o
(K
en
nt r
ra to t)
fe ra lis
lie eg zia
ul int spe
od m en
M ste nent
Package
schwach
Change
Konzepte Managemnet
„Kliniken“ und
Bechmarking
Bestreben sich einzusetzen
Typische
K-Module
Bedeutung in
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Fzg.-Industrie
OEM Styling
r
e
r
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f
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li
u
Z
Definition &
Anforderungen
Schnittstellenmanagement
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
hoch
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Karosserietechnik
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4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie
Wertschöpfungs- und Entwicklungsanteile von OEM und Zulieferern!
20-30%
25-35%
80%
30-40%
100%
Wertschöpfungsanteil
Entwicklungsanteil
OEM
Definition &
Anforderungen
K.-Module
früher
Typische
K-Module
Bedeutung in
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Fzg.-Industrie
67%
57%
49%
Schnittstellenmanagement
20%
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
70-80%
65-75%
40%
60-70%
60%
43%
Zulieferer
51%
33%
0%
2000
2005
2010
[Quelle: Roland Berger & Partner]
2000
2005
2010
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Karosserietechnik
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Raumfahrttechnik
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4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie
FuE-Ausgaben der Automobilzulieferer bezogen auf den Bauteileumfang
Definition &
Anforderungen
K.-Module
früher
Typische
K-Module
8,0%
7,0%
6,0%
5,0%
4,0%
3,0%
2,0%
1,0%
0,0%
Bedeutung in
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Fzg.-Industrie
Schnittstellenmanagement
Komplexe
Anlagen
Komplexe,
mehrteilige
Erzeugnisse
Einfache,
mehrteilige
Erzeugnisse
Einteiligen
Erzeugnisse
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
[Quelle: Frauenhofer Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung / 1999]
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Leichtbau und
Karosserietechnik
FB6 Luft- und
Raumfahrttechnik
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4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie
Definition &
Anforderungen
Profitieren OEM von der Integration der Zuliefermarken? (Befragung der OEM)
Nachteilig für OEM
Weder noch
K.-Module
früher
1,0%
13,0%
69,0%
Profitieren
Profitieren wesentlich
17,0%
0,0% 10,0% 20,0% 30,0% 40,0% 50,0% 60,0% 70,0% 80,0%
Typische
K-Module
Bedeutung in
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Fzg.-Industrie
Schnittstellenmanagement
[Quelle: CAR-Center of Automotive Research]
Erwartete Verwendung von Modulen in 2010?
70,0%
Gesamtes Interior
FEM (REM)
60,0%
60,0%
Fahrwerksmodule
40,0%
Dachmodule
Türen
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
30,0%
0,0% 10,0% 20,0% 30,0% 40,0% 50,0% 60,0% 70,0% 80,0%
[Quelle: Study Modules Estimated Aurora – Magna Steyr]]
Prof. Dr.-Ing T. Röth
Leichtbau und
Karosserietechnik
FB6 Luft- und
Raumfahrttechnik
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4. Bedeutung der Modularisierung in der Fahrzeugindustrie
Umfrage bei OEM‘s - Gründe für das Outsourcing von Modulen/Systemen:
Nutzung des Zulieferer
Know Hows
Bedeutung in
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Fzg.-Industrie
26,0%
Qualitätsverbesserung
K.-Module
früher
Typische
K-Module
21,0%
Fehlende Ressourcen
Definition &
Anforderungen
Schnittstellenmanagement
36,0%
Prozess- &
Produktverbesserung
49,0%
Konzentration auf
Kernkompetenzen
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
67,0%
97,0%
Kostenreduktion
0,0%
20,0%
40,0%
60,0%
80,0%
100,0%
Prof. Dr.-Ing T. Röth
Leichtbau und
Karosserietechnik
[Quelle: Roland Berger & Partner]
FB6 Luft- und
Raumfahrttechnik
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5. Schnittstellenmanagement bei Karosseriemodulen
Definition &
Anforderungen
K.-Module
früher
Integration
Typische
K-Module
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Organisation
SchnittstellenSchnittstellenmanagement
management
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
Strukturelle
Einbindung
Optische
Harmonie
Prof. Dr.-Ing T. Röth
Fahrzeug im Hintergrund: X2CO von GM
Leichtbau und
Karosserietechnik
FB6 Luft- und
Raumfahrttechnik
Seite19 v. 26/09.07.02
Modularisierung in der Karosserie von morgen
5. Schnittstellenmanagement bei Karosseriemodulen
Definition &
Anforderungen
Die Karosseriefertigung – Vom Differentialbau zum Modulbau
K.-Module
früher
Der Karosserierohbau beinhaltet die tragende Struktur sowie alle VOR DER
LACKIERUNG montierten Karosserieteile!
•
Gestern & heute
Heute & Zukunft
Zukunft
Typische
K-Module
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
SchnittstellenSchnittstellenmanagement
management
+ Klappen
+ „Hang On“ KT
Lackierung
Montage
+ Softe K-Module
+ Scheiben
+ Mechatr. K-Systeme
Lackierung
Montage
+ „Hard“ K-Module
+ „Soft“ K-Module
+ Scheiben
+ Mechatr. K-Systeme
Lackierung
Montage
+ „Hard“ K-Module
+ Klappen
+ „Hang On“ KT
+ „Soft“ K-Module
+ Scheiben
+ Mechatr. K-Systeme
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
Prof. Dr.-Ing T. Röth
Leichtbau und
Karosserietechnik
FB6 Luft- und
Raumfahrttechnik
Seite20 v. 26/09.07.02
Modularisierung in der Karosserie von morgen
5. Schnittstellenmanagement bei Karosseriemodulen
Definition &
Anforderungen
Die Karosseriefertigung – Vom Differentialbau zum Modulbau
K.-Module
früher
Rohbau
+ Tragstruktur
Prozessabhängig
+ Spritzwand
+ Wasserkasten
+ Struktur Front Modul
+ Struktur Heckmodul
+ Bodenblech
+ Heckklappe
+ Stoßfängerträger V/H
+ Struktur Dach
+ Motorhaube
+ Kotflügel
+ Türrahmen
+ Türen
Endmontage
+ „Instrumententafel (IP)
+ Sitze
+ Teppich
+ NVH-Materialien
+ Scheiben
+ Verkleidungen
+ Türmechaniken
+ Dachhimmel
+ Kofferraumauskleidung
+ Stoßfänger
+ Leisten und Blenden
+ Spiegel
+ Dichtungen
+ Grills
+ Mechatronische Syst.
+ Sonstige Fzg.-Systeme
Prozessabhängige Karosseriesysteme können sowohl im Karosserierohbau als auch bei der
Endmontage verbaut werden. Die zunehmende Modularisierung treibt viele Systeme in die
Endmontage.
Typische
K-Module
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
SchnittstellenSchnittstellenmanagement
management
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
Prof. Dr.-Ing T. Röth
Leichtbau und
Karosserietechnik
FB6 Luft- und
Raumfahrttechnik
Seite21 v. 26/09.07.02
Modularisierung in der Karosserie von morgen
5. Schnittstellenmanagement bei Karosseriemodulen
Front End Modul
MFM mit geringem
Strukturbeitrag
Dachmodul 1
Spritzwand- &WasserBodenmodul
kastenmodule
Rear End Modul
Definition &
Anforderungen
K.-Module
früher
Typische
K-Module
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
SchnittstellenSchnittstellenmanagement
management
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
Dachmodul 2
Vorderwagenmodul
Heckmodul
MFM mit hohem
Strukturbeitrag
Aufteilung der Fahrzeugkarosserie nach potentiellen Modulgrenzen in
Abhängigkeit vom Strukturbeitrag
Prof. Dr.-Ing T. Röth
Leichtbau und
Karosserietechnik
FB6 Luft- und
Raumfahrttechnik
Seite22 v. 26/09.07.02
Modularisierung in der Karosserie von morgen
5. Schnittstellenmanagement bei Karosseriemodulen
K.-Module
früher
Modulanbindung
Fügeverfahren
à Schraubverdingung
(lösbare)
à Kleben
à (Stanz-)Nieten
à Warme Fügeverfahren
à Kombinierte Verfahren
Lastübertragung
à 3-Dimensionalität
à Großflächigkeit
à Zugänglichkeit
Definition &
Anforderungen
Typische
K-Module
Positionierung
à Fit und Finish
à Toleranzausgleich
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
SchnittstellenSchnittstellenmanagement
management
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
3-dimensionale Karosserieanbindung
Einstellbare FEM-Anbindung
Prof. Dr.-Ing T. Röth
Leichtbau und
Karosserietechnik
Module als integraler Bestand der Karosserie: Zielkonflikt „Knotenanbindung“
FB6 Luft- und
Raumfahrttechnik
Seite23 v. 26/09.07.02
Modularisierung in der Karosserie von morgen
5. Schnittstellenmanagement bei Karosseriemodulen
Modulübergänge
Optisch „fugenloser“ Spalt
(Audi A4)
Stylistisch verharmlosen
Optisch kaschieren
Justieren/zentrieren
Definition &
Anforderungen
K.-Module
früher
Typische
K-Module
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Konstruktiv abstimmen
SchnittstellenSchnittstellenmanagement
management
Áutomatischer Toleranzausgleich [Quelle: Witte]
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
Prof. Dr.-Ing T. Röth
Übergänge von Modulen im Sichtbereich – Zielkonflikt „Fit und Finish“
Leichtbau und
Karosserietechnik
FB6 Luft- und
Raumfahrttechnik
Seite24 v. 26/09.07.02
Modularisierung in der Karosserie von morgen
6. Zukünftige Aspekte und Zusammenfassung
Trends in der Modularisierung:
1)
Zunahme des Strukturanteils in den Modulen
2)
Hybride Strukturen (Integration und Struktur)
3)
Verstärkte Einbindung von Elektronik
4)
Module werden größer, aber dafür weniger
5)
Modullieferanten übernehmen weitere
Definition &
Anforderungen
K.-Module
früher
Typische
K-Module
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Verantwortungen im Fzg.-Aufbau und der
Schnittstellenmanagement
Plattform
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
GM-Plattform:
„X2CO Scateboard“
für „Fuell Cell“-Antrieb
Prof. Dr.-Ing T. Röth
Quelle: A. Dornhöfer
Leichtbau und
Karosserietechnik
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Raumfahrttechnik
Seite25 v. 26/09.07.02
Modularisierung in der Karosserie von morgen
6. Zukünftige Aspekte und Zusammenfassung
1)
Module werden die Fahrzeugplattform und den –aufbau in Zukunft
weiterhin und in zunehmendem Maße bestimmen.
2)
Neue Module und Modulschnittstellen am Fahrzeug werden
überdacht und können in der Zukunft erwartet werden.
3)
Die Wertschöpfung und der Entwicklungsumfang wird sich vom
OEM zum Modullieferanten verlagern.
4)
Modulvergaben werden in der Zukunft noch stärker auf Innovation
und Kostenreduktion beruhen.
5)
Modularisierung des Fahrzeuges heißt ein Aufbrechen der
Fahrzeugkarosserie und wird daher von der Beherrschung
Definition &
Anforderungen
K.-Module
früher
Typische
K-Module
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Schnittstellenmanagement
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
struktureller Aufgaben sowie der Lösung der (sichtbaren)
Modulübergänge bestimmt sein.
6)
Neben den Systemintegratoren und den Komponentenspezialisten
besetzen die Modullieferanten die erste Lieferantenriege.
7)
Der Modullieferant wird neben höchster Fertigungsexpertise ein
hohes Maß an (Teil-)fahrzeug-Know-How und Produktentwicklermentalität bereitstellen.
Prof. Dr.-Ing T. Röth
Leichtbau und
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Definition &
Anforderungen
K.-Module
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Überschrift
Typische 4
K-Module
Fragen und Antworten
Bedeutung in
Fzg.-Industrie
Schnittstellenmanagement
Zkft. Aspekte
& Zusammenf.
IIR – Fachkonferenz
Referent: Prof. Dr.-Ing. Th. Röth
Leichtbau und Karosserietechnik
Fachhochschule Aachen
FB6: Luft- und Raumfahrt
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Leichtbau und
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