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A methodical framework supporting product architecture design in conceptualization

Richter, Timo

Product architecture represents the structure of products or product families from different perspectives. By an explicit consideration of product architecture during the design process, the achievement of various design goals can be supported. For this, methodical approaches for product architecture design exist that focus, for instance, on modularization, platform development, or function integration. However, for designers and researchers, the variety of existing approaches causes the challenge to select and apply those approaches most suitable for specific situations in design.

The aim of this thesis is to gain an overarching understanding of approaches for product architecture design. Therefore, existing approaches are analyzed regarding their contributions to different fields of design research, for instance, their proposed product models to represent product architecture and their design principles to improve the product architecture. In this way, the basis for a framework is elaborated that includes and expediently classifies the relevant knowledge from a variety of established approaches. To allow designers to access this knowledge, supports are developed that guide designers through the main activities regarding the consideration of product architecture. The application of the framework is demonstrated by case studies aiming at the conceptualization of product families and improving existing products by considering alternative product architectures.

The results contribute towards both design practice and design research. On the one hand, the framework allows designers to gain a comprehensive understanding of product architecture design and enables them to select and apply approaches most appropriate for their individual design tasks. On the other hand, design research is enriched by an overarching concept of product architecture design allowing researchers to allocate own work in the context of others and elaborate new knowledge on the basis of already existing knowledge.

Die Produktarchitektur bildet die Struktur von Produkten und Produktfamilien ab. Durch eine explizite Berücksichtigung der Produktarchitektur während der Produktentwicklung kann die Erreichung von einer Vielzahl von Entwicklungszielen unterstützt werden. Aus diesem Grund existieren methodische Ansätze für die Gestaltung der Produktarchitektur, die beispielsweise auf Modularisierung, Baukastenentwicklung oder Funktionsintegration abzielen. Für Produktentwickler/innen und Forscher/innen ist es allerdings eine Herausforderung, in der Vielzahl bestehender Ansätze die am besten geeigneten für spezifische Entwicklungssituationen auszuwählen und anzuwenden.

Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein übergeordnetes Verständnis von Ansätzen zur Gestaltung der Produktarchitektur zu erlangen. Dafür werden existierende Ansätze hinsichtlich ihrer Beiträge zu unterschiedlichen Forschungsfeldern analysiert, zum Beispiel, den vorgeschlagenen Produktmodellen zur Abbildung der Produktarchitektur und den Prinzipien zur Gestaltung der Produktarchitektur. Somit wird die Basis für ein Rahmenwerk geschaffen, welches das relevante Wissen einer Vielzahl etablierter Ansätze umfasst und zweckmäßig klassifiziert. Um Entwickler/innen einen Zugriff auf das Wissen zur ermöglichen, werden Hilfsmittel entwickelt, die sie durch zentrale Aktivitäten der Gestaltung der Produktarchitektur führen. Die Anwendung des Rahmenwerks wird in Fallstudien demonstriert, die auf die Konzeption von Produktfamilien und die Verbesserung bestehender Produkte durch alternative Produktarchitekturen abzielen.

Die Ergebnisse dieser Arbeit leisten sowohl einen Beitrag zur praktischen Produktentwicklung als auch zur Forschung. Einerseits ermöglicht das Rahmenwerk Entwickler/innen ein umfassendes Verständnis von der Gestaltung der Produktarchitektur zu erlangen und ertüchtigt sie, geeignete Ansätze für spezifische Entwicklungssituationen auszuwählen und anzuwenden. Anderseits wird der Stand der Forschung um ein übergeordnetes Konzept für die Gestaltung der Produktarchitektur erweitert, das es Forscher/innen erlaubt, eigene Arbeiten in den Kontext anderer zu setzen und neue Ansätze unter Berücksichtigung von bestehendem Wissen zu erarbeiten.

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Richter, T., 2020. A methodical framework supporting product architecture design in conceptualization. Dr. Hut, München. https://doi.org/10.24355/dbbs.084-202001210916-0
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