Erklärung

Eine Funktion entspricht der zu erfüllenden Aufgabe eines Objekts/einer Dienstleistung. Die Funktion ist daher neben Stofflichkeit, Gestalt, Oberfläche, Struktur, etc. ein grundlegendes Charakteristikum eines jeden Objekts.

Der Begriff Funktion wird für passive Objekte verwendet, also für Objekte, die vom Menschen benutzt werden. Spricht man hingegen von dem Zweck eines Objekts, bezeichnet man eine aktive Tätigkeit/ Verhalten.

Wenn die Aufgabe/ Funktion/ Anforderung zufriedenstellend erfüllt wird, spricht man von Funktionalität oder Gebrauchstauglichkeit.  

Sind in ein Produkt, Objekt oder Bauteil mehrere Funktionen integriert, spricht man von Multifunktionalität. In der Konstruktionslehre bezeichnet man die Integration möglichst vieler (technischer) Funktionen in möglichst wenigen Bauteilen als Funktionsintegration (konstruktive Intelligenz). 

Es gibt mehrere Arten und Ebenen von Funktionen: 

  • Konstruktionsfunktionen (Funktionen, für genau die ein Produkt entwickelt wurde. Z.B. eine Büroklammer zum Zusammenhalten von Papier) 
  • Gebrauchsfunktionen (Funktionen, die ein Anwender interpretiert/initiiert. Benutzt jemand die Büroklammer, um Papiere zusammenzuhalten, entspricht die Gebrauchsfunktion der Konstruktionsfunktion. Wird die Büroklammer verwendet, um einen Teebeutel aus einer Tasse zu fischen, wird sie außerhalb der Konstruktionsfunktion genutzt.) 
  • Dienstfunktion (Funktionen, „die tatsächlich ausgeführt werden. Sie können sowohl Konstruktions- als auch Gebrauchsfunktionen umfassen, aber auch nicht beabsichtigte Funktionen, die etwas anderem zugutekommen“(1)) 
  • Geltungsfunktion (subjektive Funktion, die den immateriellen Wert eines Produkts ausmacht; weder sachlich, objektiv, noch messbar) 

Wenn die Büroklammer intakt ist und genau so genutzt wird, wie beabsichtigt, dann treffen alle drei Funktionsarten zu. Ist die Büroklammer verbogen worden, um als Dietrich zu fungieren, treffen nur noch Gebrauchs- und Dienstfunktion zu. Wenn ein Metalldetektor wegen einer vergrabenen Büroklammer auslöst und dadurch beim Ausgraben eine antike Vase zu Tage kommt, erfüllt sie eine Dienstfunktion. (1) 

Funktionen können zudem nach Wichtigkeit für das Objekt klassifiziert werden: 

  • Hauptfunktionen dienen unmittelbar dem Zweck des betrachteten Objektes 
  • Nebenfunktionen dienen mittelbar dem Zweck des betrachteten Objektes 
  • unnötige Funktionen dienen nicht dem Zweck und sollten vermieden/weglassen werden 
  • unvermeidbare aber unerwünschte Funktionen sollten dringend re-designed werden 

Einteilung der Funktionen nach ihrer Position in einer Funktionsstruktur: 

  • Die Gesamtfunktion bezeichnet den übergeordneten Zweck eines Produkts. Sie ist die oberste Stufe der Funktionshierarchie.
  • Teilfunktionen wirken in ihrer Summe als Gesamtfunktion. 
  • Elementarfunktion sind meist physische Grundfunktionen, die nicht weiter unterteilt werden können 

Ziel

Das Ziel der Multifunktionalität ist es Bauteile einzusparen, indem, ähnlich des Leichtbaus, möglichst viel konstruktive Intelligenz, also möglichst viele Funktionen und Eigenschaften, in ein komplexes Bauteil gepackt werden. 

Dadurch müssen eine geringere Anzahl von Bauteilen zusammengefügt werden, wodurch geringere Montagekosten entstehen, auch der Logistikaufwand, Gewicht und Materialeinsatz werden reduziert, die Flexibilität in der Fertigung wird dagegen erhöht, was gerade bei großen Stückzahlen in der Serienproduktion von Vorteil ist. 

Dadurch, dass Sensoren oder elektrische/Informationsleitungen direkt in Strukturen oder Wandungen integriert werden, können Bauteile sehr robust und ausfallresistent werden.

Vorgehen

Multifunktionalität kann sich zum einen auf die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten eines Produkts, als auch auf die Integration mehrerer Funktionen in ein einziges Bauteil beziehen.

Beide Varianten benötigen eine andere Herangehensweise:

Um ein Produkt vielfältig einsetzbar zu machen, muss zunächst das Umfeld betrachtet werden: „Wer nutzt das Produkt?“, „In welchem Umfeld wird das Produkt genutzt?“ „Gibt es ähnliche Produkte mit der gleichen Wirkweise/dem gleichen Antrieb?“ (Elektromotor bei Rührgerät und Pürierstab) „Gibt es vor- oder nachgelagerte Schritte, die integriert werden können?“ (Reinigung, …), „In welchen Situationen wird das Gerät benutzt?“

Aus diesen Fragen ergeben sich Funktionen, die sinnvoll in ein Produkt implementiert werden können und in den Entwurfsprozess aufgenommen werden sollten.

Wenn es darum geht möglichst viele Funktionen in ein Bauteil zu integrieren, geht es zunächst darum rein technisch/konstruktiv Zusammenhänge, Funktionen und Prozesse zu erkennen, diese in Teillaufgaben herunterzubrechen und zu Bausteinen/Modulen zusammenzufügen um ein funktionsfähiges, robustes, einfaches, eindeutiges, sicheres und ästhetisches Produktkonzept zu erarbeiten.

Tipp

Möglichst wenige Bauteile müssen möglichst viele technische Funktionen beinhalten.

Quellen

(1) https://de.wikipedia.org/wiki/Funktion

Studienarbeiten:
Rauchmelder - Billner - Ehlers - WS 13/14
Kinderstuhl - Hamelmann - Paulick - Schrör - SS 16
Eco Design - Beer - Zurwesten - Bischoff - WS 14/15
Badreinigung - Keyerleber - Ritter - SS 10
Badreinigung - Rasehorn - Koshcheeva - SS 10

Beispiele