Loïc Bianzina Reto Bischof Nicolas Bühlmann Patrick Lieberherr Charlotte Polansky
Fallstudie Velo
Fahrrad mit Zusatzfunktion
Hochschule Luzern – Technik & Architektur Kontextmodul 1
Projektarbeit
BBQ-Bike
Studenten: Loïc Bianzina Reto Bischof Nicolas Bühlmann Patrick Lieberherr Charlotte Polansky
Fachdozent: Christian Schmidt KDS Dozent: Othmar Baeriswyl
Modul: Kontext 1 HS18
Projektabgabe: 21. Dezember 2018
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ... 5
2 Hauptteil ... 6
2.1 Theorie ... 6
2.2 Methoden ... 7
2.2.1 Ideenfindung ... 7
2.2.2 Lösungsfindung ... 8
2.2.3 Testphase ... 9
2.3 Ergebnisse ... 11
2.3.1 Ideenfindung ... 11
2.3.2 Lösungsfindung ... 13
2.3.3 Lösungsentscheid ... 16
2.3.4 Testphase ... 19
3 Schlusswort ... 23
3.1 Zusammenfassung ... 23
3.2 Ausblick ... 24
3.3 Reflexion ... 24
4 Verzeichnisse ... 25
4.1 Abbildungsverzeichnis ... 25
4.2 Tabellenverzeichnis ... 25
4.3 Quellenverzeichnis ... 25
5 Anhang ... 28
Abstract
Die folgende Projektarbeit ist im Rahmen des Kontextmodul 1 Herbstsemester 2018 der Hochschule Luzern Technik und Architektur heraus entstanden und befasst sich mit der Entwicklung eines Fahrrades mit der Zusatzfunktion «Grill».
Das Modul stellt die Aufgabe ein Fahrrad mit einer Zusatzfunktion zu erarbeiten, sowie ein Mock- Up, Test- und Validierungsmethoden zu entwickeln.
Mittels Kreativitätstechniken, empirischen Erhebungen und Recherchen ist ein Anforderungskatalog und eine Benutzerstory, sowie eine Userstory entstanden. Aus diesen Dokumenten ist dann ein Mock-
Up erstellt und anschliessend hinsichtlich der Erfüllung der gestellten Anforderungen getestet und validiert worden.
Aus der Arbeit ist ein Konzept zu einem Fahrrad entstanden, welches zu einer Grillstelle umfunktioniert werden kann und dabei eine Transportplattform für alles benötigte Material bietet. Ein integrierter, durch die Treteinrichtung betriebener, Ventilator optimiert den Verbrennungsprozess und ermöglicht
ein schnelleres Anfeuern.
Die Projektgruppe zieht ein positives Fazit und sieht die Aufgabe als erfüllt an. Das entwickelte Konzept hat aufgrund seiner hohen Modularität ein hohes Marktpotenzial. Dies könnte in einer weiterführenden Studie aufgegriffen werden.
Redlichkeitserklärung
Die Verfasserinnen und Verfasser bestätigen mit ihrer Unterschrift, dass die vorliegende Arbeit selbstständig, ohne fremde Hilfe und ohne Benutzung anderer als die angegebenen Hilfsmittel angefertigt wurde.
Die aus fremden Quellen (einschliesslich elektronischer Quellen) direkt oder indirekt übernommenen Gedanken sind als solche kenntlich gemacht.
Die Arbeit ist in gleicher oder ähnlicher Form noch nicht vorgelegt worden.
Datum/Ort: 20.12.2018, Horw Unterschriften:
Loic Bianzina
Reto Bischof
Nicolas Bühlmann
Patrick Lieberherr
Charlotte Polansky
1 Einleitung
Seit der Erfindung des Zweirads zählt dieses zu den wichtigsten Fortbewegungsmitteln weltweit. Was unteranderem an der vielseitigen Verwendungsmöglichkeit von so genannten Fahrrädern liegt. Es gibt sie in gross, klein, speziell für Querfeldeinfahrten oder genau richtig für einen Ausflug in der Stadt.
Die vorliegende Aufgabenstellung zielt auf eine Weiterentwicklung dieser Vielseitigkeit. Es soll ein Fahrrad mit einer zusätzlichen Funktion entwickelt werden. Dies beinhaltet die Wahl der Funktion, die Durchführung der nötigen Recherchen, sowie die Herstellung eines Mock-Ups, das Realisieren und Auswerten von Tests.
Die Umsetzung der Aufgabe folgt den Anweisungen der Aufgabenstellung, sowie den Hilfestellungen der Professoren Herr Baeriswyl und Herr Schmidt. Als Einstieg wird die Gruppenarbeit mittels eines Projektplans, einer Teamstruktur und Methoden für die Zusammenarbeit und der Auswahl eines Projektmanagements vorbereitet. Ausserdem muss eine Userstory, ein Benutzerszenario und ein Anforderungskatalog aus der Analyse des Benutzerszenarios erstellt werden. Daraufhin werden durch Recherchen Lösungsmöglichkeiten ausgewertet und ein Konzept erstellt. Folgend wird die Realisierung eines Musters, sowie dessen Testung und die darauffolgende Bewertung der Testergebnisse umgesetzt.
Zusammenfassend werden die Endergebnisse in einer wissenschaftlichen Arbeit festgehalten.
Mittels Mind-Maps und der Erstellung einer User-, sowie einer Benutzerstory wurde ein Ansatzpunkt für die Bearbeitung und Lösung der Aufgabe gesucht. Die Gruppe 9 hat sich für ein Fahrrad, welches als Hauptzusatzfunktion einen Grill mit integrierter Sauerstoffzufuhr besitzt, entschieden. Als weitere Zusatzfunktionen wurden ein Transportfach, für nötige Grillutensilien, und eine Sitzgelegenheit für zwei Personen gewählt.
Zu der Erstellung eines Konzepts für dieses neuartige Fahrrad wurden unteranderem die Plattform «Iluplus»
verwendet. «Iluplus» ist eine, von der Hochschule Luzern verwendete Plattform, die von verschiedenen Bibliotheken und Verlagen betrieben wird. Die praktischen Lösungen sind dank eines Mock-Up zu sehen.
Auch die Umsetzungshilfen, die von Herr Baeriswyl und Herr Schmidt während der regelmässigen Zwischenbesprechungen herangetragen wurden, flossen in die Arbeit mit ein.
Die folgende Arbeit wurde in ihrer Hauptstruktur in drei Teile unterteilt. Zu Beginn werden im Theorieteil wichtige Begriffe und Methoden erklärt. Der Methodenteil erläutert die verwendeten Methoden, wie das Erstellen einer Nutzwertanalyse in der Theorie. Daraufhin behandelt der Ergebnissteil, die Erstellung und der angewendeten Methoden. Im abschliessenden Schlussteil werden die gewonnenen Einsichten und Ergebnisse zusammengeführt und interpretiert.
2 Hauptteil
Im Hauptteil ist das Ergebnis der Projektarbeit gemäss der wissenschaftlichen Arbeitsmethodik präsentiert.
Er beginnt mit dem Theorieteil, als Definitionsbasis für die weiteren Ausführungen, gefolgt vom Methodenteil und schliesst mit dem Ergebnisteil.
2.1 Theorie
Um das Grundverständnis für verschiedene Fachausdrücke, sowie fachliche Methoden herzustellen, werden in diesem Theorietext einige Erklärungen gegeben.
Dynamo
Ein Dynamo ist ein kleiner Generator, der durch die Reibung an einer Gegenfläche gedreht wird und so Strom erzeugt. An einem Fahrrad ist der Dynamo fix montiert und kann ausgeklappt werden, so dass er an das Hinterrad gedrückt und dadurch gedreht wird. Ein Verbraucher am Fahrrad kann den so erzeugten Strom zum Antrieb nutzen.
Ventilator
Ein Ventilator ist eine motorangetriebene Fächerscheibe, welche so konzipiert ist, dass sie auf der einen Seite Luft hineinsaugt und auf der anderen diese wieder herausbläst. So kann ein Luftstrom in eine gewünschte Richtung erzielt werden.
MockUp
Als MockUp bezeichnet man einen ersten Prototyp, respektive ein Modell der Projektidee. Dabei kann der Komplexitätsgrad stark variieren, da das Ziel eines Modells die Visualisierung der Idee mit eingeschränktem Funktionsgrad darstellt und einem spezifischen Zweck dient.
Userstory
Der Begriff «Userstory» setzt sich aus den Wörtern «User» (englisch für «Anwender, Benutzer») und Story (englisch für «Geschichte») zusammen. Damit ist der Benutzungszyklus aus der Sicht eines Kunden gemeint. Diese kurze Geschichte hilft sowohl den Entwicklern, als auch externen Personen, den
Verwendungszweck und den Funktionsumfang eines Produktes zu erfassen.
2.2 Methoden
Im vorliegenden Kapitel sind die zu den Ergebnissen führenden Methoden aufgelistet sowie detaillierter erklärt. Zu Beginn wird auf die verwendeten Kreativitätstechniken, die zur Ideenfindung und dem erkennen von Zusammenhängen dienen, eingegangen. Dies sind die Mindmap-Methode und der morphologische Kasten. Eine Beschreibung des Anforderungskatalogs, welcher zur Übersicht und zur Festlegung der Anforderungen an das Produkt dient, ist ebenfalls im Methodenteil untergebracht. In einem weiteren Schritt sind die Nutzwertanalyse, sowie die dazugehörige Sensitivitätsanalyse als Bewertungsmethode beschrieben. Am Schluss steht eine Erläuterung zu den empirisch wissenschaftlichen Methoden, welche in der Testphase zum Einsatz kamen.
2.2.1 Ideenfindung
Für die Ideenfindung kamen Methoden zum Einsatz, die ein strukturiertes Arbeiten, sowie eine Beurteilung der erhaltenen Ideen, ermöglichen. Dies ist im Folgenden genauer erläutert.
Mindmap
Anhand einer Mindmap lassen sich Ideen strukturiert sammeln und übersichtlich darstellen.
Zusammenhänge zwischen Themen und Teilbereichen eines Problems können dadurch visuell aufgezeigt werden. Aus diesen Gründen kam diese Methode in mehreren Projektphasen zum Einsatz. Bei der Ideenfindung half eine Mindmap, die verschiedenen Produktideen zu visualisieren. Eine zweite Mindmap kam zum Einsatz, um das gewählte Endprodukt in verschiedene Teilbereiche zu unterteilen und dessen Zusammenhänge besser zu verstehen. Eine geeignete Übersicht aller Teile des Endproduktes ist somit gewährleistet. (mindmapping, 2018)
Anforderungskatalog
Ein Anforderungskatalog dient der Visualisierung der vielseitigen Anforderungen an ein Endprodukt.
Hierbei wird das Produkt in Anforderungsbereiche, wie beispielsweise im Fall BBQ-Bike, der Grill, das Transportfach und der Fahrradtyp, unterteilt. In diesen Bereichen werden die Anforderungen festgehalten.
Wichtig dabei ist, dass die Anforderungen eindeutig festgelegt und am Endprodukt überprüfbar sind.
(Schmidt, 2018, S.20 - 21) Weiter können die im Anforderungskatalog genannten Punkte als „kann“- oder
„muss“-Anforderung gekennzeichnet werden. Aus Gründen der Übersicht über die Anforderungen und als Grundlage für die abschliessenden Tests, bietet sich ein Anforderungskatalog optimal für das Projekt an.
Benutzerszenario und Userstory
Bei der Entwicklung ist es Vorteilhaft, ein klar definiertes Benutzerszenario als Grundlage für die Anforderungsanalyse zu haben. Dieses definiert das zu befriedigende Bedürfnis - respektive das zu lösende
Problem – und legt das Ziel, welches das Endprodukt erreichen soll, fest. Weiter definiert es die Zielgruppe und die Funktionalität. Zur Ausarbeitung dieser Kriterien kann eine Userstory, in der ein möglicher Benutzungszyklus eines Anwenders beschrieben ist, erstellt werden. Meist ist die Userstory in der Form einer kurzen Geschichte abgefasst.
2.2.2 Lösungsfindung
Bei der Lösungsfindung geht es darum, für die gewählte Projektidee Lösungsvarianten zu entwickeln. Im vorliegenden Kapitel sind die dazu verwendeten Methoden beschrieben.
Recherche
Um aus den gesuchten Ideen eine effektive Lösung zu finden, empfiehlt es sich zu recherchieren, ob jemand in diesem Bereich bereits Vorarbeit geleistet hat. Um vergleichbare Arbeiten oder nutzbare Artikel ausfindig zu machen, kann auf geeigneten Datenbanken oder Plattformen recherchiert werden. Dabei ist zu beachten, dass die Quellen von renommierten Fachzeitschriften oder Fachliteraturen stammen, da sie sonst den wissenschaftlichen Ansprüchen an eine Quelle nicht genügen. Um ein allfälliges Plagiat zu umgehen ist es unerlässlich, Quellen korrekt anzugeben. (Baeriswyl, 2018, S.11 – 23) Die für dieses Projekt vorgegebenen Richtlinien hierfür sind die APA-Normen, welche als Standard weit verbreitet sind. Dazu empfiehlt es sich, mit einem Quellverwaltungsprogramm, wie zum Beispiel „Citavi6“, zu arbeiten. In Applikationen wie dieser können sämtliche Quellen eingetragen und angegeben werden. Am Ende eines Projektes erstellt das Programm ein Quellenverzeichnis sämtlicher eigesetzten Quellen gemäss dem APA- Standard.
Morphologischer Kasten
Der Morphologische Kasten kann verwendet werden, um zu den, im Anforderungskatalog definierten, Teilfunktionen verschiedene Lösungsmöglichkeiten zu entwickeln. Diese Kreativitätstechnik verwendet die Gegenüberstellung von Lösungsmöglichkeiten zu einer Teilfunktion des Produktes. Dabei wird eine Tabelle erstellt, in deren ersten Spalte die verschiedenen Teilfunktionen aufgelistet sind. Zu jeder Teilfunktion sind dann auf der gleichen Zeile alle Lösungsvarianten einzutragen. Dies ermöglicht eine unabhängige Betrachtung der verschiedenen Teilfunktionen. Aus diesen Lösungsvarianten zu den Teilfunktionen lassen sich verschiedene Gesamtlösungen erstellen. Dabei ist zu beachten, dass die gewählten Teillösungen in ihren Schnittstellen kompatibel sind. Somit ermöglicht der Morphologische Kasten die Entwicklung von mehreren funktionierenden Lösungsvarianten. Kamps Rolf. (2018, S.12) Nutzwertanalyse
Zur Bewertung der entwickelten Lösungsvarianten empfiehlt es sich, eine Nutzwertanalyse zu erstellen.
Bei dieser Bewertungsmethode vergleicht man die Varianten anhand vorgängig definierter Kriterien. Diese
leiten sich meistens aus dem Anforderungskatalog ab. Weiter sind die Kriterien zu gewichten, um dem unterschiedlichen Einfluss der Anforderungen auf das Endresultat gerecht zu werden. Diese Wertungen müssen in der Summe eins ergeben. Jeder Lösungsvariante wird dann zu jedem Kriterium eine Wertung gegeben (bspw. zwischen eins und zehn), welche man dann mit der entsprechenden Gewichtung multipliziert. Über die Summe der Wertungen erhält jede Lösungsvariante eine Gesamtwertung. Diejenige mit der höchsten Gesamtwertung erfüllt die Anforderungen am besten und sollte gewählt werden.
MockUp
Um erste konkrete Umsetzungsideen zu veranschaulichen und dem Kunden zu präsentieren wird ein Realisierungskonzept, als sogenanntes MockUp, erstellt. Dabei handelt es sich um ein vereinfachtes Modell des geplanten Projektes. Es dient zur Veranschaulichung und kann erste Probleme sowie Lösungsvarianten besser aufzeigen. Auch für die Präsentation zukünftiger Kunden ist es sehr wichtig möglichst schnell so ein Modell zu erstellen, da es eine sehr gute Möglichkeit ist das Produkt erstmals zu zeigen und Details sehr genau besprochen werden können.
2.2.3 Testphase
In der Testphase wurde die gewählte Produktlösung anhand der im Anforderungskatalog definierten überprüft. Die verwendeten Methoden sind in diesem Kapitel beschrieben.
Bedienbarkeit
Die Bewertung und die Analyse der Bedienbarkeit erfolgt durch einen Fragekatalog, der anhand des erstellten MockUps ausgefüllt wird. Er ermöglicht es, zu den jeweiligen Themen eine Bewertung zwischen eins (ungenügend) und zehn (hervorragend) abzugeben. Zu jeder Frage können auch Kommentare oder allfällige Bemerkungen erfasst werden. Damit ein aussagekräftiges Testergebnis zustande kommt, erfolgt die Testdurchführung durch aussenstehende Personen.
Fahrverhalten
Das Fahrverhalten wird mit derselben Methode analysiert und bewertet, wie die Bedienbarkeit. Für die Bewertung des Fahrverhaltens benutzen die Testpersonen ein modifiziertes Fahrrad, welches mit Gewichten dem Fahrverhalten des Produktes angepasst worden ist.
Design
Die Überprüfung der Anforderungen an das Design erfolgt ähnlich der beiden vorhergegangenen Tests, indem aussenstehende Personen einen Fragebogen ausfüllen. Dies geschieht anhand des MockUps.
Berechnung Dynamo
Für den Betrieb des Ventilators muss der Dynamo eine Mindestleistung abgeben können. Der Nachweis dazu erfolgt durch eine theoretische Berechnung der Dynamoleistung beim Antrieb durch den Hinterreifen.
Als Grundlage für die Berechnung dienen die, vom Hersteller mitgelieferten, technischen Daten des Dynamos, sowie des Lüfters und eine durchschnittliche Leistung, die ein gewöhnlicher Fahrradfahrer abgeben kann.
Grillbelüftung
Der Test der Grillbelüftung wird durch einen Praxistest mit einem vereinfachten Prototyp durchgeführt. Er wird mit und ohne spezielle Luftzufuhr eingeheizt. Das Ziel ist es, herauszufinden, ob das Grillkonzept einen sichtbaren Geschwindigkeitsvorteil bringt.
Integration der Systemkomponenten
Mittels eines gedanklichen Testszenarios wird der Benutzerzyklus durchgegangen. Es wird getestet, dass alle Bauteile, die zur vollständigen Funktionserfüllung notwendig sind, auf dem Fahrrad Platz haben und sich gegenseitig nicht behindern. Die beste Möglichkeit, das Zusammenspiel der Systemkomponenten zu testen ist, alle Komponenten in einem MockUp zu realisieren und dann die Gesamtfunktion zu analysieren.
2.3 Ergebnisse
Die erarbeiteten Ergebnisse sind in diesem Kapitel präsentiert. Sie sind wieder in derselben Reihenfolge, wie im Kapitel Methodenteil, aufgeführt, da die Ergebnisse in dieser Reihenfolge erarbeitet wurden und aufeinander aufbauen.
2.3.1 Ideenfindung
Dieses Kapitel enthält die Resultate des Ideenfindungsprozesses. Sie bilden die Rahmenbedingungen für die weitere Entwicklung des Produktes.
Mindmap Projektidee
Zur Festlegung der Projektidee kam eine Mindmap zum Einsatz (siehe Anhang Kapitel B I). Die gesammelten Ideen lassen sich in die Teilbereiche «Velo mit spezieller Abschliessfunktion», «Velo mit zusätzlicher Sicherheitsfunktion», «Velo mit Schwimmfunktion» sowie «Velo mit Esswaren» einordnen.
Anhand dieser Mindmap fiel die Entscheidung auf die Kategorie «Velo mit Esswaren».
Mindmap Produktbestandteile
Zur gewählten Projektidee wurden mit einer zweiten Mindmap Varianten zu den Produktbestandteilen und besonders zu beachtende Punkte gesammelt, welche in die Hauptthemen «Sicherheit», «Transport»,
«Grilltyp», «Brennstoff», «Arbeitsfläche» sowie «Ausführungsvariante» eingeteilt sind. Der Bereich
«Sicherheit» umfasst Verletzungsgefahren, Normen und Gesetze. Im Punkt «Brennstoff» zur Erhitzung des Grills sind die Unterthemen «Gas», «Holz», «Holzkohle» und «Elektro» enthalten. Die Lösungsideen zur Ausführung der Arbeitsfläche sind eine ansteckbare, eine ausklappbare und eine fest verbaute Arbeitsfläche. Weiter sind Grillutensilien, eine Kühlbox, Getränke und Esswaren mögliche Ideen im Bereich Transport. Zum Hauptthema «Grill» gibt es die Reinigung des Grills, das Anfeuern sowie die Wartung des Grills zu beachten. Bei den Ausführungsvarianten sind die Ideen entstanden, ein klassisches Fahrrad oder ein E-Bike zu benutzen. Des Weiteren ist es eine mögliche Variante, das Produkt als Nachrüstset anzubieten. Die Visualisierung zu den Realisierungsideen ist im Anhang (B II) einsehbar.
Userstory
Zur Entwicklung des Benutzerszenarios half die Erstellung einer Userstory. Sie ist in Form einer kurzen Geschichte verfasst und hier vorgestellt:
Manuel, ein Fan vom sommerlichen Grillabenden am See, ist genervt. Mühsam hat er seine Grillutensilien auf seinem Fahrrad-Gepäckträger bis zum nächstgelegenen Grillplatz geschleppt. Doch infolge Platzmangels musste er seine geliebten Crème-Fraîche-Pilze und sein japanisches Spezialmesser zuhause
lassen. Als wäre dies nicht genug, ist bei seiner Ankunft am See auch noch der beste Grillplatz besetzt.
Gereizt findet Manuel nur noch mit Mühe eine schlecht platzierte Grillstelle.
So oder ähnlich erging es ihm in den letzten Wochen oft. So fragte er sich, ob es nicht möglich wäre, einen eigenen Grill mit an den See zu nehmen. Doch als Student kommt für Manuel ein umständlicher Transport mit dem Auto finanziell nicht in Frage. Kurz darauf kommt ihm die Idee: Ein BBQ-Velo, mit dem er seinen Grill immer mit sich führt und somit seine Grillstelle dort aufschlagen kann, wo es ihm passt. Ausserdem kann er so sein komplettes Grillequipment mitnehmen und muss auf nichts verzichten.
Benutzerszenario
Aus der Userstory leitet sich folgendes Benutzerszenario her:
Problem/Bedürfnis:
Wer gerne draussen grilliert, steht vor dem Problem, dass der Materialtransport umständlich und die besten Grillstellen häufig schon besetzt sind.
Ziel:
Das Produkt ist eine Kombination aus Fahrrad und Grill. Es verbindet die Mobilität eines Fahrrads mit den Möglichkeiten eines Grillplatzes. Es beinhaltet neben einem Grill auch alle Gerätschaften, die man für ein BBQ benötigt.
Anwender:
Die Zielgruppe beinhaltet naturbegeisterte Personen, die auch beim BBQ die Unabhängigkeit suchen.
Funktionalität:
Der Anwender kann mit dem Produkt, wie mit einem gewöhnlichen Fahrrad, an sein Ziel fahren. Dabei bietet es Transportkapazität für Grillmaterial, Lebensmittel, Getränke und weiteres individuelles Material.
Dadurch soll ein komfortabler Transport bis zum gewünschten Zielort möglich sein. Der integrierte Grill kann entweder unterwegs, oder vor Ort angefeuert werden. Zur Unterstützung des Prozesses ist eine zusätzliche Sauerstoffzufuhr eingebaut. Weiter bietet das Produkt eine kleine Sitzgelegenheit und eine integrierte Arbeitsfläche zur Zubereitung von Speisen.
2.3.2 Lösungsfindung
Für die Lösungsfindung kommen die Methoden Anforderungskatalog, Recherche, Morphologischer Kasten und Sensitivitätsanalyse zum Einsatz. Die Resultate sind hier genauer erläutert.
Anforderungskatalog
Der Anforderungskatalog ist, wie im Methodenteil beschrieben, in Anforderungsbereiche aufgeteilt. Diese sind die Hauptfunktionen Fahrrad, Transport(-fach), sowie Grill. Bei den Nebenfunktionen werden Sitzgelegenheit und Arbeitsfläche im Anforderungskatalog festgehalten. Abschliessend sind die Anforderungen an die Akteure, die Bedienbarkeit, den Startvorgang, die Haltbarkeit und die benötigten Voraussetzungen aufgeführt. Als Anwender des BBQ-Bikes sind im Anforderungskatalog Personen, die gerne in der Natur sind und beim Grillen Ortsunabhängig sein wollen, festgelegt. Eine wichtige Anforderung an den Grill ist eine rechteckige Grillfläche mit einer Mindestgrösse von 30 mal 30 cm. Des Weiteren muss das Fahrrad innert zwei Minuten nach Erreichen des Grillplatzes zur Grillstelle transformierbar sein. Dies soll auf einem Untergrund mit einer Neigung von bis zu 10 Grad möglich sein und mit einer Aufbockvorrichtung, die ein Wackeln verhindert, realisiert werden. Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass Fahrrad inklusive Aufbauten nicht über 20 Kilogramm wiegen darf, um eine gewisse Fahrstabilität zu gewährleisten. Ausserdem darf das Transportfach die Masse 35 mal 30 mal 20 cm und die Arbeitsfläche eine Grösse von 30 mal 20 cm nicht unterschreiten. Der Katalog definiert als Kann- Anforderung auch zwei Sitzgelegenheiten mit einer minimalen Höhe der Sitzfläche von 30 cm und einem maximalen Gewicht von je ein Kilogramm. Im zusammengefalteten Zustand sollen diese ausserdem ein Maximalvolumen von 50 mal 15 mal 15 cm nicht überschreiten. In der folgenden Tabelle sind alle Anforderung an das Endprodukt ersichtlich.
Typ Was Wie
Hauptfunktion Fahrrad Rahmentyp eines Touren-/Trekkingrades Muss Elektrische Tretunterstützung bis 25 km/h Kann Minimale Transportkapazität 90 Kg
(80 Kg Fahrer, 10 Kg Material)
Muss Maximalgewicht des Fahrrads 20 Kg
(inkl. Aufbauten)
Muss Aufbockvorrichtung für die Verwendung als Grill
(kein Wackeln)
Muss Hauptfunktion Transport(-fach) Platz für 2 Teller, 2 Bestecke, Grillzange,
Grillbürste, Esswaren & Getränke (für 2 Personen), individuelles Material
Muss
Mindestmasse: 35 cm x 30 cm x 20 cm Muss Separates Fach für Esswaren & Getränke Kann
Hauptfunktion Grill Rechteckige Grillfläche (min. 30 cm x 30 cm) Muss Deckel für den Transport und das Anfeuern
(Abstand zum Rost maximal 2 cm)
Muss Komplett zerlegbar in 2 min zur Reinigung vor
Ort
Kann Luftzufuhr in die Brennkammer (betrieben durch
die Treteinrichtung)
Kann Fleischthermometer am Grill befestigt Kann Nebenfunktion Sitzgelegenheit 2 Sitzgelegenheiten, die im Fahrrad verstaut oder
daran befestigt werden können.
Maximal 1 Kg schwer, 30 cm Sitzhöhe und maximal 50 cm x 15 cm x 15 cm
(zusammengefaltet)
Kann
Nebenfunktion Arbeitsfläche Integrierte Arbeitsfläche (30 cm x 20 cm) Muss
Akteure Anwender:
Personen, die gerne grillieren und sich in der Natur aufhalten.
Personen, die beim Grillieren ortsunabhängig sein wollen.
Muss
Startvorgang/
Bedienbarkeit
Der Anwender muss nach Erreichen der gewünschten Grillstelle das Fahrrad innert 2 Minuten zur Grillstelle umfunktionieren können.
Muss
Voraussetzungen Ebener Untergrund bis maximal 10 Grad geneigt. Muss Haltbarkeit 8 Jahre (Fahrfunktion), 200 Stunden Grillzeit Muss Tabelle 1: Anforderungskatalog
Recherche
Zu Beginn der Lösungsfindung führten die Autoren eine gründliche Recherche durch. Einerseits zur Klärung des Marktinteresses und andererseits, um die gesetzlichen Grundlagen für ein solches Produkt zu kennen. Weiter wurde zu den allgemeinen Hygienegrundlagen bei der Fleischzubereitung auf einem Grill recherchiert. Da das Produkt keine komplette Neuentwicklung darstellt, war ein Teil der Recherchearbeit darauf ausgerichtet, mögliche Komponenten von externen Herstellern zu finden. Aufgrund dieser Recherche zeichnet sich als Fundament des Produktes ein Trekkingfahrrad der Firma Ortler ab. Die komplette Recherchearbeit ist im Anhang (C I bis VI). zu finden.
Morphologischer Kasten
Die aus der Konzeption und der Recherche entstandenen Komponenten wurden mit einem Morphologischen Kasten weiterentwickelt. Die erarbeiteten Lösungsmöglichkeiten sind untenstehend in einer Tabelle zusammengefasst. Es resultieren zwei Realisierungsmöglichkeiten, die mit den Farben grün und blau bezeichnet sind. Eine detaillierte Beschreibung aller erarbeiteten Teillösungen ist im Anhang zu finden (D I bis VI).
Begründung der Lösungsvarianten blau und grün
Die Fahrradwahl für beide Lösungsvarianten fiel auf das Trekkingfahrrad, da es gegenüber dem Tourenfahrrad eine bessere Geländegängigkeit aufweist. Das Dreirad hingegen besitzt eine Inkompatibilität mit mehreren anderen Teillösungen, weshalb es nicht für die Lösungsvariante in Frage kommt.
Bei der Funktion Transportfach kommen alle Lösungsmöglichkeiten in Frage. Bei der Variante grün sind die zwei Lösungen «vorne» und «Satteltaschen» kombiniert, da dies eine optimale Gewichtsverteilung ergibt. Zudem ist es so möglich das Grillzubehör getrennt von den Lebensmitteln zu transportieren, was wiederum aus hygienischer Sicht Vorteile bietet. Für die Variante blau ist die Option «Gepäckträger»
gewählt worden. Die Positionierung des Transportfachs ergibt sich durch die Position des Grills. Bei der Lösung grün ist der Grill hinter dem Fahrer auf dem Gepäckträger montiert, für die Lösung blau vorne am Lenker. Die Sitzgelegenheit soll bei beiden Lösungen mit der Variante Klappstuhl realisiert werden, da
Teilfunktionen Ideensammlung
Fahrrad Tourenrad Trekkingrad Dreirad
Transportfach vorne Gepäckträger Satteltaschen
Grill vorne Gepäckträger
Sitzgelegenheit externer Klappstuhl seitlich montiert
Arbeitsfläche ausklappbar Deckel der Transportkiste ausziehbar Aufbockvorrichtung
/ Ständer
Zweibein Dreieck U-Profil
Ventilator Fahrradpumpe elektrisch betriebener Ventilator
mechanisch betriebener Ventilator
Tabelle 2: Morphologischer Kasten
diese mehr Freiheiten in der Sitzplatzwahl und dadurch mehr Komfort ermöglichen. Die Variante «seitlich montiert» weist Stabilitätsprobleme auf und ist verworfen worden.
Bei der Lösung blau existiert bei der Arbeitsfläche und dem Ständer eine Abhängigkeit. Da die ausklappbare Arbeitsfläche eine Stützkonstruktion benötigt, fiel die Wahl auf den U-Profil-Ständer. Dieser ist, wie die Arbeitsfläche, in der Mitte des Fahrrades montiert. Durch diese Kombination kann der Ständer zeitgleich als Stütze für die Arbeitsfläche dienen, was deren Stabilität deutlich verbessert. Zudem ist es nicht nötig, einen speziellen Support für die Arbeitsfläche zu entwickeln.
Bei der Lösung grün ist die ausziehbare Arbeitsfläche gewählt. Sie hat den Vorteil, dass die Arbeitsfläche direkt beim Grill positioniert ist und somit einen höheren Komfort bietet. Die Aufbockvorrichtung der grünen Lösungsvariante soll die Variante «Dreieck» sein. Diese ist im Vergleich zu der Zweibeinstütze stabiler und gleichzeitig durch eine einzelne Person bedienbar.
Die einzelnen Komponenten sind im Anhang noch einmal ausführlich auf ihre Funktionalität beschrieben.
(siehe Anhang E I bis VIII).
Zum Schluss muss noch definiert werden, welche Lösungsvariante für die Luftzufuhr gewählt zu wählen ist. Die Fahrradpumpe ist als nicht geeignet zu betrachten, da sie als einzige Lösung keinen konstanten Luftstrom generieren kann. Zudem ist die Konstruktion der, für die Bewegung des Kolbens benötigten, Kreisscheibe deutlich aufwändiger (siehe Anhang Kapitel D VII). Die Wahl fiel auf einen Ventilator, der einen gleichmässigen Luftstrom direkt in die Glut einspeisen kann. Wiederum aufgrund der einfacheren Konstruktionsart verwenden beide Lösungen einen elektrisch betriebenen Ventilator. Die Stromübertragung vom Dynamo zum Ventilator mittels einfacher Stromkabel führt dazu, dass man relativ frei ist bezüglich der Positionierung beider Komponenten.
Die Anwendung des Morphologischen Kastens ergibt somit zwei Lösungsvarianten, die beide in sich abgeschlossen und realisierbar sind. Nun gilt es, einen fundierten Entscheid zwischen den beiden Lösungen zu treffen. Als Entscheidungshilfe wird im nächsten Kapitel eine Nutzwertanalyse durchgeführt.
2.3.3 Lösungsentscheid
In diesem Kapitel wird der Lösungsentscheid näher erläutert. Hierbei geht es darum, die Vor- und Nachteile der Lösungen grün und blau gegen einander abzuwägen und schlussendlich einen Entscheid zu fällen.
Nutzwertanalyse
Mit der Nutzwertanalyse kann evaluiert werden, welche der beiden, im morphologischen Kasten vorgestellten, Lösungen weiterverfolgt wird. Sie verwendet Bewertungskriterien, die aus den Anforderungen an das Produkt entstehen und sowohl objektiv, als auch subjektiv sein können. Für die
einzelnen Kriterien ist eine Wertungsskala eingeführt, die in der Summe eins gibt. Dies erlaubt einen quantitativen Vergleich der beiden Lösungsvarianten. Anschliessend wird für beide Lösungen zu jedem Bewertungskriterium eine Note im Bereich null bis zehn vergeben. Zur Auswertung der numerischen Ergebnisse ist jeweils die Gewichtung mit der vergebenen Note multipliziert. Abschliessend werden die Produkte der einzelnen Bewertungskriterien addiert, um eine Gesamtnote der einzelnen Lösungen zu erhalten. So können die Lösungsvorschläge anschliessend miteinander verglichen werden. Die folgende Tabelle visualisiert dies.
Zielkriterien Gewichtung Lösung blau Lösung grün
g X1 X1 x g X2 X2 x g
Geringe Herstellungskosten 0.05 4 0.2 4 0.2
Gute Bedienbarkeit 0.25 3 0.75 6 1.5
Robustheit / Haltbarkeit
0.15 6 0.9 6 0.9
Komfort 0.15 4 0.6 8 1.2
Hohe Fahrzeugsicherheit 0.1 6 0.6 6 0.6
Ansprechendes Design 0.1 8 0.8 8 0.8
Hohe Grillsicherheit 0.2 5 1 7 1.4
Total 1 4.75 6.6
Tabelle 3: Nutzwertanalyse
Mit einer Gewichtung von 20, respektive 25 Prozent sind die Grillsicherheit und eine gute Bedienbarkeit am höchsten eingestuft. Es ist essenziell, dass alle Komponenten einfach und selbsterklärend sind in der Handhabung, da das Fahrrad für verschiedene Nutzergruppen mit unterschiedlichen Fähigkeiten gedacht ist. Beim Produkt, dem BBQ-Bike, bezieht sich die gute Bedienbarkeit auf die Aufbockvorrichtung, das Transportfach, die Arbeitsfläche, sowie auf eine kurze Umbauzeit vom Fahrrad zur Grillstelle. Die Grillsicherheit ist deshalb stark gewichtet, da es sich um ein offenes Feuer handelt, welches eine nicht zu
unterschätzende Gefahr darstellt. Hier, sowie bei der Fahrzeugsicherheit, welche eine Gewichtung von 10 Prozent hat, gilt es besonders darauf zu achten, dass gesetzlich festgelegte Normen eingehalten werden.
Diese Vorschriften müssen, um eine gute Bewertung in der Nutzwertanalyse zu erhalten, gemäss Anforderungskatalog erfüllt sein. Der Komfort ist mit 15 Prozent ebenfalls stärker gewichtet, da ein Anwender in diesem Bereich hohe Anforderungen an ein Produkt stellt. Zu diesem Kriterium sind die Arbeitsfläche, die Sitzgelegenheit und die Grilleinheit zu betrachten.
Das Design kann als Nebenkriterium klassifiziert werden, woraus eine Gewichtung von lediglich 10 Prozent resultiert. Es kann davon ausgegangen werden, dass bei naturverbundenen Menschen - die grösste, potenzielle Kundengruppe - der Praxisgedanke und nicht das Design im Vordergrund steht. Hingegen ist die Robustheit ein wichtiges Kriterium, da das Produkt für den Ausseneinsatz konzipiert und damit Witterung, Hitze und Transportbelastungen ausgesetzt sein wird. Der Kunde möchte eine gute Haltbarkeit, weshalb diese Anforderung mit einem Anteil von 15 Prozent an der Gesamtnote miteinbezogen wurde.
Auswahl der Lösungsvariante
Wie der Tabelle zu entnehmen ist, überzeugt die Lösung grün in den Punkten «gute Bedienbarkeit» und
«Komfort». Im Gegensatz zur Lösung blau ist sie besser darauf ausgelegt, dass das Produkt von einer einzelnen Person mit minimalem Aufwand bedient werden kann. Weiter ist bei der Lösung grün durch die zwei getrennten Transportvorrichtungen ein besserer Komfort gewährleistet. Zudem ist es aus hygienischer Sicht besser, wenn Grillutensilien und Esswaren getrennt aufbewahrt werden können. Aus diesen Gründen ist in diesen Bewertungskriterien ein deutlicher Notenunterschied zu sehen. Wurde die Lösung grün in der Bedienbarkeit mit der Note sechs und im Komfort mit acht bewertet, so erhielt die Lösung blau lediglich die Note drei, beziehungsweise vier für eben diese Kriterien. Ausserdem ist die grüne Lösungsvariante im Grillbetrieb aufgrund des Dreieck-Ständers direkt unter der Hauptlast stabiler, woraus eine höhere Grillsicherheit resultiert. Aufgrund dieser Tatsache erhielt die Lösung blau eine Wertung von fünf, und die Lösung grün eine Wertung von sieben Punkten.
Aus der Durchführung der Nutzwert- und der Sensitivitätsanalyse zeichnet sich ab, dass die Lösungsvariante grün besser zur Anforderungserfüllung geeignet ist. Deswegen wird die Variante blau nicht weiterverfolgt.
MockUp
Für das Realisierungskonzept ist der Umriss eines Fahrrades im Massstab 1:5 aus einer MDF-Platte gelasert. Mit dem gewählten Massstab sollte das Modell die Dimension von 32 cm Länge und 25 cm Breite nicht überschreiten. Der Grillaufbau und die Transportkiste werden im 3D Drucker aus Kunststoff gedruckt. Die Ständervorrichtung ist aus Draht und Blech gefertigt, um dem originalen Ständer möglichst nahe zu kommen. Weitere Details, wie die Sitzgelegenheit, werden aus Holz und diversen
Bastelmaterialien hergestellt.
Mit einem so gefertigten MockUp sollten alle nötigen Informationen für potenzielle Kunden ersichtlich sein. Zudem findet das MockUp auch in der weiteren Planung, der Realisierung und der Testphase des Projekts Verwendung.
2.3.4 Testphase
Die Testphase gliedert sich in je drei Tests. Dabei werden die Bedienbarkeit, das Fahrverhalten und das Design von externen Personen getestet und bewertet. Diese Bewertung soll Aufschluss darüber geben, ob die gesetzten Anforderungen erfüllt wurden. Zusätzliche Tests sind durch die Gruppe durchgeführt worden. Diese beinhalten eine Berechnung zur Dynamoleistung, der Test der Sauerstoffzufuhr und eine Untersuchung, ob die Integration aller Systemkomponenten möglich ist. Alle detaillierten Testfälle sind im Anhang (F I bis VI). zu finden.
Bedienbarkeit
Die Aufbockvorrichtung, sowie die Bedienung der Transportbox und der Satteltasche, haben mit einem Punktedurchschnitt von acht Punkten abgeschlossen. Die Bedienbarkeit kann daher als genügend selbsterklärend angesehen werden. Die Arbeitsfläche hat mit einem Notendurchschnitt von 6,5 ein wenig schlechter abgeschnitten. Die Testpersonen haben kritisiert, dass die Arbeitshöhe nicht auf den Benutzer angepasst werden kann. Für den Grill hat es eine durchschnittliche Punktzahl von sechs, und für die Feuerhilfe (Ventilator inklusive Dynamo) sieben Punkte gegeben. Hauptkritikpunkt am Grill ist, dass die Bedienung eventuell unklar sein könnte. Bei diesem Problem schafft eine Kurzanleitung für die Benutzung des Grills, sowie der Feuerhilfe, Abhilfe. Der Gesamteindruck hat trotz der relativ niedrigen Bewertung des Grills mit einem Durchschnitt von acht Punkten überzeugt.
Fahrverhalten
Die Bewertung des Bremsverhaltens hat einen Punktedurchschnitt von neun Punkten ergeben. Das angebrachte Gewicht beeinflusste das Bremsverhalten offenbar nicht negativ. Das Gewicht hat jedoch einen Abbildung 1: MockUp
Einfluss in der Steigung. Dieser Test ergab einen Notendurchschnitt von sechs. Die Weiterentwicklung des Produktes muss daher darauf abzielen, das Gewicht möglichst klein zu halten. Das Fahren in der «grossen acht» haben die Testpersonen im Durchschnitt mit sieben Punkten bewertet. Die Tester fanden die Handhabung gewöhnungsbedürftig, jedoch konnten sie sich gut auf das veränderte Kurvenverhalten einstellen. Die getestete Unterkategorie «Kompletter Stillstand und warten für mindestens 30 Sekunden»
ergab einen Notendurchschnitt von neun Punkten. Offenbar haben die baulichen Veränderungen keinen spürbaren Nachteil verursacht. Mit einem Gesamtdurchschnitt von acht Punkten hat das Produkt in dieser Kategorie überzeugt. Das Fahrverhalten des Fahrrades wurde gelobt.
Design
In Bezug auf die Transportbox fielen die Bewertungen zum Design mit einem Notendurchschnitt von sieben positiv aus. Ähnlich positiv sehen die Testpersonen das Design des Grills. Hier erhielt das Produkt einen Punktedurchschnitt von sechs. Jedoch wurde kritisiert, dass der Grill etwas massig, respektive sperrig aussieht. Dies ist vor allem bedingt durch seine exponierte Lage auf dem Gepäckträger. Die Testpersonen sehen aber kaum Verbesserungsmöglichkeiten, weshalb sie den Grill trotzdem positiv bewertet haben. Die Erkenntnisse aus den Bewertungen des Grills und der Transportbox wiederspiegeln sich auch im Gesamteindruck, der als positiv und interessant beschrieben ist.
Dies führt zu einer Gesamtbewertung von sieben Punkten. Die Anforderung an das Design welche im Anforderungskatalog festgelegt sind, werden somit erfüllt.
Berechnung Dynamo
Die Leistungsberechnung liefert die Anzahl Kurbelumdrehungen, die notwendig sind, um den Lüfter ordnungsgemäss antreiben zu können. Die Berechnung wurde im höchsten Gang durchgeführt, um die grösstmögliche Übersetzung, und damit eine möglichst tiefe Trittfrequenz zu erhalten. Um zu bestätigen, dass der Antrieb des Dynamos für einen durchschnittlichen Fahrradfahrer ein Leichtes ist, wird die notwendige Leistung berechnet. Aus dieser Berechnung hat sich ergeben, dass der Radfahrer eine Leistung von lediglich 5.74 Watt erbringen muss.
Weiter erbringt eine durchschnittlich trainierte Person beim Radfahren laut Busch & Müller (2018) zwischen 70 und 100 Watt. Die errechneten 5,74 Watt, die zu leisten sind, entsprechen somit nur 8,2 % der genannten durchschnittlichen Leistung eines Fahrradfahrers. Dadurch ist offensichtlich, dass es für eine durchschnittliche Person ein leichtes ist, den Ventilator mit genügend Leistung zu versorgen.
Die Details zur Berechnung sind im Anhang (F IV). zu finden.
Grillbelüftung
Die Effektivität der Luftzufuhr soll nachgewiesen werden, indem ein vereinfachter Prototyp zweimal unter den gleichen Bedingungen angefeuert wird. Die Testdauer betrug je genau zehn Minuten und nach jeder Minute wurde die Glut analysiert. Das Resultat ist eindeutig, wie man im direkten Vergleich erkennen kann.
Die Abbildung 2 zeigt die Glut nach zehn Minuten ohne Luftzufuhr und die Abbildung 3 zeigt die Glut nach derselben Zeitdauer, diesmal jedoch mit zusätzlicher Luftzufuhr.
Abbildung 3: Kohle ohne Belüftung Abbildung 4: Kohle mit Belüftung
Das anfeuern mit zusätzlicher Luftzufuhr führt zu einer deutlich beschleunigten Verbrennung. Die Glut ist daher früher bereit zum Grillen und es kann eine gleichmässigere Hitzeverteilung erreicht werden. Zusätzlich ist noch anzumerken, dass die Verbrennung mit zusätzlicher Luftzufuhr weniger Rauch produziert. Der Verbrennungsprozess verläuft effizienter ab, da das Verhältnis von Sauerstoff zu Brennstoff verbessert ist. Somit ist erwiesen, dass das Grillkonzept einen Vorteil bringt.
Integration der Systemkomponenten
Bei diesem Test soll überprüft werden, ob alle Teillösungen zu Gesamtlösung vereint werden können, ohne sich gegenseitig zu behindern. Dazu ist der komplette Benutzungszyklus anhand des MockUp beschrieben.
Abbildung 5: Schematischer Aufbau
Der Benutzungszyklus des Produktes beginnt mit dem Einladen aller benötigten Materialien und Esswaren.
Hierbei ist klar zu erkennen, dass mit den Seitentaschen und der Transportbox genügend Transportkapazität vorhanden ist. Wenn der Fahrer seinen Zielort erreicht hat, möchte er als erstes das Fahrrad auf den Ständer stellen. Dazu klappt er die, im Fahrmodus am Gepäckträger befestigte, Aufbockvorrichtung herunter.
Anschliessend kann er den Grill einfeuern und mittels Bedienung der Treteinrichtung zusätzlichen Sauerstoff zum Verbrennungsprozess hinzugeben. Nach dem Essen versorgt der Benutzer alles Material in das Fahrrad, entfernt die Glut aus dem Grill und - sofern er das möchte – reinigt den Grill noch vor Ort.
Dann nimmt er das Fahrrad vom Ständer und fährt nach Hause.
Die Testdurchführung hat ergeben, dass alle Komponenten in der jetzt angedachten Position ihre Aufgaben erfüllen können. Sie stören sich auch nicht gegenseitig in der Funktion. Daher sind von Seiten der Systemfunktion keine weiteren Massnahmen zu treffen.
Legende
braun: Transportbox schwarz: Grill blau: Ventilator orange: Satteltasche grün: Dynamo
rot: Aufbockvorrichtung
3 Schlusswort
In diesem Kapitel fasst die Autorenschaft die wissenschaftliche Arbeit in einer reflektierenden Art zusammen. Es soll dem Leser dabei helfen, die erhaltenen Informationen besser zu verarbeiten und zudem die Frage nach der Erfüllung der Aufgabenstellung beantworten. Weiter werden die erhaltenen Ergebnisse kritisch hinterfragt und ein Ausblick auf eine mögliche Weiterführung des Projektes in die Prototypen-, respektive Produktionsphase gegeben.
3.1 Zusammenfassung
Die wissenschaftliche Systematik beinhaltet die Teilschritte Analyse, Methode, Ergebnisse und Reflexion, welche kontinuierlich durchlaufen werden. Dies spiegelt sich auch in der Arbeit wieder. Nach der Einleitung, als Einführung in die Thematik und den Projektablauf werden im Hauptteil zuerst die theoretischen Grundlagen dargelegt. Sie dienen der Klärung aller Begriffe, deren Kenntnis für das Verständnis der weiteren Ausführung unerlässlich ist. Das darauffolgende Kapitel «Methodenteil» dient dazu, das methodische Vorgehen und die Gedankengänge, bezogen auf die Disposition der Arbeit, darzulegen. Dem Leser wird aufgezeigt, wie die Gruppe die gestellte Aufgabe angegangen ist. Zudem werden die verwendeten Konzepte detailliert erläutert.
Im Folgenden wird der Projektablauf nochmals in aller Kürze aufgezeigt. Zu Beginn des Projektes hat die Gruppe mittels diversen Kreativitätstechniken die Grundidee definiert und das Benutzerszenario, sowie die Userstory des Projekts erstellt. Im Anschluss wurden die Anforderungen an das Produkt im Anforderungskatalog definiert, sowie eine umfangreiche Recherche durchgeführt. Daran knüpften der Ideenfindungsprozess und der Entscheid zur definitiven Lösung an. Hierbei wurden hauptsächlich die Methodik des morphologischen Kastens, sowie der Nutzwertanalyse eingesetzt. Aus den erarbeiteten Grundlagen konnte dann die Detailspezifikation erstellt werden, wodurch die Lösung erstmals quantitativ beschrieben worden ist. Aus diesen Spezifikationen entstand dann ein Modell, auch MockUp genannt. Im weiteren Verlauf des Projekts standen Tests gewisser Funktionen und Eigenschaften des Produktes an, wodurch Konflikte und Schwachstellen aufgezeigt worden sind. Dies wurde anhand des Modells, Befragungen von Testpersonen und einfachen Prototypen durchgeführt. Die Formulierung von Verbesserungspunkten stellt das Endpunkt der Arbeit dar, da das Modul Kontext 1 mit der Testphase endet.
Auf den Methodenteil folgt das Kapitel Ergebnisse. Hier sind die, mit den oben genannten Methoden erarbeiteten, Resultate der Arbeit beschrieben. Auch zum Ergebnisteil wird hier eine kurze Zusammenfassung getätigt. Die Aufgabenstellung verlangt nach einem Fahrrad mit einer, über die Pedale betriebenen Zweitfunktion. Die Gruppe hat sich dazu entschieden, ein Grill-Fahrrad zu entwickeln. Es soll zum Problem, dass man beim Grillen zu sehr an vorgegebene Orte gebunden ist, eine Lösungsmöglichkeit bieten. Das Benutzerszenario sieht vor, dass eine Person mit dem benötigen Material an einen beliebigen Ort fahren kann. Dort angekommen benutzt er sein Fahrrad, um unabhängig von bestehenden Feuerstellen,
ein Barbecue durchzuführen. Die gewählte Lösungsvariante entstand aus den Resultaten der Recherchen, des Morphologischen Kastens und der Nutzwertanalyse. Als Fundament des Produktes dient ein normales Trekking- Fahrrad der Firma Ortler. Vorne über dem Rad ist eine Transportbox mit ausziehbarer Arbeitsfläche befestigt, wodurch Esswaren, Geschirr oder ähnliches transportiert werden können. Hinten auf dem Gepäckträger ist ein selbst entwickelter Holzkohle-Grill mit zusätzlicher Luftzufuhr befestigt.
Diese funktioniert mittels eines Ventilators, der zusätzliche Luft - und damit Sauerstoff – in die Glut transportiert. Der Ventilator wiederum ist durch einen Dynamo am Hinterrad gespeist. Das ganze Fahrrad kann auf einen pyramidenförmigen, am Hinterrad befestigten Ständer aufgebockt werden. Dadurch kann im Stand in die Pedale getreten werden, wodurch der Ventilator über den Dynamo betrieben wird. Diese ermöglicht ein deutlich schnelleres Einfeuern der Holzkohle. Die Aufbockvorrichtung sorgt zudem für einen sicheren Stand des Fahrrads während des Grillens. Schlussendlich verfügt das Fahrrad noch über zwei Seitentaschen, die seitlich am Gepäckträger befestigt sind. Sie ermöglichen eine deutliche Steigerung der Transportkapazität und sind zeitgleich Aufbewahrungsort des letzten Funktionsbauteils – zwei Klappstühle als Sitzgelegenheit.
Aus der Testphase hat sich ergeben, dass Gesamtgewicht des Fahrrades von grosser Bedeutung ist und dementsprechend möglichst gesenkt werden soll. Zusätzlich kann das Design noch optimiert werden, da dieses von den Testpersonen als mittelmässig bis gut eingestuft worden ist.
3.2 Ausblick
Das Modul Kontext 1 endete aus Zeitgründen nach der Testphase. Dies bedeutet, dass die erarbeiteten Ideen und Lösungskonzepte nicht überarbeitet werden können. Jedoch stellt dies in einem gewöhnlichen Projekt die nächste Phase dar. Falls das Produkt weiterentwickelt würde, sollte dies gemäss der Autorenschaft mindestens gewisse Prozessschritte beinhalten.
Zuerst sollten gewisse Rückmeldungen aus der Testphase, beispielsweise das etwas hohe Gesamtgewicht in der Bergfahrt, aufgenommen und überarbeitet werden. Dann muss ein funktionierender Prototyp erstellt und ausgiebig getestet werden. Dies aus dem Grund, dass die, im Rahmen dieses Projektes durchgeführten, Tests auf dem MockUp und sehr rudimentären Ersatzfahrrädern beruhen. Zusätzlich sollte man eine erneute Benutzerumfrage durchführen, um das Nutzerinteresse zu evaluieren. Anschliessend könnte das Produkt als Marktreif bezeichnet werden.
3.3 Reflexion
Das Projekt startete mit der Aufgabenstellung. Es sollte ein Fahrrad mit einer Zusatzfunktion entwickelt werden. Dabei ist der Kernfunktion eines Fahrrades – die Umwandlung von linearer Bewegung in eine Rotation mittels der Treteinrichtung – eine zweite Verwendung zu geben. Streng auf diese Kriterien bezogen, hat das BBQ-Bike die Anforderungen erfüllt. Das Fahrrad kann mit der Treteinrichtung in einer zweiten Funktionalität einen Ventilator zur besseren Sauerstoffversorgung eines Grills betreiben.
Nun muss die Frage nach der Praxistauglichkeit gestellt werden. Schliesslich ist das BBQ-Bike ein Produkt, welches schlussendlich einen finanziellen Erfolg abwerfen sollte. Hier ziehen die Autoren eine positive Bilanz. Das Konzept funktioniert wie gedacht und hat mehrere Tests erfolgreich absolviert. Zudem bewerteten externe Personen die Funktionalität als gut, sowie das Design als passabel. Es ist auch ein Bedarf an solch einem Produkt gegeben, da das Grillen im Freien eine grosse Beliebtheit aufweist. Häufig findet dies an Orten statt, die entweder häufig von gleichgesinnten Personen überfüllt, oder aber mit dem Auto nicht zu erreichen sind. Hier stellt das Produkt eine Komforterhöhung dar, da die freien und abgelegenen Grillplätze normalerweise mit einem mühsamen Fussmarsch erreicht werden müssen. Zusätzlich erhöht das Produkt die Materialmenge, welche transportiert werden kann. Schlussendlich ist es ohne grossen Aufwand möglich, das Produkt als Nachrüstset für diverse Fahrradtypen anzubieten. Dies steigert die Attraktivität, da der Anwender so nicht gezwungen ist, ein komplettes und für einen bestimmten Verwendungszweck spezialisiert Fahrrad zu kaufen. Somit ziehen die Autoren eine positive Bilanz zum Projekt und dem erarbeiteten Produkt.
4 Verzeichnisse
4.1 Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: MockUp ... 19 Abbildung 2: Kohle ohne Belüftung ... 21 Abbildung 3: Kohle mit Belüftung ... 21 Abbildung 4: Schematischer Aufbau ... 22
4.2 Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Anforderungskatalog ... 14 Tabelle 2: Morphologischer Kasten ... 15 Tabelle 3: Nutzwertanalyse ... 17
4.3 Quellenverzeichnis
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5 Anhang
Im Anhang sind weiterführende und ergänzende Informationen aufgeführt. Sie dienen als Grundlage für den Hauptteil der Arbeit. Sie sind hier separat aufgeführt, da sie aus Platzgründen nicht in voller Länge in den Haupttext eingefügt werden konnten.
Inhaltsverzeichnis
A Organigramm ... 30 B Mindmap ... 31 I Projektidee ... 31 II Produktbestandteile... 32 C Recherche ... 33 I Marktlücke für unser Produkt ... 33 II Auswahl des Grilltyps... 34 III Gesetze und Verordnungen ... 36 IV Fahrradtypen ... 36 V Auflagen zur Hygiene... 37 D Lösungsvarianten ... 39 I Fahrradtyp ... 39 II Transportfach ... 40 III Grill……….41 IV Sitzgelegenheit ... 42 V Arbeitsfläche ... 42 VI Aufbockvorrichtung / Ständer ... 43 VII Ventilator / Luftzufuhr ... 44 E Detailspezifikation ... 46 I Grill………47 II Transportbox ... 48 III Aufbockvorrichtung ... 49
IV Fahrrad ... 49 V Dynamo ... 50 VI Grillbelüftung ... 51 VII Transporttasche ... 52 VIII Sitzgelegenheit ... 53 F Testphase ... 53 I Bedienbarkeit ... 54 II Fahrverhalten ... 55 III Design………..56 IV Dynamo ... 56 V Integration der Systemkomponenten ... 58 VI Grillbelüftung ... 60 G Abbildungsverzeichnis ... 62 H Tabellenverzeichnis ... 63
A Organigramm
Die Projektgruppe setzt sich Studenten zusammen, die an der Hochschule Luzern Technik und Architektur in diversen Studiengängen studieren. Folgend sind die Mitglieder der Projektgruppe vorgestellt.
Rolle Auftrag
Projektleiter (Reto Bischof)
Organisation der Gruppe (Sitzungen leiten etc.)
Stellt Einhaltung des Zeitplans sicher
Stellt Vollständigkeit der abzuliefernden Dokumente sicher
Koordiniert die verschiedenen Arbeitsbereiche
Stellt die korrekte Protokollierung der Sitzungen sicher Projektplaner
(Patrick Lieberherr)
Erstellt und aktualisiert Terminplan
Definiert die Arbeitspakete Administration
(Patrick Lieberherr)
Sorgt für ein klares und ansprechendes Design
Kontrolliert die Dokumentation auf Vollständigkeit Administration
(Charlotte Polansky)
Stellt die wissenschaftliche Korrektheit sicher
Kontrolliert die Dokumentation auf Vollständigkeit Entwicklung & Recherchen
(Loïc Bianzina)
Organisiert die Recherche der Gruppe
Sammelt alle recherchierten Informationen Engineering & Produktion
(Nicolas Bühlmann)
Konstruiert das Modell
Realisiert das Modell Analyse & Test
(Reto Bischof)
Organisiert die Analyse der recherchierten Lösungen
Organisiert Tests Tabelle 4: Arbeitsaufteilung
B Mindmap
I Projektidee
Dieses Mindmap zeigt die Resultate des ersten Brainstormings zum Thema: «Fahrrad mit Zusatzfunktion»
graphisch auf.
Abbildung 6: Mindmap Velo mit Zusatzfunktion
II Produktbestandteile
Mit Hilfe des vorliegenden Mindmaps wurden mögliche Lösungen zu den Systemkomponenten zusammengetragen.
Abbildung 7: Mindmap Produktbestandteile
C Recherche
Nach der Auswahl der Projektidee half eine umfangreiche Recherche dabei, eine Informationssammlung für die weiteren Arbeitsschritte zusammen zu tragen.
I Marktlücke für unser Produkt
Ziel dieser Recherche ist es, aufgrund belegter Fakten aufzuzeigen, dass es für unser Produkt, dem BBQ- Bike, Platz auf dem Markt gibt. Anhand dieser Fakten soll erkennbar sein, dass es in der Gesellschaft ausreichend potentielle Kunden hat. Aus strategischer Sicht setze ich hauptsächliche auf Statistiken sowie Umfragen, da diese die Bedürfnisse und Interessen der Kunden besonders gut abbilden.
Gemäss einer in Deutschland durgeführten Umfrage von Statista (2017) grillen 13,8% der Deutschen gerne am Strand/See, 12,3% gerne auf dem Campingplatz und 10,7% gerne in öffentlichen Parks. Daraus folgere ich, dass 36,8% der Befragten gerne abseits von Zuhause grillieren. Somit sehe ich diesen Anteil der Befragten als potentielle Käufer für unser BBQ-Bike.
Weiter ist zu beachten, dass laut einer Statistik von «Der Handel» (2017) das Marktvolumen für Grillgeräte, -brennstoffe und -zubehör in Deutschland in den Jahren 2008 bis 2017 stetig zugenommen hat. War das jährliche Marktvolumen gemäss «Der Handel» im Jahre 2008 noch von 810 Millionen Euro, so ist es bis 2017 auf 1305 Millionen Euro angestiegen.
Ähnlich sieht die Situation gemäss Hearth and Home (2016) in den USA aus, den schaut man deren Statistik über alle Grilltypen an, so ist zu erkennen das die Verkaufszahlen von Grills im Jahr 2016 um 7.2%
zugenommen haben.
Die genannten Zahlen zeigen auf, dass Grillen nicht nur ein kurzanhaltender Trend ist, sondern schon seit einiger Zeit regelmässige Wachstumsraten aufweist. So können wir von einem relativ sicheren Markt ausgehen, auf dem wir unser BBQ-Bike platzieren wollen.
Ausserdem sehe ich unser Projekt als Zukunftssicher den Statista (2018) behauptet: «Laut Prognose wird im Jahr 2021 ein Marktvolumen von 33,0 Mio. € erreicht; dies entspricht einem jährlichen Umsatzwachstum von 1,1%». Gut lässt sich dieses Wachstum anhand der folgenden Abbildung erkennen.
Abbildung 8: Umsatz im Markt für Grill- & Bratgeräte in Deutschland (Statista, 2018)
Schaut man sich die Verkäufe bei Fahrrädern an, so sieht die Situation ähnlich aus. Auch in diesem Markt sind die Verkaufszahlen seit Jahren stabil. Auffallend ist ausserdem, dass laut Statistik das Segment der Trekkingräder im Vergleich zu anderen Fahrradtypen am grössten ist. (ZIV – Statistisches Bundesamt, 2017)
Ziel unseres Projekts «BBQ-Bike» ist es, diese beiden Welten, das Grillen und das Trekkingrad, zu verbinden. Leider sind uns keine Statistiken bekannt welche aufzeigen wie viele Leute gerne sowie Fahrrad fahren als auch Grillen. Doch wie aus den vorhandenen Statistiken zu entnehmen ist, können wir bei beiden Märkten davon ausgehen, dass sie in den nächsten Jahren stabil bleiben werden. Wir sind überzeugt davon, dass eine Kombination aus Grill und Fahrrad für mehr Lebensqualität sorgen kann und es somit einen Markt für unser Produkt gibt.
II Auswahl des Grilltyps
Besondere Achtsamkeit, wenn es um das Thema Grillen geht, gilt für die Wahl des Grills. So besitzt jede Kultur auch eine eigene Grillkultur. In den meisten asiatischen Kulturen, wie Indien, China und Japan, wird hauptsächlich Fisch und Seefrüchte gegrillt. Dort werden besonders so genannte Grillsteine, die entweder mittels Gasflamme oder einer offenen Flamme erhitzt werden verwendet. In der europäischen Grillkultur unterscheidet man zwischen drei grundsätzlichen Grilltypen: einem Holzkohlegrill, einem Gasgrill und einem Elektrogrill.
Der Holzkohlegrill ist der typische «Gartengrill». Klassischer Weise ist er rund, aber auch mit einer quadratischen Form zu finden, um ihn zu transportieren wäre ein zusätzliches Fach für Holzkohle und den passenden Anzünder nötig. Diese Art Grill ist vor allem bei Feuerwehren unbeliebt, da er unteranderem aufgrund von “Funkenflug[s] durch Wind oder künstliche Luftzufuhr“ (Hesse, M. Gefahren beim Grillen.
(09.2016).) vermehrt zu Bränden führt. Auch die Reinigung ist hier nicht einfach, da die Holzkohle erst nach etwa 48 Stunden komplett ausgekühlt ist und erst dann sicher entsorgt werden kann (Gruber, S.
BfB_Merkblatt_Grill_2015. (09.2017).). Für diesen Grill spricht allerdings der besondere Geschmack, auf den viele Menschen schwören.
Der Gasgrill ist ein meist rechteckiger Grill, der mittels Gasflasche und Anzündefunken angefeuert wird.
Hier ist ein zusätzliches Fach für die Gasflasche unabdingbar. Ausserdem gilt für diesen Grill besondere Vorsicht aufgrund der Gasflasche. Auch der Verbindungsschlauch und das Verschlussventil von der Gasflasche zu dem Grill muss ständig geprüft und gesichert werden. Von Vorteil ist, dass der Grill die nötige Hitze praktisch auf Knopfdruck liefert.
Dieser Vorteil gilt auch für den Elektrogrill. Dieser hat meist eine rechteckige Form und benötigt Strom, der mit dem richtigen Transformator durch die Tretenergie des Fahrradfahrens bereit gestellt werden kann.
Gefährlich können hier defekte Kabel und der Glühstab werden, durch die Kurzschlüsse, Verbrennungen und Brände ausgelöst werden können. Abgesehen von der raschen Erhitzung, kann hier die besondere Umweltfreundlichkeit des Grills betont werden. Denn dieser Grill verwendet keine Primärenergie, die später fachgerecht entsorgt werden muss.
Holzkohlegrill Gasgrill Elektrogrill
Form Rund oder rechteckig Platz für Holzkohle
Rechteckig
Platz für Gasflasche
Rechteckig
Transformator, inkl. Kabel, Glühstab
Primärenergie Holzkohle Grillanzünder
Gasflasche Anzündefunken
Elektrizität
Vorteile Besonderer Geschmack Hitze auf Knopfdruck Hitze auf Knopfdruck Umweltfreundlich Nachteile Schwer zu säubern
Hitze nicht einstellbar Langes Aufheizen nötig Holzkohle schwer zu entsorgen
Offene Flamme
Explosionsgefahr Gasflasche schwer zu entsorgen/besorgen Ständige Wartung nötig
Ständige Wartung nötig
Gefahren Starke Rauchentwicklung Stichflamme durch Grillanzünder Funkenflug Offene Flamme
Austretendes Gas Verbindungsschlauch, - ventil & Gasflasche leicht zu beschädigen
Entflammbares Gas
Defekte Kabel Heisse Glühstäbe Mögliche Kurzschlüsse
Tabelle 5: Grilltypen
