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Forschung und Entwicklung ist eine entscheidende Phase in jedem Produktentwicklungsprozess. Erfahren Sie alles über F&E und wie Autodesk Fusion 360 Sie dabei unterstützen kann.

Jedes Produkt, das seine Wurzeln in der Wissenschaft hat, ist wahrscheinlich aus einer konzertierten Forschungs- und Entwicklungsanstrengung (F&E) hervorgegangen. Der Begriff “Forschung und Entwicklung” ist weitgehend zu einem Synonym für Innovation geworden und ist ein wichtiger Bestandteil jeder Organisation im Technologiesektor, deren Ziel es ist, eine Produktkategorie zu verändern oder voranzubringen.

Im Jahr 2019 beliefen sich die weltweiten Ausgaben für Forschung und Entwicklung auf 2,3 Billionen US-Dollar, verteilt auf Industrie, Regierung und akademische Einrichtungen. Forschung und Entwicklung müssen eine lohnende Investition sein, aber was beinhaltet sie? Um diese Frage zu beantworten, muss man den Begriff aufschlüsseln und analysieren, wie die einzelnen Schritte zusammenwirken, um Innovationen voranzutreiben.

Die Bedeutung der Forschung

Der Forschungsteil von F&E bezieht sich auf die Erforschung neuer Ideen, die Entdeckung neuer Prinzipien und die Formalisierung der Nutzung dieser neuen Prinzipien und Ideen. Der allgemeine Forschungsbegriff wird häufig in zwei verschiedene Modalitäten unterteilt: Grundlagenforschung und angewandte Forschung.  

Grundlagenforschung

Die Grundlagenforschung konzentriert sich, wie der Name schon sagt, auf die grundlegenden Prinzipien oder Konzepte. Ziel der Grundlagenforschung ist es, das Verständnis und das Wissen zu erweitern, anstatt nach einer spezifischen Lösung für ein Problem zu suchen. Ein Designbüro, das an einem medizinischen Wearable-Gerät arbeitet, kann zum Beispiel vor der Erstellung von Konzepten Grundlagenforschung über die medizinische Wearable-Industrie betreiben. Diese Art von Forschung ist zwar nicht entscheidend für die Entwicklung eines bestimmten Produkts, kann aber bei einer Vielzahl von Entscheidungen des Unternehmens helfen, die von der Unternehmensführung bis hin zu technischen Schwerpunkten und Risikoanalysen reichen. 

Angewandte Forschung

Die angewandte Forschung hingegen dient der Suche nach Lösungen und Anwendungen für ein bestimmtes Problem in der realen Welt. Angewandte Forschung folgt oft der klassischen Methode der wissenschaftlichen Untersuchung, bei der ein Forscher ein Problem identifiziert, eine Hypothese zur Lösung aufstellt und dann wiederholt Experimente durchführt, um die Hypothese zu bestätigen.

Um bei dem Beispiel der medizinischen Wearables zu bleiben, kann das Designunternehmen angewandte Forschung betreiben, um zu ermitteln, welche Materialien für das Gerät sicher und geeignet sind. Sie ermitteln die Kriterien und Leistungsanforderungen, schlagen verschiedene mögliche Material-Kandidaten vor und testen diese schließlich in einer Vielzahl von Experimenten, um ihre Tauglichkeit zu ermitteln. Das Ergebnis sind hoffentlich mehrere Lösungen für das ursprüngliche Problem sowie eine detaillierte Analyse ihrer Stärken und Schwächen.

Eintauchen in die Entwicklung

Sobald eine Grundlage aus Grundlagen- und angewandter Forschung geschaffen wurde, kommt der Entwicklungsprozess ins Blickfeld. Dabei handelt es sich häufig um ein anderes, spezialisiertes Team, das Hand in Hand mit dem Forschungsteam und der Unternehmensleitung in allen Organisationseinheiten, einschließlich Vertrieb, Marketing, Betrieb und Fertigung, zusammenarbeitet. Diese kollimierte Rolle des Entwicklungsprozesses ist in Abbildung 1 dargestellt.

Ziel des Entwicklungsteams ist es, die Forschungsergebnisse in ein Produkt mit praktischem Nutzen und allgemeiner Attraktivität zu integrieren. Es kann das Kundenfeedback aus Prototyp-Studien, aufkommende Markttrends, behördliche Anforderungen und eine Vielzahl nuancierter Inputs analysieren. Dieser Drahtseilakt erfordert einen klar definierten Prozess und dessen sorgfältige Einhaltung.

Forschung und Entwicklung: Der Prozess

In der Vergangenheit verliefen Forschung und Entwicklung in einem ziemlich linearen Prozess. Das Aufkommen des Computerzeitalters hat jedoch zu neuen Denkweisen bei der Produktentwicklung geführt. Ausschlaggebend dafür waren vor allem die Geschwindigkeit und Flexibilität der Softwareentwicklung und die Leichtigkeit, mit der Prototypen gebaut und getestet werden konnten.

In den letzten Jahren gilt dies auch für andere Disziplinen wie mechanisches Design, elektronische Hardwareentwicklung und Biotechnologie, um nur einige zu nennen. Die weit verbreitete Verfügbarkeit von Werkzeugen wie der additiven Fertigung, kostengünstigen Leiterplatten, hochgradig konfigurierbarer Elektronik und immenser Cloud-Computing-Leistung hat eine Ära eingeläutet, in der komplexe Produkte schnell und einfach prototypisiert werden können. Die gleichen Methoden, die für die Entwicklung von Softwareprodukten verwendet werden, können nun auf jedes Produkt angewendet werden.

Agile Entwicklung 

Die agile Entwicklung ist eine der bekanntesten und effektivsten Methoden. Vereinfacht ausgedrückt handelt es sich dabei um einen Prozess der kontinuierlichen, iterativen Entwicklung, an dem verschiedene funktionsübergreifende Teams beteiligt sind. Die Teams erstellen viele Prototypen, von denen jeder das Projekt durch Lernen und Verfeinerung zum Abschluss bringt. Es hat sich weitgehend durchgesetzt, dass diese Art der schnellen, schrittweisen Entwicklung die qualitativ hochwertigsten Ergebnisse mit der höchsten Erfolgswahrscheinlichkeit hervorbringt.

Andere Methoden

Weitere beliebte Methoden sind die Wasserfallentwicklung, ein älterer linearer Ansatz, und die Spiralentwicklung, bei der kontrollierte Iterationen um genau definierte Schritte einer Spirale herum verwendet werden. Teams können je nach Teamgröße, verfügbaren Ressourcen und Projektzielen wählen, welche Methode sie anwenden möchten.

Die Entwicklung von Forschung und Entwicklung

Forschung und Entwicklung in der heutigen Zeit unterscheiden sich stark von der Vergangenheit. Während die Grundlagenforschung noch immer nach traditionellen Methoden arbeitet, haben die angewandte Forschung und die Produktentwicklung viele neue Prototyping-Techniken und erfolgreiche Implementierungsmethoden übernommen. Das Ergebnis ist ein Boom bei den Forschungsausgaben und ein allgemeiner Konsens über die Bedeutung der Innovation für das langfristige Wohlergehen eines jeden Unternehmens.

Was kommt nach F&E?

Nach der F&E-Phase beginnen die Teams in der Regel mit der Entwurfsphase. Autodesk Fusion 360 ist eine integrierte CAD-, CAM-, CAE- und PCB-Software, die Ihnen helfen kann, Ihre Idee zum Leben zu erwecken. Sie können Ihre Forschungsergebnisse ganz einfach in realisierbare Prototypen umwandeln und Ihre Dateien dann direkt in den Fertigungsprozess Ihrer Wahl exportieren. Sind Sie bereit, Ihren F&E-Prozess auf die nächste Stufe zu heben?