Unternehmenskybernetik 2020: Betriebswirtschaftliche und technische Aspekte von Geschäftsprozessen. Wissenschaftliche Jahrestagung der Gesellschaft für Wirtschafts- und Sozialkybernetik und des Instituts für Unternehmenskybernetik am 15. und 16. Mai 2007 in Aachen [1 ed.] 9783428531219, 9783428131211

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Wirtschaftskybernetik und Systemanalyse Band 25

Unternehmenskybernetik 2020 Betriebswirtschaftliche und technische Aspekte von Geschäftsprozessen Wissenschaftliche Jahrestagung der Gesellschaft für Wirtschafts- und Sozialkybernetik und des Instituts für Unternehmenskybernetik am 15. und 16. Mai 2007 in Aachen

Herausgegeben von

Klaus Henning und Christiane Michulitz

Duncker & Humblot · Berlin

KLAUS HENNING / CHRISTIANE MICHULITZ (Hrsg.)

Unternehmenskybernetik 2020

Wirtschaftskybernetik und Systemanalyse Herausgegeben von

Prof. Dr. Jörg Baetge, Münster/Westfalen Prof. Dr. Heribert Meffert, Münster/Westfalen Prof. Dr. Karl-Ernst Schenk, Hamburg Prof. Dr. Bernd Schiemenz, Marburg Band 25

Unternehmenskybernetik 2020 Betriebswirtschaftliche und technische Aspekte von Geschäftsprozessen Wissenschaftliche Jahrestagung der Gesellschaft für Wirtschafts- und Sozialkybernetik und des Instituts für Unternehmenskybernetik am 15. und 16. Mai 2007 in Aachen

Herausgegeben von

Klaus Henning und Christiane Michulitz

asdfghjk Duncker & Humblot · Berlin

Gesellschaft für Wirtschafts- und Sozialkybernetik e. V., Frankfurt am Main Sekretariat: Institut für Textil- und Verfahrenstechnik Postfach, D-73766 Denkendorf Tel. + 49 711 93 40 0 / Fax + 49 711 93 40 297

Institut für Unternehmenskybernetik e. V. Schurzelter Straße 25, D-52074 Aachen Tel. + 49 241 80 911 70 / Fax + 49 241 80 911 22

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

Alle Rechte, auch die des auszugsweisen Nachdrucks, der fotomechanischen Wiedergabe und der Übersetzung, für sämtliche Beiträge vorbehalten # 2009 Duncker & Humblot GmbH, Berlin Fremddatenübernahme: L101 Mediengestaltung, Berlin Druck: Color-Druck Dorfi GmbH, Berlin Printed in Germany ISSN 0720-6992 ISBN 978-3-428-13121-1 Gedruckt auf alterungsbeständigem (säurefreiem) Papier ∞ entsprechend ISO 9706 *

Internet: http://www.duncker-humblot.de

Geleitwort Was hat Unternehmenskybernetik mit Visionen für das Jahr 2020 zu tun? Auf den ersten Blick eher wenig: verschiedene Gegenstandsbereiche, unterschiedliche Zielsetzungen und nicht zu übersehende Popularitätsdifferenzen. Denn während die Diskussionen um die Zukunft unserer Gesellschaften fester Bestandteil des öffentlichen Diskurses sind, ruft der Begriff Kybernetik häufig nur Fragezeichen hervor – ein Missstand, den es zu beseitigen gilt. Schauen wir aber ein wenig genauer hin, so sind die Gemeinsamkeiten zwischen dem Diskurs über die gesellschaftliche Zukunft und Unternehmenskybernetikern weit größer, als es der erste Eindruck wahrhaben will: die holistische Sichtweise, die Suche nach kritischen Systemfaktoren und effektiver Merkmalserkennung oder auch die Gewissheit, mit den eigenen Einschätzungen immer ein wenig daneben zu liegen. Die vielleicht elementarste Gemeinsamkeit besteht jedoch in der fundamentalen Einsicht, dass nur ein verantwortungsvolles, in gleichem Maße reflexives wie prospektives Handeln heute unsere Existenz auch in Zukunft sicherstellen kann. Für das gesellschaftliche wie auch für das ökonomische Überleben gilt gleichermaßen: Es ist noch nicht zu spät, um uns den Hindernissen und Problemen der Zukunft zu stellen. Wir haben noch Zeit! Aber Handeln müssen wir schon jetzt. Dies waren auch zentrale Einsichten der Jahrestagung der Gesellschaft für Sozial- und Wirtschaftskybernetik (GWS), die vom 14.–16. Mai an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen abgehalten wurde. Für eine perfekte Organisation und Ausrichtung dieser Veranstaltung möchte ich mich herzlich beim Institut für Unternehmenskybernetik (IfU) und dem Zentrum für Lern- und Wissensmanagement und Lehrstuhl für Informatik im Maschinenbau (ZLW / IMA) der RWTH Aachen bedanken. Unter dem Titel „Unternehmenskybernetik 2020 – Betriebswirtschaftliche und technische Aspekte von Geschäftsprozessen“ beschäftigten sich knapp 200 Teilnehmer in rund 80 hochwertigen Beiträgen mit den kybernetischen Antworten auf die ökonomischen Herausforderungen und Veränderungen der kommenden Jahre. Wie schaffen wir die Voraussetzungen für eine mittel- und langfristige ökonomische Stabilität in Zeiten umfassenden Wandels? Wie reagieren wir auf die veränderten globalwirtschaftlichen Rahmenbedingungen, auf die weiter zunehmende Vermischung von Wirtschaft und Politik, auf die radikale Öffnung der Arbeitsmärkte? Welche Konsequenzen hat die massive Ausweitung menschlichen Wissens und seine ubiqui­täre Verfügbarkeit und wie gehen wir mit der unüberschaubaren Masse an Informationen um? Dies sind nur wenige

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Geleitwort

der zahlreichen spannenden Fragen, die in den acht thematisch variierten Arbeitsforen untersucht und in diesem Band zusammengefasst wurden. Als Vorstandsvorsitzender der GWS schätze ich mich glücklich, die wissenschaft­ liche und wirtschaftspraktische Qualität der Beiträge und Diskussionen in derartiger Vielfalt an Fragestellungen auf unserer Jahrestagung hören und in diesem Band lesen zu können. Mein persönlicher Dank und meine fachliche Hochachtung richten sich daher an alle Referenten, Diskutanten und vor allem an unsere internationalen Keynote-Speaker. Sie alle haben die hohe Kompetenz nicht nur dieser Tagung, sondern des Bereichs der Wirtschafts-, Sozial- und Unternehmenskybernetik im Allgemeinen eindrucksvoll unterstrichen. Sie alle haben gezeigt, dass die steigende Komplexität unserer so­ zialen und ökonomischen Realität – bei aller Selbstorganisation dynamischer Systeme – nicht in einen passiven Fatalismus, sondern in aktive Verantwortung für unsere Zukunft münden muss. Dabei müssen die Mittel und Strategien zur Gestaltung unserer Welt von morgen weit mehr sein als durchdachte theoretische Konstruktionen. Die Unternehmenskybernetik weiß, dass Veränderungen immer nur in der Praxis erwirkt werden können – ein Merkmal, das sie in Zukunft immer wichtiger werden lässt. Es ist eben diese Symbiose aus wissenschaftlicher Kompetenz einerseits und praktischer Lösungssuche und Gestaltungsfreude andererseits, die als ein Charakteristikum kybernetischer Konzepte und Perspektiven auch auf unserer Tagung hergestellt werden konnte. Im Namen der GWS möchte ich dafür meinen Dank und meine Anerkennung an Prof. Dr.-Ing. Klaus Henning und Dr. Christiane Michulitz aussprechen. Die Tagung und die hier vorliegenden Beiträge beweisen, dass die kybernetischen Ansätze ein umfassendes Fundament zur nachhaltigen Gestaltung von Wirtschaft und Gesellschaft bieten können. Prof. Dr. Thomas Fischer, Vorstandsvorsitzender der Gesellschaft für Wirtschaftsund Sozialkybernetik (GWS) e. V.

Vorwort Wie sie auch ausfallen mag: Die Zukunft schließt an die Gestaltung der Gegenwart an. Als Akteure auf der Bühne der gegebenen Möglichkeiten besitzen wir immense Potenziale, um das Ruder zukünftigen Geschehens selbst in die Hand zu nehmen. Doch wie begegnen wir den globalen ökonomischen Herausforderungen des frühen 21. Jahrhunderts? Wie bewältigen wir den gewaltigen Sturm an neuem Wissen? Wie finden wir unseren Weg durch die steigende Unüberschaubarkeit, Vernetzung und Dynamik der modernen Welt? Die Frage, wie sicher und erfolgreich wir zu steuern imstande sind, ist heute mehr denn je eine Frage der Bewältigung von Komplexität. Unsere Steuerungs- und Managementmethoden werden im rasanten Wachstum von Daten und Wissen in immer kürzeren Zyklen überholt. Die Masse an verfügbaren Informationen liegt längst jenseits unserer eigenen Wahrnehmungs- und Verarbeitungsmöglichkeiten. Um sie zu speichern, bedienen wir uns hochentwickelter Digitaltechniken. Um Informationen aber auch zu verstehen, wird es immer wichtiger, sie erst einmal finden und einordnen zu können. Effektive Strategien der Selektion und Strukturierung von Informationen avancieren zur entscheidenden Voraussetzung für deren Verständnis. Damit sind systemische Perspektiven und Managementmethoden, wie sie die Kybernetik bietet, zugleich als Konsequenz wie auch als Antwort auf die Wissens- und Informationsexplosion der Gegenwart und Zukunft zu verstehen. Der vorliegende Tagungsband „Unternehmenskybernetik 2020 – Betriebswirtschaftliche und technische Aspekte von Geschäftsprozessen“ setzt sich mit der Frage auseinander, wie kybernetische Ansätze ökonomisch sinnvoll eingesetzt werden können, um die Unternehmen von heute auf die Welt von morgen vorzubereiten. Der Band gibt die Vorträge der gleichnamigen Jahrestagung der Gesellschaft für Wirtschafts- und Sozialkybernetik (GWS) vom 14.–16. Mai 2007 wieder. Die Tagung wurde an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen durchgeführt und vom Institut für Unternehmenskybernetik e. V. (IfU) in Kooperation mit dem Zentrum für Lern- und Wissensmanagement und Lehrstuhl für Informatik im Maschinenbau (ZLW / IMA) ausgerichtet. In den sechs Keynotes sowie den mehr als 70 interdisziplinären Beiträgen aus insgesamt acht verschiedenen Arbeitsforen spiegelt sich zugleich die Wichtigkeit wie Vielfältigkeit eines prospektiven und ökonomischen Umgangs mit den komplexen Problemstellungen unternehmenswirtschaftlicher Prozesse. Diese Interdisziplinarität verspricht enorme Synergieeffekte zwischen Wirtschaftsund Sozial- sowie den Ingenieurswissenschaften.

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Vorwort

Mit einem gewählten Zeithorizont von knapp 12 Jahren befinden wir uns innerhalb jener Zukunftsszenarien, die zugleich Gegenwartsbezug wie auch Weitblick vermitteln. Vor diesem Hintergrund stellen sich die Beiträge des vorliegenden Tagungsbands der Aufgabe einer kybernetisch orientierten Zukunftsgestaltung in unterschiedlichen Problemfeldern. Die Foren eins bis drei befassen sich mit nachhaltigen Verbesserungen interner Produktions- und Geschäftsprozesse in den Bereichen ökonomischer Entscheidungsfindung, technischer Entwicklung und partizipativer Prävention. In welcher Hinsicht insbesondere Innovationen mehr und mehr zur entscheidenden Größe der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen avancieren, zeigen die Beiträge des Forums acht sowie die Keynote von Joachim Warschat zum notwendigen „Management von Innovationen“. John Bryson sieht neue Möglichkeiten innovativer Prozessgestaltung in der synergetischen Verschmelzung von Produkt und Service, wie sie innerhalb von „Hybrid Manufacturing Systems“ vorangetrieben wird. Die Foren vier bis sechs halten schließlich konkrete Werkzeuge und Strategien der Kybernetik für eine prospektive Entwicklung sowie Stabilisierung von Unternehmen bereit. Wie solche Strategien dann tatsächlich in der Praxis aussehen und welche Faktoren die Sicherung der Handlungsfähigkeit innerhalb komplexer Prozesse gewährleisten, zeigt Vera Schuh mit ihrem Beitrag „So ein Unternehmen ist auch nur ein Mensch“ sowie Sebastian Kutscha am Beispiel des Projekts Toll Col­ lect. Wim Veen beschäftigt sich in seiner Keynote weniger mit der Bewältigung als vielmehr mit den Folgen der wachsenden Komplexität moderner Wissensgesellschaften. Seine Ausführungen zur „Lernstrategie des Homo Zappiens“ beschreiben eine neue Generation interaktiv und interdisziplinär Lernender. Die geforderte Adaption unserer Ausbildungsstrukturen an diesen neuen Typus wirft die Frage auf, wie wir eine effiziente Organisation der gigantischen Massen an Wissen gewährleisten können. Die Beiträge aus Forum sieben weisen neue Möglichkeiten des Wissensmanagements auf, damit Informationsaufnahme, -verständnis und -verarbeitung heute sowie in Zukunft überhaupt noch gewährleistet werden können. Bei aller Diversität der Fragestellungen, unter denen sich die acht verschiedenen Foren mit der ökonomischen Gestaltung der Zukunft aus unternehmenskybernetischer Sicht auseinandersetzen – über die Rahmenbedingungen der Weltwirtschaft im Jahr 2020 herrscht grundsätzliche Einigkeit. Neue Wirtschaftsmächte, wie sie in China und Indien entstehen, stellen Europa vor die Aufgabe, sich innerhalb eines verschärften globalen Marktes zu behaupten. Die Konsequenzen dieser rasanten Entwicklung liegen in einer radikalen Öffnung der Arbeitsmärkte und der Gesellschaft auf der einen sowie einen weiter zunehmenden Vernetzung von Wirtschaft und Politik auf der anderen Seite. Dabei fördert die Geschwindigkeit des globalen Wirtschaftswachstums zugleich auch ihre eigenen Barrieren: Die wachsenden sozialen Ungleichheiten, der damit verbundene internationale Terrorismus sowie der nahende Kollaps der natür­



Vorwort

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lichen Ressourcen und des Weltklimas werden mit gleicher Intensität vorangetrieben. Die Tatsache, dass wir noch Zeit haben, um diesen Herausforderungen begegnen zu können, darf daher nicht missverstanden werden. Denn wer heute nicht reagieren will, wird schon morgen nicht mehr reagieren können. Ein auf die Zukunft und die damit notwendig werdenden Veränderungsprozesse gerichtetes Denken wird mehr denn je zu einer Bedingung der Möglichkeit zukünftigen wirtschaftlichen Bestehens. Die Beiträge in diesem Band machen deutlich, inwiefern unternehmenskybernetische Ansätze Orientierung und Sicherheit schaffen können, um den komplexen Problemen und Herausforderungen unserer Zeit wie auch der Zukunft gewachsen zu sein. Aachen, im Frühjahr 2009 

Klaus Henning, Christiane Michulitz

Inhaltsverzeichnis Manfred Nettekoven Grußwort des Rektorats der RWTH Aachen ....................................................... 19 Michael Stückradt Grußwort des Ministeriums für Innovation, Wissenschaft, Forschung und Technologie ......................................................................................................... 21 Keynotes Klaus Henning, Frank Hees und Ingo Leisten Unternehmenskybernetik 2020 – Betriebswirtschaftliche und technische Aspekte von Geschäftsprozessen .............................................................. 25 John R. Bryson Management Control and Business and Professional Services Expertise: ‘Walking’ Reputational Capital, Golden Handcuffs, Client Intimacy and Zipper Relationships ............................................................................................ 39 Wim Veen Homo Zappiens and the Need for New Education Systems ............................... 57 Sebastian Kutscha und Klaus Henning Mission impossible – Erfolgsfaktoren im Projekt Toll Collect ........................... 67 Forum 1 Mit systemischem Blick für Entscheidungen – Erweiterte Wirtschaftlichkeitsbewertung von Geschäftsprozessen Heiko Sennewald, Tom Tiltmann und Christiane Michulitz Erweiterte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von LKW-Konvois mit der Nutzenorientierten Wirtschaftlichkeitsschätzung ................................................ 81 Tobias Komischke Hard costs, Soft Benefits – The Development of an ROI Tool for Communicating the Business Value of Usability Engineering ........................... 89

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Andreas Größler Ein konzeptionelles Simulationsmodell betrieblichen Erfolgs basierend auf strategischen Fähigkeiten .............................................................................. 95 Dirk Weydandt Change-Management-Prozesse und Business Cases ........................................... 101 Forum 2 Pilotanwender berichten – Technische Aspekte von Produktions- und Geschäftsprozessen Paul Flachskampf, Eckart Hauck und Christiane Michulitz Systematik zur prozessbegleitenden betriebswirtschaftlichen Gestaltung und Absicherung technischer Entwicklungsprojekte ........................................... 109 Tim Grundmann und Thomas Gries AutoPreforms: Das FVK-Bauteil und dessen Herstellung in einer automatisierten Prozesskette ............................................................................... 115 Mohannad Tarsha Kordi, Mathias Hüsing und Burkhard Corves Innovative Technik für die kostengünstige Herstellung textiler Preforms .......... 121 Gregor Wisner, Stefan Böhm und Klaus Dilger Einsatzmöglichkeiten der Klebtechnik bei der Serienherstellung textiler Preforms für Faserverbundbauweisen ................................................................. 127 Christian Brecher und Tobias Kempf Beitrag zur Qualitätssicherung bei der automatisierten Herstellung textiler Preforms durch Integration von Bildverarbeitung ............................................... 133 Stefan N. Grösser und Jochen R. Grösser Kombination von Total Quality Management und der System-DynamicsMethodik: Erfolgreiches Management dynamischer Komplexität durch Modellbildung ..................................................................................................... 139 Julia Sabine Jakobs Agiles Software-Reengineering mit Erfolg ......................................................... 145



Inhaltsverzeichnis

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Forum 3 Wettbewerbsvorteil durch Präventionskonzepte – Qualität und Organisationsentwicklung kooperativer Geschäftsprozesse Frank Hees und Anja Richert Strategischer Forschungstransfer – Aktuelle Herausforderungen und ­interdisziplinäre Lösungsansätze ......................................................................... 153 Stefan Möllerherm Mit PARSAG zur Verbesserung der Produktivität und Qualität. Sicherheitsgerechte und gesundheitsfördernde Arbeits- und Organisationsgestaltung in Kleinst- und Kleinbetrieben ................................................................................ 159 Klaus Henning und Colin Messerschmidt Supportprozesse global effizient managen: Das jährliche IT-Assessment der Knorr-Bremse AG ......................................................................................... 163 Helmut Nechansky Die Kybernetik der Kooperation ......................................................................... 169 Diane Sinter Qualitätssicherung durch Kommunikationsanalyse am Beispiel schiffbau­licher Kooperationen ..................................................................................................... 175 Björn Michaelis, Veronika Büch, Karlheinz Sonntag und Ralf Stegmaier Benchmarking in einem Gesundheitsnetzwerk ................................................... 181 Forum 4 Change Management ein Modetrend? – Nachhaltige Werkzeuge und Anwendungsbeispiele Renate Henning Change Management – Eine Herausforderung für das Management „im“ und „am“ System ........................................................................................ 189 Robert Schmitt und Wolf Reißiger Sigma-Change – Eine erfolgversprechende Symbiose von Six Sigma und Change Management ........................................................................................... 195 Stefan Frank und Jörg Setz Mit Lean Sigma zu exzellenten Prozessen .......................................................... 201

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Robert Schmitt, Sarah Hatfield und Thorsten Voigt Unternehmen flexibel machen – Eine Systematik zum Umgang mit Veränderungen ..................................................................................................... 207 Margret Richter Mit der Apotheke durch die Gesundheitsreform hindurch .................................. 213 Michael W. Busch After Action Review ............................................................................................ 219 Louis Klein Organisational Excellence: Die Kompetenz zur Selbst-Innovation .................... 225 Sandra Dücker und Susanne Thalemann Aspekte des Change Managements im Wissensmanagement-Projekt KIBB ...... 231 Thilo Münstermann and Christiane Michulitz Culture Based Change ......................................................................................... 237 Harald Gerking und Ingrid Isenhardt Kaizen (KVP) im Handel .................................................................................... 243 Frank Hees, Sebastian Jursch und Colin Messerschmidt Veränderungen strategisch planen wie die Großen: Ein internetbasierter Strategieplaner für KMU ..................................................................................... 249 Forum 5 Das schlimme dritte Jahr – Jungunternehmertum vor dem Hintergrund betriebswirtschaftlicher und technischer Anforderungen Anne Weber Unternehmensmodelle für Jungunternehmen ...................................................... 257 Dietmar Kopperger, Mirjana Stanisic-Petrovic und Oliver Strauß Erfolgsfaktoren und ein IT-Tool für Jungunternehmen ....................................... 263 Christiane Michulitz, Anne Weber und David Cremer Typologisierung von Jungunternehmen auf dem Weg zum konsolidierten Mittelstand ........................................................................................................... 269



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Rolf Pfeiffer, Bertram Lohmüller und Lena Knaack Mit dem IMAL-Check die Unternehmenszukunft langfristig sichern ................ 275 Nikolai Krambrock Früherkennung für Jungunternehmen – Erfahrungen anderer Unternehmen systematisch nutzen ............................................................................................. 281 Stefan N. Grösser, Markus Schwaninger und Nikolaus Storz Bewährtes kybernetisches Modell in neuem Kontext: Anwendung des Modells Systemischer Lenkung für webbasierte Start-up-Unternehmen ............ 285 Forum 6 Unternehmen 2020: vernetzt, flexibel, synergetisch – Anwenderbeispiele der Unternehmenskybernetik Reinhard Tietz Der anthropos kybernetikos als Prototyp des begrenzt rationalen Entscheiders   293 Falko E. P. Wilms Folgeabschätzung in der Prozessgestaltung ........................................................ 299 Patrick Fenzlaff Richtige und gute Entscheidungsfindung Syntegration®..................................... 305 Markus Salge und Peter Milling Technische und organisatorische Komplexität als Erklärungsansätze für das Scheitern von Prozessverbesserungsinitiativen in industriellen Unternehmen – Dargestellt am Beispiel des Tschernobyl-Reaktorunglücks ................................ . 309 Alexander Alscher Dynamical Patterns in Organizational Resource Allocation ............................... 315 Forum 7 Wissensmanagement – Spagat zwischen Aufwand und Nutzen Anja Flicker Wissens- und Intellectual-Capital-Management: ein KMU-Praxisbericht .......... 323 Thomas V. Fischer und Marcus Winkler Fallstudie: Gelebtes Wissensmanagement im Mittelstand .................................. 327

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André Reichel Das Gedächtnis der Unternehmung – Skizze eines soziokybernetischen Modells für ein selbstreferenzielles Management ............................................... 333 Stefan Brall, Frank Hees und Anja Richert Wissensaktualisierung durch Kurzlerneinheiten ................................................. 339 Sven-Volker Rehm Ein Ansatz für die Topografie netzwerkartiger ökonomischer Systeme ............. 345 Michael Weiß und Dieter Stellmach Die „Extended Smart Garment Organisation“ .................................................... 351 Tobias Maschler Ontologiebasierte Unterstützung von wissensintensiven Produktionsprozessen mit einem adaptiven, Fallbasiertes Schließen unterstützenden System am Beispiel von Maschineneinstellungen im Webprozess ........................................ 357 Uschi Rick, Wolfgang Backhaus und Klaus Henning AsIsKnown – Ein semantisch gestütztes Wissensfluss-System .......................... 363 Sanaz Schröder, Tobias Valtinat, Wolfgang Backhaus und Klaus Henning Ein interaktives Lern- & Wissensmanagement-Instrument: Die web- und semantik-basierte Wissenslandkarte .................................................................... 369 Forum 8 Wettbewerbsfähigkeit im Jahr 2020 – Innovation & Entrepreneurship Ingrid Isenhardt und Leonie Petry Innovation & Entrepreneurship – Kann man Quantensprünge managen? .......... 377 Sebastian Schöning und Marcus Rauhut Mit Lean Products zu höherer Innovationseffektivität ........................................ 383 Dirk Neunzig Vom autonomen Roboter zum Automobil der Zukunft........................................ 389 Meike Tilebein Prozessinnovationen in kybernetischer Perspektive – Betrachtungen am Beispiel Ideenmanagement................................................................................... 395



Inhaltsverzeichnis

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Max Haberstroh und Peter Kochalski Innovation im Netz – Produktentwicklung am Beispiel von Crystal Space ....... 401 Hans-Jürgen Zimmermann und Leonie Petry „Persönlichkeit ist die Unabhängigkeit vom Applaus der Menge“ – Erfolgsstrategien eines Hidden Champions aus der IT-Branche ......................... . 405 Autorenverzeichnis ................................................................................................. 411

Grußwort des Rektorats der RWTH Aachen Von Manfred Nettekoven Guten Morgen, meine Damen und Herren, Ich freue mich sehr, dass ich sie heute Morgen im Namen des Rektorats der RWTH Aachen begrüßen darf. Sie alle wissen sicherlich, dass die RWTH jetzt in der zweiten Runde der dritten Förderlinie des Exzellenzprogramms des Bundes und der Länder ist. Aufgrund dieses Ereignisses dürfen wir uns als eine besondere Universität betrachten. Über das Ausscheiden in der 1. Runde, welches auf große Verwunderung sowohl im Land als auch außerhalb der Universität stieß, waren wir sehr geschockt. Wir waren gleichsam in einer Krisensituation und haben jetzt in einem ganz neuen Format einen neuen Antrag aufgestellt. Der alte Antrag hatte versucht, mit den Stärken dieser Universität einen Ansatz deutlich zu machen, mit dem man von der Lehre über die Forschung bis in die Anwendung und Entwicklung von Produkten ein gemeinsames, integriertes Modell aufzeigen kann. Jetzt haben wir jedoch in einem vollkommen neuen Ansatz den Versuch gewagt, eine integrierte Hochschule darzustellen: eine technische Hochschule, die so gestaltet ist, dass alle Disziplinen, auch die Geistes- und Gesellschaftswissenschaften, sich in diesem System wiederfinden. Das haben wir in einem sogenannten Bottom-up-Ansatz realisiert. Dabei haben wir das St. Galler Change-Management-Modell zu Grunde gelegt. Da Hochschulen ein ganz besonderes Biotop sind, kann man sie nicht so verändern, wie man Unternehmen verändern kann. Zum einen sind wir das zweitälteste Organisationsformat der Welt – nach der Kirche – und zum anderen haben wir uns in einem Wettbewerb von Organisationsformaten durchgesetzt. Nach Darwin müssten wir also stark sein. Wir sind ein bisschen so etwas wie diese sehr alten Reptilien, die viele Meteoriteneinschläge und klimatische Veränderungen überstanden haben. Sie sind nicht so dekorativ. Deshalb hält man sie nicht so gerne als Haustier; sie haben aber dennoch ein hohes Maß an Vitalität.

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Manfred Nettekoven

Trotz allem müssen wir uns verändern, was wir ja auch gerade tun. In verschiedenen empirischen Untersuchungen kam zum Ausdruck, warum Hochschulen unterschiedlich sind und warum wir anders funktionieren. Es gibt Untersuchungen von Herrn Schimank, Herrn Hagen und Herrn Minsen, die sich mit Republik-Management-Instrumenten an Hochschulen auseinandersetzten. Herr Minsen hat zum Beispiel untersucht, wie Parametersteuerung in der Fläche funktioniert und wie dies bei den Professoren ankommt. In seiner Untersuchung, die leider schon etwas älter ist, hat er festgestellt, dass zwei Drittel der Professorinnen und Professoren gar nicht wussten, dass sie vom Leistungsindikator gesteuert sind, was natürlich eine sehr wichtige Voraussetzung für das Funktionieren des Modells ist. Eine andere Sache, die er herausgefunden hat, ist das Verhältnis von Traditionalisten und Ökonomisten. Damit sind Professoren gemeint, die durchaus an derartige wirtschaftliche Zusammenhänge glauben, und solche, die eher an die Reptilieneigenschaften dieser Organisationsstruktur glauben. Herr Minsen hat damals auch nachgewiesen, dass die Traditionalisten den Ökonomisten zahlenmäßig stark überlegen sind. Wir haben daher bei unserem Change-Management-Format ein Stück weit auch auf wissenschaftliche Autorität gesetzt. Wir werden in unserem Government-Modell, welches wir in Zukunft implementieren werden, einen Strategierat haben. Die Leute, die diesem Rat angehören, haben einen hohen Grad an wissenschaftlicher Autorität sowie eine Vergangenheit in der Forschung. Wir glauben, dass wir auf diese Weise unsere gesamten strategischen Überlegungen verfeinern, optimieren und besser konzipieren können, als wir dies in der Vergangenheit konnten. Wir glauben auch an die Auflösung der Komplexität, die nur durch die gemeinschaftliche Arbeit von Praktikern und Hochschulleuten und durch die gemeinsame Arbeit verschiedener Disziplinen möglich ist. In diesem Sinne wünsche ich Ihnen bei dieser Tagung viel Erfolg und ­einen interessanten Tag in Aachen.

  Grußwort des Minist. fürfür Innovation, Wissenschaft, Grußwort des Ministeriums Innovation, Wissenschaft, Forschung und Technologie Von Michael Stückradt Meine sehr geehrten Damen und Herren, ich begrüße Sie recht herzlich, einmal ganz offiziell in meiner Funktion und einmal sehr gerne persönlich, auf Grund meiner langen Tätigkeit an der RWTH Aachen. Wenn man den Titel der Veranstaltung sieht, ist klar: Das Institut für Unternehmenskybernetik beschäftigt sich nicht nur mit dem Heute und Morgen, sondern auch mit dem Übermorgen, was geradezu zwingend für ihre Themenstellung ist. Die Tagung Unternehmenskybernetik 2020 – Betriebswirtschaftliche und technische Aspekte von Geschäftsprozessen sehe ich als eine Verbindung zwischen dem, was im Moment in den Hochschulen in Deutschland, aber insbesondere in NRW vor sich geht, und der Notwendigkeit des Change-Managements. Betrachtet man das im Januar 2007 neu in Kraft getretene Hochschulfreiheitsgesetz, unter dessen Namen die Universitäten und Fachhochschulen aus dem Staatsverbund in einer gewissen Weise ausgeschieden und verselbständigt worden sind, hat auch dieser Vorgang in den Anstalten öffentlichen Rechts viele Folgen in Bezug auf die Autonomie der dort ablaufenden Geschäftsprozesse. Das heißt jedoch nicht, dass der Staat keine Verantwortung mehr übernimmt. Daraus resultierend haben die Hochschulen in unserem Land nun viele Möglichkeiten, die sie vorher nicht hatten und die es so in keinem anderen Bundesland gibt. Beachten sollte man dabei, dass man in dieses Change-Management einsteigt. Denn korrespondierend mit dieser Freiheit kommen auch neue Anforderungen auf die Hochschulen zu. Ich bin überzeugt, dass die Hochschulen diese bewältigen werden. Das ist eine große Herausforderung. Gleichzeitig möchte ich darauf hinweisen, dass Hochschulen keine Unternehmen sind oder werden sollen. Sie sollen sich jedoch unternehmerischer aufstellen und somit eine andere Leistungsstruktur bekommen. Diese Leistungsstruktur ist hochschulspezifisch und kann von ihnen sehr stark selbst bestimmt werden.

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Michael Stückradt

Betrachtet man im Vergleich die Entwürfe des Hochschulgesetzes in Österreich von vor 4 Jahren, so stellt man umgehend fest, dass dieses damals wie unseres heute auf große Kritik in Detailfragen stieß. Im Ganzen betrachtet, wurde es aber recht offen aufgenommen, so dass vieles bewegt werden konnte, was man vorher für unmöglich hielt. Dies stimmt sehr optimistisch. Dahin gehend kann diese Tagung wichtige Impulse geben. Zu all diesen Themen wünsche ich Ihnen eine gute Beratung und eine erfolgreiche Zeit hier in Aachen.

Keynotes

Unternehmenskybernetik 2020 – Betriebswirtschaftliche und technische Aspekte von Geschäftsprozessen Von Klaus Henning, Frank Hees und Ingo Leisten

A. Zukunft in der Gegenwart – Gegenwart in der Zukunft Unternehmen und ihre Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter müssen sich heute schnellen und stetigen Veränderungen stellen. Diese sind durch einen verschärften Wettbewerbsdruck, immer kürzere Produkt- und Innovationszyklen, eine globalisierte Arbeitsteilung und die Entlokalisierung von Arbeit charakterisiert. Unternehmen sind dabei zunehmend dem internationalen Wettbewerb ausgesetzt. Sie müssen alle Ressourcen bündeln, um auf einem globalisierten Markt bestehen zu können. Dabei sind sich die Zukunftsszenarien in der Perspektive 2020 einig: China, Indien, Amerika (Nord und Süd) sowie Europa – aber nur gemeinsam mit Russland – werden die prägenden Wirtschaftsräume der Zukunft sein (vgl. Bergheim u. a. 2005, Scharioth u. a. 2004; Abbildung 1). Zwischen diesen „Global Playern“ wird der internationale Wettbewerb ausgetragen werden. Die zentrale Frage in diesem Zusammenhang lautet: Wie können (deutsche und europäische) Unternehmen in dieser Umwelt bestehen und in diesem Spannungsfeld eine wichtige Rolle im Wettbewerb spielen?

Abbildung 1: Wirtschaftsräume der Zukunft

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Klaus Henning, Frank Hees und Ingo Leisten

Ein Blick in die Prognosen über die (Unternehmens-)Umwelt 2020 lohnt sicherlich: denn Eckpunkte eines Möglichkeitsraumes, in dem sich unsere Zukunft abspielen wird, verdichten sich. Dabei wird deutlich, dass ein Teil von dem, was in der Zukunft sein wird, bereits zum jetzigen Zeitpunkt beobachtbar ist. Der zeitliche Horizont bis zum Jahr 2020, auf den aktuelle Szenarien1 und Trendstudien ausgerichtet sind, impliziert einen gewissen Gegenwartsbezug vereint mit einem Weitblick, der schlecht zu prognostizierenden Turbulenzen und Veränderungen unterliegt. Alle Akteure in Unternehmen und diejenigen, die die Umwelt von Unternehmen beeinflussen können, sind aufgefordert, vor dem Hintergrund der sich abzeichnenden Entwicklungen die Weichen für wettbewerbsfähige Organisationen zu stellen: 2020 ist gestaltbar!

B. Mit dem Komplexitätszuwachs müssen wir leben Die Existenz eines Unternehmens ist untrennbar mit den Bedürfnissen der Umwelt verbunden. Was geschieht aber, wenn sich die Umwelt in dem Maße verändert, wie es die Szenarien 2020 prognostizieren? Bergheim u. a. (2005) verdichten die aktuell diskutierten Trends, die in den kommenden Jahrzehnten die globale Wirtschaft entscheidend prägen werden, in einer Trendlandkarte. Diese benennt folgende Eckpunkte: Öffnung von Arbeit und Gesellschaft: Seit 2007 leben zum ersten Mal weltweit mehr Menschen in Städten als auf dem Land. Die Urbanisierung zeigt sich dabei auf allen Kontinenten, wobei Städte bisher unbekannter Größe entstehen. Die höhere Entwicklungsdynamik geht allerdings von kleineren Städten aus (vgl. Just u. a. 2008). Die regionale Standortqualität ist die entscheidende wirtschaftliche Größe, die Arbeitsplätze und damit auch Lebensplätze bestimmt. Neben einer ausgeprägten und schneller werdenden Arbeitsmigration werden Karrierewege und Arbeitsfelder immer flexibler. Arbeiten, Leben und Lernen verschmelzen, wodurch die Entlokalisierung von Arbeit eine ständig mobile Gesellschaft schafft. Beschränkung des Wachstums: Die sich schon jetzt abzeichnenden Auswirkungen der Ressourcenverknappung erfordert ein Bewusstsein über und einen neuen Umgang mit der Beschränktheit natürlicher Ressourcen. Die Begrenzt1  Szenarien werden für die unterschiedlichsten Zwecke eingesetzt: so in Innova­ tionsprozessen und in der Strategiebildung von Unternehmen, bei staatlichen Planungen zur Förderung von Projekten und Regionen, bei Fragen der gesellschaftlichen Entwicklung. Immer wieder werden Szenarien aber auch für die Breitenkommunika­ tion genutzt. So sollen beispielsweise bestimmte Bevölkerungsgruppen oder aber auch Mitarbeiter von Unternehmen für Zukunftsentwicklungen sensibilisiert werden; mit dem Ziel, Handlungsoptionen zu entwickeln bzw. zweckbezogenes Handeln auszulösen – so geschehen bei der aktuellen Diskussion zum Klimawandel (vgl. Burmeister u. a. 2004).



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heit von Wachstum eröffnet ein großes Potential für soziale Konflikte, die sich u. a. in der Bedrohung durch Terrorismus und Verteilungskriege zeigen. Ausdehnung des Lebens: Zwei Trends zeichnen sich ab, die in einem klaren Zusammenhang stehen: die Bevölkerungen altern und der Gesundheitssektor wächst. Die Verlängerung der Lebenserwartung einerseits und der technologische Fortschritt andererseits treiben eine überdurchschnittlich starke Nachfrage nach Produkten und Dienstleistungen. Überträgt man die Diskussionen um den demografischen Wandel in Deutschland zum Beispiel auf die Situationen in den Schwellenländern Indien und Südafrika, so wird das Ausmaß der Beschleunigung in diesem Trendcluster besonders deutlich. Denn die Regierungen in den Schwellenländern haben ihre Bemühungen um den (bisher stark unterrepräsentierten) Gesundheitssektor verstärkt, um dadurch langfristig Wohlstand und Wachstum zu erreichen bzw. zu sichern. Globale Vernetzung von Wirtschaft und Politik: Immer kürzere Produktlebens- und Innovationszyklen zum einen und die steigende Bedeutung von wissensintensiven Produkten und Dienstleistungen zum anderen erfordern neue Akteursallianzen. Transnationale Unternehmen und Netzwerke können durch die fortschreitende Deregulierung der nationalen Märkte neben der globalen Arbeitsteilung in der Produktion auch zunehmend grenzüberschreitende Dienstleistungen anbieten. Mit dem Rückgang der nationalen Einflussnahme durch die Politik wächst der Einfluss von globalen Institutionen, wie zum Beispiel der des Internationalen Währungsfonds und der WTO. Prozessvirtualisierung in Netzwerken: Immer mehr Akteure müssen lernen, in zunehmend komplexen Organisations- und Marktprozessen effizient zu kooperieren. Immer schnellere und komplexere Prozesse erfordern neue Strategien zu deren Bewältigung. Die elektronische Vernetzung kann dabei nur unterstützen, wenn die Rekursionsebenen Mensch, Organisation und Technik ganzheitlich gestaltet werden; das Management der Schnittstellen ist hier der entscheidende Schlüssel. Eroberung kleinster Strukturen: Bergheim u. a. (2005) unterscheiden hier jeweils zwei Technologie- und zwei Institutionentrends. Sowohl Biotechnologie als zentrales Wachstumsfeld wie auch Mikro- und Nanotechnologien als Innovationsfelder gelten als Entwicklungsfelder der Zukunft. Diese werden zum einen weiterhin durch Institutionen gefördert, zum anderen wird die Forschung und Entwicklung durch regionale wirtschaftliche Kooperationen erleichtert. Das Handeln mit Wissen und geistigem Eigentum hält sich dabei nicht an na­ tionale Grenzen. Nicht mehr die optimale Wirtschaftspolitik, sondern die Standortqualität entscheidet über die Überlebensfähigkeit einer Region. Für das Überleben einer Organisation ist das Bewusstsein notwendig, dass sich der Existenzgrund des Unternehmens mit den Bedürfnissen der Umwelt

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Klaus Henning, Frank Hees und Ingo Leisten

Abbildung 2: Das Nebelviereck als Folge von Komplexitätsturbulenzen

verändert; dies ermöglicht es den Unternehmen, rechtzeitig dynamisch zu pro- und zu reagieren (Henning 1993). Doch das Gegenteil ist oftmals zu beobachten. Fluchtmuster nehmen zu, sobald die zu verfolgenden Ziele, das zugrunde liegende Problem, der einzuschlagende Weg und / oder die zu erwartenden Neben-, Rück- und Fernwirkungen unbekannt sind und damit die Komplexität wächst (vgl. Abbildung 2). Ein Blick auf aktuelle Trendanalysen zu ausgewählten Themen soll beispielhaft die zunehmend komplexe Unternehmensumwelt beschreiben: Wissen 2020: Die Aufnahme von Faktenwissen bei Menschen und Organisationen stößt an ihre Grenzen. Jedoch nicht aus rein quantitativer Perspektive, sondern insbesondere wegen der Komplexität, die neue Strukturen für den Umgang mit Wissen erfordert. Ist Wissensmanagement dabei am Ende oder steht es erst am Anfang? Die ganzheitliche Gestaltung und Nutzung von Wissen bedarf einer engen Vernetzung von Informations-, Wissens- und Lernmanagement. Ein entscheidender Punkt ist dabei, in bestimmten Phasen Wissen zu teilen und in (globalen) Netzwerken kreativ zu sein. Es muss eine Balance zwischen den Polen „Wissen teilen“ und „Wissen verstecken“ gefunden werden (vgl. Henning u. a. 2006). Hieraus entsteht eine Innovationsdynamik, die als „Business oriented Familiarity“ bezeichnet wird. Diese Vertrautheit in Unternehmen zu entwickeln und zu fördern kann mit Methoden des systemischen Change Managements ermöglicht werden. Lernen 2020: Ein radikaler Paradigmenwechsel wird sich vollzogen haben: weg vom Faktenwissen und hin zu einer ganzheitlichen Ausbildung, in deren Mittelpunkt Reflexions-, Sozial- und Methodenkompetenz steht (vgl.  Scha­ rioth 2004). Diese Kompetenzen sind die Voraussetzung für interdisziplinäres Lernen und Arbeiten, welches Innovationen und damit die Zukunftsfähigkeit der Unternehmen sichert. Die Verschiedenheit und Vielfalt der Beteiligten



Unternehmenskybernetik 2020

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wird in diesem Zusammenhang als Ressource wahrgenommen. Diese Entwicklungen erfordern die Abkehr vom Ausbildungs-Taylorismus in Schule und Hochschule. Produktion 2020 – Bildung und Wissen sind die entscheidenden Standortvorteile Deutschlands und diejenigen Produktionsfaktoren, die am schlechtesten von anderen imitiert werden können. (Deutsche) Unternehmen können die globale Arbeitsteilung für sich nutzen: Die Produkte können weltweit günstiger produziert werden, Deutschland als Ausstatter der Welt mit Fabriken versetzt andere Länder dazu in die Lage. Dabei sind nur einzigartige Unternehmen in Deutschland exportfähig. Die Entwicklung, Kommunikation und Bewahrung von Alleinstellungsmerkmalen eines Unternehmens ist der Innovationskern für neue Prozesse und Produkte. Branchenübergreifende Kooperationsbeziehungen dienen zum einen der Definition der Einzigartigkeit, darüber hinaus können sie bei einer Nutzung der LernPotentiale der Inter­ organisationsbeziehung neue Innovationsmilieus schaffen. Dienstleistung 2020 – Die Qualität von Produkten lässt sich vielfach nicht weiter steigern, so dass Service zum eigentlichen Wettbewerbsfaktor wird (vgl. Opaschowski 2006). Die Grenze zwischen Dienstleistung und Produk­ tion verschwimmt dabei zunehmend, indem „gekaufte Zuwendungen“ an Bedeutung gewinnen und zu den eigentlichen Produkten werden: Computing, Caring, Catering, Consulting und Coaching als Reaktion auf den Überfluss an wenig individualisierten, industriellen (Massen-)Produkten (vgl. Horx 2005).

C. Kybernetische Methoden als nachhaltige Bewältigungsstrategie Wie also die zunehmende Komplexität gestalten? Der durch die Kybernetik propagierte Wandel vom mechanistischen Organisieren zur Organisation lebender Systeme scheint weiterhin noch nicht abgeschlossen zu sein. Die tayloristischen Ideen dominieren oftmals immer noch das unternehmerische Denken und Handeln. Typische Merkmale dieser Entwicklung sind die Standardisierung von Abläufen, die Zentralisierung von Überwachung und Entscheidungen, die Einheitlichkeit von Regeln und Vorschriften sowie das Vermeiden von Aufgabenüberlappungen (vgl. Henning 1993). Das Streben nach Reduktion von Komplexität, die diesen Handlungsmustern zu Grunde liegt, widerspricht elementaren Erkenntnissen über die Funktionsweise sozialer Systeme. Insbesondere vor dem Hintergrund der beschriebenen Trends wird das monokausale Denken keine nachhaltige Bewältigungsstrategie sein. Denn habe ich ein Problem gelöst, so verändert die Problemlösung in der Regel die Problemstellung, und zwar in einer Art und Weise, dass die ursprüngliche Problemlösung gefährdet oder das ursprüngliche Problem gar nicht gelöst

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Abbildung 3: Offenes kybernetisches System

wird (vgl. Henning 1993). Diese Rückführungen, die charakteristisch für kybernetische Systeme sind, wirken entweder stabilisierend oder destabilisierend, also erneuernd. Dies, verbunden mit der Einsicht, dass Systeme immer offen sind – d. h. sowohl zwischen seinen Elementen als auch zu seiner Umwelt bestehen komplexe Beziehungen, die für das Überleben des Systems existenznotwendig sind –, konstituiert lebende Systeme als offene kybernetische Systeme (vgl. Abbildung 3). Die Unternehmenskybernetik als metawissenschaftlicher Theorieansatz überträgt die Erkenntnisse der allgemeinen Kybernetik hinsichtlich der funktionalen Beschreibung dynamischer Systeme auf das System „Unternehmen“ und formuliert allgemeine Regeln zur Lenkung und Gestaltung von Unternehmen (vgl. Strina 2005). Zur Lösung von Problemen und Herausforderungen der unternehmerischen Praxis werden kybernetische Methoden und Ansätze fachdisziplinenübergreifend übertragen, um Instrumente zur Erklärung, Gestaltung und Lenkung von organisationalen Systemen, Teilsystemen und Unternehmensnetzwerken zu entwickeln. Folgende Grundprinzipien der Unternehmenskybernetik liegen diesem Handeln nach Strina (2005) zu Grunde: • • • • • • •

Systemperspektive, Regelkreis, Rekursion, Synergie / Emergenz, Lern- und Lebenszyklus, Varietätsdimensionierung, Modellierung.

Die Systemperspektive versteht ein Unternehmen als „lebendes System“ und liefert damit ein transdisziplinäres Instrumentarium zur Beschreibung



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und Erklärung von Unternehmen und deren Systemprozessen. Verbunden mit dem Grundprinzip des Regelkreises kann die Teilautonomie von Subsystemen (z. B. Teams, Abteilung, Fertigungsinseln etc.) erklärt und deren Beitrag zum Output des Gesamtsystems beschrieben werden. Die Steuerung des Unternehmens durch normatives, strategisches und operatives Management richtet sich im kybernetischen Sinn u. a. an der Rekursion aus, wodurch Ziel­ systeme kaskadierend auf unterschiedliche Teilprozesse abgebildet werden können. Dabei lassen sich die Eigenschaften des Systems nicht nur auf ­Eigenschaften der Elemente zurückführen, die diese isoliert aufweisen. Das Gesamtsystem besitzt vielmehr aufgrund der Grundprinzipien der Emergenz und Synergie mehr Eigenschaften als die Summe seiner Teilsysteme. Vor dem Hintergrund von Bemühungen zur Optimierung von Prozessen und System­ outputs gewinnen die Erfahrungsrückführungen an Bedeutung: Die Be­ trachtung von Lern- und Lebenszyklen liefert dazu Beiträge zur Erklärung und Gestaltung von z. B. Mismatch-Verhalten. Wenn sich nun ein System optimal auf die Außenkomplexität seiner Umwelt einstellen will, erfordert dies eine entsprechend angemessene Eigenkomplexität des Systems (Varietätsdimensionierung). Dies bedeutet nicht, dass das System die Außenkomplexität nach innen kopieren soll, da dies sehr schnell zur Handlungsunfähigkeit und damit zur Überlebensunfähigkeit führen könnte. Entscheidend ist vielmehr, dass das System, auch wenn es zeitweilig Binnenkomplexität reduziert, sich den internen Freiheitsgrad der Optionenwahl behält, um diese Reduzierung auch wieder verändern oder gar korrigieren zu können (vgl. Strina 2005). Die Modellierung als unternehmenskybernetisches Grundprinzip ermöglicht die Beobachtung und Messung, Abbildung und Repräsentation der „realen“ Geschehnisse in Unternehmen. Diese sind Voraussetzung für die Analyse komplexer Zusammenhänge, um in der Folge geeignete Regelungssysteme zu gestalten.

D. Erfolgsszenarien für Unternehmen im zunehmend turbulenten Umfeld Auf den globalen Märkten der Zukunft werden nur noch diejenigen Unternehmen Erfolg haben, die nachhaltig einen durch ein Mikrounternehmertum geprägten Innovationsprozess vorantreiben und diesen Prozess auf ihre jeweiligen Produkte und Dienstleistungen fokussieren (vgl.  Henning / Strina 2003). Wenn man nun fragt, wie und wo sich nachhaltige Prozesse zur Entwicklung von Zukunftsfähigkeit realisieren und was das Erfolgsszenario für Unternehmen im zunehmend turbulenten Umfeld ist, können die Überlegungen nicht an den für den Standort Deutschland so typischen inhabergeführten Unternehmen vorbeigehen. Der Bezeichnung kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) liegt dabei nicht nur die rein quantitative Definition der

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EU zu Grunde, sondern sie umfasst ebenso spezifische qualitative Merkmale: KMU zeichnen sich durch • die Einheit von Risiko und Leitung, • die Einheit von Selbständigkeit der Entscheidung und das Tragen von Verantwortung sowie • die Einheit von wirtschaftlicher Existenz des Inhabers und der Existenz des Betriebes aus. Von entscheidender Bedeutung ist die Entwicklungsdynamik der inhabergeführten Unternehmen in Deutschland, die über 75 Prozent aller Arbeitsplätze stellen und zum überwiegenden Teil mittelständischer Natur sind (vgl. Abbildung 4). Der fachliche Schwerpunkt wird in der Zukunft u. a. im Maschinen- und Anlagenbau, der Automotive-Branche, der Energietechnik und der Elektrotechnik liegen (vgl. Gleich u. a. 2006). Dies setzt die Einsicht voraus, dass Wissen in und aus diesen Bereichen der entscheidende Produktions- und damit auch Wachstumsfaktor ist, mit dem Deutschland im globalen Wettbewerb bestehen kann (vgl. Dassen-Housen 2000). Betriebsgröße MA-Zahl

Anteil der Betriebe

Anteil der Beschäftigten

Anteil der inhabergeführten Unternehmen

Arbeitsplätze durch inhabergeführte Unternehmen

bis 19

89,9 %

27,9 %

92,0 %

25,6 %

20 bis 99

  8,2 %

25,5 %

84,3 %

21,5 %

100 bis 249

  1,1 %

10,4 %

66,2 %

  6,9 %

250 bis 499

  0,6 %

14,5 %

68,9 %

10,0 %

500 und mehr

  0,2 %

21,7 %

49,1 %

10,6 % Summe 74,6 %

Abbildung 4: Die Bedeutung inhabergeführter Unternehmen für die deutsche Wirtschaft (vgl. Institut für Mittelstandsforschung 2006)

Inhabergeführte Unternehmen sind das Alleinstellungsmerkmal für Deutschland, aber was macht sie einzigartig? • Sie denken und planen in globalen Strukturen und kennen die Stärken re­ gionaler Innovationsmilieus. • Sie wissen, dass die Zukunft durch dynamische Berufsprofile geprägt ist und ständiges Umlernen Normalfall wird. • Arbeiten und Lernen greifen ineinander, wobei Multijobs dabei die Regel sind.



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Wie man dem verschärften Wettbewerbsdruck und dem Komplexitätszuwachs begegnen kann, zeigt zum Beispiel ein mittelständisches Unternehmen aus Thüringen. Diesem Unternehmen ist es gelungen, durch die Entwicklung eines mit Nano-Partikeln besetzten Lacks eine Monopolstellung zu erlangen. Mit dieser innovativen Technologie ist der Großteil der B-Säulen von hochwertigen Mittelklassewagen ausgestattet. Ein weiteres beeindruckendes Beispiel bietet das eigentümergeführte Unternehmen Knorr-Bremse, der weltweite Markt- und Technologieführer im Bereich von Bremssystemen. Das Unternehmen hat es geschafft, innerhalb eines Zeitraums von vier Monaten nach Vorstandsentscheidung in einem neuen Werk in China spanend zu fertigen. Erfolgsfaktor war in diesem Projekt der Mensch. Die Projektleiter als Wissensträger sind gemeinsam mit ihren Familien nach China gegangen – sozusagen wurden Globalisierungsprozesse auf das System Mensch übertragen. Unternehmen müssen sich auch in Zukunft immer wieder neuen Herausforderungen stellen, die sich zunehmend in Spannungsfeldern, wie zum Beispiel langfristige Strategien versus kurzfristige Ertragserwartungen, soziale Stabilität versus ökonomische Flexibilität, Wettbewerb versus Kooperation, wachsende Veränderungsdynamik versus Unsicherheit, Arbeitsverdichtung versus Personalreduktion, Innovationsfähigkeit versus steigender Kostendruck, darstellen (vgl. Abbildung  5). Inhabergeführte Unternehmen und die in der letzten Zeit oftmals zitierten Hidden Champions in Deutschland haben bereits gezeigt, dass sie im globalen Wettbewerb ausgezeichnet bestehen können (vgl. Gutmann / Kabst 2000, Simon 2006), indem sie sich im Management der Spannungsfelder bestens bewährt haben. Dies ist u. a. durch die intuitive Anwendung von Grundprinzipien der Unternehmenskybernetik zu erklären (vgl. Strina 2005). Je größer dabei der Dysergie-Nebel der Weltentwicklung, desto wichtiger wird es, dass die Unternehmen immer klarer auf einen bestimmten Existenzgrund fokussiert sind und sich aus dieser Stabilität über verschiedene Rückkopplungsprozesse kontinuierlich den Umweltveränderungen anpassen (vgl. Henning 1993). Benötigt werden dabei turbulenztaugliche Unterstützungsmethoden für die Unternehmen, die die agierenden Menschen in die Lage versetzen, flexibel und dennoch effektiv und effizient innova­ tionsfördernde Faktoren zu nutzen (vgl. Sauer 2005).

E. Den Spagat beherrschen Kaum ein Begriff wird derzeit so intensiv diskutiert wie der der „Innova­ tion“, wobei die „Innovationsfähigkeit“ eines Unternehmens als Schlüsselfaktor für den wirtschaftlichen Erfolg gilt. Die Fähigkeit zum Interessensausgleich der beschriebenen Spannungsfelder ist eine notwendige Voraussetzung für die Ge­staltung von innovationsförderlichen Bedingungen. Ob aus den Wi-

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Abbildung 5: Den Spagat beherrschen: unternehmerische Spannungsfelder im Kontext von Mensch, Organisation und Technik

dersprüchen Treiber oder Hemmnisse für die Innovationsfähigkeit werden, wird dadurch bestimmt, wie die Arbeitswelt gestaltet wird (vgl. BMBF 2007). Dabei wird oftmals übersehen, dass es keine Innovation ohne Menschen gibt. Menschen generieren, gestalten und nutzen Innovationen. Erkenntnisse über Wirkungsmechanismen und Entwicklungspotentiale der Menschen im Innovationsprozess sind noch immer lückenhaft. In der Arbeitswelt wird dies besonders deutlich, weil Innovationsdynamik gerade aus dem Zusammenspiel von technologischen und technischen Entwicklungen mit den sozialen Bedingungen hervorgeht (vgl. BMBF 2007). Neue Produktionsverfahren beispielsweise lassen sich nur dann erfolgreich in Betrieben einsetzen, wenn sie auf Belegschaften treffen, die Motivation und Kompetenzen einbringen, um neue Kenntnisse zu erwerben und neue Aufgaben zu erfüllen. Dementsprechend sind die Dilemmata, die aktuell von den Unternehmen bewältigt werden müssen, dem H-O-T-Ansatz entsprechend zu lösen: Es gilt, zuerst den Menschen (Human), dann die Organisation und im dritten Schritt die Technologie zu berücksichtigen. Die identifizierten Lösungsansätze zur Entwicklung der Innovationsfähigkeit müssen darüber hinaus bezogen auf die Ebenen Indivi­ duum, Organisation, Netzwerk und Gesellschaft angepasst, aufbereitet und nutzbar gemacht werden. Es ist herauszuarbeiten, welche Unterschiede zwischen Klein- und Mittelständischen Unternehmen, Großunternehmen sowie Netzwerken bei der Entwicklung der spezifischen Innovationsmuster wesentlich sind, um die Innovationsfähigkeit vor dem Hintergrund der spezifischen Bedingungen zu stärken.



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Abbildung 6: Reduktion von Dilemmata unter dem Einfluss aktueller Trends

Die Herausforderungen der Gegenwart sind zum Teil in der Perspektive 2020 gelöst, zum Teil verlangen sie aber auch in Zukunft erhöhte Aufmerksamkeit (vgl. Abbildung 6). Die Reduzierung der aktuellen Dilemmata und damit die Gestaltung von Komplexität im unternehmerischen Handeln stellen Wissenschaft wie Praxis vor anspruchsvolle Aufgaben. Viele Unternehmen suchen dabei in Zeiten steigender Turbulenz nach Wegen, Erkanntes in ihrem alltäglichen Unternehmertum, in ihrer Berufs- und Lebenspraxis umzusetzen. Viele versuchen es allerdings vergeblich, weil sie immer noch nach Patentrezepten suchen. Manche allerdings tun es erfolgreich, weil sie erkannt haben, dass die komplexen Problemstellungen heutiger Organisationen nur noch mit der Einsicht verstanden werden können, dass es sich um vernetzte, schwer oder gar nicht beschreibbare Systeme handelt (vgl.  Henning 1993). Innova­ tionsfähigkeit lebt in hohem Maße von der Bereitschaft und Befähigung zur Veränderung (vgl. BMBF 2007). Auch hier gilt es, von den Erfolgreichen zu lernen, diese aber gleichzeitig durch die bewusste Anwendung unternehmenskybernetischer Instrumente und Prinzipien zu unterstützen.

F. Lust auf Zukunft Turbulente Märkte und internationale Prozesse stellen Unternehmen (in Deutschland) vor Herausforderungen, die eine erhöhte Flexibilität und Innovationsfähigkeit erfordern, um sich proaktiv im internationalen Wettbewerb unter der Perspektive der Zukunftsszenarien 2020 positionieren zu können und die hervorragende Stellung am Weltmarkt in vielen Bereichen, insbeson-

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dere im Maschinen- und Anlagenbau, in der Automotive-Branche, der Energietechnik und der Elektrotechnik, auszubauen bzw. zu erhalten. Hierbei spielen für den Standort Deutschland die inhabergeführten Unternehmen die entscheidende Rolle – sie sind das Alleinstellungsmerkmal! Diese Unternehmen haben bereits in der Vergangenheit gezeigt, dass sie in einer zunehmend turbulenten Umwelt ihre Geschäftsprozesse erfolgreich gestalten können und den Wandel hervorragend managen. Durch die globale Arbeitsteilung müssen zukunftsfähige Lösungen und Strategien auf lokaler Ebene gefunden werden, um über die regionale Standortqualität wettbewerbsfähig zu bleiben bzw. zu werden. Inhabergeführte Unternehmen denken und planen in globalen Strukturen und kennen die Stärken regionaler Innovationsmilieus. Sie zeigen als Hidden Champions, wie Arbeit in Deutschland zukunftsfähig wird. Der Erhalt bzw. das Ausbilden von Wettbewerbsvorteilen durch eine unternehmens- und branchenspezifische Innovationsfähigkeit konnte und kann nur durch entsprechende Strategien sowie durch die Anwendung kybernetischer Methoden und Prinzipien vor dem jeweiligen Unternehmenshintergrund erreicht werden. Vor dem Hintergrund der Trends 2020 werden die inhabergeführten Unternehmen auch weiterhin das Rückgrat der deutschen Wirtschaft sein. Literaturverzeichnis Bergheim, St. u. a. (2005): Globale Wachstumszentren 2020, in: DB Research Nr. 313, Frankfurt a. M. Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (2007): BMBF Förderprogramm Innovationsfähigkeit in einer modernen Arbeitswelt, eingesehen am 01.03.2007 unter www.bmbf.de / pub / innovationsfaehigkeit_arbeitswelt.pdf. Burmeister, K. / Neef, A. / Schulz-Montag, B. (2004): Innovation und Gesellschaft. Deutschland im Jahr 2020. in: Steinmeier, F. u. a. (Hrsg.): Made in Germany 21. Hoffmann und Campe, Hamburg. Dassen-Housen, P. (2000): Responding to the global political-economical challenge: The learning society exemplified by the work environment. ARMT Band 32. Wissenschaftsverlag Mainz, Aachen. Gleich, R. / Rauen, H. / Russo, P. / Wittenstein, M. (2006): Innovationsmanagement in der Investitionsgüterindustrie treffsicher voranbringen – Konzepte und Lösungen. VDMA, Frankfurt a. M. Gutmann, J. / Kabst, R. (2000): Internationalisierung im Mittelstand. Chancen – Risiken – Erfolgsfaktoren, Kienbaum Stiftung, Gabler, Wiesbaden. Henning, K. (1993): Spuren im Chaos. Christliche Orientierungspunkte in einer komplexen Welt. Olzog, München.



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Henning, K. / Hees, F. / Backhaus, W. (2006): Wissen teilen oder Wissen verstecken. Strategische Erfolgsfaktoren im Wissenswettbewerb. in: Ingenieurwissen effektiv managen. VDI-Berichte, Band 1964. Henning, K. / Strina, G. (2003): Klein aber oho! – Mikrounternehmer in der Praxis. Unternehmenskybernetik in der Praxis, Band 5, Shaker Verlag, Aachen. Horx, M. (2005): Wie wir leben werden. Unsere Zukunft beginnt jetzt. Campus Verlag, Frankfurt a. M. Institut für Mittelstandsforschung Bonn (2006): Jahrbuch zur Mittelstandsforschung 2006 / 1, VVA, Gütersloh. Just, T. / Thater, Ch. (2008): Megacitys – Wachstum ohne Grenzen? in: DB Research Nr. 412, Frankfurt a. M. Opaschowski, H. W. (2006): Deutschland 2020. Wie wir morgen leben. Prognosen der Wissenschaft, VS Verlag, Wiesbaden. Sauer, J. (2005): Förderung von Innovationen in heterogenen Forschungsnetzwerken und Evaluation am Beispiel des BMBF-Leitprojektes SENEKA, ARMT Band 55, Wissenschaftsverlag Mainz, Aachen. Scharioth, J. u. a. (2004): Horizons 2020. Ein Szenario zum Denkanstoß für die Zukunft. TNS Infratest, München. Simon, H. (2006): Hidden Champions des 21. Jahrhunderts. Die Erfolgsstrategien unbekannter Weltmarktführer, Campus Verlag, Frankfurt a. M. Strina, G. (2005): Zur Messung nicht-quantifizierbarer Größen in unternehmens­ kybernetischen Prozessen, im Druck.

Management Control and Business and Professional Services Expertise: ‘Walking’ Reputational Capital, Golden Handcuffs, Client Intimacy and Zipper Relationships By John R. Bryson

A. Introduction Economies are founded upon the simple premise that a given quantity of raw material is required to produce a product and that the cost of the product will be greater than the combined cost of all raw materials (Bryson 2008b). This is the basis of the capitalist economic system in which production systems are expected to generate profit or surplus value. Profit is invested in innovations and in improvements to an existing production process, and some profit is distributed to the owners of the production process or to investors or shareholders. The latter process involving the distribution of profits compensates the owners or investors for the risks associated with investment. This simple mechanism of profit generation, investment and redistribution to owners or investors differentiates the current economic system from other ways of organising the production of goods and services. Profit is essential for the continued functioning of production and important for providing investment to enable innovation to occur. There are three important features of the capitalist production system that are founded upon the requirement for profit generation. The first and perhaps most important is change. The economy and all its production units experience a continuous process of change or transformation. Change is fundament­ al to the continuing and on-going evolution of the economic system. The concept of evolution is extremely important in this context as new ways of creating value develop and as existing ways of organizing production are altered or destroyed (Aldrich 2004, p. 2). New organisations emerge as coalitions of people form to mobilise resources in pursuit of opportunities (Taylor 1999, 2006). Change, rather than stability, tends to be the norm as the activities of existing firms are challenged by new competitors and by new ways of organising and controlling production processes. Second, the speed of change is escalating as new technology, enhanced competition and on-going globalisation create new business opportunities and at the same time undermine existing business models and working practices (Bryson / Rusten 2006). Third,

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over time the production and sale of products and services has a tendency to become increasingly more complex. There are now multiple ways in which a product or service can be produced. A firm, for example, can engage in the direct production of a product or it can control a brand whilst all production processes are subcontracted to specialist manufacturing companies (Bryson /  Rusten 2008). In the former case, production is controlled directly by the company whilst in the latter case the firm is transformed into a virtual manufacturer or a co-ordinator or orchastrator of a production process comprising a sequence of tasks undertaken by other firms. These two extreme organizational forms are supported by different control systems that are underpinned by different forms of contractual relationship. Direct manufacturers employ production workers directly and must manage and enforce employment contracts as well as engage in negotiations with trade unions. Virtual manufacturers control their production system by legal contract with their subcontract­ ors, through enforceable contract specified penalties and by the formation of a supply chain with internal competition. The implication is that these two forms of organising a production system require different types of management expertise and different forms of control system. Over time, these three features of the capitalist economic system have enhanced the quantities of expertise or knowledge that are required to produce a product as well as a service. Some commentators have even argued that we are living in a new era of ‘informational capitalism’ and that ‘what is specific to the informational mode of development is the action of knowledge upon knowledge itself as the main source of productivity’ (Castells 1997, p. 17). This to Castells is associated with ‘a new economy’ and ‘new society’, and a new form of flexible capitalism that through the power of networks is able to reach most parts of the globe. This account of capitalism has been criticized for the over-emphasis placed on information and also for the ways in which it discounts the importance of information in other ‘modes of development’ (Bryson et al. 2004). It is essential to distinguish between information, knowledge and expertise. Information by itself may have no commercial value as it must experience a process of transformation to convert it into a form of knowledge or understanding. Castells ‘informational capitalism’ (1996) argument overstates the importance of information and fails to appreciate that information and knowledge must be transformed into a product that has commercial value. This is to highlight the distinction between knowledge and expertise. Expertise is a higher order of knowing and it is one in which an individual or coalition of individuals (Taylor 2006) can exploit to develop a commercial advantage. This is to distinguish between knowledge and expert knowledge. The production of a product requires greater quantities of expertise. Increasingly, the boundaries between physical products and services are blurring



Management Control and Business and Professional Services Expertise

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(Daniels / Bryson 2002) and products contain greater quantities of expert knowledge. These three features of the capitalist production system have produced three transformations in production systems that have important implications for the science of management cybernetics. First, the increasing complexity of production systems, enhanced competition and globalization have forced many companies to enhance the expert knowledges that are combined within their production systems. Firms are highly complex socio-technical systems formed by ever-shifting coalitions of people (Taylor 2006), technologies and organizational systems. To survive such systems must contain adaptive capacity and must be open to new ideas and ways of organising production. There are many ways in which a company innovates and learns, but one consequence of the rise of expertise-ridden production systems is the growth in business and professional services (BPS) or of companies that make intermediate expert inputs into the business practices of client companies. BPS firms have a number of characteristics that implies that they are difficult firms to control and manage (Beyers / Lindahl 1996, Beyers / Nelson 1999, 2000). Second, manufacturing has been altered and transformed, but academic understanding of manufacturing systems has not kept pace with these transformations (Bryson et al. 2008). Simple price-based competition has been replaced or supplemented with other forms of competition that are founded on the exploitation of new forms of expertise supported by new control systems (Bryson et al. 2008). Third, traditionally it was assumed that the majority of service functions were produced and consumed locally. This is no longer the case, and services can be traded and exported over distances. The implication is that services are now exposed to globalisation through an on-going interplay between new forms of technology and new ways of incorporating technology into service business models (Bryson 2007, 2008a). The focus of this chapter is on BPS firms and issues surrounding the retention of expert employees and client relationship management. This is an important topic, but it is one that must be placed within a wider context. Firms are constantly searching for new ways to manage and control labour inputs into production systems. Traditionally it was assumed that expert labour was relatively immune from this process, but recently it has become apparent that only specific forms of expert labour appear to be protected from processes of labour or technologically enabled organisational restructuring (Fraser 2002, Levy / Murnane 2004, Bryson 2007). According to Levy and Murnane (2004), those activities that involve sophisticated pattern recognition will be protected from attempts to send service functions to lower cost labour locations or from attempts to substitute employees with computer programmes. A similar point was made by Fraser (2002, p. 85) when she argued that white-collar workers can be

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“sorted into three basic categories: those whose jobs have been ‘reengineered’ by technology …; those who are increasingly being replaced by technology (as when nearly 180,000 bank tellers were replaced by ATMs between 1983 and 1993); and those whose work lives appear – at least for now – to be resistant to such changes, typically because of the high levels of skill, experience, or creativity their jobs require”.

This chapter explores some of the measures that firms have developed to try to manage this latter category of resistant workers. The chapter draws ­upon interviews that have been undertaken with BPS professionals in the UK over the last eight years.

B. Business and Professional Service Firms Since the 1970s one of the most important transformations in the structure of national economies has been the shift towards various forms of service employment (Bryson et al. 1993). In the economically developed world, the majority of all jobs, more that 75 per cent, involves some form of service work. Much of this work is directly related to final consumption such as, for example, service activities related to retailing, tourism and hospitality management. In some interpretations, this shift towards service work has been considered to challenge the primacy of manufacturing as a source of innovation and economic growth (see Bryson 1997, p. 93, Bryson et al. 2004, Bryson 2008a). Against this, however, the fastest growth in services in many national economies has been in ‘business and professional services’ such as management consultancy, computer services and technical and financial services. To the extent that these activities are inextricably linked to, if not dependent on, manufacturing reflects not the decline of manufacturing, but the growing complexity of production functions and organizations (Bryson 1997, p. 93). BPS firms have a double significance: they create wealth in their own right, but they can also enhance wealth creation in their client companies (Greenfield 1966). This means that the activities of BPS firms contribute to two types of gross value added (GVA): First, GVA produced directly by their own activities and, second, indirect GVA produced by client firms that can be attributed to the activities of BPS firms. It is very difficult to measure the impact BPS firms have on the competitiveness and profitability of client companies, but in some cases enhancement to GVA occurs (Bryson et  al. 1999 a & b). One difficulty is identifying a direct simple linear relationship between the activities of a BPS firm in a client firm and its impact. Time complicates the assessment and measurement of such impacts as a BPS project might produce an impact over a long time period (Bryson et al. 1999 a & b).



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BPS firms exhibit a number of special characteristics that have direct implications for their management and control. In this context it is important to remember that BPS functions can be internalized within client firms or can be outsourced to specialist service providers. The shift towards employment in BPS occupations represents a shift towards expertise-based production systems in which elements of a production system rely on inputs that are difficult to control and manage. What has occurred is a shift in which control or power in the ‘employment relationship’ is transferred from the employer to ‘expert’ employees. The competitiveness of many BPS firms is founded upon three interrelated factors: expertise that is embodied in fee-earning staff, the individual reputations of fee-earning staff (Wright Mills 1953, Greenwood et al. 2005) and the contact networks of fee-earning staff. By itself expertise is not enough; highly successful BPS professionals are identified or perhaps defined by their ability to commercialize their expertise (Bryson et al. 2008). The development of business models based upon embodied expertise and embodied reputations transfers power from employers to employees. Indicative of this transfer are the difficulties experienced by BPS firms in managing business service professionals. The most important asset ‘owned’ or managed by a business service firms is its staff and their embodied expertise: this walking and highly mobile recourse leaves a BPS firm each evening and there can be no certainty that this asset will return the next morning. It is very difficult for a firm to retain successful fee-earning employees. According to one advertising agency based in Birmingham: “… if somebody’s targeted, I had an example just over a year ago, an up and coming chap that we employed … another two years and he would probably have been very good indeed. He was approached by another agency and offered I think it was something like a 4 or 5 thousand pound increase. Now an increase of £ 5,000 is a lot of money, and he turned it down, and they came back with £ 10,000, and he turned it down, they came back with £ 14,000 and a 2 litre executive car, and then he had to go. And of course he had to move – he didn’t have a choice from a financial point of view. So if somebody targets a person then nine times out of ten they will get them, and they were banking on the fact that they’d keep him for the two years before he actually, you know, got to this really good level, then he would be worth paying this sort of money. That’s a really extreme example, but, you know, it is money that attracts most of the time, and position.” (Interview, Birmingham Advertising Agency)

Fee earning BPS professional employees are often extremely well connected and this means that they are known within their local BPS community. It is thus a comparatively simple exercise for rival firms to identify potential recruitment targets. Retaining well connected fee earning professionals is of central concern for the majority of highly successful BPS firms. The issue is the ways in

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which BPS firms can dissipate the risks associated with embodied expertise and reputations. The key question that must be addressed by BPS firms is: what strategies can be developed to reduce the risks associated with staff loss and related subsequent client loss? A good example comes from an advertising agency in London in which the managing partner noted that: “… demand fluctuates from the accounts of clients. The relationship waxes and wanes over time, to being very intense, to being we haven’t spoken to each other for three or four months. Everything is in that relationship, because there isn’t the constant contact between consultant, service provider and client all the time. It ­really survives on the strength of one or two personal relationships between people, which have sustained that obligation to use each other and to serve each other well over a long period of time, and the way that you develop business like that although there is a large part which goes through a formal selection, I would say 80 to 85 per cent of our business actually comes, we call it walking in through the back door, which is exactly what it is. There is absolutely no, there’s usually some formal pro­ cess of selection at the end, but it’s almost a foregone conclusion. The account and the business relationship has been won or lost, on those one or two contacts.” (Interview, London Advertising Agency)

The difficulty is that professional employees can be headhunted by rival companies, they can retire or they can leave to establish their own firms. This means that BPS firms are constantly exposed to risks that are difficult to control and that revolve around the most important element within their business models – expert labour and personal relationships between fee-earning professionals and client employees. The same advertising company provided the example of a rival firm that has merged with another company and in this instance: “They brought them together and they have given them the name of one of the companies … and people, lots of people have moved, but even the new organisation theoretically is as good as the old one, if not bigger and better in some ways. The [client] accounts are walking and they’re following and walking because the personal relationships have been destroyed … But once the personal link has gone, the corporate link is a very weak one, there is no brand loyalty per se, only personal loyalty to individuals, and when that goes, that account becomes vulnerable.” (Interview, London Advertising Agency)

It is extremely difficult, perhaps impossible, to capture the value of reputations and personal contacts that are developed by individuals and translate them into a corporate reputation. One implication is that the reputation of a BPS firm consists of an amalgam of the reputations of individual fee-earning members of staff. The corporate brand may have value related to size, geographic coverage and quality control systems that are in place, but ultimately the ability to win contracts is founded upon personal relationships and individual reputations. It is important to remember that there are many different types of BPS firms. The majority are small and owner-managed or are small



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partnerships. In these smaller firms the main client contacts tend to be owned by the owner-managers or senior partners. Thus, a manager in a Birmingham advertising agency noted that: “… the senior person in the agency … is the personality, he is the main contact, along with his wife, who joined the company about 10 years ago, and they are the two client contact personalities. If one of those left, for whatever reason, and went to another agency, we would probably lose at least one, if not two, of our three major accounts. But luckily with them being owner / managers, or whatever, it is unlikely. We do lose smaller accounts, that are handled by other people in the agency when they move, but luckily our stable base is mainly with the owner / managers.”

In this case, the stability of the firm’s client base is ensured by the ‘ownership’ of the key client contacts by the owner-managers. This raises a whole series of research questions related to the client retention strategies deployed by much larger firms. The larger firms may obtain most of their contracts from transnational firms that require transnational service provision. Client control, however, mirrors the smaller firms as partners are responsible for fronting projects with major clients and for maintaining the client relationship.

C. Management Control and Business and Professional Services BPS firms are engaged in two types of competition. First, they compete for clients. This involves client retention and also acquiring new clients. Second, they compete for talented fee-earning as well as support staff. Much of the literature on BPS firms has focussed on the client marketplace (Bryson et al. 2004), but Maister (1997, p. 189) has argued that, “in the next decade and beyond, the ability to attract, develop, retain, and deploy staff will be the single biggest determinant of a professional service firm’s competitive success”. Attraction involves persuading the best graduates to work in a particular BPS sector and for a particular firm. At the moment, it is possible to argue that human resource systems are underdeveloped in the majority of BPS firms (Bryson / Daniels 2008). The majority of BPS firms are small and medium-sized enterprises (SMEs), and many do not operate staff appraisal and development systems. A relatively recent development is for BPS firms to substitute higher-paid workers with partly trained lower-paid paraprofessionals. Some BPS sectors including accountancy and law have discovered that significant elements of projects can be undertaken by semi-trained employees and especially employees that may never obtain a full professional qualification. The management control issue in BPS firm revolves around two issues: first, the retention of fee-earning employees and, second, client account management. There are explored in turn.

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Retaining Business and Professional Service Employees: Golden Handcuffs and Contractual Relationships Strategies designed to retain fee-earning staff can be constructed around positive and negative incentives. Positive strategies include salary levels and the provision of a range of benefits that might include leisure facilities. Ne­ gative strategies are part of the contractual agreement that is negotiated between the firm and the employee. These strategies can include a specified period of gardening leave during which a former member of staff is unable to work and restrictive covenants against soliciting, canvassing, dealing with or accepting instructions from clients with whom the former employee has dealt with during their employment. Another strategy revolves around a system of staggered bonus payments or financial incentives; this is the ‘golden handcuffs strategy’. Golden handcuffs are a system of employee financial incentives that are designed to discourage an employee from seeking alternative employment. Examples of golden handcuffs include employee stock options that can only be acquired over a number of years and contractual obligations to repay bonuses if an employee resigns. In such a system an employee is awarded a bonus at the end of a financial year that is paid in stages throughout the following year.Resignation means that an employee loses the bonus payments that have been awarded, but not paid. One advertising company based in the West Midlands (UK) had a major retention problem as most employees left after three years. The company reviewed its ­bonus system and, “The first thing we tried was paying it in 6 monthly instalments … So we did that one, monthly, and then we said well that’s not working because if they get a decent bonus, and you split it down into 6 payments, it doesn’t look like much, so what we will do is defer it for 6 months, so you get your assessment then, and then in 6 months time, if you’re still with the agency, you get a chunk of money that is well worth having. So if they decide to leave at any time within that period, they think about it quite seriously, because they know at the end of, you know, only three months away, there’s a thousand pounds, two thousand pounds, so it’s well worth it for them to think about it.” (Interview, Birmingham Advertising Agency)

This strategy is deployed by firms that are dependent on embodied expertise and reputations. Golden handcuffs are only partially effective; there is nothing to stop a rival firm from agreeing to compensate a potential recruit for loss of bonus entitlements. Some BPS firms recruit unskilled individuals and provide them with partial training in an attempt to produce an internally branded individual. The intention is to try to ensure that another firm would have great difficulty in recruiting an individual with a carefully crafted but rather limited skill set. It may also be possible to create a firm that has a different culture and one that



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is designed to try to ensure that fee-earning employees would be reluctant to leave. Thus, an advertising agency argued that, “We are very successful at retention, partly because we’re growing, and partly because we’re culturally very different to other organisations in our sector, we are extremely informal, but on the other hand we’re able to maintain that informality because in terms of the general calibre of the people we’ve got, they’re all very good. Our last five or six recruits have all been Oxbridge graduates and we rarely take somebody without a 2:1 in a serious subject and a good track record behind them in terms of achievement with someone. We are very picky about who we recruit, and when we get them you know, it’s a bit of a honey trap in this place, we pay well, it’s a very relaxed atmosphere and even when they do go out, they inevitably do go out and look at their competitors, they just come back shaking their heads thinking ‘crikey, they are idiots, not only are they idiots, but they live in glass boxes’. So we actually have a strategy of retention, by trying to make ourselves as alien from the popular culture of our sector as possible, so that it means that you’ve got to be a very brave person to undergo the sort of culture and change to move elsewhere.” (Interview, London Advertising Agency)

Further research is urgently required to explore management and control issues within BPS firms. This is a difficult issue, but it is one that is being further complicated by technological developments designed to improve business networking. The development of new technologies designed to enable social networking and relationship building is only intensifying some of the difficulties associated with management and control of expert labour. In the UK, large BPS firms are increasingly taking former fee-earning employees to court, for example, Hays Specialist Recruitment, a recruitment agency, has brought a number of claims against former employees and competitor agencies in order to try to protect its business interests. In May 2007, Mark Ions, a former middle ranked consultant employed by Hays, established his own special recruitment agency, Exclusive Human Resources, three weeks before resigning from Hays Specialist Recruitment. Hays is currently in the process of taking Ions to court over the business contacts that he obtained whilst working at Hay (Tyler 2008: B5). This is a complex case that is still being dealt with by British courts. The case revolves around the use of social networking sites and the ownership of an employee’s work contacts. Hays encouraged its employees to use LinkedIn, an on-line knowledge network for professionals that has over 23 million users. Hays encouraged its employees to use this network by inviting their contacts to establish on-line communities. Ion has thus invited his Hays’ contacts to join his on-line network, but as soon as they had joined, his contacts were no longer confidential as they could be seen and contacted by anyone in his personal network. There is an interesting tension here between the benefits that come from participating in social networking sites and maintaining confidentiality. Sites

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like LinkedIn offer a means for maintaining regular contact with potential clients, but the danger is that use of these sites, in this context, exposes BPS firms to potentially uncontrollable information theft, and for these firms information is their most valuable resource. This could be a potential landmark court case as the Hays versus Ion case ‘is the first time that a [pre-action] disclosure order has been obtained from the court before legal proceedings have been issued to obtain information held on a networking site’ (Tyler 2008: B3). Ions has been asked to produce copies of all his deleted ‘business contacts’ from his LinkedIn account, copies of all e-mails sent to or received by his LinkedIn account from the Hays’ computer network, and he has been asked to disclose copies of all documents, including invoices, that showed any use by him of the LinkedIn contacts. This on-going case reflects one of the first attempts by an employer to challenge ownership of an employee’s personal relationships that have been established during the course of his day-to-day business activities. A key issue concerns transfer of ownership, or control, of key personal contacts that have commercial advantage for a firm. A BPS professional relies on contacts that have been established over a number of years. Thus, a BPS professional’s contact network will contain members of his extended family, family friends, school and university friends, friends acquired whilst working for current and previous employers and friends and acquaintances that are acquired during the course of an individual’s everyday routines. There would appear to be boundary issue in terms of ownership of these business contacts that may be difficult to regulate. Client Account Management: Client Intimacy and Zipper-type Relationships There is a substantial literature on client account management (Maister 1997, Fincham 1999) and there are many private sector courses available that attempt to provide training in client management. Client management revolves around three issues: personality, successful projects that create repeat business and the development of a strategic relationship or partnership with some clients. It is difficult to completely remove the risks associated with losing staff and losing clients. It many cases, it is perhaps impossible for a BPS firm to regulate or control dyadic relationships between employees and clients that have been built on trust and interaction over a period of time. ­Client relationship management is a complex process that is influenced by the nature of the service being delivered, personalities and previous experience. Many small and medium-sized BPS firms do not have a formal system of client relationship management as they do not have the time, the resources or the requirements for such a system. Instead, they rely on their ability to provide a quality product and service as well as their social networking skills.



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Different tasks undertaken by BPS firms may be undertaken by individuals with different personality types. Thus, one firm of solicitors based in Shropshire (UK) classifies its employees as: finders, minders and grinders. Grinders never meet clients, but perform back office functions that do not require direct access to clients (Daniels / Bryson 2006, p.  152). A manager of a real estate company made a similar distinction when he highlighted the differences that exist between BPS employees with technical skills and those that have technical skills combined with commercial skills: “… technical skills, that is first awareness of the market – so it is personality, being able to communicate, ideas, lateral thinking, business acumen. So the ability to see opportunity, go and find it, go and acquire it and at the end of the day we are a business, we are about making money for our shareholders as well as providing a cracking service to our clients and we need those skills in our surveyors. They’re not there just to do a technical job, you can only do a technical job once you’ve got the clients and the jobs to do it on and it is our job to get in high quality work, process it, give the best advice, look for opportunities and maximize our position in the market and make money. That requires people with a skill set which is above just being able to do the technical work that is where we run into problems.” (Interview, Real Estate Company, Birmingham)

Technical skills enable a service to be delivered, but social skills are an essential part of obtaining and retaining clients. Fee-earning professionals must have the ability to commercialise their expertise and to create products that have value. Evidently, people with technical skills are readily available, but people with technical, social and commercial skills are in short supply. This shortage of talented individuals perhaps lies behind Maister’s (1997) statement regarding the relationship between staffing issues and the competitive success of professional service firms. Social skills by themselves are not sufficient as they must be supported by the delivery of an effective product. In this context, the managing director of an advertising firm noted that client retention was “… not simply a process of contact, because I can think of many account relationships that I have had for many years, where I see the people incredibly infrequently. Personal friendship or a degree of personal like or dislike can help, but it does not matter when it comes down to the ultimate thing. Erm, given that quite often you have, if you are an outside supplier doing service supply, your direct first line of contact in the company is almost like your sponsor. They’re the user but they are the sponsor, they are the one that have taken responsibility for bringing your expert in as an advisor to the company. So factors such as credibility, reliability, even if they like you as an individual, they’re not going to maintain that relationship if you become a liability in terms of embarrassing them, because you are sponsored by them. So doing an extremely competent job is your best security in the account … So, you’ve got to be smart, capable, presentable, good at your job, confident, you can be fielded in by your sponsor wherever, you are not going to let them down, you are going to be his (sic) pride and joy.” (Interview, London Advertising Company)

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So a client relationship is based upon credibility, personality, and the ability to deliver a product that does not embarrass the ‘sponsor’. The concept of a BPS ‘sponsor’ supports earlier work undertaken on organizational ­‘brokers’ (Bryson 1997, pp. 97–98). Brokers occupy ‘a structural position that links pairs of otherwise unconnected actors’ (Fernandez / Gould 1994, p.  1455). Brokers or sponsors occupy a special position in the relationship network that links organisations together. Sponsors will tend to favour particular BPS practitioners and the BPS relationship tends to be transferred between firms as brokers are employed by other client companies (Rusten et al. 2005). Some companies highlight the importance of developing and maintaining ‘client intimacy’ or in other words ensuring that the firm acquires information regarding the background of clients and most importantly the likes, dislikes and interests of sponsors. This information can then be used to add a personal touch to the service relationship and also to ensure that such information is captured by the firm as well as the individual. A central element of a client intimacy strategy revolves around the development of systems that try to ensure that each client appears to be treated as if it were a firm’s only client (Lesky 2008, p. 43). This type of service relationship follows the emphasis placed by Maister (1997) on the difference between the quality of a service and the quality of work undertaken by a BPS firm. BPS firms sell experiences, and the quality of the experience is the essential component for ensuring that clients continue to utilise the services of a certain BPS provider. In this context, the quality of the experience is determined by combining the quality of service and the quality of work. In most cases, the quality of work provided will be determined by the professional expectations and standards of the professionals involved in delivering a work package. Most professionals would be able to provide similar qualities of work. The quality of service provided to a client, however, is one of the most important ways in which a BPS firm can differentiate itself from other firms. Systems must be developed to ensure that the highest quality of service is provided to all clients, combined with the highest quality of work. This type of service experience should enhance client retention. This sort of management strategy has been implemented by a research provider located in the USA, and this firm argues that “We believe that the firm that delivers flexible, high-touch, high-tech, high value-added expert research services has a competitive advantage” (Lesky 2008, p. 46). There is an important caveat, however, in that all clients have the option to select an alternative provider. In this case, costs may outweigh the benefits of an established client service provider relationship; clients will market test key service inputs to either encourage or force the current provider to reduce fee levels or to replace the current provider with a lower cost alternative. The selection decision may not be driven com-



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pletely by cost but by accessibility (geographic distance between client and service supplier), resources, social relationships, third party referrals and reputation. Some providers of technical services try to develop ‘zipper-type relationships’ with clients (AMEC 2005, p. 11). In this situation a service provider will try to develop relationships with a broad range of contacts within a client company. This strategy is an attempt to break away from dependency upon a client relationship that has been established by one single individual. This means that the service supplier tries to engage with the client’s wider organisation by developing relationships at every level of the client’s management structure. In this context, a single client sponsor or BPS broker is considered to represent a risk that can be mediated by developing zipper-type relationships with client firms. The zipper metaphor describes how the relationship with a firm continues to exist when a member of staff resigns – all that happens is that the service supplier slides the “relationship zipper” down to the next contact in the firm.

D. Discussion and Conclusions The continued growth of BPS firms has a number of important consequences for the science of management cybernetics. The BPS sector is a complex heterogeneous sector that is dominated by SMEs, and contains on the one hand extremely creative and innovative firms and on the other hand firms that sell standardized services or recipe knowledge (Bryson et al. 2004). The processes that create wealth continue to become ever more complex. This complexity reflects the development of complex socio-technical systems that combine people, organizations and technologies in predictable and also less predictable ways. The importance of reputational capital for BPS professionals combined with employee and client retention issues must be considered as intriguing issues to be explored by management cybernetics. In this context, research should focus on exploring BPS functions that have been transformed into industrialised products by the application of new techno­l­ ogy. This development has enabled some BPS functions to be delivered by individuals located in low cost locations. It is these technological developments combined with organizational and process innovations that have led to what Bryson has termed the ‘second global shift’ or the development of a new international division of ‘service’ labour (NIDSL) (Bryson 2007). During the first global shift, branch plants in developing or less developed countries were associated with the assembly of products designed by and for the developed world. During the second global shift, service facilities process data as well as engage directly in ICT-mediated service interactions with consumers.

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This chapter has focussed on BPS functions that have not yet been indus­ trialised. These functions are based around sophisticated forms of pattern re­ cognition, face-to-face contact and the dynamics of interpersonal relationships. Such embodied BPS functions pose a particular challenge for the science of management cybernetics. It is difficult to design research methodo­ logies that capture the complexity of the client / BPS supplier relationship. Academics have only begun to sketch out some of the elements that lie behind these relationships, but much more research is required to address the following research questions: • How does a BPS professional establish a successful and in some cases iconic reputation? • How are BPS firm brands constructed and managed? • What factors contribute to the competitiveness of BPS firms? • What makes some BPS firms more successful than others? • How is technology being incorporated into the business models of BPS firms? • Is it possible to develop BPS organisational systems that will reduce the risks associated with employee and client retention? • In what ways are BPS functions integrated into the business models of ­client companies? In other words, the growth of BPS firms does not represent the decline of manufacturing, but just a reordering of production processes. The enhanced importance of production systems that are dependent upon expert knowledge implies that management cybernetics must try to understand the ways in which different types of BPS function and are incorporated into production processes. There are important control and organisational issues to be considered between remotely delivered BPS services and those that are still dependent upon social relationships constructed around face-to-face encounters. In this context it is important to remember that a production process consists of a set of processes and operations (Bryson 2008b). A process refers to the collection of activities that combined together produce a product whilst an operation refers to an activity that is performed at a particular point in a production process (Blackstone et al. 1997, p. 602). Production systems are increasingly founded upon complex combinations of manufacturing and service knowledge. The production of products and services should be conceptualized as a process that consists of a complex and evolving blending of manufacturing and service processes or perhaps more correctly producer service processes. This can be conceptualized as a simple equation in which: Production (P) = Manufacturing Processes (M) + Service Processes (S)



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It is impossible to manufacture without services and services cannot be created or delivered without manufactured products (Bryson et al. 2008). It is therefore important for academics and policy makers to begin to identify and conceptualize the complex interrelationships that occur between different elements of production processes that together create value. This ‘coming together’ can occur within the same company or can be part of a coordinated value chain of independent companies that are managed by a company or even an individual to create a product (physical product or service). The control of a process should take precedence over operations and all operations must be subordinate to the requirements of the process. Operations may be geographically distributed as a production process may be designed around the benefits that can accrue from an international division of labour. The production process must be controlled so that the constraints or limitations on the process can be identified and taken into consideration. This also means that individual operations may have to be controlled using different systems to take into consideration the nature of the activity, for example service or product inputs into the overall process, and the complexity that is associated with a geographically distributed production system. References AMEC, (2005): Smarter Partnering: Developing a relationship with customers, In Touch, Issue 2, AMEC. Beyers, W. B. / Lindahl, D. P. (1996): Lone eagles and high fliers in rural producer services, Rural Development Perspectives, 12, pp. 2–10. Beyers, W. B. / Nelson, P. B. (1999): Service industries and employment growth in the nonmetropolitan South: A geographical perspective, Southern Rural Sociology, 15, pp. 139–169. – (2000): Contemporary development forces in the nonmetropolitan west: new insights from rapidly growing communities, Journal of Rural Studies, 16, pp. 459– 474. Blackstone, J. H. / Gardiner, L. R. / Gardiner, S.  C. (1997): A framework for the systemic control of organizations, Int. J. Prod. Res. 35: 3, pp. 597–609. Bryson, J. R. (1997): Business Service Firms, Service Space and the Management of Change, Entrepreneurship and Regional Development, 9, pp. 93–111. – (2007): A ‘Second’ Global Shift? The Offshoring or Global Sourcing of Corporate Services and the Rise of Distanciated Emotional Labour, Geografiska Annaler 89B (S1), pp. 31–43. – (2008a): Service Economies, Spatial Divisions of Expertise and the Second Global Shift Services, in: Daniels, P. W. et al., Human Geography: Issues for the 21st Century, Prentice Hall London, third edition.

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Homo Zappiens and the Need for New Education Systems By Wim Veen

A. Introduction Future students in higher education belong to a generation that has grown up with a PC mouse in their hands, a TV remote control, a mobile phone, an i-Pod, a PDA, and other electronic devices for communication and entertainment. Technology has dramatically changed the way nowadays’ children live, computer games, the Internet, MSN, wiki’s, and blogs being an integral part of their lives. Today, the average college student in the USA has spent less than 5,000 hours of their lives reading, but over 10,000 hours of playing games, not to mention the 20,000 hours of watching TV (Prensky 2001). But the use of mass media is declining in favour of being online communicating with peers, searching for information, and using the net for fun (Wijngaards 2006). In a country such as the Netherlands (16 million inhabitants) 87 percent of the children between nine and fifteen years is online on a daily basis. Six million kids send more than 25 million messages a day through MSN (Microsoft 2005), and children are exposed to around 8.000 brand images and icons a day (Lindstrom 2003). They influence their parents on what to buy or not to buy on the basis of what they have learnt on the net. It seems we could speak of a special generation, even more than that, a Homo Zap­ piens. Surveys of kids’ behaviour tend to say that children learn much by playing computer games and by intensively communicating online. But parents and educational institutions complain about this generation and many of them think that all these technological gadgets and software are a waste of time, damage health and lead to social isolation. In addition, many studies state that these kids know far less than their parents ever learnt at school. This article takes a positive view towards this Homo Zappiens and tries to explore the socio-cultural, technological and economic backgrounds that underpin the uprise of this new generation. It also describes the consequences for our education system that seems no longer to meet the needs of Homo Zappiens or that of the future knowledge-intensive society.

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Wim Veen

B. Driving Factors for Change Three major determinants are responsible for changes occurring in our e­ ducation systems. These are socio-cultural, economical, and technological changes. They are interdependent and act in parallel over time. We will subsequently describe these three forces of change.

society

technology

economy

Figure 1: Major Factors Influencing Education Systems

C. Socio-cultural Changes The ways in which human beings communicate, collaborate and process information are critical issues in a society that depends on the production of intangible goods and services. By the end of the eighties of last century child­ ren were born in an advanced technological environment. Homo Zappiens represents a generation that was born with a PC mouse in its hands and a computer screen as a window to the world (Tapscott 1998). This generation has grown up with technology and learns through computer screens, icons, sound, games, exploration, questioning others, and show non-linear learning behaviour. Homo Zappiens is playing video games. Games are immersive, demand proactive players who solve problems, and provide an environment in which children can experiment with a variety of roles. Homo Zappiens communicates using tools such as MSN, chat rooms and cell phones. The average number of MSN windows children use while communicating is ten. At the same time they listen to their favourite playlist (Veen 2003). In chat rooms, Homo Zappiens uses different electronic personalities (Turkle 1997), here again experimenting with social roles. And when watching 4 or 5 TV channels at a time, Homo Zappiens knows how to find the essence of each of the



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Figure 2: Homo Zappiens Adopting New Values Contrasting with Those of Former Generation, and Preparing for a Creative and Chaotic Society

programs and construct meaningful knowledge out of the various TV programs (Rushkoff 1997). Homo Zappiens has learnt to deal with information overload by clicking and zapping. He has learnt how to navigate efficiently and effectively through information, has learnt how to communicate, and how to effectively build on a network of peers. Experiencing these digital information flows, kids develop an exploratory learning approach trying to give meaning to the information provided. In particular, games seem to stimulate this exploratory approach as kids often start ‘gaming’ without knowing the ultimate goal of a game (Gee 2003; Goodson/Lankshear/Mangan 2002). Instead, they define their own goals, finding out the available tools and defining the appropriate strategy to achieve their goals. Through this exploratory approach kids develop a number of meta-cognitive skills directly related to learning. Homo Zappiens is a self-directed learner, an experienced problem solver and communicator. It seems that as a consequence of the uses of technologies, Homo Zappiens has developed new values contrasting with those of former generations. These values relate to an openness toward sharing, to a different view on the importance of money and fun, to the willingness of self expression in virtual worlds, and to the role of individuals in organisations (Himanen 2001). These new values have resulted in a worldwide movement of developing so-

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Wim Veen

Figure 3: Characteristics of Homo Zappiens and Former Generations (based on Marc Prensky)

cial software, Linux as a first example of these applications, followed by many others (Moodle, Drupal, LAMS, Skype etc.). Homo Zappiens has shown a different behaviour in dealing with information and communication. Typical characteristics related to learning are shown in figure 3. What appears crucial here is that learning has evolved from an individual activity of internalizing knowledge towards a social process of externalizing knowledge. Although educational theories have stressed this social activity of learning even before technology became predominant in the lives of young learners, it is through technology that humans have now become nodes in technical networks.

D. Economy Economies are evolving from producing tangible goods towards producing intangible goods or services. In addition, production systems become global and labour differentiation takes place at a continental level. Examples of global educational services are Indian companies offering math learning for primary education worldwide, providing both online content and live guidance, using VOIP. Currently, new programs are being developed for higher educa-



Homo Zappiens and the Need for New Education Systems

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tion in virtual worlds such as Second Life. Dutch employees working at Korean Airlines have avatars in a virtual office where they can easily stay current with their colleagues worldwide. These changes seem to be irreversible with the world economical balance of power changing profoundly in the coming century. European economies will continue to depend on knowledge-intensive industries, as a consequence the labour market will rely more and more on knowledge workers. The evolving European economy needs employees who are not only able to reproduce knowledge but also to create knowledge. Creating knowledge demands learning at the level of synthesis, it includes learning strategies such as association, making new combinations, and the ability to redefine a problem from an opposite angle or point of view. Can the current education system respond to the needs of the new generations’ learning approaches? Can schools respond to the challenges of a rapidly evolving information society? The basic design of our schools has been rooted in Taylorism. The organizational structures of industries were based on hierarchy, mass production, standardization, planning and control. The same structures have been replicated for governmental, health and education systems. Although the industrial era has passed and the service-oriented economies have undergone profound changes due to the uses of information technology, schools have continued to work the way they have been designed 150 years ago. It has to be said, schools have been very adequate institutions in the industrial era, however, nowadays we should classify them as industrial archaeological museums. For a society that is heading for a new era in which creativity is critical for surviving in a growing global economy, our education systems need to be redesigned. The ‘chalk and talk’ lectures, whole classroom teaching, standardized curricula and examinations, and age-based groups still being the mainstream organizational structures, are inadequate for today’s needs. And a growing number of parents do know this when they realize that their kids are in schools which they themselves recognize so well from their own childhood. We did design the adequate education system for the industrial era, why should we be reluctant to redesign it for the upcoming creative society? Western countries have invested huge amounts of money and effort in restructuring their old industrial economies into modern service oriented societies. Isn’t it strange we did not do the same with our education system?

E. Technology Technology is the third major change force that coincides with the abovementioned change factors. Research on IT and ICT uses in the corporate sector has shown that the growth of technology follows a natural S-shaped curve, consisting of distinct stages from scratch to maturity (Nolan 2000; Rogers 2003).

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Wim Veen ICT uses

Learning Mall

Distributed Electronic Virtual Knowledge Centers

Learning on-demand Online Compound Learning Systems On-line Learning Multi-user Virtual Learning Environment

Computer Based Training Single-user tools

Time 1980

2000

Substitution

2020 Creative destruction

2040 Transformation

Figure 4: Successive Stages of Educational Technologies and Practices by Piet van der Zanden and Wim Veen, 2004

If we take Nolan’s stages theory and his three eras of organizational learning and transpose these theories onto the educational sector, we may perceive similar eras. Where the micro era can be compared to computer based training, the network era can be compared to online learning. If we take learning-on-demand into account, a third S-shaped curve can be indicated. And if we consider social and economical trends, such as lifelong learning, digitization of libraries, virtual universities, flexible and ubiquitous technologies, these may give us a fourth S-shaped curve which we will call ‘learning mall’ (see figure 4). The time axis represents the period from 1980 to 2040; moving from the first widely used computer applications within education to the complete implementation of a future learning mall where any desired or required information object can be obtained online. The time axis also represents the learning material which is constantly fragmented in a creative destructive way and gradually transformed into completely independent online learning materials. Learning materials will be shaped as information objects, to be aggregated new knowledge within different contexts. Computer based training represents a period of single-user tools in which the computer made its way into education and was brought into use for mathematics, computer-aided design, simulation programs, infinite calculation methods, writing, and presentation skills.



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Online learning represents multi-user tools, such as communication tools, the World Wide Web (WWW), streaming video and a virtual learning environment for online courses. Lecture notes were digitized and put online, as were video snaps together with references to publications that could be reached via hyperlinks. Learning on demand represents the next generation web based oriented virtual learning environment where learning material, which is broken up into specified learning objects, is initially distributed online for regular educational tracks. The curve indicated as the ‘learning mall’ represents distributed electronic virtual knowledge centres equipped with personalized learning-delivery robots. Student, undergraduates, graduates, post-graduates and other experts will have access to these future distributed online repositories and depositories where ‘just in time’, ‘just enough’ and ‘just for you’ information objects can be retrieved. In this era individuals will be represented by multiple virtual identities that are retrievable in exactly the same way as resources. In fact, human beings will act as parts of social and technical networks. Social networking will be a major activity for knowledge construction.

F. Four Changes Many school managers and school boards do currently recognize the need for large-scale fundamental changes in schools and education systems. Some of them have already started revolutionary experimental schools. First results from these schools show that students love the new approaches that have been adopted and that learning results are satisfying. In the Netherlands, a variety of innovative schools have recently started to work along new lines. In addition, parents who no longer accept traditional schools have started schools that are based on the ideas and ideals of the Sudbury Valley School in the USA and the Summerhill School in the UK. When comparing these educational experiments it is interesting to see that all of them have adopted four major organizational, pedagogical and curricular changes (see figure 5). Traditional Schools

Experimental Schools

• • • •

• • • •

50 minutes lectures Subject matters Classrooms for 30 students Age based groups on a yearly basis

4 hours periods Interdisciplinary themes Working areas for 1 to 100 students Continuing individual learning paths

Figure 5: Major Characteristics of Traditional and Future Schools

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Wim Veen

From figure 5 we may see that the underpinning principles for new ways of learning appear to be self direction, challenge and immersion. Students are supposed to work independently and collaboratively on themes rather than on traditional subjects, using technology extensively. Individual learning paths are adopted sometimes organized within learning contracts. Assessment is no longer the teacher’s responsibility only, it is also the learner’s responsibility. Using digital portfolios students are supposed to show their achieved competences. For their learning, they are challenged to solve authentic complex problems that are relevant to them, and they are challenged to come up with creative solutions.

G. Conclusions We think that pressure on our education system will grow substantially. On the one hand, the industry will stress the need for employees who will meet the challenges of contributing actively to the business goals. This pressure from the industry will in particular play a role for secondary and higher vocational training. Industry demands employees who are pro-active and competent to learn and relearn, and schools will have to respond to this demand. On the other hand, the education system itself will experience difficulties in keeping up the old teaching methods for students who believe schools and traditional training to be irrelevant. Particularly, in general secondary education pressure will grow, as repression seems to be the only answer of many schools to affront current student ‘demotivation’. Politicians and schools will have to cope with this pressure by making choices in teaching and learning practices that meet the needs of Homo Zappiens. Governments must also implement educational policies that will give much more freedom for the stakeholders in the regular ‘educational market’ to adapt to the needs of industry. These policies should open the way to an educational market that is able to respond to these new needs and, as a consequence will probably evolve towards a sector consisting of institutions providing a variety of teaching and learning services from which parents can choose and with which industry could develop close relationships. It is beyond doubt that technology will play a major role in this future educational scene. There is an urgent need to design new education systems by looking ahead instead of inventing the ­future by looking backwards and clinging to norms of the past.



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References Gee, J. P. (2003): What Video Games Have to Teach Us About Learning and Literacy, New York, Palgrave Macmillan. Goodson, I./Knobel, M./Lankshear, C./Mangan, M. (2002): Cyber Spaces/Social Spaces: Culture Clash in Computerized Classrooms, New York, Palgrave Macmillan. Himanen, P. (2001): The hacker Ethic, The Spirit of the Information Age, Random House. Lindstrom, M. (2003): Brand Child, Remarkable Insights into the Minds of today’s global kids and their relationships with brands, London, Kogan Page. Loveless, A. (2004): Literature Review in Creativity, Technology and Learning, Report Bristol, NESTA Futurelab, http://www.nestafuturelab.org/research/reviews/ cr01.htm. Negroponte, N. (1995): Being Digital, Vancouver USA, Vintage. Oblinger, D. (2004): The Next Generation of Educational Engagement. Journal of Interactive Media in Education, 2004 (8). Special Issue on the Educational Semantic Web, www-jime.open.ac.uk/2004/8. Oblinger, D./Oblinger, J. (eds.) (2005): Educating the Net-generation: Educause, http://www.educause.edu/educatingthenetgen. Prensky, M. (2001): Digital Game-Based Learning, New York, McGraw-Hill. Rushkoff, D. (1997): Children of Chaos, Surviving the End of the World as We Know It, London, HarperCollins. Tapscott, D. (1998): Growing up Digital, The Rise of the Net Generation, New York, McGraw-Hill. Turkle, S. (1997): Life on the Screen, Identity in the Age of the Internet, New York, Simon & Schuster. Veen, W. (2003): A new force for change: Homo Zappiens’. The Learning Citizen, 7, pp. 5–7.

Mission impossible – Erfolgsfaktoren im Projekt Toll Collect Von Sebastian Kutscha und Klaus Henning Die Einführung eines Mautsystems für Lkw erwies sich als ein außerordentlich schwieriges IT-Projekt. Mehrfach stand das Projekt kurz vor dem Scheitern. Warum es am Ende doch geklappt hat und welche Schlussfolgerungen aus derartigen Projekten zu ziehen sind, ist Gegenstand dieses Beitrags. Nach einer Einführung in die Funktionsweise des Toll Collect-Systems und einer Darstellung der Historie des Toll Collect-Projekts werden die Projektrisiken analysiert und bewertet. In den weiteren Abschnitten wird dargestellt, warum das Projekt schließlich doch noch erfolgreich abgeschlossen werden konnte und welche Rolle das Unternehmen Xenium dabei wahrgenommen hat. Der Beitrag schließt mit einer zusammenfassenden Darstellung der wichtigsten Erfolgsfaktoren ab.

A. Das Toll Collect-System Das deutsche Mautsystem für Lkw kann in einem vollautomatischen und einem manuellen Modus genutzt werden. Die grundsätzliche Funktionsweise des automatischen Modus ist in Abbildung 1 dargestellt. 1. In den teilnehmenden Lkw muss eine Onboard-Unit (OBU) eingebaut werden. Der Einbau ist aufwendig und bedeutet ca. einen Tag Ausfall des Lkw für den Spediteur. 2. Beim Einbau der OBU werden Achszahl, Schadstoffklasse sowie weitere Daten des Fahrzeugs erfasst; die Sicherheitseinstellungen werden initialisiert und die Mobilfunkkarte in Betrieb genommen. 3. Sobald die OBU eingeschaltet ist, erfolgt die Positionserfassung des Lkw mittels GPS. 4. Die OBU erkennt anhand des gespeicherten Straßennetzes, ob sich der Lkw auf einer mautpflichtigen Straße (in der Regel Autobahn) befindet, und misst, wie weit der Lkw auf der mautpflichtigen Straße fährt. 5. Die OBU errechnet anhand der gefahrenen Strecke und des gültigen Tarifs, wie viel der Spediteur an Maut zu zahlen hat.

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Sebastian Kutscha und Klaus Henning

Abbildung 1: Der automatische Modus

6. Über GSM wird an die Toll Collect-Zentrale eine SMS geschickt, in der die erfassten Daten und die berechnete Maut stehen. 7. Die erfassten Gebühren werden monatlich mit dem Spediteur abgerechnet. 8. Die Mautbrücken sind für Kontrollen da. Sie überprüfen jedes Fahrzeug, das unter der Brücke durchfährt. Handelt es sich bei einem von der Mautbrücke erkannten Fahrzeug nicht um einen Lkw, so werden die erfassten Daten sofort wieder gelöscht. Dies ist in Deutschland eine gesetzliche Vorschrift, mit der die technisch mögliche Nutzung der Mautbrücken für die Überwachung aller Fahrzeuge ausgeschlossen wird. Handelt es sich bei dem erkannten Fahrzeug um einen Lkw mit eingeschalteter OBU, so werden die Daten ebenfalls sofort gelöscht. Handelt es sich jedoch um einen Lkw ohne eingeschaltete OBU und ohne gültige Buchung im manuellen Verfahren (s. u.), so liegt der Verdacht auf Mautbetrug vor. Die Daten des Fahrzeuges werden an das Bundesamt für Güterverkehr (BAG) weitergeleitet. Bestätigt sich der Verdacht, so wird ein Ordnungswidrigkeits-Verfahren eingeleitet. 9. Zusätzlich zu den Mautbrücken finden manuelle Kontrollen durch das BAG statt, z. B. durch Herauswinken der Lkw zur Kontrolle. Das manuelle Verfahren ist in Abbildung 2 dargestellt und verläuft wie folgt: 1. Fahrer oder Spediteur müssen die Maut für die geplante Strecke im Voraus bezahlen. Dies geschieht über ein Terminal oder über das Internet. Eine OBU ist nicht erforderlich.



Mission impossible – Erfolgsfaktoren im Projekt Toll Collect

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Abbildung 2: Das manuelle Verfahren

2. Die Mautbrücken erkennen den Lkw, merken, dass er kein Gerät an Bord hat und überprüfen in der Zentrale, ob er Maut gezahlt hat. 3. Der Ablauf der Kontrolle ist wie oben beschrieben. 4. Wenn man an einem Terminal gezahlt hat, entfällt die weitere Abrechnung. Bei einer Interneteinbuchung erfolgt die Abrechnung der Gebühren über die Zentrale.

B. Historie des Toll Collect-Projekts Das Autobahn-Mautgesetz (ABMG) wurde Ende 2001 verabschiedet. Als Termin für den Beginn der Mauterhebung wurde zunächst Januar 2003 geplant. Die Ausschreibung erfolgte in den ersten Monaten des Jahres 2002. Einer der Anbieter war die Arbeitsgemeinschaft „Toll Collect”, an der die Deutsche Telekom und DaimlerChrysler mit je 45 % und der französische Mautbetreiber Cofiroute mit 10 % beteiligt sind. Im Juli wurde das von diesem Konsortium vorgelegte Angebot akzeptiert. Die Vertragsunterzeichnung fand im September 2002 statt. Dabei wurde als Starttermin der 31.08.2003 zugesagt, also acht Monate später als ursprünglich vorgesehen. Diese Verschiebung war durch die Verzögerung im Ausschreibungsverfahren begründet. Im Juni 2003 wurden massive Integrationsprobleme sichtbar; deshalb wurde der Starttermin um weitere drei Monate auf November 2003 verschoben. Die Projektleitung wurde durch das Konsortium ausgetauscht.

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Sebastian Kutscha und Klaus Henning

Im Oktober 2003 wurde der Starttermin November 2003 erneut abgesagt. Zum zweiten Mal wurden wesentliche Personen im Projektmanagement ausgetauscht. Als neuer Starttermin wurde von Toll Collect der Oktober 2004 vorgeschlagen, also 22 Monate später als der anfangs geplante Termin. ­Daraufhin kündigte das Ministerium im Januar 2004 den Vertrag. Nach längeren Verhandlungen, massiver öffentlicher Kritik an den beteiligten Konzernen und der Intervention des Bundeskanzlers wurde schließlich die Kündigung zurückgezogen. Von Toll Collect wurde nun zum 01.01.2005 ein Betrieb mit reduziertem Umfang der Onboard-Unit zugesagt. Auf die sog. „Luftschnittstelle“ (Aktualisierung des Straßennetzes in der OBU über Funk) wurde zunächst verzichtet. Die Vollversion incl. „Luftschnittstelle“ wurde für den 01.01.2006 zugesagt, also 3 Jahre später als ursprünglich geplant. Im März 2004 wechselte die Verantwortung für das Projekt-Management von DaimlerChrysler zur Telekom. Mit dem reduzierten Umfang, einem geänderten Vorgehen und neuem ­ anagement waren nun die Voraussetzungen für den Erfolg gegeben. Am M 15.12.2004 wurde die vorläufige Betriebserlaubnis erteilt. Am 01.01.2005 startete der vereinbarte reduzierte Betrieb weitgehend fehlerfrei. Es erfolgten noch laufende Fehlerkorrekturen, aber der Betrieb lief von Anfang an stabil. Am 01.01.2006 kam die erweitere Version mit der Onboard-Unit 2 (mit der Möglichkeit zum Update des Straßennetzes über Funk) wie geplant zum Einsatz.

C. Was war das Problem? Betrachtet man diese bewegte Historie, so stellt sich die Frage, was die wesentlichen Ursachen für die Probleme waren. Im Folgenden gehen wir die typischen Projektrisiken durch und prüfen, welche bei Toll Collect vorlagen. I. Technologie Für das Zentralsystem wurden nur bewährte Technologien genutzt (SAP, Oracle, Java …). Die eingesetzten GSM- und GPS-Systeme sind ebenfalls stabile und bewährte Technologien. Für die dezentralen Komponenten (Mautbrücken, Terminals, Kontrollfahrzeuge) wurden etablierte Anbieter gewählt oder Anbieter mit Expertenwissen. Ingesamt bestanden also bei den Technologien zu keinem Zeitpunkt besondere Risiken.



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II. Systemarchitektur Die 25 Subsysteme des Mautsystems sind hauptsächlich durch asynchrone Schnittstellen (Queues) verbunden. Mit wenigen Ausnahmen sind alle Teilsysteme gut voneinander entkoppelt. Die Schnittstellen waren sauber definiert und stabil. Lediglich das Zusammenspiel zwischen dezentralen Systemen in den Werkstätten und den Zentralsystemen beim Einbau der OBU erfordert komplexe Transaktionen. Hier gab es einige Design-Mängel. In Summe gab somit bis auf einzelne Ausnahmen keine besonderen Architektur-Risiken. III. Komplexität der Aufgabe Ein System mit der beschriebenen Kombination von verschiedenen Technologien war vorher noch nie gebaut worden. Auch wenn die Technologien selbst bewährt sind, so lag doch in ihrer Kombination – verbunden mit sehr hohen Anforderungen an Performance, Last und Sicherheit – ein hohes Risiko. Die Komplexität dieser Kombination wurde sicher unterschätzt. IV. Die OBU als dezentrales IT-System Die wesentliche Herausforderung war die Onboard Unit (OBU). Die OBU ist ein hochkomplexes, dezentrales und eingebettetes System mit folgenden Komponenten: • GPS-Empfänger, • GSM-Modul, • Infrarot-Schnittstelle, • Komplette Abbildung des deutschen Autobahnnetzes „on-board“, • Vollständiges Tarifmodell, • Online-Update für Tarife und Autobahnnetz („OBU 2“), • Authentisierung und Autorisierung, • Sicherung gegen Diebstahl und Betrug. Insbesondere die hohen Sicherheitsanforderungen an die OBU führten in der Anlaufphase zu einer hohen Ausfallrate, da sich die OBU bei Fehlern beim Einbau automatisch abschaltete und erst aufwendig wieder aktiviert werden musste – was jeweils für den betreffenden Lkw mindesten einen Tag Werkstattaufenthalt bedeutete.

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Die technische Stabilität unter rauen Umgebungsbedingungen und in vielfältigen Betriebszuständen war anfänglich nicht hinreichend. Die Komplexität der Aufgabe, eine halbe Million Geräte zu installieren, zu personalisieren und zu überwachen, wurde dramatisch unterschätzt. All dies zusammen war der Grund für die erste Verschiebung des Starttermins. Insgesamt bestanden also hohe Risiken auf Grund der Komplexität der Aufgabe, insbesondere in Bezug auf die OBU. V. Anzahl der Gesellschaften, Standorte etc. Insgesamt waren 8 verschiedene Lieferanten an ca. 15 Standorten am Projekt beteiligt. Die Zahl der Lieferanten ist im Wesentlichen durch die verschiedenen technischen Komponenten bedingt. Für die OBU und die MautTerminals gibt es je zwei Lieferanten, für die Mautbrücken, die OBU-Software und die Kontrollfahrzeuge je einen. Für die zentralen Systeme und die Gesamt-Integration war die T-Systems verantwortlich. Diese Aufteilung ist sinnvoll. Die hohe Anzahl der Standorte der T-Systems und die große Zahl der beteiligten Unternehmenseinheiten waren eine Quelle zusätzlicher Komplexität, insgesamt aber im Rahmen des Machbaren. Auf eine Offshore-Entwicklung wurde glücklicherweise verzichtet; dies hätte eine weitere Komplexitätssteigerung verursacht. Insgesamt bestand aufgrund der Anzahl der beteiligten Gesellschaften und Standorte nur ein mittleres Risiko. VI. Zeitplan Aus dem bisher Gesagten ergibt sich, dass es sich bei dem Projekt um eine sehr anspruchsvolle Integrationsaufgabe handelte. Hinzu kamen hohe Performance-, Last- und Sicherheitsanforderungen sowie der Rollout der OBU, eines dezentralen, hochkomplexen IT-Systems. Angesichts dieser hohen Anforderungen war der Zeitplan von vornherein unrealistisch.



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VII. Zusammenfassung der Risiken Zusammenfassend ergibt sich folgende Risikoübersicht: Themenbereich

Risiko

Technologie

gering

System-Architektur

Im Wesentlichen gering

Komplexität der Aufgabe

hoch

OBU als dezentrales System

hoch

Anzahl der Gesellschaften, Standorte etc.

mittel

Zeitplan

sehr hoch

D. Warum war das Projekt am Ende doch noch erfolgreich? Die oben aufgeführte Bewertung zeigt, dass der Zeitplan angesichts der hohen Komplexität von vornherein sehr ehrgeizig war. Im Prinzip kann man durchaus solch hohe Risiken eingehen, wenn denn ein Handlungsspielraum vorhanden ist, innerhalb dessen man auf den Eintritt von Risiken reagieren kann. Genau dies aber war bei Toll Collect nicht gegeben. Die üblichen Auswege – Terminverschiebung, Stufung, Konzentration auf die Kernfunktionen, Verschiebung weniger wichtiger Dinge nach hinten – waren durch die Ausschreibung versperrt. Funktionsumfang und Zeitplan waren dort minutiös festgelegt. Es handelte sich also um eine Art von Projekt, die Ed Yourdon als „death march“ beschreibt. Ed Yourdon gibt in seinem gleichnamigen Buch für solche Fälle eine Reihe von Hinweisen. Einige weitere haben wir aus eigener Erfahrung hinzugefügt. Worauf also kommt es an? 1. Sich der Situation immer wieder bewusst werden. 2. Allen Ballast über Bord werfen. 3. Software bauen, die „gut genug“ ist. 4. Die internen Prozesse optimieren. 5. Kooperation und Kommunikation verbessern. 6. Ein Kern-Team aufbauen, das sich 100 % auf den Erfolg konzentriert. 7. Vertrauen und Zuversicht (wieder) aufbauen. 8. Arbeiten, arbeiten und noch mal arbeiten. Im Fall des Projektes Toll Collect waren die Punkte 1 und 4 bis 8 von besonderer Bedeutung. Hierauf wird im Folgenden näher eingegangen.

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I. Sich der Lage immer wieder bewusst werden In solchen Situationen tendiert man dazu, intuitiv die Komplexität zu reduzieren und wesentliche Risiken auszublenden. Hier ist es jedoch wichtig, die Komplexität wahrnehmen zu lernen und damit die Situation annehmen zu lernen. Erst auf dieser Basis kann man dann über neue Lösungen nachdenken. Im Fall des Projektes Toll Collect wurde nach der zweiten Terminverschiebung im November 2004 eine gründliche Lagebeurteilung vorgenommen. Daraus wurde ein neuer Zeitplan entwickelt, der immer noch sehr ehrgeizig war, diesmal aber eine reelle Chance auf Erfolg hatte (und schließlich auch erfolgreich war). Der Preis dafür allerdings war hoch: – Das Verkehrsministerium kündigte zunächst den Vertrag. – Als Konsequenz daraus ergaben sich enorme Image-Probleme in der Öffentlichkeit für DaimlerChrysler und die Telekom (und für die deutsche Industrie insgesamt). – Mehrere Milliarden Euro Einnahmen entgingen dem Bundeshaushalt. Da­ raus ergaben sich hohe Schadensersatz-Forderungen, die bis heute nicht abschließend geregelt sind. Trotzdem wäre es ohne eine Offenlegung und Akzeptanz der tatsächlichen Lage nie zu einem Erfolg des Projektes gekommen. II. Allen Ballast über Bord werfen Projektbürokratie, unnötig formale Prozesse etc. müssen in einer solchen Situation radikal abgebaut werden. Auch wenn ein Projekt dieser Größe und Charakteristik nicht agil abgewickelt werden kann, so kann man doch von einigen der Prinzipien der agilen Softwareentwicklung profitieren (vgl. Cockburn, Alistair, 2001). Jegliche Experimente mit neuen Tools, Technologien oder Methoden müssen vom Projektmanagement strikt unterbunden werden. Nur eine solche „Bescheidenheit“ gewährleistet einen Projekterfolg. III. Software bauen, die „gut genug“ ist In ähnlicher Weise geht es bei der Realisierung der Software um „Bescheidenheit“. Es kann nicht mehr darum gehen, „ausgezeichnete“ Software zu bauen. Es geht vielmehr darum, Software zu bauen, die „gut genug“ ist für den Zweck, den sie auszuführen hat.



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Abbildung 3: Entwicklungs- und Testprozess

Dazu gehört zum Beispiel: – Beim Fehlermanagement müssen die Fehler streng priorisiert werden. Nur Fehler der Priorität 1, die den Betrieb unmittelbar gefährden, werden im ersten Schritt behoben. – Bei allen Änderungswünschen ist äußerste Vorsicht geboten. Es muss in jedem Fall eine strenge Change-Request-Kontrolle eingeführt werden, bei der sehr sorgfältig geprüft wird, ob es in Einzelfällen zu einer Änderung kommen soll. IV. Die internen Prozesse optimieren Bei den internen Prozessen ist vor allem auf ein konsequentes Konfigurations- und Releasemanagement und den Aufbau effizienter Testumgebungen und -prozesse zu achten. Bei Toll Collect gab es einen gut ausgearbeiteten „Staging Process“ für funktionale und betriebliche Tests (Abbildung 3). Dies stellte eine entscheidende Grundlage für das Release-Management dar. Verschiedene getrennte Test-Umgebungen waren vorhanden, teilweise mit identischer Hardware wie in Produktion. Die Integration der verschiedenen Teilsysteme erfolgte bei T-Systems. Parallel-Entwicklungen (Branching) wurden aus Gründen der Einfachheit vermieden, obwohl dies Flexibilität kostete.

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V. Kooperation und Kommunikation verbessern In solch kritischen Projekten kommt es zwangläufig zu erheblichen Spannungen und Auseinandersetzungen zwischen den Partnern. Dies war auch bei Toll Collect der Fall. Eine wesentliche Aufgabe bestand darin, diese Aus­ einandersetzungen zu kanalisieren, zu versachlichen und dort zu vermitteln, wo die direkte Kommunikation nicht mehr funktionierte. Dazu muss man zunächst das System und seine Zusammenhänge, die Informatik und die Eigenheiten großer Projekte verstehen. Dieses Verständnis ist aber bei weitem noch nicht hinreichend; Hinzukommen muss auch die Fähigkeit, sich in die Situation der beteiligten Parteien hineinzuversetzen. Dazu gehörten im Falle Toll Collect die Entwickler, das SAP-Basis-Team, das Rechenzentrum, das Topmanagement, die Fachbereiche und nicht zuletzt die zahlreichen externen Berater. Für jede dieser Parteien musste die richtige Ebene und Art der Kommunikation gefunden werden – manchmal die technische, manchmal die politische, manchmal die persönliche und meistens von jeder etwas. Zusammenfassend kann man sagen: Es gilt, ein Netzwerk von Menschen aufzubauen, die in der Lage sind, die verschiedenen Parteien, Sichtweisen und Interessen zu überbrücken. VI. Ein Kern-Team aufbauen, das sich 100% auf den Erfolg konzentriert (und weiß, wovon es redet …) Nach dem zweiten Fehlschlag übernahm im März 2004 ein Team erfahrener Projektmanager / innen (hauptsächlich aus der T-Systems) die Projektleitung auf Toll Collect-Seite. Auch auf der T-Systems-Seite wurden neue Manager und eine neue Organisation eingeführt. Die Verantwortung wurde geklärt. Eine effiziente Berichts- und Meeting-Struktur wurde eingeführt. Strenges und konsequentes Projektmanagement war ein Schlüsselfaktor. Auf der Basis dieser Reorganisation bildete sich schließlich ein Kernteam heraus, das sich zu 100% auf den Erfolg fokussierte und konsequent auf die Ergebnisse konzentriert war. Hinzu kam eine hohe Management- und Sachkompetenz dieses Teams. VII. Vertrauen und Zuversicht (wieder) aufbauen Neben der Neu-Organisation des Projektes wurde auch der Funktionsumfang verändert. Wie bereits erwähnt wurde die „Luftschnittstelle“ aus dem Umfang der ersten Stufe herausgenommen. Damit gab es nun wieder einen



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Abbildung 4: Mission impossible (nach Ed Yourdon, „Death March“)

realistischen Plan. Dies war die Grundlage dafür, im Team und gegenüber den Auftraggebern das zerstörte Vertrauen wieder herzustellen. Das Managementteam der Toll Collect investierte sehr viel in die Kommunikation mit dem BAG und dem Ministerium; aktive Kommunikation, volle Transparenz und volle Erreichbarkeit waren hier Schlüsselfaktoren. Darüber hinaus wurde ein externer Gutachter bestellt, der die Ergebnisse der Tests beurteilte und die Rolle eines parteiübergreifenden fachlichen Vermittlers übernahm. Auch im Team wuchs das Vertrauen wieder. Aus einem „Selbstmord-Projekt“ wurde ein „hässliches Projekt“, das schließlich die „Mission impos­ sible“ ermöglichte (Abbildung 4). VIII. Arbeiten, arbeiten und noch mal arbeiten Schließlich war der extreme Einsatz der Beteiligten ein herausragender Erfolgsfaktor. An vielen Stellen im Projekt Toll Collect wurde bis zur Erschöpfung gearbeitet. Ohne Heldentum gibt es keinen Erfolg in einem derartigen Projekt!

E. Zusammenfassung Zusammenfassend kann man folgende Erfolgsfaktoren nennen: 1. Egal wie schmerzhaft es war – ein realistisches Bild der Lage und ein realistischer Plan waren die ersten Schritte zum letztendlichen Erfolg! 2. Strenges und konsequentes Projektmanagement war ein wichtiger Erfolgsfaktor.

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3. Ein Netzwerk von Menschen, das unterschiedliche Gesellschaften, Sichtweisen und Interessen verbindet, hilft viel. 4. Manchmal braucht es Helden! Literaturverzeichnis Cockburn, Alistair (2001): Agile Software Development: Software Through People, Addison-Wesley Longman, Amsterdam. Tiltmann, T. (2007): Agile Entwicklung von CSCW-Anwendungen für regionale Bildungsnetzwerke. Wissenschaftlicher Verlag Mainz in Aachen Band 58. Yourdon, Ed (2nd ed., 2003) Death March, Prentice Hall.

Forum 1

Mit systemischem Blick für Entscheidungen – Erweiterte Wirtschaftlichkeitsbewertung von Geschäftsprozessen

Erweiterte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von Lkw-Konvois mit der Nutzenorientierten Wirtschaftlichkeitsschätzung Von Heiko Sennewald, Tom Tiltmann und Christiane Michulitz

A. Einleitung Aktuelle Verkehrsprognosen gehen von einem stetigen Wachstum der Güterverkehrsleistung von 64 % (Basis 1997) bis zum Jahr 2015 in Deutschland aus (BMVBW 2000). Eine Erweiterung des Straßennetzes ist jedoch nur im begrenzten Rahmen möglich (VDA 2004). Deshalb müssen Lösungen gefunden werden, mit denen das heutige Verkehrssystem sicherer und ressourcenschonender gestaltet wird (Henning 2004). Eine Lösungsstrategie ist das Konzept der „Züge auf der Straße“, in dem Nutzfahrzeuge (Lkw) mit Hilfe von Fahrerassistenzsystemen elektronisch zu Konvois gekoppelt werden (Henning / Preuschoff 2003, Savelsberg 2005). Diese fahren in sehr kleinen Abständen (ca. 10 m bis 15 m) auf Autobahnen, sparen dadurch Verkehrsfläche und ermöglichen eine Beruhigung des Verkehrsflusses. Durch die Ausnutzung des Windschattens wird zusätzlich eine Kraftstoffersparnis von bis zu 20 % für die Folgefahrzeuge und ca. 2 % für das Führungsfahrzeug erwartet (Backhaus 1999). Gleichzeitig wird davon ausgegangen, dass durch das System eine Entlastung der Fahrer erreicht wird, womit die Sicherheit im Straßenverkehr steigt (Savelsberg 2005). Im durch das BMWi geförderten Verbundprojekt „Entwicklung und Untersuchung des Einsatzes von Lkw-Konvois (KONVOI)“ werden insgesamt vier Lkw-Versuchsträger mit der nötigen Fahrzeug-, Automatisierungs- und Informationstechnik ausgestattet, um verschieden lange Lkw-Konvois auf Autobahnen zu bilden. Dabei werden in realen und virtuellen Fahrversuchen – unter Einsatz der vier Lkw-Versuchsträger und eines Lkw-Fahrsimulators – die Auswirkungen und Effekte auf den Verkehr analysiert (Henning 2004). Im Rahmen dieser Veröffentlichung werden die vorläufigen Ergebnisse der erweiterten Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von Lkw-Konvois aus dem Projekt KONVOI vorgestellt.

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Heiko Sennewald, Tom Tiltmann und Christiane Michulitz

B. Erweiterte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung im Projekt KONVOI Lkw-Konvois sind aufgrund ihrer komplexen Wechselwirkungen im Spannungsfeld Spedition, Kraftfahrer und Verkehrsteilnehmer mit traditionellen Wirtschaftlichkeitsanalysen wie der Return-on-Investment-Methode (Wöhe 1993) bzw. der Kapitalwertmethode (Perridon 2007) nicht umfassend zu ­bewerten. Der Grund sind die in diesen Methoden nicht berücksichtigten weichen Einflussfaktoren, wie z. B. die zusätzliche Wartezeit der Fahrer auf andere Konvoiteilnehmer, um einen Lkw-Konvoi zu bilden. Um diese Einflüsse in der Bewertung des Gesamtsystems zu berücksichtigen, müssen ­Methoden der erweiterten Wirtschaftlichkeitsanalyse angewendet werden, die neben den rein monetären auch die nicht-monetären Einflüsse berücksich­tigen.

C. Das NOWS-Verfahren Die Nutzenorientierte Wirtschaftlichkeitsschätzung (NOWS) (Weydandt 2000) gehört zur Gruppe der erweiterten Wirtschaftlichkeitsanalyseverfahren. Verfahren dieser Gruppe sind in der Lage, Entscheidungsträger mit Informationen quantitativer und qualitativer Natur zu unterstützen, indem bei der Bewertung sowohl Expertenwisssen (primär qualitativ) als auch finanzbasierte Informationen (primär quantitativ) einfließen. Im Vergleich zu den klassischen Wirtschaftlichkeitsverfahren, die sich beinahe ausschließlich auf die monetären Zielgrößen Kosten und Erlöse beschränken, erlaubt das NOWS-Verfahren darüber hinaus, nicht-monetäre Zielgrößen wie z. B. Zeit, Flexibilität und die Mitarbeiter-Perspektive einer monetären Bewertung zuzuführen. Das Verfahren ist eine Weiterentwicklung der Nutzwertanalyse nach IBM (Nagel 1988). Die Kosten- und Nutzenermittlung erfolgt in einem siebenstufigen Prozess, welcher an den allgemeinen Problemlösungsprozess angelehnt ist (vgl. Abbildung 1). Zunächst trägt ein Team von Experten seine Kenntnisse und Erfahrungen bezüglich der zu bewertenden Lösungsalternative in einer Ist- / Soll-Analyse mit einer Sammlung von möglichen Einzelaspekten in einer oder mehreren moderierten Sitzungen zusammen (Schritt 1 bis 4). Die Dauer dieses Prozesses hängt vom Umfang und dem Planungsstadium der betrachteten strategischen Alternativen ab. Dies kann ein paar Stunden oder mehrere Tage in Anspruch nehmen. Wenn der zu bewertende Sachverhalt in seiner Ausgestaltung schon bekannt ist, so kann die Ist- / Soll-Analyse zusammenfassend als Einleitung dienen und anschließend die Bewertung direkt und im Detail durchgeführt werden (von Schritt 1 zu Schritt 5). Das eigentliche Verfahren beruht auf der Entwicklung von zwei 3×3-Matrizen (eine für die Kosten und eine für die Nutzen), bei denen direkte, indi-



Erweiterte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von Lkw-Konvois

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Abbildung 1: Bewertungsprozess – NOWS-Verfahren

rekte und schwer erfassbare Nutzen / Kosten mit Eintrittswahrscheinlichkeiten (hoch, mittel, niedrig) korreliert werden, wobei die entsprechenden Werte jeweils zunächst qualitativ und anschließend in Geldeinheiten ermittelt werden (Schritt 5a–d). Hierbei ist das Erfahrungswissen der Experten einerseits und die Verwendung konkreter, problemrelevanter Zahlen andererseits der Grundstein der monetären Bewertung. Beide Matrizen ergeben jeweils eine Kosten- bzw. Nutzenfunktion über ein neunstufiges Intervall von Nutzen- bzw. Kostenwerten, die nun mit Hilfe des Schemas nach NOWS kategorisiert und bewertet werden. Die kumulierten Kosten- und Nutzenfaktoren werden in einer Grafik visualisiert. Der Schnittpunkt der beiden Kurven ist schließlich entscheidend für die Wirtschaftlichkeitsschätzung. Aus dem Schnittpunkt der Kurven ergibt sich ein Kennwert, der angibt, wie lohnend bzw. empfehlenswert eine Investition ist.

D. Beispielszenario Entscheidend für den Erfolg des Konvoisystems ist die Akzeptanz des Systems bei den Spediteuren. Für diese Gruppe wird im Folgenden ein Beispiel­ szenario vorgestellt. Denn die Spediteure müssen die Investition in das ­Konvoisystem tätigen und nach dem Erwerb im laufenden Speditionsbetrieb einsetzen. Deshalb muss das Konvoisystem einen entsprechenden betriebswirtschaftlichen Nutzen aufweisen.

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Heiko Sennewald, Tom Tiltmann und Christiane Michulitz

Im folgenden Abschnitt wird eine erweiterte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung für einen Spediteur durchgeführt, der sich für oder gegen eine Investition in das Konvoisystem entscheiden muss. In dem Szenario „Spediteur“ wird von einem mittelgroßen Fuhrpark von 30 Lkw und 36 Berufskraftfahrern ausgegangen. Die Wirtschaftlichkeitsrechnung soll einem Betrachtungszeitraum von fünf Jahren unterliegen, da ab diesem Zeitpunkt die Fahrzeuge abgeschrieben sind und in der Regel verkauft werden. Die jährliche Fahrleistung eines Lkw beträgt in diesem Szenario durchschnittlich 150.000 km. Es wird von einem Durchschnittsverbrauch von 35 Litern auf 100 km bei einem Lkw mit Sattelauflieger (bis zu 40 t) ausgegangen. Der Kraftstoffpreis wird konservativ bei 1 € pro Liter angesetzt. Darüber hinaus werden die folgenden Annahmen für den Einsatz des Konvoisystems im Speditionsbetrieb getroffen: Die Investitionen in das Konvoisystem werden mit 3.500 € pro Fahrzeug angenommen. Ein Lkw fährt durchschnittlich 45 % seiner Gesamtkilometerleistung im Konvoi und spart durchschnittlich 10 % an Kraftstoff ein (Mittelwert des Kraftstoffverbrauchs eines Führungs- und Folgefahrzeuges). Durch den Einsatz des Konvoisystems werden zusätzliche Wartezeiten auf andere Konvoiteilnehmer zwischen 5 und 15 Minuten erwartet.

E. Wirtschaftlichkeit von Lkw-Konvois Die erweiterte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung wurde in Zusammenarbeit mit Spediteuren, Psychologen, Wissenschaftlern und Vertretern des Verkehrsministeriums im Rahmen eines ganztägigen Workshops durchgeführt. Auf diese Weise konnten möglichst viele Aspekte des Beispielszenarios erfasst werden. Für die beteiligten Spediteure standen die direkt zu bewertenden Kostenund Nutzenfaktoren im Vordergrund. Neben den Kosten für den Einbau der Geräte und der Kennzeichnungspflicht für den Konvoibetrieb wurden auch Kosten für die Schulung der Fahrer im Umgang mit dem System veranschlagt. Diese Kosten kumulierten sich unter den Randbedingungen des Einsatzes von dreißig Fahrzeugen zu einer Summe von 232.500 €. Die Kosten eines den Lkw im Konvoibetrieb lenkenden Gerätes wurden mit 3.500  € pro Einheit veranschlagt. Die Schulung für einen einzelnen Fahrer wurde auf 1.000 € geschätzt. Die Kennzeichnung der Lkw wurde mit einem Betrag von 50 € pro Fahrzeug angesetzt. Diese Kosten wurden innerhalb des NOWS-Schemas als direkte Kosten mit einer hohen Eintrittswahrscheinlichkeit eingeordnet. Als indirekte Kosten mit einer hohen Eintrittswahrscheinlichkeit sind die Wartungskosten für die eingebauten Fahrzeugeinheiten, der mit der Schulung verbundene Arbeitsausfall sowie die zusätzliche Wartezeit, die die Fahrer auf Rastplätzen verbringen, um auf andere Lkw für die Bildung eines Konvois zu



Erweiterte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von Lkw-Konvois

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Abbildung 2: Ergebnis der wirtschaftlichen Bewertung des KONVOI-Systems

warten, eingeordnet worden. Als Gesamtsumme ist ein Wert von 116.875  € angegeben worden, wobei die zusätzliche Wartezeit mit 71.875 € als größter Unkostenfaktor identifiziert wurde. Als indirekte Kostenfaktoren, die mit einer mittleren Eintrittswahrscheinlichkeit zum Tragen kommen, sind die durch Reparaturen der in den Fahrzeugen eingebauten Einheiten verursachten Kosten sowie die durch eine Verlängerung der Wartezeit auf zehn Minuten entstehenden Kosten eingestuft worden. Als Gesamtbetrag sind 76.875 € angenommen worden. Eine weitere Wartezeitverlängerung auf fünfzehn Minuten wurde mit einer niedrigen Eintrittswahrscheinlichkeit festgelegt worden und wurde mit einem Betrag von 71.875  € geschätzt. Die restlichen genannten Einflussfaktoren, wie die Kosten des Veränderungsprozesses u. a. konnten nicht quantifiziert werden und wurden deshalb auch in der Berechnung nicht berücksichtigt. Auf der Nutzenseite wurden als direkter Nutzen mit einer hohen Eintrittswahrscheinlichkeit die Treibstoffeinsparungen aufgrund der Nutzung des Windschattens des vorherigen Fahrzeuges genannt worden. Der durch die Treibstoffersparnis zu erzielende Betrag richtet sich nach dem Anteil der im Konvoi zurückgelegten Strecke. Bei einem Streckenanteil von 45 % mit den im Kapitel Szenario erläuterten Randbedingungen ergibt sich ein Betrag von 354.375 €. Wenn der Streckenanteil der Konvoifahrten bei 80 % liegt, so ergibt sich ein Betrag von 630.000 €. Die Verringerung der Versicherungsprämie aufgrund der erhöhten Sicherheit ist als indirekter Nutzenfaktor mit einer mittleren Eintrittwahrscheinlichkeit veranschlagt worden. Der geschätzte Betrag wies eine Höhe von 15.000 € auf.

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Zusätzlich wurde als indirekter Nutzenfaktor mit einer mittleren Eintrittswahrscheinlichkeit die Erhöhung der Sicherheit durch die Verringerung der Unfälle mit 5.000 € angegeben. Die übrigen Nutzenfaktoren waren durch die Teilnehmer nicht näher zu quantifizieren. Der sich aus den kumulierten Kosten- und Nutzenfaktoren ergebende Verlauf der NOWS-Kurve ist in Abbildung 2 dargestellt. Der Schnittpunkt der Kosten- und Nutzenkurve liegt bei einem Kennwert von 2,9. Die Investition aus der Sicht eines Spediteurs wird damit durch die Experten positiv eingeschätzt.

F. Zusammenfassung und Ausblick Die wirtschaftliche Betrachtung von Lkw-Konvois mit einem Zeithorizont von 5 Jahren aus der Sicht der einzelnen Spedition hat ergeben, dass sich die Investition in das Konvoisystem unter den gegebenen Randbedingungen für einen Spediteur lohnt. Neben den direkten Kosten- und Nutzenfaktoren konnten auch Einflüsse berücksichtigt werden, die nur schwer oder gar nicht durch Methoden der traditionellen Wirtschaftlichkeitsanalyse abgebildet werden können. Zukünftige Untersuchungen werden andere Rahmenbedingungen zugrunde legen und eine gesamtgesellschaftliche Betrachtung beinhalten. Dort kommen dann auch volkswirtschaftliche Kosten und Nutzen zum Tragen, die für eine einzelne Spedition nur als externe Kosten und Nutzen auftreten bzw. für diese keine Rolle spielen. Literaturverzeichnis Backhaus, R. (1999): Die elektronische Deichsel: Fahrerassistenzsystem für Lkw. Automobiltechnische Zeitung, Band 101, Heft 7 / 8: 572–573. Wiesbaden. BMVBW (2000): Verkehrsbericht 2000. Integrierte Verkehrspolitik. Unser Konzept für eine mobile Zukunft. Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen. Berlin. Henning, K. (Hrsg.) (2004): Vorhabensbeschreibung des Verbundprojektes „Entwicklung und Untersuchung des Einsatzes von elektronisch gekoppelten Lkw-Konvois (KONVOI)“. RWTH Aachen. Laufzeit des Projektes: 2005 bis 2008. Gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi). Henning, K. / Preuschoff, E. (Hrsg.) (2003): Einsatzszenarien für Fahrerassistenzsysteme im Güterverkehr und deren Bewertung. VDI Bericht Nr.  531. VDI Verlag, Düsseldorf, 2003. Nagel, K. (1988): Nutzen der Informationsverarbeitung: Methoden zur Bewertung von strategischen Wettbewerbsvorteilen, Produktivitätsverbesserungen und Kosteneinsparungen, Oldenburg.



Erweiterte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von Lkw-Konvois

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Perridon, L. / Steiner, M. (2007): Finanzwirtschaft der Unternehmung, Vahlen. Savelsberg, E. (Hrsg.) (2005): Lastenheft für elektronisch gekoppelte Lkw-Konvois. VDI Bericht Nr. 21, Reihe 22, VDI Verlag, Düsseldorf. VDA (2004): Auto Jahresbericht 2004. Verband der deutschen Automobilindustrie e. V. Heinrich Druck + Medien. Frankfurt am Main. Weydandt, D. (2000): Beteiligungsorientierte wirtschaftliche Bewertung von technischen Investitionen für prozeßorientierte Fertigungsinseln, Aachen: 61 ff. Wöhe, G. (1993): Einführung in die Allgemeine Betriebswirtschaftslehre, München.

Hard Costs, Soft Benefits – The Development of an ROI Tool for Communicating the Business Value of Usability Engineering By Tobias Komischke

A. Substantiating the Benefits of Usability Engineering Product management typically has a number of different options to boost the system’s market success. All these options have costs and benefits asso­ ciated. Because budgets are tight, a manager has to decide which options he wants to fund. In this situation, a manager may or may not be knowledgeable about cost-benefit aspects of all possible options. He will decide based on the optimum return on his investment. This is true especially in industries that produce and sell expensive investment goods like computed tomography scanners or provide complete technical systems e.g. in the area of industrial automation. Here, development and realization costs are high and the voice of an end-user struggling with the product’s usability is far less audible than with consumer products where the buyer of a product is typically also the user. So how can the benefit of usability engineering be communicated? Usability engineering falls short in providing hard facts. There are several reasons for that: • Typically, clients do not want to allocate resources to set up a baseline which an optimized product can be compared against after carrying out ­usability engineering. • Usability engineering usually does not happen in a vacuum. There are­ other measures to boost the market success of a product that are applied at the same time: marketing campaigns, improved back-end technology, pricing strategy, etc. It’s hard to isolate the part that usability engineering contributed to a change in sales. Because of this, the benefits are usually expressed qualitatively by explaining the mechanical leverage of usability engineering. Bias and Mayhew’s (2005) book “Cost-justifying usability” is published in the second edition and provides more detailed examples of costs and benefits associated with usability engineering and the resulting value for businesses. Although the data is well-founded and various calculations on the return in hard Dollars are in-

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Tobias Komischke

cluded, the case studies only represent a specific and unique set of conditions. So while the fundamental leverage of usability engineering is clearly visible, the transferability to other projects, products or industries other than e-business is not trivial. Furthermore, consolidated statements from metaanalyses assessing the cost-benefit ratio for usability as $ 1:$ 2–$ 100 (Pressman 1992) or $ 1:$ 10–$ 100 (Gilb 1988) may be even contra-beneficial for selling usability. The ratio’s broad range may be interpreted as an imprecision that a person who has to decide on spending serious money on usability would rather like to avoid. Instead, he would ask for the specific return for his unique product. It was therefore our goal to develop a tool that generates the return based on specific and unique project / product / system conditions.

B. Metrics for Quantifying Business Value Of course, qualitative arguments for usability engineering are correct and should be communicated and discussed. Yet, in terms of multi-channeling, different persons need to be addressed by different means. Most decision makers with budget responsibility are trained in business administration and base their decision on hard facts – or what they perceive as hard facts. A language that these persons understand is business metrics. These are regularly used to evaluate dissimilar investment proposals. After benchmarking other ROI tools that are used within our conglomerate, we decided to consider the following two metrics: –  Return on Investment (ROI): The ratio of money gained or lost on an investment relative to the amount of money invested. Usually ROI is stated in percent but can also be stated in Dollars. ROI does not indicate how long an investment is held, nor does it consider the time function of money (capital value). –  Net Present Value (NPV): The net value of an investment expressed in Dollars / EUROs at the current time. The NPV is the amount of money that an investor would have if he were to make all the investments today and get all the returns today. Each cash inflow / outflow is discounted back to its PV. These are then summed up. An investment is advantageous if its NPV is not negative. The former metric places more emphasis on the general relationship between inflows and outflows, while the latter makes these cash flows comparable even if they happen at different points in time. The challenge is that both metrics require costs and benefits to be represented in monetary units, i. e. the costs and benefits mentioned above need to be monetarized for each specific circumstance.



Hard Costs, Soft Benefits – The Development of an ROI Tool

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C. Towards a Generic ROI Tool One approach to not only translate qualitative costs and benefits into mone­ tary units, but to also provide decision support on an investment opportunity is the NOWS methodology (Hartmann 1997). It provides a way of expressing ROI for different combinations of cost and benefit sub-categories as well as risk levels. NOWS categorizes costs and benefits into the sub-categories “direct”, “indirect”, and “hard to assess” respectively. In customer workshops subject matter experts assign cash amounts to each cost and benefit. To accommodate for uncertainty in the estimations, incidence rates are also considered. The values are cumulated diametrically across their sub-categories and risk levels. The resulting cash amounts can be shown as two graphs, one representing the costs, the other representing the benefits (see figure 1).

Figure 1

On the very left of the visualization the benefit graph only considers those benefits that are highly probable while all cost sub-categories are taken into consideration. Moving to the right, the benefit graph would gradually consider also the indirect and hard to assess benefits while the cost graph would more and more focus on the highly probable costs. The left side of the visualization thus represents the view of a pessimistic investor and the right side represents an optimistic investor. If the benefits are consistently higher than the costs then even a very cautious or pessimistic decision maker would have to acknowledge that the investment is beneficial. If both graphs for costs and benefits intersect, the graphic allows mapping the location of the intersection to different levels of pessimistic, neutral or optimistic view points. We decided to develop our own tool that combines NOWS with ROI and NPV. Aim was to use the tool for communicating our value in the context of a specific project / product setting. We would then take the tool to a decision

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Tobias Komischke

maker and ask questions that are easy to answer and specific to his business, project and product. We work in different application domains including medical, automation, transportation, and automotive. Through focused interviews conducted by the Institute for Entrepreneurial Cybernetics (located in Aachen, Germany) the group’s knowledge was formalized and a raw concept was drafted consisting of a set of questions to be asked to our clients, focusing on various monetary costs and benefits in the NOWS subcategories “direct”, “indirect” and “hard to assess”. The questions were validated with executives of our company. They commented on the quality of the questions such as understandability and ease of finding monetarized answers. They also applied real data from a past project in order to come up with cash values. Based on the input, the questions were refined and – together with the NOWS algorithm and ROI /  NPV calculations – integrated in a first tool concept. The exemplary data gathered during the validation session with the executives was used to test the concept. As it turned out, the NOWS benefits graph was consistently higher than the costs graph; there was no intersection. Consequently, the investment could be recommended without reservations. Documentation was done concurrently with the concept development, thus programming was able to start the day after concept finalization.

D. The Tool The software program is based on Java and features three main modules: –  Question and profile management: the basic set of questions that were developed during the workshops specifically for our team consists of 33 questions. Many of them are redundant, which is why the tool includes a ­redundancy check. As a result from the internal workshop, the questions are already categorized to the main categories “Benefit” or “Cost” and the subcategories “direct”, “indirect”, and “hard to assess”. Questions can be added, changed and saved to customer or domain-specific profiles. –  Session Management: a session is a saved case calculation. This module allows creating new sessions, save sessions, access saved sessions as well as triggering a meta-calculation across several selected or all sessions. Within each session the questions to be asked can be selected from the basic set of questions or pre-defined profiles. According to the NOWS concept, each question can be answered with an incidence rate (High, Middle, Low), the monetarization (Dollars / EUROs) and the time in which the return can be ­realized (we considered the duration of the usability engineering project and



Hard Costs, Soft Benefits – The Development of an ROI Tool

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up to 3 years after project finish (1-year increments)). The calculated results can be exported as graphics. – Synchronization with group: this module allows sharing new or revised questions with the rest of our group. In order to continuously optimize the questions for specific customer segments and industry domains, this module allows each user to transfer questions from the team server to his or her tool and to upload own questions to the server. Otherwise the tool would be used offline at customer sites.

E. First Application We applied the tool using data acquired at a meeting with product managers at one of our operating companies. The results are shown in figure 2. We asked 19 questions in total, focused mainly on directly assessable and highly probable costs and benefits. The reason for that were the time constraints of the meeting and the availability of necessary valid data to answer the questions in monetary units. Since this in turn limits the expressiveness of the NOWS graphs, a future consequence for us is to plan enough time for the meetings and their preparations. As there was no intersection of the resulting cost and benefit graphs, investmenting in a usability engineering project

Figure 2

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could be recommended without restrictions according to our tool. This interpretation was shared by the managers, who had no problem understanding and interpreting the results, either. The tool is now available for use in our group. After just a couple of weeks it is still too early for a conclusive proof of concept, however we plan to assess the helpfulness one year after release. References Bias, R. G. / Mayhew, D. J. (eds.) (2005): Cost-Justifying Usability. 2nd edition, Else­ vier, San Francisco. Gilb, T. (1988): Principles of Software Engineering Management, Addison Wesley, Reading, MA. Hartmann, E. A. (2005): Arbeitssysteme und Arbeitsprozesse (Work systems and work processes). Vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zuerich, Zurich, Switzerland. Pressman, R. S. (1992): Software Engineering: A Practitioner’s Approach, McGrawHill, New York, NY.

Ein konzeptionelles Simulationsmodell betrieblichen Erfolgs basierend auf strategischen Fähigkeiten Von Andreas Größler1

A. Betrieblicher Erfolg ist unwahrscheinlich In diesem Beitrag wird die Frage diskutiert, inwieweit und warum Unternehmen erfolgreich sein können. Der Hintergrund dieser Fragestellung liegt darin, dass einerseits Unternehmen und ihre Umwelt ein komplexes System bilden und andererseits menschliche Akteure (also auch die Unternehmensführung) nur begrenzt rational sind. Begrenzte Rationalität drückt sich darin aus, dass Menschen in komplexen Situationen häufig eben nicht die „besten“ Entscheidungen treffen und regelmäßig nur suboptimale Ergebnisse erzielen. Die Gründe hierfür liegen insbesondere in dem geringeren kognitiven Aufwand, der mit der Anwendung einfacher Heuristiken (im Gegensatz zu einer Suche nach dem Optimum) verbunden ist und der häufig erst eine Entscheidung in angemessener Zeit erlaubt. So zeigen Erkenntnisse aus Biologie (genauer den Neuro- und Kognitionswissenschaften), Psychologie (insbesondere der Psychologie des Denkens) und der Sozialpsychologie Determinanten menschlichen Entscheidens auf, die häufig zu „defektem“ Entscheidungsverhalten führen. Beispielsweise ergaben physiologische Untersuchungen, dass die Verarbeitungskapazität des kognitiven Systems beschränkt ist („magical number 7 + / –2“), dass in Sinnesorganen und Gehirn Informationen unbewusst gefiltert werden und dass das affektive System („Emotion“) gegenüber dem kognitiven System („Ratio“) ungleich schneller arbeitet. Aus der Psychologie sind Phänomene wie der Erhalt der Selbstkompetenz, das Ignorieren von Lernmöglichkeiten, die Berücksichtigung von nur die eigene Meinung bestätigenden Informationen und Probleme beim Umgang mit Rückkopplungen, Verzögerungen, Akkumulationen und Nicht-Linearitäten bekannt, die optimale Entscheidungen verhindern. Die Sozialpsychologie kennt mit „group think”, Gruppendynamik, Geschlechter- und Rollencharakteristika Verhaltensweisen, die ebenso dazu beitragen, dass Menschen nicht in der Lage sind, komplexer Situationen Herr zu werden. 1  Literaturhinweise

auf Anfrage.

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Bricht daher betrieblicher Erfolg einfach über einen herein, d. h., man ist glücklich, wenn’s klappt, aber weiß gar nicht, warum man erfolgreich ist? Oder braucht es zum Erfolg unternehmerische Supermänner? Tatsächlich gibt es „Schulen“ in der BWL, die letztlich diese Annahmen vertreten. Wenn die Annahmen aber so richtig wären, dann wäre damit auch die Betriebswirtschaftslehre überflüssig oder doch zumindest auf reines Handwerk reduziert (wie Kostenrechnung, Finanzbuchhaltung oder Produktionsprogrammplanung, ohne damit die Notwendigkeit dieser Teilgebiete in Abrede stellen zu wollen – hinreichend für Erfolg sind sie jedoch nicht). Einige Autoren vertreten dagegen die Auffassung, dass Organisationen erst aufgrund des Dilemmas zwischen komplexer Situation und begrenzter Rationalität der Akteure entstanden sind. In diesem Sinne postuliert der Beitrag, dass Emergenz und Organisationsspezifika für den Erfolg verantwortlich sein können. Emergenz bedeutet hierbei, dass aus dem Zusammenspiel von einzelnen Agenten – die für sich genommen nicht das Ganze überschauen müssen – sich ein sinnvolles, größeres, „besseres“ Ganzes ergibt. Organisationsspezifika können dafür sorgen, dass die Komplexität für die einzelnen Organisationsmitglieder reduziert wird, dass die Organisation mehr lernt als ihre Mitglieder, dass schlechte Entscheidungen über die verschiedenen Organisationsstufen ausgemerzt werden. Dabei ergibt sich nur ein scheinbarer Widerspruch zwischen Mikro-Verhalten der Agenten und Makro-Struktur der Organisation: es geht darum, die Organisation so zu strukturieren, dass die Agenten sinnvoll zur Emergenz von Erfolg beitragen können.

B. Ein konzeptionelles Simulationsmodell strategischer Fähigkeiten und betrieblichen Erfolgs Ein System-Dynamics-Modell soll zur Illustration der Entstehung organisationalen Erfolgs dienen (siehe vereinfachte Darstellung in Abbildung 1). Darin ergibt sich die strategische Wettbewerbsposition des Unternehmens (als Ergebnismaß) aus den kumulierten Bemühungen der Vergangenheit bezüglich der vier strategischen Fähigkeiten „Kosten“, „Qualität“, „Lieferzuverlässigkeit“ und „Flexibilität“. Sie baut sich im Zeitverlauf langsam ab, wenn keine Anstrengungen unternommen werden, sie zu stabilisieren beziehungsweise zu vergrößern. Bei den vier strategischen Fähigkeiten ergibt sich jeweils eine identische Struktur, die hier am Beispiel des Faktors „Kosten“ erläutert werden soll: in dem betrachteten abstrakten Unternehmen gibt es ein Potential an Managementkapazität, das der Verbesserung der Kostenfähigkeit gewidmet werden kann. Wenn dies geschieht, wird das Potential gesenkt und die aktuell tatsächlich zur Verbesserung der Kostenfähigkeit eingesetzte Managementkapazität erhöht. Umgekehrt vermindert sich die tatsächlich eingesetzte Kapazität und die nur potenziell vorhandene erhöht sich, wenn der



Ein konzeptionelles Simulationsmodell betrieblichen Erfolgs

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Abbildung 1: System-Dynamics-Modell des Zusammenhangs Wettbewerbsposition – Fähigkeiten

strategischen Fähigkeit „Kosten“ wenig Aufmerksamkeit geschenkt wird; die aktuell eingesetzte Managementkapazität vermindert sich im Zeitverlauf, wenn keine Anstrengungen zu ihrer Stabilisierung getroffen werden. Ob der Fluss in die eine oder die andere Richtung erfolgt, hängt davon ab, wie sich die strategische Wettbewerbsposition als Zielgröße im Vergleich zu einem festgelegten Schwellenwert verhält, und außerdem, ob Kosten als verbesserungswürdige Fähigkeit angesehen werden. Die grundsätzliche Modellstruktur folgt damit dem sogenannten „Ameisenmodell“ von Bonabeau et al.2 Abbildung 2 zeigt die Ergebnisse eines durchgeführten Simulationsexperiments. Dabei wurde die Disposition bezüglich der Zielgrößen dergestalt festgelegt, dass 70 % der Managementkapazität für die Fähigkeit „Kosten“ aufgewendet wird, jeweils 10 % für die anderen Faktoren. In der Abbildung sind die Auswirkungen dieser Einsatzfaktorverteilung bezüglich dreier unterschiedlicher Anforderungen an das Unternehmen von Seiten der Umwelt auf2  Eric Bonabeau, Marco Dorigo und Guy Theraulaz, Swarm Intelligence – From Natural to Artificial Systems, New York et al., 1999.

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Abbildung 2: Szenarien zur Kongruenz von Fertigungsstrategie und Umweltanforderung

gezeigt. Im ersten Simulationslauf (DispK-GewGleich) besitzen alle vier strategischen Faktoren den gleichen von der Umwelt vorgegebenen Stellenwert. Im Simulationslauf 2 (DispK-GewK) korrespondiert die interne Disposition auf den Faktor „Kosten“ mit den Umweltanforderungen an eine erfolgreiche Strategie. Im dritten Simulationslauf (DispK-GewQ) schließlich liegen die externen Anforderungen auf einem anderen Faktor als den intern bevorzugten Kosten (in diesem Falle beispielhaft auf „Qualität“). Es ist zu erkennen, dass das Unternehmen erfolgreich ist, wenn die interne Disposition bezüglich einer strategischen Fähigkeit mit den Wettbewerbsanforderungen übereinstimmt. Je unterschiedlicher jedoch interne Konfigura­ tion und externe Anforderungen sind, umso weniger gut ist die strategische Wettbewerbsposition des Betriebs. Dies führt langfristig zu einem Rückgang des Erfolgspotentials und zu einer im aufgezeigten Fall fast 50 % besseren Wettbewerbsposition bei Kongruenz zwischen Konfiguration und Anforderungen gegenüber dem Fall des Auseinanderfallens von internem Fokus und externer Anforderung.



Ein konzeptionelles Simulationsmodell betrieblichen Erfolgs

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C. Implikationen für Betriebswirtschaftslehre und Managementpraxis Die Simulationsexperimente zeigen, wie eine komplexe Organisation erfolgreich sein kann, auch wenn die in ihr entscheidenden und handelnden Personen nur begrenzt rational sind. Allerdings führt die begrenzte Einsicht der Organisationsmitglieder auch dazu, dass unter Umständen eben negative Resultate für die Organisation auftreten. Ob begrenzt rationales Verhalten positive oder negative Auswirkungen hat, hängt von der Struktur des Systems ab, in dem die begrenzt rationalen Akteure Entscheidungen treffen müssen. Zu dem relevanten System der Organisation gehört in dieser Sichtweise alles, was auf die Wettbewerbsposition der Unternehmung Auswirkungen hat, beispielsweise die Organisationsstruktur, Marktgegebenheiten, Wettbewerberverhalten, und alles auf das die Organisation selbst wiederum einen Einfluss ausübt. Zusätzlich treten noch externe Parameter auf, die zwar Einfluss auf das betrachtete System nehmen, aber von diesem selbst nicht beeinflusst werden können, wie z. B. politische und rechtliche Rahmenbedingungen. Im Sinne einer präskriptiven Schlussfolgerung aus den Simulationsergebnissen kann die Wahrscheinlichkeit für ein erfolgreiches Handeln von begrenzt rationalen Akteuren vergrößert werden, indem • die Robustheit des Systems gegenüber begrenzt rationalen Entscheidungen erhöht wird, die aufgrund des gegenwärtigen Systemzustands negative Resultate hervorbringen würden (Makro-Ebene), und • Anreize und Wissen auf Ebene der Akteure so geschaffen werden, dass deren Entscheidungen erfolgversprechender mit dem aktuellen Systemzustand korrespondieren, um positive Ergebnisse zu erzeugen (Mikro-Ebene). Beide Vorgehensweisen bedingen allerdings widerum entweder Entscheider auf einer Meta-Ebene, von denen auch angenommen werden muss, dass sie nur begrenzt rational entscheiden können, oder dass sich mittels evolutionärer Prozesse die entsprechenden Strukturen im Sinne von Mutation und Selektion selbständig herausbilden. Einfache und generalisierbare Erklärungen für den Erfolg von Unternehmen gibt es nicht, stattdessen müssen Erklärungen immer eine Vielzahl von Größen berücksichtigen. An die Stelle simpler „Erfolgsfaktoren“ oder der Annahme, Erfolg von Unternehmen beruhe bei der begrenzten kognitiven Kapazität ihrer Mitglieder nur auf Zufall, tritt die Suche nach und Erforschung von erfolgreichen „Konfigurationen“, also einem Zusammenspiel von Makro-Struktur und Mikro-Verhalten, die unter spezifischen Rahmenbedingungen für den Erfolg einer Organisation verantwortlich sind.

Change-Management-Prozesse und Business Cases Von Dirk Weydandt

A. Einleitung Für nachhaltige Beratungsprojekte in der Produktion ist der Aufbau eines Kennzahlensystems Voraussetzung für den Nachweis des monetär quantifizierbaren Projekterfolgs. Kann für das Projekt ein erfolgreicher Wirtschaftlichkeitsnachweis definiert werden, kann ein Change-Management-Prozess gestartet werden. Die Vorgehensweise in einem solchen Projekt soll anhand eines Praxisbeispiels vorgestellt werden.

B. Vorgehensweise Zur Erreichung messbarer und beständiger Ergebnisse sind Projekte unterteilt in eine analytische Phase mit einer durchschnittlichen Dauer von 2–4 Wochen und in eine Implementierungsphase, mit einer durchschnittlichen Dauer von 4–9 Monaten. Die Analysephase liefert eine präzise Beschreibung der realisierbaren und quantifizierbaren Potentiale, verbunden mit der Definition der Vorgehensweise zur Umsetzung dieser Potentiale. Die Implementierungsphase ist auf die Umsetzung der notwendigen Veränderungsmaßnahmen ausgerichtet, die die Ergebnisse liefern und deren Beständigkeit absichern sollen. Der Beratungsprozess ist in Abbildung 1 dargestellt.

C. Analysephase Zur Analyse gehört typischerweise eine Auswahl verschiedener Themen, abhängig von den Zielen des Projekts. Wichtig bei der Analyse sind z. B. Analysen der operativen Kennzahlen der Produktion, z. B. der OEE (Overall Equipment Effectiveness; Maschinennutzungsgrad), der sich zusammensetzt aus dem Produkt der Maschinenverfügbarkeit, der Maschinenleistungsrate und der Qualitätsrate, der Anzahl der Kundenreklamationen oder Überstunden. Weiterhin ist es sehr wichtig, die Analysen der aktuellen und relevanten Finanzkennzahlen durchzuführen.

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Dirk Weydandt Implementierung

Analysephase

Top Down

Bottom Up

Business Design

Implementierung

Durchführung

Analyse

Identifikation der Optimierungsfelder

Identifikation der Potenziale und Hebel

Definition der Ziele und der Art der Zielerreichung

Implementierung, Coaching und Anwendung

Desktopstudien und Interviews

Ist-Aufnahmen und Studien vor Ort

Management Workshops

Interimsmanagement, Training, Entwicklung und Verifikation

Ergebnis

Scoping

Analysevorschlag

Vorgehensvorschlag

Detaillierte Vorgehens- und Ergebnisplanung

Messbare Resultate

Abbildung 1: Der Beratungsprozess

Voraussetzung einer gelungenen Analysephase ist das Zusammenführen der Produktions- und Finanzkennzahlen zu einem Business Case, der eine Aussage gibt, in welchen Größenordnungen das zu planende Projekt Auswirkungen auf die Finanzzahlen des Unternehmens hat. Abbildung 2 zeigt ein Beispiel für einen Business Case in einem metallverarbeitenden Unternehmen mit ca. 250 Mitarbeitern. In diesem Beispiel amortisiert sich das Projekt bereits weitgehend während der Projektlaufzeit, d. h., die Kosten des Projekts und die zu erreichenden Einsparungen neutralisieren sich bis zum Projektende. Die ROI (Return on Invest) ein Jahr nach Projektende beträgt mindestens 3 : 1. Ein solch erfolgversprechender Business Case, der in der Analysephase durchgeführt wurde, ist eine gute Voraussetzung für die weitere Beauftragung der Implementierungsphase. Payback - Verlauf

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Kalenderwochen

Abbildung 2: Beispiel eines Business Case nach der Analysephase

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Werte in [Euro]

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Change-Management-Prozesse und Business Cases

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Während der gesamten Analysephase finden kontinuierliche Abstimmungen mit dem Management und ein regelmäßiges Feedback an die beteiligten Mitarbeiter statt. Hier werden neben den harten Zahlen der Investitionsrechnung auch die sogenannten weichen Faktoren angesprochen. Dies können z. B. notwendige Personalentwicklungsmaßnahmen sein, die die Mitarbeiter während der Implementierungsphase durchlaufen werden, um den Projekterfolg zu gewährleisten. Die beschriebene Analysephase kann mit der Vorgehensweise des NOWSVerfahrens verglichen werden. Nach Durchlaufen der einzelnen Schritte 1–7 in der Analysephase beginnt die Implementierungsphase mit Durchlaufen des kybernetischen Regelkreises (Abbildung 3).

Abbildung 3: Das NOWS-Verfahren als kybernetischer Regelkreis (Weydandt 2000)

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Dirk Weydandt

D. Implementierungsphase Das Ergebnis einer Implementierung wird sich vor allem in der stark verbesserten Effizienz der operativen Strukturen und in einer messbaren Leistungsverbesserung der Anlagenproduktivität mit entsprechendem Einfluss auf die finanziellen Ergebnisse widerspiegeln. Wichtig für den Erfolg des Projekts ist die Gründung verschiedener Teilprojektteams, bestehend aus Mitarbeitern, die im Alltag in den Geschäftsfeldern involviert sind. Diese Ergebnisse der Teilprojekte werden regelmäßig in einem dem Projekt übergeordneten Lenkungskreis besprochen und koordiniert. Wichtig für das Monitoring der gesteckten Ziele ist das Abfragen des Projektstandes durch den Lenkungskreis. Jedes Teilprojektteam berichtet über den eigenen Stand. Die Projektleitung führt dann aus den einzelnen Teams den Gesamtprojektstand zusammen. Auf diese Weise gelingt es, notwendige Korrekturmaßnahmen einzuleiten. Abbildung 4 zeigt ein Beispiel für eine Balanced Scorecard zur Überwachung der Projektziele. Quantitative Ziele ergeben sich z. B. aus den Themen Ausschusskosten, Verfügbarkeitsverluste und Rückstände. Wichtige Ergebnisse der Implementierungsphase sind: • Effektivitätssicherung durch eine von den Mitarbeitern getragene Verankerung optimierter Prozesse und Arbeitsabläufe insbesondere in der Dispo­si­ tion /A   rbeitsvorbereitung

Abbildung 4: Kennzahlensysten zur Überwachung der Projektziele



Change-Management-Prozesse und Business Cases

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• Effizienzverbesserung durch die nachhaltige Implementierung eines auf Kennzahlen basierenden Managementsystems Der Change Management Prozess wird durch das Vorleben des Beraters /  der Berater maßgeblich vorangetrieben. Das strukturierte Herangehen an die Unternehmensprobleme und das gemeinsame Lösen dieser Probleme mit den involvierten Mitarbeitern führen zu Erfolgserlebnissen, die die Mitarbeiter motivieren, Werkzeuge auszuprobieren, und diese vom Projekt in den betrieblichen Alltag zu transferieren. Der Berater wird an dieser Stelle vor allem als Coach benötigt, der den Mitarbeiter primär methodisch begleitet und in den Verbesserungsprozess eingreift, wenn er aufgefordert wird zu unterstützen. Hierbei darf nicht nur das Erreichen der harten Kennzahlen im Vordergrund stehen. Der Berater muss immer auch die weichen Faktoren aus Sicht der Mitarbeiter im Blick haben, um den Gesamterfolg des Projektes zu sichern. Diese empathische Sichtweise aus weichen und harten Erfolgskriterien ist zu vergleichen mit den harten und weichen Faktoren der erweiterten Wirtschaftlichkeitsrechnung. Ein Weglassen eines der beiden Faktoren gefährdet den Projekterfolg als Ganzes.

E. Zusammenfassung Hebel und Maßnahmen, die in einem Beratungsprojekt bearbeitet werden sollen, müssen in der Analysephase gefunden, formuliert und quantifiziert werden. Gelingt es in der Analysephase, einen Business Case aufzustellen, kommt es in der Regel zu einer positiven Projektentscheidung. Erfolgreicher und planmäßiger Projektauftrag durch konsequentes und regelmäßiges Messen der Ergebnisse gegen die Ziele und die Nachhaltigkeit der optimierten Strukturen wird durch wirkliche Integration der Mitarbeiter in den Veränderungsprozess erreicht. Literaturverzeichnis Weydandt, Dirk (2000): Wirtschaftliche Bewertung von technischen Investitionen für prozessorientierte Fertigungsinseln. Aachen.

Forum 2

Pilotanwender berichten – Technische Aspekte von Produktions- und Geschäftsprozessen

Systematik zur prozessbegleitenden betriebswirtschaftlichen Gestaltung und Absicherung technischer Entwicklungsprojekte Von Paul Flachskampf, Eckart Hauck und Christiane Michulitz

A. Einleitung Im Rahmen von technischen Entwicklungsprojekten, die auf Innovationen abzielen, stellt sich in der betrieblichen Praxis immer wieder das Problem der Bewertung weicher Faktoren. So etwa bei der Chancen-Risiken-Bewertung und der anschließenden Auswahl verschiedener Handlungsoptionen, bei der Vorab-Bewertung der langfristigen Kosten-Nutzen-Relation einer anvisierten Innovation oder aber bei der umsetzungsbegleitenden Bewertung der Effi­ zienz einer Maßnahme. Systematik zur Gestaltung / Absicherung technischer Entwicklungsprojekte

Für diese einzelnen Anwendungsfälle sind umfangreiche, vielfach auch mathematisch gestützte Methoden (z. B. aus dem Bereich des Operations Research; vgl. Zimmermann 1987) bekannt. Diese Methoden sind jedoch aufwendig in der Anwendung und deshalb kaum praktikabel. Darüber hinaus bleibt letztlich immer das Grundproblem, dass der Anspruch von quantita­ tiven Methoden bei vielen relevanten Problemen in technischen Entwicklungsprojekten an seine Grenzen stößt: Weiche Faktoren, die für den Erfolg eines technischen Entwicklungsprojekts eine zentrale Rolle spielen, entziehen sich einer generellen, eindeutig reproduzierbaren, also objektiven Quantifizierbarkeit. Technische Entwicklungsprojekte können z. B. scheitern, weil Ziele unklar formuliert wurden bzw. schlecht kommuniziert werden und vom technischen Geschäftsprozess unabhängige Fragen bei Entscheidungen in den Vordergrund treten. Weiche Faktoren haben gegenüber harten Faktoren den Nachteil der schlechteren Quantifizier- und damit Messbarkeit und werden daher bei der Bewertung innerhalb eines technischen Entwicklungsprojekts häufig ­außer Acht gelassen. Die Verfahren der traditionellen Wirtschaftlichkeitsanalyse (TWA), die stark auf harte Faktoren fokussiert sind, stoßen schnell an methodische Grenzen, wenn es sich um hochinnovative Technologien handelt, deren Potential schwer einzuschätzen ist. Eine Alternative zu den traditionellen Verfahren

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Paul Flachskampf, Eckart Hauck und Christiane Michulitz

sind Verfahren der erweiterten Wirtschaftlichkeitsanalyse (EWA). Trotz eines mittlerweile recht reichhaltigen Portfolios an EWA-Verfahren mangelt es jedoch häufig an der praktischen Umsetzung, Bekanntheit und Validierung dieser Instrumente (vgl. Strina 2006). Die bisher entwickelten Verfahren sind häufig nur für sehr spezielle Situationen geeignet (vgl. Weichselbaumer, Höfner 1996). Um aber den ganzen Prozess eines technischen Entwicklungsprojektes begleitend betriebswirtschaftlich bewerten zu können, ist eine Verkettung verschiedenster Verfahren im Verlauf des Projekts unabdingbar. Dieser Beitrag zeigt anhand eines Fallbeispiels, wie eine solche Verkettung zu einer prozessbegleitenden Systematik aussehen kann, und beschreibt die dabei verwendeten Verfahren.

B. Grobkonzept der Systematik Ziel der Systematik ist die Erzielung einer exzellenten Umsetzungs- bzw. Entscheidungsqualität in technischen Entwicklungsprojekten. Hierbei wird nicht auf einen speziellen Gegenstand (z. B. Formen, Werkzeuge oder Maschinen) fokussiert, sondern es wird eine ganzheitliche methodische Unterstützung erarbeitet, die unabhängig vom Gegenstand eine prozessbegleitende betriebswirtschaftliche Bewertung zur Verbesserung der Umsetzungs- und Entscheidungsqualität für KMU ermöglicht. Einschränkend sei jedoch angeführt, dass die hier vorgestellte Systematik nichttechnische Entwicklungsprojekte, also Dienstleistungsentwicklung, ausdrücklich ausschließt. Unter technischen Entwicklungsprojekten werden sowohl Projekte für materielle (Maschinen, Anlagen etc.) als auch immaterielle (Software) Entwicklungen verstanden, wobei der Problemlösungsprozess schrittweise mit stetiger Konkretisierung der Lösung durchlaufen wird. Im Vergleich zu repetitiven bzw. Potentialprojekten sind technische Entwicklungsprojekte durch das Finden neuer Lösungen von der durch die Vielzahl und Interdependenzen der Anforderungen verursachten Unsicherheit geprägt. Picot (1988) beschreibt diese Eigenschaft technischer Entwicklungsprojekte als Resultat der Faktoren Komplexität, Variabilität und Neuartigkeit. Mit Neuartigkeit als erwünschtem Charakteristikum verbleiben Komplexität und Variabilität als die durch die Systematik zu beherrschenden Faktoren. Komplexität entsteht infolge der Art, der Anzahl und der möglichen Zustände der einzelnen Systemelemente sowie der Zahl und der Verschiedenartigkeit ihrer Beziehungen (vgl. Henning, Isenhardt 1994). Variabilität wird durch Änderungen der Ziele, Produkte, Prozesse, Ressourcen oder Informationen erzeugt (Steinhorst 2005). Der Ansatz zur Entwicklung der Systematik ist das Verständnis der technischen Entwicklung als Prozess. Zur Verbesserung der aufgezeigten Problem-



Systematik zur Gestaltung / Absicherung technischer Entwicklungsprojekte 111

stellung muss eine Systematik zur betriebswirtschaftlichen Gestaltung und Absicherung von technischen Entwicklungsprojekten demnach in charakteristische Phasen unterteilt sein, die sich in jedem beliebigen Entwicklungsprozess wiederfinden (vgl. Cooper 1990, Ehrlenspiel 1995, Reichwald et al. 1997, Stumpe 2003). Um eine prozessbegleitende betriebswirtschaftliche Gestaltung und Absicherung zu erreichen, sind diesen Phasen entsprechende Verfahren zuzuordnen, die bei Bedarf zum Einsatz gebracht werden. Um zu bestimmen, welche Verfahren angewendet werden sollen, sind diese mit einer entsprechenden Entscheidungsmatrix zu hinterlegen, welche die Zuordnung und Priorisierung zu speziellen technischen Entwicklungsprojekten erlaubt. D. h., die technische Entwicklung muss als Prozess verstanden werden, in dem betriebswirtschaftliche Verfahren verortet werden können. Um dem Anspruch auf eine ganzheitliche Betrachtungsweise der Problemstellung möglichst nachzukommen, sollten bei der Zuordnung der Verfahren zu bestimmten Phasen sowohl Verfahren der TWA als auch der EWA und weitere betriebswirtschaftliche Verfahren berücksichtigt und entsprechend kombiniert, aufbereitet und integriert werden. Die Zuordnung von bestimmten Verfahren zu Phasen im technischen Entwicklungsprozess ist sinnvoll, da nicht jedes Verfahren zu jedem Zeitpunkt innerhalb eines technischen Entwicklungsprojektes praktikabel anzuwenden ist. So sind in einem frühen Projektstadium etwaige Kapitalrückflüsse nur schwer einzuschätzen und damit eine Anwendung der Kapitalwertmethode nicht ratsam bzw. erst zu einem späteren Zeitpunkt im Hinblick auf die Ergebnisqualität zu empfehlen. Um dennoch eine prozessbegleitende Bewertung vornehmen zu können, bieten sich andere Verfahren wie z. B. die Nutzenorientierte Wirtschaftlichkeitsschätzung (NOWS vgl. Weydandt 2000), die auf Erfahrungs- und Schätzwerte zurückgreift, um auch zu einem frühen Zeitpunkt im Projekt zu einem soliden Ergebnis zu kommen. Durch eine Verkettung von Verfahren im Laufe des Projekts kann eine zusätzliche Absicherung der Projektergebnisse erreicht werden, die auch der zunehmenden Konkretisierung der technischen Entwicklung im Projektverlauf Rechnung trägt. So könnte eine Verbesserung der für KMU so wichtigen Umsetzungs- und Entscheidungsqualität gewährleistet werden. Auf Basis der bis hierhin formulierten Vorüberlegungen und unter Einbeziehung der Stärken bestehender Ansätze wurde die in Abbildung 1 dargestellte Systematik entwickelt. Die Systematik umfasst sieben ausgeprägte Phasen: Planung des Projekts, Analyse der Ist- und Soll- Situation, Konzep­ tion, Entwurf, Ausarbeitung, Umsetzung der technischen Entwicklung und Absicherung und Reflexion des Projekts. Der Entwicklungsprozess selbst ist ebenfalls von Rückkopplungen geprägt und verläuft keinesfalls linear (vgl. Cooper 1990, Ehrlenspiel 1995, Reichwald et al. 1997, Stumpe 2003). Um zu bestimmen, in welcher Phase sich ein Projekt befindet und welches Verfahren zur Bewertung angebracht wäre, ist in Anlehnung an die Quality-Gate-Syste-

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Paul Flachskampf, Eckart Hauck und Christiane Michulitz

Abbildung 1: Vorgehensmodell der Systematik

matik (vgl. Pfeifer 2001) ein Monitoring von Anforderungen vorgesehen. Erst bei der vollständigen Erfüllung aller einer Phase zugehörigen Anforderungen kann die nächste Phase im Projekt gestartet werden. Dieses Anforderungsmanagement soll dem anwendenden Unternehmen frühzeitig über die wirtschaftliche Performance des technischen Entwicklungsprojektes insgesamt und des zu entwickelnden Produktes selbst Aufschluss geben und ggf. die Grundlage für Korrekturmaßnahmen liefern.

C. Anwendung der Systematik anhand eines Fallbeispiels und Beschreibung der eingesetzten Verfahren Anhand des Verbundprojektes „AutoPreforms – Wirtschaftliche Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Hilfe automatisiert hergestellter Preforms“ (AiF Nr. 14420N) soll im Folgenden erläutert werden, wie durch Einsatz der Systematik eine prozessbegleitende betriebswirtschaftliche Gestaltung und Absicherung von technischen Entwicklungsprojekten erfolgen kann (vgl. Flachskampf et  al. 2007). Da es sich in diesem Fall um ein öffentlich gefördertes Forschungsprojekt handelt, erfolgt die Planungsphase sowie eine Ex-ante-Bewertung des gesamten Projektes auf Seiten des Projektträgers, indem aus einem Pool von Forschungsanträgen nach festgelegten Bewertungskriterien durch Gutachter förderungswürdige Projekte ausgewählt werden. Ein ähnlicher Prozess wird in einem Unternehmen durchlaufen, das sich bei knappen Ressourcen für einige wenige Projekte entscheiden muss, die weiter verfolgt werden sollen. Lediglich die Bewertungskriterien auf Projektträgerund Unternehmerseite unterscheiden sich. Die darauf folgende Analysephase ist durch einen entsprechenden Forschungsantrag, in dem sowohl Ist- als auch Soll-Situation beschrieben werden müssen, bereits zu Beginn des technischen Entwicklungsprojekts vorweggenommen. Da jedoch zwischen der Erstellung



Systematik zur Gestaltung / Absicherung technischer Entwicklungsprojekte 113

des Antrags und dem tatsächlichen Projektstart häufig ein großer Zeitraum liegt, sind diese Analysen zu Beginn des Projekts noch einmal zu prüfen. Das Anforderungsmanagement innerhalb des Projekts führte zur Erstellung von drei Herstellungsszenarien mit unterschiedlichen Automatisierungs­ graden für den Preform-Produktionsprozess. Diese Analyse wurde in der Konzeptionsphase des Vorgehensmodells durchgeführt. Zur Bestimmung des wirtschaftlich optimalen Automatisierungsgrads wurde eine vergleichende Bewertung mit Hilfe der Nutzenorientierten Wirtschaftlichkeitsschätzung (NOWS) (vgl. Weydandt 2000) durchgeführt. Das NOWS-Verfahren ist ein Verfahren der EWA. Die Anwendung eines Verfahrens der TWA zu diesem frühen Zeitpunkt im Projekt mit einer ausreichenden Ergebnisqualität war nicht sinnvoll, da hierfür noch nicht alle notwendigen Informationen vor­ lagen. Neben einem rein manuellen Herstellungsprozess sind auch ein vollautomatischer sowie ein teilautomatisierter Prozess betrachtet worden. Nach der Bewertung stellte sich der teilautomatisierte Preform-Produktionsprozess als für KMU am besten umzusetzen heraus. Auf Basis dieses Produktionsprozesses wurde in der darauf folgenden Entwurfsphase der zu produzierende Preform genauer spezifiziert. Mit diesem Informationsstand konnte eine erste Entwurfskalkulation mit TWA-Verfahren erstellt werden. Zum Einsatz kamen die weit verbreiteten Verfahren der Rentabilitätsrechnung (ROI) und die Kapitalwertmethode (NPV). In der Ausarbeitungsphase wurden die Berechnungsmethoden weiter verfeinert, bis ein auf den Produktionsprozess angepasstes Kalkulationstool entstand, das auf Basis der Bauteil- und Prozessparameter die Wirtschaftlichkeit bestimmt. Die Umsetzung, d. h. der Aufbau der Produktionsanlage sowie die Erstellung des Bauteils wurde durch eine Maßnahmenverfolgung im Projekt sichergestellt. Zum Abschluss erfolgte mit dem NOWS-Verfahren eine Ex-post-Evaluation.

D. Fazit Um technische Entwicklungsprojekte wirtschaftlich zum Erfolg zu führen, ist eine prozessbegleitende betriebswirtschaftliche Gestaltung und Absicherung dieser Projekte zwingend erforderlich. Die in diesem Artikel vorgestellte Systematik führte im Fallbeispiel zu einem sehr positiven Projektergebnis. Dies zeigt u. a auch, dass eine Bewertung in einer frühen Projektphase, die sich mit Verfahren der TWA nur unzureichend bewerkstelligen lässt, mit Verfahren der EWA erfolgreich und sehr nutzbringend durchgeführt werden kann. Denn sobald eine erste Einschätzung vorliegt, ist es frühzeitig möglich, Fehlentwicklungen zu erkennen und diese durch entsprechende Maßnahmen zu korrigieren, was hohe spätere Folgekosten vermeidet.

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Paul Flachskampf, Eckart Hauck und Christiane Michulitz

Literaturverzeichnis Cooper, R. G. (1990): Stage-Gate systems: A new tool for managing new products. Business Horizons (May–June): pp. 44–54. Ehrlenspiel, K. (1995): Integrierte Produktentwicklung, München. Flachskampf, P. / Henning, K. / Wisner, G. / Dilger, K. (2007): Wirtschaftliche Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Hilfe automatisiert hergestellter textiler ­Preforms. in: 7. Kolloquium „Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik“, Frankfurt a. M. Henning, K. / Isenhardt, I. (1994): Kybernetische Organisationsentwicklung – Gestaltungsprinzipien für komplexe, soziotechnische Systeme. in: Interaktion – Modellierung, Kommunikation und Lenkung in komplexen Organisationen. Hrsg. v. Schiemenz, B., Berlin, S. 103–128. Pfeifer, T. (2001): Qualitätsmanagement – Strategien, Methoden, Techniken, München. Picot, A. / Reichwald, R. / Nippa, M. (1988): Zur Bedeutung der Entwicklungsaufgabe für die Entwicklungszeit – Ansätze für die Entwicklungsgestaltung. in: Zeitschrift für Betriebswirtschaft, ZfBF-Sonderheft 23, S. 112–137. Reichwald, R. / Vukelic, S. / Weichselbaumer, J. (1997): Neue Herausforderungen für Unternehmen in sich wandelnden Märkten und die Bedeutung von BPK als Innovationsstrategie. in: BPK – Möglichkeiten der gegenseitigen Beteiligung an ­Produktion und Konstruktion. Hrsg. v. Lorscheider, B. / Unger, H. / Henning, K., ­Aachen. Steinhorst, U. (2005): Entwicklung eines Instrumentariums zur Gestaltung von Systempartnerschaften im Produktentstehungsprozess, Forum Produktionswirtschaftliche Forschung, Wiesbaden. Strina, G. (2006): Zur Messbarkeit nicht-quantitativer Größen im Rahmen unternehmenskybernetischer Prozesse. Im Druck befindliche Habilitationsschrift an der RWTH Aachen, Aachen. Stumpe, F. (2003): Entwicklung und Betrieb von neuen Sattelanhänger-Waggon Kombinationen für zukunftsfähige Transportketten in Europa, Aachener Reihe Mensch und Technik, Band 46, Aachen. Weichselbaumer, J. / Höfner, C. (1996): Wettbewerbsorientierte Anforderungen an Verfahren zur Bewertung betrieblichere Reorganisationen, in: FAMO – Erweiterte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung facharbeitergerechter Modernisierung von Werkzeugmaschinen. Hrsg. v. Reichwald, R. / Henning, K., Aachen: S. 21–46. Weydandt, D. (2000): Beteiligungsorientierte wirtschaftliche Bewertung von technischen Investitionen für prozeßorientierte Fertigungsinseln, Aachen: S. 61 ff. Zimmermann, H.-J. (1987): Methoden und Modelle des Operations Research, Braunschweig.

AutoPreforms: Das FVK-Bauteil und dessen Herstellung in einer automatisierten Prozesskette Von Tim Grundmann und Thomas Gries

A. Einleitung Zum 1. Juni 2005 wurde das Forschungsvorhaben „AutoPreforms“ von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Gue­ ricke“ e. V. (AiF) bewilligt. Gegenstand des Projekts ist die Untersuchung der automatisierten und wirtschaftlichen Herstellung textiler Preforms zur Produktion von Faserverbundbauteilen. Die an dem Projekt beteiligten Partner sind das Institut für Unternehmenskybernetik e. V. (IfU), die Institute für Textiltechnik (ITA), Getriebetechnik und Maschinendynamik (IGM) und Werkzeugmaschinen und Betriebslehre (WZL) der RWTH Aachen sowie das Institut für Füge- und Schweißtechnik (IFS) der TU Braunschweig. Für die Durchführung der Arbeiten wird zurzeit am ITA ein textiles Preformcenter errichtet, das neben einem computergesteuerten Zuschnitt der Verstärkungstextilien robotergestützte Handhabungs- und Fügeprozesse ermöglicht. Das Ziel des Projekts war der Aufbau der gesamten Prozesskette zur Herstellung textiler Verstärkungsstrukturen vom flächigen Textil bis zum endkonturnahen textilen Preform. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens leisten sowohl in Bezug auf technische Lösungen als auch in Bezug auf eine wirtschaftliche und qualitätsorientierte Prozessgestaltung einen wichtigen Beitrag zur Einführung dieser neuen Technologien in kleine und mittelständische Unternehmen. Die Laufzeit des Projekts betrug zwei Jahre.

B. Preforming für Faserverbundkunststoffe Zur Realisierung von hoch komplexen Bauteilen werden die Garne in mehrstufigen Prozessen verarbeitet. Es werden zunächst textile Halbzeuge hergestellt. Dies können flächige Textilien wie multiaxiale Gelege oder Gewebe, aber auch dreidimensionale Textilien wie 3D-Geflechte sein. Diese Halbzeuge werden dann zu komplexen Preforms weiterverarbeitet (konfek­ tioniert). Ein praxisnahes Beispiel für eine komplexe Bauteilgeometrie ist das sogenannte Schale-Rippe-Bauteil (Abbildung 1). Schale-Rippe-Bauteile be-

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Tim Grundmann und Thomas Gries

stehen aus einer flächigen Schale (eben, ein- oder mehrfach gekrümmt) und aus Versteifungsprofilen (z. B. Hut-, T- oder L-Profile). Einsatz finden Bauteile dieser Art typischerweise im Bereich des Flugzeug- und Fahrzeugbaus als tragende Außenhaut. Auch das für dieses Projekt ausgewählte Dachelement zählt zu dieser Bauteilklasse.

Abbildung 1: Schale-Rippe-Bauteil (einfach gekrümmte Schale, Hutprofilversteifung)

Textile Halbzeuge für die Schale sind o. g. flächige Textilien, die zunächst als rollbare Bahnenware vorliegen. Für die Versteifungen können sowohl flächige als auch dreidimensionale textile Halbzeuge Verwendung finden.

C. Prozesskette zur Fertigung des textilen Preforms Um diese Halbzeuge zu konfektionieren, sind im Wesentlichen folgende Schritte notwendig: • Zuschnitt und Schnittkantensicherung

• Handhabung und Drapierung

• Fügen und Konditionierung

Die einzelnen Technologien zur automatisierten Durchführung der o. g. Prozessschritte wurden in einer Fertigungszelle, dem ITA-Preformcenter, integriert. Für den Zuschnitt der flächigen textilen Halbzeuge steht ein Cuttertisch der Firma assyst Bullmer Spezialmaschinen GmbH & Co. KG, Mehrstetten, zur Verfügung. Als Zentralaktuator dient ein Industrieroboter KR150 der Firma KUKA Roboter GmbH, Augsburg. Dieser Roboter ist mit einem



AutoPreforms

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Werkzeugwechselsystem der Firma Sommer-automatic GmbH & Co. KG, Ettlingen, ausgestattet, welches das automatische Aufnehmen von diversen Endeffektoren (Bearbeitungsköpfen) und deren mechanische, pneumatische und elektrische Verbindung ermöglicht. Zur Verfügung stehen folgende Endeffektoren: • Zur Handhabung und Drapierung: – Adaptives Greifersystem mit Gefrier- oder Nadelgreifern, – Doppelwerkzeugwechsler mit konturierten Walzen. • Zum Fügen, zur Konditionierung und Schnittkantensicherung: – Klebstoffauftragssystem mit Breitschlitzdüse, – Blindstichnähkopf der Firma Keilmann Sondermaschinenbau GmbH, Lorsch. Die Steuerung dieser Endeffektoren wird zentral über die Robotersteuerung realisiert. Zusätzlich ist am Roboter ein Sensorsystem, bestehend aus einer Kamera und einem Laser, dauerhaft angeflanscht, welches die Lagekorrektur und die Faltenerkennung an den textilen Halbzeugen ermöglicht. Zur automatisierten Fertigung eines Preforms im Preformcenter werden nun die einzelnen Prozessschritte seriell verkettet. Der Prozessablauf wird dabei von dem Aufbau des zu fertigenden Preforms bestimmt. Die Prozessschritte sind als Module zu verstehen, die beliebig eingesetzt werden können. Da für dieses Forschungsvorhaben ein Schale-Rippe-Bauteil ausgewählt wurde, wird hier eine mögliche Prozesskette für diese Bauteilklasse vorgestellt. Die Prozesskette ist schematisch in Abbildung 2 dargestellt. Zunächst wird die mehrlagige Schale des Preforms aufgebaut. Hierzu erfolgt der Zuschnitt der flächigen textilen Halbzeuge auf dem Cuttertisch. Der erste Zuschnitt wird durch das Greifersystem vom Cuttertisch aufgenommen und auf dem ebenen Teil des Preformingtisches abgelegt. Das Sensorsystem kontrolliert die Position des Zuschnitts nach der Ablage und gibt ggf. Lagekorrekturdaten an den folgenden Prozessschritt der Kantensicherung weiter. Die Kantensicherung erfolgt durch viskoses Applizieren eines Binders auf die Ränder des Zuschnitts. Dieser wird anschließend durch das Greifersystem in das Formwerkzeug eingelegt. Dabei prüft das Sensorsystem die Faltenfreiheit des Zuschnitts im Formwerkzeug. Werden Falten erkannt, so wird der Preformingprozess unterbrochen. Gegebenenfalls können die Falten durch den Doppelwerkzeugwechsler mit konturierten Walzen automatisch aus dem Zuschnitt entfernt werden. Auf den faltenfrei drapierten Zuschnitt wird nun durch den Klebstoffauftragskopf Binder appliziert, der zur Fixierung mit der

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Tim Grundmann und Thomas Gries Mehrlagige Schale

Bilderkennung

Zuschnitt

Handhabung

Rippen / Einlegteile

Bilderkennung

Kantensicherung

Handhabung Drapieren

Bilderkennung

Kleben

n Lagen

Handhabung

Nähen

Imprägnieren/Härten

n Elemente Produktionsprozess

Abbildung 2: Beispiel einer Prozesskette zur Fertigung von Schale-Rippe-Bauteilen

darauffolgenden Lage dient. Durch Wiederholung dieser Prozessschritte werden die restlichen Lagen der Schale aufgebaut. Auf der fertigen Schale des Preforms müssen im Folgenden die Rippen und Einlegteile fixiert werden. Hierzu sind wiederum für jedes Element ein Handhabungsschritt und ein Fixierungsschritt notwendig. Zur Fixierung von Rippen und Einlegteilen eignet sich besonders das Nähen, da sich eine Naht neben der Fixierung dieser Elemente zur Steigerung der Schadenstoleranz des konsolidierten Bauteils eignet. Um ein Verrutschen der zu vernähenden Halbzeuge zu vermeiden, kann eine Vorfixierung durch Binderauftrag durchgeführt werden. Nach der Montage der Rippen und Einlegteile ist der Preformingvorgang beendet. Mit der in diesem Forschungsvorhaben realisierten Preformingtechnologie wird der fertige Preform nicht wie bei der klassischen Vorgehensweise direkt im Preformingwerkzeug imprägniert. Es besteht vielmehr die Möglichkeit, den fertigen Preform zu entnehmen und ggf. sogar zu einer anderen Firma zu transportieren, bevor die Tränkung stattfindet. Dies impliziert, dass der Preform nach der automatisierten Fertigung formstabil und robust genug ist, den Transport schädigungsfrei zu überstehen. Daher ist hier auch die ­Verwendung von Binder zur Konditionierung (Stabilisierung) ein wichtiges Hilfsmittel.



AutoPreforms

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D. Demonstratorbauteil In enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern aus der Industrie hat man sich in Bauteilworkshops bei der Pilotfertigung im Preformcenter für ein Segment aus der Oberschale eines Hardtop-Autoverdecks entschieden. Zum einen sind die Abmessungen des Bauteils für die Verarbeitung im textilen Preformcenter gut geeignet, zum anderen konnte durch die gekrümmte Form des Daches und die eingebrachten Versteifungen die Leistungsfähigkeit der Anlage bestätigt werden. Ein metallisches Vorbild wurde von der Fa. Edscha CabrioDachsysteme GmbH, Hengersberg, zur Verfügung gestellt (Abbildung 3).

Abbildung 3: Originalbauteil eingebaut (1. Dachsegment BMW 3er CC) [BMW AG]

An dem Dachsegment mussten für den Einbau in das Fahrzeug diverse Anbauteile befestigt werden. Dies sind hauptsächlich Elemente des Verriegelungsmechanismus und Anschlussteile an das Führungsgetriebe des Daches. Die notwendigen Anschlüsse wurden durch metallische Einlegteile realisiert. Die Dachkonstruktion musste den Anforderungen der Passungsgenauigkeit und der Fahrzeugsicherheit gerecht werden. Zum Schutz der Insassen muss das Cabrioverdeck als Teil der Fahrgastzelle eine hohe Steifigkeit aufweisen. Zur Versteifung der CFK-Konstruktion wurden Rippen in Form von Hutprofilen in die Konstruktion integriert. Diese mussten mit Rücksicht auf die Hauptbelastungsrichtungen sowie die weiteren zu verbauenden Einlegteile positioniert werden. Eine weitere Anforderung an das Bauteil ist die Re­ sistenz gegen Umwelteinflüsse (insbesondere Hagelschlag) und eine hohe Schadenstoleranz.

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Tim Grundmann und Thomas Gries

Die Neukonstruktion des Bauteils und der fertige Demonstrator sind in Abbildung 4 dargestellt:

Abbildung 4: CFK-Konstruktion und fertiges Demonstrationsbauteil

Innovative Technik für die kostengünstige Herstellung textiler Preforms Von Mohannad Tarsha Kordi, Mathias Hüsing und Burkhard Corves

A. Einleitung Im Flugzeugbau sowie im Bereich der Herstellung von ultraleichten Rennund Sportwagen kommen Faserverbundwerkstoffe schon seit vielen Jahren zum Einsatz. Die Vorteile dieser Werkstoffe gegenüber anderen vergleichbaren Werkstoffen liegen in der flexiblen Gestaltung, im geringen Gewicht und in der guten bis sehr guten Umweltverträglichkeit. Eine Nutzung dieser Potentiale z. B. im Großserienautomobilbau scheitert bisher am geringen Automatisierungsgrad bei der Herstellung sowie an dem hohen Preis der PrepregMaterialien. Im Vergleich zur Prepregtechnologie wird in der Harzinfusionstechnik ein niedrigviskoses Harzsystem (Injektionsharz) in die zuvor in einer Form abgelegten formstabilen Faserhalbzeuge, sogenannte Preforms, eingebracht und anschließend ausgehärtet. Im Vergleich zum Prepregverfahren bietet die Harzinfusionstechnik ein Potential zur Kostenreduzierung durch die preiswerten Materialien, durch die einfacheren Lagerungsbedingungen und durch die Automatisierungsmöglichkeit. Die heute üblichen Prozessschritte bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen sind in Abbildung 1 dargestellt. Die Analyse des gesamten Fertigungsprozesses bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Hilfe der textilen Preforms zeigte, dass neben dem Infusionsprozess die Aspekte Fertigungswerkzeug und Handhabung bzw. Preforming ebenfalls erheblichen Einfluss auf die Qualität und Wirtschaft-

Abbildung 1: Prozessschritte bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen aus Verstärkungstextilien

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Mohannad Tarsha Kordi, Mathias Hüsing und Burkhard Corves

lichkeit des Endproduktes haben (Bader 2002, Kleinberg / Herbeck / Schöppinger 2003). Zur Werkstückmanipulation wurde ein adaptives Greifersystem (AGS) mit Gefriergreifer als Wirkprinzip entwickelt, konstruiert und als Prototyp aufgebaut.

B. Problemstellung und Stand der Technik Die großen Stückzahlen wie z. B. in der Automobilindustrie erfordern eine Fertigungskette mit hohem Automatisierungsgrad. In dieser Arbeit geht es um die Automatisierung der Werkstückmanipulation bei der Herstellung eines Demonstrators (Cabrio-Dachteil aus textilen Preforms). Die Werkstückhandhabung betrifft hier das Greifen, die Manipulation und das Einlegen auf eine ebene oder gekrümmte Fläche. Bei der Auswahl eines Greifersystems für eine bestimmte Handhabungsaufgabe ist eine Vielzahl von Kriterien zu beachten, wie z. B. Geometrie der Greif- und Ablageposition des Werkstücks, Abmessungen des gegriffenen Werkstücks, Materialeigenschaften. Bei der Handhabung von Faserverbundwerkstoffen spielen die Materialeigenschaften wie z. B. Biegeschlaffheit, Luftdurchlässigkeit und Oberflächenempfindlichkeit eine große Rolle bei der Auslegung des Greifersystems und stellen besondere Anforderungen an die Werkstückhandhabung. Zur Handhabung von forminstabilen textilen Materialien wurden bereits Greifersysteme mit unterschiedlichen physikalischen Wirkprinzipien wie z. B. Gefriergreifer, Nadelgreifer, Klebgreifer und Sauggreifer entwickelt (Seliger / Stephan / Lange 2000). Die existierenden Robotergreifersysteme wurden so aufgebaut, dass die Greifeinheiten an einem starren Rahmen befestigt sind. Somit können die Werkstücke nur auf einer ebenen Ablagefläche gegriffen und abgelegt werden, Abbildung 2.

Abbildung 2: Existierende Robotergreifersysteme mit Gefriergreifern

Da der Demonstrator sich als flaches Bauteil mit stark gekrümmten Seiten darstellt, ist der Einsatz der vorhandenen Robotergreifersysteme nicht möglich. Dazu wurde das bestehende Robotergreifersystem mit den erforder­lichen Freiheitsgraden erweitert.



Innovative Technik für die kostengünstige Herstellung textiler Preforms

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C. Entwicklung des adaptiven Greifersystems (AGS) Anforderungsprofil: Das AGS soll ermöglichen, Werkstücke flach aufzunehmen und flexibel in das Formwerkzeug abzulegen, wobei das AGS die Geometrie des Werkstücks an die des Formwerkzeugs während des Ablagevorgangs anpasst. Dadurch kann das gegriffene Werkstück mit hoher Positioniergenauigkeit und möglichst faltenfrei in das Formwerkzeug eingelegt werden. Da bei der Herstellung von Preforms unterschiedliche Materialen wie z. B. Kohle- und Glasfaser bzw. Anpressfolie bei Materialzuschnitt gehandhabt werden müssen, sollen im AGS zwei unterschiedliche Greifprinzipien integriert werden. Die Anpassung des AGS auf verschiedene Werkstückgrößen ist eine weitere Anforderung, die bei der Auslegung des AGS berücksichtigt werden soll. Struktursynthese: Für die Werkstückmanipulation reicht die Führung der äußeren Greifelemente relativ zu den inneren (siehe Abbildung 2). Allerdings muss darauf geachtet werden, dass die Abstände zwischen den Greifelementen vor und nach der Formänderung des gegriffenen Werkstücks gleich bleiben. Das kann ermöglicht werden, wenn die äußeren Greifelemente auf Kreisbahnen bewegt werden, deren Mittelpunkte die inneren Greifelemente sind. Um diese Bewegungsaufgabe zu erfüllen, wurde eine Struktur- und Maßsynthese durchgeführt (Hengstler 2007, Koller / Kastrup 1994). Das Ergebnis der Synthese hat gezeigt, dass bereits ein viergliedriges Parallelkurbelgetriebe geeignet ist. Die Vorteile eines solchen Getriebes liegen im einfachen Aufbau und in der einfachen Verstellbarkeit der Abstände zwischen den Greifelementen. Konstruktion: Für mehr Flexibilität bei der Anwendung wurde das AGS modular aufgebaut. Es besteht im Wesentlichen aus drei Teilen, nämlich dem Gestellrahmen, der Verstellmechanik bzw. den Führungsgetrieben und dem Greifsystem, Abbildung 3. Für eine Leichtkonstruktion wurden alle Komponenten des AGS aus Aluprofilen gestaltet. Die Einstellung der Abstände zwi-

Abbildung 3: Aufbau des AGS

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Mohannad Tarsha Kordi, Mathias Hüsing und Burkhard Corves

schen den Greifelementen wird durch Verwendung von verstellbaren AluTeleskopen realisiert. Dadurch können Werkstücke mit einer Länge von 1060 bis 1500 mm und einer Breite von 200 bis 800 mm gehandhabt werden. Für mehr Flexibilität beim Einsatz wurde das gesamte AGS so ausgelegt und konstruiert, dass in ihm zwei unterschiedliche Greifsysteme wie z. B. Gefriergreifer und Nadelgreifer oder Sauggreifer integriert werden können. Dadurch kann zwischen zwei Greifprinzipien gewechselt werden, ohne das AGS komplett auszutauschen. Der Greifelementwechsler kann pneumatisch oder elektrisch angetrieben und auch über die Robotersteuerung angesteuert werden.

D. Realisierung des AGS und Anbindung am Roboter Die beiden am Gestell befestigten Führungsgetriebe müssen zum Ablegen des Werkstücks aktiv und separat angetrieben werden. Wegen der Anforderungen wie z. B. Selbsthemmung und niedriger Drehzahl bietet sich der Einsatz eines Motors mit integriertem Schneckengetriebe an. Die ausgewählten Motoren liefern ein Moment von je 28,5  Nm bei einer Abtriebdrehzahl von 5  U / min. Die Abtriebwellen wurden als Hohlwelle ausgeführt, so dass die Motoren gut in das AGS integriert werden konnten. Das Gewicht eines Motors liegt bei nur 5  kg. Die Antriebe sind neben ihrer dynamischen Selbsthemmung noch mit Bremsen ausgestattet, damit sich die Führungsgetriebe auch bei auftretenden Roboterschwingungen nicht unvorhergesehen bewegen. Nach der Konstruktion und der Simulation der Werkstückhandhabung wurde das AGS schließlich gefertigt und in Betrieb genommen. Die Steuerung des AGS wurde in die Robotersteuerung integriert, so dass die Verstellbewegung des AGS über die Robotersteuerung gesteuert wird. Schließlich wurde ein Test der gesamten Handhabungsaufgabe unter realen Bedingungen erfolgreich durchgeführt, Abbildung 4.

Abbildung 4: Realisierung und Testen des AGS



Innovative Technik für die kostengünstige Herstellung textiler Preforms

125

Literaturverzeichnis Bader, M. G. (2002): Selection of composite materials and manufacturing routes for cost-effective performance, in: Journal of Composites: Part A 33, pp. 913–934. Hengstler, S. (2007): Entwicklung und Gestaltung eines multifunktionalen Endeffektorsystems für die automatisierte Handhabung von technischen Textilien. IGM, RWTH Aachen. Aachen. Kleinberg, M. / Herbeck, L. / Schöppinger, C. (2003): Industrialisierung der Prozess­ kette Harzinfusion: National Symposium der Sampe, TU-Clausthal. Clausthal. Koller, R. / Kastrup, N. (1994): Prinziplösungen zur Konstruktion technischer Pro­ dukte, Springer-Verlag Berlin Heidelberg. Seliger, G. / Stephan, J. / Lange, S. (2000): Hydroadhesive gripping by using the peltier effect. International Mechanical Engineering Congress & Exposition: Orlando, November 5–10. Florida.

Einsatzmöglichkeiten der Klebtechnik bei der Serienherstellung textiler Preforms für Faserverbundbauweisen Von Gregor Wisner, Stefan Böhm und Klaus Dilger

A. Faserverbundwerkstoffe mit Preformtechnologie Bauteile aus Faserverbundkunststoff (FVK) bestehen aus Verstärkungsfasern wie Glas- oder Kohlenstofffasern, die in Kunstharz vergossen werden. Der Werkstoff als Verbundstoff lässt sich in weiten Grenzen durch die Faserorientierung richtungsabhängig (stark anisotropes Verhalten) gestalten. Grundsätzlich werden Faserformmassen aus kurzen Faserstücken (3 mm bis 30 mm) in einer Kunststoffmasse von den endlos faserverstärkten Textilen in Form von Geweben, UD-Gelegen und mit flüssigen Harzen getränkten multiaxialen Gelegen unterschieden. Faserformmassen werden typischerweise nur für Bauteile mit eingeschränkten Anforderungen an die mechanische Festigkeit und Steifigkeit eingesetzt, erlauben aber durch den gut automatisierbaren Spritzgussprozess eine kurze Taktzeit und damit eine Serienfertigung in mittleren bis großen Stückzahlen. Klebtechnik in der Serienherstellung textiler Preforms für FVK

Die endlos faserverstärkten Textilien können durch die ausgezeichneten Fasereigenschaften in Längsrichtung zu hochfesten und hochsteifen Bauteilen verarbeitet werden. Die Entwicklung zur Marktreife erfolgte in der Luftund Raumfahrttechnik und fand immer breitere Anwendungen, wo hohe oder höchste Anforderungen an Festigkeit, Steifigkeit und Leichtbau bestehen. Wichtige Einsatzgebiete stellen heute der Fahrzeug- und Schiffsbau, Windenergieanlagen, Spezialteile im Maschinenbau sowie Sportartikel dar. Die Fertigungstechnik von endlos faserverstärkten FVK ist jedoch aufwändig und zeitintensiv. Neben Spezialverfahren haben sich verschiedene Verfahren abhängig von der Seriengröße etabliert. Für Einzelteile und Kleinstserien erfolgt die Fertigung nach wie vor manuell im Handlaminierverfahren. Die Faserverbundbauteile für Luft- und Raumfahrt werden gegenwärtig fast ausschließlich aus mit Harz vorgetränkten technischen Textilien als Prepregs1 hergestellt. Diese Technologie ist bis auf den Zuschnitt nur gering automati1  Prepreg – Pre-impregnated Fiber Material (mit flüssigem Harz vorgetränkte Fasertextilien).

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Gregor Wisner, Stefan Böhm und Klaus Dilger

siert, erfordert wegen des klebrigen Materials Schutzfolien und eine besondere Handhabung sowie eine aufwändige Anlagentechnik (Autoklavprozess). Das Halbzeug aus Fasern und Reaktivharz ist nur zeitlich begrenzt lagerfähig und verarbeitbar, weil sich die chemische Reaktion des Harzes durch Tieftemperaturlagerung nur verzögern, aber nicht verhindern lässt. Fortschritte bei Harzinjektionstechniken von geschichteten trockenen Textilien ermöglichen die Vorbereitung der Textilien im trockenen Zustand als Vorform oder Preform und abschließendes Tränken und Aushärten mit Harz. Dies bedeutet Kostenvorteile bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen, weil sich alle Fertigungsschritte vor dem eigentlichen Harztränken und Aushärten und auch diese selbst durch RTM2- oder RI3-Prozesse verstärkt automatisieren lassen (Kruckenberger)4. Der Preformprozess für FVK aus trockenen technischen Textilien besteht aus Zuschnitt, Schichtung, Fügen der Schichten zueinander und endkonturnaher Formgebung. Verbindung und Formgebung können dabei sowohl durch Näh- als auch durch Klebtechniken erfolgen, um Formstabilität zu weiterer Handhabung und möglicher Lagerung zu erzielen. Klebstoffe können in Pulverform oder flüssig appliziert werden. Ggf. kann eine Schnittkantensicherung erforderlich werden, um Faserverlust bei weiteren Handhabungsschritten zu vermeiden. Klebtechniken in diesem Zusammenhang erfordern grundsätzlich ein Abbinden oder Erhärten der Klebstoffe, was sich in vielen Fällen durch Temperaturerhöhung beschleunigen lässt.

B. Klebtechnik in der Preformherstellung Der Einsatz von Klebstoffen zur Fixierung von trockenen technischen Textilien und Versteifung zur weiteren Handhabung wird seit mehreren Jahren in Form von Binderpulvern realisiert, die auf die textile Bahnware aufgestreut werden (Kruckenberger). Durch eine thermische Behandlung schmilzt das thermoplastische Material auf und kann durch Abkühlung die Fasern verkleben. Als wichtige Randbedingung sollen die Klebstoffe, die als Binder, Tackifier oder Preformklebstoffe bekannt sind, das Tränk- und Benetzungsverhalten für die abschließende Harzinjektion und Aushärtung nicht wesentlich beeinflussen. Die Binder- oder Preformklebstoff-Beschichtungen werden da2  RTM – Resin Transfer Moulding (Harztränkung in einer geschlossenen Form analog einem Druckgussverfahren). 3  RI – Resin Infusion (Harzinjektion in trockene Textilien zumeist unter einer ­Vakuumfolie, Vakuumsackverfahren). 4  Kruckenberger, T./Paton, R. (Eds.), Resin Transfer Moulding for Aerospace Structures, Materials Research Society. Symposium Proceedings Volume 702, MRS, Warrendale, PA. (USA) 2002.



Klebtechnik in der Serienherstellung textiler Preforms für FVK

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her nur in geringen Flächengewichten aufgetragen. Die Beschichtungsmengen bewegen sich zwischen 15 g/m2 und 30 g/m2 auf einer textilen Lage, sie stellen damit nur wenige Prozent des Fasergewichtes dar. Der Einsatz von flüssigen Klebstoffen zur Preformherstellung ist noch wenig bekannt5. Abhängig von der Viskosität im Applikationszustand des Klebstoffauftrages kann ein niedrig viskoser Klebstoff genau wie das Tränkharz tief in die Faserbündel eindringen oder bei erhöhter Viskosität nur auf den äußeren Fasern einzelner Faserbündel anhaften und damit eine ähnliche Benetzung erreichen wie die aufgeschmolzenen Pulverklebstoffe.

(Quelle: ifs)

Abbildung 1: Automatisierte Applikation von flüssigem Klebstoff auf trockenes Carbonfasergelege im Preformcenter am ITA der RWTH Aachen

Die Applikation von flüssigen Klebstoffen (Abbildung 1) stellt die verfahrenstechnisch einfachere Variante gegenüber dem Pulverauftrag dar, da aufwändige Absauganlagen entfallen und der Klebstoffauftrag in beliebigen Dosiermengen heutzutage mit sehr hoher Geschwindigkeit erfolgen kann. Werden diese Anlagen auch noch mit schnell wirksamen Heiztechniken kombiniert, nehmen der Klebstoffauftrag und die Aushärtung nur wenig Zeit in Anspruch und die Werkzeugbelegungszeit kann deutlich sinken. 5  Shih, C./Liu, Q./Lee, L. J., Vacuum-assisted resin transfer moulding using tackified fiber performs. In: Polymer Composites. Volume 22. Issue 6. pp 721–729, Society of Plastics Engineers. Wiley interscience. Published Online: 15 Apr 2004.

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Gregor Wisner, Stefan Böhm und Klaus Dilger

C. Eigenschaften von verklebten Preforms Preformfertigung mit Klebtechnik stellt einen zusätzlichen Verklebungsschritt dar, wenn man den Tränkvorgang mit Harz und die Aushärtung zum Verbundwerkstoff ebenfalls als Verklebung auffasst. Die beiden Schritte und ihre Einflüsse aufeinander sind daher getrennt zu untersuchen. Dieser Abschnitt schildert die Vorgehensweise und exemplarische Ergebnisse eines Anwendungsforschungsprojektes, dessen wesentliches Ziel es war, die optimale Kombination geeigneter Technologien für ein hoch integriertes Preformcenter zu ermitteln. Am IFS der TU Braunschweig wurden neben der gerätetechnischen Realisierung der Klebstoffapplikation flüssiger Klebstoffe im Preformcenter am Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen (ITA) die Möglichkeiten der Klebtechnik untersucht, dem Faser-Preform in möglichst kurzer Taktzeit eine gut handhabbare eigensteife Gestalt zu geben. Dies ist Voraussetzung, den gesamten Herstellungsprozess von FVK für größere Serien interessant zu machen, da mit einer getrennten Produktion von Preforms als Halbzeug und der Tränkung mit Infusionsharzen im RTM- oder RI-Verfahren zeitliche und örtliche Flexibilität möglich wird. Neben Untersuchungen zum Versteifungsverhalten und der Verbindungsfestigkeit durch verschiedene Klebstoffe in geringer Dosierung war speziell der Einfluss der Preformklebstoffe auf die damit hergestellten FVK-Laminate von Interesse. Dafür wurden Biegeproben aus Laminatplatten gefertigt und einer 3-Punkt-Biegebelastung unterzogen. Die Proben aus Carbontextilien wurden zunächst mit Preformklebstoffen verklebt, anschließend mit Injek­ tionsharz getränkt und in der Form konsolidiert. Die so hergestellten Laminate wurden mit herkömmlichen Laminaten verglichen, die nur aus Textil und Injektionsharz hergestellt wurden. Neben einer Testreihe auf einem Langbiegeprüfstand mit einem Verhältnis Probenhöhe zu Lagerabstand von (H/L = 40) wurden auch Kurzbiegeprüfungen mit einem (H/L = 5) durchgeführt, um die Matrixhaftung auf den Fasern zu ermitteln. Durch den sehr kurzen Abstand können die Fasern keine Tragwirkung aufbauen, es dominieren Adhäsion und Kohäsion der Matrixwerkstoffe (Tränkharz und Preformklebstoffe) und die interlaminaren Schubspannungen führen häufig zum Versagen der Proben. In Abbildung 2 sind die Ergebnisse für die untersuchten Preformklebstoffe dargestellt. Dabei hat sich die etablierte Technik mit festem bei Raumtemperatur kristallinen Harz (EP5311) als trockenes Pulver gegenüber dem thermoplastischen Pulvern (Z2333) oder den flüssigen Systemen (PLD Polyacrylat-Dispersion und EP59 2K-Epoxidharz) als die verträglichste Methode im Verbundwerkstoff herausgestellt. Die Möglichkeit, als fein verteiltes Pulver primär nur an den äußeren Fasern der Textilien anzubinden und die Fasern im Inneren der Rovings unbeschichtet zu lassen, begünstigt eine gute Durchtränkung der Textilien mit dem Tränk- oder Laminierharz. Die weitere Möglich-



Klebtechnik in der Serienherstellung textiler Preforms für FVK

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(Quelle: ifs)

Abbildung 2: Interlaminare Scherfestigkeit der untersuchten Laminate im Kurzbiegeversuch, hell dargestellt Laminate ohne Preformklebstoff (PKS) im Vergleich mit präparierten Laminaten der verschiedenen Bindertypen mit Flächengewichten von typisch 30 g/m² je Zwischenschicht

keit, mit Bestandteilen (Härterkomponenten) des Infusionsharzes auch chemisch zu reagieren, verbessert die Adhäsion der Grenzflächen zwischen Preformklebstoff und Tränkharz.

D. Zusammenfassung Preformtechnologie für RTM-und RI-Verfahren ist die einzige serientaug­ liche Möglichkeit zur Herstellung komplexer Faserverbundbauteile aus Endlosfasertextilien, weil die Fertigungsschritte sich modularisieren lassen und automatisierbar sind. Geeignete Klebstoffe und Klebtechnik können dem Preform die nötige Handhabungssteifigkeit geben. Dies ermöglicht zeitliche und örtliche Flexibilität im gesamten Fertigungsprozess. Bei zukünftig höherer Verfügbarkeit von Carbonfasern werden die Kosten für Hochleistungsbauteile aus CFK weitgehend vom Fertigungsverfahren dominiert werden.

Beitrag zur Qualitätssicherung bei der automatisierten Herstellung textiler Preforms durch Integration von Bildverarbeitung Von Christian Brecher und Tobias Kempf

A. Zielsetzung und Randbedingungen Bis heute ist die Prozesskette bei der Herstellung textiler Preforms durch zahlreiche händische Vorgänge geprägt. Dabei verspricht bereits die robotergestützte Verkettung von einzelnen Fertigungsstationen erhebliches Potenzial zur Produktivitätssteigerung. Dies gilt erst recht, wenn auch die verarbeitenden Schritte selbst – wie etwa die Kantensicherung, das Vernähen oder der Klebstoffauftrag – in die Automatisierung mit einbezogen werden. Trotz sorgfältiger Planung und der Verwendung qualitativ hochwertiger Fertigungshilfsmittel kann es dabei zu leichten Abweichungen der Textillage von den projektierten Positionen kommen. Mögliche Ursachen hierfür sind Ungenauigkeiten des Greifersystems oder störende Prozesseinflüsse, z. B. beim Entfernen von Schnittresten oder beim Aufbringen von Klebstoff bei der Kantensicherung. Q

ualitätssicherung durch Bildverarbeitung

Ein wichtiges Teilziel der im Rahmen des Verbundprojekts AutoPreforms1 durchgeführten Arbeiten war es deshalb, eine prozessbegleitende Überwachung der textilen Zuschnitte hinsichtlich ihrer korrekten Lage durchzuführen, um nachfolgende Prozessschritte entweder automatisch modifizieren oder wenigstens rechtzeitig verhindern bzw. abbrechen zu können. Dabei wurden innerhalb der Verfahrenskette zwei Handlungsfelder mit ihren entsprechenden Randbedingungen identifiziert (siehe Abbildung 1).

B. Lagekorrektur Nach dem Zuschnitt des Textils erfolgt zunächst ein Transfer auf einen Bearbeitungstisch. Für die nachfolgende Kantensicherung ist eine korrekte Lage des Zuschnitts unabdingbar und soll für die automatisierte Herstellung der 1  AutoPreforms (Wirtschaftliche Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Hilfe automatisiert hergestellter textiler Preforms) wurde im Zeitraum vom 01.06.2005 bis zum 31.05.2007 von der AiF gefördert. Die hier beschriebenen Arbeiten wurden am Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen durchgeführt.

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Christian Brecher und Tobias Kempf

Abbildung 1: Handhabungsschritte in der Verfahrenskette

Preforms überwacht werden. Die Überwachung soll dabei berührungsfrei und ohne zusätzlich angebrachte Hilfsmarker erfolgen. Aufgrund der möglichen Größe der Zuschnitte wurde ein bildverarbeitendes Verfahren konzipiert und implementiert, das auf dem Prinzip der Merkmalsextraktion beruht. Aus festen Bildausschnitten wird jeweils zum Zeitpunkt der Einrichtung sowie zur Laufzeit die Lage von Kanten des Zuschnitts detektiert. Durch eine einfache Schnittbildung werden daraus die Koordinaten der Eckpunkte berechnet (siehe Abbildung 2). Die Ergebnisse liegen dabei zunächst im Kamera-Koordinatensystem vor. Für eine Umrechung in das roboterbezogene Anwenderkoordinatensystem muss die Kamera im Vorfeld kalibriert werden.

Abbildung 2: Grundprinzip der Lageerkennung

Durch einen geometrischen Abgleich von wenigstens zwei Eckenpositionen können anschließend Verschiebung und Verdrehung des Zuschnitts in der Tischebene gegenüber dem Referenzzuschnitt berechnet werden. Um eine korrekte Weiterverarbeitung des Zuschnitts trotz Fehllage zu ermöglichen, wird entweder die angepasste Greifposition bestimmt oder es werden die Pa-



Qualitätssicherung durch Bildverarbeitung

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rameter der Verschiebung und Verdrehung genutzt, um eine Modifikation des Anwenderkoordinatensystems vorzunehmen. Mit ∆ X und ∆Y als Verschiebungswerte entlang der X- und Y-Achse und ∆ A als Verdrehung um die Z-Achse des ursprünglichen Anwenderkoordinatensystems R ergibt sich dabei die bekannte Beziehung: 0

Px

1

BP C B yC B C¼ @ Pz A

R

1

0

cos D A � sin D A

B sin D A B B @ 0

RR0

0

cos D A

0 DX 0

0

1

0

0

1

DY C C C� 0 A 1

0

Px

1

BP C B yC B C @ Pz A

R0

1

C. Faltenerkennung Nach der Kantensicherung werden die Zuschnitte in eine endkonturnahe 3D-Form abgelegt, wo mehrere Textillagen miteinander verklebt und ggf. Versteifungselemente eingenäht werden. Dabei ist entscheidend, dass die eingelegten Zuschnittlagen keine Falten werfen. Die topologische Information, die für eine sensorische Beurteilung mittels der eingesetzten Kamera notwendig ist, wird über das auf dem Triangulationsprinzip beruhende Laserlichtschnitt-Verfahren gewonnen.

Abbildung 3: Grundprinzip der Faltenerkennung

Ein Bildausschnitt enthält eine einzelne Laserlinie (Lichtschnitt). Über den Vergleich einer aktuellen Aufnahme mit einer Referenzaufnahme an derselben Kameraposition soll die Erkennung einer Faltenbildung ermöglicht werden (siehe Abbildung 3). Aufgrund der unvermeidbaren Messungenauigkeit scheidet ein einfaches Differenzbildverfahren aus. Zusätzlich erschwert wird die Auswertung dadurch, dass die verwendeten Laserdioden aufgrund ihrer

136

Christian Brecher und Tobias Kempf

Sicherheitsklasse nur eine relativ geringe Lichtleistung aufweisen dürfen. Dadurch ergeben sich bei den strukturierten Zuschnitten keine durchgängigen Linienverläufe, sondern helle und dunkle Bereiche. Es wurde deshalb ein Verfahren entwickelt, das die Schwerpunkte der hellen Bereiche bestimmt und diese durch eine Linie annähert. Fordert man als zusätzliche Randbedingung Parallelität zwischen den so bestimmten Linien der Referenz- und der Laufzeitaufnahme und berücksichtigt weiterhin, dass eine Falte aufgrund der mechanischen Bindung an die Unterlage nur nach einer Seite hin entstehen kann, so kann der Abstand der Linien als direktes Maß für eine evtl. Faltenbildung herangezogen werden.

D. Aufbau des Gesamtsystems Ziel der Arbeiten war es, eine prozessbegleitende Überwachungsstrategie prototypisch zu implementieren. Dabei kam neben einer CMOS-Kamera (Auflösung 1 MPixel) das Bildverarbeitungssystem WiT der Firma DALSA zum Einsatz, mit dem sämtliche Algorithmen zur Auswertung der Bildinformationen entwickelt wurden. Für das Lasermodul wurden vier Diodenlaser kombiniert, wobei der Strahl jedes Lasers durch ein Linsensystem zu einer Ebene aufgeweitet wird. Die vier resultierenden Laserlinien ergeben dabei die Form eines Doppelkreuzes, wodurch zwei orthogonale Messrichtungen und zugleich ein größerer Messbereich mit einer einzigen Sensorposition möglich sind. Für weitergehende mathematische Operationen sowie zur Kommunikation zwischen Bildverarbeitungssoftware, Lasermodul und Robotersteuerung (KUKA KR-C2) über zwei serielle Schnittstellen wurde ein eigenes Softwaremodul entwickelt und zusammen mit der Bildverarbeitungssoftware auf einem separaten PC installiert (siehe Abbildung 4).

Abbildung 4: Hard- und softwaretechnische Realisierung des Gesamtsystems



Qualitätssicherung durch Bildverarbeitung

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Vor dem eigentlichen Produktionsbetrieb wird sowohl für die Lagekorrektur als auch für die Faltenerkennung jeweils ein Roboterprogramm abgearbeitet, das die erforderliche Anzahl an Referenzpositionen anfährt und Referenzaufnahmen auslöst. Die Referenzpositionen sind dabei einmal vom ­Bediener im Teach-in-Betrieb festzulegen. Die Roboterprogramme, die den Produktionsbetrieb steuern, wurden um die entsprechenden Kommandos zur Kommunikation mit dem Bildverarbeitungsrechner erweitert. Zusätzlich zu den normalen Verfahroperationen werden nun die Referenzpositionen, die im Einrichtbetrieb festgelegt worden sind, erneut angefahren und entsprechende Messungen ausgelöst. Im Falle der Lagekorrektur besteht das Ergebnis in den numerischen Werten für die Verschiebung und Verdrehung. Diese werden der Robotersteuerung übermittelt und im Roboterprogramm automatisch in eine entsprechende Modifikation des Anwenderkoordinatensystems umgesetzt. Im Falle der Lagekorrektur wird eine binäre Information zurückgeliefert, die die Notwendigkeit einer manuellen (oder ebenfalls automatisierten) Nachbearbeitung anzeigt.

E. Ergebnisse Bei der Lagekorrektur zeigte sich als größte Herausforderung die Robustheit der Kantenidentifikation bei nicht-idealem Kantenverlauf. Diese konnte durch zusätzliche Plausibilitätsprüfungen bei bekanntem Eckenwinkel erheblich gesteigert werden. Als günstiger Kompromiss zwischen Messbereich und Auflösung hat sich eine Kamera-Entfernung von ca. 0,5 m erwiesen. Damit konnten in allen Testfällen mit geraden Kanten2 Ergebnisse erzielt werden, die bei einer zulässigen Abweichung von ca. ± 30 mm eine Messgenauigkeit von