Methodische Entwicklung technischer Produkte: Methoden flexibel und situationsgerecht anwenden 3540374353, 9783540374350

Citation preview

Udo Lindemann Methodische Entwicklung technischer Produkte

Udo Lindemann

Methodische Entwicklung technischer Produkte Methoden flexibel und situationsgerecht anwenden 2., bearbeitete Auflage

Mit 122 Abbildungen

123

Prof. Dr.-Ing. Udo Lindemann TU München Lehrstuhl für Produktentwicklung Boltzmannstr. 15 85748 Garching [email protected]

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

ISBN-10 3-540-37435-3 Springer Berlin Heidelberg New York ISBN-13 978-3-540-37435-0 Springer Berlin Heidelberg New York ISBN-10 3-540-14041-7 1. Aufl. Springer Berlin Heidelberg New York Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Springer ist ein Unternehmen von Springer Science+Business Media springer.de © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2005, 2007

Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Buch berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Sollte in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z. B. DIN, VDI, VDE) Bezug genommen oder aus ihnen zitiert worden sein, so kann der Verlag keine Gewähr für die Richtigkeit, Vollständigkeit oder Aktualität übernehmen. Es empfiehlt sich, gegebenenfalls für die eigenen Arbeiten die vollständigen Vorschriften oder Richtlinien in der jeweils gültigen Fassung hinzuzuziehen. Satz: Digitale Druckvorlage des Autors Herstellung: LE-TEX, Jelonek, Schmidt & Vöckler GbR, Leipzig Umschlaggestaltung: medionet AG, Berlin Gedruckt auf säurefreiem Papier 68/3100 YL – 5 4 3 2 1 0

Vorwort zur 2. Auflage

Die vergangenen zwei Jahre haben uns die Möglichkeit gegeben, die Inhalte dieses Buchs in seiner ersten Fassung in der Lehre, in Forschungsprojekten und im Sinne des Transfers in Industrieprojekten vielfach und unter unterschiedlichen Randbedingungen einzusetzen. Die daraus resultierenden Erkenntnisse haben wir in Verbindung mit aktueller Literatur genutzt, um in der zweiten Auflage eine Reihe von Verbesserungen zu realisieren. Die Rückmeldungen der Studierenden, der Mitarbeiter aus der Industrie wie auch aus Forschung und Lehre haben uns dabei sehr geholfen. Insgesamt haben wir eine deutliche Bestätigung für unseren Ansatz erhalten. Der besondere Dank gilt aber den Hinweisen auf Möglichkeiten zur Verbesserung in Inhalt und Struktur. Einige der Begriffe sind daher modifiziert worden, um so zu einem besseren Verständnis zu kommen. An einigen Stellen sind Inhalte ergänzt worden, um das Verständnis für die Arbeit mit dem „Münchener Vorgehensmodell“ weiter zu verdeutlichen. Natürlich sind auch aktuelle Forschungsergebnisse mit eingeflossen. Deutlich überarbeitet und klarer strukturiert wurden die Methodenbeschreibungen, um Auswahl, Adaption und Anwendung besser unterstützen zu können. Besonderer Dank gilt vor allem Stefanie Braun, die neben der inhaltlichen Überarbeitung eines Buchteils auch den gesamten Prozess der Überarbeitung bis hin zum Layout in Händen hatte. Josef Ponn hat mit Akribie zur Verbesserung der strukturellen Aspekte im Buch beigetragen, was sowohl grundlegende Fragen in den Einführungskapiteln wie auch die Methodenbeschreibungen im Anhang betrifft. Beim Schreiben und bei den erforderlichen kritischen Diskussionen gab es darüber hinaus von vielen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern Unterstützung. Martin Graebsch, Matthias Kreimeyer und Nadja Pecquet bildeten den Kern der Runde der Unterstützerinnen und Unterstützer. Die Überarbeitung des Bildmaterials übernahm Rainer Hinterberger. Allen Beteiligten gilt mein Dank für die Hilfe und Unterstützung. Die Zusammenarbeit mit dem Verlag und hier besonders Herrn Thomas Lehnert war wieder sehr angenehm. Garching, im Juni 2006 Udo Lindemann

Vorwort zur 1. Auflage

Methoden in und für die Produktentwicklung sind seit vielen Jahren ein wichtiger Schwerpunkt wissenschaftlicher Forschungsarbeiten. Auch in der Ausbildung der Studierenden des Maschinenbaus ist das Thema inzwischen etabliert. Dennoch gibt es offensichtlich erhebliche Defizite in der Anwendung in der Industrie. Die Zwänge der Gesetze zum Beispiel zur Produkthaftung oder das Maschinengesetz wie auch die Normen zur Qualitätssicherung haben zum Einsatz von bestimmten Arbeitsmethoden geführt, jedoch ist noch immer die Frage nach dem Verhältnis von Aufwand und Nutzen unbeantwortet. Im Rahmen der Ausbildung wird der Nutzen sinnvoll eingesetzter Arbeitsmethoden genauso wie in Verbundprojekten mit der Industrie sichtbar. Daher beschäftigen wir uns seit vielen Jahren mit der Problemstellung der sinnvollen Vermittlung von Methodenwissen. Es gibt eine kaum überschaubare Zahl von Methoden. Einige Methoden werden bei nur sehr geringen Unterschieden auch unter unterschiedlichen Bezeichnungen am Markt angeboten. Häufig werden auch Argumente gegen den Methodeneinsatz angeführt, wie zum Beispiel der enorme Zeitdruck oder der Hinweis auf die bisherigen Leistungen ohne explizites methodisches Arbeiten. Die Diskrepanz zwischen persönlicher Erfahrung und Überzeugung sowie der üblichen Industriepraxis hinsichtlich des Nutzens von gezielt und flexibel eingesetzten Arbeitsmethoden war eine wesentliche Motivation für dieses Buch. Eine Reihe von Dissertationen und Erfahrungen in und mit der Industrie sowie viele Diskussionen mit Mitarbeitern, Industrievertretern, Kollegen in Forschung und Lehre sowie Unternehmensberatern haben mich zu der Überzeugung gebracht, dass eine gegenüber dem üblichen Methodeneinsatz deutlich modifizierte Form der Vermittlung und Anwendung erforderlich ist. Im Kernteam haben mich Christoph Jung, Jens Gramann sowie Alexandra Nißl durch organisatorische Tätigkeiten und besonders durch Korrekturen und Überarbeitungen unterstützt. Beim Schreiben und bei den erforderlichen kritischen Diskussionen gab es darüber hinaus von vielen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern Unterstützung. Christoph Baumberger, Thomas Braun, Birgit Dick, Holger Diehl, Elmar Erdell, Luc Felgen, Michael Förster, Daniel Fuchs, Andreas Gahr, Jöran Grieb, Ulrich Herfeld, Thomas Heßling, Philipp Hutterer, Bernd Jokele, Alfons Kiewert, Maik Maurer, Franz Müller, Nadja Pecquet, Josef Ponn, Udo Pulm, Ingo Renner, Sebastian Schneider und Hans Stricker bildeten die große Runde der Unterstützerinnen und Unterstützer. Josef Ponn steuerte zusätzlich zahlreiche Grafiken bei. Die Rea-

VIII Vorwort lisierung des Bildmaterials übernahm Rainer Hinterberger. Allen Beteiligten gilt mein Dank für die Hilfe und Unterstützung. Besonders danke ich meiner Frau Edeltraut, die besonders in den letzten Monaten vor der Fertigstellung des Buchs viel Geduld aufbringen musste. Dem Verlag und hier besonders Herrn Thomas Lehnert gilt mein Dank für die stets hervorragende Zusammenarbeit. Mit dem Ziel der besseren Lesbarkeit wurde im weiteren Verlauf des Buchs auf eine Differenzierung zwischen weiblichen und männlichen Formen verzichtet. Auf Abkürzungen wurde weitgehend verzichtet. Begriffe aus dem englischen Wortschatz wurden ebenfalls nur mit Zurückhaltung benutzt, an einigen Stellen erschienen sie mir aber klarer als die jeweiligen deutschen Umschreibungen. Ich hoffe, dass dieses Buch einen Beitrag leistet, um Arbeitsmethoden besser in der Aus- und Weiterbildung auf dem Gebiet der Produktentwicklung sowie besonders im industriellen Alltag der technischen Disziplinen zu verankern. Garching, im Mai 2004 Udo Lindemann

Inhalt

1 Einführung ..........................................................................................................1 1.1 Welches Ziel verfolgt dieses Buch?.............................................................1 1.2 An wen richtet sich dieses Buch? ................................................................2 1.3 Was waren die wichtigsten Einflüsse auf dieses Buch?...............................3 1.3 Wie ist dieses Buch aufgebaut? ...................................................................5 2 Produktentwicklung ...........................................................................................7 2.1 Produkte: Komplexität, Systeme, Modelle ..................................................8 2.2 Produktentwicklung organisieren ..............................................................12 2.2.1 Verantwortung in der Produktentwicklung ........................................13 2.2.2 Strategien in der Produktentwicklung ................................................14 2.2.3 Prozesse in der Produktentwicklung...................................................16 2.3 Menschen als Handelnde in der Produktentwicklung ................................19 2.3.1 Mitarbeiter als Individuum .................................................................20 2.3.2 Teams und Gruppen in der Produktentwicklung ................................23 2.3.3 Unternehmenskultur ...........................................................................25 2.3.4 Kreativität...........................................................................................26 2.4 Situationen in der Produktentwicklung......................................................29 2.5 Zusammenfassung .....................................................................................32 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden....................................33 3.1 Das Drei-Ebenen Modell für Entwicklungsprozesse .................................34 3.2 Vorgehensmodelle .....................................................................................35 3.2.1 Bedeutung eines situationsangepassten Vorgehens............................36 3.2.2 Vorgehensmodelle der Produktentwicklung.......................................37 3.2.3 Modelle des natürlichen Vorgehens bei der Problemlösung ..............39 3.2.4 Vorgehensmodelle zur operativen Problemlösung.............................41 3.2.5 Phasenmodelle der Produktentwicklung ............................................43 3.2.6 Das Münchener Vorgehensmodell (MVM)........................................45 3.2.7 Arbeiten mit dem Münchener Vorgehensmodell ...............................49 3.3 Grundprinzipien des Handelns...................................................................54 3.4 Methoden ...................................................................................................56 3.4.1 Klärung des Methodenbegriffes .........................................................56 3.4.2 Gründe für den Einsatz von Methoden...............................................57 3.4.3 Modell des Methodeneinsatzes...........................................................58

X Inhalt

3.4.4 Struktur und Inhalte der Methodenbeschreibung ............................... 60 3.4.5 Werkzeuge zur Unterstützung von Methoden .................................... 61 3.5 Zusammenfassung ..................................................................................... 61 4 Ziel planen......................................................................................................... 63 4.1 Folgen unzureichender Zielplanung .......................................................... 63 4.2 Methoden zur Zielplanung......................................................................... 66 4.2.1 Wie können Situationen analysiert werden? ...................................... 67 4.2.2 Wie können Analyseergebnisse strukturiert und Wechselbeziehungen abgebildet werden?................................................... 71 4.2.3 Wie können Veränderungen der Merkmale abgeschätzt und Ergebnisse vorweggenommen werden? ...................................................... 76 4.2.4 Wie können alternative Zukunfts- und Ergebnismodelle erarbeitet werden? ....................................................................................................... 78 4.2.5 Wie können konkrete Maßnahmen abgeleitet werden?...................... 80 4.3 Zielplanung in der Praxis........................................................................... 82 4.4 Zusammenfassung ..................................................................................... 90 5 Ziel analysieren................................................................................................. 91 5.1 Folgen unzureichender Zielanalyse ........................................................... 91 5.2 Methoden zur Analyse von Zielen............................................................. 93 5.2.1 Wie können Zielgrößen ermittelt werden? ......................................... 94 5.2.2. Wie können Zielkonflikte ermittelt werden?................................... 100 5.2.3 Wie können Zielgrößen strukturiert und gewichtet werden? ........... 103 5.2.4 Wie können Ziele dokumentiert werden?......................................... 106 5.3 Zielanalyse für ein Produktbeispiel ......................................................... 108 5.4 Zusammenfassung ................................................................................... 112 6 Problem strukturieren ................................................................................... 113 6.1 Erfolgreiche Problemstrukturierung im Anlagenbau............................... 113 6.2 Methoden zur Problemstrukturierung ...................................................... 114 6.2.1 Wie können Systeme auf abstrahiertem Niveau beschrieben werden? ..................................................................................................... 115 6.2.2 Wie lassen sich Ziele mit Lösungsmerkmalen verknüpfen? ............ 121 6.2.3 Wie lassen sich Stärken und Schwächen ermitteln?......................... 123 6.2.4 Wie können Freiheitsgrade für die Entwicklung ermittelt werden? . 125 6.2.5 Wie können Handlungsempfehlungen für die Entwicklung abgeleitet werden?..................................................................................... 126 6.3 Ermittlung von Entwicklungsschwerpunkten .......................................... 128 6.3.1 Tischstaubsauger .............................................................................. 128 6.3.2 Siebanlage ........................................................................................ 130 6.4 Zusammenfassung ................................................................................... 133 7 Lösungsideen ermitteln.................................................................................. 135 7.1 Konzeptentwicklung für eine Snowboardbindung................................... 135 7.2 Methoden für die Lösungssuche .............................................................. 137

Inhalt XI

7.2.1 Wie lassen sich verfügbare Lösungen finden? .................................137 7.2.2 Wie können neue Lösungsideen generiert werden? .........................139 7.2.3 Wie lassen sich Widersprüche auflösen?..........................................146 7.2.4 Wie können vorhandene Lösungsideen geordnet und das Ideenfeld noch erweitert werden? .............................................................................147 7.2.5 Wie können Lösungsideen verschiedener Teilprobleme zu Gesamtkonzeptideen kombiniert werden?.................................................149 7.3 Lösungsalternativen für ein Tischstaubsauggerät ....................................150 7.4 Zusammenfassung ...................................................................................154 8 Eigenschaften ermitteln .................................................................................155 8.1 Eigenschaftsanalyse bei einer Produktionsmaschine ...............................155 8.2 Methoden zur Eigenschaftsanalyse..........................................................157 8.2.1 Wie können zu analysierende Merkmale ermittelt werden?.............158 8.2.2 Wie können Eigenschaftsanalysen vorbereitet werden?...................159 8.2.3 Wie können Eigenschaftsanalysen durchgeführt werden? ...............162 8.2.4 Wie können Analyseergebnisse ausgewertet werden? .....................166 8.3 Eigenschaftsanalyse eines Höhenleitwerks..............................................167 8.4 Zusammenfassung ...................................................................................171 9 Entscheidungen herbeiführen .......................................................................173 9.1 Ein operativer Entscheidungsprozess im Fahrzeugbau............................173 9.2 Methoden zur Entscheidungsfindung.......................................................176 9.2.1 Wie können geeignete Lösungsideen vorausgewählt werden?.........178 9.2.2 Wie kann eine Bewertung vorbereitet werden?................................180 9.2.3 Wie können Alternativen bewertet werden?.....................................185 9.2.4 Wie können Bewertungsergebnisse interpretiert werden?................186 9.2.5 Wie können Entscheidungsprozesse dokumentiert werden? ............187 9.3 Entscheidung für ein Werkzeugmaschinenkonzept .................................188 9.4 Zusammenfassung ...................................................................................193 10 Zielerreichung absichern .............................................................................195 10.1 Folgen eines Denkfehlers in der Produktentwicklung ...........................195 10.2 Methoden zur Absicherung der Zielerreichung .....................................197 10.2.1 Wie können mögliche Zielabweichungen und deren Ursachen identifiziert werden?..................................................................................198 10.2.2 Wie können Ursachen, Fehler und Wirkungen in einen Zusammenhang gebracht werden? ............................................................201 10.2.3 Wie kann das Risiko bewertet werden?..........................................202 10.2.4 Wie kann das Risiko reduziert werden? .........................................203 10.3 Zielabsicherung für ein Beschriftungsgerät ...........................................205 10.4 Zusammenfassung .................................................................................209 11 Krisen bewältigen .........................................................................................211 11.1 Krisensituationen ...................................................................................211 11.2 Methoden zur Bewältigung von Krisen .................................................214

XII Inhalt

11.2.1 Wie können die Auswirkungen einer Krise ermittelt werden?....... 217 11.2.2 Wie können Handlungsmöglichkeiten in einer Krise entwickelt werden? ..................................................................................................... 218 11.2.3 Wie kann die Umsetzung von Maßnahmen in einer Krise geplant werden? ..................................................................................................... 218 11.2.4 Wie können Maßnahmen in einer Krise umgesetzt werden? ......... 220 11.2.5 Wie können ähnliche Krisen in Zukunft vermieden werden? ........ 221 11.3 Ausfall der Steuerung einer Anlage....................................................... 222 11.4 Zusammenfassung ................................................................................. 225 12 Arbeitsmethoden in der industriellen Praxis ............................................. 227 Literatur............................................................................................................. 231 Anhang ............................................................................................................... 239 A1 Methodenbeschreibungen ........................................................................ 239 ABC-Analyse ............................................................................................ 240 Abstraktion................................................................................................ 241 Ähnlichkeitsanalyse .................................................................................. 242 Analyseplanung......................................................................................... 243 Anforderungsliste...................................................................................... 244 Balanced Scorecard................................................................................... 245 Benchmarking ........................................................................................... 246 Berechnung ............................................................................................... 247 Bionik........................................................................................................ 248 Black Box.................................................................................................. 249 Brainstorming............................................................................................ 250 Checkliste nach Osborn............................................................................. 251 Checkliste.................................................................................................. 252 Clusteranalyse ........................................................................................... 253 Delphianalyse............................................................................................ 254 Effektsammlung ........................................................................................ 255 Eigenschaftsliste........................................................................................ 256 Einflussmatrix ........................................................................................... 257 Entscheidungstabelle................................................................................. 259 Fehlerbaumanalyse.................................................................................... 260 FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) .............................................. 261 Fragebogen................................................................................................ 262 Fragetechnik.............................................................................................. 263 Freiheitsgradanalyse.................................................................................. 264 Funktionsmodellierung ............................................................................. 265 Gefährdungsanalyse .................................................................................. 266 Gewichtete Punktbewertung ..................................................................... 267 Gewichtung ............................................................................................... 269 Handlungsplanungsblatt ............................................................................ 270 Hardware-in-the-Loop (HIL) .................................................................... 271

Inhalt XIII

Interview ...................................................................................................272 Kano-Modell .............................................................................................273 Konsistenzmatrix.......................................................................................274 Konstruktionskatalog ................................................................................275 Methode 635..............................................................................................276 Mind Mapping...........................................................................................277 Moderation mit Karten ..............................................................................278 Morphologischer Kasten ...........................................................................279 Negation ....................................................................................................280 Numerische Simulation .............................................................................281 Nutzerorientierte Funktionsmodellierung..................................................282 Nutzwertanalyse ........................................................................................283 Ordnungsschema .......................................................................................285 Orientierender Versuch .............................................................................286 Paarweiser Vergleich.................................................................................287 Plausibilitätsanalyse ..................................................................................288 Portfolio.....................................................................................................289 Potenzialanalyse ........................................................................................290 Prinzipien zur Überwindung technischer Widersprüche ...........................291 Problemformulierung ................................................................................292 Prognose....................................................................................................293 Punktbewertung.........................................................................................294 Punkten......................................................................................................295 QFD (Quality Function Deployment) .......................................................296 Recherche..................................................................................................297 Reizwortanalyse ........................................................................................298 Relationsorientierte Funktionsmodellierung .............................................299 Reverse Engineering .................................................................................301 Schätzen ....................................................................................................302 Schwachstellenanalyse ..............................................................................303 Sensibilitätsanalyse ...................................................................................304 Storytelling................................................................................................305 Stufenweise Konsistenz.............................................................................306 SWOT-Analyse (Strength-Weakness-Opportunities-Threats-Analyse)....307 Synektik.....................................................................................................308 Systematische Variation ............................................................................309 Szenariotechnik .........................................................................................310 Target Costing ...........................................................................................311 Technische Evolution ................................................................................312 Textanalyse ...............................................................................................313 Trendanalyse .............................................................................................314 TRIZ..........................................................................................................315 Umsatzorientierte Funktionsmodellierung ................................................316 Ursache-Wirkungsanalysen.......................................................................318 Vergleich ...................................................................................................319 Verknüpfungsmatrix..................................................................................320

XIV Inhalt

Versuch ..................................................................................................... 321 Vorauswahl ............................................................................................... 322 Vorteil-Nachteil-Vergleich........................................................................ 323 Wertfunktion ............................................................................................. 324 Wirkungsnetz ............................................................................................ 325 Zielpräferenzmatrix................................................................................... 326 A2 Glossar ..................................................................................................... 327 Sachverzeichnis.................................................................................................. 337

1 Einführung

Wie kam es zu diesem Buch und was ist dessen Ziel? Methoden sind fester Bestandteil im Alltagsleben eines jeden Entwicklers, da er seine Produkte nur mit Methoden zur Auslegung und Nachrechnung, zur Simulation und zur Planung und Durchführung von Versuchen zielgerichtet entwickeln kann. Bei erfahrenen und „guten“ Entwicklern können wir zusätzlich bestimmte Arbeitsmethoden erkennen, die in der Regel allerdings eher unbewusst eingesetzt werden. Eben diese Arbeitsmethoden bilden den Gegenstand dieses Buchs. Dabei geht es nicht um die Vermittlung neuer Methoden, sondern um eine flexiblere Darstellung und Anwendung der bekannten Methoden. Dieses Thema wurde in der Literatur bereits vielfach bearbeitet. Zu vielen Methodenbündeln wie zum Beispiel QFD, FMEA oder TRIZ gibt es umfassende und spezifische Literatur. Der Leser als möglicher Methodenanwender fühlt sich angesichts der Methodenvielfalt entweder sehr schnell verloren oder aber er nutzt nur einige wenige von ihm subjektiv ausgewählte Methoden in einer ihm geeignet scheinenden Intensität. Häufig wird die Frage gestellt, warum die Anwendung von Methoden in der einen Situation hervorragende Ergebnisse liefert und im anderen Fall keinen Nutzen bringt und nur zur Frustration der Beteiligten führt. Warum ist in der Literatur eine so große Zahl von Arbeitsmethoden zu finden und warum wird in der Praxis nur wenig davon umgesetzt? Diese und viele weitere Fragen wurden in den vergangenen Jahren in einer Vielzahl von Forschungsprojekten behandelt und im Verbund mit Industrieunternehmen beleuchtet.

1.1 Welches Ziel verfolgt dieses Buch? Dieses Buch soll dazu beitragen, die Effektivität und Effizienz in Produktentwicklungsprozessen zu erhöhen. Die Anwendung von Arbeitsmethoden soll in deutlich höherem Maße als bisher gefördert und deren Wirkung verbessert werden. Es wird aufgezeigt, wie in Abhängigkeit von der Problemstellung, den handelnden Personen und der jeweiligen Situation eine Methode ausgewählt und gegebenenfalls zusätzlich angepasst wird. In Verbindung mit einer geschickten Kombination von Einzelmethoden werden so eine flexiblere Methodenanwendung und eine bessere Adaption der Methoden an die aktuellen Rahmenbedingungen erreicht. Eine Auswahl von in der Produktentwicklung gebräuchlichen Methoden wird im Anhang des Buches in Kurzform und in strukturierter Weise beschrieben. In

2 1 Einführung

wieweit zusätzlich ein ergänzendes Studium vertiefender Literatur zu einzelnen Methoden erforderlich ist, bleibt dem Leser vorbehalten. Um eine flexiblere Anwendung zu ermöglichen, werden die „großen“ Methoden, wie zum Beispiel QFD, FMEA und TRIZ, in ihre Einzelmethoden zerlegt. Da bestimmte Methoden (zum Beispiel Ursache-Wirkungsanalyse oder Matrizen zur Verknüpfung von unterschiedlichen Sachverhalten) immer wieder Teil anderer Methoden sind, wird ihre Terminologie vereinheitlicht und sie werden nur an einer Stelle bezüglich ihrer Wirkungsweise erläutert. Die exemplarische Verknüpfung und Anwendung von Methoden in einer ausgewählten Situation wird anhand von Beispielen erläutert und soll Fragen der Auswahl, der Kombination und der Adaption von Methoden mit beleuchten. Der Ansatz der strikten Vorgabe eines „das macht man so und nicht anders“ im Sinne eines verbindlichen und stringenten Vorgehens wird also weitgehend abgelehnt. Mit der weitgehenden Aufhebung der in manchen bestehenden Methodenbeschreibungen hinterlegten Folge von Vorgehensschritten stellt sich die Frage, woran das Vorgehen nun zu orientieren ist. Grundsätzlich ist immer eine Orientierung der jeweiligen Handlungen an der Zielsetzung zu beachten. Um für das weitere Vorgehen die richtigen Schritte bestimmen zu können, werden als Unterstützung sowohl das „Münchener Vorgehensmodell“, einige der „Grundprinzipien des Handelns“ als auch ein weitgehend diskursiv geprägtes Vorgehen vorgeschlagen. Mit der Kenntnis der Wirkmechanismen der einzelnen Methoden sollte den Anwendern deutlich werden, warum sie in einer bestimmten Situation einen spezifischen Arbeitsschritt durchführen. Gegenüber dem üblichen Vorgehen in der Praxis werden einige Aspekte der Produktentwicklung stärker betont. Dies sind die intensive Vorbereitung der Lösungsfindung und die Notwendigkeit von mehreren Lösungsalternativen. Die Erfahrung aus vielen Projekten in und mit der Industrie, gestützt durch Erkenntnisse aus der Kognitionspsychologie, fordert bei der Entwicklung von Produkten eine deutliche Verstärkung der Vorbereitung der eigentlichen Lösungssuche. Wegen des intensiven Wettbewerbs und des hohen Kostendrucks ist es aus Gründen der Optimierung unbedingt erforderlich, stets auch Alternativen von Produktlösungen trotz des gleichzeitig wirkenden Zeitdrucks zu betrachten und zu vergleichen.

1.2 An wen richtet sich dieses Buch? Als Buch für die industrielle Praxis werden den Entwicklern wertvolle Anregungen und Anleitungen gegeben, Methoden flexibler und an die spezielle Situation angepasst einzusetzen. Damit soll ein Beitrag zum Methodentransfer geleistet werden, der die erheblichen Potenziale bezüglich Leistung wie auch Qualität in der Produktentwicklung nutzbar machen soll. Als Lehrbuch richtet es sich an Studierende des Maschinenwesens, die sich für Fragen der Produktentwicklung interessieren. Da überwiegend grundsätzliche Fragen der Problemlösung diskutiert werden, ist der Inhalt auch für andere Disziplinen der Technikwissenschaften von Bedeutung. Darüber hinaus kann es auch für

1.3 Was waren die wichtigsten Einflüsse auf dieses Buch? 3

die Naturwissenschaften, die Informatik, die Mathematik oder die Betriebswirtschaft eine wertvolle Hilfe sein. Wissenschaftler auf dem Gebiet der Produktentwicklung können Impulse bezüglich der Modularisierung von Methoden sowie des flexiblen Umgangs mit ihnen erfahren. Damit soll eine Grundlage für eine weitere Vertiefung noch offener Fragen, zum Beispiel des Methodentransfers oder der Rechnerunterstützung, gegeben werden.

1.3 Was waren die wichtigsten Einflüsse auf dieses Buch? In der Literatur ist das Thema der methodischen Produktentwicklung seit vielen Jahren intensiv behandelt worden. Darüber hinaus haben mich viele intensive Diskussionen mit einzelnen Forschern hinsichtlich der in diesem Buch vorgestellten Ansätze angeregt und auch beeinflusst. Eine sehr wichtige Quelle war das Systems Engineering, welches, vertreten durch das Buch von Daenzer und seinen Kollegen [Daenzer 2002], immer wieder maßgebliche Impulse und Anregungen zu Fragen des Denkens in Systemen und der grundsätzlichen Vorgehensweisen geliefert hat. Von großer Bedeutung ist natürlich das Lehr- und Forschungsgebiet der Konstruktion/Entwicklung. Rodenacker [Rodenacker 1976] hat mich mit seinen Ansätzen zur Abstraktion, zur Schwerpunktbildung in der Physik und mit der Fähigkeit, Dinge auf ihren Kern zu reduzieren, nachhaltig beeindruckt. Die Gedanken zur Heuristik, besonders von Müller [Müller 1970], haben mich schon sehr früh beeinflusst. Sie haben auch zu einer kritischen Haltung gegenüber einigen algorithmisch anmutenden Vorgehensplänen geführt. Pahl und Beitz [Pahl et al. 2003] haben mit ihrem grundlegenden Buch wesentliche Elemente, wie zum Beispiel die „Gerechtheiten“ und die Lösungsprinzipien in der Konstruktion, dokumentiert. Als mein akademischer Lehrer und Vorgänger hat Ehrlenspiel [Ehrlenspiel 2003] mir mit seiner Praxisorientierung und der Suche nach natürlichen Vorgehensweisen von Konstrukteuren/Entwicklern den erforderlichen Pragmatismus und den Mut vermittelt, eingeschliffene Vorgehensweisen immer wieder zu hinterfragen. Leifer (CDR der Stanford University) hat mir in vielen Gesprächen wertvolle Anregungen zu innovativen Lehr- und auch Forschungsarbeiten gegeben. Andreasen, als Schöpfer des Begriffs der integrierten Produktentwicklung [Andreasen et al. 1987], hat die Überlegungen in Diskussionen immer wieder auf klare Strukturen und Begrifflichkeiten gelenkt. In vielen Gesprächen, besonders mit Birkhofer (PMD der TU Darmstadt) und Gausemeier (HNI – Universität Paderborn), wurden viele Fragen zu den Wirkmechanismen der Methoden sowie zum Methodentransfer aufgeworfen. Einige konnten auch beantwortet werden. Die Arbeiten von Altschuller [Altschuller 1984] haben zunächst einige Kraft gekostet, da seine blumige Sprache durchaus gewöhnungsbedürftig ist. Ein Teil der Folgeliteratur zu seinen Ansätzen ist oft wenig hilfreich, ist sie doch durch die Au-

4 1 Einführung

ra des „unfehlbaren Meisters“ geprägt. Nach hartnäckiger Auseinandersetzung in vielen Projekten trat aber die enorme Bereicherung der Entwicklungsmethodik durch Altschuller zutage. Als Kognitionspsychologen haben Dörner (Psychologie, Universität Bamberg) und Hacker (Psychologie, TU Dresden) sowie ihre Mitarbeiter (besonders BadkeSchaub bis 2005 Universität Bamberg) in entscheidender Weise meine aktuelle Sicht auf die Produktentwicklung mitgeprägt. Aspekte bezüglich des Umgangs mit Komplexität sowie der individuellen Steuerung des Vorgehens sind Beispiele hierfür. Im „Bamberger Kreis“ habe ich mindestens zweimal im Jahr mit den Kollegen Birkhofer, Dörner, Ehrlenspiel und Pahl zusammen mit unseren Mitarbeitern Fragen des Konstruierens und Entwickelns aus der Sicht von Ingenieuren diskutiert. Ergänzende wertvolle Diskussionen ergaben sich in der Gruppe „Bild und Begriff“ [Lindemann 2003], die aus einem erweiterten Kreis von Psychologen und Produktentwicklern bestand. Interdisziplinäre Ansätze, wie die Überlegungen zur „Universal Design Theory“ [Grabowski et al. 1998], zu „Visual and Spatial Reasoning“ [Gero et al. 2001] und zu „Human Behaviour in Design“ [Lindemann 2003], haben den Blick auch auf andere Disziplinen erweitert. Diskussionen mit Vertretern der Technikphilosophie wie zum Beispiel Lenk [Lenk et al. 1973], Ropohl [Ropohl 1985] und Banse [Banse 2000] haben mein Verständnis von der Technikwissenschaft als einer Handlungswissenschaft und nicht als angewandter Naturwissenschaft mitgeprägt. Aus meiner Tätigkeit in der Industrie ist neben der persönlichen Erfahrung besonders Grässle [Grässle 1993] zu erwähnen, der mir wichtige Impulse zu Fragen der Führung wie auch der Effektivität und Effizienz von Unternehmensprozessen mit auf den Weg gegeben hat. Meine eigene Zeit in der Industrie sowie die Auswertung von Forschungsprojekten haben grundsätzliche Probleme immer wieder deutlich aufgezeigt. Arbeitsmethoden werden selten und dann oft wenig sinnvoll in der industriellen Praxis eingesetzt. Die Zeit, die hierfür angeblich fehlt, wird aber für das Nachbessern von Fehlentwicklungen („falsche“ Produkte, unzulängliche Produkte) durchaus eingesetzt. Die vielen erfolgreichen Projekte in und mit der Industrie haben gezeigt, in welchen Situationen erfolgreiche Wege durch einen geeigneten Methodeneinsatz möglich wurden. Neben den zahlreichen anderen Quellen hat auch eine Vielzahl von Dissertationen an meinem Lehrstuhl Anregungen für dieses Buch geliefert. Besonders sollen hier, wegen des engen Bezugs zum Kern dieses Buches, genannt werden: Ambrosy [Ambrosy 1997], Bender [Bender 2001], Bernard [Bernard 1999], Bichlmaier [Bichlmaier 2000], Braun [Braun 2005], Demers [Demers 2000], Giapoulis [Giapoulis 1998], Gerst [Gerst 2002], Gramann [Gramann 2004], Günther [Günther 1998], Fuchs [Fuchs 2005], Jung [Jung 2006], Pache [Pache 2005], Pulm [Pulm 2004], Wulf [Wulf 2002], Schwankl [Schwankl 2002], Stößer [Stößer 1999] und Zanker [Zanker 1999], bezüglich der Durchdringung von Methoden und Vorgehensprinzipien sowie Stetter [Stetter 2000] und Viertlböck [Viertlböck 2000] wegen des Transfers von Methoden in die Anwendung.

1.3 Wie ist dieses Buch aufgebaut? 5

Die in diesem Buch verfolgten Ansätze zur Modularisierung komplexer Methoden gehen teilweise auf gemeinsame Diskussionen mit Birkhofer (TU Darmstadt) und Meier (ETH Zürich) und ihren Mitarbeitern [Birkhofer et al. 2001] zurück. Natürlich gab es darüber hinaus eine Fülle weiterer Impulse aus anderen, zum Teil noch laufenden Arbeiten und Projekten sowie zahlreichen Gesprächen. Vorgehensmodelle sind zum Beispiel aus der Psychologie, dem Systems Engineering und der Konstruktionswissenschaft bekannt. Das sehr stringente Vorgehen nach ARIZ [Klein 2002] im Gegensatz zu den Erfahrungen aus den Arbeiten mit Kollegen der Psychologie haben eine Diskussion ausgelöst, die zu einem weniger ablauforientierten sondern eher netzwerkorientierten Vorgehensmodell geführt hat. Dieses netzwerkartige Vorgehensmodell als „Münchener Vorgehensmodell“ bildet mit seinen Elementen die Grundstruktur dieses Buches.

1.3 Wie ist dieses Buch aufgebaut? Der Aufbau dieses Buchs orientiert sich an den Elementen des netzwerkorientierten „Münchener Vorgehensmodells“. Den Elementen dieses Vorgehensmodells werden Fragen zugeordnet, welche die zu bearbeitenden Aufgaben und Probleme widerspiegeln sollen. Methoden unterstützen durch eine Folge von zielorientierten Handlungen bei der Lösung eben dieser Aufgaben oder Probleme. Flexibilität wird dadurch erreicht, dass es zu jeder Frage alternative Methoden zur Unterstützung ihrer Beantwortung gibt. Hinweise zur „richtigen“ Auswahl werden in Form von Erläuterungen ihrer jeweiligen Wirkungen (zum Beispiel Erkennen von Schwerpunkten) gegeben. Komplexere Methoden werden zusätzlich in Form von Fallbeispielen in einer beispielhaften Ausprägung beschrieben. Die Kapitel wie auch die in ihnen enthaltenen Fragen bilden in ihrer Abfolge eine sinnvolle Reihenfolge, im konkreten Projekt wird jedoch aus der jeweiligen Situation heraus die Handlungsfolge festzulegen sein. Dabei müssen nicht zwingend in jeder Situation alle Fragen beantwortet werden, alternativ kann auch eine Ergänzung oder Umformulierung der Fragen sinnvoll sein. Kapitel 2 bietet einen kurzen Überblick über einige wichtige Rahmenbedingungen für den Methodeneinsatz. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung von Produkten, weshalb Grundsätze der Produktmodellierung angesprochen werden. Die Entwicklung von Produkten wird in Form von Prozessen organisiert. Diese bilden den Rahmen des Handelns und können durch Methoden unterstützt werden. Diese werden von Entwicklern eingesetzt, die im Rahmen einer Organisation wie auch als Individuen tätig sind. Einige menschliche Eigenschaften werden im Hinblick auf die Anwendung von Methoden beschrieben. In Kapitel 3 wird zunächst ein grundlegendes Modell des Vorgehens bei der Bearbeitung und Lösung von Aufgaben oder Problemen hergeleitet. Die Navigation im Entwicklungsprozess anhand dieses Modells wird durch einige Prinzipien unterstützt. Grundsätzliche Aspekte der Methodenbeschreibung, aber auch ihrer Auswahl und Adaption an die jeweilige Situation werden dargestellt.

6 1 Einführung

Kapitel 4 bis 10 orientieren sich an den Elementen des in Kapitel 3 beschriebenen Münchener Vorgehensmodells. Jedes dieser Kapitel beginnt mit einer Einführung, die aufzeigen soll, warum die jeweils angesprochene Frage von erheblicher Bedeutung sein kann. Anschießend wird das Thema mithilfe einiger Fragen strukturiert und es werden unterstützende Methoden zur Beantwortung der Fragen aufgezeigt. Den Abschluss eines jeden Kapitels bilden dann ein oder zwei Fallbeispiele, die eine Methodenanwendung, bezogen auf eine spezielle Situation, zeigen. Kapitel 11 zeigt auf, wie im Fall einer Krise in der Produktentwicklung, also bei sehr hohem Handlungs- und Zeitdruck, einige der in den Kapiteln 4 bis 10 beschriebenen Methoden in spezifischer Ausprägung genutzt werden können. Kapitel 12 schließt das Buch letztendlich mit zusammenfassenden Überlegungen zu den diskutierten Methoden sowie einigen Gedanken zum Transfer in die Anwendung ab. Der Anhang enthält neben der strukturierten Beschreibung ausgewählter und im Buch angesprochener Arbeitsmethoden ein Glossar sowie ein Stichwortverzeichnis. Literaturhinweise zu den besprochenen Arbeitsmethoden sind in Verbindung mit den jeweiligen Kurzbeschreibungen aufgeführt.

2 Produktentwicklung

Erfolgreiche Produkte sind eine wichtige Voraussetzung für eine prosperierende Wirtschaft. Die ausreichende Nachfrage auf Kundenseite ist dabei für den Erfolg eines Produktes genauso wichtig wie die wirtschaftliche Leistungserbringung der Anbieter. Die Vielfalt der in verschiedenen Märkten abgesetzten Produkte reicht von technischen Produkten über Naturprodukte bis hin zu Dienstleistungen. Im Bereich des Maschinenbaus, der hier ausschließlich betrachtet werden soll, hat man es zunehmend mit mechatronischen Produkten zu tun. Hier wirken Elemente des Maschinenbaus, der Elektrotechnik/Elektronik sowie der Informatik/Informationstechnik intelligent zusammen. Das Spektrum der entwickelten und produzierten Produkte reicht dabei von Sondermaschinen nach individueller Kundenspezifikation (zum Beispiel Montageanlagen, Flugzeuge, Werkzeugmaschinen) über Serienprodukte (zum Beispiel Elektrorasierer, Mobiltelefone, Pkw), die sich an definierten Marktsegmenten orientieren, bis hin zu Massenprodukten (zum Beispiel Schrauben, Dübel, Wälzlager). Die Kunden für diese Produkte sind im privaten Konsumbereich sowie in vielen unterschiedlichen Branchen und Bereichen des öffentlichen Lebens zu finden, wie beispielsweise in der Chemie, im Bauwesen, in der Energietechnik, im Maschinenbau, im Verkehrsbereich, in der Lebensmittelbranche oder auch in der Medizin. Es gibt viele Größen, die Einfluss auf die Produktentwicklung nehmen. Hierzu zählen zum Beispiel Kunden, welche Produkte mit spezifischen Eigenschaften innerhalb eines eng gesteckten Qualitäts-, Zeit- und Kostenrahmens fordern. Je nach Art des Unternehmens und der Produkte sind die Bedürfnisse individueller Kunden oder ganzer Kundenmärkte zu berücksichtigen. Weitere wichtige Märkte sind zum Beispiel der Markt der Zulieferer oder der Finanzmarkt. Zudem spielt der Wettbewerb eine bedeutende Rolle, in dem sich ein Unternehmen mit seinen Produkten behaupten muss. Weitere externe Einflüsse können aus den Bereichen Politik (zum Beispiel rechtliche Rahmenbedingungen und Gesetze), Gesellschaft (zum Beispiel öffentliches Ansehen von Produkten) und Umwelt (zum Beispiel Notwendigkeit zum schonenden Umgang mit natürlichen Rohstoffen) stammen. Zu den unternehmensinternen Einflussgrößen zählen die eingesetzten Technologien sowie die zur Verfügung stehenden Ressourcen und Mitarbeiter. Aufgrund der vielfältigen Anforderungen, die aus den genannten Bereichen resultieren, ist in der Entwicklung sehr häufig eine interdisziplinäre Zusammenarbeit erforderlich. Die Entwicklungsaufgaben selbst können von einer innovativen Neuentwicklung (zum Beispiel Brennstoffzellen im Pkw) bis hin zu einer Anpassungsentwicklung in Folge einer geänderten Gesetzeslage (zum Beispiel die Einführung einer dritten Bremsleuchte im Pkw) reichen.

8 2 Produktentwicklung

Abb. 1. Übersicht über wichtige Bereiche, die Einfluss auf die Produktentwicklung nehmen

Produktentwicklung ist ein komplexer Prozess mit vielen Beteiligten. Auch das Produkt an sich stellt sehr oft schon ein komplexes System dar. Aufgabe der Organisation ist es, mit beiden Formen der Komplexität umzugehen. Dies betrifft sowohl die Planung der Unternehmensstruktur (Aufbauorganisation) als auch die Planung der Prozesse (Ablauforganisation). Die Entwicklung neuer Produkte stellt einen Prozess dar, in dem der Mensch eine zentrale Rolle einnimmt. Die Produktentwicklung wird von Personen als Individuen sowie als Gruppen vorangetrieben. Daher gilt es, sich mit einigen grundsätzlichen Fragen zur Arbeitsweise des einzelnen Entwicklers wie auch ganzer Entwicklungsteams auseinander zu setzen. Da durch eine Produktentwicklung etwas Neues geschaffen wird, sind die grundsätzlichen Mechanismen der hierfür benötigten Kreativität von Bedeutung. In konkreten Situationen müssen die Betroffenen schnell und mit vertretbarem Aufwand die vereinbarten Ziele erreichen und dabei möglichst optimale Ergebnisse generieren. Ein grundsätzliches Dilemma der Produktentwicklung besteht darin, dass die Festlegung bestimmter Produktmerkmale (zum Beispiel Abmessungen, Werkstoffe und Oberflächenbeschaffung) zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem daraus resultierende Eigenschaften (wie zum Beispiel Zuverlässigkeit, Wartungsfreundlichkeit oder Herstellkosten) noch kaum ermittelt werden können. Daher müssen Entwickler ihre Erfahrungen und ihr Wissen erweitern und die aus vergangenen Projekten gewonnenen Informationen dokumentieren. So kann der Kenntnisstand über die Zusammenhänge zwischen verschiedenen Produktmerkmalen erhöht und in späteren Entwicklungen erfolgreich eingesetzt werden.

2.1 Produkte: Komplexität, Systeme, Modelle Die Art und Ausprägung der Komplexität von Produkten kann sehr unterschiedlich sein. Dass Produkte mit einer hohen Teilezahl aufgrund der Vernetzung und der daraus resultierenden zahlreichen Schnittstellen sehr komplex erscheinen können, ist leicht nachvollziehbar. Beispielsweise weist alleine das StirnwandOberteil eines Pkws Verknüpfungen mit etwa 40 anderen Bauteilen auf. Aber auch scheinbar einfache Produkte, wie zum Beispiel PVC-Einkaufstaschen, können eine hohe Komplexität besitzen, die sich hier jedoch in den Prozessen der Auslegung (Minimierung der Herstellkosten bei hoher Haltbarkeit), Herstellung (Blasfolienextrusion) oder Distribution (Verteilung an Supermärkte) verbirgt.

2.1 Produkte: Komplexität, Systeme, Modelle 9

Abb. 2. Beispiel eines komplexen Systems (kleiner Ausschnitt aus einem Pkw-Modell) [Steinmeier 1998]

Einen Ansatz zur Beherrschung von Komplexität liefert die Systemtechnik [Daenzer et al. 2002]. Eine von einem Bearbeiter in einer bestimmten Situation und mit einem spezifischen Zweck definierte Betrachtungseinheit wird als System bezeichnet. Dabei können die Ausprägungen der Systemmerkmale auf verschiedene Arten repräsentiert werden. So kann der Motor eines Fahrzeugs als System betrachtet und zum Beispiel durch Kennlinien der Leistung und des Drehmoments oder aber durch technische Zeichnungen beschrieben werden.

Abb. 3. System Pkw-Motor mit über- und untergeordneten Systemen und verschiedenen Repräsentationsformen [nach Braess et al. 2003]

10 2 Produktentwicklung

Ein System ist praktisch nie unabhängig, sondern weist stets vielfältige Wechselwirkungen mit seinem Umfeld auf. Es gibt sowohl unter- als auch übergeordnete Systeme. In Bezug auf das System Motor können das Fahrzeug selbst sowie der Straßenverkehr als übergeordnete Systeme verstanden werden. Eine elektronische Einheit zur Regelung der Motorleistung stellt ein untergeordnetes System dar.

Abb. 4. Bestandteile und Merkmale eines Systems

Die Komplexität eines Systems kann durch folgende Merkmale beschrieben werden: • Elemente: Art und Verschiedenartigkeit der Elemente, Anzahl der Elemente, Ungleichmäßigkeit der Aufteilung der Elemente • Relationen: Art und Verschiedenartigkeit der Relationen, Anzahl der Relationen, Ungleichmäßigkeit der Aufteilung der Relationen • Dynamik: (Eigen-) Dynamik des Systems • Zustände: Art und Anzahl der möglichen Zustände

2.1 Produkte: Komplexität, Systeme, Modelle 11

Aufgrund der hohen Komplexität realer oder geplanter Produkte werden mittels der Systembetrachtung Modelle entwickelt und eingesetzt. Produktmodelle stellen formale Abbilder realer Produkteigenschaften dar [Grabowski et al. 1993]. Sie entstehen durch Abstraktion komplexer Sachverhalte und trennen das für die Aufgabe Wesentliche vom Unwesentlichen, das heißt sie sind aufgabenspezifisch und zweckorientiert. Modelle werden zum Beispiel für folgende Zwecke eingesetzt: • Zur Generierung eines besseren Problem- oder Systemverständnisses in Bezug auf existierende oder zu entwickelnde Systeme (Schwachstellen, Optimierungspotenziale, Betrachtungsschwerpunkte etc.) • Zur Erfassung und Analyse wesentlicher Parameter eines Systems, die für eine bestimmte, oft subjektive Perspektive relevant sind (Schwingungsverhalten, Kosten, Gewicht, Bauraum, Zuverlässigkeit etc.) • Zur Spezifikation der Struktur oder des Verhaltens eines Systems (Bauweise, Bewegungsart, Leistungsprofil etc.) • Zur Dokumentation von relevanten Systemmerkmalen (Anforderungen, Lösungsprinzipien, geometrische Abmessungen etc.) Modelle können im Gedächtnis des Entwicklers existieren, beispielsweise als Problemmodell, das die individuelle, subjektive Sicht auf ein Problem darstellt. Externe Modelle wiederum können von mehreren Individuen wahrgenommen werden, obwohl bei ihrer Anwendung ein stark suggestiver Charakter ausgeübt wird. Folgende Aufzählung zeigt beispielhaft verschiedene Arten externer Produktmodelle, die im Rahmen von Entwicklungsprozessen eine Rolle spielen: • Funktionsmodelle und -strukturen im Sinne von grafischen/symbolischen Darstellungen, welche die Elemente eines Systems (Bauteile, Funktionen etc.) und die Relationen zwischen den Elementen enthalten (zum Beispiel Umsatzorientiertes Funktionsmodell, Relationsorientiertes Funktionsmodell) • Modelle von prinzipiellen Lösungskonzepten in Form von Handskizzen • Digitale Geometriemodelle (CAD, VR etc.) • Kinematische Modelle in physikalischer oder in virtueller Form (beispielsweise Mehrkörper-Simulation) • Analytische oder numerische Berechnungsmodelle (zum Beispiel FEM) • Skalierte physikalische Modelle von sehr kleinen oder sehr großen realen Systemen (zum Beispiel Modelle im Anlagenbau) • Modelle aus einfach zu verarbeitenden Materialien (Hartschaum, Holz etc.), zum Beispiel als physikalische Funktionsmodelle oder Designmodelle Modelle können als Vorgabe für die Entwicklung und Konstruktion eines Systems dienen. Allerdings kann es passieren, dass bei einer intensiven Arbeit mit Modellen der Unterschied zur Realität nicht mehr bewusst ist und Modelle in ihrer Aussagekraft überschätzt werden. Zusätzlich wird die Komplexität durch Unschärfen in der Festlegung der Elemente und deren Relationen oder durch mangelndes Wissen erhöht. Gerade in frühen Phasen der Produktentwicklung werden Überschlagsrechnungen oder erste grobe Auslegungen erstellt, denen bestimmte Annahmen zugrunde liegen. Dessen muss sich der Entwickler bewusst sein.

12 2 Produktentwicklung

Abb. 5. Beispiele verschiedener Partialproduktmodelle [nach Günther 1998]

Im Verlauf der Entwicklung eines Produktes entsteht eine Vielzahl unterschiedlicher Modelle. Da Modelle wegen ihrer spezifischen Ausrichtung nur eine einseitige Betrachtungsweise unterstützen, sind für die umfassende Darstellung und Analyse eines Systems häufig mehrere Modelle notwendig. Diese können als Partialmodelle mit weiteren Dokumenten aus dem Entwicklungsgeschehen zum Gesamtproduktmodell ergänzt und gesammelt verwaltet werden. Das Systemdenken und die Anwendung von Modellen tragen zur Beherrschung der Komplexität bei, durch die die zu entwickelnden Produkte gekennzeichnet sind. Jedoch hat man es in der Produktentwicklung nicht nur mit technischen Systemen zu tun. Soziale und soziotechnische Systeme weisen zum Teil eine noch viel höhere Komplexität auf. Ihre Einbeziehung in die Entwicklung technischer Systeme ist von großer Bedeutung, da viele unterschiedliche Sichten (zum Beispiel die der Fertiger, Monteure, Einkäufer, Eigentümer, Bediener und Instandsetzer) zu berücksichtigen sind. Der Organisation der Produktentwicklung kommt somit eine bedeutende Rolle zu.

2.2 Produktentwicklung organisieren Um Produkte entwickeln und herstellen zu können, müssen die dazu erforderlichen Prozesse und Verantwortlichkeiten organisiert sein, also die Aufgaben der Planung, der Kontrolle und der Steuerung wahrgenommen werden. Der Begriff Organisation bezeichnet zum einen den Aufbau beziehungsweise die Struktur eines Unternehmens (Aufbauorganisation) und zum anderen dessen immer wiederkehrende Abläufe (Ablauforganisation). Die Aufbauorganisation legt die Verantwortlichkeiten der jeweiligen Bearbeiter fest, die Ablauforganisation bestimmt die erforderlichen Prozesse des Unternehmens. Die Vernetzung der Aufbau- und der Ablauforganisation wird in der Produktentwicklung häufig in Form einer Projektorganisation realisiert.

2.2 Produktentwicklung organisieren 13

2.2.1 Verantwortung in der Produktentwicklung Ein Kernpunkt der Aufbauorganisation ist die Festlegung von Verantwortung, Zuständigkeit und Kooperation. Diese Faktoren der Organisation, die für jedes Unternehmen relevant sind, haben aufgrund unterschiedlicher Unternehmenskulturen (bestimmt durch Eigentümer, Märkte, Mitarbeiter etc.) sehr unterschiedliche Ausprägungen. Häufig anzutreffen ist die Orientierung an Funktionen innerhalb des Unternehmens. In dieser Organisationsform gibt es zentrale Verantwortliche für Funktionen wie zum Beispiel die Entwicklung, die Produktion, den Vertrieb und das Finanzwesen. Bei einer Spartenorientierung stehen dagegen die Produktfamilien eines Unternehmens im Vordergrund. Produziert ein Unternehmen zum Beispiel Lkws, Omnibusse und Dieselmotoren, stellen diese Produktfamilien die einzelnen Unternehmenssparten dar. Besonders bei diversifizierten Unternehmen, also solchen die ihre Tätigkeiten auf neue Produkte, Märkte und so weiter ausgeweitet haben, ist diese Organisationsform von Bedeutung. In einer Matrixorganisation wird nun versucht, die Vorteile der Funktions- und der Spartenorientierung zusammenzuführen. Für den einzelnen Mitarbeiter bedeutet dies, dass er zum Beispiel dem zentralen Entwicklungsleiter Werkzeugmaschinen fachlich und dem Leiter des Geschäftsfeldes Fräsmaschinen disziplinarisch untersteht – was nicht immer leicht zu vereinbaren ist.

Abb. 6. Beispiel einer Matrixorganisation

Die Projektorganisation stellt zum Beispiel in Unternehmen des Großanlagenbaus einen wesentlichen Pfeiler der Unternehmensorganisation dar. Hier wird für jeden größeren Kundenauftrag eine eigene Projektorganisation geschaffen, die mit Abschluss des Projekts wieder aufgelöst wird. In Unternehmen mit anderen Organisationsformen stellt die Projektorganisation eine ergänzende Möglichkeit dar. Einige Unternehmen versuchen derzeit intensiv ihre Organisation an durchgängigen Prozessen zu orientieren. Hier kann der Produktentstehungsprozess von der Vorplanung bis zur Realisierung als Leitbild für die Definition von Verantwortung dienen. So könnte sich die Aufteilung von Verantwortung zum Beispiel an den

14 2 Produktentwicklung

Baugruppen einer Maschine orientieren. Im Falle einer Werkzeugmaschine könnte etwa eine Person für die Maschinensteuerung und alle daraus resultierenden Prozesse verantwortlich sein. In ihrem Verantwortungsbereich würden damit alle Prozessschritte, von der Konzeption über die Realisierung, die Integration in den Maschinen bis hin zur Schulung der Kunden liegen. In Unternehmen müssen verantwortliche Einheiten für bestimmte Teilaufgaben geschaffen werden. Eine optimale Organisationsform beinhaltet auch organisatorische Veränderungen, um dadurch Verkrustungen der Strukturen zu verhindern. Um die Barrieren und Grenzen von Organisationseinheiten zu überwinden, werden daher immer wieder neue oder modifizierte Organisationsformen entwickelt. Reorganisation gehört in den Unternehmen entweder zur Alltagsroutine oder erfolgt zumindest in gewissen Zyklen. 2.2.2 Strategien in der Produktentwicklung Neue Produkte müssen in immer kürzerer Zeit, unter hohem Kostendruck und mit hoher Qualität entwickelt werden. Störungen wie neue Wettbewerbsprodukte, Fremdpatente oder geänderte Kundenwünsche erfordern dabei ein gesteigertes Maß an Flexibilität und Reaktionsvermögen, um den wirtschaftlichen Erfolg am Markt zu garantieren. Wie soll sich ein Unternehmen in diesem Spannungsfeld ausrichten? Strategien sind langfristig angelegte Pläne zur Erreichung grundlegender Ziele. Sie sind daher auch Grundlage für die Auswahl geeigneter Methoden und Hilfsmittel zur Zielerreichung und geben dem Entwicklungsprozess einen Handlungsrahmen. Übergeordnete in der Produktentwicklung angewandte Strategien sind zum Beispiel: • Integrierte Produktentwicklung (auch Integrierte Produkt- und Prozessentwicklung) [Andreasen 1987, Ehrlenspiel 2003] • Projektmanagement [GPM 2003] • Simultaneous Engineering/Concurrent Engineering [Eversheim 2002] • Fraktale Unternehmen [Warnecke 1992] • Total Quality Management [Pfeifer 2001] • Lean Development, Lean Thinking [Womack et al. 1996] Diese Strategien verfolgen als Ziele die Beschleunigung der Unternehmensprozesse, die Verbesserung der Produktqualität, die Senkung der Kosten und die Erhöhung der Flexibilität. Kunden und deren Versicherungen sowie Vorgaben aus verschiedenen Zertifizierungen verlangen zunehmend den Einsatz von in den genannten Strategien enthaltenen Vorgehensweisen. Bei genauerer Betrachtung stecken in all diesen Strategien folgende grundlegenden Ansätze: • • • •

Systemorientiertes beziehungsweise ganzheitliches Denken Klare Ausrichtung aller Handlungen auf Ziele Entwicklung geeigneter Vorgehensweisen Entwicklung geeigneter Verhaltensweisen

2.2 Produktentwicklung organisieren 15

Systemorientiertes Denken ist als Denkweise zu verstehen, die es ermöglicht, komplexe Erscheinungen (= Systeme) besser verstehen und gestalten zu können [Daenzer et al. 2002]. Dieses Prinzip ist ein wesentliches Element im Umgang mit der Komplexität von Produkten und Prozessen. Es beruht auf einem ganzheitlichen Denken in Wirkungszusammenhängen, bei dem die Verwendung von Modellen und anderen Strukturierungshilfen typisch ist. Dementsprechend kann beispielsweise eine Werkzeugmaschine als System mit Teilsystemen (Antrieb, Gehäuse etc.), den Relationen zwischen diesen Teilsystemen (Bauraumbedingungen, Energiefluss etc.) und dem Umfeld wie zum Beispiel dem Bediener der Maschine oder der Logistik in der Fabrik betrachtet werden. Zielorientierung bedeutet, dass jede Handlung einer Zielsetzung folgt und erarbeitete Ergebnisse hinsichtlich der Erreichung dieser Ziele überprüft werden können. Ein zielgerichtetes Vorgehen kann durch die Nutzung geeigneter Methoden unterstützt werden, beispielsweise durch die Verwendung verbindlicher Anforderungslisten für neue Produkte. Diese quantifizieren die gesetzten Ziele und ermöglichen die Ergebnisüberprüfung. Bei der Entwicklung einer neuen Werkzeugmaschine sind die Erreichung der gewünschten technischen Leistungsdaten (Vorschubgeschwindigkeiten, Steifigkeit der Anordnung etc.), die Einhaltung des vorgegebenen Kostenrahmens und der fristgerechte Serienstart denkbare Entwicklungsziele. Vorgehensweisen bestimmen den organisatorischen Rahmen von Abläufen im Unternehmen. Übergeordnete Strategien können hier als Vorgaben hinsichtlich einer bestmöglichen Koordination von Aktivitäten, Aufgaben und verantwortlichen Personen dienen. Im Sinne der Reduzierung von Entwicklungszeit werden einzelne Prozessschritte häufig überlappend beziehungsweise parallel durchgeführt, was jedoch ein erhöhtes Maß an Abstimmungs- und Koordinationsaufwand mit sich bringt. Für die Entwicklung einer Werkzeugmaschine bedeutet das zum Beispiel, dass die Prozesse der Konstruktion, Berechnung, Softwareentwicklung und Erprobung nicht strikt sequenziell ablaufen (ein Prozess beginnt, wenn der andere abgeschlossen ist), sondern bei paralleler Arbeit an den jeweiligen Aufgaben kontinuierlich Zwischenergebnisse zwischen den Abteilungen ausgetauscht werden. Die Frage nach geeigneten Verhaltensweisen bezieht sich sowohl auf die Individualarbeit als auch die interdisziplinäre Projekt- und Teamarbeit. Ziel ist es, erfolgreiche Handlungsweisen zu unterstützen und eine optimale Zusammenarbeit zu ermöglichen. Der richtige Umgang mit den Stärken und Schwächen aller Beteiligten, wie auch mit Störungen und Fehlern ist die Grundlage für eine erfolgreiche Arbeit. Methoden und Werkzeuge der Kooperation und Kommunikation, der Konsens- und Kompromissfindung können hierbei hilfreich sein. Einen großen Einfluss auf die gelebten Verhaltensweisen hat die Unternehmenskultur. Letztendlich ist es weniger wichtig, ob nun Total Quality Management, Projektmanagement, Simultaneous Engineering oder eine neue derzeit noch nicht mit Namen belegte übergeordnete Strategie im Unternehmen als Motor für Veränderungen genutzt wird. Wesentlich ist die Ausgestaltung der System- und der Zielorientierung sowie der Vorgehens- und Verhaltensweisen, deren konkrete Umsetzung und stetige Weiterentwicklung.

16 2 Produktentwicklung

2.2.3 Prozesse in der Produktentwicklung In der Produktentwicklung gibt es unterschiedlichste Prozesse: Bestehende Produkte werden aufgrund neuer gesetzlicher Vorschriften geändert, neue Produkte werden für die Erschließung zusätzlicher Märkte entwickelt, am Markt befindliche Produkte werden hinsichtlich Qualität und Sicherheit beobachtet, Patente werden geprüft etc. Aus dieser Vielzahl der insgesamt erforderlichen Prozesse werden diejenigen genauer betrachtet, in deren Rahmen ein neues Produkt entwickelt oder ein bereits vorhandenes Produkt weiterentwickelt wird. Produktentwicklungsprozesse sind häufig in Form von Projekten organisiert, können aber auch in vorhandenen Aufbauorganisationen etabliert sein. Unter einem Prozess wird eine Folge von Aktivitäten unter Nutzung von Information und Wissen sowie materiellen Ressourcen verstanden. Dabei werden Eingangsinformationen (Input) durch eine Aktivität zu Ausgangsinformationen (Output) verarbeitet. Zum Beispiel erhält ein Berechnungsingenieur ein CADModell und weitere Angaben zu Schnittstellen und Lasteinleitung in ein Bauteil. Nach Erfüllung seiner Aufgabe liefert er die gewünschte Aussage zu Festigkeit oder Verformung ab. Dazu waren in der Prozessfolge eine Fülle von Einzelhandlungen, wie die Überführung des CAD-Modells in ein FEM-Modell, die Ergänzung und Überprüfung dieses Modells etc., erforderlich. Generell werden im Produktentwicklungsprozess aufbauend auf Informationen zu Aufgabenstellung, Planung und Zielen Informationen generiert, die das Produkt beschreiben. Sie werden zum Beispiel in Form von Zeichnungen, CAD-Modellen, Berechnungen, Versuchsberichten, Stücklisten oder technischen Beschreibungen festgehalten. Für die Darstellung von Prozessen existieren verschiedene Modellierungstechniken. Die Prozessabbildung mit SADT (Structured Analysis and Design Technique) [Marca 1986] bietet beispielsweise die Möglichkeit, ergänzend zu den Eingangs- und Ausgangsinformationen auch Informationen abzubilden, die der Steuerung des Ablaufs dienen. Außerdem werden so genannte Mechanismen modelliert. Diese können unterstützende Werkzeuge oder Methoden, aber auch erforderliche Ressourcen wie Personen oder Sachmittel sein.

Abb. 7. Prozessmodellierung mit SADT [Marca 1986], Beispiel aus [Bichlmaier 2000]

2.2 Produktentwicklung organisieren 17

Wie können die Prozesse der Produktentwicklung so geplant werden, dass eine ausreichende Transparenz und Steuerbarkeit auch unter hohem Zeitdruck möglich ist? Der klassische Ansatz hierfür ist das Projektmanagement. Es unterstützt den Planer bei der Definition von Arbeitspaketen mit deren Inhalten, Ressourcen, Verantwortlichkeiten und Schnittstellen sowie ihrer zeitlichen Abfolge. Diese Inhalte werden in einem Strukturplan dokumentiert, welcher aber leider nur eine statische Struktur darstellt und damit weder die Komplexität noch die Dynamik eines Projektes abbildet [GPM 2003]. Im Rahmen der Ablaufplanung werden daher die in der Strukturplanung ermittelten Arbeitspakete in eine sinnvolle Reihenfolge gebracht. Meilensteine strukturieren dabei den Gesamtablauf. Das Ergebnis ist ein Ablaufplan, der die logische Reihenfolge der Arbeitspakete abbildet.

Abb. 8. Projektplanung und entsprechende Planungsmethoden [GPM 2003]

Das Projektmanagement ist auf die Planung ausreichend gut strukturierbarer und determinierbarer Abläufe ausgerichtet. Prozesse der Produktentwicklung weisen jedoch eine andere Charakteristik auf. Sie sind schlecht strukturierbar und entfalten sich dynamisch in ihrem Verlauf. Da das eigentliche Ergebnis zu Beginn noch offen ist, kann auch der Weg zu diesem Ziel nur mit begrenzter Genauigkeit vorgeplant werden. Zur Verfügung stehende Daten und Informationen sind gerade in frühen Phasen des Produktentwicklungsprozesses unsicher und unvollständig, die Konkretisierung ergibt sich erst im Prozess selbst. Somit ist die Wahl sinnvoller Entwicklungsaktivitäten oftmals von Zwischenergebnissen abhängig. Daher werden für die Prozessplanung und -steuerung Methoden und Werkzeuge benötigt, welche diesen Randbedingungen der Prozessdynamik gerecht werden und die notwendige Flexibilität mit sich bringen. Hier bietet sich beispielsweise das Instrument der Entwicklungsprozessbausteine an [Grunwald 2002, Bichlmaier 2000]. Der Einsatz von Prozessbausteinen zur

18 2 Produktentwicklung

Feinplanung ist dann sinnvoll, wenn Prozesse einen hohen Vernetzungsgrad zwischen unterschiedlichen Teildisziplinen aufweisen und ein hoher Zeitdruck mit einer daraus resultierenden intensiven Parallelisierung von Teilprozessen herrscht. Prozessbausteine werden durch ihre Ein- und Ausgangsinformationen, alternativ einsetzbare Methoden und Werkzeuge, Randbedingungen sowie das Vorgehen als solches beschrieben. Sie werden für eng umrissene Problemstellungen vordefiniert und in einer Datenbank hinterlegt. Die Bausteine werden für die Feinplanung der kurzfristig anstehenden Schritte ausgewählt, an aktuelle Gegebenheiten angepasst und/oder durch weitere Prozessbausteine ergänzt. Da nur der jeweils zeitnahe Projektteil fein durchgeplant wird, wird die Planungsgüte erhöht, da ein wesentlich besserer Informationsstand vorliegt als bei einer langfristigen Projektplanung. Zum Beispiel ist bei einer Ventilentwicklung für die Großserie die montagegerechte Produktgestaltung von erheblicher Bedeutung. Daher ist eine intensive Zusammenarbeit der Produktentwicklung mit der Montageplanung erforderlich. Bei der Feinplanung der Grobgestaltung können geeignete Prozessbausteine eine intensive Kooperation unterstützen. In ersten Schritten werden mithilfe der Prozessbausteine die gemeinsame Entwicklung der zentralen Elemente von Produkt und Montageanlage (Gehäuse, Kolben, Deckel, Greifer, Teilezuführung) geplant. Anschließend werden die Entwicklungsschritte für die davon abhängigen Bauteile (Feder, O-Ring, Dichtring) sowie die zugehörigen Betriebsmittel (Magazine, Vereinzelungseinrichtungen, Fügehilfen) geplant. Zuletzt wird die Planung der gemeinsamen Entwicklung von Ventil und Anlage detailliert, um die einzelnen Komponenten und Bauteile aufeinander abstimmen zu können.

Abb. 9. Prozessbausteine am Beispiel Ventilentwicklung [nach Bichlmaier 2000]

2.3 Menschen als Handelnde in der Produktentwicklung 19

Eine gute Planung ermöglicht bei Störungen oder sonstigen Abweichungen ein frühzeitiges Reagieren, da Abweichungen nur im Vergleich mit einem Plan sichtbar werden. Die Wahl einer sinnvollen Planungstiefe ist ein wesentlicher Gesichtspunkt bei der Planung von Produktentwicklungsprozessen. Einerseits bietet eine zu grobe Planung keine Unterstützung für konkrete operative Arbeitsschritte, die hiermit nicht erfasst werden können. Andererseits bedeutet eine zu detaillierte Planung einen ungerechtfertigt hohen Aufwand und kann aufgrund der Dynamik des Entwicklungsprozesses schnell hinfällig werden. Hier verspricht das Instrument der Entwicklungsprozessbausteine eine geeignete Unterstützung der Feinplanung bei akzeptablem Planungsaufwand, da die Bausteine je nach Situation flexibel eingesetzt und detailliert sowie in ähnlichen Situationen wieder verwendet werden können.

2.3 Menschen als Handelnde in der Produktentwicklung Die Prozesse der Produktentwicklung werden von Menschen vorangetrieben, die einzeln und in Kooperation mit anderen möglichst effektiv und effizient auf ein gemeinsames Ziel hinarbeiten. Auf einer operativen Ebene müssen die Beteiligten neue Produkte zielgerichtet entwickeln und Änderungen an vorhandenen Produkten durchführen. Aus strategischer Sicht sind die Kompetenzen der Akteure im Unternehmen auszubauen und neue Formen der Zusammenarbeit zu schaffen. Menschen als Individuen haben in der Regel eigene Ziele. Der Entwickler zum Beispiel möchte seine Ideen umsetzen und dabei keinen Fehler machen. Der Entwicklungsleiter will innovative Lösungen, aber ohne dabei ein Risiko einzugehen. Der Produktionsleiter möchte möglichst erprobte Fertigungsprozesse einsetzen und dennoch eine moderne Fertigung leiten. Angeborene und angeeignete Elemente wie Wahrnehmung, Motivation, Emotion, Kreativität, Verhalten, Erfahrung, Wissen, Fähigkeiten und viele andere Dinge unterscheiden die Akteure im Unternehmen voneinander. Darin liegen Herausforderungen und Chancen. Die an der Produktentwicklung beteiligten Individuen arbeiten häufig in Teams zusammen und bewegen sich in der Organisationsstruktur eines Unternehmens oder eines ganzen Unternehmensverbunds. Dabei sind Individuen, Teams und die Organisation sowohl unmittelbar wie auch indirekt über ihre Arbeitsergebnisse vielfältig untereinander vernetzt. Wissen ist nicht nur für die Individualarbeit von Bedeutung, es muss auch in die gemeinsame Gruppen- und Teamarbeit eingebracht und mit anderen Personen geteilt werden. Neben dem erlernten Wissen spielt in diesem Zusammenhang die Erfahrung eine wichtige Rolle. Für eine erfolgreiche Kooperation von Personen und Organisationen ist ein gewisses Maß an Sozialkompetenz der Beteiligten erforderlich, das durch Schulungen im Bereich der sozialen Qualifizierung gestärkt werden kann. Auch weitere Aspekte wie der Umgang mit Fehlern und Veränderungen wirken sich auf die Zusammenarbeit und letztendlich die Arbeitsergebnisse aus. Hier gilt es, eine geeignete Unternehmenskultur zu entwickeln. Führungskräfte übernehmen dabei eine wichtige Rolle als Vorbilder, Multiplikatoren und Promotoren dieser Kultur.

20 2 Produktentwicklung

Produktentwicklung heißt vor allem, etwas Neues zu schaffen. Hierfür benötigt der Entwickler schöpferische Kreativität, die er im richtigen Maß ergänzend zur Systematik in die Entwicklungsarbeit einbringen muss. 2.3.1 Mitarbeiter als Individuum Wie können Individuen ein gutes Produkt entwickeln oder zumindest ihren Anteil zu einem guten Ergebnis beitragen? Zunächst muss die Komplexität der zu entwickelnden Produkte und der dazu benötigten Prozesse gehandhabt werden. Allerdings besitzt das menschliche Gehirn eine begrenzte Kapazität und ist auch nur eingeschränkt fähig, vernetzte und komplexe Informationen zu verarbeiten. So können vom Kurzzeitgedächtnis gleichzeitig nur etwa sieben so genannte „Chunks“ – kleine Informationseinheiten – parallel gespeichert beziehungsweise verarbeitet werden. Mit jeder zusätzlichen neuen Information geht eine andere „verloren“. Die Nutzung des Langzeitgedächtnisses kann diese Grenze zwar öffnen, sie erfordert jedoch einen zusätzlichen mentalen Aufwand und lenkt daher vom eigentlichen Problem ab. Die externe Speicherung unmittelbar während der Handlung, zum Beispiel in Form von Skizzen oder Checklisten, kann helfen das Gehirn zu entlasten und Informationen zum richtigen Zeitpunkt verfügbar zu haben. Das Gehirn selbst hat spezielle Vorgehensweisen entwickelt, um seine vorhandenen Ressourcen optimal nutzen zu können. So werden Routinetätigkeiten „automatisch“ aus der bewussten in die unbewusste Ebene verschoben und dort ausgeführt. Der Handschaltvorgang beim Pkw ist ein Beispiel für eine Handlungseinheit, welche nach der Einübung meist unbewusst ausgeführt wird. Kein geübter Fahrer wird beim Schalten darüber nachdenken, wie er den hinsichtlich Weg und Kraft geregelten Vorgang ausführen soll. Viele denkpsychologische Untersuchungen zum Umgang mit Komplexität zeigen die Begrenztheit des menschlichen Gehirns, besonders im Fall dynamischer Systeme. Hinzu kommt eine eingeschränkte Fähigkeit zur Extrapolation nichtlinearer Zusammenhänge und zum Erkennen von Fernwirkungen. Diese „angeborenen“ Grenzen führen daher immer wieder zu einem fehlerhaften Handeln [nach Dörner 2003]: • Fehlende vorhergehende Analyse • Fehlende Berücksichtigung von Fern- und Nebenwirkungen • Fehlende Berücksichtigung der Art des Ablaufs von Prozessen (zum Teil Extrapolation) • Mangelnde Einsicht in Zielkonflikte • Lösen falscher Probleme • Mangelnde Reflexion • Fehlende Berücksichtigung implizierter Probleme • Zu hohes Maß an Methodismus, das heißt einem extremen Festhalten an starren Plänen und Abläufen

2.3 Menschen als Handelnde in der Produktentwicklung 21

Diesem fehlerhaften Handeln können bestimmte Vorgehensweisen und Verhaltensmuster entgegenwirken, sofern sie ganzheitliche Ansätze unterstützen, Alternativen aufzeigen, einen Wechsel der Standpunkte fordern und kritisch hinterfragend, das heißt diskursiv, geprägt sind. Der Entwickler kann sich in seiner Arbeit an verschiedenen Konkretisierungsebenen orientieren, die schrittweise zu bearbeiten sind, was einen Beitrag zur Komplexitätsbewältigung leistet. Dabei wird in einer frühen Entwicklungsphase die Anforderungsliste erarbeitet, später folgt das Konzept als prinzipielle Lösung und darauf aufbauend, nach weiteren Zwischenstufen, die Ausarbeitung der Fertigungsunterlagen. Im realen Entwicklungsprozess kommt es dabei zu zahlreichen Iterationen. Dennoch lässt sich der Verlauf insgesamt als ein Fortschreiten vom Abstrakten zum Konkreten hin bezeichnen. Eine Hilfestellung zur Einordnung der vom Entwickler genutzten und verarbeiteten Informationen bietet das Modell der Informationscluster bei der Produktentwicklung. Der Entwickler wechselt in diesem Modell immer wieder zwischen den fünf Partialmodellen „Wissensstand“, „Zielmodell“, „Problemmodell“, „Entwicklungsmodell“ und „Verifikationsmodell“ [nach Giapoulis 1998, Gramann 2004].

Abb. 10. Modell der Informationscluster [nach Giapoulis 1998, Gramann 2004]

Der Wissensstand des Entwicklers besteht aus seinem Wissen, den Erfahrungen mit der vorliegenden Aufgabe sowie den verfügbaren Informationen und Erkenntnissen bezüglich der aktuellen Situation. Zusätzliche ihm bekannte und nutzbare Informationsquellen können seine persönlichen Wissensumfänge ergänzen. Dies können zum Beispiel andere Mitarbeiter oder Datenbanksysteme sein. Ein ausrei-

22 2 Produktentwicklung

chender Informations- und Wissensstand ist die Voraussetzung für die Effektivität der weiteren Entwicklungsschritte. Im Bereich der Produktentwicklung ist zum einen Fachwissen erforderlich, das heißt es werden umfassende Kenntnisse über das Produkt, die in Produkt und Prozess genutzten Technologien, den Produktlebenszyklus von der Produktentstehung über die Formen der Produktnutzung bis hin zum Recycling etc. benötigt. Dem Entwickler muss außerdem klar sein, wie er die Aufgabenstellung anzugehen hat, um sie erfolgreich lösen zu können. Es ist also Handlungswissen erforderlich, welches dem Entwickler hilft, die richtigen Handlungen in der richtigen Abfolge zu veranlassen oder durchzuführen. Das Zielmodell bildet den aktuellen Kenntnisstand über die angestrebten Ziele der Entwicklung ab. Damit sind in erster Linie die Anforderungen an das zu entwickelnde Produkt gemeint, die in einer Anforderungsliste dokumentiert werden. Neben diesen Produktanforderungen existieren eine Reihe weitere Ziele (persönliche Ziele des Entwicklers, strategische Unternehmensziele etc.), die es zu berücksichtigen gilt. Die Ziele werden in der Regel zu Beginn eines Entwicklungsprozesses geklärt. Sie besitzen jedoch dynamischen Charakter und verändern sich mit zunehmendem Konkretisierungsgrad der Produktmodelle. Daher ist es wichtig, das Zielmodell kontinuierlich mit den anderen Partialmodellen abzugleichen. Eine Abweichung zwischen angestrebtem Zielzustand und gegenwärtigem IstZustand stellt ein Problem dar. Im positiven Sinne ist damit die Aufgaben- oder Problemstellung für den Entwickler gemeint. Das Problemmodell umfasst zunächst die individuelle und damit subjektiv geprägte Sicht auf ein Problem. Der Grund dafür liegt darin, dass Menschen nicht für das eigentliche, objektiv vorhandene Problem Lösungen suchen, sondern immer für ihre individuelle Interpretation davon. Die intensive Analyse von Zielen und Problemen ist für den Erfolg eines Produktentwicklungsprozesses entscheidend, da auf diesem Weg das individuelle Bild von der Problemstellung maßgeblich geprägt wird [Gramann 2004]. Das Entwicklungsmodell bildet den momentanen Stand der Entwicklung in Form von Prinzipskizzen, CAD-Modellen, Fertigungszeichnungen, Stücklisten oder anderen Produktmodellen ab und dokumentiert die vom Entwickler zu bestimmende Struktur und Gestalt beziehungsweise Beschaffenheit des Produktes. Es wird durch jeden Arbeitsschritt kontinuierlich vervollständigt, konkretisiert oder verbessert. So entsteht eine detaillierte Beschreibung des neuen Produktes, auf deren Basis es letztendlich produziert werden kann [Giapoulis 1998]. Das Verifikationsmodell ist ein Modell zur Lösungsanalyse und Erkenntnisgewinnung hinsichtlich der Eigenschaften des Produktes, die letztendlich vom Kunden gewünscht, vom Entwickler aber nicht direkt festgelegt werden können (zum Beispiel Kosten, Gewicht, Steifigkeit). Es soll ausgehend vom momentanen Informationsbedarf des Bearbeiters entwickelt werden und kann somit abstrakter oder konkreter, unvollständiger oder vollständiger als das aktuelle Entwicklungsmodell sein. Primäres Ziel des Verifikationsmodells ist der Erkenntniszuwachs und nicht die direkte Weiterentwicklung des Entwicklungsmodells. Die Generierung eines nicht funktionsfähigen Prototyps kann somit ein erfolgreicher Arbeitsschritt sein, wenn dieser als Verifikationsmodell erstellt wurde, aus welchem entsprechende Erkenntnisse für die Generierung einer anforderungsgerechten Lösung gewonnen werden können [Giapoulis 1998].

2.3 Menschen als Handelnde in der Produktentwicklung 23

Der Wissensstand und das Problemmodell haben einen starken Bezug zum Subjekt Entwickler, während das Zielmodell (in seiner konkreten Ausprägung als Anforderungsliste), das Entwicklungsmodell und das Verifikationsmodell als Objekt dem Produkt zuzuordnen sind. In der industriellen Praxis wird der Thematik der Problemmodelle sehr häufig zu wenig Beachtung geschenkt. Dies führt zu einem sehr schnellen Übergang von einer kurzen Aufgabenklärung hin zur Lösungsfindung anhand eines Entwicklungsmodells (meist 3D CAD). Mit dem Modell der Informationscluster soll die Bedeutung einer ausreichenden Klärung der Problemstellung unterstrichen werden. Da die zu entwickelnden Produkte zunehmend multidisziplinär zu betrachten sind und der Zeitdruck auf die Entwicklung tendenziell stets zunimmt, muss eine Produktentwicklung auf viele Schultern verteilt werden. Dies erfordert eine intensive Kommunikation und Kooperation der Beteiligten. 2.3.2 Teams und Gruppen in der Produktentwicklung Individuen arbeiten aus unterschiedlichen Gründen wie der Arbeitsteiligkeit, dem Zugewinn weiterer Kompetenzen oder der Nutzung von Synergien in Teams zusammen. Ein Team ist dabei eine Arbeitsgruppe auf Zeit, die oftmals im Rahmen einer übergeordneten Zielvorgabe bestimmte Probleme klärt, Lösungsvorschläge erarbeitet oder bestimmte Aufgaben erfüllt. Teamarbeit wird wegen der zunehmenden Vernetzung unterschiedlicher Disziplinen sowie des hohen Leistungsdrucks als wichtig erachtet. Fähigkeiten zur Teamarbeit, nämlich gut und zielorientiert zusammenzuarbeiten, sind bei der Auswahl und Weiterentwicklung des Personals von immer größerem Interesse. Die hohe Bedeutung der Teamarbeit wird im Bereich der Produktentwicklung durch die Tatsache deutlich, dass Entwickler zwar 70 % ihrer Arbeitszeit alleine arbeiten, entscheidende Situationen jedoch zu 90 % in Zusammenarbeit mit Kollegen meistern. In der Literatur ist diesbezüglich oftmals auch die Rede von „kritischen Situationen“ im Sinne von Situationen, die einen wesentlichen Einfluss auf den Prozess und das Ergebnis haben und in denen meist Entscheidungen mit hoher Tragweite zu treffen sind [Badke-Schaub et al. 2001]. Teamarbeit ist unter wirtschaftlichen Aspekten betrachtet ein Versuch, durch Synergieeffekte und intensivierten Informationsaustausch die Produktivität zu steigern. Die Bildung eines Teams alleine führt aber noch nicht zum Erfolg. Diverse Untersuchungen zeigen, dass die Leistung eines Teams auch deutlich unter der Summe der Einzelleistungen der Teammitglieder liegen kann. Daher kommt der Frage der Teamzusammensetzung wie auch der optimalen Teamgröße eine herausragende Bedeutung zu. Eine allgemein gültige Antwort hierzu ist nicht möglich, da die beteiligten Personen, die Randbedingungen und vieles mehr Einfluss auf das Team haben. Auf jeden Fall muss das Team eine Mindestgröße besitzen, um die erwarteten Synergieeffekte zu erreichen. Eine sinnvolle Obergrenze ist durch den mit der Teamgröße steigenden Kommunikationsaufwand gegeben.

24 2 Produktentwicklung

Abb. 11. Teamleistung in Abhängigkeit von der Teamgröße

Teamarbeit wird neben der Fach- und Methodenkompetenz stark durch die Persönlichkeit und die Sozialkompetenz der einzelnen Mitglieder geprägt. Beeinflusst durch ihre eigene Persönlichkeit sowie die aktuellen Randbedingungen, wie zum Beispiel die anderen Teammitglieder, nehmen Mitarbeiter in Teams bestimmte Rollen ein. So wird eine „schüchterne“ Persönlichkeit kaum die Rolle eines „Antreibers“ übernehmen [Belbin 1993, Badke-Schaub et al. 2004]. In einem Team müssen verschiedene Aufgaben wie die des Moderators, des Zeitmanagers sowie des Protokollanten wahrgenommen werden. Dabei muss besonders der Moderator besonderes Geschick beweisen, um das Team durch die zu erwartenden Schwierigkeiten zu führen. Als wesentliche Bedingung für erfolgreiche Teamarbeit wird der offene Informations- und Gedankenaustausch unter den Teammitgliedern betrachtet. Dabei muss jedem Beteiligten klar sein, dass nicht alles Gesagte vom Gegenüber auch so verstanden wird, wie es gemeint ist. Daher ist eine sensible, konzentrierte und intensive Kommunikation mit jeweiliger Rückmeldung als „Feedback“ sehr wichtig, um Missverständnisse etc. zu vermeiden. Wo Menschen in Organisationen zusammenarbeiten, bleiben Konflikte nicht aus. Diese lassen sich in ihrer Entstehung am besten am Verhalten der einzelnen Teammitglieder und ihrem Umgang miteinander erkennen. Natürlich sollte persönlichen Konflikten überhaupt keine Möglichkeit zur Entstehung gegeben werden. Sie lassen sich durch eine geschickte Zusammensetzung des Teams, durch geeignete Rahmenbedingungen und eine gute Informationspolitik weitgehend vermeiden. In diesem Zusammenhang ist aber zu beachten, dass reine Harmonie auch durchaus eine leistungsmindernde Wirkung haben kann, da wegen fehlender innerer Anspannung keine hohen Leistungen von den Teammitgliedern gefordert werden. Ein sachlicher Umgang mit fachlichen Konflikten kann für die Entwicklung guter und innovativer Lösungen mitunter sehr förderlich sein. Dieser Fachkonflikt muss eventuell sogar provoziert werden. Generell sollte in die Lösung von Konflikten ausreichend Zeit investiert werden.

2.3 Menschen als Handelnde in der Produktentwicklung 25

Abb. 12. Teamleistung in Abhängigkeit der Dauer und Intensität der Zusammenarbeit [nach Katzenbach et al. 2003]

Junge Teams brauchen Zeit, um sich zu finden und zu organisieren, bis sie ihre bestmögliche Leistung erbringen können. Nach längerer Zusammenarbeit reduziert sich die Leistung eines Teams meist wieder, da durch die sich einstellende Routine zunehmend Fehlentscheidungen getroffen werden. Das kritische Hinterfragen im Sinne eines diskursiv geprägten Vorgehens geht zurück und unterbleibt irgendwann ganz. Spätestens zu diesem Zeitpunkt sind Veränderungen in der Teamzusammensetzung dringend notwendig. Die Arbeit der Individuen wie auch der Teams wird in hohem Maße durch das Umfeld mitgeprägt. Dabei spielt die Unternehmenskultur eine herausragende Rolle. 2.3.3 Unternehmenskultur Jedes Unternehmen hat seine spezifische Kultur, die durch die Mitarbeiter, die Unternehmensführung, die historische Entwicklung und natürlich auch seine Märkte im Sinne einer Werte- und Normengemeinschaft geprägt ist. Selbst Unternehmen mit vergleichbaren Produkten und in gleichen Märkten weisen häufig erhebliche Unterschiede in ihrer Unternehmenskultur auf. Gerade mittelständische Betriebe zeichnen sich oftmals gewissermaßen durch eine Einheit aus Unternehmen und Unternehmer aus. Dies spiegelt sich unter anderem an der verantwortlichen Mitwirkung der Leitung an unternehmenspolitisch relevanten Entscheidungen sowie dem persönlichen Verhältnis zwischen Unternehmer und Mitarbeitern wider. Die Unternehmenskultur kann somit maßgeblich durch die Persönlichkeit des Unternehmers gekennzeichnet sein. Aspekte der Unternehmenskultur betreffen beispielsweise die Führung, die Kooperation, den Umgang mit Fehlern, die Bereitschaft zu Veränderungen und das Arbeitsklima. Die Führungskultur kann sich entweder in klaren Anweisungen oder besser in verbindlichen Zielvereinbarungen niederschlagen. Die Kooperationskultur spiegelt die Bereitschaft sowie die Form der Zusammenarbeit wider: Wie stark ist das Abteilungsdenken gegenüber den Gesamtinteressen ausgeprägt? Die Feh-

26 2 Produktentwicklung

lerkultur betrifft die Frage nach dem Umgang mit Fehlern und den daraus resultierenden Folgen: Sind Fehler eine Chance zum Lernen oder werden sie nur negativ gewertet? Ein wesentliches Element ist heute die Veränderungskultur: Sind Veränderungen positiv und werden sie als Chancen aufgefasst oder werden sie als unangenehm angesehen und als risikoreich abgetan? Schließlich ist die Frage, welchen Einfluss das Arbeitsklima auf den Entwicklungsprozess und die daraus resultierenden Ergebnisse hat. Führungskräfte sind aufgefordert und verpflichtet, die Unternehmenskultur in ihrem Bereich als Abteilungs- und Projektkultur stets weiterzuentwickeln. Dabei geht es in erster Linie um die Leistungsorientierung hinsichtlich der Zusammenarbeit und dem Arbeitsklima, weniger um die Umsetzung bestimmter, gerade in Mode befindlicher Managementkonzepte. Das Abwägen kurzfristig wirkender Maßnahmen gegenüber eher langfristigen Strategien ist dabei von erheblicher Bedeutung. Schulungen im Bereich der sozialen Qualifizierung müssen auf Verhaltensänderungen zielen, auch wenn diese nur langsam erreicht werden können. 2.3.4 Kreativität Neue und innovative Produkte und Prozesse erfordern neben der Berücksichtigung vieler systematischer Gesichtspunkte auch Kreativität. Kreativität ist die Befähigung, sich einen neuen, bisher nicht bekannten Sachverhalt vorzustellen [Daenzer et al. 2002]. Damit schafft Kreativität neue „Gebilde“, die unter bestimmten Umständen Realität werden können, ohne dass der Realitätsbezug unmittelbar gegeben sein muss. Kreativität bezeichnet auch die Fähigkeit, sich von bekannten Sachverhalten zu lösen und neue Wege aufzuzeigen. Der Neuheitsgrad ist jedoch nicht das einzige Merkmal einer kreativen Idee. Nach [Chakrabarti 2006] spielen auch die Aspekte Zweckmäßigkeit und Effektivität eine bedeutende Rolle. Die Zweckmäßigkeit drückt aus, wie gut eine Idee als Lösung für eine betrachtete Problemstellung herangezogen werden kann, also wie gut die Idee zum Problem „passt“. Unter Effektivität ist in diesem Zusammenhang der Aufwand (Kosten, Zeit, Ressourcenverbrauch etc.) zu verstehen, den eine neue Idee verursacht. Eine neue Idee ist dann kreativ, wenn sie mindestens ebenso zweckmäßig und effektiv ist wie bestehende Ideen, um so den Wettbewerb mit geschützten Lösungen zu ermöglichen. Im Vergleich zu existierenden Lösungen kann die Idee auch zweckmäßiger bei gleicher Effektivität sein, oder effektiver bei gleicher Zweckmäßigkeit, idealer Weise sogar besser in beiden Aspekten. Es existiert eine große Bandbreite an Einflussgrößen auf die Kreativität. Chakrabarti nennt insbesondere Wissen, Flexibilität und Motivation als drei Hauptfaktoren, die sich gegenseitig beeinflussen. Information und Wissen sind der wesentliche „Rohstoff“ für Kreativität. Ebenso wird die Bedeutung einer flexiblen Wissensverarbeitung betont, die ihrerseits zur Erzeugung von neuem Wissen führen kann. Die Motivation hat im Modell nach Chakrabarti einen direkten Einfluss auf Wissen und Flexibilität und damit indirekt auf das Resultat eines kreativen Problemlöseprozesses. Weitere Einflüsse auf die Kreativität resultieren von den spezifischen Ausprägungen der Entwicklungssituation.

2.3 Menschen als Handelnde in der Produktentwicklung 27

Abb. 13. Modell der Einflüsse auf die Kreativität [nach Chakrabarti 2006]

Kreativität im Unternehmen wird durch die Unternehmenskultur, die spezifische Kultur in den Gruppen und Teams sowie durch die handelnden Individuen maßgeblich beeinflusst. Die natürliche Begabung spielt dabei eine herausragende Rolle, jedoch kann durch gezieltes Training die persönliche Kreativität bis zu einem gewissen Grad erheblich gesteigert werden. Dabei bewegt sich kreatives Denken, einem einfachen Modell folgend, im Spannungsfeld zwischen zwei unterschiedlichen Denktypen: der Fantasie und Intuition einerseits, sowie der Logik und Analytik andererseits [Schlicksupp 1989].

Abb. 14. Verschiedene Denktypen und Kreativität [nach Schlicksupp 1989]

Einen kreativen Prozess der Lösungsfindung, der ausgehend von einer Problemstellung zu einer neuartigen Lösungsidee führt, kann man allgemein durch ein Modell mit vier charakteristischen Abschnitten beschreiben. Diese sind die Analyse des Problems, die Inkubation als Verinnerlichung, die Illumination als Erleuchtung sowie die Verifikation als kritische Überprüfung [Schlicksupp 1989].

28 2 Produktentwicklung

Abb. 15. Phasen des Kreativitätsprozesses [Schlicksupp 1989]

Während der Analyse eines Problems macht der Entwickler sich die Problemstellung bewusst und durchdringt sie systematisch. Der folgende Schritt der Inkubation (Verinnerlichung) zielt darauf ab, die Überlegungen zum Problem mehr oder weniger in das eigene Unterbewusstsein zu übertragen. Dazu wird mit Hilfe von Methoden bewusst eine Ablenkung auf andere Themengebiete unterstützt. Der Prozessschritt der Illumination (Erleuchtung) bringt dann das Ergebnis der „unbewussten“ geistigen Beschäftigung mit dem Problem hervor. Ein scheinbar unvermittelt eintretender „Geistesblitz“ fußt also auf vorangegangenen Phasen gedanklicher Beschäftigung mit dem Problem. Die Lösungsidee wird dann in einem abschließenden Schritt verifiziert. Die Abfolge der Prozessschritte, insbesondere der Übergang von der Inkubation zur Illumination, ist in der Denkpsychologie durchaus umstritten. Die Notwendigkeit eines Inkubationsabschnittes als logische Eingangsbedingung zur Illumination ist wissenschaftlich nicht endgültig geklärt [Dörner 1999, Badke-Schaub et al. 2004]. Eine andere Erklärung basiert auf der Hypothese der Entwicklung einer Handlungsabfolge im Dialog mit sich selbst oder in einem Team [Dörner 1999]. Das entspricht der Vorstellung, dass man sich selbst in den zu realisierenden Prozess hineinversetzt und damit das Bild und Empfinden hinsichtlich der erforderlichen Funktionen und Eigenschaften unterstützt. Der Kreativprozess der Lösungsfindung findet im alltäglichen Denken implizit immer statt, wenn man ein Problem geistig verarbeitet. Allerdings läuft dieser Prozess ohne explizite Unterstützung häufig unerwünscht langsam ab. Mit Hilfe von Methoden können einzelne Abschnitte des Prozesses gezielt angesprochen, gefördert und damit beschleunigt werden. Häufig hindern geistige, oft unnötige Barrieren an der Lösungsfindung. Das Denken in alten Lösungsmustern, die Angst vor Fehlern oder einer Abqualifizierung durch andere Beteiligte, Zufriedenheit mit dem Bekannten und die eigene Erfahrung sind Beispiele für mögliche Barrieren. Machen sich die Beteiligten im Prozess diese Barrieren erst einmal bewusst, können sie oft unmittelbar Wege zu ihrer Überwindung finden. Verschiedene Mechanismen (beispielsweise bewusste Abstraktion, systematische Variation, Analogiebildung oder Verfremdung) können helfen, Barrieren zwischen dem Problem und der möglichen Lösung zu umgehen oder aufzulösen. Das Problem wird unter Umständen zunächst auf einer anderen Ebene gelöst, die hieraus resultierenden Ideen können wiederum auf die eigentliche Problemstellung übertragen werden. Derartige Mechanismen finden sich in zahlreichen Methoden wieder.

2.4 Situationen in der Produktentwicklung 29

Abb. 16. Barrieren zwischen Problem und Lösung

Kreativität im Team bringt nur dann mehr Ergebnisse als die Summe der Einzelleistungen, wenn bestimmte Verhaltensregeln vereinbart und beachtet werden. So ist zu klären, wie sich die unterschiedlichen Hierarchieebenen im Team gestaltet werden sollen, wie Eigentumsrechte an Ideen (Erfindungen) zu behandeln sind, wann und in welcher Form Kritik an Ideen eingebracht werden soll. Ziel ist aber immer, innovative, also auch erfolgreiche neue Produkte und Prozesse zu generieren und nicht die Kreativität um ihrer selbst willen zu fördern.

2.4 Situationen in der Produktentwicklung Produkte werden unter aktuellen Bedingungen für zukünftige Situationen entwickelt. Kunden ändern jedoch ihre Meinung, Wettbewerber melden Patente an, wichtige Wissensträger verlassen das Unternehmen, der Umsatz geht zurück. Produktentwickler sehen sich also mit einer ständigen Veränderung von Märkten, Werten, Technologien und vielen anderen Aspekten konfrontiert. Viele Randbedingungen und Ereignisse prägen und verändern die Situation. Diese Dynamik erfordert zum einen Kreativität, um geschickt auf die Vielzahl der Veränderungen reagieren zu können. Zum anderen wird es den Beteiligten im Entwicklungsprozess nur selten möglich sein, Probleme stets auf die gewohnte Weise zu lösen. Entwickler müssen daher immer mit den wesentlichen Aspekten der Situation vertraut sein, um sich mit ihren Handlungen darauf einzustellen. Damit der richtige Ansatz gefunden werden kann, hat auf jeden Fall eine bewusste Einschätzung der aktuellen Situation beziehungsweise des Kontextes stattzufinden, in dem sich der Produktentwickler befindet. Diese Betrachtung kann auf verschiedenen Ebenen erfolgen. Es existieren Kontextfaktoren mit lang-, mittel- und kurzfristiger Relevanz, die jeweils unterschiedlich zu berücksichtigen sind.

30 2 Produktentwicklung

Manche Faktoren prägen die Situation des Produktentwicklers grundlegend und besitzen eine projektübergreifende Relevanz. Veränderungen, die sich hier ergeben, sind in der Regel von langfristigem, strategischem Charakter und beeinflussen das Unternehmen als Ganzes. Folgende Fragen beziehen sich auf diese übergeordneten Kontextaspekte: • In welcher Branche ist das Unternehmen tätig? • Welche Kernkompetenzen zeichnen das Unternehmen aus? • Welche langfristigen Strategien werden verfolgt (Technologieführerschaft, Kostenführerschaft, Diversifikation etc.)? • Wie erfolgt die Finanzierung des Unternehmens (ein einzelner Eigentümer, Kleinaktionäre etc.)? • Wie sind Organisationsstruktur und Unternehmenskultur ausgeprägt? Am Anfang eines neuen Entwicklungsvorhabens findet in der Regel eine Projektplanung statt. Hierbei ist die Klärung etlicher Fragen erforderlich, die Einfluss auf den gesamten Entwicklungsprozess haben. Beispiele dieser projektspezifischen Fragen, die den mittelfristigen Kontext des Entwicklers prägen, sind: • Wer wird das neue Produkt kaufen? • Ist der Kunde ein Zwischenhändler oder der Nutzer des Produktes? • Wird das Produkt für einen speziellen Kunden entwickelt oder handelt es sich um eine kundenanonyme Entwicklung? • Was geschieht auf den Absatzmärkten der verschiedenen Regionen? • Gibt es politische Veränderungen, neue gesetzliche Vorgaben, Import- oder Exportvorschriften? • Welche Kompetenzen und Ressourcen können für das aktuelle Entwicklungsprojekt genutzt werden? • Welche Mitarbeiter müssen in das Projektteam integriert werden? • Wie soll die Zusammenarbeit mit anderen Unternehmen, beispielsweise einem externen Dienstleister, stattfinden? Der Hintergrund dieser und vieler weiterer Fragen hat Einfluss auf die Gestaltung der Entwicklungsprozesse im Projekt. [Frankenberger 1997] beschreibt in einem Modell die Einflussfaktoren auf den Entwicklungsprozess und das daraus resultierende Ergebnis. Es werden hierbei mehrere Einflussbereiche unterschieden. In Bezug auf die Entwicklungsaufgabe spielt es beispielsweise für die Projektplanung eine bedeutende Rolle, ob es sich um eine Neu-, Anpassungs- oder Variantenentwicklung handelt und welche Komplexität das zu entwickelnde Produkt besitzt. Bei den persönlichen Einflüssen auf den Entwicklungsprozess kann differenziert werden zwischen den Voraussetzungen, die der Entwickler als Individuum mit sich bringt und den Voraussetzungen der Gruppe beziehungsweise des Teams. Schließlich wirken sich äußere Rahmenbedingungen wie die zur Verfügung stehenden Ressourcen auf die Situation im Projekt aus.

2.4 Situationen in der Produktentwicklung 31

Abb. 17. Einflussfaktoren auf den Entwicklungsprozess und das Ergebnis [nach Frankenberger 1997]

Im Gegensatz zu langfristigen Kontextfaktoren wie der Unternehmenskultur oder der Produktbranche ergeben sich bei den projektspezifischen Aspekten in der Regel häufiger Änderungen, die eine adäquate Reaktion der Beteiligten erfordern. Betrachtet man einzelne Arbeitsschritte im Gesamtprozess, die zum Teil in Einzelarbeit, zum Teil in Gruppenarbeit ausgeführt werden, so werden kontinuierlich Teilergebnisse erarbeitet, deren Ausprägungen einen Einfluss auf das weitere Vorgehen haben. Die Dynamik des Entwicklungsprozesses führt zu Iterationen, zu ergebnisabhängigen und damit nicht im Voraus planbaren Schritten, zur Definition neuer Teilaufgaben unter Berücksichtigung des übergeordneten Entwicklungsziels und zu Entscheidungen von unterschiedlichem Ausmaß. Hierbei können sich beispielsweise folgende Fragestellungen ergeben: • Soll die aktuell betrachtete Komponente selbst produziert oder extern zugekauft werden? • Wie ist die Lieferfähigkeit der zur Auswahl stehenden Zulieferer in der nächsten Zeit einzuschätzen? • Besteht die Gefahr, dass ein in Frage kommender Werkstoff aus Umweltgründen in Misskredit gelangt, und welche Auswirkungen hat das auf das Produkt? • Welche Teilnehmer sind für die Bewertung der erarbeiteten Konzeptalternativen hinzuzuziehen, um ein umfassendes Meinungsbild erarbeiten zu können? • Welche Handlungsoptionen stehen zur Verfügung, wenn der Versuch am Prototypen nicht die erwünschten Ergebnisse bringt? • Wie wirkt sich der krankheitsbedingte Ausfall eines Teammitglieds auf den Zeitplan aus?

32 2 Produktentwicklung

Es kommt in Entwicklungsprojekten leider oft auch zu Situationen, in denen es sich abzeichnet, dass etwas schief läuft. Es kann sein, dass ein Produkt (beziehungsweise eine Komponente oder ein Teilumfang des Produktes) nicht funktionsfähig, nicht herstellbar, zu teuer ist beziehungsweise sein wird oder am Markt und am Kundenbedarf vorbei entwickelt wurde. Welche Konsequenzen birgt diese Erkenntnis? Eine frühzeitige Kurskorrektur kann unter Umständen einen größeren Schaden abwenden, ist aber auch mit gewissen Anstrengungen und Schwierigkeiten verbunden. Welcher Entwickler oder Teamleiter gibt schon gerne zu, dass Fehlplanung betrieben oder wichtige Faktoren übersehen wurden? Der Umgang mit derartigen Situationen ist ebenfalls eine Frage der Unternehmenskultur. Die Frage stellt sich hier, wie man aus diesen Situationen lernen kann, um ähnliche Situationen in der Zukunft dadurch zu vermeiden. Ein projektübergreifender Erfahrungsaufbau ist für den Einzelnen wie für das gesamte Unternehmen von entscheidender Bedeutung.

2.5 Zusammenfassung Technische Produkte stellen komplexe Gebilde dar, für deren Beschreibung Modelle herangezogen werden können. Die Modellbildung unterstützt die Bewältigung der Produktkomplexität und orientiert sich am jeweiligen Zweck, der mit dem Modell verfolgt werden soll, zum Beispiel Problemanalyse, Lösungsbeschreibung oder Lösungsverifikation. Zur ganzheitlichen Beschreibung des Produktes sind in der Regel mehrere Partialmodelle erforderlich, die jeweils nur bestimmte Aspekte abbilden können und in einem Gesamtproduktmodell zusammengefasst werden. Um effizient Produkte entwickeln zu können, benötigt jedes Unternehmen eine Aufbauorganisation, welche die Verantwortlichkeiten regelt. Außerdem bedarf es für die grundsätzliche Orientierung des Handelns übergeordneter Strategien, um die Unternehmensprozesse entsprechend gestalten zu können. Die Planung von Entwicklungsprozessen erfordert aufgrund ihrer Dynamik eine angepasste Planungstiefe. Wieder verwendbare Prozessbausteine können hier zu einer Bewältigung des Planungsaufwands beitragen. Die Unternehmensprozesse finden in einem Gefüge von Teams und Organisationseinheiten statt und werden letztendlich von Individuen getragen. Die begrenzte Kapazität des menschlichen Gehirns ist ein wichtiger Faktor, dem man mit geeigneten Methoden begegnen muss. Um Neues zu schaffen, ist Kreativität erforderlich. Zu ihrer Nutzung und Weiterentwicklung bedarf es der Kenntnis der grundlegenden Funktionsweise beziehungsweise Mechanismen der Kreativität, die ebenfalls durch eine Vielzahl von Methoden unterstützt werden können. Die an der Produktentwicklung Beteiligten müssen sich der zahlreichen kurz-, mittel- und langfristigen Einflüsse auf ihre Situation bewusst sein. Eine bewusste Reflexion der aktuellen Situation unterstützt sie bei ihrer Aufgabe, die richtigen Entscheidungen zu treffen und Maßnahmen einzuleiten.

3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

Entwicklungsprozesse weisen eine sehr hohe Vielfalt auf. Sie können relativ übersichtlich sein, wie bei der Entwicklung eines einfachen Hebels. Sie können aber auch sehr umfangreich sein, wie zum Beispiel bei der Entwicklung eines neuen Pkw oder einer neuen Produktionsmaschine mit einer langen Entwicklungsdauer, einer hohen Zahl an Anforderungen und vielen vernetzten Abschnitten. Während einfache Entwicklungsaufgaben oftmals durch einzelne Personen durchgeführt werden können, ist bei umfangreichen Entwicklungsprojekten eine große Zahl an Bearbeitern aus unterschiedlichen Bereichen (Entwicklung, Produktion, Versuch etc.) beteiligt, die koordiniert werden müssen. Damit die beteiligten Individuen und Gruppen mit dieser Komplexität zurechtkommen und den Gesamtprozess auch mit ihren eingeschränkten kognitiven Fähigkeiten überschauen können, werden die Abläufe der Entwicklung in einzelne logisch abgrenzbare Abschnitte unterteilt. Um diese Abschnitte bearbeiten zu können, müssen sie in handhabbare Arbeitspakete zerlegt werden, die eine stufenweise Konkretisierung und Vervollständigung der Produktbeschreibung erlauben. Für jede dieser Konkretisierungsstufen existieren Hilfsmittel zur Planung und Durchführung der zu bearbeitenden Teilprozesse. Vorgehensmodelle stellen ein Hilfsmittel dar, das den Entwickler bei der Planung zukünftiger Prozesse, der Orientierung innerhalb aktueller Prozesse und der Reflexion abgeschlossener Prozesse unterstützt. Somit können Vorgehensmodelle einerseits zur zielorientierten Festlegung der nächsten Schritte eingesetzt werden, was in effektiveren und effizienteren Prozessen resultiert. Andererseits dienen sie der Aufarbeitung vergangener Aktivitäten, um daraus Lerneffekte für neue Entwicklungssituationen abzuleiten und den Aufbau von Erfahrung beim Individuum und im Unternehmen zu fördern. Den Handlungen in der Produktentwicklung können außerdem gewisse Prinzipien zugrunde gelegt werden, die unabhängig von der konkreten Problemstellung in vielen Situationen anwendbar sind. Diese aus der Erfahrung abgeleiteten Grundprinzipien des Handelns unterstützen den Entwickler bei der technischen Problemlösung. Sie finden sich als Elemente auch in vielen Methoden wieder. Methoden werden in Entwicklungsprozessen eingesetzt, um eine systematische und zielgerichtete Ausführung der jeweiligen Aktivitäten zu unterstützen. Die Methoden müssen jedoch zu den Rahmenbedingungen der betrachteten Prozesse passen. Da es eine nicht überschaubare Zahl von Methoden gibt, stellt sich die Frage, wie Methoden situations- und nutzergerecht ausgewählt, bei Bedarf angepasst und zielführend anwendet werden können.

34 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

3.1 Das Drei-Ebenen Modell für Entwicklungsprozesse Für die Beschreibung und Planung von Produktentwicklungsprozessen existieren in der Literatur zahlreiche Modelle. Für die hier angestellten Betrachtungen des Methodeneinsatzes eignet sich insbesondere das Drei-Ebenen-Modell [nach Giapoulis 1998]: • Die Ebene der strategischen Planung beinhaltet eher abstrakt geplante Teilprojekte und Phasen („Aufgabe klären“, „CAD-Modell erstellen“ etc.) und eine grobe Zeitangabe. Auf dieser Ebene wird das Projektmanagement durchgeführt. Hier finden beispielsweise Ablaufpläne und Vorgehensmodelle zur Planung des gesamten Produktentwicklungsprozesses Verwendung. • Auf der Ebene der operativen Planung sind die konkreten Arbeitsschritte zu finden, die innerhalb der einzelnen strategisch geplanten Phasen durchgeführt werden. Dazu zählen detaillierte Arbeitsschritte wie zum Beispiel „Kollisionen im CAD-Modell prüfen“ oder „CAD-Modell korrigieren“. Diese Arbeitsschritte können anhand einzelner Prozessbausteine zur Feinplanung abgebildet werden. Besonders auf dieser Ebene können Grundprinzipien und Methoden zur Unterstützung der Navigation im Entwicklungsprozess angewandt werden. • Über die Ausführung der Arbeitsschritte gelangt man auf die Ergebnisebene. Ergebnisse können zum Beispiel Anforderungslisten, Prinzipskizzen, Berechnungen oder auch CAD-Modelle sein. Die Festlegung der Arbeitsschritte der operativen Ebene kann teilweise bereits aus der strategischen Planung resultieren. Die Festlegung kann aber auch aus der Ergebnisebene heraus angestoßen werden, wenn ein Ergebnis beispielsweise spezifische nachfolgende Arbeitsschritte erfordert. Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden können zur Unterstützung der Arbeitsschritte sowohl auf der strategischen wie auch auf der operativen Ebene herangezogen werden.

Abb. 18. Drei-Ebenen-Modell [nach Giapoulis 1998]

3.2 Vorgehensmodelle 35

3.2 Vorgehensmodelle Welche Handlungen hat der Produktentwickler in welcher Reihenfolge auszuführen, um innerhalb eines Entwicklungsprozesses zielorientiert mit vertretbarem Aufwand zu einem qualitativ hochwertigen Ergebnis zu kommen? Zu Beginn eines Produktentwicklungsprojektes kann unmöglich der komplette Prozess im Detail vorausgeplant werden. Welches Vorgehen sinnvoll ist, hängt oftmals von spezifischen Rahmenbedingungen im konkreten Projekt oder von erarbeiteten Zwischenergebnissen ab. Viele Situationen im Arbeitsalltag des Entwicklers sind dadurch gekennzeichnet, dass er sich einer Aufgabe gegenübersieht, bei der das Ziel wie auch der Weg dorthin bekannt sind. Hier werden zumeist Routinehandlungen durchgeführt, die mitunter fast „automatisiert“ ablaufen. Es kann sich dabei beispielsweise um die Auslegung einer Getriebevariante handeln, die vom Kunden gewünscht wird. Auf Basis der Eingangsinformationen des Kunden (Leistung, Bauform etc.) werden die notwendigen technischen Dokumente mithilfe eines bekannten Software-Programms abgeleitet und die zu erwartenden Kosten für das Produkt berechnet. Häufig stehen Produktentwickler jedoch auch vor Problemen. Hiermit ist gemeint, dass der Weg zur Erreichung des Ziels in diesem Falle nicht bekannt ist oder dass bekannte Wege aufgrund besonderer Randbedingungen (Zeitmangel, Mangel an personellen Ressourcen etc.) nicht beschritten werden können. In vielen Fällen ist zudem das Ziel noch nicht einmal hinreichend klar. Dies kann der Fall sein, wenn ein Produkt im Einsatz beim Kunden plötzlich nicht vorhergesehene Schwachstellen aufweist (beispielsweise unzulässige Schwingungen), deren Ursachen den verantwortlichen Entwicklern aber nicht bekannt sind. Auch wenn zunächst kleinere Probleme entstehen, wie die Wahl zwischen zwei scheinbar gleichwertigen Alternativen für Zukaufteile, können diese für den weiteren Fortgang der Entwicklung unter Umständen von erheblicher Bedeutung sein. Im Laufe einer Produktentwicklung sind viele Entscheidungen mit jeweils unterschiedlicher Bedeutung zu treffen. Auch Entscheidungen von größerer Tragweite werden von Entwicklern teilweise unbewusst oder ohne kritische Reflexion getroffen. Den Beteiligten sind in dieser Situation nicht unbedingt die Konsequenzen ihres Vorgehens bewusst. Bei Kleinteilen (Schrauben, Bolzen etc.) kann die Wahl einer kostengünstigen Alternative Qualitätsprobleme verursachen. Eine zu großzügige Auslegung kann dagegen bei entsprechender Stückzahl die Gesamtkosten unnötig erhöhen, wodurch das Produkt zu teuer und damit nicht konkurrenzfähig wird. Einzelentscheidungen mögen hier eine kleinere Rolle spielen, aber in der Summe dazu führen, dass der Erfolg einer Produktentwicklung gefährdet ist. In vielen Situationen ist den Verantwortlichen die Tragweite der Entscheidung durchaus bekannt, beispielsweise wenn für einen größeren Produktumfang, wie einem gesamten Antriebsaggregat, zwei grundlegend verschiedene Konzepte zur Auswahl stehen, die großen Einfluss auf die Art der Produktion oder die Lieferantenwahl haben. In derartigen entscheidenden Situationen muss eine bewusste Problembearbeitung stattfinden. Dabei können Vorgehensmodelle dem Entwickler in der Praxis bewährte Wege aufzeigen, ein gewünschtes Ziel zu erreichen.

36 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

In Vorgehensmodellen der Produktentwicklung werden wichtige Elemente einer Handlungsfolge abgebildet, die als Hilfsmittel zum Planen und Kontrollieren von Prozessen dienen können. Der Anwender erkennt, an welcher Stelle er sich in einem solchen Prozess befindet und welche Schritte als Nächstes zu bearbeiten sind. Auch kann der Entwickler über sein eigenes Vorgehen anhand eines Vorgehensmodells reflektieren und seine Handlungen damit kontrollieren. In der empirischen Entwicklungsforschung wurde durch die Beobachtung von Entwicklern unter Laborbedingungen und in der Praxis erfolgreiches Vorgehen identifiziert und analysiert [Lindemann 2003]. Wenn Beteiligte in konkreten Entwicklungsprozessen (oder externe Beobachter des Prozesses) erkennen, welches Vorgehen je nach Situation zum Erfolg führt und diese Erfahrungen kumuliert und reflektiert werden, ist es möglich, bestimmte wiederkehrende „Muster“ abzuleiten und allgemeine Handlungsempfehlungen zu formulieren. Derartige Muster werden in der Regel in allgemeiner, abstrahierter Form als Vorgehensmodelle beschrieben mit dem Zweck, dass sie für eine Vielzahl von Entwicklungssituationen Gültigkeit besitzen. Aus deskriptiven Beschreibungsformen können somit präskriptive Handlungsanweisungen entstehen. Die in der Entwicklungsmethodik bekannten Vorgehensmodelle sind meist unter spezifischen Gesichtspunkten erstellt worden und fokussieren auf unterschiedliche Zielsetzungen oder Problemstellungen wie beispielsweise die Kostenoptimierung [Ehrlenspiel et al. 2005] oder die Integration verschiedener Disziplinen [VDI 2206]. Die Vorgehensmodelle unterscheiden sich daher in ihrem Aufbau, ihren Inhalten und oftmals auch der grafischen Repräsentation. In ihrer Anwendung ist zu berücksichtigen, dass einzelne Vorgehensmodelle bestimmte Problemarten und -sichten adressieren, andere wiederum eher allgemeiner Form sind. 3.2.1 Bedeutung eines situationsangepassten Vorgehens Anhand eines Fallbeispiels aus dem industriellen Umfeld soll demonstriert werden, dass die Anwendung von Vorgehensplänen nicht zwangsläufig der Garant für erfolgreiche Entwicklungsprozesse ist. In einem Projekt mit einem Hersteller von Getrieben sollte eine Wertanalyse durchgeführt werden, um die Herstellkosten eines ganzen Produktespektrums zu reduzieren. Das betrachtete Spektrum an Getrieben besaß einen großen Bereich unterschiedlicher Übersetzungsstufen und eine Leistungsspanne von etwa 1:100. Als Projektziel wurde eine erhebliche Kostensenkung definiert. Das variantenreiche Getriebe war in verschiedenen Bauformen erhältlich und für unterschiedliche Abnahmegesellschaften und Axiallasten ausgelegt. Das Projektteam folgte dem in einer Richtlinie beschriebenen Arbeitsplan der Wertanalyse [VDI 2800], der bereits in vielen Projekten mit großem Erfolg eingesetzt worden war. Ein Arbeitsschritt im Rahmen des Vorgehens ist die Zuordnung der Kosten zu den Funktionen des Produktes. Das große Produktespektrum, die Komplexität einzelner Teilfunktionen sowie die mangelnde Übung hinsichtlich des Abstraktionsvermögens bei einigen Teammitgliedern führten dazu, dass kein sinnvolles Ergebnis erarbeitet werden konnte. Generell mussten die Bearbeiter er-

3.2 Vorgehensmodelle 37

kennen, dass ein Vorgehen nach dem vorgegebenen Arbeitsplan der Wertanalyse in diesem Fall nicht zum Ziel führte. Nach den ersten Anstrengungen konnten lediglich 20 Prozent der geforderten Einsparpotenziale ermittelt werden. Also bedurfte es eines anderen Ansatzes, um schließlich die Kostenreduzierung in der geforderten Größenordnung bei gleicher oder besserer Qualität zu erreichen. Im zweiten Anlauf wurde zunächst die Systemgrenze neu definiert. Es wurde nicht lediglich das Produkt, sondern auch der Konstruktionsprozess betrachtet, sowie das grundlegende Produktkonzept neu überdacht. Das Produktprogramm wurde zur „flexiblen Baureihe“ weiter entwickelt und die Software-Werkzeuge für die Konstruktion und Auslegungsrechnung neu programmiert. Dadurch konnten ein erheblicher Teil der Konstruktionsstunden wegfallen und die benötigten Unterlagen in einer besseren Qualität schneller verfügbar gemacht werden. Letztendlich wurde durch die beschriebenen Maßnahmen das anfangs festgelegte Kostensenkungsziel erreicht. Darüber hinaus konnte durch den Qualitätssprung das Preisniveau des Produktprogramms in bestimmten Märkten angehoben werden. Das Beispiel zeigt, dass im Rahmen der Produktentwicklung auch mehr oder weniger „genormte“ Vorgehensweisen unter bestimmten Bedingungen nicht unbedingt zum Erfolg führen müssen. Ein einziges, ideales Vorgehen, „eine kanonisierbare Optimalform“ [Dörner 1999], für alle möglichen sich darstellenden Entwicklungsprozesse kann es aufgrund der Vielzahl und Verschiedenartigkeit der Einflussfaktoren nicht geben. Auch Pahl et al. sagen aus, dass es einen „Königsweg“ nicht geben kann [Pahl et al. 2003]. Viele Parameter sorgen dafür, dass sich Entwicklungssituationen und -prozesse auch bei Ähnlichkeiten nie vollständig gleichen. Beispiele solcher Einflussparameter sind die Art und Komplexität des zu entwickelnden Produktes, die Projektziele beziehungsweise der Typ der Entwicklungsaufgabe, die zur Verfügung stehende Zeit, vorhandene Ressourcen wie Mitarbeiter und Werkzeuge und viele mehr. Ein wesentlicher Parameter ist auch der Mensch, also der Entwickler selbst. Er kann sich in verschiedenen Situationen in sehr unterschiedlicher Wechselwirkung mit seiner Umgebung befinden. Je nach Erfahrung, Wissen, persönlichen Neigungen und der jeweiligen Tagesform, sowie abhängig von der Aufgabenstellung bevorzugt der Entwickler unterschiedliche Vorgehensweisen. 3.2.2 Vorgehensmodelle der Produktentwicklung Die aus der Entwicklungsmethodik bekannten und zum Teil nur geringfügig voneinander abweichenden Vorgehensmodelle zur Darstellung eines Ablaufmusters haben in vielen Projekten ihre Berechtigung nachgewiesen. In der Anwendung kommt es, bedingt durch mangelndes Verständnis und zu wenig Training, häufig zu der Fehleinschätzung, dass eine Adaption des Vorgehens nicht erlaubt oder gewünscht ist. So wie sich Produktentwicklungsprozesse voneinander unterscheiden, so bedarf es auch unterschiedlicher Vorgehensweisen, um effektiv und effizient ans Ziel zu gelangen. Viele Vorgehensmodelle versäumen es, den Entwickler aufzufordern, problemspezifisch und aufgabenangepasst zu handeln.

38 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

Vorgehensmodelle sind, wie alle Modelle, zweckorientierte und informationsreduzierte Abbilder der Realität. Dadurch kann es unter Umständen geschehen, dass wichtige Punkte ausgeblendet werden und als Einflussparameter bei der Anwendung des Modells nicht mehr zur Verfügung stehen. Bei der Verwendung von Modellen ist daher immer eine kritische Betrachtung notwendig. Eine unreflektierte und an eine gegebene Situation eventuell nicht angepasste Anwendung kann bei Vorgehensmodellen zu Fehlern führen. In der Praxis trifft man auf Situationen, in denen ein stringentes Vorgehen nach einem Vorgehensmodell äußerst wertvoll und auch notwendig ist. Genauso sind jedoch Situationen erkennbar, in denen dieses stringente Vorgehen keine unterstützende Wirkung zeigt. Daher kann sich beim Anwender leicht eine generelle Frustration gegenüber der Verwendung von Vorgehensmodellen einstellen, ohne dass der Grund des Versagens des Modells analysiert wurde. Ausgehend von einer sinnvollen Analyse ist es oft möglich, ein Vorgehensmodell schon im Vorfeld anzupassen. Vergleicht man einzelne Vorgehensmodelle, die für die Produktentwicklung relevant sind, ist zunächst zu berücksichtigen, dass der Produktentwicklungsprozess aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet werden kann. Der Auflösungsgrad der Betrachtung spielt hierbei eine wesentliche Rolle. Prozesse können auf der Ebene elementarer Denk- und Handlungsabläufe untersucht werden (Mikrologik). Hierbei handelt es sich um Zyklen aus Analyse, Synthese und Bewertung, die sich im Rahmen von (Zehntel-)Sekunden im Gehirn des Entwicklers abspielen. Daneben können Vorgänge auf den Ebenen operativer Arbeitsschritte und größerer Arbeitsabschnitte (Phasen) dargestellt und analysiert werden. Geht es darum, sich auf der Ebene des Gesamtprojektes einen Überblick zu verschaffen, ist es sinnvoll, Prozesse auf einem relativ niedrigen Auflösungsgrad abzubilden, da ansonsten die Komplexität der Darstellung zu hoch wird und die Übersicht verloren geht (Makrologik). Oftmals ist es notwendig, unter Anwendung des Systemdenkens zwischen diesen Stufen der Prozessgranularität wiederholt zu wechseln.

Eingang Test + -

Exit

Operate

Abb. 19. Unterschiedlicher Auflösungsgrad des Produktentwicklungsprozesses in Verbindung mit unterschiedlichen Zielen der Betrachtung

3.2 Vorgehensmodelle 39

Die bekannten Vorgehensmodelle können (zumindest tendenziell) diesen Abstufungen des Prozess-Auflösungsgrades zugeordnet werden. Es ist zu betonen, dass die Grenzen zwischen den Stufen zum Teil nicht eindeutig sind und verwischen. Manche Modelle können auch auf mehreren Stufen angewandt werden. Den Stufen der Prozessgranularität können auch tendenziell gewisse Produktumfänge zugeordnet werden [Ehrlenspiel 2003]. In Prozessen der Mikrologik beschäftigt sich der Entwickler beispielsweise mit Gestaltzonen, Maßen oder Toleranzen. Die Ebene operativer Arbeitsschritte umfasst zum Beispiel die Lösungssuche für einfache Teile oder Vorrichtungen. Ein größerer Arbeitsabschnitt (Phase) umfasst beispielsweise den Entwurf für eine Baugruppe oder mittelgroße Maschine. Das Gesamtprojekt (Makrologik) beinhaltet schließlich den Entwicklungsprozess für ein gesamtes Produkt und kann je nach Produkttyp mehrere Monate (Haushaltsgeräte, Heimwerkerwerkzeuge etc.) bis viele Jahre (Schiffe, Flugzeuge etc.) dauern.

Abb. 20. Übersicht über Vorgehensmodelle der Produktentwicklung [nach Braun 2005]

3.2.3 Modelle des natürlichen Vorgehens bei der Problemlösung Die folgenden Modelle stellen Beschreibungen des natürlichen Vorgehens bei der Problemlösung beziehungsweise Denk- und Handlungsabläufe auf elementarer Ebene (Mikrologik) dar. Psychologen erforschen schon seit einigen Jahrzehnten menschliches Verhalten bei der Problemlösung, um Erklärungen für gewisse Verhaltensweisen ableiten zu können. Daher existieren zur Beschreibung des Vorgehens des Menschen bei der Problemlösung in der Literatur zahlreiche Modelle.

40 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

Ein bekanntes Modell zur Beschreibung der Vorgänge zur Handlungsregulation auf elementarster Ebene ist das TOTE-Modell [Miller et al. 1973]. Aufgebaut als Iteration wechseln die Schritte „Test“ (Überprüfung, ob ein gewünschter Zustand erreicht ist) und „Operate“ (Durchführung einer Handlung), bis sich ein Erfolg einstellt und die Aufgabenstellung schließlich verlassen werden kann („Exit“). Der Mechanismus entspricht damit einem Versuch- und Irrtum-Verhalten („Trial and Error“). Grundsätzlich wird das TOTE-Modell zur Erklärung einzelner elementarer Handlungen und Tätigkeiten wie auch umfangreicherer Arbeitsschritte angewandt. Daher ist der mit dem TOTE-Modell beschriebene Zyklus in vielen Vorgehensmodellen als grundlegender Baustein enthalten. Hacker [Hacker 1998] erweiterte das TOTE-Schema zum VVR-Zyklus. Die Abkürzung steht für die Schritte „Vergleich“, „Veränderung“ und „Rückmeldung“. Besondere Beachtung finden bei diesem offenen Regelkreis die Rückwirkungen aus dem Umfeld. Vor der Ausführung von Handlungen wird das Ergebnis vorweggenommen (antizipiert) und die Handlung dann als Aktionsprogramm entworfen. Hierdurch ergibt sich, im Vergleich zum Vorgehen nach dem TOTE-Modell, eine bessere Zielorientierung.

Abb. 21. TOTE-Modell [Miller et al. 1973] (links), VVR-Zyklus [Hacker 1998] (rechts)

Wulf [Wulf 2002] betont in dem Modell der diskursiven Problemlösung (DPS – discursive problem solving) in Erweiterung des TOTE-Schemas besonders die abstrakte Formulierung von Zielen als wichtigen Schritt vor und während der Lösungssuche. Die Zielformulierungen entstehen aus der Analyse einer bestimmten Situation oder der Evaluation einer vorhandenen Lösungsalternative und geben den entscheidenden Impuls zur Lösungsfindung. Die Zielorientierung des Handelns wird hier als Maxime verstanden. Der PDCA-Zyklus [Deming 1989] repräsentiert eine kontinuierliche FeedbackSchleife der Schritte „Plan“, „Do“, „Check“ und „Act“, die zur Koordination stetiger Verbesserungsmaßnahmen eingesetzt wird. Der Zyklus findet auch im japanischen Managementkonzept Kaizen [Imai 1992] (zu Deutsch oft als „Kontinuierlicher Verbesserungsprozess“ umschrieben) Anwendung. In einem Planungsschritt („Plan“) werden Probleme analysiert und Lösungsideen ermittelt. Im ersten um-

3.2 Vorgehensmodelle 41

setzungsorientierten Handlungsschritt („Do“) wird eine Probehandlung im begrenzten Umfang durchgeführt. Deren Wirkungen werden im nächsten Schritt („Check“) geprüft. Bei einem positiven Ergebnis findet eine volle Umsetzung der definierten Maßnahmen statt („Act“), woraufhin der Zyklus von vorne beginnt.

Abb. 22. DPS (Discursive Problem Solving) [nach Wulf 2002] (links), PDCA-Zyklus [nach Deming 1989] (rechts)

Die Modelle der Psychologie (TOTE und VVR) helfen bei der Beschreibung der natürlichen Vorgänge zur Handlungsregulation. Auf diesen Modellen baut der Vorschlag von Wulf (DPS) auf, der insbesondere die Zielorientierung des Handelns betont, die für Aktivitäten im Bereich der Produktentwicklung von hoher Bedeutung ist. Das Besondere am PDCA-Zyklus im Gegensatz zu den anderen Modellen ist eine zusätzliche Probehandlung und deren Überprüfung vor der vollständigen Umsetzung definierter Maßnahmen. Dadurch wird die aktive Reflexion des Handelns unterstrichen. 3.2.4 Vorgehensmodelle zur operativen Problemlösung Im Folgenden werden Vorgehensmodelle zur Problemlösung auf Ebene von operativen Arbeitsschritten betrachtet. Aufseiten der Entwicklungsmethodik, der Betriebswissenschaft sowie der Arbeitspsychologie wurden Vorgehensmodelle mit dem Anspruch entwickelt, den Entwickler oder Projektleiter bei der Problemlösung zu unterstützen. Abstrahiert man diese Modelle, so lassen sich drei reihenfolgeunabhängige „Hauptschritte“ für einen Standardprozess feststellen: • Ziel beziehungsweise Problem klären • Lösungsalternativen generieren • Entscheidung herbeiführen Eine kleine Auswahl unterschiedlicher Vorgehensmodelle der Problemlösung soll hier vorgestellt werden. Sie beschreiben das Vorgehen nicht auf elementarer

42 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

Ebene wie zum Beispiel das TOTE-Modell, sondern können komplexere Handlungsabläufe abbilden. Die Vorgehensmodelle verfolgen dabei zum Teil unterschiedliche Ziele. Hauptziel der Modelle nach Daenzer, Ehrlenspiel und Altschuller [Daenzer et al. 2002, Ehrlenspiel 2003, Klein 2002] ist die Darstellung eines Grundmusters zur Problemlösung. Einerseits erhalten unerfahrene Anwender dadurch einen Leitfaden für zielgerichtetes Vorgehen (präskriptiver Charakter der Modelle). Andererseits erfordert die erfolgreiche Anwendung erhebliche Erfahrung mit den jeweiligen Modellen. Dörner [Dörner 2003] beschreibt die psychologische Seite eines entwicklungsspezifischen Vorgehens beim Lösen von Problemen. Damit wird besonders die Beschreibung des Vorgehens unterstützt (deskriptiver Charakter des Modells). Der Problemlösezyklus nach Daenzer [Daenzer et al. 2002] entstand im Rahmen des Systems Engineering und dient als Leitfaden für die Bearbeitung jeglicher Art von Problemen. Die Schritte in diesem ablauforientierten Modell lassen sich den drei übergeordneten Hauptschritte „Zielsuche“, „Lösungssuche“ und „Auswahl“ zuordnen, die den allgemeinen Hauptschritten der Problemlösung entsprechen. Innerhalb der Zielsuche finden sich die Schritte „Situationsanalyse“ und „Zielformulierung“. Ist die Situation einmal bekannt, lassen sich Ziele aufstellen, die für die anschließende Lösungssuche eine Fokussierung ermöglichen. Innerhalb der Lösungssuche findet sich ein kombinierter Schritt aus „Synthese“ und „Analyse“. Das Modell besitzt hier aufgrund des zyklischen Wechselspiels zwischen Analyse und Synthese einen stark iterativen Charakter, ähnlich dem natürlichen Vorgehen, wie es im TOTE-Modell beschrieben ist. Das Modell lässt damit in diesem Abschnitt dem Entwickler die Freiheit eines situativ angepassten Vorgehens. Schließlich folgen im letzten Abschnitt der Auswahl die Einzelschritte „Bewertung“ und „Entscheidung“.

Abb. 23. Problemlösezyklus [Daenzer et al. 2002] (links), Vorgehenszyklus [Ehrlenspiel 2003] (rechts)

3.2 Vorgehensmodelle 43

Aus dem Problemlösezyklus nach Daenzer ist der Vorgehenszyklus nach Ehrlenspiel [Ehrlenspiel 2003] abgeleitet. Beginnend mit einem Problem als Ausgangspunkt folgen die drei Hauptschritte „Problem klären“, „Lösungen suchen“ und „Lösung auswählen“. Diese Hauptschritte sind nochmals in jeweils zwei beziehungsweise drei weitere Teilschritte unterteilt. Obwohl auch iterative und rekursive Anwendungen möglich sind, erweckt die ablauforientierte Darstellung sowie die Form des grafischen Modells den Eindruck einer notwendigerweise sequenziellen Abarbeitung. Der Vorgehensplan zur Lösung von Erfindungsaufgaben nach Altschuller [Altschuller 1984], zum Beispiel in der Version von 1985 [Klein 2002], erscheint auf den ersten Blick als das präskriptivste der bisher dargestellten Modelle. Der Ablauf ist für den Anwender bis ins Detail festgelegt. Zu jedem Schritt werden spezifische Methoden zur problemorientierten Anwendung deterministisch vorgeschrieben. Altschuller ermittelte mithilfe umfangreicher Patentrecherchen in der ehemaligen UdSSR bestimmte Muster zur Problemlösung und entwickelte daraus ARIZ (algoritm rešinija izobretatel´skich zadač – Vorgehen zum erfinderischen Problemlösen). Wirkprinzip dieses Vorgehensmodells ist eine unter Umständen extreme Abstraktion eines Problems, gefolgt von der Generierung eines dazu gehörigen Lösungsansatzes. Dieser wird schließlich für das eigentliche Problem konkretisiert. Im Vorgehensplan ARIZ finden sich ebenfalls die allgemeinen Hauptschritte der Problemlösung wieder. Auch in der Psychologie wurde das erfolgreiche Vorgehen bei der Problemlösung erforscht, um daraus Vorgehenspläne abzuleiten. Dörner [Dörner 1999] entwickelte zum Beispiel mit der „Allgemeinen, rekursiven analytisch-synthetischen Konzeptamplifikation“ ein deskriptives Modell, das vorwiegend der Beschreibung eines Vorgehens dient. Elemente dieses sequenziell zu durchlaufenden Modells sind „Zielausarbeitung“, „Modellbildung und Informationssammlung“, „Prognose und Extrapolation“, „Planung und Entscheidung“, „Durchführung von Aktionen“ sowie „Effektkontrolle und Revision“. In diesen Begriffen finden sich aus der Entwicklungsmethodik bekannte Schritte aus psychologischer Sicht beschrieben wieder. Ein Schwerpunkt, im Gegensatz zu vielen anderen Modellen, liegt auf der Prognose und Extrapolation, also der Entwicklung eines denkbaren zukünftigen Bildes in ähnlicher Weise, wie Hacker [Hacker 1998] dies mit seinem Ansatz der „Vorwegnahme“ beschreibt. Bedingt durch die Forschungsergebnisse zu Fragen der Komplexität, legt Dörner [Dörner 1999] besonderen Wert auf die Berücksichtigung der Dynamik der betrachteten Systeme. Die im Modell enthaltenen Prognosen dienen dazu, das Handeln strikt an einer Zielorientierung auszurichten. 3.2.5 Phasenmodelle der Produktentwicklung Es existiert eine Reihe von Vorgehensmodellen und Ablaufplänen für die Produktentwicklung auf der Ebene von größeren Arbeitsabschnitten beziehungsweise Phasen (Makrologik). Innerhalb der einzelnen Elemente dieser Modelle finden Vorgehensmodelle der operativen Problemlösung beziehungsweise der Handlungsregulation auf elementarer Ebene (Mikrologik) Anwendung.

44 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

In der VDI-Richtlinie 2221 [VDI 2221] ist das generelle Vorgehen beim Entwickeln und Konstruieren, orientiert an den zu erstellenden Arbeitsdokumenten, beschrieben. Der Prozess wird ausgehend von der Entwicklungsaufgabe bis hin zum Abschluss der Konstruktion in sieben einzelne Schritte unterteilt, aus denen jeweils bestimmte Dokumente als Arbeitsergebnisse hervorgehen. Diese Ergebnisdokumente (beispielsweise die Anforderungsliste, die Funktionsstruktur und die prinzipielle Lösung) stellen Repräsentationen beziehungsweise Partialmodelle des Produktes mit zunehmendem Konkretisierungsgrad dar. Die Darstellung des Vorgehensmodells vermittelt einen stark sequenziellen Charakter, obwohl die Notwendigkeit von Rücksprüngen im Sinne von Iterationen ebenfalls betont wird.

Abb. 24. Vorgehen beim Entwickeln und Konstruieren nach VDI 2221 [VDI 2221]

Das V-Modell nach VDI-Richtlinie 2206 [VDI 2206] beschreibt das generische Vorgehen beim Entwurf mechatronischer Systeme, das fallweise auszuprägen ist. Ausgangspunkt bildet wie in VDI-Richtlinie 2221 ein konkreter Entwicklungsauftrag. Es folgen die Phasen „Systementwurf“, „domänenspezifischer Entwurf“ und „Systemintegration“. Ziel des Systementwurfs ist die Festlegung eines domänenübergreifenden Lösungskonzeptes, das die wesentlichen physikalischen und logischen Wirkungsweisen des zukünftigen Produktes beschreibt. Auf der Basis dieses gemeinsam entwickelten Lösungskonzeptes erfolgt die weitere Konkretisierung meist getrennt in den beteiligten Domänen (Maschinenbau, Elektrotechnik, Informationstechnik). Die Ergebnisse aus den einzelnen Domänen werden anschließend zu einem Gesamtsystem integriert, um das Zusammenwirken untersuchen und eine Eigenschaftsabsicherung betreiben zu können. Ein komplexes mechatronisches Produkt entsteht in der Regel nicht innerhalb eines Makrozyklus. Vielmehr sind auch hier mehrere Durchläufe erforderlich (grafisch als ineinander verschachtelte „V’s“ dargestellt), in denen die Produktreife zunimmt.

3.2 Vorgehensmodelle 45

Abb. 25. V-Modell für den Entwurf mechatronischer Systeme nach VDI 2206 [VDI 2206]

3.2.6 Das Münchener Vorgehensmodell (MVM) Auf Basis der bekannten Vorgehensmodelle sowie diverser Forschungsprojekte gemeinsam mit Psychologen wie auch unter Einbindung der industriellen Anwendung wurde das Münchener Vorgehensmodell (MVM) entwickelt. In diesem Modell wird versucht, die gemeinsamen Grundgedanken der bestehenden Vorgehensmodelle, möglichst ohne deren Schwächen, für folgende Zwecke zu bündeln: • Als Hilfsmittel zur Planung von Entwicklungsprozessen • Als Orientierungshilfe innerhalb von Prozessen zur Problemlösung • Zur Analyse und Reflexion des Vorgehens (auch im Nachhinein) Bei der Entwicklung des Modells wurde Wert auf eine weitgehende Kompatibilität zu bestehenden Vorgehensmodellen zur Problemlösung gelegt. Daher baut auch das MVM grundsätzlich auf den drei Hauptschritten zur Problemlösung auf: • Ziel beziehungsweise Problem klären • Lösungsalternativen generieren • Entscheidung herbeiführen Die drei Hauptschritte können noch weiter in kleinere Einzelschritte aufgeteilt werden, wie man es auch bei den meisten der anderen Vorgehensmodelle findet. In real stattfindenden Prozessen zur Problemlösung werden diese allgemein formulierten Schritte in der Regel sowohl sequenziell als auch iterativ durchlaufen. Forschungsergebnisse wie auch Beobachtungen in der industriellen Praxis zeigen, dass einerseits die intensive Befassung mit dem Problem und andererseits die präventive Absicherung nachfolgender Handlungen von erheblicher Bedeutung sind. Das Münchener Vorgehensmodell enthält daher die folgenden sieben Schritte als so genannte Elemente:

46 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

• • • • • • •

Ziel planen Ziel analysieren Problem strukturieren Lösungsideen ermitteln Eigenschaften ermitteln Entscheidungen herbeiführen Zielerreichung absichern

Abb. 26. Das Münchener Vorgehensmodell (MVM)

Die Mehrheit der in der Entwicklungsmethodik vorherrschenden Vorgehensmodelle besitzt eine lineare, oft zu sehr auf ein Grundmuster fixierte Darstellung. Es werden zwar die Notwendigkeit von Iterationen und die Bedeutung einer an die Situation angepassten Anwendung des Modells betont, dennoch bleiben vor allem ungeübte Anwender aufgrund eines Mangels an konkreten Hinweisen oftmals beim starr vorgegebenen Muster und unterlassen eine Adaption des Modells. Eine Möglichkeit, das starre Grundmuster aufzubrechen, wird von Schroda [Schroda 2000] vorgestellt. Zur Abbildung beziehungsweise Reflexion durchgeführter Entwicklungsprozesse sowie als Planungshilfsmittel wurde die so genannte Entwicklungslandkarte auf Basis der Anforderungsanalyse von Entwicklungsaufgaben entwickelt. Damit sollen die Aufgaben klassifiziert werden und dadurch helfen, den Arbeitsprozess sowie das Arbeitsergebnis vorauszusagen. Die Entwicklungslandkarte unterscheidet sich von den meisten Vorgehensmodellen durch einen netzwerkartigen Charakter. Einzelne Arbeitsschritte sind als Punkte auf einer Landkarte dargestellt, die vom Entwickler situations- und prozessspezifisch verbunden werden können. Für neue Vorgehensschritte, die nicht in der Auswahl vorgegebener Schritte enthalten ist, existieren Punkte ohne Beschriftung, die der Entwickler selbst mit Benennungen versehen kann.

3.2 Vorgehensmodelle 47

Mit dem Bewusstsein, dass ein Vorgehensmodell eine geeignete Struktur aufweisen muss, um die oben formulierten Ziele zu erreichen, wurde die grafische Darstellung des Münchener Vorgehensmodells in Form eines Netzwerks gewählt. Dadurch unterscheidet sich das MVM auch von bestehenden Vorgehensmodellen zur Problemlösung. Diese Darstellung kommt realen Prozessen mit ihrem sprunghaften Verlauf näher als lineare Darstellungen mit einem Verweis auf erlaubte Rücksprünge. In der Anwendung des Modells sind die einzelnen Elemente nicht immer klar voneinander abgrenzbar. Daher erfolgt die Darstellung der Elemente des MVM mithilfe sich überschneidender Kreise. Das Element „Ziel planen“ enthält eine Analyse der Situation sowie die Ableitung konkreter Maßnahmen. Welche Faktoren für die Analyse der Situation eine Rolle spielen, hängt von der Art des betrachteten Ziels ab. Es kann sich beispielsweise um Einflussgrößen auf die Produktentwicklung aus den Bereichen Markt, Kunde, Wettbewerb, Politik, Produkt oder Unternehmen handeln, wenn die Zielplanung in Form einer strategischen Produkt- und Prozessplanung erfolgt. Auf einer operativen Ebene kann das angestrebte Ziel jedoch ebenso eine gelungene Teamsitzung sein. Dementsprechend sind hier andere Einflussgrößen auf die Situation von Interesse, wie zum Beispiel die Art der vorliegenden Problemstellungen, die Terminsituation, zur Diskussion stehende Zwischenergebnisse oder die Verfügbarkeit von Mitarbeitern im Unternehmen. Bei der Situationsanalyse ist unter Umständen nicht nur die Betrachtung der aktuellen, sondern auch die Einschätzung der zukünftigen Situation von Bedeutung. Das Element „Ziel analysieren“ umfasst die Klärung und Beschreibung des gewünschten Zielzustandes. Das allgemeine Ziel im Produktentwicklungsprozess ist es, ein anforderungsgerechtes Produkt zu entwickeln. Hierfür ist es notwendig, konkrete und detaillierte Anforderungen an das neue Produkt zu formulieren. Da in der Regel eine Vielzahl an Anforderungen zu berücksichtigen ist, gilt es, die Beziehungen zwischen unterschiedlichen Anforderungen aufzudecken. Außerdem ist es wichtig, die Anforderungen in einer geeigneten Form zu dokumentieren. Anforderungen werden jedoch nicht nur an das Produkt als angestrebtes Endergebnis gestellt sondern auch an Zwischenziele im Prozess, beispielsweise an alternative Lösungskonzepte für Teilumfänge des Gesamtproduktes, die einem Entscheidungsgremium vorgelegt werden sollen. Die Anforderungen beziehen sich hier zum Beispiel auf den Detaillierungsgrad und die Art der Aufbereitung für die geeignete Präsentation einer Konzeptalternative. Daher findet eine Zielanalyse auf operativer Ebene an vielen Stellen im Entwicklungsprozess statt. Ist das Ziel einmal bekannt, stellt sich die Frage, auf welchem Wege es am besten zu erreichen ist. Das Element „Problem strukturieren“ dient hierbei der Ermittlung von Handlungsschwerpunkten und ermöglicht eine Fokussierung bei der anschließenden Lösungssuche. Dabei muss das betrachtete System zunächst in einer übersichtlichen Form dargestellt werden, die eine gezielte Problembearbeitung unterstützt. Hierfür bietet es sich an, das System auf einem abstrahierten Niveau darzustellen, um die Komplexität für die Betrachtung zu reduzieren und das System in Teilsysteme zu zerlegen. Dieses Vorgehen hat außerdem den Vorteil, dass damit Fixierungen und Denkbarrieren aufgehoben werden können. Neben der Konzentration auf die wichtigsten Stärken und Schwächen im behandelten System

48 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

ist es bei der Problemstrukturierung wichtig, zur Verfügung stehende Handlungsund Gestaltungsfreiräume herauszuarbeiten. All diese Schritte dienen dazu, ein Problemmodell aufzubauen, aus dem konkrete Schwerpunkte für eine Zielerreichung abgeleitet werden können. Je nach Art des betrachteten Systems kann es sich bei den Teilproblemen beispielsweise um die Gestaltung einzelner Teilumfänge im Gesamtprodukt (Antriebseinheit, Gehäuse etc.) oder um einzelne geforderte Funktionen (Korrosionsschutz, Schwingungsdämpfung etc.) handeln. Das Element „Lösungsideen ermitteln“ beschreibt die Suche nach vorhandenen Lösungen und das Generieren neuer Lösungen. Ein wichtiges Grundprinzip bei der Lösungssuche ist es, in Alternativen zu denken. Mit der ersten gefundenen Idee sollte man sich nie zufrieden geben, da sie unter Umständen nicht zur optimalen Lösung führt. Das hat aber auch zur Konsequenz, dass für ein Teilproblem ein Spektrum an Lösungsideen entstehen kann. Hinzu kommt, dass zumeist Lösungsideen für eine Vielzahl von Teilproblemen zu erarbeiten sind. Also kommt der Ordnung und übersichtlichen Darstellung von Lösungsideen eine bedeutende Rolle zu. Schließlich müssen Teillösungen zu möglichst optimalen Gesamtlösungen kombiniert werden. Alternative Lösungen sind zum Beispiel in frühen Phasen des Entwicklungsprozesses auf Ebene des Wirkprinzips (hydraulisch, mechanisch, elektrisch etc.) zu erarbeiten. In späteren Schritten hat der Entwickler beispielsweise Lösungsideen bezüglich Gestaltdetails zu entwickeln (runder oder eckiger Handgriff?). Unter „Eigenschaften ermitteln“ ist die Ermittlung der Ausprägungen relevanter Merkmale der betrachteten Systeme durch Eigenschaftsanalysen zu verstehen. Hierbei sind in erster Linie die Eigenschaften der im Rahmen der Lösungssuche erarbeiteten Lösungsideen oder Lösungsalternativen gemeint. Die Eigenschaftsanalyse ist ein wichtiger Schritt, um Aussagen über ein System hinsichtlich der Zielerreichung beziehungsweise Anforderungserfüllung treffen zu können. Mit zunehmendem Konkretisierungsgrad der Produktmodelle steigen in der Regel auch die Möglichkeiten, Produkteigenschaften zu ermitteln. In frühen Phasen interessiert zunächst die prinzipielle Realisierbarkeit einer Idee. Später sind es Eigenschaften wie Kosten, Gewicht, Geräusch und Leistung, die bezogen auf das Gesamtprodukt typischer Weise von Bedeutung sind. Das Element „Entscheidungen herbeiführen“ repräsentiert die Bewertung von Lösungsideen und -alternativen sowie das Treffen einer Auswahl. Nicht jede Lösungsidee stellt auch eine Alternative dar. Eine Lösungsalternative unterscheidet sich von einer Lösungsidee dadurch, dass die grundsätzliche Eignung in Bezug auf die Anforderungen abgesichert ist, also dass ein erster Prozess der Eigenschaftsanalyse und Bewertung durchlaufen wurde. Je nachdem, auf welcher Ebene eine Entscheidung zu treffen ist, hat diese eine unterschiedliche Bedeutung. Die Festlegung von Gestaltdetails hat tendenziell geringere Auswirkungen auf das Gesamtergebnis der Entwicklung als die Wahl des zugrunde liegenden Wirkprinzips. Dennoch sind auch Entscheidungen im kleineren Umfang (zum Beispiel die Wahl des geeigneten Dichtrings) hinsichtlich ihrer Bedeutung nicht zu unterschätzen, da gerade die Vielzahl dieser zu treffenden Entscheidungen, die zudem oft auch unbewusst gefällt werden, dazu führt, dass sich unvorhergesehene Effekte in Bezug auf das Gesamtprodukt ergeben können.

3.2 Vorgehensmodelle 49

Zur Verminderung von Risiken bei der Umsetzung der Entscheidung trägt das Element „Zielerreichung absichern“ bei. Selbst scheinbar unbedeutende Fehler, sowohl im Produkt als auch im Prozess, können schwerwiegende Folgen haben. Daher sollte eine präventive Absicherung der Zielerreichung schon früh im Entwicklungsprozess beginnen. Hierfür ist es zunächst wichtig, mögliche Risiken zu erkennen und zu bewerten. Gegebenenfalls müssen Maßnahmen festgelegt und umgesetzt werden, um die ermittelten Risiken zu minimieren. Das Münchener Vorgehensmodell dient als Hilfsmittel zur Unterstützung der Problemlösung im Rahmen von Entwicklungsprozessen. Es kann dabei der Entwicklungsprozess gesamthaft oder im Detail betrachtet werden. Die Wichtigkeit der umfassenden Beschäftigung mit der Problemstellung und der damit verbundenen Vorbereitung der Lösungssuche wird mit den drei Elementen „Ziel planen“, „Ziel analysieren“ und „Problem strukturieren“ betont. Ferner finden die Konsequenzen von Entscheidungen im Element „Zielerreichung absichern“ Berücksichtigung. Der Netzwerkcharakter des Modells führt zu einer großen Flexibilität hinsichtlich der Anwendung, wodurch eine situationsgerechte Unterstützung von Entwicklungsprozessen ermöglicht werden soll. 3.2.7 Arbeiten mit dem Münchener Vorgehensmodell Das Münchener Vorgehensmodell lässt sich zur Planung, zur Orientierung sowie zur Reflexion von Prozessen zur Problemlösung nutzen. Verwendung findet es sowohl in der strategischen Planung von Entwicklungsprozessen als auch in der operativen Planung und Durchführung von Einzelschritten. Unterstützt werden sollen sowohl Entwickler mit geringem Kenntnisstand hinsichtlich Entwicklungsmethodik als auch erfahrene Methodenexperten. Der grundlegende Mechanismus bei der Anwendung des Modells lässt sich wie folgt beschreiben: Ausgehend von der vorliegenden Situation werden einzelne Elemente des MVM ausgewählt. Diese werden dann den Rahmenbedingungen der Situation entsprechend kombiniert und im Entwicklungsprozess abgearbeitet. Eine Reflexion des Vorgehens und der sich daraus ergebenden neuen Situation stellt die Basis für eine weitere Vorgehensplanung dar. Innerhalb einzelner Arbeitsschritte können Methoden zur Anwendung kommen. Der hohe Grad der Vernetzung zwischen den sieben Elementen im Modell führt zunächst zu der Frage, in welcher Reihenfolge eine Bearbeitung der Elemente vorzunehmen ist. Unabhängig von der Berücksichtigung der konkreten Entwicklungssituation bietet sich generell ein „Standardvorgehen“ an, das auch in den meisten Vorgehensmodellen zur Problemlösung identifiziert werden kann. Dieser Standardweg durch das MVM folgt der Sequenz: Ziel planen, Ziel analysieren, Problem strukturieren, Lösungsideen ermitteln, Eigenschaften ermitteln, Entscheidungen herbeiführen, Zielerreichung absichern. Der vorgestellte Weg durch das MVM als Standard eines Entwicklungsprozesses unterstützt vor allem Entwickler mit wenig Erfahrung in der Methodenanwendung (Methodenlaien).

50 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

Abb. 27. Standardvorgehen bei der Problemlösung

Die Ausprägungen der spezifischen Entwicklungssituation erfordern jedoch mitunter ein Vorgehen, das von dem beschriebenen Standardweg abweicht. Dies soll an einem konkreten Beispiel aus dem Alltag veranschaulicht werden. Anstelle eines Entwicklers wird hier ein Bergwanderer betrachtet, anstelle eines Entwicklungsprozesses ein Tagesausflug mit verschiedenen Stationen. Das zu erreichende Ziel stellt eine gelungene Bergwanderung inklusive Einkehr auf einer Berghütte und pünktlicher Rückkehr dar. Im Beispiel ergeben sich gewisse Parallelen in Bezug auf die Problemlösung im Rahmen von Produktentwicklungsprozessen. Die Planung des Tagesausflugs beinhaltet das Aufstellen eines Zeitplans, der folgende Punkte mit zugehörigen Uhrzeiten enthält: Abfahrt, Ankunft am Parkplatz, Aufstieg, Erreichung der Berghütte, Abstieg, Heimfahrt, pünktliche Ankunft zu Hause. Bei der Durchführung des Plans ergeben sich jedoch Situationen, mit denen der Bergwanderer nicht gerechnet hatte. Eine dieser Situationen wird im Folgenden am Münchener Vorgehensmodell reflektiert. Nach der pünktlichen Ankunft am Parkplatz beginnt der Bergwanderer mit dem Aufstieg, wobei er dem von ihm zu Hause ausgewählten Wanderweg folgt. Plötzlich erreicht er eine Stelle, an welcher der Weg mit Geröll verschüttet ist, was eine Neuorientierung notwendig macht. Zunächst sucht der Wanderer nach Ideen hinsichtlich seiner Handlungsoptionen in dieser Situation („Lösungsideen ermitteln“). Er kommt zu dem Schluss, dass er entweder zurückgehen, eine Überquerung der Geröllstelle versuchen oder einen Umweg in Kauf nehmen könne. Dann analysiert er, welche Konsequenzen jede dieser Optionen mit sich bringt („Eigenschaften ermitteln“): das Umkehren würde bedeuten, die Wanderung abzubrechen, ein Umweg wäre laut Karte möglich, würde aber einen Zeitverzug von etwa 2 Stunden mit sich bringen. Die Überquerung des Geröllfeldes könnte ein Verletzungsrisiko bergen. Unter Berücksichtigung der ihm zur Verfügung stehenden Alternativen und ihrer Konsequenzen überlegt er sich, ob diese Situation Einfluss auf seine

3.2 Vorgehensmodelle 51

ursprüngliche Zielstellung hat („Ziel analysieren“). Der Wanderer kommt zu dem Schluss, dass er weiterhin gerne pünktlich die Hütte erreichen möchte und entschließt sich deshalb dafür, eine Überquerung der Geröllstelle zu wagen („Entscheidung herbeiführen“). Er hält aber nochmals inne, um das Risiko einer möglichen Verletzung abzuwägen („Zielerreichung absichern“). Letztendlich fühlt er sich aber fit genug und schafft es auch ohne Probleme, das Hindernis zu überqueren. Da er, beschwingt durch die problemlose Überwindung des Geröllfeldes, danach einen schnelleren Schritt wählt, erreicht er trotz des Zwischenfalls noch pünktlich die Hütte.

Abb. 28. Alternativer Weg durch das MVM am Beispiel einer Bergwanderung

Bei einer Produktentwicklung als Neuentwicklung ist das Ergebnis zu Beginn des Projektes noch nicht bekannt. Daher kann der komplette Entwicklungsprozess nicht bis im Detail im Voraus geplant werden. Es bedarf in regelmäßigen Abständen einer Überprüfung der eigenen Situation und gegebenenfalls einer Kurskorrektur beziehungsweise einer Feinplanung an den Stellen, an denen es Sinn macht. Notwendig ist das insbesondere in Situationen, in denen ähnlich zu dem Beispiel der Bergwanderung ein unvorhergesehenes Hindernis auftaucht. Hierfür bietet das Münchener Vorgehensmodell Unterstützung. Für eine derart flexible Anwendung des Modells bedarf es jedoch einer gewissen Erfahrung. Bei der Lösung von Entwicklungsaufgaben ist häufig ein iteratives Vorgehen zu beobachten. Folgendes Beispiel soll dies erläutern: Eine Lösungssuche mittels kreativitätsfördernder Methoden führt zu einer Vielzahl neuer Lösungsideen. Nach einer Abschätzung der prinzipiellen Umsetzbarkeit und der Erfüllung der wesentlichen Anforderungen wird das vorliegende Spektrum an Vorschlägen mittels einer Vorauswahl auf die aussichtsreichsten Lösungsideen reduziert. Eine differenziertere Überprüfung der verbleibenden Lösungen unter Berücksichtigung der Entwicklungsziele als Bewertungskriterien (unter anderem die Forderung nach einer Lösung mit hohem Innovationsgrad) führt zu der Erkenntnis, dass diese Lösungen alle auf ähnlichen Wirkprinzipien wie die Vorgängerlösung beruhen. Um

52 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

sich nicht frühzeitig einzuschränken, wird die Entscheidung getroffen, die Zahl der Lösungsideen nochmals zu erweitern. Hierfür wird zunächst eine abstrahierte Darstellung des technischen Systems erstellt, um sich besser von der bestehenden Umsetzung lösen zu können. Dies hilft bei der Ableitung von Problemformulierungen, die innerhalb einer zweiten Lösungssuche einen neuen Fokus schaffen. Dadurch ist es dem Team möglich, gänzlich andere, vorher nicht gefundene Lösungsideen zu ermitteln.

Abb. 29. Iteratives Vorgehen im MVM

Das Beispiel zeigt eine Möglichkeit für die Wiederholung bereits durchlaufener Elemente des Vorgehensmodells (Iteration). In der Praxis sind ebenfalls viele Iterationsschleifen zu beobachten, bei denen die Bearbeiter der einzelnen Schritte verschieden sind. Ein Beispiel hierfür ist das Wechselspiel zwischen den Elementen „Lösungsideen ermitteln“ (im Sinne der Variation von Produktgestaltmerkmalen im CAD-System) und „Eigenschaften ermitteln“ (mittels numerischer Simulation mit einem FEM-Werkzeug). Da zum Zwecke einer Verkürzung der Entwicklungszeiten im Idealfall eine Parallelisierung dieser Aktivitäten stattfindet, ist ein kontinuierlicher Austausch von Zwischenergebnissen notwendig. Voraussetzung für einen erfolgreichen Prozess sind hier eine funktionierende Kommunikation und Koordination zwischen den einzelnen Verantwortlichen. Dieser Punkt stellt gerade in größeren Unternehmen eine große Herausforderung dar. Rekursionen, also die Verschachtelung mehrerer Vorgehensmodelle auf verschiedenen Ebenen, sind ebenfalls darstellbar. In einem Entwicklungsprozess wird beispielsweise nach der Generierung von Lösungsalternativen festgestellt, dass zur Ermittlung der Eigenschaften Versuche notwendig sind. Diese können mithilfe eines zusätzlichen „Versuchs-MVMs“ geplant und durchgeführt werden. Zur Lösungssuche für ein Teilproblem im Versuchsaufbau wird ein weiteres MVM durchlaufen. Anschließend werden die bereits begonnen Vorgehensmodelle schrittweise zu ihrem Abschluss geführt.

3.2 Vorgehensmodelle 53

Abb. 30. Beispiel für eine rekursive Anwendung des MVM

Zum flexiblen Umgang mit dem Modell gehört, dass der Prozess an anderer Stelle gestartet werden kann als mit dem Element „Ziel planen“, also beispielsweise mit der Analyse eines bestehenden Produktes („Eigenschaften ermitteln“), um daraus Erkenntnisse für eine erfolgreiche Zielplanung ableiten zu können. Nach der Bearbeitung eines Elementes oder spätestens beim Erkennen von Problemen im Prozess ist zu entscheiden, ob eine Veränderung des geplanten Vorgehens notwendig ist oder ob der im Vorfeld geplante Weg weiter beschritten werden kann. Die Unbestimmtheiten, durch die reale Entwicklungsprozesse gekennzeichnet sind, machen es zur Orientierung im Prozess erforderlich, über bereits durchlaufene Elemente zu reflektieren und abzuwägen, ob sich die gesetzten Ziele mit dem geplanten Vorgehen erreichen lassen. Wird ein Handlungsbedarf erkannt, kann frühzeitig und bedarfsgerecht darauf reagiert werden. Das MVM fordert Entwickler also zur aktiven Gestaltung des Prozesses auf. Das Münchener Vorgehensmodell weist prinzipiell keine Restriktionen bezüglich der zeitlichen Reihung der einzelnen Elemente auf. Im Anschluss an einen durchgeführten Prozess sollte über das eigene Vorgehen anhand des Modells reflektiert werden, um Lernprozesse zu unterstützen und Wissen über geeignete Vorgehensweisen zu generieren. Das MVM zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität und die stets mögliche Adaption während der Durchführung eines Entwicklungsprozesses aus. Damit bietet es dem Entwickler die Möglichkeit, erfolgreich durch den Entwicklungsprozess zu navigieren.

54 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

3.3 Grundprinzipien des Handelns Zusätzlich zur Anwendung von Vorgehensmodellen, welche die Planung und Durchführung von Aktivitäten im Entwicklungsprozess unterstützt, erhöht die Orientierung an Grundprinzipien des Handelns die Wahrscheinlichkeit, dass ein Produktentwicklungsprozess erfolgreich durchlaufen wird. Als Grundprinzipien werden allgemeine Strategien oder Grundsätze verstanden, die das Handeln im Entwicklungsprozess prägen. Unabhängig von der konkreten Problemstellung kann die Beachtung dieser Grundprinzipien den Entwickler bei seiner Tätigkeit unterstützen. Sie verkörpern präskriptive Verhaltensweisen und dienen als elementare Gestaltungselemente des Vorgehens. Diese Grundprinzipien finden sich auch in vielen Methoden wieder und prägen dadurch deren Wirkungsweise. Es wird hier eine Auswahl wichtiger Grundprinzipien beschrieben. In der Literatur werden diese oft auch als Strategien bezeichnet [Daenzer et al. 2002, Pahl et al. 2003]. Grundprinzip des Systemdenkens [Daenzer et al. 2002] Das Systemdenken bezeichnet eine Denkweise, welche es ermöglicht, komplexe Erscheinungen (Systeme) verstehen und gestalten zu können. Wichtig ist dabei eine auf Modellen basierende, ganzheitliche Betrachtungsweise. Bezogen auf ein Maschinensystem versteht man unter einer ganzheitlichen Betrachtungsweise zum Beispiel die Berücksichtigung seines Lebenszyklus und unterschiedlicher Perspektiven (Nutzer/Bearbeiter) sowie die Berücksichtigung der Wechselwirkung des Systems mit seinem Umfeld etc. Das Systemdenken soll der Gefahr entgegenwirken, Sachverhalte und Probleme zu eng zu fassen und Systemgrenzen als unveränderbar anzusehen. Insbesondere die umfeldorientierte Betrachtung und die Modellvorstellung des offenen Systems unterstützen dies. Die Idee des systemhierarchischen Denkens erleichtert einen geordneten Umgang mit der Komplexität von Systemen. Grundprinzip der Problemzerlegung [Dörner 2003] In Entwicklungsprozessen treten sehr häufig komplexe Problemstellungen auf. Diese sind vom Entwickler ohne geeignete Unterstützung nur schwer zu bearbeiten. Eine Möglichkeit, mit dieser Komplexität zurechtzukommen, ist die Zerlegung eines Problems in Teilprobleme. Diese sind besser überschaubar und somit leichter zu bearbeiten. Die Lösung der Teilprobleme stellt einen wesentlichen Schritt bei der Lösung des Gesamtproblems dar. Dieses Prinzip findet sich beispielsweise im Projektmanagement wieder, bei welchem Produkterstellungsprozesse in kleinere Abschnitte zerlegt werden. Grundprinzip „Vom Ganzen zum Detail“ [Daenzer et al. 2002] Die Grundidee des Vorgehens „Vom Ganzen zum Detail“ (Top down) basiert auf dem systemhierarchischen Denken und dem Prinzip der Black Box. Das Betrachtungsfeld ist dabei zunächst weiter zu fassen und anschließend schrittweise einzuengen. Anwendbar ist dieses Grundprinzip zum Beispiel bei der Strukturierung des Problems wie auch beim Gestalten von Lösungen. Es gibt auch Situationen, in denen eine Umkehr dieses Grundprinzips zielführend sein kann. Hierzu geht man dann von der Detailbetrachtung zu einer ganzheitlichen Sicht über (Bottom up).

3.3 Grundprinzipien des Handelns 55

Grundprinzip „Vom Abstrakten zum Konkreten“ [Pahl et al. 2003] Bei der Entwicklung und Konstruktion kann man sich an Konkretisierungsstufen orientieren. Diese werden generell von abstrakten zu konkreteren Ausprägungen hin schrittweise bearbeitet. Im realen Prozess kommt es dabei zu Vor- und Rücksprüngen zwischen den Stufen. Diese unterschiedlich konkreten Beschreibungsformen stellen Elemente der Produktrepräsentation beziehungsweise Teile des Produktmodells dar. Sie können, ausgehend von der spezifizierten Entwicklungsaufgabe, in Anlehnung an die VDI-Richtlinie 2221 [VDI 2221] zum Beispiel sein: • • • • • • •

Anforderungsliste Funktionsstruktur Prinzipielle Lösung Modulare Produktstruktur Vorentwürfe der wichtigen/kritischen Module Gesamtentwurf Vollständige Produktdokumentation

Grundprinzip des diskursiven Vorgehens [Wulf 2002] Beim diskursiv geprägten Vorgehen folgt jede Handlung einer Zielsetzung und jede Handlung kann nach einer Ergebnisüberprüfung zu einer neuen Zielsetzung führen. Im Gegensatz zum reinen „Trial and error“ wird nicht einfach probiert, sondern stets zielgerichtet gearbeitet. Diese Art des Vorgehens kann durch einen aktiven inneren Dialog mittels Frage und Antwort unterstützt werden, welcher durch Trainingseffekte so verinnerlicht wird, dass er nach einer gewissen Zeit im Unterbewusstsein ablaufen kann. Typische Fragestellungen in diesem Kontext sind beispielsweise: „Was ist eigentlich mein Problem?“ oder „Welches Ergebnis sollte ich als nächstes erreichen?“ Grundprinzip der wiederkehrenden Reflexion [nach Badke-Schaub et al. 2004, Dörner 2003]

Die bewusste Reflexion soll helfen, trotz intensiver Arbeit, nicht den Blick für das Wesentliche zu verlieren. Bewusstes, kurzes Innehalten während der Handlung kann helfen, Erreichtes und Nichterreichtes kritisch zu betrachten, mit den Zielen zu vergleichen und nach dem „Warum“ zu fragen. Darauf kann die Planung der nächsten Aktivitäten aufbauen. Eine Hauptfolge von Arbeit in zeitkritischen Situationen ist das Vergessen oder Verdrängen wichtiger Erkenntnisse. Auch hier hilft die Reflexion, gemachte Erfahrungen und Erkenntnisse noch einmal bewusst anzusprechen. Des Weiteren ist die Reflexion Grundlage für die Prozesse des Lernens und der Erfahrungssammlung. Grundprinzip „Denken in Alternativen“ [Daenzer et al. 2002] Grundsätzlich sollte bei der Entwicklung von Lösungsideen zu einer Problemstellung in Alternativen gedacht werden. Entwickler sollten immer prüfen, ob nicht auch andere Lösungen in Frage kommen könnten als die erste, die ihnen in den Sinn kommt. Hierbei geht es nicht darum, möglichst viele Lösungen zu sammeln. Das Ziel ist es, realistische Alternativen zur vorhandenen Lösung zu generieren, um dadurch auch die Chance auf innovative Lösungen zu erhöhen. Die Erarbei-

56 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

tung von Alternativen kann beispielsweise bei Überlegungen zur Umgehung von bestehenden Patenten, bei der Absicherung von patentfähigen neuen Lösungsideen, bei anspruchsvollen Neuentwicklungen oder bei Großserienprodukten sinnvoll oder notwendig sein. Dieses Grundprinzip gilt in gleicher Weise auch für Prozessalternativen, was im Entwicklungsprozess zum Beispiel den Einsatz alternativer Vorgehensweisen oder die Wahl alternativer Methoden bedeuten kann. Grundprinzip des Modalitätenwechsels [Lindemann 1999] Dieses Grundprinzip empfiehlt sich, wenn bei der Bearbeitung eines Problems aufgrund von Routine eine alternative Problemsicht nicht stattfindet. Hierbei ist zum Beispiel, angestoßen durch eine Reflexion, die Perspektive oder der Betrachtungsgegenstand gezielt zu wechseln. Der Wechsel kann innerhalb oder zwischen bestimmten Kategorien stattfinden. Einige Beispiele für solche Kategorien sind: • • • • • • •

Abstrakt und konkret Gesamtsystem und Detail Gestaltung und Berechnung Synthese und Analyse Geplant und opportunistisch Bottom up und Top down Bildhaft und begrifflich

3.4 Methoden Methoden werden innerhalb des Vorgehens im Entwicklungsprozess eingesetzt, um einzelne Schritte zielgerichtet und effizient durchzuführen. Der Begriff „Methode“ wird sowohl im Bereich der Produktentwicklung als auch übergreifend vielfältig gebraucht und die Auffassungen unterscheiden sich inhaltlich zum Teil sehr stark. Beispielsweise existiert in der Mechanik die „Methode der virtuellen Arbeit“. Und die Polizei setzt zum Beispiel Methoden zum Verhör verdächtiger Personen ein. Daher ist es für das Verständnis zunächst wichtig zu klären, was im Rahmen der Produktentwicklung unter einer Methode zu verstehen ist. 3.4.1 Klärung des Methodenbegriffes Der Begriff Methode kennzeichnet die Beschreibung eines regelbasierten und planmäßigen Vorgehens, nach dessen Vorgabe bestimmte Tätigkeiten auszuführen sind, um ein gewisses Ziel zu erreichen. Methoden sind präskriptiv, also als eine Vorschrift zu verstehen. Sie sind zielorientiert und damit auf die Lösung eines Problems oder einer Aufgabenstellung fokussiert. Methoden bieten Vorschläge für die Abfolge bestimmter Tätigkeiten an und die Art und Weise, in der diese Tätigkeiten durchzuführen sind. Sie besitzen einen stark operativen Charakter. Oftmals stellen Methoden einen Formalismus dar, der festlegt, wie Schritte durchzuführen beziehungsweise Arbeitsergebnisse zu dokumentieren sind.

3.4 Methoden 57

Der Begriff Methode ist weit gefasst und nicht immer klar abgrenzbar. So kann eine Methode aus wenigen Handlungsabfolgen bestehen, wie zum Beispiel bei einem Paarweisen Vergleich oder einer Punktbewertung. Der Begriff Methode wird jedoch ebenso für das Quality Function Deployment (QFD) [Reinhart et al. 1996] verwendet, obwohl es sich in diesem Fall um die Kombination verschiedener Einzelmethoden handelt (Kundenbefragung, Benchmarking, Verknüpfungsmatrix). Ähnliches trifft auch für die Methoden Szenariotechnik, FMEA oder TRIZ zu. Für derartige Methodenkombinationen wird oft der Begriff Methodik gebraucht. Im Gegensatz dazu werden Methoden zur Unterstützung konkreter einzelner Schritte, die hier im Vordergrund stehen, als Arbeitsmethoden bezeichnet. Selbst innerhalb von Methoden mit geringer Komplexität können weitere Methoden Anwendung finden. Betrachtet man etwa die Methode Brainstorming, so können in deren Ablauf Methoden wie Mind Mapping oder Reizwortanalyse eingebracht werden. Manche Methoden stellen Abwandlungen anderer Methoden dar. So basieren die Kreativitätsmethoden Galeriemethode und Methode 635 auf dem Brainstorming (sozusagen als „Basismethode“). Manchmal ist es nicht eindeutig zu bestimmen, ob es sich um eine eigenständige Methode handelt oder lediglich eine Methodenadaption, die Grenzen sind hier zum Teil fließend. Methoden lassen sich daher nicht einfach in klar definierte Klassen einteilen und hierarchisch strukturieren. Besser eignet sich hierzu die Form eines Netzwerks, in dem einzelne Methoden sowie deren Teilschritte als Module in anderen Methoden Anwendung finden können. Dieser Modulcharakter unterstützt eine flexible Auswahl, Anpassung und Kombination von Methoden. Eine Methode unterscheidet sich daher von einem Vorgehensmodell primär durch ihre formalisierte Beschreibung und ihren operativen Charakter [Braun 2005]. Während das Vorgehensmodell angibt, „WAS“ zu tun ist (welche Schritte durchzuführen sind), beschreibt die Methode, „WIE“ etwas zu tun ist (auf welche Art und Weise und mit welchem Ergebnis die Schritte durchzuführen sind). Der Unterschied zwischen Methoden und Grundprinzipien des Handelns besteht darin, dass Grundprinzipien allgemein und problemunabhängig formuliert sind, während Methoden oftmals einen spezifischen Anwendungszweck besitzen. Die Übergänge sind jedoch zum Teil auch verschwommen. Außerdem finden sich die Grundprinzipien in vielen Methoden wieder. 3.4.2 Gründe für den Einsatz von Methoden Warum ist die Verwendung von Methoden im Produktentwicklungsprozess sinnvoll? Die kognitiven Fähigkeiten des Menschen sind begrenzt. Methoden stellen in diesem Sinne Hilfsmittel dar, um die Komplexität der Sachverhalte, denen Entwickler tagtäglich ausgesetzt sind, besser handhaben zu können. Mit Hilfe von Arbeitsmethoden werden komplexe Probleme in überschaubare Teilprobleme heruntergebrochen, Zielkonflikte erkannt und Handlungsschwerpunkte herausgearbeitet. Methoden können hier auch helfen, Denkbarrieren zu überwinden und die für den Entwicklungsprozess notwendige Kreativität zu fördern.

58 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

Methoden helfen, die Kooperation zwischen den vielen Beteiligten im Entwicklungsprozess zu verbessern oder erst zu ermöglichen. Sie dienen als Hilfsmittel für die Kommunikation zwischen Individuen und für die Koordination von Abläufen und den daran Beteiligten. Beides sind Faktoren, die für eine erfolgreiche Zusammenarbeit von Individuen notwendig sind. Auch die Handhabung von Information und Wissen wird durch den Methodeneinsatz unterstützt. Methoden fördern beispielsweise eine nachvollziehbare Dokumentation, die Entscheidungsprozesse unterstützt und die Möglichkeit eines abteilungs- und projektübergreifenden Wissenstransfers bietet. Insgesamt führt der Einsatz von Methoden dazu, das Risiko innerhalb einer Produktentwicklung zu minimieren, das heißt die gesteckten Ziele ohne die Entstehung von Krisen zu erreichen. Durch die Methodenanwendung entstehen verbindliche Arbeitsdokumente, die zur Absicherung einzelner Entwickler beziehungsweise des ganzen Unternehmens herangezogen werden können. Dies ist vor allem im Falle eines Produktversagens in der Anwendung von immenser Bedeutung, da hier rechtliche Aspekte der Haftung für entstehende Folgen (Schäden, Verluste) eine Rolle spielen. Natürlich besitzt der Einsatz von Methoden nicht nur Vorteile, es müssen auch kritische Aspekte beachtet werden. Die Anwendung von Methoden ist mit einem bestimmten Aufwand verbunden. Einige Methoden sind einfach anwendbar und werden von erfahrenen Entwicklern zum Teil auch intuitiv eingesetzt. Bei anderen Methoden jedoch ist eine gewisse Übung und Erfahrung notwendig, damit die Methode die gewünschten Effekte erzielt. Der Aufwand bei der Methodeneinführung und -anwendung und der Umstand, dass positive Ergebnisse der Methodenanwendung oft nicht unmittelbar sichtbar werden, können in der Praxis mitunter zu einer gewissen „Methodenskepsis“ führen. Methoden sind keine Allheilmittel für jegliche Probleme im Entwicklungsprozess. Sie müssen zielgerichtet unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen der Situation und der Anforderungen der Anwender eingesetzt werden. Ist das der Fall, versprechen sie eine Reihe positiver Effekte sowohl für den Prozess als auch das Produkt. 3.4.3 Modell des Methodeneinsatzes Für den erfolgreichen Einsatz von Methoden im Rahmen von Entwicklungsprozessen sind mehrere Überlegungen notwendig. Unter Methodeneinsatz werden im Folgenden die Aspekte der Methodenauswahl, Methodenanpassung und Methodenanwendung verstanden, die in dieser Reihenfolge zu adressieren sind. Eine grundlegende Voraussetzung für den Methodeneinsatz ist es, dass die Methode zu der jeweiligen Situation und den Anwendern „passt“. Das Münchener Methodenmodell [Braun et al. 2003] fasst die Schritte zur Klärung des Methodeneinsatzes, zur Auswahl, zur Adaption und zur Anwendung von Methoden zusammen. Das Modell gibt außerdem an, welche Merkmale der Situation beziehungsweise der Methode in den einzelnen Schritten jeweils von Interesse sind.

3.4 Methoden 59

Abb. 31. Das Münchener Methodenmodell

Als grundlegenden Schritt sieht das Modell vor, zunächst den Methodeneinsatz zur Bewältigung einer Aufgaben- oder Problemstellung zu klären. Dabei ist zu untersuchen, welche Ausgangsbedingungen für die Anwendung einer Methode vorliegen (Anforderungen, Ressourcen etc.) und inwieweit die zu analysierende vorliegende Aufgaben- oder Problemstellung überhaupt Methodenbedarf aufweist. Zu Beginn jedes Methodeneinsatzes sollte auf Basis der vorliegenden Aufgabenstellung auch das Ziel genau benannt werden, welches durch den Methodeneinsatz erreicht werden soll [Braun 2005]. Erscheint ein Methodeneinsatz sinnvoll, so ist eine adäquate Methode auszuwählen. Im Wesentlichen gilt es hierbei abzuklären, ob die vorliegende Aufgabenstellung von der Methode unterstützt wird und ob die mit der Methode erzielbaren Ergebnisse mit den aus der Klärung des Methodeneinsatzes bekannten angestrebten Zielen übereinstimmen. Für die Auswahl einer Methode sind also deren erzielbarer „Output“ und auch der erforderliche „Input“ zu beachten. Der Output einer Methode verkörpert die von der Methode angestrebte Wirkung sowie zusätzliche Nebenwirkungen. Des Weiteren hängt die Methodenauswahl nicht nur von den Randbedingungen (verfügbare Zeit, Budget etc.) und den benötigten Hilfsmitteln ab, sondern in hohem Maß auch von der Qualifikation der Anwender. Zumeist lassen sich Methoden nicht unverändert auf unterschiedliche Einsatzsituationen übertragen. Aus diesem Grund sind Methoden an die individuelle Einsatzsituation anzupassen. Soweit möglich sollte eine Anpassung vor der eigentlichen Methodenanwendung erfolgen. Eine fortlaufende Anpassung erfolgt aber auch während der Anwendung. Zur Adaption einer Methode lassen sich zum Beispiel einzelne Module verändern. Sollte eine Methode zu umfangreich oder zu komplex für eine Problemstellung sein, können eventuell auch Module ausgelas-

60 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

sen werden. Ebenso ist es möglich, Teilschritte anderer Methoden zu integrieren. Das Verständnis für die Funktionsweise einzelner Schritte einer Methode ist dabei für ihre Modularisierung und eine flexible Adaption unumgänglich. Die Anwendung der Methode umfasst die Bearbeitung der Aufgabenstellung mithilfe der Methode. Aus dem für die Methodenanwendung erforderlichen Input wird durch die Methode ein Ergebnis, ein Output, eine Wirkung generiert. Unter bestimmten Rahmenbedingungen kann eine Methode auch wegen ihrer Nebenwirkungen ausgewählt werden. Die Methode Brainstorming lässt sich beispielsweise nicht nur zur Generierung einer hohen Zahl an Lösungsideen verwenden (Wirkung), sondern auch zur Erreichung einer verbesserten Teamatmosphäre oder erhöhter sozialer Kompetenz der Teammitglieder einsetzen (Nebenwirkungen). In gewisser Weise kann das Münchener Methodenmodell selbst als Methode für den Methodeneinsatz aufgefasst werden. Es bildet damit auch eine Grundlage zur Reflexion des Methodeneinsatzes – dieser Schritt ist in der Darstellung des Modells nicht explizit aufgeführt [Braun 2005]. Die Anpassung von Methoden ist aufgrund der daraus resultierenden Folgen bezüglich ihrer Wirkungen wie auch der Nebenwirkungen nicht trivial. Daher müssen die Anwender auf jeden Fall über den Methodeneinsatz rückblickend reflektieren, um dadurch weitere Erfahrungen für spätere Anwendungen zu sammeln [Lindemann 2002]. 3.4.4 Struktur und Inhalte der Methodenbeschreibung Um vermitteln zu können, wie Methoden in der Produktentwicklung in verschiedenen Situationen einzusetzen sind und welche Vorteile sie bieten können, bedarf es einer geeigneten Form der Beschreibung. Diese soll den Anwender dazu befähigen, in seiner täglichen Arbeit über seine Vorgehensweise zu reflektieren sowie die Methoden der Produktentwicklung auf seine Situation anzupassen und erfolgreich anzuwenden. Letztendlich soll also Handlungskompetenz im Umgang mit Arbeitsmethoden vermittelt werden. Um dies zu erreichen, wird eine Auswahl von Methoden in den Produktentwicklungsprozess eingeordnet, um anschließend ihre mögliche Anwendung (inklusive ihrer Adaption) zu verdeutlichen. Die Bedeutung der geeigneten Form einer Methodenbeschreibung zur Erleichterung der gezielten Methodenauswahl und Unterstützung der Methodenanwendung wurde bereits in der Vergangenheit in der Literatur adressiert [Albers et al. 1999, Birkhofer et al. 2001, Eversheim 2003, Braun 2005]. Die Beschreibung der in diesem Buch angesprochenen Methoden orientiert sich an folgendem Aufbau: • Zweck: Tätigkeit im Entwicklungsprozess, welche die Methode unterstützt. • Situation: Anwendungsbereiche der Methode, Problemstellungen und Rahmenbedingungen, für welche die Methode üblicherweise geeignet ist. • Wirkung: Wirkungen und Nebenwirkungen, die durch den Methodeneinsatz erzielt werden können, erreichbarer Output der Methode. • Vorgehen: Schritte, die bei der Anwendung der Methode zu durchlaufen sind. • Werkzeuge: Formblätter, Checklisten, Softwarewerkzeuge etc.

3.5 Zusammenfassung 61

Die Beschreibung von Zweck, Situation und Wirkung helfen bei der Auswahl einer Methode und geben erste Informationen für eine mögliche Anpassung. Die Beschreibung des Vorgehens und der zur Verfügung stehenden Werkzeuge liefern in erster Linie Hinweise für die Methodenanwendung, aber auch für eine Methodenadaption. 3.4.5 Werkzeuge zur Unterstützung von Methoden Für einige Methoden stehen unterstützende Werkzeuge (Tools) zur Verfügung, welche die Anwendung effektiver und effizienter machen sollen. Im Münchener Methodenmodell sind diese Werkzeuge in dem Unterpunkt „Unterstützung“ zusammengefasst. Die Bandbreite, die der Begriff Werkzeug abdeckt, ist groß und reicht von einfachen Hilfsmitteln, wie zum Beispiel Formblättern und Checklisten, bis hin zu komplexer Software, beispielsweise zur Simulation oder zu statistischen Auswertungen. Generell haben Werkzeuge großen Einfluss auf den Erfolg einer Methodenanwendung. So verändert sich die Situation für den Anwender, wenn die Ressource „Werkzeug“ vorhanden ist und der Anwender zusätzlich Erfahrung im Umgang damit hat.

3.5 Zusammenfassung Entwicklungsprozesse sind zu komplex, um sie ad hoc bearbeiten zu können. Vielmehr ist es notwendig, ein Erfolg versprechendes Vorgehen zu planen, seine Ausführung zu kontrollieren und bei Bedarf zu reagieren, also steuernd einzuwirken. Unterstützung bieten hierbei Vorgehensmodelle. Aufgrund der häufig wechselnden Situationen sowie unterschiedlicher Randbedingungen müssen diese Modelle flexibel sein und während der Entwicklungstätigkeit gegebenenfalls Adaptionsmöglichkeiten bieten. Das Münchener Vorgehensmodell bietet neben bewährten Elementen, die in anderen Vorgehensmodellen ebenfalls zu finden sind, die nötige Flexibilität um einen Entwickler nachhaltig zu unterstützen und ihn nicht in ein unpassendes Vorgehensschema zu zwängen. Grundprinzipien des Handelns sind allgemein formulierte Grundsätze, die sich als Bestandteile in vielen Arbeitsmethoden wieder finden. Sie leisten eine problemunabhängige Unterstützung im Entwicklungsprozess. Das Münchener Methodenmodell dient als Modell für den Einsatz von Arbeitsmethoden der Produktentwicklung. Es beschreibt die Schritte der Klärung des Methodeneinsatzes, der Methodenauswahl, -anpassung und -anwendung. Aus der Vielzahl möglicher Attribute, mit denen Methoden belegt werden können, wurden für die Methodenbeschreibung die Merkmale Zweck, Situation und Wirkung herangezogen, die für eine gezielte Methodenauswahl von Interesse sind. Die Beschreibung von Vorgehen und Werkzeugen unterstützen die Anwendung wie auch die Anpassung der Methoden.

62 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

Schlüsselfaktor bei der Anwendung des Vorgehensmodells, der Grundprinzipien wie auch der Methoden ist der Anwender selbst. Nur durch bewusstes und überlegtes Verwenden der vorgestellten Hilfsmittel zur Planung und Durchführung von Aktivitäten wird er in jeder Situation erfolgreich durch einen Entwicklungsprozess navigieren können.

4 Ziel planen

Die Zielplanung ist der Ausgangspunkt für erfolgreiches Arbeiten in der Produktentwicklung. Das gilt sowohl für ganze Prozesse wie auch für kleinere Arbeitspakete. Am Anfang aller Bemühungen um bessere oder kostengünstiger herzustellende Produkte steht die Frage, was entwickelt werden soll. Ein neues Produkt für neue Märkte verlangt dabei nach anderen Zielen und Prozessen als eine Weiterentwicklung vorhandener, gut verkäuflicher Produkte. Diese Frage nach dem „Was“ situationsspezifisch richtig zu beantworten, ist Aufgabe der Zielplanung. Die Frage fundiert zu beantworten ist aber nicht leicht, denn dafür bedarf es einer möglichst genauen Kenntnis von der Entwicklungssituation: Kunden, Märkte, Wettbewerber und Produkte sowohl zum jetzigen Zeitpunkt als auch in der Zukunft müssen möglichst genau analysiert werden. Darüber hinaus können Fehlentscheidungen zur Entwicklung „falscher“, also nicht am Markt gefragter Produkte führen. Durch die unter Umständen erheblichen Aufwendungen für die Entwicklung an sich und durch den ausbleibenden Markterfolg resultieren Belastungen, die ein Unternehmen in erhebliche finanzielle Schwierigkeiten treiben können. Auch bei der Bearbeitung von Teilproblemen und Aufgabenpaketen ist eine gewissenhafte Planung der Ziele notwendig – also die Beantwortung der Frage, was konkret erreicht werden muss. In diesem Kapitel sollen die wesentlichen Merkmale der Zielplanung diskutiert sowie Methoden vorgestellt werden, welche diesen ersten Abschnitt des Entwicklungsprozesses unterstützen können.

4.1 Folgen unzureichender Zielplanung Die folgenden Beispiele sollen verdeutlichen, welche Konsequenzen eine unzureichende Zielplanung haben kann. Das erste Beispiel beschreibt eine erfolglose Entwicklung, bei der die operativen Ziele unzureichend geplant waren, das Zweite gibt eine fehlgeleitete strategische Produktplanung wieder. Ein Team von Entwicklern eines kleinen, spezialisierten Bootsherstellers erhält vom Vorgesetzten telefonisch die Mitteilung, dass ein wichtiger Kunde kurz davor steht, auf einer Messe eine neue Motorjacht zu ordern. Jedoch wünsche der Kunde zunächst ein Modell und mehrere Bilder seiner Jacht. Der Vorgesetzte hält sein Team an, innerhalb von 3 Tagen ein solches Modell zu bauen, und mehrere Außen- und Innenansichten der Jacht zu generieren. Er informiert sein Team auch

64 4 Ziel planen

über die speziellen Wünsche des Kunden, wie zum Beispiel die gewählten Farben und Holzarten sowie spezielle Einbauten. Das Team legt angesichts der sehr knappen Zeit sofort los. Ein Mitarbeiter wird bestimmt, ein CAD-Modell anzufertigen, von dem dann Bilder generiert werden können. Zwei weitere planen das Modell, und ein Vierter beschafft Materialien für den Modellbau sowie Spezifikationen und Designs zu den Einbauteilen. Das eingespielte Team kommt gut voran, und schafft es auch, in drei Tage fertig zu sein. Mehrere Bilder in guter Qualität sind gedruckt, das Modell im Maßstab 1:20 ist fertig gebaut und sehr repräsentativ, und beides per Spedition auf dem Weg zu Messe. Der Vorgesetzte wird informiert, welcher wiederum den Kunden kontaktiert. Am kommenden Morgen kommt der erwartungsvolle Kunde wieder auf die Messe. Zur großen Enttäuschung der kleinen Firma ist er jedoch nicht begeistert. Mit der Jacht und den Bildern sei alles in Ordnung, aber das Modell sei zu groß, um es im Flugzeug heim nehmen und seiner Frau zeigen zu können. Da ein Konkurrenzunternehmen ihm ein kleines, handliches Modell mitgeben konnte, ordert er nicht bei der kleinen Firma. Das Beispiel illustriert einen grundlegenden und typischen Fehler bei der Zielplanung für ein Produkt. Hier wurde es versäumt, neben technischen Spezifikationen der Jacht (Grundmodell, Werkstoffe, Einbauten, Farbgestaltung) auch die Rahmenbedingungen des Auftraggebers (maximale Größe des Modells) zu berücksichtigen beziehungsweise zu erfragen. Das Entwicklungsergebnis an sich steht außer Frage, aber es bedient in diesem Fall den falschen Markt. Die Folgen einer unzureichenden und schlecht koordinierten Zielplanung für komplette Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten hingegen werden durch das folgende Beispiel der AEG-Olympia [Weule 2002] verdeutlicht. Auch wenn der im Folgenden geschilderte Fall extrem erscheinen mag, werden Fälle in dieser oder ähnlicher Form immer wieder bekannt. Das Unternehmen AEG wurde 1903 gegründet und erreichte bereits Ende der 30er Jahre große Bekanntheit mit seinen Produkten wie Schreibmaschinen und elektromechanischen Tischrechnern. Ein Weltmarktanteil von 19 % im Bereich mechanischer Schreibmaschinen und 12 % im Bereich elektrisch betriebener Schreibmaschinen demonstrieren die damalige Stärke des Unternehmens. Im Jahr 1965 erkannte das Unternehmen das Marktpotenzial für Tischrechner und entwickelte den ersten Tischrechner Europas mit einer Leuchtanzeige. Anfang der 70er Jahre stellte AEG als eines der ersten Unternehmen elektronische Schaltkreise her, 1974 entwickelte es den ersten 8-Bit-Mikroprozessor Europas. Daneben wurden im Bereich „Schreiben“ alte mechanische Drucksysteme perfektioniert. Neue, elektronische Lösungen fanden wenig Akzeptanz, da aus der Historie heraus mechanische Lösungen als höherwertig eingeschätzt wurden. Aufgrund der daraus resultierenden strategischen Fehlentscheidungen verpasste das Unternehmen um 1972 die Entwicklung des Tintenstrahldruckers.

4.1 Folgen unzureichender Zielplanung 65

Abb. 32. Innovationen bei AEG-Olympia [Weule 2002]

Dies löste einen Abwärtstrend des Unternehmensbereiches aus. Ende der 60er Jahre konnte das Unternehmen bei bis dahin steigendem Umsatz (und bis 1970 steigenden Mitarbeiterzahlen) nur noch 2-3 % Umsatzrendite erzielen. Der endgültige Niedergang wurde dann 1974 durch weitere unternehmerische Fehlentscheidungen eingeleitet: Das Unternehmen stellte die Entwicklungsaktivitäten im Bereich Elektronik ein und verkaufte gleichzeitig die Mikroprozessortechnologie an ein US-Unternehmen. Anschließend konzentrierte das Unternehmen seine Aktivitäten auf den Bereich „Schreiben“. Darauf folgende Managementaktivitäten – man ließ Studien zur Produktivitätssteigerung erstellen, veränderte die Forschungs- und Entwicklungsstruktur, tauschte einen Teil seiner Führungskräfte aus und stärkte die Effizienz der Entwicklungsbereiche – führten nicht zu einer Verbesserung der wirtschaftlichen Lage. Ab 1979 erschienen keine neuen Produkte von AEG-Olympia auf dem Markt, die Forschungsaufwendungen waren ab 1982 stark rückläufig. Das Beispiel verdeutlicht, wie schlecht vorbereitete und/oder falsche strategische Entscheidungen Unternehmen in wirtschaftliche Schwierigkeiten treiben, die bis zur Insolvenz führen können.

66 4 Ziel planen

Abb. 33. Ergebnisentwicklung und Personalentwicklung bei AEG-Olympia 1965-1990 [Weule 2002]

4.2 Methoden zur Zielplanung Alle Handlungen sollten ein oder mehrere Ziele haben, auf die sie ausgerichtet sind. Unternehmerisches Handeln ist dabei ebenso auf Ziele angewiesen wie das strukturierte Arbeiten des einzelnen Ingenieurs. Ziele treten also in vielen Formen auf: Als übergreifende Unternehmensziele, Umsatzziele, oder Marktziele ebenso wie Prozessziele, Projektziele oder persönliche Ziele. Alle diese Ziele lassen sich prinzipiell planen. Der Fokus in diesem Kapitel liegt vor allem auf zwei für die Produktentwicklung besonders wichtigen Arten von Zielen: Erstens dem strategischen Entscheid über die richtigen Produkte, und zweitens die produkt- und prozessspezifischen Ziele, welche die Produktentwicklung operativ leiten. Eine systematische Zielplanung ist entscheidend für den Erfolg eines Produktes, und damit auch des entwickelnden Unternehmens. Um auch in der Zukunft marktgerechte Produkte und Dienstleistungen anbieten zu können, ist es für die strategische Zielplanung unumgänglich, sich intensiv mit denkbaren zukünftigen Entwicklungen, zum Beispiel von Kunden, Wettbewerbern, Technologien und der eigenen Unternehmensphilosophie, auseinander zu setzen. Im Sinne des Grundprinzips „Denken in Alternativen“ hat sich die Entwicklung alternativer möglicher Zukunftsmodelle als vorteilhaft herausgestellt, da die tatsächliche Zukunft nicht vorausgesagt werden kann. Aus diesen Zukunftsmodellen können konkrete Maßnahmen und Zielsetzungen für die weitere strategische Produkt- und Prozesspla-

4.2 Methoden zur Zielplanung 67

nung des Unternehmens abgeleitet werden, zuvorderst die Entscheidung, welche Produkte wann auf welchen Märkten zu lancieren sind. Es kann durchaus vorkommen, dass bei Beginn eines Entwicklungsprojektes die oben skizzierte strategische Perspektive nicht betrachtet werden muss. Manche Projekte werden als reiner Entwicklungsauftrag ausgeführt, andere werden in Organisationen umgesetzt, die nicht auf eine Unternehmensstrategie angewiesen sind. Dies ist zum Beispiel bei Studentenprojekten der Fall, bei Entwicklungen für den Hochleistungssport, oder für Wettbewerbe. Auf operativer Ebene jedoch muss für jedes zu entwickelnde Produkt und in jedem Entwicklungsprozess ein Zielrahmen erstellt werden, der das zu erreichende Ergebnis definiert. Ein solcher Zielrahmen kann, analog zu den Zukunftsmodellen der strategischen Planung, auch als Ergebnismodell aufgefasst werden. Dazu gehören Zielwerte für das geplante Entwicklungsergebnis unter anderem zu den Produkt- und Entwicklungskosten, zur Dauer des Projektes, zur anvisierten Stückzahl, zum Kundenkreis und den von diesem erwarteten Produkteigenschaften, sowie zu Teilergebnissen von Arbeitspaketen. Sowohl für die Erarbeitung alternativer Zukunftsmodelle im Rahmen einer strategischen Produkt- und Prozessplanung, als auch für die Ergebnismodelle der operativen Zielplanung sind mehrere Arbeitsschritte erforderlich. Diese Arbeitsschritte sind in ihren Grundelementen ähnlich, und werden daher hier gemeinsam vorgestellt. Aufgrund der zahlreichen Merkmale und dynamischen Veränderungen ist es in beiden Fällen notwendig, sich zunächst einen Überblick über die aktuelle Situation zu verschaffen. Die dabei gewonnenen, häufig umfangreichen Analyseergebnisse müssen daraufhin verdichtet und strukturiert werden, um sie handhabbar zu machen und um wichtige Merkmale herausarbeiten zu können. Darauf aufbauend werden dann denkbare zukünftige Veränderungen beziehungsweise Zielvorgaben dieser Merkmale aufgezeigt, und schließlich Handlungsanweisungen abgeleitet. 4.2.1 Wie können Situationen analysiert werden? Zu Beginn der Zielplanung gilt es, die Situation zu analysieren, vor deren Hintergrund die Entwicklung stattfindet. Dabei ist die Reichweite der Situation für die strategische Unternehmensebene eine andere als im Entwicklungsprojekt selber. Dennoch ist auf die prinzipiell gleichen Dinge zu achten, und daher ähnelt sich auch das Vorgehen. Situationen werden durch eine Vielzahl von beschreibenden Merkmalen charakterisiert. Diese sind so vielfältig und voneinander abhängig, dass man sie nicht ohne einen gewissen Aufwand überblicken kann. Der subjektive Eindruck vieler Unternehmen oder Entwicklungsleiter, die eigene Situation zu kennen, trügt oft. Scheinbar einfache Entwicklungsaufgaben bergen eine hohe Komplexität. Bereits die bloße Beschäftigung mit den Merkmalen solcher Situationen kann zu „AhaEffekten“ führen und wichtige Impulse für die Zielplanung geben. Das Sammeln und Beurteilen von Merkmalen in frühen Phasen kann aufgrund ihrer Vielzahl erhebliche Zeit in Anspruch nehmen. Ohne Systematik führt dieses

68 4 Ziel planen

Sammeln oft dazu, dass der Überblick verloren geht, einzelne Aspekte vergessen werden, und die Akteure diesen Schritt frustriert abbrechen. Es empfiehlt sich deshalb, bei der Datenerhebung dem Grundprinzip „vom Ganzen zum Detail“ (Top down) entsprechend strukturiert vorzugehen. In diesem Sinne sollte also zunächst geklärt werden, aus welchen Bereichen Merkmale stammen können. Auf strategischer Ebene stammen solche die Situation beschreibende Merkmale zum Beispiel aus der Gesellschaft, der Politik samt Gesetzgebung, Ökonomie, Umwelt, Technologien, Markt, Produkt und vielem mehr. Auf operativer Ebene stammen die Merkmale aus dem Produkt oder der Entwicklungsaufgabe selbst, aber auch aus zeitlichen und finanziellen Rahmenbedingungen, organisatorischen Aspekten, oder auch der persönlichen Motivation. In beiden Fällen muss entschieden werden, bis zu welchem Rahmen die Analyse durchgeführt werden soll, also wie weit der prinzipiell unendlich große Einflusskreis gezogen werden soll. Eine derartige Festlegung der Systemgrenzen ist nicht ganz einfach. Es empfiehlt sich, auf das Vorgehen bei vergleichbaren Vorhaben zurückzugreifen und ebenso das Vorgehen und die Ergebnisse für nachfolgende Projekte, zum Beispiel in Form von Checklisten, zu dokumentieren. Nach dem Festlegen der Bereiche, aus denen Merkmale gesammelt werden, müssen Informationsquellen identifiziert werden, welche geeignet sind, fundierte Daten zu den einzelnen Merkmalen zu liefern. Dabei gibt es zwei wichtige Gruppen von Merkmalen und Informationsquellen. Einerseits gibt es Merkmale, die sich unmittelbar beeinflussen lassen (interne Merkmale), und andererseits solche, die nicht beeinflusst werden können (externe Merkmale). Für interne Merkmale werden interne Quellen ausgewählt, denn so werden die später für Änderungen verantwortlichen Personen früh in den Prozess eingebunden. So werden zum Beispiel zur Produkt- und Prozessplanung Experten aus dem eigenen Unternehmen hin zu gerufen, um interne Merkmale der Situation zu beschreiben. Dazu zählen zum Beispiel Mitarbeiter aus Einkauf, Service, Vertrieb, Entwicklung und Controlling. Eine derartige Informationsgewinnung kann sehr gut im Rahmen eines Workshops durchgeführt werden. Dies ist allein schon deshalb vorteilhaft, weil sich dadurch die unternehmensinterne Kommunikation zwischen den einzelnen Bereichen verbessern kann. Solche Workshops erfordern aber eine gute und erfahrene Moderation, um nicht auszuufern. Als Hilfsmittel für die Moderation bieten sich hierzu insbesondere eine Moderation mit Karten, ein Mind Mapping oder auch eine SWOT-Analyse an. Für externe Merkmale werden dagegen hauptsächlich externe Quellen zur Datenerhebung ausgewählt. Recherchen, Interviews und Fragebögen bieten sich dafür an, um ausgewählte externe Merkmale mit Daten zu unterlegen. Im Folgenden soll detaillierter auf ausgewählte Bereiche und deren Merkmale eingegangen werden. Bei der Produkt- und Prozessplanung, also auf strategischer Ebene, sind der Absatzmarkt, die eigenen Produkte und die des Wettbewerbers, sowie die technologische Entwicklung von essenzieller Bedeutung. Eine zentrale Rolle für den Erfolg eines Produktes am Markt spielen sicherlich die Wünsche der Kunden. Diese können durch direkte Befragungen (Interviews) oder bei einem größeren Kundenkreis mittels Fragebögen erhoben werden. Nicht nur das eigene Unternehmen be-

4.2 Methoden zur Zielplanung 69

müht sich um die Kunden. Dementsprechend erschließen sich eventuell auch aus den Aktivitäten der Wettbewerber sehr interessante Informationen. Hierzu können mithilfe von Recherchen öffentlich zugängliche Informationen wie Geschäftsberichten, Katalogen, Web-Seiten, Unternehmensstatistiken, Messeauftritten sowie Presseveröffentlichungen und Publikationen in der Fachliteratur verwertet werden. Auch interne Informationen wie etwa gegenüber dem Wettbewerb gewonnene und verlorene Aufträge samt der Lieferumfänge und möglichst auch der Konditionen (Preis, Nachlass, Gewährleistung etc.) sind hier von Interesse. Um die strategische Position am Markt zu bestimmen, kann die eigene Wettbewerbsstärke (Marktanteil, Umsatzentwicklung etc.) in Relation zu der Attraktivität der bedienten Märkte (Marktwachstum, Marktrisiken etc.) gesetzt werden. Um den Zusammenhang zwischen eigener Wettbewerbsstärke und Marktattraktivität übersichtlich darzustellen, bietet sich das Portfolio an, in dieser speziellen Ausprägung als Marktportfolio. Portfolios bieten sich aber auch für die Darstellung der Beziehung zwischen anderen Merkmalen an.

Abb. 34. Marktportfolio am Beispiel von Verpackungsmaschinen

Um den Merkmalsbereich „Produkt“ zu analysieren, ist es sinnvoll sich bewusst zu machen, dass Produkte technologischen Entwicklungen unterliegen. Diese sind als stetige oder auch als sprunghafte Veränderung zu beobachten. Eine Technologie, die sich in der Vergangenheit bewährt hat, kann in absehbarer Zeit „überholt“ sein. Die Beispiele für solche Technologiesprünge sind sehr zahlreich. Dazu zählt beispielsweise die Verdrängung von Röhrenmonitoren durch LCDBildschirme. Es kommt immer wieder vor, dass Unternehmen solche Technologiesprünge „verschlafen“. Sobald sich die neuen Technologien am Markt durchzusetzen beginnen, ist der Anschluss an die dann meist rasant verlaufende Weiterentwicklung bei den Wettbewerbern schnell verloren, da Kompetenzen im eigenen

70 4 Ziel planen

Unternehmen erst mühsam aufgebaut werden müssen. Daher kann neben einem Benchmarking gerade die Erfassung und Analyse der Patenttätigkeiten von Wettbewerbern wichtige Informationen hinsichtlich deren Produktentwicklung und Technologieeinsatz liefern. Eine sehr anschauliche Möglichkeit zur Untersuchung eigener Produkte und derer der Wettbewerber hinsichtlich ihrer technologischen Reife bietet die Diskussion des als Technische Evolution bekannten Modells der Technologieentwicklung. Die Leistungsfähigkeit technischer Systeme und Technologien weist in Abhängigkeit von der Zeit einen charakteristischen Verlauf auf und wird „Technologie S-Kurve“ genannt. Mithilfe weiterer Kenngrößen (Erfindungshöhe, Anzahl der Patentanmeldungen, Profitabilität) mit ebenfalls typischen Zeitverläufen können eigene Produkte sowie die der Wettbewerber auf der Technologie S-Kurve (zumindest grob) positioniert und aus dieser Betrachtung Strategien für die weitere Produktplanung ableitet werden. Eine derartige Produktanalyse wird idealerweise durch eine Recherche nach neuen Technologien ergänzt, welche, trotz der möglicherweise aktuell noch sehr geringen Leistung, zu einem potenziellen Technologiesprung führen können. Typische Informationsquellen sind hierbei Fachzeitschriften, Messen, Forschungsberichte und Experten. Für die operative Planung von Entwicklungsprojekten muss die Situation der Abteilung oder des Projektteams, in der das Produkt entwickelt werden soll, analysiert werden. Dazu gehören Merkmale wie beispielsweise verfügbare Ressourcen und Arbeitsstunden, Termine, in die Kostenstruktur des Produktes übersetzte Kostenziele, die Anteile der Eigen- und Fremdentwicklung, sowie eventuell das begleitende Einführen neuer Entwicklungswerkzeuge. Die Methoden, mit denen diese Zieldimensionen erfasst werden können, sind dabei eine Auswahl derjenigen, die auch bei der strategischen Zielplanung eingesetzt werden können. Insbesondere Workshops und (interne) Recherchen bieten sich zur Erfassung an; Portfolios unterschiedlicher Ausprägung zur Darstellung. Generell ist anzumerken, dass die Beschäftigung mit Merkmalen der Situation sowie Recherchetätigkeiten und Gespräche mit Experten aus anderen Disziplinen und Kunden den Entwickler befähigt, bessere Entscheidungen als einfach „aus dem Bauch heraus“ treffen zu können. Diese sehr pragmatische Entscheidungsvorbereitung kann bei kurz- bis mittelfristigen Planungen sowie bei Zielplanungen mit begrenzter Tragweite, beispielsweise für Arbeitspakete, bereits völlig ausreichend sein. Für Entscheidungen mit größerer Tragweite und langfristigen Wirkungen muss mehr Aufwand für die Informationsverarbeitung und Prognose betrieben werden. Neben den zahlreichen Merkmalen einer Situation gibt es ein weiteres wichtiges Element, das bei einer Situationsanalyse berücksichtig werden muss: Der menschliche Faktor, der beim Analysieren, Planen und schließlich auch Durchsetzen von Zielen einen unter Umständen entscheidenden Einfluss hat [Badke-Schaub et al. 2004]. Immer wieder kann beispielsweise beobachtet werden, dass Erfahrung und Zeitdruck dazu führen, dass Situationen nur unzureichend analysiert werden. Vergangene, erfolgreiche Projekte können zu der Annahme führen, dass das Problem einfach zu beherrschen ist. Es kann passieren, dass dadurch wichtige Aspekte be-

4.2 Methoden zur Zielplanung 71

ziehungsweise Merkmale, welche die Situation von einer vorherigen unterscheiden, nicht berücksichtig werden. Zeitdruck dient oft als Begründung dafür, zügig mit der „eigentlichen Aufgabe“ zu beginnen. Dabei wird außer Acht gelassen, dass eine sorgfältige Analyse der Situation und Planung der Ziele ein elementarer Teil der Aufgabe ist, die sich durch die Zieldefinition ja in sich ändern kann. Eine andere Ursache für die durch den menschlichen Einfluss beeinflusste Situationsanalyse ist die emotionale Verbundenheit mit Zielen. Persönliche Vorlieben und Ambitionen, Abteilungspolitik und Abhängigkeiten können dazu führen, dass eine Situation anders dargestellt wird, als eine rein rationale Analyse zulassen würde. Eher positiv zu bewerten ist dagegen die Tendenz, dass selbst gestellte Ziele motivieren. Auch bei begrenzter Aussicht auf Erfolg können eventuell ambitionierte Ziele durch die mit hoher Motivation zusätzlich freigesetzten Ressourcen erreicht werden. Um diesen Effekt nutzen zu können, ist es also erforderlich, dass der ursprünglich Verantwortliche in die Situationsanalyse schon diejenigen Mitarbeiter mit einbezieht, die bei der Durchführung des Projektes wichtige Arbeit leisten müssen. 4.2.2 Wie können Analyseergebnisse strukturiert und Wechselbeziehungen abgebildet werden? Durch die vorangegangenen Analysen sind eine Fülle an Informationen zusammengetragen worden. Bei einer ausführlichen Zielplanung kommen so oftmals über 50 Merkmale und deren Ausprägungen zusammen. Um diese Datenmenge überblicken zu können, ist es notwendig, sie zu strukturieren. Bei machen Analysemethoden wie Mind Mapping oder SWOT-Analyse liegt bereits eine Vorstrukturierung vor. Bei anderen Methoden wie der Moderation mit Karten muss die Vorstrukturierung zunächst nachgeholt werden. Dazu werden einzelne Merkmale festzulegenden Überbegriffen zugeordnet. Man spricht hierbei auch vom so genannten Clustern. Eine derartige Strukturierung kann auch von einem Team durchgeführt werden, wozu wiederum eine Moderation erforderlich ist. Die vorstrukturierten Merkmalsammlungen müssen nun hinterfragt und in ihrer Struktur korrigiert und detaillierter geordnet werden. Die Zuordnung der Merkmale zu den Herkunftsbereichen (Markt, Gesetzgeber etc.) kann ein wichtiges Ordnungskriterium sein. Die unterschiedlichen Merkmale werden nicht in gleichem Maße entscheidend für die Zielplanung sein. Bei sehr großen Datenmengen ist es sinnvoll, sich auf die wichtigsten Merkmale zu beschränken. Dazu bieten sich grundsätzlich einfache Bewertungsmethoden an. In größeren, moderierten Teams ist das so genannte Punkten eine sehr pragmatische Vorgehensweise. Bei dieser Methode können die Beteiligten, wie bei einer demokratischen Wahl, eine festgelegte Zahl an Stimmen auf die einzelnen Merkmale verteilen. Die Zahl der Stimmen orientiert sich dabei an der Teilnehmerzahl sowie an der Zahl der weiter zu betrachtenden Merkmale, oder an der Zahl der Bereiche, denen sie zugeordnet sind. In professionell moderierten Workshops sind dazu selbstklebende Etiketten – Punkte – populär, welchen die Methode ihren Namen verdankt. Mithilfe einer ABC-Analyse können umfang-

72 4 Ziel planen

reiche Merkmalssammlungen ebenfalls nach Wichtigkeit geordnet werden. Dazu werden die Merkmale in drei Klassen eingeteilt werden – wichtig, durchschnittlich wichtig, und weniger wichtig – wobei häufig die meisten Merkmale weniger wichtig und nur sehr wenige wichtig sind. Strukturierungshilfen wie das Ordnen nach übergeordneten Gesichtspunkten, Mind Mapping oder das Punkten lassen sich zwar mit sehr geringem Aufwand durchführen, liefern aber nur in begrenztem Umfang Ergebnisse, die auch einer kritischen Überprüfung standhalten. Es sollte deshalb nicht versäumt werden, die Ergebnisse kritisch zu reflektieren und zu diskutieren. Für wichtige strategische Entscheidungen kann es sinnvoll sein, mehr Aufwand in die Bestimmung der zentralen Merkmale zu stecken, sofern es die vorhandenen Ressourcen zulassen. Bevor man hier eine aufwendige Analyse der Zusammenhänge startet, um die dominierenden Merkmale zu bestimmen (häufig auch als Schlüsselfaktoren bezeichnet), kann es sinnvoll sein, bestehende Wechselwirkungen zunächst einmal grafisch darzustellen. Dies ist zum Beispiel mit einem einfachen Wirkungsnetz machbar. Ein solches Wirkungsnetz sollte möglichst in einem interdisziplinären Team aufgebaut werden, da man als Einzelperson nicht über den notwendigen gesamten Überblick verfügt. Viele Produktentwicklungsprojekte haben jedoch nicht eine Neuentwicklung zum Ziel, sondern eine Anpassungskonstruktion. In solchen Fällen steht zu Beginn der Entwicklung oft das Problem, dass schwer abzuschätzen ist, inwiefern sich Änderungen an einer Stelle des Produktes auf andere Teilelemente auswirken. Insbesondere bei komplexen mechatronischen Produkten ist dies ohne ein systematisches Vorgehen nicht ohne weiteres möglich. Für eine Planung der Entwicklungsziele müssen also zunächst die wichtigen Elemente des Produktes sorgfältig ausgewählt werden, und dann die Beziehungen zwischen diesen Elementen analysiert werden. Dies geschieht – da es sich um beeinflussbare Merkmale handelt – am Besten in Workshops. Da die Zahl der Beziehungen (genauer: Verknüpfungen) zwischen Elementen aber im Quadrat mit der Anzahl der Elemente steigt, und für jede Verknüpfung entschieden werden muss, ob die jeweiligen zwei Elemente in Beziehung zueinander stehen, sollte die Zahl der zu betrachtenden Elemente auf eine sinnvolle Anzahl reduziert werden. Über ein stufenweises Vorgehen vom Ganzen zum Detail und eine Konzentration auf erkannte Schwerpunkte kann der Arbeitsaufwand erheblich eingeschränkt werden. Die Elemente können dabei beispielsweise Anforderungen, Funktionen, Teile oder Baugruppen sein. Die rechnergestützte Auswertung der eingegebenen Beziehungen zwischen den Elementen wird mit Softwarelösungen wesentlich vereinfacht. Mithilfe solcher Programme kann auch die Qualität (Stärke, Richtung etc.) der Wechselwirkung dargestellt werden. Gut zu erkennen ist in diesen stärkebasierten Grafen der Vernetzungsgrad einzelner Elemente. Merkmale mit hohem Vernetzungsgrad nehmen automatisch eine zentrale Position ein; weniger stark vernetzte Merkmale liegen eher am Rand. Bei einer sehr großen Zahl an Merkmalen wird eine Darstellung der Zusammenhänge mittels eines Grafen jedoch unübersichtlich, sodass verschiedene Filter helfen, die unter bestimmten Gesichtspunkten jeweils wichtigen Merkmale und Vernetzungen darzustellen [Maurer et al. 2005].

4.2 Methoden zur Zielplanung 73

Element 2

Abb. 35. Beispiel für einen stärkebasierten, gewichteten Grafen (neutralisiert)

Es empfiehlt sich, die Zusammenhänge mithilfe einer Matrix zu ermitteln, in der die Merkmale sich selbst gegenüberstehen. Es handelt sich also um eine quadratische Matrix. In ihr lassen sich Zusammenhänge qualitativ oder auch quantitativ, entsprechend ihrer Stärke, darstellen. Bei einer Analyse der Zusammenhänge zwischen Merkmalen kann die Berücksichtigung der Richtung der Wechselwirkung interessante Aussagen liefern. Neben der Information über die Stärke von Wechselwirkungen werden damit auch Informationen darüber gewonnen, ob eine Größe bestimmend ist (aktiv) oder eher von anderen beeinflusst wird (passiv). Dazu ist es wichtig, beim Befüllen der Matrix eine „logische Richtung“ zu definieren. Üblicherweise wird diese so festgelegt, dass die Wirkung der Elemente in den Zeilen auf die der Spalten dargestellt wird. Bildet man in einer solchen Matrix die Spaltensummen, ergeben sich die so genannten Passivsummen. Die Addition der Zeileneinträge führt dementsprechend zu den Aktivsummen. Eine derartig ausgefüllte Matrix, inklusive der Aktiv- und Passivsummen, wird auch als Einflussmatrix [Ulrich et al. 2000] oder Design Structure Matrix (DSM) bezeichnet [Browning 2001]. Sie lässt sich zur Analyse aller möglichen Arten von Merkmalen einsetzen, wie Merkmale der strategischen Planung, von Bauteilen oder Funktionen. Die Aktiv- und Passivsumme eines Merkmals lässt Rückschlüsse darauf zu, ob es sich um ein eher aktives oder passives Element handelt. Um Merkmale untereinander vergleichen zu können, müssen die Summen normiert werden. Am einfachsten ist dies möglich, indem das Verhältnis von Aktiv- zu Passivsumme eines jeden Merkmals gebildet wird. Dieser Wert wird auch als „Aktivität“ bezeichnet.

74 4 Ziel planen

Analog dazu ließe sich auch eine „Passivität“ bestimmen, die einfach nur invertiert zur „Aktivität“ ist. Soll in dieser Darstellung erkennbar sein, wie stark eine Größe vernetzt ist und wie stark sie damit an Änderungen des Systems beteiligt ist, muss ebenfalls ihre Aktiv- und Passivsumme berücksichtigt werden. Es erscheint auf den ersten Blick sinnvoll, dazu Aktiv- und Passivsumme zu addieren. Doch tatsächlich ist eine Größe dann kritischer, wenn sie nicht eindeutig aktiv oder passiv ist, also eine indifferente Rolle spielt. Dieser Zusammenhang kann durch eine Addition jedoch nicht abgebildet werden (zum Beispiel 1+8=5+4). Die so genannte Kritikalität einer Größe wird deshalb über das Produkt aus Aktiv- und Passivsumme ausgedrückt (zum Beispiel 8·1=8; 5·4=20). Größen mit einer hohen Kritikalität bezeichnet man als kritische, solche mit niedriger Kritikalität als träge Merkmale.

Abb. 36. Einflussmatrix mit gerichteter Vernetzung von Verpackungsmerkmalen als Teil einer strategischen Zielplanung für Verpackungsmaschinen

Die Einflussmatrix liefert als Ergebnis zunächst eine Reihe von Zahlenwerten. Diese zu überblicken und in Relation zueinander zu setzen ist zwar möglich, aber nicht die günstigste Darstellungsform. Übersichtlicher und auch für Präsentationen oder Workshops mit mehreren Beteiligten besser geeignet ist eine grafische Darstellung. In einem Portfolio mit den Achsen Aktiv- und Passivsummen können die jeweiligen Merkmale eingeordnet werden. Da die Aktivität aus dem Quotienten von Aktiv- und Passivsumme gebildet wird, liegen Größen gleicher Aktivität auf der Ursprungsgeraden. Je kleiner die Steigung dieser Geraden ist, desto größer ist die so abgebildete Aktivität. Größen gleicher Kritikalität stellen sich nach der Umformung zu einer Funktion in diesem Portfolio als Hyperbeln dar. Diese entfernen sich mit zunehmender Kritikalität vom Ursprung des Portfolios. Die beschriebene Ausprägung eines Portfolios wird auch als Einflussportfolio bezeichnet.

4.2 Methoden zur Zielplanung 75

Abb. 37. Einflussportfolio mit den in Abb. 36 errechneten Aktiv- und Passivsummen der genannten Merkmale.

Merkmale, die wegen ihrer hohen Aktiv- und Passivsumme im rechten oberen Quadranten des Einflussportfolios positioniert sind, sind hochgradig vernetzte, aber indifferente Größen, die folglich für die gegebene Situation eine besonders große Rolle spielen. Diese „kritischen“ Merkmale werden bevorzugt für die weitere Arbeit ausgewählt und durch einige wichtige „aktive“ Merkmale ergänzt. Die so gewonnenen wesentlichen Merkmale werden in diesem Zusammenhang auch als Schlüsselfaktoren bezeichnet. Um die Situation noch übersichtlicher darzustellen, hat sich in der Praxis bewährt, nicht mehr als 15 Merkmale zu betrachten. Der Rechen- und Darstellungsaufwand verringert sich unter Einsatz von geeigneten Softwarelösungen enorm. Ferner können beispielsweise stärkebasierte Grafen und Einflussmatrizen unter einer Oberfläche integriert, und so die parallele Darstellung beider Sichten ermöglicht werden. Ist bei der Betrachtung der Merkmale und ihrer Einflüsse aufeinander die Berücksichtigung der Richtung der Wirkung nicht notwendig – beispielsweise bei der Analyse von Kraftflüssen, bei denen wegen Axioms „Actio = Reactio“ beide Richtungen gleich sind, und damit eine spiegelsymmetrische Einflussmatrix resultieren würde – kann der Aufwand dadurch reduziert werden, dass nur eine Halbmatrix ausgefüllt wird.

76 4 Ziel planen

Auch in der operativen Planung müssen viele Ziele aufeinander abgestimmt werden, die darüber hinaus konform zur Unternehmensstrategie sein müssen. Die Ziele werden mit Hilfe von Kennzahlen verfolgt. Eine Methode, mit denen diese vielen Ziele und deren Fortschritt gesammelt und visualisiert werden kann, ist die Balanced Scorecard [Schmelzer et al. 2004]. Bei der Balanced Scorecard wird davon ausgegangen, dass neben den finanzwirtschaftlichen Zielen auch andere Unternehmensbereiche – Kunden/Märkte, Prozesse/Schnittstellen, und Mitarbeiter – ausgewogen (Engl.: balanced) in die Zielplanung eingehen müssen, um langfristigen Unternehmenserfolg zu garantieren. Für jedes dieser vier Felder wird mindestens ein Ziel formuliert. Aus der übergreifenden Balanced Scorecard werden dann für einzelne Unternehmensbereiche oder Projekte spezifische Balanced Scorecards gebildet. Die intensive Auseinandersetzung mit den gesammelten Merkmalen sowie ihre Bewertung und Selektion in interdisziplinären Teams ist sehr wertvoll. Neben der Gewinnung der Schlüsselfaktoren der jeweils zu analysierenden Situation oder Struktur, wird so ein Einblick in die Wichtigkeit anderer Bereiche gewonnen. Häufig werden nicht nur wichtige Anregungen für die in die Zukunft gerichtete Produkt- und Prozessplanung erhalten, sondern es können auch unmittelbar umsetzbare Maßnahmen identifiziert werden, um die aktuelle Situation zu verbessern. 4.2.3 Wie können Veränderungen der Merkmale abgeschätzt und Ergebnisse vorweggenommen werden? Für die Zielplanung ist die Auseinandersetzung mit der zukünftigen Entwicklung einzelner Merkmale entscheidend. Natürlich kann die Zukunft nicht oder nur bedingt vorausgesagt werden, ebenso wenig wie das Ergebnis einer Entwicklung schon bei der Zielplanung bekannt ist. Deshalb gilt der Ansatz der systematischen Auseinandersetzung mit alternativen Möglichkeiten im Sinne von Zukunfts- und Ergebnismodellen als zielführend. Wenn man davon ausgeht, dass sich bestimmte Merkmale stetig entwickeln, so ist die Voraussage als Extrapolation der bisherigen Entwicklung möglich. Solche mehr oder weniger „gesetzmäßig“ beschreibbaren Entwicklungen von Merkmalen werden auch als Trends bezeichnet. Sie lassen sich in allen Bereichen beobachten, welche Veränderungen unterliegen. Dabei kann es sich um Mode, Technologien, Gesetzgebungen und vieles mehr handeln. Eine Trendanalyse stützt sich dementsprechend zum Beispiel auf Daten, die aus Patentrecherchen, Anfragen bei Verbänden sowie den statistischen Landes- und Bundesämtern, Berichten in den Medien, Gesprächen bei Messebesuchen, aus Geschäftsberichten, bisherigen Entwicklungsstufen und der Vorentwicklung stammen können. Im Projekt interessieren Daten wie Ausschussraten im Produkt, allgemeine Qualitätskennzahlen, Fehler in der Entwicklung, Kostenstruktur gegenüber Variantenzahl oder das Verhältnis vom Eigen- zum Fremdentwicklungsanteil. Während Trends Fortschreibungen bisheriger Entwicklungen durch Extrapolation (linear, progressiv etc.) darstellen, schließen Prognosen Aussagen über die Wahrscheinlichkeit von Entwicklungen ein. Basis können Methoden der Statistik,

4.2 Methoden zur Zielplanung 77

Simulationsverfahren wie auch Abschätzungen von Experten sein. Prognosen werden daher selten exakt zutreffen – sie sind auf jeden Fall mit einer gewissen Unsicherheit behaftet. Gute Prognosen sind nur dann zu erwarten, wenn die Ausgangsdaten abgesichert sind und die Verläufe bekannten Gesetzmäßigkeiten folgen – so zum Beispiel bei der Abschätzung der Zahl der Schulabgänger in 8 Jahren. Andernfalls ist es sehr schwierig, eine ausreichend präzise Prognose zu erarbeiten. Dies zeigen zum Beispiel die häufig unzutreffenden Aussagen zum Wirtschaftswachstum, zu Börsenkursen oder zur Entwicklung einer bestimmten Technologie. Dies hängt unter anderem damit zusammen, dass die bestimmenden Merkmale dadurch gekennzeichnet sind, dass sie eine hohe Vernetzung mit anderen Merkmalen aufweisen. Das einer Prognose zugrunde liegende Modell berücksichtigt diese schwer zu kalkulierenden Abhängigkeiten nur bedingt. Daher ist man gezwungen, eine gewisse Portion Intuition in die Prognose von Entwicklungen einfließen zu lassen. Häufig werden Prognosen deshalb von „Experten“ getroffen, da diese über zutreffendere gedankliche Modelle verfügen als eher unerfahrene Personen. Dagegen steht allerdings oft eine einseitige Vorprägung durch ihre Erfahrung. Auch Experten können also die Zukunft nicht vorhersagen. Wären zum Beispiel Hersteller von Stadtbussen dem Expertenrat von Battelle (Battelle Institut: Transportation Sektor 1964) zum bevorstehenden Bedeutungsverlust von Stadtbussen gefolgt, hätten sie mit Sicherheit nicht mehr in die Entwicklung und Produktion neuer Stadtbusse investiert. Die heutige Situation zeigt, dass diese Einschätzung falsch war. Die Einstellung der Weiterentwicklung hätte durchaus Unternehmen gefährden können. Auch Aussagen zur voraussichtlichen Dauer von Entwicklungsprojekten oder Arbeitspaketen davon sind bei der Planung notwendig, aber auch mit Erfahrung nur bei eingeschränkter Genauigkeit möglich. Um letztlich die Objektivität einer Expertenprognose zu erhöhen, empfiehlt es sich, mehrere Experten unabhängig voneinander zu befragen. Bei der Delphianalyse werden Expertenmeinungen aus unterschiedlichen Fachbereichen schriftlich eingeholt und anschließend verglichen. Bei Abweichungen der Prognosen voneinander werden die Experten um Stellungnahme gebeten und können dabei ihre Prognose korrigieren oder begründen. Dieses iterative Vorgehen wird so lange wiederholt, bis die Expertenmeinungen konvergieren. Kritisch bei dieser Methode ist die Zahl der befragten Experten wie auch deren wirkliche, objektive Expertise. Schließlich beantwortet die Methode nicht die grundlegende Frage, wer tatsächlich ein Experte ist. Die Delphianalyse benötigt darüber hinaus eine gewisse Vorbereitungs- und Auswertungszeit, welche mitten im Projekt nicht immer gegeben ist. Es ist dann empfehlenswert, sich zu getroffenen Annahmen nach dem 4-Augen-Prinzip Rat und Meinungen von Kollegen einzuholen. Wird die Zielplanung ausschließlich auf die als am wahrscheinlichsten angenommene Prognose ausgerichtet, kann man von unerwarteten Entwicklungen „überrumpelt“ werden. Deshalb ist es vorteilhaft, zusätzlich zwei bis drei deutlich unterschiedliche alternative Entwicklungen als Zukunftsprojektion der Merkmale anzunehmen und zu bewerten. Projektionen sind in sich stimmige Gesamtbilder, in denen Merkmalsausprägungen sich nicht, oder nur wenig, widersprechen. Dies heißt aber nicht, dass die Projektionen so wie vorausgesehen eintreten müssen. Sie sollten daher kritisch hinterfragt und auf Plausibilität geprüft werden.

78 4 Ziel planen

Bereits das Nachdenken über potenzielle zukünftige Merkmalsentwicklungen kann wichtige Anregungen geben. Handlungsoptionen werden offensichtlich, aus denen konkrete Konsequenzen abgeleitet werden können, welche die Qualität der Planung positiv beeinflussen. 4.2.4 Wie können alternative Zukunfts- und Ergebnismodelle erarbeitet werden? Um die Frage nach der zukünftigen Situation oder möglichen Entwicklungsergebnissen zu beantworten, ist in den vorangegangenen Unterkapiteln gezeigt worden, wie umfangreiche Daten gesammelt, daraus die wichtigsten Merkmale herausgearbeitet und deren Entwicklung hinsichtlich ihrer möglichen Ausprägungen prognostiziert beziehungsweise als Zielwert angegeben werden können. Es fehlt nun noch, aus der Kombination dieser Merkmalsprojektionen schlüssige Gesamtmodelle auszuarbeiten. Aus dem gleichen Grund, aus dem alternative Projektionen erstellt werden, sollte man sich auch hier nicht auf ein einziges Modell einer zukünftigen Situation oder eines Zielrahmens beschränken. Bewährt hat sich die Betrachtung von drei bis fünf deutlich unterschiedlichen Gesamtmodellen. Je nach Ausgangslage, können solche Zukunfts- und Ergebnismodelle beispielsweise zukünftige Marktsituationen oder denkbare Produktstrukturen beschreiben. Die Szenariotechnik [Gausemeier et al. 1996] beschreibt für die strategische Produkt- und Prozessplanung ein Vorgehen, das dem hier dargestellten sehr ähnlich ist. Eine geringe Anzahl unterschiedlicher Projektionen lässt sich mithilfe der Methode Stufenweise Konsistenz noch relativ einfach zu einer begrenzten Anzahl an plausiblen Modellen kombinieren. In diesem Fall können die Zukunfts- und Ergebnismodelle ohne besondere Systematik zum Beispiel mit Unterstützung im Rahmen eines Workshops erstellt werden. Mit zunehmender Zahl der Projektionen steigt auch die Zahl an Kombinationsmöglichkeiten für alternative Modelle. Bei 15 wesentlichen Merkmalen mit jeweils drei zugehörigen Projektionen gibt es bereits über 14 Millionen theoretisch mögliche Alternativen. Um diese Situation beherrschen zu können, muss systematisch vorgegangen werden. Wie für alle Arbeitsschritte, in denen Kombinationen gebildet werden, bietet sich auch hier die Anwendung von Matrizen an. Es ist dabei nicht zielführend, zunächst alle theoretisch möglichen Kombinationen zu bilden und aus diesen dann die sinnvollen auszuwählen. Vielmehr sollte schon im Vorfeld versucht werden, konsistente Kombinationen einzelner Projektionen von inkonsistenten zu unterscheiden und damit die möglichen Kombinationen für Zukunfts- und Ergebnismodelle deutlich einschränken. Eine Matrix, in der die Kombination einzelner Projektionen auf ihre Sinnigkeit hin untersucht werden können, ist unter dem Begriff Konsistenzmatrix bekannt. Da mit ihr nur ungerichtete Bezüge bewertbar sind, ist es ausreichend, nur eine der Halbmatrizen der symmetrischen Matrix zu betrachten. Um den Aufwand der Konsistenzbewertung niedrig zu halten, ist es auch möglich, die Matrix in verschiedene Abschnitte aufzuteilen und die Bewertung in Gruppen durchzuführen. Die Ergebnisse werden mit der Überprüfung auf Plausibilität abgesichert.

4.2 Methoden zur Zielplanung 79

Abb. 38. Konsistenzmatrix

Die in der Matrix identifizierten Inkonsistenzen schließen bereits eine große Menge theoretisch möglicher Kombinationen aus. Damit kann man sich auf die gefundenen wesentlichen Konsistenzen konzentrieren und entlang der Projektionen der Merkmale durch die Matrix durcharbeiten. Dieses Vorgehen ist bei überschaubaren Matrizen noch gut zu bewerkstelligen. Bei 15 Merkmalen können sich aus den kombinatorisch möglichen Millionen von Zukunftsbildern oder Zielwertmengen jedoch bereits über hundert hoch konsistente Zukunfts- und Ergebnismodelle ergeben. Eine Zahl, die ohne Rechnerunterstützung nicht mehr ohne weiteres handhabbar ist. Um eine systematische Auswertung vor allem bei größeren Matrizen zu erreichen, bietet es sich an, auf entsprechende mathematische Verfahren, wie die Clusteranalyse zurückzugreifen [Backhaus et al. 2003, Sachs 2004]. Aus der Konsistenzmatrix werden dabei aus der Fülle der kombinatorisch möglichen Modelle zunächst diejenigen herausgefiltert, die in sich eine möglichst hohe Konsistenz aufweisen. Ziel der Clusteranalyse bei dieser Anwendung ist es, schrittweise Ähnlichkeiten zu finden und darauf aufbauend Zukunfts- oder Ergebnismodelle zusammenzuführen. Je weiter die theoretisch möglichen Kombinationen zu einer immer geringeren Anzahl von Gesamtmodellen verdichtet werden, umso größer ist dabei auch der Informationsverlust. Für die Durchführung von Clusteranalysen stehen rechnerbasierte Werkzeuge zur Verfügung [Gausemeier et al. 1996]. Wenn Zukunfts- oder Ergebnismodelle aus Kombinationen von Projektionen erstellt wurden, liegen sie zunächst in einer sehr abstrakten Form vor, weswegen sie für den intuitiven Zugang in Prosa formuliert werden müssen. Eine prägnante Überschrift, die in wenigen Worten die Kernaussage des Modells auszudrücken vermag, fördert das Verständnis hierbei ungemein. Das Zukunftsbild beziehungs-

80 4 Ziel planen

weise das Zielwertsystem sollte anschaulich sein und dabei die jeweiligen Ausprägungen der zugrunde liegenden wesentlichen Merkmale enthalten. Auf die Beschreibung des Zusammenwirkens der einzelnen Ausprägungen der wesentlichen Merkmale sollte besonders geachtet werden. 4.2.5 Wie können konkrete Maßnahmen abgeleitet werden? Die Ableitung konkreter Maßnahmen aus Zukunfts- und Ergebnismodellen bildet die zentrale Aufgabe der Zielplanung. Generell hängt die Qualität der abgeleiteten Maßnahmen sehr stark von den beteiligten Personen mit ihrer Erfahrung, Risikobereitschaft etc. ab. Insbesondere sollte darauf geachtet werden, dass Entscheidungsträger spätestens ab diesem Zeitpunkt an den Diskussionen beteiligt werden. Um Maßnahmen aus Zukunfts- und Ergebnismodellen abzuleiten, werden zunächst deren Auswirkungen auf das Geschäft beziehungsweise auf das Umfeld der zu lösenden Entwicklungsaufgabe analysiert. Werden dabei nur einzelne identifizierte Trendentwicklungen oder Prognosen betrachtet, so gestaltet sich dieser Schritt noch einfach. Im Falle von mehreren alternativen Modellen mit etwas höherer Komplexität muss systematischer vorgegangen werden. Ein übersichtliches Verfahren besteht darin, den einzelnen Modellen tabellarisch die wesentlichen Bereiche zuzuordnen, die von Veränderungen betroffen sein werden. Die Auswirkungen werden anhand der Felder der Tabelle diskutiert und dort dokumentiert (Auswirkungsanalyse). Auf diese Art können gerade in größeren Teams Diskussionen, die ansonsten leicht ausufern, sehr gut moderiert werden. Aufbauend auf der Untersuchung der Auswirkungen können nun Maßnahmen (in der gegebenen Situation umzusetzende Anweisungen) und Handlungsoptionen (Maßnahmen, die unter gewissen Umständen einzuleiten sind) formuliert werden, die die weiteren Schritte der Entwicklung leiten. Strategische wie auch operative Maßnahmen liegen stets im Spannungsfeld zwischen Risiko und Chance. Potenzialträchtige, innovative Entwicklungen bergen oft die Chance, sich gegenüber Wettbewerbsprodukten entscheidend abzusetzen, aber auch das Risiko, nicht, zu spät oder unter nicht vertretbarem Aufwand erreicht zu werden. Werden Maßnahmen speziell für eine mögliche Ausprägung der Zukunft oder zur Erreichung eines Zielwertes eingeleitet und entspricht die Prognose der tatsächlichen Zukunft beziehungsweise wird das Entwicklungsergebnis erreicht, besteht unter Umständen ein kaum einzuholender Vorsprung gegenüber den Wettbewerbern. Tritt die prognostizierte Situation allerdings nicht ein, beziehungsweise wird das Entwicklungsergebnis nicht erreicht, kann sich herausstellen, dass letztlich eine Fehlentscheidung getroffen wurde, die ein Projekt beziehungsweise ein Unternehmen durchaus gefährden kann. Auch wenn sehr viel Energie in die Erstellung eines Zukunfts- oder Ergebnismodells gesteckt wurde, besteht immer noch ein Restrisiko, dass sich die Zukunft doch anders als erwartet entwickelt, oder dass technische Schwierigkeiten nicht ausgeräumt werden können. Die Risiken von Entscheidungen können dadurch verringert werden, dass Maßnahmen definiert werden, welche nicht ausschließlich zu nur einem Zukunftsoder Ergebnismodell passen, sondern auch mit den alternativen Modellen verträg-

4.2 Methoden zur Zielplanung 81

lich sind. Solche risikoärmeren und deshalb auch als „zukunftsrobust“ bezeichneten Maßnahmen können unter Umständen mögliche Chancen nicht im vollen Umfang ausschöpfen. Verallgemeinerte Empfehlungen, wie viele Risiken man sinnigerweise dennoch eingehen sollte, können nicht gegeben werden.

Abb. 39. Analyse möglicher Auswirkungen

Generell sollten hierbei individuell abgewogen werden, in welchem Verhältnis die Auswirkungen bei einer Fehlentscheidung zu den möglicherweise verpassten Chancen stehen. Gerade für die Diskussionsführung in größeren Gruppen bietet sich hierbei analog zu Vorteil-Nachteil-Vergleichen auch eine systematische Gegenüberstellung der Chancen und Risiken an. Handlungsoptionen sind zunächst hypothetische Maßnahmen, die ergriffen werden können, wenn sich eine prognostizierte Situation einstellt. Im Sinne von Notfallplänen können die Handlungsempfehlungen auch dazu dienen, ohne Verzögerung neue Entwicklungspfade einzuschlagen, wenn sich die ursprüngliche Entwicklungsrichtung als Sackgasse herausstellt. In diesem Zusammenhang empfiehlt es sich, Handlungsoptionen nicht nur für das wahrscheinlichste Zukunftsmodell beziehungsweise das potenzialträchtigste Ergebnismodell zu entwickeln, sondern für mehrere alternative Modelle. Sofern diese Handlungsoptionen dokumentiert wurden, ist man beim Eintritt von derzeit noch nicht absehbaren Situationen in der Lage, sehr schnell zu reagieren. Diese Fähigkeit bietet dann eventuell einen enormen Wettbewerbsvorteil.

82 4 Ziel planen

4.3 Zielplanung in der Praxis Die beiden folgenden Beispiele sollen erfolgreiches Planen von Zielen in der Praxis verdeutlichen. Das erste Beispiel stellt dabei eine überschaubare Entwicklungsaufgabe in den Fokus, bei der durch wiederkehrendes, schrittweises Formulieren von Zielen die Entwicklung vorangetrieben wurde. Im zweiten Beispiel soll der strategische Horizont mit einer strategischen Produktplanung in der Anlagentechnik aufgezogen werden. Um die Rekonvaleszenzzeit von Patienten zu minimieren, wird in der Herzchirurgie versucht, immer mehr Operationen minimal invasiv, das heißt ohne Öffnung des Brustkorbs, durchzuführen. Bei Operationen an der Mitralklappe muss das Operationsfeld im Herzen dafür frei präpariert werden, um Platz für die Geräte zu schaffen. Bisherige Lösungen sind nicht zufrieden stellend. In einem kleinen, interdisziplinären Team aus Entwicklern und Medizinern soll ein Konzept zu einem Spreizer entwickelt werden, der durch eine möglichst kleine Körperöffnung in das Herz eingeführt werden kann und dort das Umfeld um die Mitralklappe aufspreizt [Wulf 2002]. Nach anfänglicher Recherche zu bestehenden Lösungen, der Klärung der Anforderungen und einem Brainstorming liegen mehrere Lösungsideen vor. Aufgrund des sehr frühen und unausgereiften Stadiums der Ideen sollen sie vorangetrieben werden, um Funktion und Tauglichkeit nachweisen zu können. Im Folgenden konzentriert sich das Beispiel auf die Lösungsidee eines faltbaren Gelenkmechanismus. Ein erstes Modell aus Pappe zeigt schnell die gravierende Schwachstelle der Lösungsidee: Der Gelenkmechanismus faltet nicht zwangsläufig, das heißt das Auseinanderfalten zweier Schenkel bedingt nicht das Auseinanderfalten der anderen Schenkel. Der Entwickler schließt die Analyse des Ergebnisses des ersten Zyklus mit der Formulierung des Entwicklungszieles ab, das den zweiten Zyklus leiten soll: „Wie muss ein zwangsläufiger Mechanismus aussehen“? Über eine Lösungssuche in ähnlichen Strukturen wird eine Lösung für lineare Zusammenhänge gefunden. Ein Scherengitter – wie es zum Beispiel in herkömmlichen Büroschreibtischlampen vorzufinden ist – erzwingt ein zwangsläufiges Auseinanderspreizen von allen gekoppelten Schenkeln. Schnell findet der Entwickler die Möglichkeit, ein solches Scherengitter zirkulär zu schließen, also Ende und Anfang eines um einen Mittelpunkt gebogenen Scherengitters aus 5 Scheren zu verbinden. Das gefundene Ergebnis dieses zweiten Entwicklungszyklus wird analysiert. Als eine von mehreren Schwachstellen wird vom Entwickler festgestellt, dass die Gelenke quer zu ihrer vorgesehenen Belastungsrichtung stark belastet werden, und bei der notwendigen Verkleinerung auf den im Herzen vorhandenen Bauraum filigran ausfallen müssten. Eine Zielformulierung schließt diesen Schritt ab und gibt gleichzeitig die Richtung für den nächsten Zyklus vor: „Baue einen einfacheren Gelenkmechanismus“! Mit Drahtmodellen versucht der Entwickler, einfachere Gelenke zu entwickeln, und bildet Ösengelenke. Allerdings ist der gesamte Mechanismus bei 5 Scheren aufgrund der gewonnen Freiheitsgrade in den Ösengelenken statisch unterbe-

4.3 Zielplanung in der Praxis 83

stimmt. Das Ziel für den nächsten Zyklus wird also folgendermaßen formuliert: „Mache den Mechanismus statisch bestimmt“. Im letzten Zyklus reduziert der Entwickler die Zahl der Gelenkkreuze auf 3 und schafft so einen stabilen Mechanismus. In weiteren Schritten, die hier nicht vertieft werden sollen, wird auf der Grundlage dieser Idee ein Konzept entwickelt, dass tatsächlich die Anforderungen erfüllt und inzwischen zum Gebrauchsmuster angemeldet worden ist. Das vorangehende Beispiel zeigt, dass auch in kleinteiligen Entwicklungsschritten die Vorgabe von Entwicklungszielen einen im Kern kreativen Prozess strukturiert vorantreibt. Der Entwickler navigiert hierbei durch den übergeordneten Prozess der Lösungsfindung, in dem immer wieder Ziele auf der Grundlage einer Analyse der Ist-Situation formuliert werden. Das im Folgenden ausführlich dargestellte Beispiel zeigt eine strategische Produktplanung in der Anlagentechnik. Es soll verdeutlichen, wie die Methoden und Ergebnisse der einzelnen Schritte einer strategischen Produktplanung zusammenhängen, und wie durch die systematische Erarbeitung von Zielen letztendlich der Erfolg einer Entwicklung sichergestellt werden kann. Nach einigen Fehlentwicklungen erkannte ein Unternehmen, das seit vielen Jahren im Markt für maschinenbauliche Anlagen tätig war, die Notwendigkeit zu einer intensiveren Produktplanung. Zur Unterstützung dieses Prozesses boten sich prinzipiell eine SWOT-Analyse [Thompson et al. 1996] oder die Anwendung der Szenariotechnik [Gausemeier et al. 1996] an. Da zumindest ein Mitarbeiter des Produktmanagements in der Vergangenheit positive Erfahrungen mit der Szenariotechnik gemacht hatte, einigte man sich auf dieses Vorgehen. Das Unternehmen deckte zu dieser Zeit die Leistungsbereiche Vertrieb und Service, Entwicklung, Fertigung und Montage sowie Auslieferung und Inbetriebnahme der Produkte beim Kunden ab. Die Herstellung erfolgte jeweils auf Basis kundenspezifischer Anforderungen, was schwerpunktmäßig zu Varianten- und Anpassungskonstruktionen führte. Die Anlagen wurden vorwiegend in Einzelfertigung bis hin zu Kleinserien (5 bis maximal 100 Stück im Verlauf mehrerer Jahre) erstellt. Der Anlagenbau wird von vielen Merkmalen bestimmt. Um diese Merkmale arbeitsteilig zu sammeln, legten die Mitarbeiter des Produktmanagements zunächst übergeordnete Bereiche fest, aus denen zu berücksichtigende Merkmale stammen können. In diesem Fall einigte man sich auf die Bereiche „ökonomisches Umfeld“, „Technologie“, „Kunden/Märkte“, „Lieferanten“ und „Branche“. Diese Bereiche wurden als einzelne Arbeitspakte für die Recherche an die Mitarbeiter im Produktmanagement verteilt. Für die Recherchen konnten interne Informationen wie auch die üblichen Medien Fachliteratur und Internet herangezogen werden. Diese Recherche als solche führte zu einem zusätzlichen Kompetenzaufbau im Unternehmen. Auch der interne Informationsaustausch wurde maßgeblich gestärkt. Durch diese Nebenwirkungen der Methode gab es eine Reihe von Verbesserungsvorschlägen im Alltagsgeschäft, zum Beispiel zu internen Abläufen und aktuellen Produkten, die unabhängig vom Projekt der Produktplanung waren. Die Zahl der gefundenen Merkmale war allerdings so groß, dass auf dieser Basis unmöglich sinnvolle Zukunftsbilder abzuleiten waren. Es war deshalb notwen-

84 4 Ziel planen

dig, diese Zahl deutlich einzuschränken. Dazu und wegen der starken Ausrichtung auf Kundenwünsche beschlossen die Mitarbeiter des Produktmanagements, die gesammelten Merkmale von den wichtigsten Vertriebspartnern und einigen ausgewählten Kunden bezüglich ihrer Wichtigkeit bewerten zu lassen. Da die Anzahl der Befragten relativ groß war, erstellte man eine standardisierte Frageliste, die dann per Email verteilt wurde. Die Rücklaufquote der Fragebogenaktion war mit etwa 50 % sehr gut. Um die Fülle des Umfrageergebnisses zu strukturieren, wurde die jeweilige durchschnittliche Bedeutung je Merkmal in einem Säulendiagramm dargestellt. Entsprechend einer ABC-Analyse konnten nun Klassen mit sehr wichtigen, durchschnittlich wichtigen und unwichtigen Merkmalen festgelegt werden. Die 40 wichtigen Merkmale wurden nach einer kritischen Diskussion der Ergebnisse durch zwei Merkmale ergänzt, für die zunächst eine durchschnittliche Wichtigkeit ermittelt worden war. Die Auswertung der Fragebögen lieferte somit insgesamt 42 Merkmale. Durch die Auswertung der Kommentarzeilen aus den Fragebögen gewann man noch zusätzlich wertvolle Anregungen zur kurzfristig umsetzbaren Verbesserung der Produkte.

r

V

Abb. 40. Ausschnitt aus der Einflussmatrix (Aktiv- und Passivsummen beziehen sich nur auf die dargestellten Felder)

4.3 Zielplanung in der Praxis 85

Um Handlungsoptionen für das Unternehmen festzulegen, stellte sich primär die Frage, wie sich die Merkmale in Zukunft entwickeln könnten. Da dies bei 42 Merkmalen zu aufwendig gewesen wäre, einigte sich das Team im Produktmanagement darauf, die Anzahl weiter zu reduzieren und den Fokus auf wenige aber entscheidende Merkmale zu legen. Die dazu aufgestellte Einflussmatrix enthielt alle 42 bedeutenden Merkmale. Zeile für Zeile wurde die gegenseitige Beeinflussung in einem Team aus Mitarbeitern der Entwicklungs- und Forschungsabteilung, des Vertriebs, der Fertigung und der Geschäftsleitung diskutiert und festgelegt. Aus dieser Diskussion heraus rückten einigen Teilnehmern Abhängigkeiten zwischen Merkmalen ins Bewusstsein, die sie im Vorfeld nicht in dieser Form gesehen hätten. Allerdings ist anzumerken, dass bei dieser 42 x 42 Felder großen Matrix insgesamt 1722 Merkmalskombinationen bewertet werden mussten. Dies stellt einen erheblichen kognitiven Anspruch dar, der nicht en passant geleistet werden kann. Mit den notwendigen Pausen und durch die Notwendigkeit, mehrere Mitarbeiter in den Prozess einzubeziehen, waren zudem große Zeitressourcen gebunden. Mithilfe einer einfachen Tabellenkalkulation ermittelten die Mitarbeiter des Produktmanagements nach diesem Workshop die Aktiv- und Passivsummen für die einzelnen Merkmale sowie deren Aktivität und Kritikalität. Um den Teilnehmern des Workshops dieses Ergebnis anschaulich zur Verfügung stellen zu können, stellten sie es als Portfolio dar. In diesem konnte man gut erkennen, dass 16 der betrachteten Merkmale besonders kritisch waren. Bereits bei der Betrachtung dieser Merkmale konnten Bereiche identifiziert werden, die bei der bisherigen Produktplanung aber auch bei der späteren Entwicklung der Produkte sehr wahrscheinlich nicht in ausreichendem Maße berücksichtigt worden wären. Die Bereiche sind in der folgenden Abbildung zusammengefasst.

Abb. 41. Liste der wesentlichen Merkmale, den Einflussbereichen zugeordnet

86 4 Ziel planen

Für die 16 wesentlichen Merkmale wurden nun mögliche Entwicklungen über die folgenden 10 Jahre prognostiziert. Dazu befragten die Mitarbeiter des Produktmanagements Experten (langjährige Mitarbeiter aus Vertrieb und Entwicklung sowie Kunden), welche zukünftigen Entwicklungen sie bezüglich der bedeutenden Merkmale erwarten. Die gewonnenen Ergebnisse konnten durch Recherchen im Internet und in der Literatur (Fachzeitschriften, Berichte etc.) erweitert werden. Um Hinweise auf technologische Trends zu erhalten, wurde zusätzlich eine Patentrecherche durchgeführt. Die Projektionen wurden auf ihre Bandbreite hin untersucht und teilweise ergänzt. So führten die Projektionen nun zu alternativen, wahrscheinlich erscheinenden Vorhersagen. So wurden zum Beispiel für das Merkmal „Kaufentscheidung“ die wahrscheinliche Prognose „Langfristnutzen“ und die extremen aber denkbaren Projektionen „Minimalfunktionen“ und „Hightech und Innovationsgrad“ entwickelt. Insgesamt ergaben sich so für die 16 Merkmale 47 Ausprägungen.

Abb. 42. Zukunftsprojektionen des Merkmals „Kaufentscheidung“

Aus den 47 Ausprägungen der wesentlichen Merkmale sinnvolle Zukunftsbilder abzuleiten, erschien aufgrund der hohen Zahl theoretisch möglicher Kombinationen zunächst sehr aufwendig. Um hier den Aufwand deutlich zu reduzieren, wurde in einem Workshop die Konsistenz einzelner Kombinationen der Merkmale bewertet. Eine Konsistenzmatrix mit der Gegenüberstellung der 16 wesentlichen Merkmale mit ihren jeweils zwei bis vier zukünftigen Ausprägungen in Spalten und Zeilen war die Basis für eine systematische Durchdringung der Konsistenzfragen. Als Bewertungsmaßstab für die Konsistenz einigte man sich auf eine Skala von 1 (total inkonsistent) bis 5 (sehr starke Konsistenz). Da bei der Konsistenzprüfung nur ungerichtete Bezüge bestehen, war es ausreichend, nur eine Halbmatrix zu bearbeiten.

4.3 Zielplanung in der Praxis 87

Abb. 43. Konsistenzmatrix

Die Matrix wies schon erste Indizien auf, welche Einzelbilder gut und welche auf keinen Fall zusammenpassen würden. Letztlich war die Zahl der denkbaren Zukunftsmodelle aber immer noch relativ groß. In diesem Fall wäre eine Clusteranalyse gut geeignet gewesen, um Szenarios abzuleiten. Da man aber keine Ressourcen für diese rechnerbasierte Analyse verfügbar hatte, wurde ein pragmatischer Weg gewählt. Ausgehend von einem Projektionspaar mit sehr hoher Konsistenz (Wert 5) wurden schrittweise weitere dazu hoch konsistente Projektionen hinzugefügt. Nach mühsamen Diskussionen ergaben sich so fünf Szenarios.

Abb. 44. Ergebnis aus der Szenariobildung mittels stufenweiser Konsistenzbetrachtung

88 4 Ziel planen

Um die so gewonnenen Szenarios für die Produktplanung besser verständlich zu machen, wurden sie ausformuliert. Kunden und Märkte: Im globalen Wettbewerb kämpfen Anlagenhersteller immer härter darum, ihren technologischen Vorsprung zu halten. Während die auf dem Markt erzielbaren Preise für die Grundausführung einer Anlage fallen, wächst gleichzeitig der Anspruch der Kunden. Anlagenbetreiber fordern nicht nur technisch höchst leistungsfähige, auf ihre spezifischen Bedürfnisse individuell angepasste Produkte. Sie erwarten darüber hinaus eine „Rundumversorgung“ über die gesamte Produktlebensdauer, das heißt eine Versorgung außerhalb des bisherigen Stammgeschäfts in Form erweiterter Serviceleistungen. Da Kunden nicht bereit sind, Risiken bei der Anlagenbeschaffung einzugehen, steigt die Bedeutung der Reputation der Anlagenhersteller … Produkte und Technologien: Auf die zunehmenden Ansprüche der Kunden reagieren die Anlagenhersteller mit mechatronischen Lösungen, die eine komplexe Elektro- und Softwaretechnik enthalten. Gleichzeitig nimmt die Zahl der vom Markt geforderten Varianten zu. Anlagen werden daher im Baukastensystem aus einer standardisierten Grundausführung mit zusätzlichen, kundenindividuell entwickelten und gefertigten Komponenten gebaut. Dadurch können die unterschiedlichen Kundenwünsche leichter und flexibler erfüllt werden. Gleichzeitig bleibt die technische Komplexität der Anlagen im Engineering und bei der Herstellung beherrschbar … Unternehmen und Organisation: … Abb. 45. Arbeitsergebnis der Szenariobildung: Ausformuliertes Szenario für die Produktplanung (Ausschnitt)

Auf Basis der Szenarios konnten nun die eigentlichen Handlungsoptionen abgeleitet werden. Dazu wurde ein Workshop mit einigen Experten und Entscheidungsträgern im Unternehmen veranstaltet. Aus den Ergebnissen dieses Workshops ließen sich schließlich strategische Maßnahmen ableiten, die anschließend in sprachlich aufbereiteter Form im Unternehmen vermittelt wurden.

4.3 Zielplanung in der Praxis 89

Erfolgsentscheidend für kleine und mittlere Unternehmen ist, sich als technologisch exzellenter Partner im globalen Wettbewerb zu positionieren. Technologien, die sich nicht mehr als ausreichend leistungsfähig erweisen, sind schnell durch leistungsfähigere Technologien zu substituieren. Neue Technologien müssen daher möglichst schnell in neuen Produkten eingesetzt und dem Kunden individuell zur Verfügung gestellt werden. Um die erforderlichen Technologieentwicklungen voranzutreiben, bilden Anlagenhersteller Entwicklungsallianzen, um benötigtes Know-how und benötigte Investitionen zu bündeln. Dadurch erhalten sie die Chance, ein dominantes Design am Markt zu etablieren und preispolitische Spielräume zu schaffen. Dazu ist der Aufbau von Kernkompetenzen durch eine strategische Technologieplanung nötig … Die strategische Stoßrichtung für Hersteller maschinenbaulicher Anlagen in Szenario 1 lautet daher: Technologische Exzellenz im globalen Wettbewerb durch den Aufbau von Kernkompetenzen durch strategische Technologieplanung, die Förderung der Mitarbeiterqualifikation und Kreativität in interdisziplinären Arbeitsund Lerngemeinschaften und durch die Modularisierung des Engineeringprozesses zur verstärkten Zeit- und Prozessorientierung zu erzielen. Abb. 46. Ergebnis der Zielplanung: Strategische Maßnahmen für das Unternehmen

Derartige Maßnahmen wurden für alle Szenarios definiert. Um das wirtschaftliche Risiko möglichst gering zu halten, konzentrierte sich das Unternehmen nicht nur auf die Handlungsanweisungen eines Szenarios, sondern setzte vor allem die szenarioübergreifenden Punkte um. Die getroffenen Maßnahmen erwiesen sich in den folgenden Jahren als erfolgreich. Die verstärkte Zusammenarbeit mit den Kunden führte zu einer schnelleren und genaueren Anforderungserfassung. Daneben stieg das Ansehen des Unternehmens bei den Kunden durch die verstärkte Zusammenarbeit. Außerdem konnten die Produktkosten durch eine einfachere Bauweise der Anlagen gesenkt werden. Auch die Absatzzahlen waren gut kalkuliert und so wurden die danach entwickelten Produkte zu Verkaufsschlagern. Dieses Beispiel verdeutlicht, welchen Nutzen eine systematische strategische Zielplanung für ein Unternehmen hat. Mithilfe der Zielplanung wird sichergestellt, dass die richtigen Ziele verfolgt werden. Ferner werden immer wieder Erkenntnisse gewonnen, die auch im laufenden Betrieb helfen, Produkte und Abläufe zu verbessern. Es wird auch deutlich, dass eine gewissenhafte Zielplanung viel Aufwand in sich birgt. Mitarbeiter müssen zunächst motiviert werden, mühsamen Diskussionen in Workshops nicht aus dem Weg zu gehen. Auch die vorausgehenden Recherchen nehmen viel Zeit in Anspruch. Mangelt es hier an Klarheit und dem gemeinsamen Verständnis über die Notwendigkeit einer gewissenhaften Zielplanung, kann das zu Resignation und letztendlich zum Scheitern führen.

90 4 Ziel planen

4.4 Zusammenfassung Wie sich gezeigt hat, hängt der Erfolg von Produkten, Projekten und Unternehmen von einer Vielzahl von Merkmalen der jeweiligen Situation ab, deren zukünftige Entwicklungen nur schwer zu überblicken sind. Daher sollte man sich intensiv mit der Planung und Formulierung von Zielen auseinander setzen und entsprechende Ressourcen zur Verfügung stellen. Um strategische Maßnahmen für ein Unternehmen zu definieren, kann es helfen, konsistente Zukunftsmodelle zu erarbeiten. Diese basieren auf der teilweise umfangreichen Sammlung, Verdichtung und Strukturierung von internen und externen Merkmalen sowie der Abschätzung von deren Entwicklung in der Zukunft. Hieraus abgeleitete, kurz- bis langfristige Maßnahmen können die unmittelbare Entwicklung von Nachfolgeprodukten, das Einführen neuer Produktlinien oder das Erschließen neuer Märkte sein, aber auch der Ausbau oder die Aufgabe von Unternehmenskompetenzen. Für die operative Zielplanung ist es erforderlich, sich über die zahlreichen produkt- und prozessbezogenen Zielgrößen und deren momentanen Ausprägungen im Klaren zu sein. Realistische, aber fordernde Vorwegnahmen der Entwicklungsergebnisse einzelner Zielgrößen werden zu alternativen Ergebnismodellen verdichtet. Nach der Analyse der Auswirkungen, dem notwendigen Einsatz von Ressourcen und einer Abschätzung von Chancen und Risiken für die Ergebnismodelle wird eines ausgewählt und daraus Maßnahmen und Handlungsoptionen abgeleitet. Dabei ist zu beachten, dass situationsspezifische Merkmale aus der übergeordneten, strategischen Planungsphase auch als Anforderungen für ein einzelnes Projekt zur Entwicklung eines bestimmten Produktes dienen können, aber nur in den seltensten Fällen für eine vollständige operative Zielplanung ausreichen werden. Es ist deshalb notwendig, das Entwicklungsziel für ein einzelnes Projekt im Hinblick auf Unternehmensziele, Markt- und Kundenziele sowie persönliche Ziele zu definieren und zu planen. Die dafür notwendigen Schritte sind, wie in diesem Kapitel dargestellt, denen der strategischen Planung ähnlich, greifen jedoch Erkenntnisse dieser auf und haben das einzelne Projekt und dessen Umfeld im Fokus. Es geht dabei darum, einen Zielrahmen für die konkrete Entwicklungssituation abzuleiten. Dies gilt auch für Entwicklungen, die ohne strategische Perspektive durchgeführt werden. Die Zielplanung beantwortet also für das Unternehmen, das Projekt beziehungsweise die Mitarbeiter die Frage, was zu tun ist. Im Folgenden muss geklärt werden, wie dies am Besten zu erreichen ist. Dies wird im folgenden Kapitel beschrieben.

5 Ziel analysieren

Auf die Zielplanung folgt typischerweise eine detaillierte Anforderungsklärung oder allgemeiner – die Zielanalyse: Auch wenn nach der Zielplanung bekannt ist, was zu tun ist (welche Produkte entwickelt werden sollen, beziehungsweise welche Entwicklungsziele zu erreichen sind), sind für einen erfolgreichen Entwicklungsprozess noch viele wichtige Fragen zu beantworten. Welche Funktionen sind zu realisieren? Mit welchen Fertigungsverfahren soll das Produkt hergestellt werden? Welche Vorschriften sind bei Herstellung, Vertrieb, Nutzung und Entsorgung zu berücksichtigen? Die Quellen für Antworten auf derartige Fragen nach den Entwicklungszielen sind sehr vielfältig. Dementsprechend aufwendig ist es, diese Informationen in ausreichendem Umfang zu erheben und gegebenenfalls zu quantifizieren. Die gesammelten und aufbereiteten Informationen dienen als verbindliche Basis für die eigentliche Entwicklungsarbeit aller Beteiligten, häufig sogar als Grundlage für Verträge. Im folgenden Kapitel soll dargestellt werden, wie die für eine Produktentwicklung relevanten Informationen systematisch gesammelt und aufbereitet werden können, um damit die Ziele trotz des in Produktentwicklungsprozessen üblichen Zeitdrucks so vollständig wie erforderlich zu analysieren und zu dokumentieren.

5.1 Folgen unzureichender Zielanalyse An einem Wintertag brach der Münchner S-Bahnverkehr zusammen. Die Fahrzeugtüren öffneten sich bei minus 20° C nicht mehr, was im Gegensatz zu den Versuchsergebnissen während der Entwicklung stand. Bei den üblichen Temperaturtests in der Klimakammer traten auch bei weit tieferen Temperaturen keine Probleme auf. Allerdings hatte man eine im Alltagsbetrieb ständig auftretende Randbedingung nicht berücksichtigt. In München fahren die S-Bahnen im Stadtzentrum durch einen Tunnel. Dabei schmilzt im Winter das Eis auf den Zügen. Nach dem Herausfahren aus dem Tunnel gefror daher das in den Türmechanismus eingedrungene Schmelzwasser wieder und blockierte die Türen. Es wurden einige Alternativen zur Lösung dieses Problems ausgearbeitet. Unter anderem hätte man die Züge mit Flügeltüren wie im Busbetrieb nachrüsten können. Diese Idee wurde allerdings wieder verworfen, da sie mit erheblichen Kosten verbunden gewesen wäre. So blieb es bei einigen kleinen Änderungen. Die Dichtungen wurden so verändert, dass weniger Schmelzwasser in die Taschen eindringen und besser wieder abfließen konnte. Außerdem wurde das Problem in die Anforderungslisten für

92 5 Ziel analysieren

spätere Zuggenerationen aufgenommen. Bei den neuen S-Bahnzügen, die 30 Jahre später in Betrieb gingen, wurden daher Flügeltüren eingebaut, die auch im Winter problemlos funktionieren.

Abb. 47. Taschentür der alten S-Bahngeneration (links), Flügeltür der neuen S-Bahngeneration (rechts) (Mit freundlicher Genehmigung der DB AG.)

Dieses Beispiel verdeutlicht, dass vergessene Anforderungen erhebliche Auswirkungen auf den weiteren Entwicklungsprozess haben können, wie hohe Änderungskosten, Imageschäden und möglicherweise sogar Regressansprüche. Die große Bedeutung von Kundenforderungen als eine der wichtigsten Dimensionen von Zielgrößen zeigt das Beispiel des Ford „Edsel“ [Warnock 1980]. Um im Wettbewerb mit den Konkurrenten GM und Chrysler mithalten zu können, wollte Ford eine zusätzliche Baureihe im mittleren Preissegment einführen. Dazu wurden in den frühen 50er Jahren umfangreiche Marketingstudien durchgeführt. Darauf basierend sollte die eigene Produktpalette, entsprechend der Konkurrenz, um zwei Baureihen, einem kleinen und einem großen „Edsel“, ergänzt werden. Um sich von den Wettbewerbern abzuheben, entstand ein neuartiges Design mit einer betont vertikalen Gestaltung des Kühlergrills im Frontbereich und horizontalen Elementen im Heckbereich. Ein halbes Jahr früher als ursprünglich geplant brachte Ford den „Edsel“ im Herbst 1957 auf den Markt. Der Wagen wurde ein Ladenhüter – statt geplanter 200 000 Exemplare pro Jahr, wurden innerhalb von drei Jahren nur knapp 111 000 Pkws verkauft. Ford verlor zwischen 250 und 350 Mio. $ und stellte nach drei Jahren die Produktion ein, um weitere Verluste zu verhindern. Für den Misserfolg gab es mehrere Gründe. Zum einen war die Wirtschaft gerade an einem Tiefpunkt angelangt, was zu einem Rückgang der Pkw-Verkaufs-

5.2 Methoden zur Analyse von Zielen 93

zahlen führte. Gleichzeitig gingen für Ford die Marktanteile zurück, was zusätzlich zu diesem Misserfolg beigetragen hatte. Der für 1958 kalkulierte Preis des „Edsel“ konkurrierte mit dem niedrigeren Preisniveau der Wettbewerber basierend auf der Preisbasis 1957. So verkaufte sich der „Edsel“ in den ersten Monaten kaum, was ihm einen schlechten Ruf einbrachte. Als ausschlaggebender erwies sich allerdings sein Design. Es war seiner Zeit damals voraus und traf damit nicht den aktuellen Geschmack der Kunden. Der Kühlergrill wurde in der Öffentlichkeit zwar stark diskutiert, fand dort aber keine Akzeptanz. Nur zehn Jahre später wurde ein ähnlicher Kühlergrill eines Pontiac von den Kunden angenommen und verkaufte sich gut. Ebenso war die Wahl des Namens nicht glücklich: Edsel Ford, Sohn von Henry Ford, konnte nicht aus dem Schatten seines Vaters treten. Er war zu unbekannt, als dass sein Name als Zugpferd hätte dienen können.

Abb. 48. Ford Edsel (Mit freundlicher Genehmigung der Ford-Werke AG Deutschland.)

An diesem Beispiel zeigt sich deutlich der Einfluss des Marktes und der Kunden. Produkte können zwar technisch ausgereift sein, aber wenn sie zu teuer sind oder dem Geschmack der Kunden nicht entsprechen, lassen sie sich nicht verkaufen. Daher sind intensive Marktbeobachtungen und Untersuchungen der Kundenwünsche eine der entscheidenden Voraussetzungen für den Verkaufserfolg eines Produktes.

5.2 Methoden zur Analyse von Zielen Bei der Entwicklung eines erfolgreichen Produktes müssen eine Vielzahl von Entwicklungszielen erreicht werden. Zu den allgemeinen Entwicklungszielen gehören beispielsweise Termine, die Ressourcenplanung oder teamspezifische Ziele. Beziehen sich diese Entwicklungsziele auf das zu entwickelnde Produkt und den dafür notwendigen Entwicklungsprozess, spricht man von Anforderungen.

94 5 Ziel analysieren

In ihrer Gesamtheit stellen Anforderungen den Rahmen für die Entwicklung dar, und haben mandatorischen Charakter. Bei Nichterfüllung von Anforderungen muss in der Regel nachgebessert werden. Eine Entwicklung ist somit erst abgeschlossen, wenn alle Anforderungen berücksichtigt und erfüllt worden sind. Quellen für Anforderungen können beispielsweise der Markt, Gesetze, Normen, Unternehmensstrategien, der Wettbewerb, Kunden, der Vertrieb und der Service sowie Zulieferer sein. Obwohl die Quellen weitestgehend bekannt sind, ist es dennoch anspruchsvoll, Anforderungen zu erheben, da sie oftmals unscharf formuliert beziehungsweise nur implizit vorhanden sind. Bei der Vielzahl unterschiedlicher Anforderungen bestehen in der Regel Abhängigkeiten, die zu nicht miteinander zu vereinbarenden Zielen führen können. Um diese Fülle der Anforderungen verarbeiten zu können, ist es gerade bei großen Entwicklungsprojekten nützlich, die ermittelten Anforderungen zu strukturieren und zu dokumentieren. 5.2.1 Wie können Zielgrößen ermittelt werden? Bevor mit der Lösungssuche begonnen werden kann, ist es üblich, sich zunächst mit der Sammlung von Anforderungen zu beschäftigen. Eine ausreichend vollständige Anforderungsliste ist in der Regel die Basis für eine zielgerichtete Lösungssuche und damit für eine erfolgreiche Produktentwicklung. Anforderungen können aus den unterschiedlichsten Bereichen eines Unternehmens, dem Markt oder der Gesellschaft resultieren. Nachfolgend wird betrachtet, wie unterschiedliche Typen von Anforderungen ermittelt werden können. Viele Informationen sind ausschließlich in den Köpfen von Kunden und Mitarbeitern vorhanden. Ein Teil dieses Wissen liegt implizit vor, es ist uns selber also nicht bewusst. Ähnliches ist zu beobachten, wenn vorhandenes Wissen aus einer falschen Einschätzung heraus nicht weiter gegeben wird. Implizites Wissen lässt sich nur näherungsweise mithilfe von Fragetechniken erfassen [Herbig 2001]. Hypothesen können zur Konfrontation der Befragten dienen, um implizites Wissen „herauszulocken“. Falsche Informationen können hierbei korrigiert und fehlende zum Gesamtverständnis hinzugefügt werden. Dagegen kann das explizite Wissen systematisch erfasst und interpretiert werden. Selbst kurz gefasste, technische Beschreibungen beinhalten eine große Datenmenge und müssen in die sprachliche Begriffswelt übersetzt werden. Liegt beispielsweise ein Auftragstext einer Firma vor, so kann mithilfe einer Textanalyse eine strukturierte Darstellung der Informationen davon abgeleitet werden. Bei der Textanalyse wird versucht, zunächst den Aufbau des Textes zu erkennen. Dazu kann er gedanklich in Teilaussagen zerlegt und den persönlichen Wissenskategorien zugeordnet werden. Den Vorkenntnissen entsprechend wird man sich während des Lesens mit bereits bekannten Dingen weniger auseinander setzen, neue und wichtige Inhalte dagegen hervorheben, um sie später intensiver zu verarbeiten. Dazu können zum Beispiel die entsprechenden Textstellen markiert werden. Bei komplexen Texten ist das Aufdecken von Zusammenhängen, Querverweisen und Abhängigkeiten erforderlich. Dabei kann es sehr hilfreich sein, wichtige Pas-

5.2 Methoden zur Analyse von Zielen 95

sagen herauszulösen und – beispielsweise stichpunktartig – zu verdichten. Eine grafische Darstellung der Sachverhalte kann das Verständnis ebenfalls unterstützen. Hierfür eignen sich zum Beispiel Mind Mapping, Wirkungsnetze und Ursachen-Wirkungsanalyse. Auf diese Weise können die in der jeweiligen Situation wichtigen Inhalte leichter erkannt werden. Generell gilt es, Dokumente immer mit „gesundem Menschenverstand“ und einer kritischen Grundhaltung zu hinterfragen. Wird im Auftragstext eine eindeutige Abweichung von bekannten Informationen erkannt, muss dieser Widerspruch mit dem Kunden besprochen werden. In der Praxis kommt es nicht selten vor, dass verschiedene, aber dasselbe Produkt betreffende Dokumente, widersprüchliche Aussagen beinhalten. Diese Widersprüche sollten gleich zu Beginn geklärt werden. Mit einer Textanalyse können die relevanten Inhalte eines Dokumentes richtig, vollständig und in ihrem Gesamtzusammenhang erfasst werden.

Abb. 49. Beispiele für Anforderungsquellen

Bei der Entwicklung neuer Produkte müssen viele Gesetze, Vorschriften und Normen berücksichtigt werden. Beispielsweise sind bei Pkws bestimmte Abgasnormen einzuhalten, Druckmaschinen müssen Arbeitsschutzvorschriften erfüllen und Fahrräder müssen eine funktionsfähige Beleuchtung besitzen. Diese Art von Anforderungen wird in Unternehmen oft von einer zentralen Normenstelle verwaltet. Häufig sind Zusammenstellungen relevanter Vorschriften für Vorgängerprodukte vorhanden, die als Basis für das neue Produkt genutzt werden können. Allerdings muss zunächst geprüft werden, ob all diese Vorschriften noch aktuell und für das neue Produkt ausreichend sind. Deshalb empfiehlt sich eine Recherche in entsprechenden Datenbanken. Gerade bei komplexen Produkten wie zum Beispiel Pkws oder Schienenfahrzeugen ist die Anzahl der Vorschriften sehr groß. Um das Risiko zu vermindern, dass wichtige Anforderungen vergessen werden, ist es hilfreich, wenn strukturierte Sammlungen häufig wiederkehrender Anforderungsarten erstellt werden, um sich dieser in zukünftigen Entwicklungsprojekten bedienen zu können. Solche Sammlungen werden auch als Checklisten bezeichnet. Da Anforderungen einem stetigen Wandel unterliegen, müssen diese Checklisten kontinuierlich gepflegt werden.

96 5 Ziel analysieren

Abb. 50. Checkliste für die Anforderungsklärung in allgemeiner Form [Pahl et al. 2003]

5.2 Methoden zur Analyse von Zielen 97

Markt- und Kundenanforderungen gewinnen kontinuierlich an Bedeutung. Kunden und Kundenmeinungen sind meist sehr vielfältig und können auch ständigen Veränderungen unterliegen. Der notwendige Aufwand für das Sammeln von Kundenanforderungen sollte deshalb nicht unterschätzt werden. Dabei kann man sich nicht allein auf vorgefertigte Checklisten verlassen, sondern muss diese um kundenspezifische Anforderungen erweitern. Zum Erheben von Kundenanforderungen können Fragebögen (in Papierform oder per Internet) verwendet oder die Kunden mündlich, in Form von Kundeninterviews, befragt werden. Auch Gespräche mit Experten, wie zum Beispiel mit Händlern und Fachleuten aber auch speziellen Kunden, liefern entsprechende Hinweise auf die Wünsche der Kunden. Eine geeignete Fragetechnik ist in dieser Situation sehr hilfreich. Bei der Auswahl einer für die jeweilige Situation geeigneten Methode sollten einige Parameter berücksichtigt werden. Schriftliche Fragebogenaktionen können relativ kostengünstig ausfallen, da keine geschulten Interviewer notwendig sind. Die Ergebnisse der einzelnen Fragebögen sind gut untereinander vergleichbar. Die Aussagekraft einer statistischen Auswertung hängt aber sehr stark von der Anzahl der auswertbaren Bögen ab; eine oft sehr geringe Rücklaufquote muss einkalkuliert werden. Dies ergibt Schwierigkeiten, wenn die Zielgruppe sehr speziell und klein ist. Des Weiteren kann bei Fragebögen nicht direkt nachgefragt werden, wenn Unklarheiten in den Antworten auftreten. Mit persönlichen Interviews werden die angeführten Probleme umgangen und erhöhen damit den Informationsgehalt. Allerdings ist hierbei der Zeit- und Kostenaufwand deutlich höher als bei einer Fragebogenaktion. Um den Aufwand bei Interviews und Fragebogenaktionen zu reduzieren, sollten versucht werden, Ergebnisse aus vorangegangenen Befragungen zu übernehmen. Hierbei ist aber Vorsicht geboten, dass nicht mehrere eigentlich unterschiedliche Zielgruppen fälschlicherweise zusammengeführt werden. Wenn Produkte für den gewerblichen Einsatz entwickelt werden, so ist es wichtig zu wissen, welche zusätzliche Anforderungen im Rahmen der Wertschöpfungskette zu erwarten sind. Dazu müssen die Endkunden und deren Bedürfnisse bekannt sein, was für Zulieferer unter Umständen schwierig ist. So ist im Falle eines Herstellers von Automatikgetrieben der direkte Kunde ein PKW-Hersteller. Neben diesem direkten Kunden haben auch Anforderungen der Endkunden der Pkws eine große Bedeutung sein, so den Forderungen nach Schaltkomfort, Akustik und Verbrauchsminimierung. Eine die Kaufentscheidung meist stark beeinflussende Kundenanforderung ist der Verkaufspreis eines Produktes. Um den am Markt erzielbaren Preis zu ermitteln, eignet sich zum Beispiel ein Vergleich des eigenen Produktes mit Wettbewerbsprodukten oder eine gezielte Befragung der Kunden. Aus den daraus ermittelten Ergebnissen lassen sich die tolerierbaren Kosten für das Produkt im Sinne eines Target Costing ableiten. Ebenso für den Verkaufserfolg eines Produktes entscheidend ist, dass es bezüglich der für die Kunden wichtigen Eigenschaften „besser“ ist als die Produkte der Wettbewerber. Deshalb ist ein intensiver Vergleich mit Konkurrenzprodukten in Form eines Produkt-Benchmarking sinnvoll.

98 5 Ziel analysieren

Durch ein Benchmarking können die Stärken und Schwächen eines Unternehmens, von Produkten oder auch von Prozessen herausgearbeitet und auf dieser Basis gezielte Maßnahmen zur Verbesserung der aktuellen Situation eingeleitet werden. Häufig werden auch sprunghafte Verbesserungen ermöglicht, da indirekt Wissen und Erfahrungen anderer über die Erkenntnisse aus dem Benchmarking genutzt werden können.

Abb. 51. Verbesserung der Unternehmensentwicklung durch Benchmarking

Um ein Produkt-Benchmarking durchzuführen, muss zunächst definiert werden, welche Produktmerkmale miteinander verglichen werden sollen. Häufig sind dies Kundenanforderungen, die für das Unternehmen oder das Produkt strategisch relevant sind [Fahrni 2002]. Kunden, die einen Sportwagen kaufen möchten, werden zum Beispiel auf Motorleistung, Maximalgeschwindigkeit oder Beschleunigung achten. Dem Kraftstoffverbrauch ebenso wie dem Preis werden sie bei der Kaufentscheidung eine eher geringere Bedeutung beimessen. Nachdem die zu vergleichenden Zielgrößen festgelegt sind, stellt sich die Frage nach dem Benchmarking-Partner. Dieser kann im eigenen oder in fremden Unternehmen sowie in gleichen oder branchenfremden Geschäftsbereichen zu finden sein. Jedes dieser Partnermodelle weist Vor- und Nachteile auf. Im eigenen Unternehmen sind die Daten meist besser zugänglich, allerdings ist der Vergleich mit Konkurrenzprodukten häufig interessanter. Dabei können zwei Formen unterschieden werden: das „partnerschaftliche“ und das „feindliche“ Benchmarking. Bei einem partnerschaftlichen Benchmarking wird angestrebt, dass beide Partner vom Vergleich ihrer Produkte profitieren. Ähnlich wie bei einem unternehmensinternen Benchmarking, gestaltet sich die Informationssammlung aufgrund des beidseitigen Einverständnisses bei einem partnerschaftlichen Benchmarking vergleichbar einfach. Bei einem feindlichen Benchmarking strebt nur eine Seite den Vergleich an. Entsprechend schwierig kann die Informationssammlung sein. Diese ist bei Konsumgütern noch relativ einfach durchzuführen, da die entsprechenden Produkte meist frei am Markt zu beziehen sind (zum Beispiel Haushaltsgeräte oder Pkws), und daraufhin in ihre Einzelteile zerlegt werden können. Dagegen ist der Erwerb teurer Investitionsgüter wirtschaftlich häufig nicht zu vertreten.

5.2 Methoden zur Analyse von Zielen 99

Vergleiche mit branchenfremden Partnern haben den Vorteil, dass beide Seiten profitieren können, ohne einem direkten Konkurrenten sensible Informationen preisgeben zu müssen. Allerdings muss bei einem branchenfremden Benchmarking geprüft werden, ob und wie sich Ergebnisse beziehungsweise Anregungen auf die eigene Situation übertragen lassen. Nachdem der Partner bestimmt ist, kann man sich der Informationssammlung widmen. Handelt es sich um ein feindliches Benchmarking, so muss auf frei zugängliche Informationsquellen zurückgegriffen werden. Neben offiziellen Angaben, die vom jeweiligen Hersteller in Form von Broschüren oder Datenblättern veröffentlicht werden, können dies auch Vergleichstests von unabhängigen Organisationen und Verbänden sein. Dabei ist zu berücksichtigen, dass Angaben von unabhängigen Stellen meist objektiver als Herstelleraussagen sind, falls die Analysemethoden und Randbedingungen offen gelegt sind. Ein objektives, allerdings auch zeit- und kostenintensives Vorgehen zur Ermittlung von Kundenanforderungen ist eine selbst durchgeführte Produktanalyse als eine Form des (Product) Reverse Engineering. Dazu werden Produkte hinsichtlich ihrer Funktion und Baustruktur, der Prozesse ihrer Herstellung sowie ihrer Kosten untersucht. Reverse Engineering kann auch im Rahmen eines ProduktBenchmarking eingesetzt werden. Um die Produkte auf der Basis der erhobenen Informationen vergleichen zu können, müssen diese zunächst in geeigneter Weise ausgewertet und aufbereitet werden. Dabei können Methoden zur Strukturierung und Darstellung hilfreich sein. Bei der intensivsten Form des Reverse Engineering werden die analysierten Produkte dann auch gefertigt, getestet, und mit dem Ausgangsprodukt verglichen. Aus der Auswertung der Produktanalyse können schließlich Schlussfolgerungen gezogen werden, welche die eigenen Möglichkeiten und Potenziale aufzeigen sollen. Diese müssen nun in spezifische Maßnahmen übersetzt werden. Bei Vergleichen mit Konkurrenten oder branchenfremden Unternehmen müssen unbedingt die unterschiedlichen Randbedingungen berücksichtigt werden. Eine Produkteigenschaft, die für den Wettbewerber Kostenvorteile bietet, kann beim eigenen Produkt unter Umständen zu einer Verteuerung führen. Dies liegt zum Beispiel daran, dass bestimmte Produkteigenschaften durch Patente geschützt sind oder sehr unterschiedliche Kernkompetenzen oder Synergieeffekte zwischen den eigenen Geschäftsbereichen und denen des Benchmarking-Partners vorliegen. Eine besondere Herausforderung ist es, Anforderungen in interdisziplinären Entwicklungsprojekten wie beispielsweise der Medizintechnik umfassend zu sammeln. Die unterschiedlichen Fachsprachen und Kenntnisse führen dazu, dass Missverständnisse nicht erkannt werden, scheinbar triviale Zusammenhänge dem Partner nicht mitgeteilt werden, und Unsicherheiten im Extremfall demotivierend wirken können. In solchen Projekten empfiehlt es sich, in interdisziplinären Teams sehr sorgfältig alle Relationen zwischen Teilobjekten des zu entwickelnden Produktes iterativ auf eventuelle Anforderungen zu überprüfen. Mit geeigneten Rechnerwerkzeugen wird die Arbeit während des Prozesses strukturiert und sorgfältig dokumentiert [Jung 2006]. Aus der Anforderungsermittlung resultiert meist eine große Menge an Informationen. Da diese aus unterschiedlichen Quellen stammen, existieren in der Regel

100 5 Ziel analysieren

viele Redundanzen und sogar Widersprüche, die in Zielkonflikten münden können. Um Zielkonflikte zu erkennen und mit ihnen umgehen zu können, müssen die Zusammenhänge zwischen den Zielgrößen näher betrachtet werden. 5.2.2. Wie können Zielkonflikte ermittelt werden? Bevor sie miteinander in Bezug gesetzt werden können, müssen die gesammelten Zielgrößen zunächst auf Inkonsistenzen und Redundanz überprüft werden. Es ist zielführend, die ermittelten Anforderungen zunächst auf Doppelnennungen hin zu überprüfen. Liegt eine Anforderung redundant vor, kann dies bei einer Änderung der Anforderung zu Widersprüchen führen. Zusätzlich zu doppelt genannten Anforderungen gibt es solche, die sich in unterschiedlicher Art und Weise beeinflussen. Will man zum Beispiel als Anforderung an einen Pkw eine geforderte Höchstgeschwindigkeit festlegen, so sollten alle beeinflussenden Parameter bekannt sein. Die Höchstgeschwindigkeit hängt vor allem von der Motorleistung, dem Rollwiderstand der Reifen sowie dem Luftwiderstand ab. Mit dieser Erkenntnis können Zielwerte für die genannten Größen konfliktfrei festgelegt werden, sodass die Zielsetzung „Höchstgeschwindigkeit“ mit möglichst geringem Aufwand erreicht wird.

Abb. 52. Zielkonflikte beim Pkw [nach Eiletz 1999]

5.2 Methoden zur Analyse von Zielen 101

Zielkonflikten zwischen einzelnen Anforderungen muss eine erhöhte Aufmerksamkeit gewidmet werden. Insbesondere bei komplexen Produkten ist es bei der großen Anzahl von Anforderungen unvermeidlich, dass Zielkonflikte auftreten. Beispielsweise erhöht ein kurzer Radstand beim Pkw die Wendigkeit und Rangierfreundlichkeit, wirkt sich aber negativ auf das Fahr-, Brems- und Federungsverhalten aus. Wenn also sowohl eine hohe Wendigkeit wie auch gutes Fahrverhalten gefordert sind, steht man bei der Lösungssuche vor der besonderen Herausforderung, zwei sich widersprechende Anforderungen gleichzeitig zu lösen, da ein Kompromiss oft ausscheidet. In den meisten Fällen fällt es schwer, alle Anforderungen zu überblicken und Zielkonflikte zu erkennen. Es ist deshalb hilfreich, die Anforderungen systematisch zu durchsuchen. Dazu eignet sich eine Matrix, in der alle Anforderungen einander gegenübergestellt werden. Da Zielkonflikte zwischen Anforderungen meist ungerichtet sind, genügt es hier eine Halbmatrix zu bearbeiten. In den Feldern der Matrix werden die Abhängigkeiten eingetragen. Eine Gewichtung der Wechselwirkungen ist hilfreich, um starke von schwachen zu unterscheiden. Dieser Typ von Matrizen wird in der Literatur häufig als Konsistenzmatrix oder auch Zielkonfliktmatrix bezeichnet.

Abb. 53. Konsistenzmatrix [nach Steinmeier 1998]

Wird eine Matrix zum Auffinden von Zielkonflikten unüberschaubar groß, sollte das System in Subsysteme unterteilt werden. Ein Pkw kann dazu beispielsweise auf Fahrwerkebene oder auf Reifenebene betrachtet werden. Zur Strukturierung eines Systems kann in diesem Zusammenhang auch eine Funktionsmodellierung hilfreich sein. Wenn die Abhängigkeiten besonders bei einer größeren Zahl von Anforderungen komplexer werden, empfiehlt sich eine Vorbereitung durch eine netzwerkartige Darstellung (Mind Map® oder Wirkungsnetz).

102 5 Ziel analysieren

Abb. 54. Zielkonflikte analysieren – Mind Map® der Komponenten, Zusammenhänge und Einflüsse [Eiletz 1999]

Damit wird Transparenz bezüglich der gegenseitigen Abhängigkeiten geschaffen. Mehrfachnennungen können jetzt bereinigt und die erkannten Zielkonflikte aufgezeigt werden. Die Auflösung der Zielkonflikte muss möglichst zeitnah im weiteren Prozess erfolgen, um Änderungskaskaden zu vermeiden. Zielkonflikte können aber auch der Ausgangspunkt für besonders innovative Produkte sein. Ideen, die Zielkonflikte nicht abwägen (und somit zu Kompromisslösungen führen), sondern aufheben, können erst entstehen, wenn diese Zielkonflikte entdeckt und formuliert worden sind.

5.2 Methoden zur Analyse von Zielen 103

5.2.3 Wie können Zielgrößen strukturiert und gewichtet werden? Auch nach einer Bereinigung bezüglich der Mehrfachnennungen und Überschneidungen bleibt bei komplexen Produkten, wie zum Beispiel Pkws, die Liste der Anforderungen sehr umfangreich. Die Betrachtung der Abhängigkeiten zwischen Anforderungen allein erhöht nicht zwangsläufig die Übersichtlichkeit aller Anforderungen. Um die Vielzahl an Anforderungen besser handhaben zu können, ist es sinnvoll, die Anforderungen inhaltlich und nach ihrer Wichtigkeit zu strukturieren. Inhaltliche Strukturierungen können einerseits nach technisch-wirtschaftlichen Anforderungen sowie nach organisatorischen Anforderungen vorgenommen werden. Technisch-wirtschaftliche Anforderungen beziehen sich vorwiegend auf das Produkt. Sie können zum Beispiel in technische, wirtschaftliche und rechtliche Anforderungen unterteilt werden. Organisatorische Anforderungen resultieren aus der arbeitsteiligen Entwicklung und Herstellung der Produkte. Sie betreffen die zur Verfügung stehenden Ressourcen wie Termine, Personal, Hilfsmittel etc.

Abb. 55. Strukturierungsmöglichkeiten von Anforderungen

Die Gewichtung der Anforderungen ist nach der Strukturierung der nächste zu empfehlende Schritt. Entwicklungen erfolgen heutzutage häufig unter hohem Zeitdruck mit sehr eingeschränkten Ressourcen. Grundsätzlich gilt, dass Anforderungen erfüllt werden müssen, dennoch sind nicht alle Anforderungen an ein Produkt oder einen Prozess von gleich hoher Bedeutung. Bei einer späteren Beurteilung von Lösungsalternativen stellt sich aber die Frage, wie der Grad der Übererfüllung einzelner Anforderungen gewertet werden soll, sofern diese nicht zwingend einen exakt vorgegebenen Wert erreichen müssen. Hier soll die Gewichtung der Anforderungen für die spätere Bewertung Hilfestellung leisten. Es ist daher wichtig, die Frage der Gewichtung bereits jetzt anzusprechen, da der Entwickler Schwerpunkte für die Lösungssuche erhält und für die spätere Bewertung eine möglichst objektive Basis geschaffen wird.

104 5 Ziel analysieren

Kundenumfragen mit Hilfe von Interviews und Fragebögen liefern häufig Anzeichen für aus Kundensicht besonders wichtige Produktmerkmale. Um am Markt erfolgreich zu sein, empfiehlt es sich, diese bei der Entwicklung mit Priorität zu verfolgen. Da zum Beispiel in den USA sehr viel Wert darauf gelegt wird, auch während der Autofahrt Erfrischungsgetränke konsumieren zu können, sind dort so genannte Cupholder zum Abstellen offener Getränke ein wichtiges Kaufkriterium, auf das auch in Tests von Fachzeitschriften Wert gelegt wird. Deutsche PkwHersteller haben diesen Zusammenhang erkannt und solche Cupholder entwickelt, um mit amerikanischen Herstellern konkurrieren zu können, obwohl solche Vorrichtungen im europäischen Markt eher von geringerer Bedeutung sind. Prinzipiell bestehen mehrere Möglichkeiten, um Anforderungen zu gewichten: die ein- oder mehrstufige Gewichtung sowie die Gewichtung anhand des KanoModells. Mit der ein- oder mehrstufigen Gewichtung werden einzelne Anforderungen nach Punkten gewichtet. Bei der einstufigen Gewichtung werden die Anforderungen untereinander verglichen und ihnen, der Rangfolge ihrer Bedeutung entsprechend, Punkte zugewiesen. Dies ist aber nur bei einer kleinen Anzahl von Anforderungen zu handhaben. Ist die Anzahl der Anforderungen sehr groß beziehungsweise gibt es starke Abhängigkeiten zwischen den Anforderungen, so ist eine mehrstufige Gewichtung sinnvoll. Dazu werden die Anforderungen zunächst hierarchisch gegliedert und anschließend stufenweise in der Hierarchie gewichtet. Eine mehrstufige Gewichtung kann dadurch später in eine differenziertere Konzeptbewertung, wie zum Beispiel die Nutzwertanalyse, einfließen.

Abb. 56. Das Kano-Modell [Reinhart et al. 1996]

5.2 Methoden zur Analyse von Zielen 105

Anhand des Kano-Modells kann eine Gewichtung nach der Kundenrelevanz durchgeführt werden. Im Wettbewerb reicht es häufig nicht aus, die vom Kunden genannten Erwartungen zu erfüllen. Es muss versucht werden, den potenziellen Käufer durch Produktmerkmale zu begeistern, die über seine Erwartungen hinausgehen. Produktmerkmale sind aus Kundensicht also von sehr unterschiedlicher Bedeutung. Es ist folglich empfehlenswert, sich diese unterschiedlichen Bedeutungen von Produktmerkmalen zu vergegenwärtigen. Kano [King 1994] unterscheidet dazu folgende Merkmalskategorien: • Merkmale, die Grundanforderungen erfüllen (Grundmerkmale) • Merkmale, die Leistungsanforderungen erfüllen (Leistungsmerkmale) • Merkmale, die bei Kunden Begeisterung auslösen (Begeisterungsmerkmale) Der Kunde erwartet, dass die Ausprägungen der Grundmerkmale gut erfüllt sind. Dies setzt er stillschweigend voraus, ohne es ausdrücklich zu fordern. So fordert ein Kunde zum Beispiel bei einem Fahrrad nicht ausdrücklich eine Bremsanlage. Diese wird vorausgesetzt und ist für die Verkehrssicherheit gesetzlich vorgeschrieben. Die Erfüllung von Leistungsmerkmalen steht in proportionalem Zusammenhang mit der Kundenzufriedenheit. Je mehr Leistung das Produkt bietet, desto zufriedener wird der Kunde sein. So wird zum Beispiel ein sportlich ambitionierter Fahrradfahrer bei vergleichbarem Preis ein leichteres Fahrrad bevorzugen. Merkmale, die vom Kunden nicht erwartet werden, können bei ihm Begeisterung hervorrufen und heben ein Produkt deutlich von anderen ab. Können dem Kunden Begeisterungsmerkmale angeboten werden, wird dies seine Kaufentscheidung in der Regel positiv beeinflussen. Bei einem Fahrrad könnte dies zum Beispiel die komfortable Einstellbarkeit der Sitz- und Lenkerposition in Abhängigkeit von dem jeweils gefahrenen Gefälle oder der Steigung sein. Die Klassifizierung von Merkmalen gemäß dem Kano-Modell unterliegt einer zeitlichen Entwicklung. Anfängliche Begeisterungsmerkmale werden, wenn sie beim Kunden Erfolg hatten, mit der Zeit zu Leistungs- und später sogar zu Grundmerkmalen. War zum Beispiel ABS im Pkw bei seiner Einführung vor etwa 20 Jahren ein absolutes Begeisterungsmerkmal, so ist es heute selbst in Kleinwagen ein Grundmerkmal, das zur Basisausstattung gehört. Anforderungen entstammen unterschiedlichen Bereichen und weisen oftmals einen hohen Vernetzungsgrad auf. Zusätzlich existieren in der Produktentwicklung unterschiedliche Sichtweisen auf Anforderungen (Kundensicht, Entwicklersicht, Marketingsicht etc.). Der Entwickler muss all diese Sichtweisen berücksichtigen, da je nach Sicht ein unterschiedlicher Einfluss auf Gewichtung und Strukturierung von Anforderungen genommen wird. Hinzu kommt noch, dass sie, aufgrund der technischen und gesellschaftlichen Weiterentwicklung, einem stetigen Wandel unterliegen. Es ist daher notwendig, sich kontinuierlich mit den Anforderungen auch etablierter Produkte zu beschäftigen.

106 5 Ziel analysieren

5.2.4 Wie können Ziele dokumentiert werden? Entwicklungsziele im Allgemeinen und Anforderungen im Speziellen müssen schriftlich festgehalten werden, um Prüfung, Kontrolle und Dokumentation zu ermöglichen. Anforderungen werden dabei parallel zur Anforderungsklärung dokumentiert und in einem Formular, der so genannten Anforderungsliste, festgehalten. Die Dokumentation der erarbeiteten Anforderungen ist notwendig, um im weiteren Verlauf der Produktentwicklung gezielt darauf zugreifen zu können. Eine Anforderungsliste hilft, während der Entwicklung stets alle relevanten Informationen konsistent und aktuell verfügbar zu haben. Bei der Bewertung und Auswahl von Lösungsmöglichkeiten kann ebenfalls auf die Anforderungsliste zurück gegriffen werden, da sie Anhaltspunkte für die Gewichtung von Bewertungskriterien liefert. Ein Teil der Anforderungsliste ist häufig auch Bestandteil von Verträgen zwischen Kunde und Hersteller. Kauft zum Beispiel ein Verlag eine Druckmaschine bei einem Druckmaschinenhersteller, so wird er im Kaufvertrag verschiedene Anforderungen wie die Produktionsleistung oder die Maschinenverfügbarkeit festhalten. Diese Anforderungen kann er bei der Produktabnahme beziehungsweise in der Nutzungsphase prüfen und bei Nichteinhaltung Vertragsstrafen einfordern.

Abb. 57. Beispiel für den Aufbau einer Anforderungsliste

Der Aufbau einer Anforderungsliste bedarf einer eingehenden Betrachtung. Jede Anforderung sollte eine Nummer erhalten, um eindeutig identifiziert werden zu

5.2 Methoden zur Analyse von Zielen 107

können. Die Nummerierung kann hierarchisch strukturiert werden, um den Zugang zu umfangreichen Listen zu erleichtern. Die Anforderung selbst besteht aus zwei Teilen: Dem Merkmal einerseits, das eine textuelle Beschreibung der Anforderungen beziehungsweise ihren Namen darstellt, sowie der geforderten Ausprägung dieses Merkmales. Quantifizierbare Merkmalsausprägungen werden durch einen Zahlenwert mit Toleranz ausgedrückt; das ist unter anderem für die spätere Überprüfung der Ergebnisse erforderlich. Um die Bedeutung der Anforderungen beurteilen zu können, sollten diese gewichtet werden. Anforderungen werden in den Anforderungslisten meist nur sehr knapp beschrieben. Gerade, wenn es um komplexe Produkte geht, die von einem großen Personenkreis bearbeitet werden, kann es vorkommen, dass Anforderungen falsch oder nicht verstanden werden. Aus diesem Grund empfiehlt sich die Angabe zusätzlicher Informationen. Hierzu zählen der Ursprung oder eine ausführlichere Erläuterung einer Anforderung, der Hinweis auf weiterführende Dokumente (zum Beispiel Normen, Zeichnungen, Dokumentationen) und für Nachfragen an denjenigen, der die Anforderung aufgeführt hat. Im Laufe eines Entwicklungsprozesses werden Anforderungen häufig verändert. Beispielsweise kommen neue Anforderungen hinzu oder bestehende Anforderungen ändern sich auf Grund von Kundenwünschen oder Versuchsergebnissen. Um diesen Sachverhalt zu berücksichtigen, sollte der Änderungsstatus, das Datum und der für die Änderungen Verantwortliche ebenfalls dokumentiert werden. Um die durchgeführten Änderungen an einer Anforderungsliste nachvollziehen zu können, empfiehlt es sich, alte Anforderungen nicht einfach zu löschen, sondern durchzustreichen und die neue Formulierung samt Änderungsdatum und Bearbeiter unmittelbar darunter einzufügen. Bei der Formulierung von Anforderungen haben sich folgende Empfehlungen in der Praxis bewährt: Die Anforderungen sollten lösungsneutral, positiv formuliert, klar und eindeutig sein. Die Anforderung „Korrosionsresistentes Gehäuse“ legt ein lösungsneutral formuliertes Ziel fest, die Anforderung „Gehäuse aus rostfreiem Stahl“ dagegen nicht. Daneben empfiehlt es sich, die Anforderungen zwar anspruchsvoll, aber erreichbar zu formulieren. Um die angestrebten Ziele besser kommunizieren zu können und um eine Ergebnisüberprüfung durchführen zu können, sollten die Anforderungen möglichst quantifiziert sein. Bei sehr komplexen Serienprodukten kann alternativ zu einer Liste auch eine Datenbank zur Verwaltung der Anforderungen herangezogen werden. Neben der Anforderungsliste sind in der Praxis auch Lasten- und Pflichtenhefte zu finden [Ahrens 2000]. Ein Lastenheft umfasst die Gesamtheit der Anforderungen des Auftraggebers an die Lieferungen und Leistungen eines Auftragnehmers [DIN 69905]. Damit sind seine Inhalte nur durch Nachverhandlungen sowie ergänzende vertragliche Vereinbarungen veränderbar. Zum Beispiel hält ein Bahnbetreiber seine Anforderungen bei der Neubeschaffung eines Schienenfahrzeuges in einem Lastenheft fest. Dieses ist Bestandteil der Ausschreibung und wird bei Vertragsabschluss an den Hersteller übergeben. Dieser erstellt dann ein Pflichtenheft, in das er das Lastenheft als unveränderlichen Teil übernimmt. Zusätzliche Anforderungen des Herstellers werden dann ergänzend in das Pflichtenheft aufgenommen. Während der Bahnbetreiber zum Beispiel die Anforderungen an die zu verwendenden Bleche festlegt, werden die dazu möglichen Bearbeitungsverfahren

108 5 Ziel analysieren

vom Schienenfahrzeughersteller definiert. Das Pflichtenheft ist eine in der industriellen Praxis gebräuchliche Variante einer Anforderungsliste. Für allgemeine Entwicklungsziele werden andere Formen der Dokumentierung bevorzug. Zielvereinbarungen beispielsweise können in Prosa festgehalten werden, oder aber in Listen mit Stichpunkten, sofern mehrere unterscheidbare Ziele dazu gehören. Im Gegensatz zu vertraulichen Anforderungen werden Unternehmensziele wesentlich freier kommuniziert, beispielsweise in Geschäftsberichten oder zur Mitarbeitermotivierung. Im kleineren Rahmen gilt dies auch für Ziele, die ein Entwicklungsteam intern getroffen hat. Das motivierende Element von Zielen sollte nicht unterschätzt werden, jedoch ist zu beachten, dass nur anspruchsvolle, aber auch erreichbare Ziele gleichermaßen das Handeln anspornen und durch ihre Erreichung begeistern können.

5.3 Zielanalyse für ein Produktbeispiel Ein Fahrradhersteller hat neben Fahrrädern auch Fahrradzubehör in seinem Angebot. Da der Verkauf von Fahrradgepäckträgern zeitweise schlecht lief und er Marktanteile an die Konkurrenz verloren hatte, wollte er ein neues Produkt entwickeln. Dafür galt es die Anforderungen zu ermitteln. Dabei standen die Anforderungen aus Kundensicht im Vordergrund. Besonders in Städten und deren Einzugsbereich verwenden tagtäglich viele Leute das Fahrrad, um zum Beispiel zum Arbeitsplatz, zur Schule, zum Einkaufen oder in der Freizeit zu fahren. Dabei werden häufig Gepäckstücke wie Einkaufstüten oder Sporttaschen transportiert. Die Zielgruppe besteht vorwiegend aus jüngeren Menschen, häufig Schüler und Studenten, die sich entweder kein Auto leisten können oder auf Grund der nur geringen zurückzulegenden Distanzen kein Auto benötigen. Eine anteilsmäßig kleine, aber trotzdem beachtliche Zahl potenzieller Kunden sind ältere, sportliche Mountainbikebesitzer. Da es kaum Literatur, Untersuchungen oder Statistiken über Anforderungen der beschriebenen Benutzergruppen an einen Fahrradgepäckträger gab, war eine Kundenumfrage ein sinnvoller Weg, um an überprüfbare Informationen zu kommen. Da möglichst viele Kunden in möglichst kurzer Zeit befragt werden sollten und nur wenig Geld für geschultes Interviewpersonal zur Verfügung stand, wurde eine schriftliche Fragebogenaktion durchgeführt. Befragt wurden Studenten im Alter von 20 bis 29 Jahren in München. Damit konnten zwar nicht alle potenziellen Zielgruppen erfasst werden, hinsichtlich des Aufwand-Nutzen-Verhältnisses schien diese Einschränkung aber akzeptabel zu sein. Um herauszufinden, welche Gegenstände üblicherweise mit dem Fahrrad transportiert werden sollen, wurden den Studenten unter anderem folgende Fragen gestellt: • Welche Art von Gepäck transportieren Sie gewöhnlich auf ihrem Fahrrad? • Welche Art von Gepäck würden Sie gerne auf ihrem Fahrrad transportieren?

5.3 Zielanalyse für ein Produktbeispiel 109

Abb. 58. Auswertung der Kundenumfrage

Bei der anschließenden Auswertung stellte sich heraus, dass vorwiegend Einkaufstüten und Sporttaschen transportiert werden. Schultertaschen, Musikinstrumente und Rucksäcke folgen erst mit deutlichem Abstand. Aus der Auswertung der Ergebnisse der Kundenumfrage bezüglich der beiden oben genannten Fragen wurde im Vergleich mit dem Marktangebot der Bedarf nach einem neuartigen Konzept ersichtlich. Zusätzlich wurden Händler bezüglich ihrer Erfahrungen befragt. Nach deren Aussage vermeiden die Nutzer aufgrund der derzeit unzureichenden Systeme den Transport großer und schwerer Gepäckstücke. Dies war ein Hinweis, dass auch eine Steigerung der Kapazität des Gepäckträgers sinnvoll sei. Fahrräder stellen ein ökonomisches Fortbewegungsmittel dar. Dennoch zeichnete sich zum Zeitpunkt der Produktentwicklung ein deutlicher Trend des Fahrrads zu einem Lifestyle-Produkt ab. Daraus ließ sich unter anderem ableiten, dass sich ein neuartiges Design gut verkaufen könnte. Da die Kunden Produktqualität häufig am Preis des Produktes festmachen, entschied man sich gegen ein Billigprodukt und strebte ein mittleres Preissegment an. Die Anforderungssammlung wurde durch eine Recherche nach auf dem Markt befindlichen Konkurrenzprodukten erweitert, indem deren Vor- und Nachteile herausgearbeitet wurden.

110 5 Ziel analysieren

Abb. 59. Übersicht über die am Markt befindlichen Konkurrenzprodukte

Ein konventioneller Gepäckträger kann viel Gewicht aufnehmen. Problematisch gestaltet sich hier unter Umständen die Fixierung von Gegenständen, da mit den üblicherweise eingesetzten Federschellen oder Expandern nur eine beschränkte Auswahl an Objekten befestigt werden kann. Kombiniert man konventionelle Gepäckträger mit Körben oder Taschen, so lassen sich auch Objekte wie Einkauftüten und Ähnliches transportieren. Fahrradkörbe gibt es in unterschiedlichen Ausprägungen. Sie werden entweder am Fahrradlenker oder auf dem Gepäckträger montiert. Sie eignen sich vor allem, um lose Einzelteile zu transportieren. Allerdings ist das Gepäck dabei weder gesichert, noch wettergeschützt. Die typischen Kunden für Fahrradkörbe entsprachen jedoch nicht der definierten Zielgruppe. Fahrradtaschen können an Vorder- und Hinterrad befestigt werden. Sie eignen sich zum Transport kleinerer und mittelgroßer Gegenstände und werden häufig auf Reisen eingesetzt. Asymmetrisch verteiltes Gewicht wirkt sich dabei allerdings negativ auf das Lenkverhalten des Fahrrads aus. Sehr breite Taschen können in überfüllten Innenstädten hinderlich sein. Satteltaschen werden am Sattel befestigt. Ihre Kapazität ist sehr beschränkt. Aufgrund der geringen Größe gibt es keine Gewichts- und Abmessungsprobleme wie bei Fahrradtaschen. Das Fahrverhalten wird durch sie nicht nennenswert beeinflusst. Häufig sind sie wetterfest ausgeführt. Die Vorteile und Nachteile der untersuchten Konkurrenzprodukte wurden in Anforderungen übersetzt. Die gesammelten Anforderungen wurden in einer Anforderungsliste zusammengefasst.

5.3 Zielanalyse für ein Produktbeispiel 111

Abb. 60. Ausschnitt aus der Anforderungsliste für einen innovativen Fahrradgepäckträger

Diese Anforderungsliste wurde begleitend zur Entwicklung gepflegt und diente schließlich auch als Basis zur Bewertung der entwickelten Lösungsalternativen. Eine dieser Lösungsalternativen ist ein flexibel einsetzbarer Gepäckträger, der aufgrund seiner umfangreichen Funktionalität die Anforderungen am besten erfüllt. In den Gepäckträger ist eine zusammenfaltbare Stofftasche zum Transport loser Gegenstände integriert. Im geschlossenen Zustand hat er eine ähnliche Funktionalität wie ein gewöhnlicher Gepäckträger. Zusätzlich lassen sich auch Fahrradkörbe montieren und zu beiden Seiten des Gepäckträgers können Bügel zur Verbreiterung ausgezogen werden. Darüber hinaus bietet er sich für ein breites Spektrum an potenziellen Kunden an, da er an der Sattelstütze montiert werden kann und somit auch für Mountainbikes geeignet ist.

Abb. 61. Der fertige Gepäckträger (Bilder: TUM)

112 5 Ziel analysieren

5.4 Zusammenfassung Ein Unternehmen kann mit einem Produkt nur dann erfolgreich sein, wenn alle Entwicklungsziele frühzeitig bekannt sind. Das wichtigste Entwicklungsziel ist dabei die Berücksichtigung der Kundenwünsche. Ansonsten läuft das Unternehmen Gefahr, an Markt und Kunden vorbeizuentwickeln. Um Anforderungen systematisch zu gewinnen, müssen zunächst ihre Quellen ermittelt werden. Bei einer Vielzahl von Anforderungen können ihre Überschaubarkeit durch eine geeignete Strukturierung sichergestellt werden. Dazu empfiehlt es sich, die Zusammenhänge zwischen Anforderungen zu ermitteln, um Mehrfachnennungen zu vermeiden und Zielkonflikte zu erkennen. Anschließend ist es vorteilhaft, Anforderungen zu Klassen zusammenzufassen und ihre Wichtigkeit für die Produktentwicklung zu bewerten. Um sie allen Projektbeteiligten als allgemein verständliche und stets aktuelle Basis zur Verfügung zu stellen, müssen sie dokumentieren und im weiteren Verlauf der Entwicklung gepflegt werden. Basierend auf den Anforderungen wird es in Folge notwendig sein, zugrunde liegende Problemstellungen zu klären, um mit den in der Regel knappen Ressourcen ein kundenwertes Produkt zu entwickeln.

6 Problem strukturieren

Direkt nach der Anforderungsklärung ist dem Entwickler unter Umständen noch nicht ausreichend klar, wie die umzusetzenden Entwicklungsschwerpunkte aussehen. Dazu muss immer dann, wenn es sich um einen komplexen Sachverhalt handelt, zunächst das bestehende Problem strukturiert werden, wodurch die erforderliche Transparenz geschaffen wird, die es ermöglicht, Entwicklungsschwerpunkte zu identifizieren. Auf diese Weise wird der sich anschließende, häufig arbeitsteilige Prozess der Ideenfindung planbar und zielorientiert. Entwicklungsschwerpunkte können beispielsweise aus einer funktionalen Betrachtung des Systems, einer Schwachstellenanalyse oder aus einer Analyse der Freiheitsgrade abgeleitet werden. Die Ergebnisse dieser Betrachtungen können in Form von handlungsorientierten Problemformulierungen in die Gestaltung des Problemmodells einfließen. Im diesem Kapitel werden unterschiedliche methodische Ansätze zur Erarbeitung von Entwicklungsschwerpunkten vorgestellt.

6.1 Erfolgreiche Problemstrukturierung im Anlagenbau Die Absatzzahlen eines Unternehmens im Bereich des Anlagenbaus waren in den vergangenen Jahren stark gesunken. Die Entwicklungsabteilung führte dies auf einige konzeptionelle Probleme zurück, die mittels einer Weiterentwicklung behoben werden sollten. In einem ersten Schritt wurden die Anforderungen an das zu überarbeitende Produkt zusammengetragen und in einer Anforderungsliste dokumentiert. Unter den gesammelten Anforderungen befanden sich unter anderem Informationen zur Leistung der Maschine, zum zu verwendenden Material sowie zu den Herstellkosten. In einem zweiten Schritt sollten die Schwachstellen der Maschine analysiert werden. Der Entwicklungsabteilung waren bereits mehrere Schwachstellen des bisherigen Produktes bekannt, da die Ingenieure die jeweilige Anlage bis zur Inbetriebnahme betreuen und dadurch in engem Kontakt zum Kunden stehen. Um zusätzliches Verbesserungspotenzial zu identifizieren, bestand der Entwicklungsleiter darauf, eine detaillierte Analyse der Schwachstellen durchzuführen. Daraufhin wurde ein Workshop organisiert, zu dem neben dem Entwicklungsteam auch Mitarbeiter der Fertigung und Montage, des Vertriebes sowie der Serviceabteilung eingeladen wurden. Wegen des zusätzlichen Zeitaufwands wurden von einigen Teilnehmern zunächst Zweifel bezüglich des Vorgehens ausgesprochen. In gemeinsamer Diskussion mit dem Entwicklungsleiter konnte allerdings

114 6 Problem strukturieren

schnell ein Konsens diesbezüglich erzielt werden. Es wurde deutlich, dass viele Probleme durch konstruktive Änderungen an der Anlage behoben werden könnten. Besonders der Service bestätigte, dass Reklamationen aufgrund konstruktionsbedingter Probleme zum Tagesgeschäft gehörten. Im Verlauf des Workshops wurden zum einen bereits bekannte Probleme hinsichtlich ihrer möglichen Ursachen analysiert und zum anderen systematisch weitere Schwachstellen identifiziert. Dies war in vielen Fällen erst aufgrund des gezielten Einsatzes von geeigneten Methoden sowie des direkten Gedankenaustausches zwischen den Fachbereichen im Workshop möglich. Auf Basis der durchgeführten Schwachstellenanalyse konnten Entwicklungsschwerpunkte für die Weiterentwicklung der Anlage in Form konkreter Problemformulierungen festgelegt werden. Diese Problemformulierungen bezogen sich beispielsweise auf zu verbessernde Funktionen des Systems oder alternative Fertigungsverfahren zu Herstellung spezieller Bauteile. Die Durchführung und auch die Ergebnisse des Workshops wurden im Nachhinein von allen Beteiligten sehr positiv bewertet. Für einige Teilnehmer war die Situation, dass sie ihr spezifisches Fach- und Abteilungswissen in einer solchen Intensität in die Entwicklung mit einbringen können vollkommen neu, ebenso wie die Anwendung der genutzten Methoden. Das Entwicklungsteam kannte einige der bestehenden Schwachstellen der Anlage bereits vor Durchführung des Workshops. Diese Informationen waren die Ausgangsbasis für die Entscheidung zur konstruktiven Weiterentwicklung des Systems. Allerdings waren Zusammenhänge und Ursachen der bestehenden Probleme nur ansatzweise oder gar nicht bekannt. Informationen und Erfahrungen zu dem Thema aus anderen Fachbereichen wurden bis dahin nicht gezielt berücksichtigt. Ob zur Schwachstellenanalyse, wie in diesem Fall, ein Workshop abhalten wird oder ob andere Hilfsmittel, beispielsweise Einzelinterviews mit Angehörigen der spezifischen Fachabteilungen, herangezogen werden, ist zunächst zweitrangig. Ausschlaggebend ist, dass mithilfe einer geeigneten Systematik eine möglichst ganzheitliche Sicht auf die Problemstellung erarbeitet wird. Dabei müssen neben produktspezifischen Fragestellungen auch Prozesszusammenhänge berücksichtigt werden. Um die Komplexität solcher Problemstellungen beherrschen und an geeigneter Stelle auch reduzieren zu können, sollten entsprechende Hilfsmittel und Methoden zum Einsatz kommen. Bei unzureichender Problemklärung besteht die Gefahr, dass nicht die richtigen Aspekte priorisiert und damit die Potenziale einer Entwicklung nicht ausreichend ausgeschöpft werden.

6.2 Methoden zur Problemstrukturierung Aus der vorliegenden Anforderungsliste soll mithilfe einiger ergänzender Analyseschritte der für die Entwicklung wesentliche Kern der Problemstellung herausgearbeitet werden. Als Resultat entsteht daraus ein Problemmodell, welches den Entwickler mit seiner spezifischen Sicht auf das Problem maßgeblich durch die Problemlösung leitet. Die Anforderungsliste ist bei den meisten Entwicklungspro-

6.2 Methoden zur Problemstrukturierung 115

jekten zu umfangreich, um beim Entwickler ständig geistig präsent zu sein. Daher muss das Problemmodell die tatsächlichen Entwicklungsschwerpunkte individuell sowie in prägnanter und komprimierter Form darstellen und handlungsorientiert formuliert werden. Dabei können beispielsweise Verknüpfungen zwischen Kundenanforderungen und den Merkmalen des zu entwickelnden Produktes helfen, die Bedeutung eben dieser Merkmale für den Markt herauszuarbeiten. Eine Betrachtung des Systems auf abstrahiertem Niveau bietet indessen die Chance, sich von Fixierungen auf bekannte Lösungen freizumachen. Eine Diskussion der Stärken und der Schwächen bestehender Produkte bis hin zur Herausarbeitung von Widersprüchen zwischen angestrebten Eigenschaften, erlaubt eine Fokussierung auf die Arbeitsschwerpunkte, die konkretes Verbesserungs- beziehungsweise Innovationspotenzial aufweisen. Das Herausarbeiten der Freiheitsgrade der Entwicklung zeigt auf, an welchen Stellen Weiterentwicklungen und Produktverbesserungen überhaupt wirken können. Je nach Situation sollten eine oder mehrere methodische Vorgehensweisen ausgewählt und angewendet werden. Ansätze zur Durchdringung und damit zur Strukturierung der Problemstellung helfen beim Formen des Problemmodells als Ganzes und damit der Ausprägung einer individuellen Sicht auf das Problem als Ausgangsbasis zur Problemlösung. 6.2.1 Wie können Systeme auf abstrahiertem Niveau beschrieben werden? In der industriellen Praxis gestalten sich Probleme häufig so komplex, dass sie sich nicht in einem einzigen Ansatz vollständig erfassen und bearbeiten lassen. Ein möglicher Schritt, diesem Problem zu begegnen ist, die Fülle der Einzelinformationen auf größere und abstraktere Sinnzusammenhänge zu reduzieren. Bei der Abstraktion werden alle für die aktuelle Zielsetzung nicht relevanten Informationen bezüglich des betrachteten Systems ausgeblendet oder zu übergeordneten Begriffen zusammengefasst. Bei einer späteren Konkretisierung kann sich der Entwickler je nach Bedarf einen vertiefenden Einblick in spezifische Teilbereiche verschaffen. Betrachtet man beispielsweise einen Zweischalenwecker auf der Ebene seines Arbeitsprinzips, so reduziert man ihn auf die Klangkörper und das darauf schlagende Hämmerchen. Auf höherer Abstraktionsstufe lässt sich der Wecker auf das Weckprinzip beschränken (zum Beispiel akustisch). Auf dieser Ebene könnte man auch alternative Konzepte in Erwägung ziehen, wie zum Beispiel Wecken durch Vibration [Pahl et al. 2003].

116 6 Problem strukturieren

Abb. 62. Verschiedene Abstraktionsstufen eines Zweischalenweckers [Pahl et al. 2003]

Von hoher Bedeutung sind Wechselwirkungen eines Systems mit seinem Umfeld. Um diese abzubilden, können Systeme als Black Box modelliert werden. Bei der Black Box handelt es sich um eine spezifische Darstellungsform der Abstraktion. Dabei wird das betrachtete System auf eine Black Box mit ihren spezifischen Ein- und Ausgangsgrößen reduziert, wobei ausschließlich der eigentliche Zweck des Produktes betrachtet wird. Der Wecker lässt sich beispielsweise auf eine Black Box mit der Eingangsgröße Energie und der Ausgangsgröße Wecksignal reduzieren.

Abb. 63. Beispielhafte Black Box Darstellung eines Weckers

Die Black Box Methode stellt ein einfaches Vorgehen zur Unterstützung des Systemverständnisses dar. Sie kann helfen, auch sehr komplexe Maschinen und Anlagen in ihrer Kernfunktionalität zu begreifen. Bei der Betrachtung eines Weckers als Black Box werden sämtliche Information mit Ausnahme der Ein- und Ausgangsgrößen ausgeblendet. „Innerhalb“ der Black Box wird auf zunächst nicht ersichtliche Weise die Eingangsgröße in eine Ausgangsgröße umgewandelt. Problemstellung bei der Entwicklung eines We-

6.2 Methoden zur Problemstrukturierung 117

ckers ist es nun, diese Umwandlung zu realisieren. Eine weitere Methode zur Betrachtung des Systems auf abstraktem Niveau aber konkreter als eine Black Box ist die Funktionsmodellierung des Systems. Die Formulierung der Systemfunktionen erfolgt möglichst lösungsneutral, sodass der Entwickler nicht Gefahr läuft, sich in Details zu verlieren und interessante Lösungsfelder auszublenden. Funktionen treten in Systemen selten isoliert auf, sie stehen vielmehr in Wechselwirkung zueinander. Für die unterschiedlichen Zielsetzungen eignen sich verschiedene Formen der Funktionsmodellierung: Orientierung an den Nutzern (Monteur, Anwender, Service etc.), am Umsatz (Stoff, Energie oder Signal), an der Art der Relationen zwischen den Funktionen (eine Funktion wird für die Erfüllung einer anderen Funktion benötigt; eine Funktion verursacht eine schädliche Funktion etc.), an logischen Zusammenhängen etc. Für die Darstellung der verschiedenen Funktionsmodelle eignen sich Listen, hierarchische (Funktionsbaum) oder auch netzwerkartige Strukturen. Macht es Sinn, die Teilfunktionen eines Systems unabhängig voneinander zu betrachten, eignet sich das Erstellen einer Funktionsliste. Auch zur Vorbereitung eines hierarchischen oder netzwerkartigen Funktionsmodells kann das Sammeln von Funktionen in einer Liste hilfreich sein. Funktionsbäume bieten einen schnellen Überblick über Module und Funktionseinheiten. Sie machen hierarchische Abhängigkeiten im System deutlich. Netzwerkartige Darstellungen bieten die Möglichkeit, vor allem komplexe vernetzte Beziehungen zwischen Funktionen abzubilden.

Abb. 64. Darstellung von Funktionsmodellen

Soll die Funktionalität eines Systems, wie beispielsweise die eines Handrührgeräts für den Küchenbedarf zum Zeitpunkt der Benutzung betrachtet werden, könnten mithilfe einer Umsatzorientierten Funktionsmodellierung die unterschiedlichen Zustände des Umsatzproduktes „Teig“ von den einzelnen Zutaten bis zum fertig gekneteten Teig dargestellt werden. Ebenso könnten aber auch der Energiefluss von elektrischer Energie bis zur Bewegungsenergie im Teig analysiert werden.

118 6 Problem strukturieren

Abb. 65. Umsatzorientiertes Funktionsmodell eines Handrührgerätes

Ist von Interesse, mit welchen Nutzern das Produkt in Berührung kommen kann, ist eine Betrachtung entlang des Produktlebenslaufes geeigneter. Bei einer Nutzerorientierten Funktionsmodellierung können verschiedene Anwendungsfälle skizziert werden, die Beanspruchungen, denen das Handrührgerät ausgesetzt sein wird, bewusst zu machen. Wie sehen zum Beispiel die Belastungen während des Transports hinsichtlich Stöße, Feuchtigkeit oder Temperatur aus? Während der Nutzung kann das Produkt die vom Hersteller vorgesehene Benutzung als Küchengerät erfahren oder aber für ganz andere Zwecke verwendet werden, wie beispielsweise das Anrühren von Pappmaschee. Mit der nutzerorientierten Funktionsbetrachtung können auch Überlegungen zur Reinigungsmöglichkeit oder der Verstaubarkeit des Gerätes frühzeitig berücksichtigt werden.

6.2 Methoden zur Problemstrukturierung 119

Abb. 66. Nutzerorientiertes Funktionsmodell eines Handrührgerätes (Ausschnitt)

Im Netzwerk einer Relationsorientierten Funktionsmodellierung können Zusammenhänge innerhalb des Systems deutlich werden. Nützliche Funktionen (zum Beispiel „elektrische Energie in Rotation umsetzen“) und schädliche Funktionen (zum Beispiel „Gehäuse erwärmen“) werden dazu durch spezifische Relationen (zum Beispiel: „elektrische Energie in Rotation umsetzen“ verursacht „Gehäuse erwärmen“) miteinander verknüpft. Da sich zu jeder Funktion wieder Verknüpfungen zu weiteren Funktionen finden lassen, kann dies zu sehr umfangreichen und komplexen Darstellungen führen. Daher empfiehlt es sich, gemäß dem Grundprinzip „vom Groben zum Detail“ vorzugehen. Das Ziel der Methode ist nicht die komplette Erfassung aller Kausalketten, vielmehr soll das System auf einem dem Problem angemessenen Detaillierungsgrad dargestellt werden.

120 6 Problem strukturieren

Abb. 67. Relationsorientiertes Funktionsmodell eines Handrührgerätes

Neben der Funktionsbetrachtung können weitere Strukturierungsmöglichkeiten die Betrachtung spezifischer Teilaspekte technischer Systeme unterstützen. Dies können beispielsweise Baustrukturen oder Strukturen bezüglich des Materials, des Gewichts, der Kosten oder der Schnittstellen sein. Für den gesamten Verlauf des Entwicklungsprozesses ist es von außerordentlicher Bedeutung, sich bereits zu Beginn der Produktentwicklung intensiv mit dem System und den zu lösenden Problemen auseinander zu setzen. Um zu möglichst neuartigen Entwicklungsergebnissen zu gelangen, hat es sich bewährt, Probleme unabhängig von etwaigen vorhandenen Lösungen zu analysieren. Dabei ist ein Wechsel des Abstraktionsniveaus, auf dem das System betrachtet wird, und das Denken in lösungsneutral formulierten Funktionen hilfreich.

6.2 Methoden zur Problemstrukturierung 121

6.2.2 Wie lassen sich Ziele mit Lösungsmerkmalen verknüpfen? Entwickler beschäftigen sich in ihrem Alltag überwiegend mit Funktionen und Bauteilen von Systemen, während Kunden ihre Wünsche und Forderungen vorwiegend auf andere Weise formulieren. Kunden fordern beispielsweise hohe Beschleunigungswerte ihres Pkws. Für den Entwickler resultiert daraus unter anderem die Frage, was die Erfüllung dieser Eigenschaft für die Entwicklung des Fahrzeugsitzes bedeutet. Die vom Kunden mehr oder weniger konkret geäußerten Anforderungen gelangen stufenweise, über den Vertrieb, das Marketing oder Projektverantwortliche, in die verschiedenen Fachabteilungen. Bei jedem Schritt der Informationsweitergabe können die Daten aus der Perspektive des jeweiligen Empfängers neu interpretiert, ergänzt, reduziert oder adaptiert, also verändert beziehungsweise manipuliert werden.

Abb. 68. Kommunikationsmodell [nach Shannon et al. 1998]

Um dieser Problematik der Übermittlung von Anforderungen an den Entwickler zu begegnen, ist es notwendig, die technikorientierte Sicht des Ingenieurs mit der kundenorientierten Sicht des Nutzers zu verknüpfen. Aufgrund des großen Umfangs der meisten Anforderungslisten ist hierbei der Einsatz geeigneter Hilfsmittel notwendig und es sollte besonderer Wert auf ein systematisches Vorgehen gelegt werden. In einem solchen Fall bietet sich die Verwendung einer Verknüpfungsmatrix an. Im Kern einer solchen Matrix wird die gegenseitige Beeinflussung aller Kundenanforderungen mit allen technischen Merkmalen des Produktes gekennzeichnet. Für eine qualitative Aussage über die Stärke der gegenseitigen Beeinflussung von Produktmerkmalen und Kundenanforderungen reicht eine einfache Kategorisierung aus, wie zum Beispiel „geringe/mittlere/hohe Beeinflussung“. Wünscht der Kunde beispielsweise einen ruhigen Motorlauf seines Pkws, so werden dieser Anforderung durch Kennzeichnung der Stärke der Beeinflussung die relevanten Merkmale des Produktes zugeordnet. Dies ist zum Beispiel die Güte des Massenausgleichs an der Kurbelwelle oder des Ladungswechsels. Das Erstellen einer solchen Matrix unterstützt das Verständnis des Entwicklers für die Sicht des Kunden aufgrund der intensiven und strukturierten Auseinandersetzung mit dessen Anforderungen in Korrelation zu den technischen Merkmalen des Produktes. Zusätzlich wird dabei die interdisziplinäre Zusammenarbeit verbessert, da die Inhalte der Matrix die Mitarbeiter verschiedener Unternehmensbereiche betreffen und dadurch eine gemeinsame Diskussion unumgänglich ist. Gleichzeitig werden Diskussionsergebnisse und Zusammenhänge nachvollziehbar dokumentiert.

122 6 Problem strukturieren

Abb. 69. Ausschnitt aus einer Verknüpfungsmatrix für Kundenanforderungen an einen Pkw

Ein umfassenderer Ansatz zur Berücksichtigung von Kundenwünschen zur Bestimmung von Entwicklungsschwerpunkten ist die Methode Quality Function Deployment (QFD). Dabei stellt die Verknüpfungsmatrix ein zentrales Element der Methode dar, wobei die Kundenanforderungen zusätzlich entsprechend ihrer Bedeutung gewichtet und auch Korrelationen zwischen den Produktmerkmalen, wie Inkonsistenzen und Zielkonflikte betrachtet werden. Ein weiterer Aspekt bei der Durchführung von Quality Function Deployment ist die Betrachtung von Wettbewerberprodukten im Rahmen eines Benchmarking und das daraus folgende Festlegen von technischen Zielwerten für die Weiterentwicklung des eigenen Produktes. Bei einer großen Zahl von Anforderungen und Produktmerkmalen ergeben sich sehr große Matrizen, die unter Umständen kaum noch zu bearbeiten sind. In dieser Situation, die den Normalfall darstellt, muss eine Begrenzung der Betrachtung auf Teilsysteme oder Teilaspekte erfolgen, die sich zum Beispiel durch ihren Neuheitsgrad, die Einschätzung eines hohen Risikos oder eine besondere Marktrelevanz auszeichnen.

6.2 Methoden zur Problemstrukturierung 123

6.2.3 Wie lassen sich Stärken und Schwächen ermitteln? Die Bearbeitung zahlreicher Problemstellungen kann auf Basis bereits bestehender Lösungen vorgenommen werden, da ein Vorgängerprodukt existiert, das weiterentwickelt oder von dem ausgehend ein neues Produkt entwickelt werden soll. Gründe für eine Weiterentwicklung können geänderte Anforderungen, wie gestiegene Kundenwünsche oder eine Änderung der gesetzlichen Lage sein. Entsprechen nun Eigenschaften des bestehenden Produktes nicht den neuen Anforderungen, so handelt es sich um Schwachstellen des Produktes. Eine solche Weiterentwicklung kann sich in vielen Fällen als problematisch erweisen, da unter Umständen kein Überblick über die bestehenden Schwachstellen herrscht und auch die Wirkzusammenhänge und Wechselwirkungen nicht bekannt sind. Um konkrete Handlungsmaßnahmen festlegen zu können, mit deren Hilfe die spezifischen Schwachstellen des Produktes bearbeitet werden sollen, müssen zunächst diejenigen Bereiche im Unternehmen identifiziert werden, die das nötige Potenzial dazu bieten. Beispielsweise können Schwachstellen eines Produktes auf Mängel im Qualitätssicherungsprozess zurückzuführen sein, aber auch auf Unklarheiten in den Verantwortungsbereichen der Entscheidungsträger. Können diese Schwächen kompensiert werden, wirkt sich das positiv auf das Entwicklungsergebnis aus. Weist das Unternehmen dagegen als besondere Stärke, eine flexible Prozessstruktur in der Fertigung auf, so dürften konstruktive Änderungen am Produkt zum Beheben der Schwachstellen problemlos zu Änderungen im Fertigungsprozess führen. Im Rahmen einer Schwachstellenanalyse ist es sinnvoll, alle wichtigen Wissensträger mit einzubeziehen, um durch unterschiedliche Sichten auf das Problem ausreichend Hinweise auf Schwachstellen zu erhalten. Die gemeinsame Analyse der Schwachstellen kann beispielsweise im Rahmen eines Workshops vorgenommen werden. Hierzu sollten unter anderem auch gezielt Spezialisten befragt werden, die die Schwachstellen des Produktes sehr gut kennen, also Kunden, Vertriebs- und Servicemitarbeiter. Durch so genannte Betriebsblindheit können Fehler leicht übersehen werden. Auch aus politischen Gründen wird gelegentlich versucht, Schwachstellen nicht offen anzusprechen oder gar zuzugeben. Auf dieser Basis dennoch Transparenz in die vorhandenen Schwachstellen zu bekommen und diese zu beheben ist ein äußerst anspruchsvolles Unterfangen. Um bei komplexen Zusammenhängen das Problemmodell klarer herauszuarbeiten, eignet sich auch hier die Analyse mithilfe einer Relationsorientierten Funktionsmodellierung. Vorteil dieser Methode ist, dass nicht nur die erwünschte Funktionalität („nützliche Funktionen“) des Systems, sondern auch unerwünschte („schädliche“) Funktionen mit ihren Relationen abgebildet werden [Terninko 1998]. Nützliche Funktionen eines Systems können zum einen benötigt werden, um andere nützliche Funktionen zu realisieren. Gleichzeitig können sie aber auch zusätzliche schädliche Funktionen hervorrufen. Dies führt zu so genannten Widersprüchen im System, die bei einer Produktentwicklung zu Zielkonflikten führen können. Ziel ist es, die Zusammenhänge kritischer Teilbereiche zu erkennen und daraus konkrete Problemformulierungen abzuleiten.

124 6 Problem strukturieren

Ein Beispiel für ein solches System, in dem sich Widersprüche finden lassen, ist das System Streusalz. Ein kritischer Teilbereich entsteht hier um die Funktion „Glatteis auftauen“, die eingeführt wurde, um die Haftreibung von Pkw-Reifen auf winterglatten Straßen zu erhöhen. So kann das gestreute Salz beispielsweise zur Verunreinigung des Grundwassers führen oder Korrosionen am Fahrzeug hervorrufen. Um die Wirkung schädlicher Funktionen zu vermeiden, können weitere nützliche Funktionen eingeführt werden. Beispielsweise könnten Pkws mit zusätzlichen Elementen versehen werden, um die Bauteile am Fahrzeugunterboden vor Streusalz zu schützen. Oder aber es muss eine Alternative zur der nützlichen Funktion gefunden werden, die keine schädliche Funktion hervorruft. In diesem Fall müsste das Glatteis aufgetaut werden, ohne Salz zu streuen.

Abb. 70. Ausschnitt aus der Funktionsstruktur für das System „Streusalz“

Es kommt häufig vor, dass die Beteiligten bereits beim Aufbau des Funktionsmodells und der Ableitung von Problemformulierungen Ideen äußern. Diese Ideen sollten aufgegriffen und beispielsweise mithilfe einer Moderation mit Karten dokumentiert werden. Auf diese Weise gleitet die Diskussion auch in einem größeren Teilnehmerkreis nicht in unkoordinierte Einzelgespräche ab. Eine weitere Möglichkeit, Schwachstellen eines Systems herauszuarbeiten bietet die ABC-Analyse. Die Methode basiert auf der Annahme, dass in jeder betrachteten Menge (zum Beispiel aufgetretene Mängel) eine kleine Anzahl von Elementen einen großen Anteil an der Gesamterscheinung hat (zum Beispiel Mängelquote) und umgekehrt. Die ABC-Analyse bietet die Möglichkeit einer einfachen Klassifikation, indem die Elemente mit den größten spezifischen Anteilen die Klasse A und die Elemente mit den kleinsten Anteilen die Klasse C bilden. Dazwischen liegt eine Klasse B. In Klasse A könnten nun diejenigen Systemkomponenten zusammengefasst werden, welche die meisten konstruktiven Schwachstellen aufweisen. Für eine Überarbeitung des Produktes könnte hier das größte Potenzial zur Beseitigung von Schwachstellen bei gleichzeitig geringstem Aufwand liegen. Im Einzelfall muss dieser Sachverhalt jedoch gründlich hinterfragt werden, da die ABC-Analyse lediglich Aussagen über quantitative Zusammenhänge zulässt. Eine qualitative Betrachtung der Schwachstellen muss in einem separaten Schritt erfolgen.

6.2 Methoden zur Problemstrukturierung 125

Eine Potenzialanalyse hilft dabei, diejenigen Bereiche zu identifizieren, die wirksame „Stellschrauben“ im Entwicklungsprozess darstellen. Das Ausbauen der vorhandenen Stärken aus einem Bereich oder das Erkennen und Beheben von Schwächen aus einem anderen können wesentlich zur Verbesserung der Entwicklungsergebnisse beitragen. Solche Bereiche können auf der technischen wie auch der organisatorischen Ebene (zum Beispiel in Teilprozessen des Unternehmens) gefunden werden. Die ermittelten Schwachstellen zeigen deutlich den Entwicklungsbedarf und die Entwicklungsschwerpunkte eines Produktes. Wurden zusätzliche Potenziale in der Organisation erkannt, können darauf aufbauend weitere konkrete Maßnahmen abgeleitet werden. 6.2.4 Wie können Freiheitsgrade für die Entwicklung ermittelt werden? Der Handlungsspielraum des Entwicklers kann je nach Entwicklungssituation unterschiedlich ausgeprägt sein. Üblicherweise bestehen zahlreiche feste Randbedingungen, wie Anforderungen und definierte Schnittstellen zu angrenzenden Teilsystemen. Oder das Unternehmen hat beispielsweise in die zuverlässige Beherrschung einer Technologie investiert und will diesen Vorsprung gegenüber den Wettbewerben auch weiterhin nutzen. Bevorzugt werden diejenigen Merkmale als nicht zu verändernd eingestuft, deren Änderung offensichtlich hohe Risiken beinhaltet, eine erneute Zulassung durch eine Behörde erfordert oder aber beträchtlichen Investitionen oder viel Zeit benötigt. Stehen die Elemente des Systems fest, die nicht verändert werden, kann nun in Umkehr auf die bestehenden Freiheitsgrade geschlossen werden. Freiheitsgrade sind Merkmale, deren Ausprägung im Rahmen der Lösungssuche innerhalb gewisser Grenzen verändert werden darf. Bei der Durchführung einer Freiheitsgradanalyse geht es darum, einen möglichst effektiven Prozess der Ideen- und Lösungssuche vorzubereiten und in eine Richtung zu lenken, die in der jeweiligen Entwicklungssituation den größten Erfolg verspricht. Damit soll vermieden werden, dass technisch hochinteressante Lösungsansätze erarbeitet werden, die nicht weiter verfolgt werden können, weil sie festgelegte Anforderungen verletzen oder hohe Risiken in sich tragen. Dazu wird stufenweise, ausgehend vom Gesamtsystem bis hin zu den Elementen und ihren beschreibenden Merkmalen, festgelegt, welche Bestandteile des Systems im Rahmen der Lösungssuche als veränderbar betrachtet werden können und welche nicht. Diese Entscheidung basiert vor allem auf den Anforderungen und Rahmenbedingungen.

126 6 Problem strukturieren

Abb. 71. Ermittlung der veränderbaren Teilsysteme auf Grundlage einer Funktions- oder Baustruktur des betrachteten Systems

Durch das Festlegen einer Systemgrenze in einem ersten Schritt um den zu verändernden Bereich wird ein Raum für die Suche nach Lösungsideen definiert. In diesem Raum befinden sich diejenigen Funktionen beziehungsweise Bauteile, welche im Rahmen der weiteren Entwicklung verändert werden dürfen. Der zweite Schritt besteht also darin, diejenigen Merkmale festzulegen, die verändert werden dürfen. Für die weitere Vorbereitung der Lösungssuche ist es in einem dritten Schritt wichtig, auch die innerhalb dieser Systemgrenze bestehenden Freiheitsgrade zu definieren und konkrete Problemformulierungen abzuleiten. Beispielsweise könnten ein bestehendes mechanisches Prinzip durch ein elektrisches oder hydraulisches ersetzt oder anstelle des bisher eingesetzten Stahls auch andere Werkstoffe verwendet werden. Als Ergebnis einer Freiheitsgradanalyse ergeben sich also alle Merkmale, deren Ausprägungen innerhalb gewisser Grenzen verändert werden dürfen. Aus der Verknüpfung wichtiger Kundenanforderungen mit Produktmerkmalen, der abstrahierten Betrachtung des Problems, den ermittelten Schwachstellen sowie der Festlegung der Freiheitsgrade lassen sich für die Entwicklung Handlungsempfehlungen in Form von Problemformulierungen ableiten. 6.2.5 Wie können Handlungsempfehlungen für die Entwicklung abgeleitet werden? Aufgrund der Vielzahl bestehender Anforderungen besteht das Risiko, die stets begrenzten Ressourcen durch ungünstig verteilte Prioritäten nicht optimal einzusetzen und das Ziel nur unbefriedigend zu erreichen. Hier bieten Problemformulierungen Unterstützung, um konkrete Ansatzpunkte zur Zielerreichung in Form von Handlungsempfehlungen aussprechen zu können. Eine Problemformulierung ist eine Aufforderung zu bestimmten Handlungen, die die Lösungssuche gezielt anregen sollen. Sie tragen damit zur Reduzierung des Umfangs einer Anforde-

6.2 Methoden zur Problemstrukturierung 127

rungsliste im Sinne einer Fokussierung bei. Problemformulierungen stellen ein wirksames Mittel dar, um • das Entwicklungsziel prägnant zu beschreiben, • zu gezielten Handlungen aufzufordern, • die zentralen Anforderungen während des Entwicklungsprozesses im Bewusstsein des Produktentwicklers zu verankern (Konzentration auf das Wesentliche), • die Kreativität des Produktentwicklers durch abstrakte, sprachliche Anreize gezielt zu stimulieren, • eine an das Problem angepasste Methodenauswahl für die Suche nach Lösungsideen anzustoßen und • einen stetigen Abgleich zwischen Ist- und Sollzustand herbeizuführen [Wulf 2002]. Daraus ergeben sich sowohl formale, als auch inhaltliche Grundsätze für die Definition der Problemformulierungen. Inhaltlich wird das Entwicklungsproblem angesprochen und mit einem wünschenswerten Zielzustand verknüpft. Formal sollten Problemformulierungen in der Befehlsform erfolgen, um die Aufforderung zu bestimmten Handlungen zu unterstreichen. Die Ergebnisse der Freiheitsgradanalyse, der Verknüpfung von Kundenanforderungen und Produktmerkmalen sowie der Schwachstellenanalyse können zu Problemformulierungen zusammengefasst werden. Dabei kann es durchaus sinnvoll sein, zunächst extrem anspruchsvoll oder auch unmöglich erscheinende Ziele wie etwa „Suche nach einer mechanischen Leistungsübertragung, die ohne Schmierstoff auskommt!“ zu definieren, um auf diesem Wege deutliche Fortschritte und Innovationen zu generieren. Problemformulierungen sollen die Gedanken und Handlungen des Entwicklers in die „richtige Richtung“ lenken, das heißt zielorientiertes Arbeiten unterstützen. Wurde im Rahmen der Schwachstellenanalyse ein Relationsorientiertes Funktionsmodell erstellt, lassen sich daraus nach formalen Regeln Problemformulierungen ableiten. Dabei werden bestimmte charakteristische Konstellationen im Funktionsmodell identifiziert. Dies kann beispielsweise eine nützliche Funktion sein (Salz streuen), die zwar zur Erfüllung einer weiteren nützlichen Funktion (Glatteis auftauen) benötigt wird, aber gleichzeitig eine schädliche Funktion (Grundwasser verunreinigen) auslöst. Eine auf diese charakteristische Konstellation bezogene Problemformulierung könnte lauten: „Finde eine Lösung, die Glatteis auftaut, dabei aber nicht das Grundwasser verunreinigt!“ Problemformulierungen können bereits auf der strategischen Ebene des Entwicklungsprozesses eine Rolle spielen, wenn es darum geht, aus der Vielzahl der Anforderungen konkrete Entwicklungsaufträge für die Fachabteilungen abzuleiten. Auf operativer Ebene helfen Problemformulierungen, das Vorgehen, gegebenenfalls durch iterative Prozesse, auch individuell zielgerichtet zu steuern, indem sie den Entwickler zu einem Dialog mit sich selbst auffordern. Dieser Dialog basiert auf einem Wechselspiel zwischen der Reflexion des eigenen Vorgehens, der Bewertung der Zwischenergebnisse und der Weiterentwicklung der Problemformulierungen.

128 6 Problem strukturieren

Um diesen Dialog zu unterstützen, bietet sich die Verwendung eines Handlungsplanungsblatts an. Es unterstützt eine zielgerichtete Reflexion, indem die Aspekte Ziel, Motivation, geplantes Vorgehen sowie die erwarteten Ergebnisse dokumentiert werden. Das Handlungsplanungsblatt lässt sich auf unterschiedlichen Ebenen einsetzen. Konstruktive Änderungen können damit geplant werden, aber es unterstützt ebenso eine Abschätzung der Änderungsauswirkungen einer technischen Lösung zur Krisenbewältigung.

6.3 Ermittlung von Entwicklungsschwerpunkten

6.3.1 Tischstaubsauger Ein Hersteller von Tischstaubsauggeräten wollte gezielt auf die Bedürfnisse seiner Kunden eingehen. Diese Geräte sind zur schnellen Reinigung kleiner Flächen im Haushalt geeignet. In der Entwicklungsabteilung des Unternehmens entstanden in der Vergangenheit immer wieder technisch anspruchsvolle Lösungen, welche die Kunden aber nicht im gewünschten Maß nachfragten. Dieses Overengineering ließ sich unter anderem auf die mangelnde Zusammenarbeit der verschiedenen Abteilungen zurückführen. Um dieses Problem zu beheben und auch die interne Kommunikation zu verbessern, sollten Entwicklungsschwerpunkte von nun an in einem interdisziplinären Team festgelegt werden. Dem Team gehörten Mitarbeiter aus Marketing, Vertrieb, Service, Produktplanung, Entwicklung, Produktion und Qualitätsmanagement an.

Abb. 72. Umfrageergebnis zu Kundenanforderungen an das Produkt „Tischstaubsauger“

6.3 Ermittlung von Entwicklungsschwerpunkten 129

Um das Produkt zukünftig den Kundenwünschen entsprechend entwickeln zu können, wurde zunächst eine Kundenbefragung an 100 Personen durchgeführt. Dass aus Kundensicht als wichtigste Anforderung „gute Saugleistung“ genannt wurde, sorgte für wenig Überraschung im Team, denn dies entsprach der Kernfunktion des Produktes. Der Aspekt „gutes Handling“ wurde bei den Befragten auf Rang zwei eingeordnet. Dieser Anforderung war bisher vergleichsweise wenig Bedeutung zugemessen worden. Schon vor der Kundenbefragung hatte die Entwicklungsabteilung versucht, kundenrelevante Produktmerkmale zu berücksichtigen. Allerdings verstand man unter kundenrelevanten Merkmalen bislang Aspekte, wie eine hohe Standzeit des Filters oder eine geringe Lautstärke bei gleichzeitig hoher Motorleistung. Nun sollten unter Berücksichtigung der Kundenbefragung die wesentlichen Produktmerkmale in einer Teamsitzung festgelegt werden. Um die Diskussion im Team effizient führen zu können, fiel die Entscheidung auf ein strukturiertes Vorgehen mithilfe einer Verknüpfungsmatrix. Darin wurden die Kundenanforderungen aus der Befragung den technischen Merkmalen des bestehenden Produktes gegenübergestellt. In den Feldern der Verknüpfungsmatrix wurde eingetragen, wie stark sich Kundenwünsche und Produktmerkmale gegenseitig beeinflussen. Um ein deutlicheres Ergebnis zu erhalten, wurden für die qualitative Einstufung des Grades der Beeinflussung progressiv gestufte Zahlenwerte verwendet. Für eine hohe Beeinflussung wurde eine „9“ vergeben. Sich weniger beeinflussende Aspekte erhielten dementsprechend eine „3“, sich lediglich schwach beeinflussende Aspekte eine „1“. Hatten zwei Aspekte keinen Einfluss aufeinander, so wurde eine „0“ in das entsprechende Feld der Matrix eingetragen.

Abb. 73. Ergebnis einer Verknüpfungsmatrix zum Produkt „Tischstaubsauger“

130 6 Problem strukturieren

Bereits die individuelle Betrachtung der Felder mit einer hohen gegenseitigen Beeinflussung („9“) zeigten auf den ersten Blick, welche Merkmale des Produktes für die Erfüllung einzelner Kundenanforderungen von hoher Bedeutung sein könnten. Diese Werte spiegelten aber noch nicht wider, inwiefern die Merkmale mit der Zufriedenheit des Kunden zusammenhängen. Deswegen wurde auf Basis der Umfrage eine Gewichtung der einzelnen Kundenanforderungen vorgenommen, indem das Umfrageergebnis auf einen Zahlenwert von 1 bis 10 skaliert wurde. Anschließend wurde diese Gewichtung mit dem Wert der jeweiligen Beeinflussung multipliziert und diese Ergebnisse zusätzlich spaltenweise addiert. Die Höhe der Summe der einzelnen Spalten lieferte eine Aussage über die Auswirkung der technischen Merkmale auf die Kundenbedürfnisse. Eine große Auswirkung haben zum Beispiel das Gehäusematerial sowie der Unterdruck an der Saugfläche. Die Matrix unterstützte eine strukturierte Diskussion und zwang zu einer intensiven Auseinandersetzung mit den Wechselwirkungen zwischen Kundenanforderungen und Produktmerkmalen. Auf diese Weise konnten die Entwicklungsschwerpunkte fundiert festgelegt werden. 6.3.2 Siebanlage Dieses Beispiel aus der industriellen Praxis zeigt einen möglichen Weg, Schwachstellen eines bestehenden Systems zu analysieren. Ein mittelständisches Unternehmen aus dem Maschinen- und Anlagenbau ist im Bereich der Abwassertechnik tätig. Eines seiner Produkte ist eine Anlage, die mit hoher Leistung Feststoffe aus Suspensionen abscheidet. In der Regel werden derartige Anlagen zur Reinigung von Abwässern verwendet, worauf meist weitere Prozessschritte folgen. Kern des bestehenden Systems ist ein rotierender Spaltsiebkorb, dem das zu entwässernde Medium zugeführt wird. Je nach Anwendungsfall können damit durch unterschiedliche Spaltweiten des Siebkorbes Schwimm-, Sink- und Schwebstoffe mit einer Partikelgröße von ca. 0,25 mm bis 8 mm aus dem Abwasser entnommen, ausgetragen und mit möglichst geringem Restwasser in einen Container ausgeworfen werden. Die Anlage wurde aufgrund ihrer kompakten Bauweise vorzugsweise für den so genannten Inline Einsatz verwendet, das heißt in ein bestehendes Rohrleitungssystem oder Gerinne eingebaut [Busl 2003]. Das zu siebende Medium wird über das Zuflussrohr in den Siebkorb geleitet. Durch die Rotation des Korbes verteilt sich das Medium auf der Siebfläche, wobei die Flüssigkeit nach außen abfließen kann und die Feststoffe abhängig von der Spaltweite des Siebes zurückgehalten werden. Die Flüssigkeit wird durch einen Ablauf aus der Anlage herausgeleitet. Durch den Wasserstrahl der Spritzdüsenleiste, welcher von außen auf die Siebkorbfläche auftrifft, werden zwei Funktionen gewährleistet: Zum einen wird die Siebfläche gereinigt und für eine neue Füllung vorbereitet. Zum anderen ist dadurch die Ablösestelle des Feststoffes vom Siebkorb direkt über dem Auffangtrichter definiert. Dieser Reinigungsvorgang wird durch am Siebkorb streifende Bürsten mechanisch unterstützt. Der abgelöste Feststoff wird im Trichter aufgefangen und durch die Transportschnecke zur Presszo-

6.3 Ermittlung von Entwicklungsschwerpunkten 131

ne gefördert. Um den Feuchtigkeitsgehalt des Feststoffes noch weiter zu senken, wird dieser in der Presszone zusätzlich komprimiert und anschließend über das Siebgutaustragsrohr aus der Anlage herausgefördert [Busl 2003].

Abb. 74. Schematische Darstellung der Siebanlage [Busl 2003]

Einige Schwachstellen der Siebanlage waren identifiziert worden. Nicht zuletzt auf Grund der unzureichenden Akzeptanz am Markt waren die Absatzzahlen enttäuschend gering. Im Unternehmen führte man dies darauf zurück, dass die Anlage zu groß, zu schwer und zu teuer war. Außerdem kam es häufiger vor, dass die Presszone am Austragsrohr verstopfte und damit den weiteren Feststofftransport behinderte. In diesem Fall musste die komplette Anlage heruntergefahren werden, um das Problem beheben zu können. Die gesamte Wartung und Fehlersuche gestaltete sich äußerst mühsam. Um einen Ausbau des Siebkorbes durchführen zu können, musste man erst sämtliche Zu- und Ablaufleitungen entfernen. Diese Kritikpunkte führten im Unternehmen zu der Entscheidung, das Konzept deutlich zu überarbeiten. In einem Team, bestehend aus Vertretern verschiedener Abteilungen (Service, Vertrieb etc.), wurden dazu in einem ersten Schritt Anforderungen an die Neukonstruktion gesammelt und in einer Anforderungsliste dokumentiert. Das Entwicklungsteam begann anschließend, die Schwachstellen des derzeitigen Produktes

132 6 Problem strukturieren

und deren Abhängigkeiten genauer zu analysieren. Hierfür wendeten sie die Methode der Relationsorientierten Funktionsmodellierung an. Die Kernfunktionalität der Anlage liegt in der Trennung von Feststoff und Flüssigkeit. Darauf aufbauend konnten weitere nützliche und schädliche Funktionen erfasst und in einem Modell abgebildet und dokumentiert werden. Durch spezielle Fragetechniken entstand innerhalb von zwei Stunden eine Darstellung, welche alle relevanten Schwachstellen in Form von schädlichen Funktionen abbildete.

Abb. 75. Darstellung eines Relationsorientierten Funktionsmodells für die Siebanlage [nach Busl 2003]

Vorwiegend durch die Relationen zwischen den nützlichen und schädlichen Funktionen konnten Ursachen von Schwachstellen deutlich gemacht werden, die bislang so nicht bekannt waren. Ein Beispiel ist das bisherige Konzept der Ablösung des Feststoffes vom Siebkorb mittels Wasserdruck. Es besteht aus einer Spritzdüsenleiste mit vielen kleinen Düsen, und deckt die gesamte Siebkorblänge ab. Aus den Düsen wird dabei Wasser mit hohem Druck auf die Siebfläche gespritzt. Die Spritzdüsenleiste wird zu diesem Zweck immer dann eingesetzt, wenn der Siebkorb einen bestimmten Verschmutzungsgrad erreicht hat oder ein gewisses Zeitintervall ohne Reinigung überschritten wurde. Bei der Umsetzung dieses Konzepts gelangt das Spritzwasser zusammen mit dem abgelösten Feststoff in den Auffangbehälter und verringert den Trocknungsgrad des schon gesiebten Feststof-

6.4 Zusammenfassung 133

fes. Um dieses Wasser abfließen zu lassen, wurden im Auffangtrichter Löcher vorgesehen, die durch Bürsten gereinigt werden. Aus dem Funktionsmodell wurde ersichtlich, dass einige schädliche Funktionen, wie „Abflusslöcher verstopfen“, „Bürsten verschleißen“ und „Ausbau der Schnecke“ erst gar nicht entstünden, gelänge es die Ablösung des Feststoffes vom Siebkorb auf andere Weise zu realisieren. Um Anregungen für die Lösungssuche zu bekommen, wurden aus dem Funktionsmodell nach formalen Regeln entsprechende Problemformulierungen abgeleitet. Zwei Beispiele für diese Problemformulierungen: • Finde einen alternativen Weg, der das Ablösen des Feststoffes vom Siebkorb verbessert, aber nicht das Aufbringen von Wasserdruck voraussetzt! • Finde eine Möglichkeit, das Wasser im Feststoff zu vermeiden oder zu vermindern unter der Bedingung, dass Wasserdruck aufgebracht wird! Um zielgerichtet neue Lösungen entwickeln zu können, wurden anschließend die Freiheitsgrade für eine Neuentwicklung analysiert. Für die Spritzdüsenleiste wurde zum Beispiel festgelegt, dass zur Reinigung kein Konzept mit Druckluftenergie zu verwenden ist, da der entstehende Geräuschpegel unerwünscht ist und möglicherweise zusätzliche schädliche Funktionen verursacht. Zudem verfügen die meisten Kunden nicht über eine zentrale Druckluftversorgung. Auf dieser Basis konnte die Liste der Problemformulierungen weiter ergänzt werden. Durch die Diskussion der Schwachstellen und Freiräume mit ihren Freiheitsgraden gewannen die Mitglieder des Entwicklungsteams ein deutlich besseres Systemverständnis und eine einheitliche Zielvorstellung. Das auf dieser Basis entwickelte Produkt hat sich nach der Markteinführung als sehr erfolgreich erwiesen und die Mitarbeiter im Unternehmen haben bei neuen Projekten immer wieder auf die Anwendung geeigneter Methoden zurückgegriffen.

6.4 Zusammenfassung Selbst wenn alle Anforderungen für eine Produktentwicklung geklärt und dokumentiert sind, ist es im Normalfall nicht möglich, darauf aufbauend unmittelbar eine effiziente Suche nach Lösungsideen durchzuführen. Da aufgrund der begrenzten Ressourcen nicht alle Aspekte in gleichem Maße berücksichtigt werden können, müssen bei der Produktenwicklung ausgewählte Schwerpunkte fokussiert werden. Dazu sollte das Problem auf der Basis der geleisteten Vorarbeiten auf abstrakterem Niveau modelliert und analysiert werden. Weitere Schwerpunkte können sich aus der Verknüpfung von Kundenanforderungen mit den Produktmerkmalen ergeben. Besonders berücksichtigt werden sollten Schwachstellen von Vorgängerprodukten, soweit auf diese zurückgegriffen werden kann. In diesem Zusammenhang ist es von großer Bedeutung, sich über die Freiheitsgrade in der Entwicklung im Klaren zu sein, um nicht grundlegende Rahmenbedingungen zu verletzen. Konkrete Problemformulierungen sind der ideale Ausgangspunkt für eine strukturierte Suche nach Lösungen.

7 Lösungsideen ermitteln

Die Suche nach Lösungsideen stellt das zentrale Element innerhalb des Münchener Vorgehensmodells dar. Mit dem Suchen nach Lösungsideen wird im Grunde ein ganz alltäglicher Prozess beschrieben, der im industriellen Umfeld in der Regel unter großem Zeitdruck abläuft. Dieser Zeitdruck führt häufig dazu, dass beliebige Ideen vorschnell umgesetzt werden, ohne dass Alternativen dazu entwickelt werden. Allerdings kann nur durch den zielgerichteten Vergleich verschiedener alternativer Lösungsideen eine angemessene Qualität der umgesetzten Lösung erreicht werden. Im Folgenden werden aus diesem Grunde Herangehensweisen und Methoden diskutiert, mit deren Hilfe entsprechende alternative Ideen, auch unter hohem Zeitdruck, generiert werden können.

7.1 Konzeptentwicklung für eine Snowboardbindung Ein Hersteller von Sportgeräten wollte für den Bereich des Freestyle Snowboardens eine Bindung mit automatischer Einstiegshilfe (Step-In) entwickeln. Vorteile einer solchen Bindung gegenüber bestehenden käuflichen Lösungen ist der erhöhte Bedienkomfort, ein schnelles und einfaches Ein- und Aussteigen am Lift und beim Überwinden von Flachpassagen sowie das Einsteigen im Stehen und sogar während des langsamen Anfahrens. In diesem Bereich gab es bereits einige Ansätze, die allerdings weitgehend schuhabhängige Konzepte verfolgen, das heißt, am Schuh wurden entsprechende Veränderungen vorgenommen, um ein Einrasten in einen Verschlussmechanismus auf dem Board zu ermöglichen. Der Hersteller wollte jedoch ein Konzept entwickeln, das sich an jeden gängigen Snowboardschuh adaptieren lässt. Zunächst wurde eine umfassende Marktanalyse durchgeführt, die die Beobachtung bestätigte, dass Entwicklungen im Bereich der Step-In-Snowboardbindungen ausschließlich Systeme betrachten, in denen der Snowboardschuh an ein neues Bindungskonzept angepasst werden muss. Dadurch lässt sich zwar der Verschluss der Bindung verhältnismäßig einfach realisieren, weil man den Schuh darauf abstimmen kann, allerdings steigen damit die Kosten für die Neuanschaffung eines solchen Bindungssystems für den Kunden enorm, da neben der Bindung auch einer neuer Schuh gekauft werden muss. In einem zweiten Schritt wurden Anforderungen an eine Step-In Bindung gesammelt und in einer Anforderungsliste strukturiert zusammengefasst. Um das Gesamtproblem in leichter handhabbare Teilprobleme zu zerlegen, wurde das System Snowboardbindung mithilfe einer

136 7 Lösungsideen ermitteln

Funktionsstruktur lösungsneutral modelliert. Zu den daraus gewonnenen Teilproblemen wurden nun Teillösungsideen gesucht und in einem Morphologischen Kasten geordnet dargestellt.

Abb. 76. Morphologischer Kasten mit Teillösungsideen einer Step-In Snowboardbindung

Durch die Kombination geeignet erscheinender Teillösungen wurden mehrere Gesamtkonzepte generiert und anschließend im Team bewertet. Für das erfolgversprechendste Konzept wurde ein Funktionsprototyp aufgebaut und der Geschäftsführung präsentiert. Bei der Diskussion des Konzepts wurde die Umsetzung als zu aufwendig und zu kostenintensiv eingeschätzt. Damit würde keine Chance bestehen, das Produkt zu einem akzeptablen Preis auf den Markt zu bringen. Die Präsentation des neuen Systems im Rahmen eines Messeauftritts stand kurz bevor und der Geschäftsführer äußerte die Befürchtung, dass die Entwicklung eines neuen Lösungsansatzes nicht bis zum festgesetzten Zeitpunkt zu schaffen sei. Im Rahmen der Suche nach Lösungsideen waren jedoch mehrere alternative Ideen für jedes Teilproblem erarbeitet und in einem Morphologischen Kasten dokumentiert worden, sodass zahlreiche weitere Kombinationsmöglichkeiten bestanden. Auf

7.2 Methoden für die Lösungssuche 137

diese Weise konnte in kurzer Zeit unter Berücksichtigung des Aspekts der niedrigeren Herstellkosten ein alternatives Konzept erstellt und ein messereifer Funktionsprototyp aufgebaut werden. In der nachfolgenden Wintersaison wurden bereits erfolgreiche Praxistests mit dem neuen System durchgeführt. Im genannten Beispiel waren während der Suche nach Lösungsideen für jedes identifizierte Teilproblem mehrere Alternativen erarbeitet worden. Auf diese Weise konnte durch Modifikationen des vorgestellten Konzepts in sehr kurzer Zeit ein neuer Ansatz modelliert und bewertet werden. Aufgrund des Zeitdrucks hätte es bis zum Messeauftritt keine Neuentwicklung geben können.

7.2 Methoden für die Lösungssuche Die Entwicklung von mehreren alternativen Lösungsideen befähigt den Entwickler zu schnellen Korrekturen innerhalb des Produktentwicklungsprozesses und erhöht zumeist die Güte der später umgesetzten Konzepte. Im Folgenden werden Methoden beschrieben, die den Entwickler beziehungsweise ein Entwicklungsteam beim Erarbeiten von Lösungsideen unterstützen. In einem ersten Schritt werden häufig bereits vorhandene und unter Umständen auch käufliche Lösungen betrachtet. Sind die erzielten Ergebnisse nicht ausreichend, sollten neue Lösungsideen generiert werden. Nicht selten treten auch Zielkonflikte auf, denen bei der Suche nach Lösungsideen Rechnung getragen werden muss, um letztlich eine zufrieden stellende Gesamtlösung zu erreichen. Da technische Systeme, aufgrund ihrer hohen Komplexität, meist in Teilprobleme zerlegt werden, liegen im Regelfall für jedes Teilproblem spezifische Teillösungsideen vor. In einem weiteren Schritt ist es notwendig, diese Lösungsideen zu ordnen und zu konsistenten Gesamtlösungsideen zu kombinieren. Dazu muss die theoretisch mögliche Zahl der kombinierbaren Ideen zunächst auf ein handhabbares Maß sinnvoller Kombinationsmöglichkeiten reduziert werden. 7.2.1 Wie lassen sich verfügbare Lösungen finden? Bei der Suche nach Lösungsideen kann es vorteilhaft sein, zunächst zu versuchen auf bereits bestehende Lösungen zurückzugreifen und nicht „das Rad neu zu erfinden“. Bestehende Lösungen lassen sich häufig mit einem sehr viel geringeren Kosten- und Zeitaufwand umsetzen als vollkommen neue Ideen, die erst noch entwickelt werden müssen. Verfügbare Lösungen wurden oftmals bereits in vergleichbaren Anwendungsfällen erprobt und haben sich dabei bewährt. Sie bergen daher ein deutlich geringeres Risiko in sich, als neue Ansätze, zu denen noch keinerlei Informationen vorliegen. Die Aussage, dass der Einsatz bekannter Lösungen immer vorteilhaft ist, lässt sich allerdings nicht verallgemeinern. Firmen sind häufig gerade durch Innovationen, welche sie von den Wettbewerbern unterscheiden, am Markt erfolgreich. Es kann also auch angebracht sein, Probleme nicht „wie immer“ zu lösen, sondern völlig neue Konzepte zu erarbeiten.

138 7 Lösungsideen ermitteln

Zwischen den beiden Extremen, dem Versuch vollständig neue Lösungen zu entwickeln und der Suche nach bereits Bekanntem, ist der Übergang fließend: Oftmals lassen sich bestehende Lösungen nicht „eins zu eins“ auf die aktuelle Situation übertragen. Sie müssen etwas abgewandelt und an das neue Problem adaptiert werden, um sie einsetzen zu können. Die einfache Adaption einer existierenden Lösung ist beispielsweise der Einsatz von ursprünglich aus der Wehrtechnik stammenden pyrotechnischen Anzündpillen zur Zündung der Treibladungen in Airbags. Obwohl diese Lösung an die neue Anwendung angepasst wurde, kann man hierbei bezüglich des Lösungsprinzips dennoch von einer bekannten Lösung sprechen. Eine Lösungsadaption ist in der Regel dadurch gekennzeichnet, dass die Randbedingungen der vorliegenden Problemstellung nicht vollständig mit denen der ursprünglichen Lösung übereinstimmen. Unterscheiden sich die Randbedingungen zu stark, kann es passieren, dass sich scheinbar geeignete Lösungen letztlich doch nicht übertragen lassen. Gerade Skalierungseffekte spielen hierbei eine große Rolle. Wenn von einer „bekannten Lösung“ die Rede ist, ist damit nicht unbedingt gemeint, dass sie der betreffenden Person als Individuum bekannt sein muss. Angesichts der Vielfalt bestehender Lösungen, ist dies kaum möglich. Meist existieren bereits innerhalb eines Unternehmens eine ganze Reihe von Lösungen, die jeweils nur einem sehr beschränkten Mitarbeiterkreis bekannt sind. Gerade einfache und häufig vorkommende Teile, wie zum Beispiel Gehäusedeckel, sind oftmals Bestandteil unterschiedlicher Produkte. Das erneute „Erfinden“ eines solchen Bauteils samt technischer Dokumentation und dem damit einhergehenden Verwaltungsaufwand erzeugt im Unternehmen enorme Mehrkosten, die den eigentlichen „Wert“ des Teils weit überschreiten können. Viele Unternehmen nutzen zur Unterstützung von entsprechenden Recherchen deshalb Informationsverwaltungssysteme, die eine so genannte „Wiederholteil-“ oder „Ähnlichkeitsteilsuche“ ermöglichen. Bieten sich keine Wiederholteile für die Lösung eines Problems an, ist es sinnvoll, zunächst nach so genannten „Zukaufteilen“ zu suchen. In vielen Fällen gibt es spezielle Hersteller (auch „Zulieferer“), welche die unterschiedlichsten Systemlösungen anbieten. Dabei handelt es sich um häufig eingesetzte Teile wie zum Beispiel Pumpen, Antriebe, Lagerungen und Steuerungen. Zugang zu solchen Lösungen findet man beispielsweise über technische Zeitschriften, Internetrecherchen, Fachmessen oder ganz einfach über Kollegengespräche. Genauere Informationen zu potenziellen Lösungen kann man dann in Form von Herstellerkatalogen oder als Beratungsleistung von den Anbietern selbst bekommen. Wettbewerber, aber auch Unternehmen anderer Branchen, aber mit ähnlichen Problemstellungen, oder Forschungsinstitute können ebenfalls potenzielle Lösungsansätze bieten. Auch Patentrecherchen können hilfreich sein, zumal viele Patente abgelaufen und damit frei verfügbar sind. Hinzu kommt, dass es unter Umständen sinnvoll sein kann, geeignete Patente zu erwerben oder Lizenzgebühren in Kauf zu nehmen, statt eine Neuentwicklung zu riskieren. Nicht selten lassen sich Patente auch durch vergleichsweise einfache Änderungen umgehen. An Informationsquellen für bekannte Lösungen mangelt es also meist nicht. Ganz im Gegenteil – häufig steht der Suchende einer Informationsflut gegenüber,

7.2 Methoden für die Lösungssuche 139

die er unmöglich komplett „durchforsten“ kann. Es bietet sich deshalb an, sich zunächst einen Überblick über das grundlegende Angebot zu verschaffen, bevor eine detaillierte Lösung gesucht wird. In diesem Zusammenhang lassen sich Konstruktionskataloge nennen [zum Beispiel nach Roth 2000], die systematisch geordnet und damit gut zugänglich, bewährte Lösungen für technische Probleme bereitstellen. Die dafür entwickelte Systematik und Struktur (Gliederungsteil, Hauptteil, Zugriffsteil und Anhang) hat sich für viele Katalogarten etabliert. Um schnell einen Überblick über den aktuellen Stand der Technik zu bekommen, eignet sich auch eine Anfrage bei Verbänden und Organisationen, ein Expertengespräch, der Blick in eine Fachzeitschrift oder der Besuch einer Messe sehr gut. 7.2.2 Wie können neue Lösungsideen generiert werden? Zur Bearbeitung technischer Problemstellungen kann nicht immer auf bestehende Lösungen zurückgegriffen werden. Eine neuartige Lösung zu entwickeln kann ein sehr anspruchsvolles Problem sein, das der Entwickler als Einzelperson nicht ohne weiteres zu lösen vermag. Zwischen der Problemstellung und der Lösung des Problems existiert eine gedankliche Barriere, die sich oftmals nicht ohne methodische Unterstützung überwinden lässt. In jedem Fall wird die Lösungssuche neben Zeit und Geld auch den Einsatz von Kreativität fordern.

Abb. 77. Gedankliche Barrieren zwischen technischer Problemstellung und Lösung

Kreativität ist keine Gabe, über die man verfügt oder eben nicht. Forschungsergebnisse der Psychologie und der Konstruktionsforschung haben gezeigt, dass grundsätzlich jeder Mensch kreativ sein kann – wenn auch unterschiedlich stark ausgeprägt. Probleme, kreativ tätig zu sein, resultieren häufig aus Umständen, die durch gezielten Methodeneinsatz positiv beeinflusst werden können. Ein Kreativi-

140 7 Lösungsideen ermitteln

tätshemmnis, das in der menschlichen Natur liegt, ist die so genannte Lösungsfixierung. Dabei fällt es schwer, sich von bestehenden, bekannten technischen Systemen gedanklich zu lösen und „in eine neue Richtung zu denken“. Einerseits sind Wissen und Erfahrung für kreative neue Lösungen unerlässlich, auf der anderen Seite kann genau diese Erfahrung das kreative Denken und Handeln blockieren. Gründe für die Entstehung von Lösungsfixierungen sind in der Arbeitsweise des menschlichen Gehirns zu suchen – sie sind aber keineswegs unabänderlich. Ein weiteres Kreativitätshemmnis ist auf der motivationalen, zwischenmenschlichen Ebene zu finden: Technische Probleme werden häufig in einem Team zu lösen versucht. Hier können Wechselwirkungen zwischen Personen bestehen, welche die Kreativität einzelner Teammitglieder stark behindern können. Beispielsweise ist folgende Situation vorstellbar: Drei Entwickler samt ihrem Vorgesetzten bearbeiten zusammen ein technisches Problem. Einer der Entwickler äußert einen Lösungsansatz, auf den der Vorgesetzte mit den Worten „So ein Schwachsinn, das funktioniert doch nie!“ reagiert. Wie kreativ wird der betroffene Entwickler wohl im Verlauf der weiteren Besprechung sein? Wird er es wagen, seinen Lösungsansatz weiterzuentwickeln und zu verteidigen? Wird er weitere Ansätze äußern? Die Wahrscheinlichkeit ist eher gering! Es gibt viele solcher Äußerungen, die wegen der damit verbundenen starken Hemmung der Kreativität auch als „Killerphrasen“ bezeichnet werden. Wie kann nun solchen Kreativitätshemmnissen entgegengewirkt werden? Um Lösungsfixierungen zu umgehen, kann es hilfreich sein, weitere Personen in die Lösungssuche mit einzubeziehen. Hierbei kann es sich durchaus um Personen handeln, die an sich nicht in die Problemlösung involviert sind. Oft genügt es schon, das Problem jemand anderem zu erläutern, um darüber selbst auf eine Lösungsfährte zu kommen. In solchen Gesprächen können Aspekte zutage kommen, die „eingefahrene Denkmuster“ auflösen. Aus gutem Grund wird in den meisten Unternehmen Teamarbeit in Ergänzung zur Einzelarbeit favorisiert. Dabei hat es sich als positiv erwiesen, Teams interdisziplinär zusammenzusetzen. Die unterschiedlichen Sichten auf ein Problem und die sich daraus ergebende gegenseitige Anregung sowie zusätzlichen Assoziationen können zu einer Teamleistung führen, die höher ist, als die Summe der Einzelleistungen der Teammitglieder. Dies bezeichnet man auch als Nutzung von Synergien, die durch geeignete Methoden noch weiter unterstützt werden kann. Solche so genannten Kreativitätstechniken helfen zum einen, Verhaltensregeln aufzustellen, um die Kreativität und Assoziationsbildung zu fördern, zum anderen geben sie einen organisatorischen Rahmen für die Vorbereitung, Durchführung und Auswertung entsprechender Workshops vor. Die Teamleistung muss dabei allerdings immer kritisch beobachtet werden, denn eine ungünstige Teamzusammensetzung und -entwicklung oder eine unpassende Methodenanwendung können dazu führen, dass die individuell von den Teammitgliedern erbrachten Leistungen höher sind als die Teamleistung als Ganzes. Wann immer in der Industrie von Kreativitätsmethoden die Rede ist, wird vor allem anderen das Brainstorming genannt. Dabei wird die formale Durchführung eines Brainstormings meist als ziemlich einfach eingeschätzt. Tatsächlich hängt der Erfolg dieser Methode aber sehr stark von der Qualität der Vor- und Nachbe-

7.2 Methoden für die Lösungssuche 141

reitung und dem konkreten Vorgehen während des Kreativprozesses ab. Wissenschaftliche Untersuchungen in der industriellen Praxis haben gezeigt, dass der Kreativprozess des Brainstormings im Team im Vergleich zur Einzelarbeit in den meisten Fällen weniger Ideen hervorbringt [Furnham 2000]. Dabei werden vor allem drei voneinander unabhängige Prozesse in den Vordergrund gestellt, welche die Effektivität eines Brainstormings hemmen können: Das erste Hemmnis besteht darin, dass Teammitglieder im Gruppenkontext häufig weniger leistungsmotiviert erscheinen. Ein weiteres Hemmnis ist die Scheu, eigene Ideen in der Gruppe zu äußern, aus Angst sich zu blamieren. Das dritte, in diesem Fall ein organisatorisches Hemmnis, ist die Tatsache, dass jeweils nur ein Teammitglied eine Idee zu einem bestimmten Zeitpunkt äußern kann (Produktionsblockierung). Um ein Brainstorming nun wirklich zielführend zur Generierung neuer Ideen einsetzen zu können, ist es wichtig, die genannten Hemmnisse bei der Durchführung der Methode zu vermeiden. Als grundlegendster Erfolgsfaktor zählt hierzu der Einsatz eines Moderators. Er sollte sich bereits im Vorfeld um organisatorische Angelegenheiten kümmern und während der Durchführung auf die Einhaltung gemeinsam vereinbarter Regeln achten. Der Erfolg der Ideensammlung hängt zudem ganz entscheidend davon ab, inwieweit der Moderator durch die Berücksichtigung der individuellen Persönlichkeiten im Team zur Enthemmung psychologischer Barrieren beitragen kann. Kreatives Potenzial entfaltet sich am besten in einem anregenden und abwechslungsreichen Umfeld. Dazu gehört neben der Wahl eines geeigneten Arbeitsraumes auch eine möglichst ideale Gruppenzusammensetzung. Soziale Homogenität (möglichst ähnliche Hierarchieebene) und eine ähnliche Leistungsbereitschaft und -fähigkeit der Teilnehmer bieten gute Bedingungen. Lässt sich dies nicht umsetzen, so gilt: In der Gruppe gibt es keine Rangunterschiede! Für einmalige oder nur kurzzeitig eingerichtete Kreativitätssitzungen wird es zwar schwierig sein, die bestehenden Distanzen abzubauen, aber darin liegt der Schlüssel zum Erfolg [Knieß 1995]. Für die Akzeptanz der Ideen im Unternehmen und ihre Umsetzung, kann die Teilnahme beispielsweise eines Mitgliedes der Geschäftsleitung wiederum von Vorteil sein. Um von einer Vielfalt an Erfahrungen, Kenntnissen und Fähigkeiten profitieren zu können, sollten die Teilnehmer möglichst aus verschiedenen Fachbereichen kommen. Die Gesamtzahl der Teilnehmer an einer Kreativsitzung sollte 5-8 auf keinen Fall überschreiten. Vier Grundregeln bilden die Basis für eine erfolgreiche Brainstormingsitzung: • • • •

Keine Kritik Quantität vor Qualität Freier Lauf der Assoziationen Aufgreifen und Weiterentwickeln von Ideen anderer

Es ist Aufgabe des Moderators, dafür zu sorgen, dass diese Grundregeln während der Ideenfindungsphase umgesetzt werden. Eine Bewertung der Ideen sollte erst in der Nachbereitung der Sitzung stattfinden. Zunächst geht es lediglich um eine erfolgreiche Ideenproduktion. Dabei kommt es vor allem auf die Ideenmenge an. Je mehr Vorschläge entstehen, desto größer ist die Chance, dass unter Ihnen Ideen mit hohem Innovationspotenzial sind. Aus diesem Grund sind alle Arten verbaler (Killerphrasen) und nonverbaler Kritik (Killerfaces) verboten. Dies wür-

142 7 Lösungsideen ermitteln

de den Ideenfluss der Teilnehmer nur blockieren. Beim Generieren von Ideen kommt es vor allem auf das freie Gedankenspiel an. Dabei soll jede Anregung aufgenommen werden, nicht nur von Experten, sondern auch von Laien. Dabei ist das Aufgreifen von Ideen anderer nicht nur erlaubt sondern ausdrücklich erwünscht, um Synergieeffekte in der Gruppe zu nutzen. Die Ideenproduktion im Verlauf einer Brainstormingsitzung ähnelt einer S-Kurve. Die Anzahl der Ideen steigt, bis eine gewisse Sättigung erreicht ist, danach nimmt sie wieder ab. Durch entsprechende Anreize kann der Moderator einem Abfallen der Kurve entgegenwirken und eine weitere Ideenproduktion erreichen. Dabei hat sich herausgestellt, dass in der ersten Phase zwar viele aber vorwiegend noch konventionelle Ideen geäußert werden. Unkonventionelle Lösungsansätze ergeben sich meist erst in der zweiten Phase.

Abb. 78. Phasen der Ideenproduktion [nach Knieß 1995]

Um die zweite Phase der Ideengenerierung anzuregen, bieten sich verschiedene methodische Vorgehensweisen an. Eine Möglichkeit ist beispielsweise die Konfrontation mit (Reiz-)Wörtern, gegenständlichen Begriffen, die nichts mit der Problemstellung zu tun zu haben scheinen. Diese Methode wird auch Reizwortanalyse genannt. Dabei analysieren die Teilnehmer die genannten Begriffe spontan anhand relevanter Merkmale und bilden darüber Assoziationen zum bestehenden Problem, die zu bisher noch nicht berücksichtigten Lösungsansätzen führen können. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung der Checkliste nach Osborn. Mithilfe dieser Checkliste werden verschiedene Variationsmöglichkeiten einer Lösungsidee systematisch abgefragt. Die Checkliste nach Osborn besteht aus Fragesequenzen, wie zum Beispiel „Was kann ich hinzufügen?“ oder „Wie kann man es kleiner machen (leichter, dünner, flacher, kürzer, …)?“ mit denen eine gezielte Variation der Ursprungsidee in mehrere alternative Richtungen ermöglicht werden soll.

7.2 Methoden für die Lösungssuche 143

Um der Produktionsblockierung entgegenzuwirken, die dem Brainstorming zu Eigen ist, eignen sich verschiedene Ansätze, um das klassische Brainstorming zu variieren. Zum einen können bereits vor der eigentlichen Kreativsitzung von den einzelnen Teilnehmern in Individualarbeit generierte Lösungsideen gesammelt und später in der Gruppe vorgestellt und erweitert werden. Zum anderen kann das Brainstorming komplett in Individualarbeit durchgeführt werden, sodass am Ende die Ideen der verschiedenen Bearbeiter einfach zusammengetragen werden. Auf diese Weise ist die Ideengenerierung orts- und zeitungebunden und die Anregung zur Kreativität erfolg anstatt über Ideen aus der Gruppe über Reize und Anregungen aus dem Alltagsumfeld. Um in solcher Einzelarbeit bestehende Fixierungen zu lösen, kann zum Beispiel ein Spaziergang helfen, der Besuch eines Museums, Literatur wie etwa Science-Fiction-Romane und einiges mehr. Oft bildet man in anregender Umgebung freie Assoziationen, die potenzielle Analogien für eine technische Problemstellung bieten können. Sicherlich nicht zu unrecht entstanden bedeutende Erfindungen und Entdeckungen in Phasen, in denen sich die betreffende Person nicht bewusst mit der eigentlichen Problemstellung beschäftigt hatte. So soll etwa die Entdeckung der zyklischen Struktur des Benzols (Kohlenstoffring) auf einem Traum beruhen, in dem August Kekule von einer Schlange träumte, die sich in den Schwanz biss. Auch Methoden des Brainwriting können so genannten Produktionsblockierungen entgegenwirken. Bei der Methode 635 zum Beispiel werden auf einfachen vorgefertigten Formularen Lösungsideen eingetragen und an das nächste Gruppenmitglied weitergegeben. Auf diese Weise kann jeder Teilnehmer in einer neuen Zeile die Ideen seines Vorgängers ändern oder ergänzen oder auch ganz neue Ideen generieren. Spannungen und Konflikte zwischen Teilnehmern werden bei dieser Methode erheblich gehemmt und es kommt nicht zur Dominanz Einzelner, da alle Teilnehmer gleichermaßen einbezogen werden. Da keine verbale Kommunikation erfolgt, bleibt automatisch auch unerwünschte negative Kritik (Killerphrasen) an einzelnen Lösungsideen aus. Nachteilig kann sich auswirken, dass keine Rückfragen bezüglich einzelner Ideen möglich sind. Auch die Moderation mit Karten kann unterstützend eingesetzt werden, damit alle Teilnehmer zeitgleich Ideen generieren können. Dabei notiert/skizziert jeder Teilnehmer seine Ideen auf Kärtchen, die für alle sichtbar auf einer Pinnwand angebracht werden. Entstehende Pausen bei der Ideengenerierung sollte der Moderator nutzen, um die gesammelten Vorschläge nochmal explizit der gesamten Gruppe vorzustellen und gegebenenfalls weitere Anreize zur Ideengenerierung und zur Variation bestehender Ansätze zu schaffen. Die dokumentierten Ideen einer Brainstormingsitzung werden nur selten ausgereift oder vollständig sein. Um sie weiterzuentwickeln, bietet es sich an, die Lösungsansätze systematisch zu ordnen und in einem kleineren Team mit Experten zu diskutieren und zu bewerten. Die Qualität der Lösungen aus einem Brainstorming wird selten den direkt verwertbaren Lösungen entsprechen. Dennoch können diese Lösungsansätze eine hervorragende Basis für das weitere Vorgehen liefern. Wenn es darum geht, bei der Suche nach neuartigen Lösungsideen bestehende Fixierungen aufzulösen, können auch nichttechnische Bereiche systematisch in die Suche einbezogen werden. Die Synektik beispielsweise unterstützt die Ideenfin-

144 7 Lösungsideen ermitteln

dung durch bewusste und intensive Verfremdung der Problemstellung. Dies wird durch stufenweise, streng systematische Analogiebildungen erreicht. Die Begriffe der letzten Analogiestufe werden ähnlich der Reizwortanalyse auf markante Merkmale hin untersucht. Diese Merkmale werden dann durch eine erzwungene Rückführung auf das Ausgangsproblem übertragen, mit dem Ziel, spontane Lösungsideen zu generieren. Die Synektik bildet natürlich ablaufende Denkprozesse einer kreativen Lösungsfindung modellhaft ab. Aus diesem Grund ist sie trotz ihres systematischen Aufbaus eine der wirkungsvollsten Kreativitätsmethoden. Die Methode ist sehr anspruchsvoll, was eine gute Moderation und ein geübtes Team erforderlich macht.

Abb. 79. Beispiel für die technische Umsetzung eines biologischen Prinzips [Pecquet 2003]

Die Methode Bionik beschäftigt sich mit der Übertragung biologischer Phänomene in die technische Anwendung, also der Synthese technischer Produkte und Systeme auf der Basis biologischer Vorbilder. Dabei bietet sie das gesamte Spektrum biologischer Systeme als nahezu unerschöpfliche Ideenquelle zur Lösung technischer Problemstellungen an. Bionik ist ein aus den Begriffen Biologie und Technik gebildetes Kunstwort und beschreibt die bidirektionale Verbindung zwischen den beiden Wissenschaftsgebieten Biologie und Technik. Das Vorgehen bei dieser Art der Ideensuche erfolgt häufig in Form einer reinen Analogiensuche. Sie erlaubt meist nur kleinere Entwicklungssprünge, da eine mögliche technische Umsetzung bereits bei der Ideensuche erkennbar sein muss. Durch biologische Grundlagenforschung können bestimmte Struktur- oder Funktionsprinzipien biologischer Systeme beschrieben werden. Dieses Vorgehen

7.2 Methoden für die Lösungssuche 145

wird auch als technische Biologie bezeichnet. Das Verständnis dieser Zusammenhänge kann zur Entwicklung wirklich neuartiger Lösungsideen beitragen. Allerdings werden diese Prinzipien meist erst im Nachhinein als geeignet für eine Übertragung in die Technik erkannt, wenn sie einer konkreten technischen Problemstellung zugeordnet werden können. Um den Ingenieur effizient bei seiner Suche nach Lösungsideen zu unterstützten muss allerdings erst der Zugang zu biologischen Systemen geschaffen werden, die nach technischen Gesichtspunkten analysiert und beschrieben sind. Zum einen erweist sich hier als problematisch, dass die technische Biologie noch keine genügend umfassenden Ergebnisse liefert. Herkömmliche biologische Untersuchungen wiederum beschäftigen sich intensiv mit der Klassifizierung biologischer Systeme und liefern nicht die benötigten Informationen. Zum anderen besitzt der Entwickler meist nicht genügend eigenes Grundwissen der Biologie, um sich die nötigen Informationen durch eine Analyse der biologischen Systeme selbst zu erarbeiten. Zudem fehlt in den meisten Entwicklungsprozessen die Zeit, sich mit einer ausführlichen Analyse zahlreicher gefundener Systeme beschäftigen. Hier bietet sich die Zusammenarbeit mit Experten aus der Biologie an. Hilfsmittel von Hill [Hill 1997] und Gramann [Gramann 2004] bieten ein erste systematische Unterstützung zur Analogiebildung über biologische Sachverhalte an.Eine weitere Schwierigkeit bei der Anwendung von Bionik besteht darin, dass für technische und biologische Systeme teilweise sehr unterschiedliche Randbedingungen herrschen. Pantoffeltierchen stellen, bezogen auf ihre Größe, die schnellsten Schwimmer im Tierreich dar. Da kann nun die Idee aufkommen, dass ein Schiff mit dem Bauprinzip eines Pantoffeltierchens ebenfalls sehr schnell sein müsste. Tatsächlich ist die identische Übertragung der Geometrie des Pantoffeltierchens auf ein Schiff nicht sinnvoll. Pantoffeltierchen bewegen sich aufgrund ihrer geringen Größe (kleiner als 1 mm) in Bereichen niedriger Reynoldszahlen, sind also laminar umströmt. Sie unterliegen beim Schwimmen, bedingt durch die viel kleinere Reynoldszahl, anderen physikalischen Gesetzmäßigkeiten als Schiffe, die wegen ihrer Größe stets turbulent umströmt sind. Eine direkte Übertragung macht hier also keinen Sinn. Tatsächlich lassen sich die wenigsten biologischen Systeme „eins zu eins“ in die Technik übertragen. Abstrahiert man das biologische System allerdings, zeigen sich auf dieser Ebene oft hochinteressante Analogien, welche technisch verwertbar sind. Da technische Systeme physikalischen Gesetzen gehorchen, bieten sich Sammlungen physikalischer Effekte für die Suche nach Lösungsideen an. Zu diesem Zweck haben sich so genannte Effektsammlungen etabliert. Diese Sammlungen umfassen nicht ausschließlich nur physikalische Effekte, sondern sind häufig um technische Anwendungen und chemische Wechselwirkungen erweitert. In der Regel sind Effektsammlungen nutzungsorientiert gegliedert und damit den Ordnungsschemata der Konstruktionskataloge ähnlich. Sie können zum Beispiel nach physikalischen Ein- und Ausgangsgrößen oder nach technischen Funktionen gegliedert sein. Die Sammlungen existieren sowohl in Papierform als auch in Form von Datenbanken. Letztere haben im Gegensatz zu den meisten physischen Sammlungen den Vorteil, dass sie sich leicht nach unterschiedlichen Kriterien ordnen lassen, automatisierte Suchabfragen ermöglichen und somit eine größere Informationsmenge verarbeitbar wird.

146 7 Lösungsideen ermitteln

7.2.3 Wie lassen sich Widersprüche auflösen? Die Problemformulierungen, die als Ausgangsbasis zur Generierung von Lösungsideen dienen, können Widersprüche beinhalten. Es kann sein, dass diese Widersprüche scheinbar oder auch tatsächlich nicht lösbar sind. Um solche so genannten Zielkonflikte aufzulösen, bieten sich zwei prinzipiell unterschiedliche Vorgehensweisen an, um dennoch zu einer Lösung des Problems zu gelangen. Zum einen können Kompromisse zwischen sich widersprechenden Zielen angestrebt werden, zum anderen kann versucht werden, den Zielkonflikt durch eine Konzeptänderung zu umgehen. Die Rumpfform von Verkehrsflugzeugen beispielsweise stellt einen Kompromiss zwischen der idealen aerodynamischen Tropfenform zur Verringerung der Treibstoffkosten und einer zylinderförmigen Gestaltung zur Begrenzung der Herstellkosten dar.

Abb. 80. Lösung von Zielkonflikten durch Kompromissfindung

Als Beispiel für die Auflösung eines Zielkonflikts durch eine Konzeptänderung können die Luftfilter von Gelände- und Baufahrzeugen dienen. Der Luftfilter dieser Fahrzeuge besteht in der Regel aus einem Papier, welches Staubpartikel aus der Luft filtert. Gleichzeitig aber verstopft der gefilterte Staub die Poren, durch die eigentlich die Luft strömen soll. Einerseits soll der Staub also „festgehalten“ werden, damit er nicht den Motor beschädigen kann, andererseits soll er eigentlich „nicht festgehalten“ werden, weil er die Luftzufuhr behindert. Ein Konzept, das bei gleicher Funktion diesen Zielkonflikt nicht aufweist, sieht so genannte Zyklotronfilter vor. Darin wird die angesaugte staubhaltige Luft in eine schnelle Rotation

7.2 Methoden für die Lösungssuche 147

versetzt. Die so auf die Staubpartikel wirkende Fliehkraft drängt sie an die Außenwand des Filters, während die staubfreie Luft in der Mitte des Filters zum Motor strömen kann. Poren, die verstopfen können, existieren hier nicht. Gerade die Anwendung eines anderen physikalischen Effekts (Zentrifugalkraft statt Kohäsion fester Körper) kann zur Auflösung eines scheinbar unüberwindbaren Widerspruchs beitragen. Neben der Anwendung von gegenüber dem vorhandenen Prinzip abweichenden physikalischen Effekten oder der Bildung von Kompromissen bieten sich noch weitere Ansätze an, um bestehende Widersprüche aufzulösen. Basierend auf der Analyse zahlreicher Patente wurden heuristische Prinzipien zur Überwindung technischer Widersprüche [Altschuller 1984] abgeleitet. Die Anwendung dieser Prinzipien bietet sich besonders dann an, wenn im Rahmen der Problemstrukturierung ein Relationsorientiertes Funktionsmodell erstellt wurde. Daraus lassen sich nach formalisierten Regeln Problemformulierungen ableiten, aus denen sich die im System vorhandenen Zielkonflikte direkt ablesen lassen. Wenn auch dieses Vorgehen nicht zielführend ist, muss versucht werden, die Wirkungen der widersprüchlichen Eigenschaften zeitlich oder räumlich zu entkoppeln. 7.2.4 Wie können vorhandene Lösungsideen geordnet und das Ideenfeld noch erweitert werden? Selbst wenn bereits mehrere Lösungsideen entwickelt wurden, kann es sinnvoll sein, gezielt nach weiteren Alternativen zu suchen. Mit der Suche nach verfügbaren Lösungen und neu generierten Ideen besteht meist bereits eine gute Basis für eine erfolgreiche Entwicklung. Immer wieder ist jedoch zu beobachten, dass die vorhandenen Ansätze durch geringfügige Modifikation zu besseren Lösungsideen weiterentwickelt werden können. Daher ist eine gezielte Erweiterung des Lösungsfeldes oft der ergänzende Schlüssel zum Erfolg. Um einen Überblick über das generierte Ideenfeld zu bekommen, sollten zunächst alle Lösungsideen geordnet und strukturiert werden. Zum Ordnen der generierten Lösungsideen eignet sich der Morphologische Kasten [Zwicky 1966] als ein eindimensionales Ordnungsschema. Darin werden den einzelnen Teilproblemen (Funktionen, Bauteile etc.) des Systems, welche in die Kopfspalte eingetragen werden, die jeweiligen denkbaren Teillösungsideen zeilenweise zugeordnet. Zur besseren Übersicht können Lösungsklassen gebildet werden. Zu einer Lösungsklasse können zum Beispiel alle Teillösungen mit elektrischen, mechanischen oder hydraulischen Wirkprinzipien kombiniert werden. Kriterien, auf deren Basis sich Lösungsklassen bilden lassen, können auch aus einem nichttechnischen Kontext, wie den zu erwarteten Herstellkosten, stammen. Wird der Morphologische Kasten als Tabelle auf Papier erstellt, ist seine Handhabung nur mit relativ hohem Aufwand möglich. Besser eignen sich hierfür Pinwände, auf denen Abbildungen oder Beschreibungen der Teillösungen sehr viel leichter umgruppiert werden können, oder auch eine rechnergestützte Darstellung. Das Erweitern eines vorhandenen Feldes an Lösungsideen erweist sich oftmals als schwierig, weil eine gedankliche Fixierung auf die eigenen Ideen vorliegen

148 7 Lösungsideen ermitteln

kann. In solchen Situationen bieten sich systematische Methoden an, mithilfe derer, ausgehend von existierenden Ansätzen, zielgerichtet weitere Alternativen erzeugt werden können. Die Systematische Variation charakteristischer Merkmale bestehender Lösungsideen ist ein geeigneter Ansatz, wenn zusätzliche Alternativen erzeugt werden sollen. Charakteristische Merkmale können zum Beispiel die Form eines Bauteils, die Anzahl eines bestimmten Elements, seine Größe, die Lage von Wirkflächen und vieles mehr sein. Da der grundsätzliche Variationsraum unüberschaubar groß ist, muss hierbei unbedingt zielorientiert vorgegangen werden. Im Sinne des diskursiven Vorgehens muss sich der Entwickler vor jedem Variationsschritt klar machen, was er damit erreichen will. Die Variation der Größe oder der Anzahl eines bestimmten Elements ist nahe liegend. So kann eine Parallelisierung der Wirkflächen zu einer Baugrößen- und Gewichtsreduzierung beitragen. Andere Merkmale weisen oftmals weniger offensichtliche Freiheitsgrade auf. Soll zum Beispiel die Verbindungsart zwischen zwei Bauteilen verändert werden, so können unterscheidende Merkmale der Verbindung zum Beispiel sein: starr, gelenkig oder elastisch; lösbar oder nicht; form-, stoff- oder kraftschlüssig etc. Und selbst für diese Merkmale existieren noch weitere Unterteilungen. So kann ein Stoffschluss durch Schweißen, Kleben, Löten oder Anvulkanisieren von Zwischenkörpern erfolgen. Aufgrund der besseren Übersicht haben sich Checklisten etabliert, in denen derartige Variationsmerkmale geordnet aufgeführt werden [zum Beispiel Ehrlenspiel 2003]. Variationsmerkmale existieren also in großer Fülle. Sie können die Gestalt betreffen, aber auch die Wirkstruktur, die Funktion oder technische Effekte. Dementsprechend umfangreich kann die Anzahl der durch Variation erzeugten Alternativen bezüglich der Produktmerkmale ausfallen. Um hier einerseits den Überblick zu behalten, andererseits aber auch möglichst zielorientiert und vollständig zu variieren, bietet es sich an, die zu variierenden Lösungsideen anhand ihrer Merkmale zu systematisieren. Um Merkmalskombinationen darzustellen, eignen sich zwei- und mehrdimensionale Ordnungsschemata. In einem zweidimensionalen Ordnungsschema würden dementsprechend die Ausprägungen von zwei Merkmalen kombiniert werden, um eine Systematik der Lösungsideen zu erstellen. Für die Darstellung bestehender Konzepte für Wälzlager könnte man zum Beispiel die Art der Belastung (radial, axial und die Kombination aus beiden) und die Wälzkörperform (Kugeln und Rollen) in einer Matrix einander gegenüberstellen. Ergänzt man noch die Zahl der Lagerreihen, so weitet sich das Ordnungsschema um eine Dimension auf drei Dimensionen aus. Werden in dieses Schema nun bestehende Lagerkonzepte eingetragen, ergeben sich so genannte „weiße Felder“, für Merkmalskombinationen, für die es (noch) keine Lösung gibt. In einem Ordnungsschema für Wälzlager [nach Roth 2000] existiert bisher zum Beispiel kein zweireihiges Zylinderrollenlager für rein axiale Belastung oder für überlagerte radiale und axiale Belastung. Identifiziert man solche weißen Felder, können sie zu neuen Ideen anregen. Es gibt aber auch weiße Felder, die als Lösungsansatz verworfen werden müssen, da sie nicht realisierbare Ansätze identifizieren. Beispielsweise macht ein einreihiges Zylinderrollenlager für radiale und gleichzeitig große axiale Belastung keinen Sinn, da in diesem Fall der zylindrische

7.2 Methoden für die Lösungssuche 149

Wälzkörper an seinen Stirnseiten, die nur auf den dünnen Stegen der Lagerringe abwälzen können, axiale Lasten aufnehmen müsste. Um noch weitere Dimensionen einzuführen, wären aufgrund der Zweidimensionalität einer Tabelle weitere Hierarchiestufen notwendig. Dies kann durch eine entsprechende Anzahl zweidimensionaler Tabellen erreicht werden oder durch vorgegebene Merkmalskombinationen innerhalb einer Tabelle.

Abb. 81. Ordnungsschema zu Wälzlagern [nach Roth 2000]

7.2.5 Wie können Lösungsideen verschiedener Teilprobleme zu Gesamtkonzeptideen kombiniert werden? Technische Problemstellungen werden zur Bearbeitung häufig in überschaubare und möglichst voneinander unabhängige Teilprobleme unterteilt. Bei Produkten mit größerer Komplexität werden Teilprobleme häufig auch von unterschiedlichen, möglicherweise spezialisierten Personen bearbeitet. Entstehen nun für einzelne Teilprobleme jeweils mehrere Lösungsideen, müssen dementsprechend mehrere, in sich schlüssige Ideen zur Umsetzung als Gesamtkonzepte erstellt werden. Bei sechs Teilproblemen mit jeweils fünf Lösungsideen ergeben sich theoretisch bereits 15625 mögliche Gesamtkonzepte – eine Anzahl, die nicht mehr überschaubar ist. Um eine derartige Lösungsvielfalt handhabbar zu machen, eignet sich der Einsatz eines Morphologischen Kastens. Prinzipiell kann ein Morphologischer Kas-

150 7 Lösungsideen ermitteln

ten die theoretische Anzahl der Kombinationsmöglichkeiten von Teillösungsideen zu einer Gesamtlösungsidee nicht reduzieren. Allerdings lassen sich durch die Visualisierung und Ordnung realistische und unrealistische Kombinationsmöglichkeiten sichtbar machen und voneinander abgrenzen. Durch das Erkennen von unrealistischen Lösungskombinationen reduziert sich die Lösungszahl in der Regel erheblich. Darüber hinaus müssen jedoch noch weitere Strategien angewendet werden, um die verbleibende Flut an alternativen Lösungsideen zu reduzieren. Dazu eignet sich sinnvollerweise ein gestuftes Vorgehen. Generell empfiehlt es sich, das Augenmerk zunächst auf die wichtigsten Teilprobleme zu richten. Gleichzeitig sollten darauf geachtet werden, innerhalb dieser Teilprobleme zuerst die wichtigsten beziehungsweise Erfolg versprechendsten Ideen zu betrachten. Hilfreich kann es sein, zunächst nur Lösungsklassen zu betrachten. Auch die Auswahl einer sinnvollen Kombination von Teillösungsideen, die dann stufenweise mit weiteren Elementen des Morphologischen Kastens variiert wird, kann zielführend sein. Wichtig ist, einen Morphologischen Kasten in jedem Fall kritisch und dynamisch zu verwenden. Gerade durch den „spielerischen“ Umgang mit Ordnungsstrukturen und Kombinationen ergeben sich häufig wichtige Erkenntnisse. Durch die Dokumentation aller generierten Teillösungsideen kann mithilfe des Morphologischen Kastens festgehalten werden, welche Ideen erwogen und wieder verworfen wurden. Auf dieser Basis kann einfacher argumentiert werden, warum die Entscheidung zugunsten einer oder einer anderen Gesamtlösungsidee gefallen ist.

7.3 Lösungsalternativen für ein Tischstaubsauggerät Ein mittelständisches Unternehmen produziert unter anderem Tischstaubsauggeräte, welche aufgrund ihres hohen Absatzes und guter Rendite über einen langen Zeitraum erheblich zum Unternehmenserfolg beigetragen haben. Da die Nachfrage eine rückläufige Tendenz aufwies, beschloss die Firmenleitung, ein neues Modell auf den Markt zu bringen. Aufgrund des in diesem Marktsegment vorherrschenden hohen Konkurrenzdrucks, sollte sich das neu zu entwickelnde Tischstaubsauggerät erheblich von seinem Vorgängermodell und den Produkten des Wettbewerbs abheben. Der Entwicklungsleiter initiierte aus diesem Grund eine Suche nach Lösungsideen bezüglich der grundlegenden Funktionalität eines derartigen Gerätes, um nicht auf der Basis des Vorgängermodells oder bekannter Wettbewerbsprodukte ein Nachfolgemodell zu entwickeln. Zunächst wurde ein einleitendes Brainstorming durchgeführt, in dessen Verlauf mögliche Ideen für die zentrale Fragestellung „Wie können Schmutzpartikel prinzipiell von Oberflächen entfernt werden?“ ermittelt werden sollten. Zu diesem Zweck lud der Entwicklungsleiter insgesamt fünf Mitarbeiter aus den Bereichen Marketing, Vertrieb, Entwicklung und Produktion ein, um die Fragestellung in einem interdisziplinär besetzten Team möglichst umfassend zu erörtern. Aufgrund seiner Erfahrung in der Anwendung der Methode Brainstorming, übernahm der Entwicklungsleiter selbst die Moderation der Sit-

7.3 Lösungsalternativen für ein Tischstaubsauggerät 151

zung. Eingangs informierte er die Teilnehmer über die organisatorischen Rahmenbedingungen (Ablauf der Methode, Verhaltens- und Arbeitsregeln, Agenda etc.). Anschließend erläuterte er ausführlich die zu behandelnde Fragestellung. Da sich die Personen gegenseitig kaum kannten, verlief die Sammlung von Ideen anfangs eher stockend. Um den Ideenfluss zu fördern, versuchte der Entwicklungsleiter, durch gezielte Reizworte, eine Verfremdung des Problems zu erreichen und so Raum für neue Assoziationen zu schaffen. Außerdem regte er die Beteiligten durch gezieltes Hinterfragen der bis dahin geäußerten Ideen weiter zur Ideengenerierung an. Nachdem der Moderator Lösungsideen der Teilnehmer aufgriff, um sie wiederum für weitere Lösungsansätze zu variieren und zu modifizieren, folgten die übrigen Beteiligten diesem Beispiel. Dies führte zu einer Fülle interessanter Einfälle.

Abb. 82. Einige beispielhafte Ergebnisse der Brainstormingsitzung

Nach circa einer halben Stunde nahm der Ideenfluss der Teilnehmer deutlich ab. Der Moderator beendete daraufhin die gemeinsame Lösungssuche und sprach mit den Teilnehmern kurz die bis dahin festgehaltenen Lösungsideen durch. Hierbei wurden einander ähnelnde Lösungen in thematische Gruppen zusammengefasst, um einen besseren Überblick zu erhalten. Anschließend wurde die Brainstormingsitzung beendet und die Ergebnisse für die weitere Bearbeitung dokumentiert. Im Laufe der beschriebenen Suche nach Lösungsideen wurden viele unterschiedliche Ansätze zu einzelnen Teilproblemen gesammelt. Um dieses Ideenfeld noch überblicken und handhaben zu können, war es notwendig, die generierten Ideen für die weiteren Entwicklungsarbeiten zu ordnen. Hierfür bot sich ein Morphologischer Kasten an, der nicht nur die übersichtliche Zuordnung von Teillösungen zu Teilproblemen ermöglichte, sondern auch bei der Bildung von Gesamtkonzepten durch Lösungskombinationen hilfreich war. Dafür wurden in die

152 7 Lösungsideen ermitteln

Kopfspalte einer Tabelle die Teilprobleme, in diesem Fall Teilfunktionen des Systems, und in die entsprechenden Zeilen die dazugehörigen Lösungsideen eingetragen.

Abb. 83. Morphologischer Kasten für das Tischstaubsauggerät

Bei der nun folgenden Bildung von Gesamtkonzepten sollte so vorgegangen werden, dass einerseits gute Lösungskombinationen nicht übersehen werden, andererseits der Aufwand für die Lösungskombination möglichst gering gehalten wird. Durch eine geeignete Strategie konnten aus den 384 möglichen Kombinationen gezielt geeignete Lösungsalternativen ausgewählt werden. Deswegen wurden in diesem Fall zunächst die Lösungen der zwei wichtigsten Teilfunktionen „Schmutz aufnehmen“ und „Energie bereitstellen“ kombiniert, auf ihre Eignung hin überprüft und untereinander verglichen. Aus diesen 24 möglichen Kombinationen wurden die beiden besten ausgewählt und dann mit Lösungen der Teilfunktion „Energie transferieren“ kombiniert. Aus diesen möglichen acht Kombinationen wurden wiederum die zwei besten herausgefiltert, um sie mit der letzten Teilfunktion „Raum bereitstellen“ zu kombinieren. Auch hier waren maximal acht Kombinationen möglich, aus denen wieder die zwei besten ausgewählt wurden. Die beiden letztendlich vorliegenden Gesamtkonzepte sollten nun als Basis für die weiteren Entwicklungsarbeiten dienen. Dieses sequenzielle Vorgehen ermöglichte es, durch die Betrachtung einiger weniger Lösungskombinationen, einen Lösungsraum von 384 Kombinationen systematisch zu überprüfen, ohne dabei grundlegende Kombinationen, also Kombinationen der beiden wichtigsten Teilprobleme, zu vernachlässigen. Den ausgewählten Konzepten ist gemeinsam, dass sie einem grundlegend anderen Funktionsprinzip folgen, als alle zu diesem Zeitpunkt am Markt erhältlichen Wettbewerbsprodukte. Eines der beiden Konzepte nimmt den Schmutz mittels einer rotierenden Bürste auf und leitet ihn unter Ausnutzung des elektrostatischen Effekts in einen Speicher. Die Energiebereitstellung für das Bürstenrad und die elektrostatische Aufladung erfolgt dabei über ein elektrisch angetriebenes Schwungrad, dessen Antrieb wiederum aus einem Akkumulator gespeist wird.

7.3 Lösungsalternativen für ein Tischstaubsauggerät 153

Abb. 84. Konzept eines rotatorisch wirkenden Tischstaubsauggerätes

Das zweite Konzept stützt sich auf eine Umkehr des bisherigen Funktionsprinzips derartiger Staubsauger: Das Gerät erzeugt einen Luftstrom, der den Schmutz direkt anbläst, dadurch aufwirbelt und durch die spezielle Kanalführung in das Innere des Gerätes befördert. Die Abscheidung des Staubs aus dem Luftstrom erfolgt durch Ausnutzung des elektrostatischen Effektes. Dafür werden die im Luftstrom befindlichen, durch Reibung elektrisch geladenen Staubpartikel durch ein definiertes elektrisches Feld geführt und dem Luftstrom entzogen. Die Stromversorgung erfolgt auch hier mittels eines Akkumulators.

Abb. 85. Konzept eines Tischstaubsauggerätes mit Prinzipumkehr

154 7 Lösungsideen ermitteln

7.4 Zusammenfassung Wie sich gezeigt hat, ist es vorteilhaft, sich nicht mit einer einzigen Lösung zufrieden zu geben, sondern weitere Alternativen zu generieren. Das Entwickeln von mehreren alternativen Lösungsideen unter dem in der Industrie üblichen Zeitdruck ist durch gezielten Methodeneinsatz effektiv und effizient möglich. Generell empfiehlt es sich, nicht nur neue Lösungsideen zu suchen, sondern auch vorhandene Lösungen zu berücksichtigen, um diese dann systematisch zu erweitern. Um einen Überblick über den generierten Lösungsraum zu gewinnen, sollten die generierten Ideen zunächst geordnet und anschließend zu Gesamtkonzepten kombiniert werden.

8 Eigenschaften ermitteln

Das Element Eigenschaften ermitteln schließt sich in vielen Fällen an die Suche nach Lösungsideen an. In realen Entwicklungsprozessen, zum Beispiel bei einer Produktoptimierung, kann dieser Schritt aber auch schon zu Beginn der Entwicklung sinnvoll sein. Die genaue Untersuchung von Produkteigenschaften erhöht das Systemverständnis des Betrachters und hilft ihm Schwachstellen aufzudecken. Dies ist notwendig um eine ausreichende Entscheidungsgrundlage zu schaffen. Denn sowohl im privaten als auch im industriellen Umfeld sieht man sich oft mit verschiedenen Alternativen, gegenständlich oder handlungsbezogen, konfrontiert. Um eine fundierte Entscheidung treffen zu können, muss man in jedem Fall die Ausprägungen der wichtigsten Merkmale der zur Auswahl stehenden Alternativen analysieren. Es kann sich dabei sowohl um strategische als auch um operative Entscheidungssituationen handeln. Offensichtliche Eigenschaften, wie Form oder Geometrie, können vom Entwickler unmittelbar erkannt werden und lassen Aussagen mit minimalem Analyseaufwand zu. Es existieren jedoch viele Produkteigenschaften, wie beispielsweise das Schwingungsverhalten oder die Kosten eines Bauteils, welche nicht unmittelbar ersichtlich sind und deswegen nur durch spezifische Analysen ermittelt werden können. Die Eigenschaftsanalyse, die unterschiedliche Methoden und Hilfsmittel zur Erkennung von Produkteigenschaften umfasst, ist damit Voraussetzung für eine nachvollziehbare Bewertung beziehungsweise Entscheidung. In diesem Kapitel werden die Arbeitsschritte eines systematischen Vorgehens zur Ermittlung von Eigenschaften erläutert und einige Hilfsmittel erklärt.

8.1 Eigenschaftsanalyse bei einer Produktionsmaschine Ein Hersteller von Produktionsmaschinen stand kurz vor der Einführung eines neuen Maschinenmodells. Vor der Auslieferung an den Kunden wurde das Verhalten der Maschine unter realen Einsatzbedingungen untersucht. Während der Erprobung traten Schwingungsprobleme auf, die zu einem nicht tolerierbaren Laufverhalten führten. Die Maschine konnte nicht ausgeliefert werden, obwohl durch die vorhandenen Lieferzusagen ein hoher Zeitdruck bestand. Nach Einschätzung des Entwicklungsleiters, welcher langjährige Erfahrung aufweisen konnte, lag das Problem an den ungünstig dimensionierten Welle-Nabe-

156 8 Eigenschaften ermitteln

Verbindungen sowie einer unzureichend ausgelegten Regelung des Antriebs. Als Verbesserungsmaßnahmen schlug er daher eine steifere Auslegung der Naben und eine Optimierung der Regelung vor. Seinem Vorgesetzten reichten diese Aussagen jedoch nicht aus. Er ordnete eine detaillierte Schwingungsmessung an. Hierfür wurde ein Team aus Spezialisten zusammengestellt, welches die Ursachenanalyse plante und ihre Durchführung betreute. Die Schwingungsmessungen an der Maschine erstreckten sich über mehrere Wochen und lieferten eine unüberschaubar große Datenmenge. Aufgrund dieser Menge an Daten und zusätzlicher anderer dringender Aufgaben konnte keine fundierte Auswertung durchgeführt werden. Die Ursachen der unerwünschten Schwingungen konnte somit auf diesem Wege nicht festgestellt werden. Der Vorgesetzte griff nun auf die Vorschläge seines Entwicklungsleiters zurück, ließ die beanstandeten Bauteile überarbeiten und neu fertigen und die Regelung optimieren. Ergebnis war ein stark verbessertes und insgesamt zufrieden stellendes Laufverhalten der Maschine. Dieses Beispiel zeigt, dass erst die Beobachtung der Maschine unter realen Bedingungen das Aufdecken von Fehlern beziehungsweise von Schwachstellen ermöglichte. Ohne die abschließenden Versuche wären die Schwingungsprobleme sehr wahrscheinlich nicht entdeckt worden. Die Auslieferung des fehlerhaften Produktes hätte den Ruf der Firma geschädigt und möglicherweise Regressansprüche zur Folge gehabt. Da die beschriebene Schwachstelle jedoch erst sehr spät erkannt wurde, konnten zu diesem Zeitpunkt nur noch geringe Änderungsmöglichkeiten einfließen, beziehungsweise waren diese mit hohen Kosten verbunden. Dieser Aspekt verschärfte die Situation zusätzlich. Das Vorgehen bei der Planung und Durchführung der Analyse muss an dieser Stelle allerdings differenzierter betrachtet und hinterfragt werden. Der Entwicklungsleiter nutzte seine Erfahrung und sein Wissen, um die Problematik einzuschätzen. Er erkannte die wesentlichen Schwachstellen und schlug geeignete Maßnahmen vor. Sein Vorgesetzter traute diesem Urteil offenbar nicht und ordnete Schwingungsmessungen an, bei deren Planung Fehler begangen wurden. Es sollten alle möglichen Einflussfaktoren mit ihren Wirkungen untersucht werden. Die Ergebnisse konnten aber später angesichts der enormen Datenmenge nicht ausgewertet werden. Der Aufwand wurde also unterschätzt und die Auswertung nicht eingeplant. Die wichtigsten Erkenntnisse dieses Beispiels sind: • Eigenschaftsanalysen erhöhen den Kenntnistand bezüglich der Produkteigenschaften und führen somit zu einem besseren Systemverständnis. So lassen sich mögliche Schwachstellen oder Fehler besser erkennen. • Erfahrung und Wissen können einen wesentlichen Einfluss auf die richtige Einschätzung der Sachverhalte haben. • Es empfiehlt sich, Eigenschaften möglichst frühzeitig während der Entwicklung zu analysieren, da in den frühen Phasen die Änderungsmöglichkeiten hoch und mit relativ geringen Kosten verbunden sind. • Analyseprozesse müssen geplant werden. Dabei sind Auswertung und Dokumentation der Analyseergebnisse ein wesentlicher Bestandteil der Planung.

8.2 Methoden zur Eigenschaftsanalyse 157

In den ersten Iterationsschleifen der Entwicklung können über alle Phasen hinweg Schwachstellen beziehungsweise Fehler durch eine Eigenschaftsanalyse aufgedeckt und eine schrittweise Optimierung durchgeführt werden. Dadurch können große Änderungen, und damit hohe Änderungskosten, in späten Entwicklungsphasen weitgehend vermieden werden. Das bedeutet, dass früh im Produktentstehungsprozess vorhandenes Wissen bezüglich der Produkteigenschaften zu einer Reduzierung der Änderungsaufwendungen bei gleichzeitig höheren Änderungsmöglichkeiten führt. Frühe orientierende Analysen werden auch als Eigenschaftsfrüherkennung bezeichnet.

Abb. 86. Bedeutung der Eigenschaftsfrüherkennung

8.2 Methoden zur Eigenschaftsanalyse Schon einfache Produkte besitzen oft eine schwer überschaubare Vielzahl an Merkmalen. Das führt dazu, dass Eigenschaftsanalysen sehr komplex sein können. Aus diesem Grund empfiehlt sich für ihre Durchführung ein systematisches Vorgehen, bestehend aus mehreren Arbeitsschritten. Zunächst muss man sich im Klaren sein, welche Eigenschaften genau analysiert werden sollen. Dabei ist es sinnvoll, die in der aktuellen Situation wichtigsten Eigenschaften zu ermitteln und sich bei der Analyse auf diese zu beschränken. Zur Planung der Analyse wird neben ihrem Ablauf auch der Zeitbedarf ermittelt sowie eine geeignete Analysemethode (Berechnung, Simulation, Schätzung etc.) ausgewählt. Nach der Durchführung werden die Ergebnisse gesichtet, überprüft und für den weiteren Verlauf der Produktentwicklung dokumentiert.

158 8 Eigenschaften ermitteln

8.2.1 Wie können zu analysierende Merkmale ermittelt werden? Eine Eigenschaft setzt sich aus einem Merkmal und dessen Ausprägung zusammen. Merkmale werden in Beschaffenheitsmerkmale, Funktionsmerkmale und Relationsmerkmale [DIN 2330, 13/2] eingeteilt. Beschaffenheitsmerkmale können vom Entwickler unmittelbar festgelegt werden und kennzeichnen beispielsweise die Geometrie oder den Werkstoff einer Lösung. Sie werden auch „direkte Merkmale“ genannt. In Folge der Festlegung von Beschaffenheitsmerkmalen ergeben sich mittelbar die Funktionsmerkmale sowie die Relationsmerkmale. Beide Arten von Merkmalen können daher unter dem Begriff „indirekte Merkmale“ zusammengefasst werden. Funktionsmerkmale beschreiben die vom Objekt durchführbaren Handlungen. Relationsmerkmale kennzeichnen Eigenschaften des Objekts, die erst in Relation mit anderen Objekten zum Tragen kommen [Göker 1996].

Abb. 87. Einteilung der Produktmerkmale [nach Göker 1996]

Die Ausprägungen indirekter Merkmale können vom Entwickler nicht direkt erfasst werden und müssen daher durch geeignete Eigenschaftsanalysen ermittelt werden. Da aber schon bei mäßig komplexen Produkten mehrere hundert Merkmale vorhanden sein können, muss man die in der gegenwärtigen Situation wichtigen Merkmale herausfiltern, um sich bei der Analyse auf diese beschränken zu können. Im Rahmen der Anforderungsklärung wurden die Sollwerte für die Ausprägungen der Produkteigenschaften festgelegt. Die aus dieser Phase hervor gegangene Anforderungsliste mit den strukturierten und gewichteten Daten ist ein wichtiges Dokument, das nun zur Ermittlung der relevanten Merkmale herangezogen wer-

8.2 Methoden zur Eigenschaftsanalyse 159

den sollte. Weitere Informationsquellen können das Erfahrungswissen der Beteiligten, Checklisten, gut gepflegte Wissensbasen, wie zum Beispiel Statistiken des Service, sowie die Dokumentation durchgeführter FMEAs (Failure Mode and Effect Analysis) sein. Eine FMEA dient dem frühzeitigen Erkennen potenzieller Fehler. Liegen also Daten früherer FMEAs ähnlicher Produkte vor, kann über die damals erkannten Fehler auf potenzielle Fehler oder Schwachstellen der aktuellen Entwicklung geschlossen werden. Als Hilfsmittel zur Überwachung und Verfolgung von Eigenschaften und ihrer Änderungen im Laufe der Produktentwicklung bieten sich Eigenschaftslisten an. Eigenschaftslisten dokumentieren die relevanten Produkteigenschaften und können sich dabei auf das gesamte Produkt, auf Baugruppen oder einzelne Bauteile beziehen. Dabei werden alle aufgeführten Eigenschaften mit einem Status versehen. Der Status bezüglich einer Eigenschaft kann erfüllt, nicht erfüllt oder offen sein. Lautet der Status erfüllt beziehungsweise nicht erfüllt, sind Informationen bezüglich der Eigenschaften vorhanden. Wird der Status mit offen bezeichnet, sollten die benötigten Informationen durch eine Eigenschaftsanalyse ermittelt werden [Bichlmaier 2000]. Ein weiterer Aspekt bei der Vorbereitung einer Analyse ist die Aufstellung einer Ergebnishypothese. Dabei muss man überlegen, welches Ergebnis hinsichtlich der Ausprägung der ausgewählten Merkmale der jeweiligen Lösungsalternative erwartet wird. Die Gefahr, in absurde Ergebnisse Zusammenhänge hinein zu interpretieren, ist ohne das vorherige Aufstellen einer Hypothese groß. Die Erwartungshaltung beruht oft auf einer subjektiven Einschätzung, basierend auf Erfahrungswissen. Ähnlichkeitsanalysen mit vergleichbaren Produkten sowie eine Überschlagsrechnung können bei der Erstellung einer sinnvollen Ergebnishypothese helfen. Hypothesen sind auch die Basis für Erkenntnisgewinn und Lernen. Hat man das Ziel einer Analyse detailliert, also festgelegt, welche Merkmale untersucht werden sollen, und eine entsprechende Hypothese gebildet, kann man mit der Planung der Analyse beginnen. 8.2.2 Wie können Eigenschaftsanalysen vorbereitet werden? Auf Basis des ermittelten Absicherungsbedarfs können nun alle Größen erarbeitet werden, die den Analyseprozess beeinflussen. Es wird zwischen Ein- und Ausgangsgrößen unterschieden. Eingangsgrößen sind die Merkmale, deren Ausprägungen bei der Eigenschaftsanalyse variiert werden. Damit handelt es sich bei ihnen um unmittelbar festlegbare, also direkte, Merkmale des Analyseobjektes oder der Umfeldbedingungen. Die Ausgangsgrößen stellen die zu erfassenden Reaktionen des Untersuchungsobjektes auf die Variation der Eingangsgrößen dar. Ausgangsgrößen sind somit indirekte Merkmale, da sie von der Ausprägung der Eingangsgrößen abhängen. Das bedeutet, dass es sich bei zu analysierenden Merkmalen im Rahmen einer Eigenschaftsanalyse immer um indirekte Merkmale handelt. Auf den Analyseprozess können Störgrößen einwirken, die die Ausprägung der Ausgangsgrößen beeinflussen. Die Anzahl der Ein- und Ausgangsgrößen ist abhängig von der Komplexität des zu untersuchenden Objektes.

160 8 Eigenschaften ermitteln

Abb. 88. Wichtige Größen bei der Eigenschaftsanalyse

Um die organisatorischen Rahmenbedingungen einer Eigenschaftsanalyse ermitteln zu können, muss der Aufwand (Personalaufwand, Versuchseinrichtungen, Kosten etc.) und die zur Durchführung benötigte Zeit abgeschätzt werden. Die Auswertung der Daten und eventuell notwendige Iterationen müssen in der Zeitplanung berücksichtigt werden. Analysen mit einem hohen Präzisionsgrad bringen zwar ein Optimum an Aussagen zu einer Lösung, sind aber in der Regel sehr zeit- und kostenintensiv. Auf der anderen Seite können Analysen mittels einfacher Modelle schnell zu Ergebnissen führen. Dabei besteht jedoch die Gefahr, dass aufgrund der Vereinfachungen wesentliche Zusammenhänge nicht erkannt oder Ausprägungen nicht ausreichend erfasst werden. Bei der Frage nach der erforderlichen Genauigkeit der Analyse spielt der Zeitpunkt im Produktentwicklungsprozess eine wichtige Rolle. In einer frühen Phase der Entwicklung, mit einem entsprechend hohen Abstraktionsgrad, sind aufwendige Analyseverfahren wenig sinnvoll, da die Qualität der erzielbaren Ergebnisse sich zu diesem Zeitpunkt kaum von der einfacherer Analyseverfahren unterscheiden wird. Weiterhin sollte die Genauigkeit der Analyse auch von der Bedeutung der zu erfassenden Daten abhängig gemacht werden. So müssen Eigenschaften möglichst umfassend analysiert werden, wenn eine Auswahlentscheidung ansteht, welche für den weiteren Produktentwicklungsprozess von großer Bedeutung ist. Der dritte Einflussfaktor für die Genauigkeit der Analyse ist der zur Verfügung stehende Zeitrahmen. Oft kann der Entwickler den Umfang der Analyse nicht selbst bestimmen, vielmehr wird der Zeitraum durch Rahmenbedingungen wie Lieferzusagen oder die Verfügbarkeit von Prüfständen vorgegeben. Es empfiehlt sich hierbei, bereits vorhandene Erfahrungen aus ähnlichen Projekten einzubeziehen. Eine wichtige Methode zur Vorbereitung der Analyse ist die Analyseplanung. In der Literatur [Pfeifer 2001] wird diese Methode vor allem bei der Planung von Versuchen eingesetzt (DoE – Design of Experiments). Da es aber durchaus sinnvoll sein kann, das Vorgehen auch bei anderen Analyseverfahren einzusetzen, wird die Analyseplanung, oder auch statistische Versuchsplanung genannt, an dieser Stelle allgemein für alle Analysearten formuliert:

8.2 Methoden zur Eigenschaftsanalyse 161

• Vollfaktorielle Analyseplanung: Wenn alle Eingangsgrößen in ihren unterschiedlichen Ausprägungen in allen Kombinationsmöglichkeiten analysiert werden sollen, spricht man von einer vollfaktoriellen Analyse. Vollfaktorielle Analysepläne sollten eingesetzt werden, wenn keinerlei Vorkenntnisse über die Zusammenhänge zwischen Ein- und Ausgangsgrößen vorliegen. Bei der vollfaktoriellen Analyse werden alle Ausprägungen miteinander kombiniert. Dies ermöglicht es, neben dem direkten Einfluss von Größen auch deren Wechselwirkung mit der Ausgangsgröße zu untersuchen. Diese Art der Analyse ist jedoch sehr aufwendig, da ihr Umfang mit der Anzahl der untersuchten Eingangsgrößen exponentiell ansteigt. Die Aussagekraft der Ergebnisse ist bei korrekter Durchführung bei diesen Analysenplänen jedoch am höchsten. • Teilfaktorielle Analyseplanung: In vielen Fällen, gerade bei komplexen Problemstellungen, hat man es mit einer Vielzahl von Eingangsgrößen zu tun, sodass vollfaktorielle Analysepläne jeglichen Rahmen sprengen würden. Hier bietet es sich an, auf teilfaktorielle Analysen zurückzugreifen. Die Reduzierung der Anzahl der Analysen beruht auf der Einschätzung, dass die Wechselwirkungen zwischen bestimmten Eingangsgrößen sehr schwach, beziehungsweise gar nicht vorhanden sind. • Einfaktorielle Analyseplanung: Werden alle Ausprägungen der Eingangsgrößen jeweils nur in einer Kombination untersucht, spricht man von einer einfaktoriellen Analyse. Sie sollte eingesetzt werden, wenn ausreichende Vorkenntnisse über die Zusammenhänge zwischen Ein- und Ausgangsgrößen vorhanden sind. Einfaktorielle Analysen haben den Vorteil, dass sie reproduzierbar sind und bereits mit geringem Ressourceneinsatz durchgeführt werden können. Nachteilig ist, dass Wechselwirkungen zwischen den Eingangsgrößen nur schwer zu erkennen sind, da jeweils nur eine Eingangsgröße betrachtet wird. Das Prinzip der statistischen Analyseplanung soll anhand eines Beispiels veranschaulicht werden: Im Rahmen eines Projektes werden die Betriebstemperatur und die Herstellkosten eines Zahnradgetriebes untersucht. Als Eingangsgrößen werden dazu das Gehäusematerial (Stahl geschweißt, Gusseisen, Polymerbeton), die Art der Kühlung (Umlaufschmierung oder externe Ölversorgung) und die unterschiedlichen Bauformen (einstufig, zweistufig) identifiziert. Jedes dieser drei Merkmale hat Einfluss auf die Herstellkosten, sowie auf die zulässige Betriebstemperatur. • Bei einer vollfaktoriellen Analyse würden sich durch Kombination aller Eingangsgrößen (3 x 2 x 2) insgesamt 12 zu analysierende Varianten ergeben. • Bei der teilfaktoriellen Analyse könnte Guss in nur einer Kombination untersucht werden, das heißt, es würden sich nur noch (2 x 2 x 2 + 1) = 9 zu untersuchende Varianten ergeben. Diese Planung wäre sinnvoll, wenn die Relationen zwischen einer Guss- und einer Stahlausführung bereits bekannt sind. • Im Falle einer einfaktoriellen Analyse könnte man die drei Gehäusematerialien jeweils nur mit Umlaufschmierung und in einstufiger Bauform untersuchen. Zusätzlich könnte man das Stahlgehäuse einmal mit externer Ölversorgung und einmal zweistufig analysieren. Damit blieben (3 + 1 + 1) = 5 zu untersuchende Varianten übrig.

162 8 Eigenschaften ermitteln

Das Beispiel gibt nur einen kleinen Einblick in die Probleme der Analyseplanung. Im Normalfall ist die Anzahl der Einflussgrößen wesentlich höher und die Auswahl der Ein- und Ausgangsgrößen deutlich komplexer. Aufgrund des damit verbundenen, hohen Aufwands können selten alle Eingangsgrößen betrachtet werden. Taguchi [Taguchi 1989] reduziert den Analyseaufwand beispielsweise durch eine Verringerung der Zahl der Eingangsgrößen mithilfe einer Vorauswahl. Die Planung der Analyse stellt einen sehr wichtigen Arbeitsschritt dar, da sie die Basis für alle weiteren Analyseaktivitäten bildet. Dazu gehört auch die Auswahl geeigneter Analysemethoden. Im Folgenden werden aus diesem Grund Methoden erläutert, die sinnvoll im Rahmen einer Eigenschaftsanalyse eingesetzt werden können. 8.2.3 Wie können Eigenschaftsanalysen durchgeführt werden? Die hier vorgestellten Anaylsemethoden unterscheiden sich in Aufwand und Durchführung sowie der Art der Ergebnisse stark voneinander und müssen somit der Situation entsprechend ausgewählt und bei Bedarf angepasst werden. Besonders in frühen Phasen der Entwicklung ist es oftmals notwendig, zu einer schnellen Einschätzung bestimmter Eigenschaften zu gelangen. Eine hierfür geeignete Methode ist das Schätzen, welches in hohem Maße subjektiv geprägt sein kann. Menschen identifizieren sich mit ihren Ideen und neigen dazu, Bekanntes gegenüber Neuem zu bevorzugen. Dies kann zu Fehleinschätzungen führen. Daher ist als einfache aber wirkungsvolle Unterstützung das Vergleichen zu nutzen. Hierbei vergleicht man zum Beispiel die Eigenschaften des aktuell zu entwickelnden Produktes mit denen seines Vorgängerproduktes oder auch eines Konkurrenzproduktes. Besonders hilfreich ist dieses Vorgehen dann, wenn die beiden verglichenen Systeme eine hohe Ähnlichkeit aufweisen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das neu zu entwickelnde Produkt eine Ergänzung zu einer bestehenden Baureihe darstellt und somit nur eine Anpassungskonstruktion erfolgt. Auch sollte das Schätzen durch mehrere Personen erfolgen, um verschiedene Sichtweisen auf eine Problemstellung zu eröffnen. Das Schätzen der Einzelpersonen sollte möglichst unabhängig voneinander erfolgen. Die Ergebnisse, ihre Abweichungen und mögliche Gründe hierfür werden anschließend diskutiert. Damit können starke Abweichungen in den Ergebnissen ermittelt und kritisch betrachtet werden. Dem Grundprinzip der Problemzerlegung folgend empfiehlt es sich komplexe Sachverhalte zu unterteilen und die Eigenschaften von Subsystemen losgelöst vom Gesamtkontext zu betrachten. Dieses Vorgehen wird auch als unterteilendes Schätzen bezeichnet. Weiterhin sollten zum Schätzen erfahrene, am Projekt beteiligte sowie unbeteiligte Kollegen hinzugezogen werden. Mitarbeiter, die sich jahrelang mit Fragestellungen des zu behandelnden Problems beschäftigt haben, erkennen durch wiederholtes Wahrnehmen häufig unbewusst Gesetzmäßigkeiten. Dieser Umstand kann zu sehr guten Schätzergebnissen führen. Um die notwendige Erfahrung gezielt zu erlangen und zu erweitern, muss das Schätzen bewusst geübt werden. Unvorbelastete Teilnehmer ermöglichen neue Sichtweisen auf ein Problem, sodass mögliche eingefahrene Sichtweisen aufgelöst werden können. Es ist jedoch zu beachten,

8.2 Methoden zur Eigenschaftsanalyse 163

dass sich das Schätzen aufgrund der zunehmenden Vernetzung und Komplexität der eingesetzten Technologien sowie der Vielzahl der Prozesse und ihrer Vernetztheit zunehmend schwieriger gestaltet. Sind exaktere Daten der Produkteigenschaften notwendig, um sie beispielsweise mit eng tolerierten Anforderungen zu vergleichen, können Berechnungen durchgeführt werden. Unter dem Begriff Berechnungen werden hier alle analytischen Verfahren verstanden, deren Spanne von einfachen Überschlagsrechnungen bis hin zur Ableitung analytischer Zusammenhänge aus empirischen Untersuchungen reicht. Die Durchführung einfacher überschlägiger Rechnungen kann durchaus eine Basis für aussagekräftige Ergebnisse bilden. Dies resultiert aus dem Umstand, dass ihre Genauigkeit gut einschätzbar ist, da die der Berechnung zugrunde liegenden Annahmen und Vereinfachungen vom Bearbeiter selbst festgelegt werden und damit bekannt, sind. Diese Methode ist, da sie einzelne Eigenschaften des Produktes mathematisch nachbildet, gut einsetzbar um ein ganzes System auszulegen und nachzurechnen. Sie fördert das Problemverständnis und macht Randbedingungen überschaubar. Der zeitliche Aufwand von Berechnungen kann erheblich variieren. Ob eine einzelne Eigenschaft oder ein ganzes Produkt mathematisch nachgebildet werden kann, hängt davon ab, inwieweit die logischen und physikalischen Zusammenhänge bekannt und formelmäßig erfassbar sind. Sind besonders kritische Eigenschaften bekannt, sollten die Berechnungen auf diese Merkmale begrenzt werden, um den Aufwand möglichst gering zu halten. Ein einfaches Beispiel für Überschlagsrechnungen sind Lagerreaktionen oder Spannungen in Bauteilen. Oft können analytische Zusammenhänge auch nur aus empirisch ermittelten Kennfeldern abgeleitet werden. Zum Erstellen dieser Kennfelder sind im Normalfall aufwendige Versuche notwendig. Als Beispiel kann man hier Verspannungsdiagramme von Zahnradflanken bei Getrieben nennen. Will man Eigenschaften untersuchen, die nicht mittels einer analytischen Berechnung erfasst werden können, bietet sich für viele Fragestellungen die Durchführung einer Simulation an. Im Zuge stark steigender Rechnerleistungen nehmen Simulationen zur Ermittlung von Eigenschaften an Bedeutung zu. Nach [VDI 3633] ist die Simulation allgemein die Nachbildung eines Systems mit seinen dynamischen Prozessen in einem experimentierfähigen Modell, um zu Erkenntnissen zu gelangen, die auf die Wirklichkeit übertragbar sind. In diesem Zusammenhang soll angemerkt werden, dass Menschen in Simulationsvorgängen aktiv mit einbezogen werden können, wie dies zum Beispiel bei Flugsimulatoren der Fall ist. Numerische Simulationen bieten die Möglichkeit, risikolos Erfahrungen zu sammeln und Einflussfaktoren aufwandsarm zu variieren. Dies ermöglicht eine umfassende Informationsbeschaffung, da viele Variationen von Eingangsgrößen analysiert werden können. Als Beispiel für eine variierte Eingangsgröße sei an dieser Stelle das Aufbringen eines statischen beziehungsweise dynamischen Lastfalls auf das modellierte Bauteil genannt. Außerdem kann auch das Simulationsmodell selbst, im Gegensatz zu realen Bauteilen oder Baugruppen, schneller variiert werden, was große Vorteile bei der Analyse mehrerer vorhandener Lösungsideen bietet. Zudem sind Simulationsmodelle wieder verwendbar und re-

164 8 Eigenschaften ermitteln

produzierbar. Die numerische Simulation bildet damit eine kostengünstige Alternative zu aufwendigen Versuchsreihen. Jedoch ist zu berücksichtigen, dass die Erstellung von Simulationsmodellen einen relativ großen Aufwand bedeuten kann. Zusätzlich erhöht sich der Aufwand zur Interpretation der Ergebnisse, da diese vom Modell in die Realität zurückgeführt werden müssen oder durch Versuche an realen Bauteilen verifiziert werden müssen. Je nachdem was analysiert werden soll, stehen diverse Simulationsverfahren zur Verfügung. Stellvertretend sollen im Folgenden zwei dieser Verfahren vorgestellt werden: • Bei der Finite Elemente Methode (FEM) können Körper, die unter dem Einfluss von mechanischer und/oder thermischer Belastung stehen, hinsichtlich ihres Spannungs- und Verformungszustands untersucht werden. • Bei der Mehrkörper-Simulation (MKS) liegt der Fokus der Analyse auf dem kinematischen beziehungsweise dynamischen Verhalten von MehrkörperSystemen. Die Eigenschaftsanalyse durch numerische Simulation bietet eine hohe Flexibilität in der Anwendung und gewinnt in allen Phasen der Produktentwicklung weiter an Einfluss. Die nachfolgende Abbildung verdeutlicht, wie durch die Anwendung von Simulationen in einem virtuellen Entwicklungsprozess der Anteil notwendiger Versuche gesenkt und somit die Gesamtentwicklungszeit reduziert werden kann.

Abb. 89. Prognostizierter Anteil von Simulationen und Versuchen an der gesamten Entwicklungszeit [Wimmer 2002]

Oftmals sieht sich der Entwickler jedoch auch in der Situation, dass er Eigenschaften nicht durch eine Berechnung oder Simulation überprüfen kann, beziehungsweise dies zu aufwendig wäre. Das kann zum Beispiel der Fall sein, wenn in einer sehr frühen Phase der Entwicklung die grundsätzliche Funktionsweise einer Kinematik untersucht werden soll. Zu diesem Zeitpunkt liegen noch zu wenige Daten für eine Berechnung vor. Dann stellen Versuche eine geeignete Möglichkeit zur Ermittlung von Eigenschaften dar.

8.2 Methoden zur Eigenschaftsanalyse 165

Selbst wenn in den angesprochenen frühen Phasen oft wenig detaillierte Lösungen vorliegen, können mittels orientierender Versuche wesentliche Eigenschaften grob ermittelt und dabei wertvolle Erkenntnisse gesammelt werden. So genannte Handversuche [Rodenacker 1976] werden als orientierende Versuche mit einfachen Hilfsmitteln wie zum Beispiel Baukästen aufgebaut und möglichst aufwandsarm durchgeführt. Die gewonnenen Ergebnisse sind häufig qualitativer Art. Befindet man sich in Phasen mit einem hohen Detaillierungsgrad der Lösungen und der physikalischen Modelle, können Testversuche durchführt werden. Dabei werden reale Bauteile beziehungsweise Baugruppen unter Einsatzbedingungen analysiert. Bevor das Produkt auf den Markt gelangt, können abschließend Feldversuche durchgeführt werden. Hierzu wird das Produkt unter realen Einsatzbedingungen im Detail getestet und überprüft, bevor es an den Kunden ausgeliefert wird. Versuche mit Prototypen ermöglichen meist sehr konkrete Aussagen, da in diesem Fall wesentlich geringfügigere Vereinfachungen gegenüber dem Einsatz in der Realität vorgenommen werden, als dies zum Beispiel bei analytischen oder numerischen Analyseverfahren der Fall ist. Die Nachteile von Versuchen liegen neben den höheren Kosten und einer zum Teil stärkeren Umweltbelastung in der begrenzten Flexibilität der Versuchsobjekte. Zudem können nicht immer alle Störgrößen berücksichtigt werden. Sollen verschiedene Alternativen einer Lösung getestet werden, zieht dies meist aufwendige Änderungen am Prüfling, bis hin zu Neuanfertigungen, nach sich. Außerdem können Versuche oft nicht unter vollständig realen Bedingungen durchgeführt werden. Hier kann eine Mischform zwischen Versuch und Simulation Abhilfe schaffen. Bei der so genannten Hardwarein-the-Loop (HIL) Untersuchung wird ein reales Bauteil in einer simulierten Umgebung untersucht. Bei Motorprüfständen kann zum Beispiel das Verhalten des Motors, welcher als reales Bauteil vorliegt, mit einer simulierten Regelungselektronik untersucht werden. Dies ist natürlich auch umgekehrt möglich. Hardware-in-the-Loop vereinigt die Vorteile von Versuchen und Simulationen in sich. Konkrete Aussagen sind durch das Vorhandensein eines Bauteils möglich. Die Flexibilität von Simulationen wird durch das simulierte Umfeld erreicht, da dieses leicht und schnell variierbar ist.

Abb. 90. Aufbau eines Hardware-in-the-Loop Testsystems (Bilder: TUM)

166 8 Eigenschaften ermitteln

Bereits die Simulation technischer Systeme oder Systemkomponenten im Rahmen der Durchführung von Eigenschaftsanalysen kann sich als aufwendig erweisen. Noch schwieriger gestaltet sich die Modellbildung allerdings in Fällen, bei denen der Mensch als aktives Regelelement in einem technischen System fungiert. Menschliches Verhalten weist eine in hohem Maße komplexe Struktur auf. Es wird beeinflusst durch physische, emotionale, kognitive und soziale Faktoren. Bei der Modellierung menschlichen Verhaltens im Zusammenspiel mit technischen Systemen ist dies zu berücksichtigen und erschwert die aussagekräftige Simulation des Gesamtsystemverhaltens. 8.2.4 Wie können Analyseergebnisse ausgewertet werden? Um für den weiteren Entwicklungsprozess abgesicherte Ergebnisse zu erhalten, muss eine Eigenschaftsanalyse mit einer Auswertung der Daten und einer Dokumentation abgeschlossen werden. Hierzu werden die ermittelten Ergebnisse zunächst ordentlich und übersichtlich aufbereitet und anschließend interpretiert, überprüft und für den weiteren Gebrauch dokumentiert. Nicht verwertbare Ergebnisse können verschiedene Ursachen haben. So können zum Beispiel zu starke Vereinfachungen der Simulationsmodelle zu verfälschten Ergebnissen führen. Falsche Einstellungen der ausgewählten Eingangsgrößen oder fehlerhafte Messaufnahmen bei Versuchen stellen ebenso eine Gefahr für die Verwertbarkeit der Ergebnisse dar, wie ein Rechenfehler bei einer Überschlagsrechnung. Trotz intensivster Planung können während der Durchführung auf den ersten Blick nicht erkennbare Störgrößen auftreten. Weichen die ausgewerteten Ergebnisse von den subjektiv erwarteten Ergebnissen beziehungsweise einer zuvor aufgestellten Ergebnishypothese ab, so empfiehlt sich die Durchführung einer Plausibilitätsanalyse. Die Plausibilitätsanalyse hinterfragt die Interpretation der Ergebnisse anhand der Abweichungen gegenüber den vorab aufgestellten Ergebnishypothesen. Können die Gründe größerer Abweichungen mit dieser Maßnahme nicht ermittelt werden, wird im weiteren Verlauf der Plausibilitätsanalyse der gesamte Analyseprozess kritisch betrachtet. Auf diese Weise können mögliche Ursachen der verfälschten Ergebnisse in der Planung sowie in der Durchführung der Analyse und ihrer Auswertung ermittelt und konkrete Maßnahmen eingeleitet werden. Es ist sinnvoll, auch die Ergebnisse der Plausibilitätsanalyse zu dokumentieren, um bei ähnlichen Analysen auf die gewonnenen Erkenntnisse zurückgreifen zu können. Die Dokumentation der überprüften Ergebnisse spielt für das weitere Vorgehen eine wesentliche Rolle. Dabei muss man sich im Klaren darüber sein, wer im Folgenden welche Informationen, zu welchem Zweck, benötigt. Abhängig davon muss eine sinnvolle Ergebnisdarstellung, beispielsweise in grafischer oder tabellarischer Form, ausgewählt werden. Die Dokumentation einer Analyse sollte auf alle Fälle das Analyseziel, die durchgeführte Modellbildung, den Ablauf der Analyse sowie die Ergebnisse einschließlich ihrer Deutung enthalten. Zusätzlich können Lessons Learned für die verbesserte Durchführung folgender ähnlich gestalteter Analysen festgehalten werden.

8.3 Eigenschaftsanalyse eines Höhenleitwerks 167

8.3 Eigenschaftsanalyse eines Höhenleitwerks Jedes Flugzeug besitzt im Flug einen gewissen Grad an Eigenstabilität. Um die Längsachse wird dies erreicht durch leichte Schrägstellung der Flügel nach oben, der so genannten V-Form. Bewegungen um die Hoch- und Querachse werden durch das Seiten- und Höhenleitwerk stabilisiert. Die Voreinstellung von Höhenund Seitenleitwerk zur Stabilisierung einer gewünschten Fluglage wird als Trimmung bezeichnet. Für die Trimmung wird das gesamte Höhenruder um seine Querachse rotiert. Im beschriebenen Fall besitzt das Höhenleitwerk einen durchgängigen Holm, welcher durch den Rumpf verläuft und somit auf jeder Seite des Flugzeugs eine Öffnung erfordert, um Spielraum für die durch die Trimmung hervorgerufene Bewegung des Höhenleitwerks zu bieten. Das so genannte Cling Fairing ist ein Bauteil, das direkt am Höhenleitwerk befestigt ist, um diese Öffnung zu verschließen. Auf diese Weise wird eine optimale Umströmung des Rumpfes in diesem Bereich ermöglicht.

Abb. 91. Höhenleitwerk mit Cling Fairing im Bildausschnitt

Im Rahmen der Konstruktion eines Höhenleitwerks und dessen Anbindung an den Flugzeugrumpf sah sich ein Projektteam eines bekannten Flugzeugherstellers mit der Entwicklung eines Cling Fairings betraut. Zur Anforderungsklärung erstellte das Projektteam eine Anforderungsliste und gliederte die Aufgabe in verschiedene Teilaufgaben. Für die einzelnen Teilprobleme wurden verschiedene Lösungen generiert. Zur Ideenfindung wurden unter anderem eine Patent- und Literaturrecherche durchgeführt und bereits ausgeführte Lösungen, auch bei Wettbewerbern, betrachtet. Unter Zuhilfenahme eines morphologischen Kastens wurden dann Gesamtlösungen für das Cling Fairing generiert. Diese galt es im Anschluss hinsichtlich eines wesentlichen Kriteriums näher

168 8 Eigenschaften ermitteln

zu untersuchen. Die Abdichtung des Cling Fairings zum Rumpf erhielt bei der Erstellung der Anforderungsliste eine hohe Gewichtung und wurde auch von erfahrenen Mitarbeitern als sensibler Punkt des Systems eingeschätzt. Somit wurde dieses Teilsystem zur Absicherung der vorliegenden Lösungsideen für eine gezielte Eigenschaftsanalyse ausgewählt. Bei der Abdichtung des Cling Fairings zum Rumpf waren die Eigenschaften verschiedener Dichtungen in Hinsicht auf die Verformung unter Vorspannung und die dynamische Verformung aufgrund von Trimmbewegungen zu untersuchen. Es sollten drei verschiedene Dichtungskonzepte, eine federstahlverstärkte P-Dichtung (deren Form einem „P“ ähnelt), eine Lippendichtung und eine Lamellendichtung untersucht werden. Allerdings wurde, aufgrund der Ähnlichkeit und um den Aufwand gering zu halten, anstelle der federstahlverstärkten Dichtung eine einfache, unverstärkte P-Dichtung untersucht. Den Untersuchungen voran ging das Aufstellen einer Ergebnishypothese. Auf Basis ihrer langjährigen Erfahrung erwarteten die Entwickler, dass die P-förmige Dichtung aufgrund ihrer Geometrie im Rahmen der Tests die besten Eigenschaften aufweisen würde. Um zur Überprüfung der Hypothese die Eigenschaften der einzelnen Dichtungen abschätzen zu können, sollten folgende Methoden der Eigenschaftsfrüherkennung angewendet werden: • Statische und dynamische Simulation der Verformungen mittels der Finite Elemente Methode (FEM) • Dynamische Verformungsanalyse mittels eines einfachen orientierenden Versuchs Die Kombination dieser beiden Analysemethoden hatte sich bereits in ähnlich gelagerten Entwicklungsprojekten als aussagekräftig erwiesen. Außerdem waren dem Entwicklerteam zu diesem Zeitpunkt alle zur Durchführung der Simulation benötigten Randbedingungen bekannt. Zunächst sollten FEM-Analysen Aufschluss über die Eigenschaften der verschiedenen Dichtungen bringen. Zur Verringerung des Aufwands der FEMAnalyse wurden nur zweidimensionale Untersuchungen durchgeführt. Jeweils drei Lastfälle wurden betrachtet: • Dichtung ausschließlich durch montagebedingte Vorspannung belastet • Dichtung unter montagebedingter Vorspannung und zusätzlichen Fluglasten (leicht erhöhter Innendruck gegenüber dem Außendruck) • Dichtung unter Vorspannung und Fluglasten bei einer Aufwärtsbewegung des Cling Fairings Bei den ersten zwei Lastfällen waren bei allen untersuchten Dichtungen kaum Verformungen wahrzunehmen. Beim dritten Lastfall, der Untersuchung der Aufwärtsbewegung, zeigte sich bei allen Dichtungen eine deutliche Verformung. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass die Dichtungen aufgrund der kurzen Verfahrwege des Cling Fairings und der gewünschten hohen Dichtwirkung materialtechnisch darauf ausgelegt sind, dass sie auf dem Rumpf nicht reibungsarm gleiten, sondern sich der Bewegung auch durch Verformung anpassen. Die Tendenz zum Eindre-

8.3 Eigenschaftsanalyse eines Höhenleitwerks 169

hen beziehungsweise Einrollen, die alle Dichtungen aufwiesen, ist jedoch insbesondere bei der Lippen- und der Lamellendichtung kritisch zu betrachten, da daraus in beiden Fällen eine hohe mechanische Belastung für die Dichtung resultiert. Dies kann zu hohem Verschleiß und in der Folge zum Versagen der Dichtung im Betrieb führen.

Abb. 92. Ergebnisse der FEM-Analysen

Um die Problematik des Eindrehens beziehungsweise Einrollens näher zu untersuchen und das Verhalten der Dichtungen bei einer Änderung der Bewegungsrichtung zu analysieren, wurden im Folgenden orientierende Versuche durchgeführt. Hierbei wurde ein einfacher Versuchsaufbau errichtet, der eine lineare, oszillierende Bewegung der Dichtung unter Vorspannung simuliert. Für die Dichtungen wurden einfache Modelle aus Gummi gefertigt. Bei der P-Dichtung zeigte sich eine Verformung gegen die Bewegungsrichtung. Beim Wechsel der Bewegungsrichtung rollte sich die Dichtung ab, und verformte sich in die andere Richtung. Insgesamt kam es zu einer hohen mechanischen Beanspruchung, die jedoch relativ aufwandsarm und ohne übermäßigen Gewichtaufschlag, durch die bereits erwogene Federstahlverstärkung der Dichtung reduziert werden kann. Bewegungsrichtung

Probenträger Gleitfläche

Abb. 93. Versuchsaufbau am Beispiel der P-Dichtung

P-Dichtung

170 8 Eigenschaften ermitteln

Die Lippendichtung passte sich sehr gut der Kontur an. Beim Wechsel der Bewegungsrichtung rollte sich die Dichtung aufgrund der Reibungskräfte allerdings nach innen ein, womit die Dichtwirkung sofort aufgehoben wird. Die Dichtung wird in hohem Maß mechanisch beansprucht, was bis zur Zerstörung führen kann. Es zeigten sich schon in diesen einfachen Versuchen hohe Abriebserscheinungen. Um diese zu vermeiden, müsste die Dichtung aus sehr hartem Material gefertigt werden, was aber gleichzeitig wieder das Anpassungsvermögen an die Rumpfstruktur vermindert und das Gewicht erhöht. Bei der Lammellendichtung bestätigte sich, was sich bei der FEM-Analyse bereits angekündigt hatte. Die Lammelle beginnt sich entgegen der Bewegungsrichtung einzurollen beziehungsweise sich umzustülpen. Bei einer Umkehr der Bewegungsrichtung kehrt sich der Effekt um und die Lamelle auf der gegenüber liegenden Seite wird umgestülpt während die bereits umgestülpte wieder in den gestreckten Zustand zurückgeht. Diese extrem hohe mechanische Belastung würde in kürzester Zeit zur Zerstörung der Dichtung führen. Um dies zu unterbinden, müsste auch diese Dichtung aus sehr hartem Material gefertigt werden, was zu den gleichen Nachteilen wie bei der Lippendichtung führen würde. Ein weiterer Nachteil dieser Dichtung ist die hohe Beanspruchung der empfindlichen Ecken der Dichtlippen durch Schmutz, Eis und eventuelle Unebenheiten auf der rumpfseitigen Auflagefläche.

Abb. 94. Orientierende Versuche mit einem Baukasten

Die Analyseergebnisse bestätigten eindeutig die zuvor aufgestellte Ergebnishypothese – die P-Dichtung erzielte tatsächlich die besten Ergebnisse. Trotz dieser Übereinstimmung wurden im Rahmen einer Plausibilitätsanalyse die Interpretation der Ergebnisse sowie der Analyseprozess an sich hinterfragt. Die Analysen wurden strukturiert und vergleichbar durchgeführt und sind in vollem Maße reproduzierbar. Sie lieferten eindeutig beobachtbare Ergebnisse, die nicht durch Interpretation verfälscht wurden. Außerdem wurden die modellhaften Vereinfachungen kritisch betrachtet. Die verwendeten Dichtungsmodelle bestanden nur aus einfachem Gummi, also nicht aus dem später einzusetzenden Material. Diese Vereinfachung ist jedoch durchaus zulässig, da mit diesen Versuchen nur eine Aussage über die Tendenz der einzelnen Dichtungen erzielt werden sollte. Genauso konnten der Einsatz der P-Dichtung anstelle der federstahlverstärkten Dichtung sowie die Vernachlässigung der zusätzlichen Flugbelastungen begründet werden.

8.4 Zusammenfassung 171

In einem nächsten Schritt konnte aus den untersuchten Alternativen die Dichtung mit dem besten Verhalten ausgesucht werden. Die Wahl fiel somit auf die federstahlverstärkte P-Dichtung. Die Lammellendichtung schied aufgrund ihrer Nachteile aus. Auch die Lippendichtung wurde nicht mehr weiter verfolgt. Das vorgestellte Beispiel zeigt, wie mittels einer sorgfältig durchgeführten Eigenschaftsanalyse die Grundlage für eine fundierte Entscheidung geschaffen werden konnte. Zwar favorisierten die Projektteilnehmer bereits bei der Erstellung der Ergebnishypothese das Konzept der P-Dichtung, welches sich durch die Eigenschaftsanalysen auch tatsächlich als das beste herausstellte, doch hätte sich diese Vermutung nicht zwangsläufig bestätigen müssen. Eine Entscheidung auf Basis einer reinen Hypothese wäre für das weitere Vorgehen in diesem, aber auch in jedem anderen, Entwicklungsprojekt zu riskant und somit keinesfalls tragbar gewesen.

8.4 Zusammenfassung Im Rahmen dieses Kapitels wurden Analysemethoden zur Ermittlung der Eigenschaften eines Systems vorgestellt. Sie unterscheiden sich stark in Aufwand, Durchführung und Art der Ergebnisse. Um eine effektive und effiziente Durchführung der Analyse gewährleisten zu können, ist eine gründliche Vorbereitung von großer Bedeutung. Die Ermittlung der wichtigsten Merkmale ist notwendig, um Analyseschwerpunkte bilden zu können, da selten alle Merkmale hinsichtlich ihrer Ausprägungen in der verfügbaren Zeit untersucht werden können. Zu den festgelegten Analyseschwerpunkten sollte man Ergebnishypothesen bilden. In der Analyseplanung werden die notwendigen Ressourcen bestimmt und geeignete Analysemethoden ausgewählt. Nach der Durchführung der Analyse ist eine kritische Sichtung und Auswertung der Daten in Verbindung mit einem Vergleich der gebildeten Ergebnishypothesen mit den Analyseergebnissen sinnvoll. Dies bildet die Ausgangsbasis für eine fundierte und nachvollziehbare Entscheidung für eine Lösungsalternative.

9 Entscheidungen herbeiführen

Entscheidungen treffen heißt, sich bewusst oder unbewusst zwischen Alternativen zu entscheiden. Dabei muss man sich jedoch nicht zwangsläufig auf eine Lösung festlegen. In Abhängigkeit von der Entscheidungssituation können auch mehrere oder keine Alternative ausgewählt werden. Die erwähnten Alternativen können sowohl Objekte (Produkte, Lösungen etc.) als auch Handlungen sein. Entscheidungen werden bereits während des Entwickelns einer technischen Lösung auf elementarer und damit unbewusster Ebene (implizite Entscheidung) getroffen. Eine solche Entscheidung kann zum Beispiel die Wahl des Radius für die Darstellung einer Verrundung in einer Freihandskizze sein. Es werden aber auch bewusste Entscheidungen (explizite Entscheidungen) verlangt, die zum Beispiel die Auswahl der optimalen Lösung aus einer Menge von Alternativen erfordern. Typisches Problem hierbei ist, dass die Zahl der zu berücksichtigenden Gesichtspunkte nur schwer überschaubar ist wodurch eine Bewertung der Lösungsalternativen erschwert wird. Außerdem vertreten die am Entscheidungsprozess beteiligten Personen ihre jeweilige, subjektive Sicht. Im diesem Kapitel sollen kritische Einflussgrößen auf Entscheidungsprozesse diskutiert werden. Außerdem werden Methoden vorgestellt, die eine strukturierte Entscheidungsfindung unterstützen können.

9.1 Ein operativer Entscheidungsprozess im Fahrzeugbau Ein Hersteller von Türsystemen für Schienenfahrzeuge war nach einer Reihe eher schwacher Geschäftsjahre den roten Zahlen gefährlich nahe gekommen. Aus diesem Grund startete die Geschäftsführung ein Projekt zur Reduzierung der Produktkosten. Dazu mussten zunächst einmal Kosteneinsparungspotenziale identifiziert werden. Anschließend sollte durch konstruktive Anpassungen der Produkte eine Verbesserung der finanziellen Situation des Unternehmens erzielt werden. Das betrachtete Türsystem besteht im Wesentlichen aus einem Türflügel, einem aufwendigen Schließmechanismus, Scharnieren zur Befestigung am Fahrzeugrumpf sowie einer Abdichtung des Fahrzeuginneren gegen äußere Umwelteinflüsse, wie Wind und Regen. Da hohe Belastungen auf die Tür wirken können, sich diese aufgrund des Dichtungskonzepts aber nur um wenige zehntel Millimeter verformen darf, muss der Türflügel sehr biegesteif gestaltet sein. Die Kunden stellen außerdem nur schwer zu erfüllende Anforderungen an das Gewicht des

174 9 Entscheidungen herbeiführen

Türsystems. Dies hat zur Folge, dass vor allem für den Türflügel eine beinahe mit der Luftfahrttechnik vergleichbare Leichtbaukonstruktion erfolgen muss. Zum Zeitpunkt des Projektstarts wurden die Türflügel als Sandwichkonstruktion aus Aluminium gefertigt. Hierbei wurden Strangpressprofile zunächst durch Biegen an die Fahrzeugwölbung angepasst. Nach einer anschließenden spanenden Bearbeitung konnten sie durch Schweißen zu einem Rahmen gefügt werden. Aufgrund des durch den Wärmeeintrag beim Schweißen verursachten Verzugs musste dieser Rahmen in einem weiteren Fertigungsschritt gerichtet werden. Anschließend wurde er mit einem zweiten, ähnlich gestalteten Rahmen für das in der Tür befindliche Fenster verklebt. Zur Versteifung der inneren und äußeren Flächenelemente aus Aluminium wurde außerdem eine Aluminiumwabe mit dem Rahmen verklebt. Die Aluminiumbleche als sichtbare Flächen, wurden anschließend in Fahrzeugfarbe lackiert. Aufgrund der vielen verschiedenen Fahrzeugtypen und den entsprechend unterschiedlichen Befestigungen der Türrahmen am Fahrzeugrumpf ergab sich bei den Profilen der Rahmen eine hohe Variantenzahl, was zusammen mit den aufwendigen Fertigungsverfahren die Kosten inakzeptabel in die Höhe trieb.

Abb. 95. Geschweißter Rahmen (links) und fertiger Türflügel im Schnitt (rechts)

Im Verlauf des Projekts bemühten sich Mitarbeiter des Unternehmens sowie eines Ingenieurbüros um alternative Konzepte. Einige der internen Mitarbeiter hatten ein System entwickelt, bei dem eingeschobene Winkel einen Rahmen aus standardisierten Aluminiumprofilen derart stabilisierten, dass der Fertigungsschritt des Schweißens und des anschließenden Richtens entfallen konnte.

9.1 Ein operativer Entscheidungsprozess im Fahrzeugbau 175

Die Mitarbeiter des Ingenieurbüros stellten durch Überlegung fest, dass weniger der Türrahmen als vielmehr das Blech an Außen- und Innenseite des Türflügels für dessen Steifigkeit verantwortlich war. Auf Basis dieser Erkenntnis erstellten sie ein neuartiges Konzept, bei dem stärker dimensionierte, tief gezogene Bleche miteinander verklebt werden sollten. Die überschlägig berechnete Steifigkeit dieser Konstruktion war bei gleichzeitig niedrigerem Gewicht so hoch, das auf einen zusätzlichen Rahmen vollständig verzichtet werden konnte.

Abb. 96. Eckverbinder (links) und Tiefziehkonzept (rechts)

Die alternativen Konzepte wurden der Geschäftsführung in einem Workshop präsentiert, um zu entscheiden, welches der beiden weiter verfolgt werden sollte. Die internen Mitarbeiter hatten in der Berechnungsabteilung des Unternehmens FEM-Analysen ihres eher konservativen Konzepts durchführen lassen, deren Ergebnisse in einem gut vorbereiteten Vortrag mit vielen anschaulichen Abbildungen vom Leiter der Berechnungsabteilung präsentiert wurden. Die Mitarbeiter des Ingenieurbüros, die von der deutlichen Überlegenheit ihres Konzepts überzeugt waren, hatten die Bedeutung der Präsentation unterschätzt und einen vergleichsweise schlecht vorbereiteten Vortrag gehalten, in dem primär die Herstellkosten ihrer Lösung in den Vordergrund gestellt wurden. Auf die kritischen Nachfragen des Leiters der Berechnungsabteilung zu der technischen Machbarkeit, insbesondere aber der Steifigkeit ihres Konzepts bei unterschiedlichen Fenstergrößen, konnten die Mitarbeiter des Ingenieurbüros nur vage Antworten geben. Sie hatten ihre Berechnungsergebnisse nicht präsentationsfähig aufbereitet. Die Geschäftsführung entschied sich, trotz des wesentlich höheren Einsparungspotenzials des von den Mitarbeitern des Ingenieurbüros vorgeschlagenen Konzepts, für die konservative Lösung mit dem durch eingeschobene Winkel stabilisierten Aluminiumrahmen. Das umgesetzte Konzept wies zwar etwas niedrigere Fertigungskosten als die ursprüngliche Ausführung auf, die Einsparungen waren jedoch nicht ausreichend, um mit dem wichtigsten Wettbewerber konkurrieren zu können, der ein mit dem Vorschlag der externen Mitarbeiter vergleichbares Konzept nahezu zeitgleich realisierte.

176 9 Entscheidungen herbeiführen

Wie konnte es zu dieser wirtschaftlich ungünstigen Entscheidung kommen? Aus Sicht der Geschäftsführung wurde von den internen Mitarbeitern zwar ein relativ konservatives Konzept mit nur geringem Einsparungspotenzial präsentiert, es schien aber aufgrund seines hohen Detaillierungsgrades und der FEM-Analyse zumindest eindeutig realisierbar. Das für die Firma unkonventionelle Konzept des Ingenieurbüros wurde vergleichsweise nicht detailliert genug vorgestellt und somit wurde der Nachweis, dass es ohne größere Risiken zu realisieren sei, nicht überzeugend erbracht. Einwände gegen dieses Konzept durch die eigenen Mitarbeiter schätzte die Geschäftsführung als schwerwiegender ein, als die Rechtfertigungen der Mitarbeiter des Ingenieurbüros. Das ist durchaus nachvollziehbar, da es sich bei den eigenen Mitarbeitern um Personen mit langjähriger Erfahrung in der Herstellung von Türflügeln handelte. Die Geschäftsführung traf folglich eine ungünstige Entscheidung zugunsten der Alternative mit dem augenscheinlich geringeren Risiko. Letztlich, und das zeigt das Beispiel sehr deutlich, handelt es sich bei Entscheidungen im industriellen Umfeld auch um eine Art politischen Prozess [Wulf 2002], bei dem nicht nur Sachargumente zählen. Personen, die sich wie oben beschrieben mit einer Lösungsalternative identifizieren, werden versuchen, ihre Lösung im denkbar besten Licht zu präsentieren, sofern sie nicht so unbedarft wie die Mitarbeiter des Ingenieurbüros sind. Die Wirkung dieses Effekts wurde in dem aufgeführten Beispiel noch dadurch verstärkt, dass zwei konkurrierende Teams mit der Lösungssuche betraut waren. Um derartige Entscheidungssituationen weitgehend zu vermeiden, wird es also zielführend sein, mehr Energie in die Vorbereitung einer Entscheidung zu stecken, als dies die Mitarbeiter des Ingenieurbüros getan haben. Diese Vorbereitung sollte eine ganzheitliche Diskussion der Lösungsalternativen fördern und so eine objektivierte Entscheidungsgrundlage bilden.

9.2 Methoden zur Entscheidungsfindung Die Komplexität der Entscheidungsproblematik wächst mit der steigenden Anzahl an zur Auswahl stehender Alternativen als auch mit der Tragweite der zu treffenden Entscheidung. Dies lässt sich beispielhaft am Vergleich des Kaufs eines Pkws und dem Erwerb eines Passagierflugzeugs verdeutlichen. Die Problematik einer hohen Anzahl an Alternativen wird sicher beim Kauf eines Pkws ungleich größer sein, als bei einem Passagierflugzeug, da wesentlich mehr Hersteller aus einem Sektor Produkte anbieten. Andererseits liegt der Preis der Investition bei einem Passagierflugzeug in einer anderen Dimension, was bei einer Fehlentscheidung zu weit reichenderen Konsequenzen führt. Um eine Auswahl zu treffen, muss also eine Entscheidungsfindung stattfinden. Diese kann als Vorgang der Willensbildung verstanden werden. Jede Entscheidung besteht aus subjektiven und objektiven Momenten oder Einflussfaktoren. Eine rein subjektive, also von Emotionen und Vorlieben gesteuerte, Entscheidung kann zu falschen Ergebnissen führen. Aus diesem Grund sollte es das Ziel jedes Entscheidungsträgers sein möglichst objektiv zu urteilen. Dabei muss natürlich

9.2 Methoden zur Entscheidungsfindung 177

gewährleistet sein, dass aktuelle und vollständige Informationen über den betrachteten Sachverhalt vorliegen. Außerdem sollte der Bearbeiter das Gefühl haben frei entscheiden zu können, welche Alternative die beste ist. Inwieweit bestimmte Einflussfaktoren das Zustandekommen einer subjektiven Entscheidungssituation begünstigen können, soll im Folgenden an zwei Beispielen verdeutlicht werden: • Das Phänomen des Sicherheitsdenkens spielt verstärkt bei Bewertungen eine Rolle, bei denen innovative Lösungen zusammen mit bekannten, alten Lösungen betrachtet werden. Es wirkt sich dahingehend aus, dass man neuen Lösungen eher ablehnend begegnet. Bekannt ist die ablehnende Haltung gegenüber fremden Ideen unter der Bezeichnung „not invented here“-Syndrom. • Ein dem Sicherheitsdenken gegenläufiger Einfluss ist der der Neuartigkeit. Neuartige, noch nicht ausreichend erfasste Alternativen „blenden“ durch auffällige Vorzüge, negative Seiten werden zu wenig berücksichtigt [Lenk 1994]. Entscheidungen werden teils bewusst, teils unbewusst getroffen. Bei den bewusst getroffenen Entscheidungen lässt sich weiter differenzieren. Mit ansteigender Tragweite der Entscheidung wird der Ruf nach mehr Klarheit und Verständnis der Entscheidungssituation laut. Diese Objektivierung kann durch eine methodische Unterstützung von Entscheidungssituationen erreicht werden [Schweizer 1999].

Abb. 97. Klassierung von Entscheidungen nach ihrer Entstehung [nach Schweizer 1999]

Es ist sinnvoll durch die Anwendung von systematischen Bewertungsmethoden eine möglichst objektive Entscheidungsgrundlage zu schaffen, um das Risiko von Fehlentscheidungen zu minimieren. Denn Fehlentscheidungen in der Produktentwicklung ziehen sehr oft hohe Folgekosten nach sich. Das zeigt sich deutlich am Beispiel der Automobilindustrie, wo im Rahmen von Rückrufaktionen allein im Jahre 2004 über eine Million Fahrzeuge nachgebessert werden mussten. In bestimmten Situationen, wie zum Beispiel beim Bemühen um eine Patentumgehung, hat man es in der Regel mit einer Fülle von Lösungsalternativen zu tun. In derartigen Situationen ist es deshalb zielführend, zweistufig vorzugehen und zunächst den Umfang an Alternativen durch eine Vorauswahl auf eine überschaubare Größe zu reduzieren. Anschließend kann dann die intensive Vorbereitung sowie die

178 9 Entscheidungen herbeiführen

Bewertung durchgeführt werden. Das Ergebnis muss abschließend kritisch hinterfragt werden, um eine fundierte Entscheidung treffen zu können. Entscheidungen werden dabei oft auf Basis einer vorangehenden Eigenschaftsanalyse getroffen. Das heißt, bei der Auswahl entscheidungsrelevanter Produkteigenschaften sollten die im Rahmen der Eigenschaftsanalyse näher betrachteten Merkmale besonders berücksichtigt werden. 9.2.1 Wie können geeignete Lösungsideen vorausgewählt werden? Produktentwicklungsprozesse unterliegen meist einem enormen Zeitdruck bei gleichzeitig beschränkten Ressourcen. Oft sieht man sich, gerade wenn versucht wird ein innovatives Produkt zu entwickeln, bereits zu Anfang der Suche nach Lösungsideen mit einer großen Zahl von Einfällen und Konzepten konfrontiert. Wegen der begrenzten Ressourcen ist es jedoch in den seltensten Fällen möglich, alle Ansätze bis zu einem hohen Detaillierungsgrad weiterzuverfolgen, welcher für eine exakte Beurteilung der Alternativen jedoch wichtig sein kann. Eine Vielzahl von Lösungsideen muss auf Basis unscharfer Informationen drastisch reduziert werden. Es ist verständlich, dass eine solche Auswahl unter Zeitdruck, verbunden mit einem teilweise deutlichen Informationsmangel, Fehlentscheidungen geradezu provoziert. In derartigen Situationen ist es wichtig, dass der Entwickler durch ein systematisches Vorgehen bei der Vorauswahl unterstützt wird. Zunächst empfiehlt es sich, Lösungsideen hinsichtlich wichtiger, eindeutiger und leicht einzuschätzender Kriterien zu beurteilen. Ist vor der Lösungssuche zum Beispiel eine gewichtete Anforderungsliste angefertigt worden, sollte zuerst überprüft werden, ob die wichtigsten Anforderungen von den vorliegenden Lösungsideen überhaupt erfüllt werden. Besonders von Vorteil sind dabei Forderungen nach Teilfunktionen, die rein qualitativ beurteilt werden können; wie etwa in der Form „der neu zu entwickelnde Motor wird mit Dieselkraftstoff betrieben“. Solche Anforderungen werden als Festforderungen bezeichnet. Da eine Nichterfüllung der Anforderung das Aus für die betreffende Lösungsidee bedeutet, werden Festforderungen auch KO-Kriterien genannt. Aber auch so genannte Bereichsforderungen sind bei Nichterfüllung KO-Kriterien. Das heißt, wenn zum Beispiel in der Anforderungsliste gefordert wird, dass der zu entwickelnde Motor eine Leistung im Bereich von 70 bis 80 kW erbringen soll, die betrachtete Lösungsidee aber nur eine Leistungsabgabe von 65 kW gewährleistet, kommt sie für die Realisierung nicht in Frage. Doch nicht nur die Erfüllung der Fest- und Bereichsforderungen sollte bei der Vorauswahl berücksichtigt werden. Punkte wie die Realisierbarkeit und der Umsetzungsaufwand müssen ebenso betrachtet werden, wie die Tatsache ob das zur Umsetzung benötigte Know-how im Unternehmen vorhanden ist. Pahl et al. [Pahl et al. 2003] haben für diese Bewertung ein übersichtliches Schema entworfen. Dabei werden vorgegebene, allgemein gültige Kriterien verwendet. Diese betreffen unter anderem die bereits besprochenen Forderungen der Anforderungsliste oder die Verträglichkeit mit angrenzenden Lösungen. Diese Auswahlliste hat einen entscheidenden Vorteil: Neben den Urteilen „Ja“ (+) und „Nein“ (-), kann

9.2 Methoden zur Entscheidungsfindung 179

zusätzlich bei Unklarheiten ein Fragezeichen (?) vergeben werden. Das Fragezeichen kennzeichnet einen Informationsmangel oder Unstimmigkeit. Sind die Probleme behoben, kann die Alternative erneut bewertet werden. Sollte sich die Fülle an Alternativen mittels eindeutig beantwortbarer Kriterien nicht ausreichend reduzieren lassen, müssen zunehmend Kriterien herangezogen werden, die in dieser Situation unter Umständen nur mit einer gewissen Unsicherheit beurteilt werden können. Angesichts der Gefahr von Fehlentscheidungen sollte gerade dann eigenen Einschätzungen ein angemessenes Maß an Skepsis entgegengebracht werden. In solchen Fällen kann es zielführend sein, Experten zu befragen. Diese müssen nicht immer nur außerhalb des Unternehmens gesucht werden – oft sitzt man in einem Büro mit Personen, die in bestimmten Bereichen über mehr Erfahrung verfügen als man selbst. Da solche Erfahrungsträger aber ebenfalls mit einer gewissen Unsicherheit urteilen, die einem jedoch nicht ersichtlich ist, muss auch mit solchen Aussagen kritisch umgegangen werden. Je größer die Unsicherheit und die Wichtigkeit der Entscheidung sind, desto mehr unabhängige Aussagen sollten berücksichtigt werden. Es empfiehlt sich auch, derartige Aussagen zusammen mit eigenen Erwägungen zu dokumentieren und sich in kritischen Fällen sogar bestätigen zu lassen, um bei später auftretenden Rückfragen nicht in Verlegenheit zu geraten. Bei zu großer Unsicherheit wird im Zweifelsfall die Durchführung einer vorher nicht eingeplanten Eigenschaftsanalyse in Kauf genommen werden müssen.

Abb. 98. Beispiel einer Auswahlliste [nach Pahl et al. 2003]

180 9 Entscheidungen herbeiführen

9.2.2 Wie kann eine Bewertung vorbereitet werden? Entscheidungen werden, wie bereits erwähnt, von einer Reihe, teilweise auch sachfremder Faktoren (zum Beispiel persönliche Erfahrungen, Bevorzugung eigener Vorschläge) beeinflusst. Um die sich aus solchen Faktoren fast zwangsläufig entwickelnden Probleme handhaben zu können, bietet sich die Anwendung von Bewertungsmethoden an. Eine Bewertung muss in ausreichender Form vorbereitet werden. Oftmals sind für einzelne Entscheidungen sehr viele Einflussgrößen relevant. Ein Produkt muss nicht nur entwickelt werden, es muss zum Beispiel auch gefertigt, vertrieben und gewartet werden. In den seltensten Fällen ist eine einzelne Person in allen entscheidenden Bereichen kompetent genug. Komplexe Produkte werden dementsprechend nicht nur von einer, sondern von einer Vielzahl von Personen entwickelt, die sich selbst innerhalb der Entwicklungsabteilungen in ganz bestimmten Bereichen spezialisiert haben. Es ist sinnvoll, zunächst die an der Bewertung zu beteiligenden Personen festzulegen. Dazu sollten aus allen relevanten Bereichen entsprechende Fachleute eingebunden werden. Zu bedenken ist allerdings auch, dass große Teams oftmals, gerade in Entscheidungssituationen, viel Zeit für eine Einigung benötigen oder bei schwacher Moderation, aufgrund einer gewissen Eigendynamik, nicht immer nur sachlichen Argumenten folgen. Dem Nachteil steht der Vorteil gegenüber, dass gerade durch die Diskussion von Lösungsalternativen in einem interdisziplinären Team die Objektivität der Betrachtung deutlich zunehmen kann. Je wichtiger also eine Entscheidung ist, desto eher wird man einen höheren Aufwand infolge der Teamgröße hinnehmen, um zu objektiven und damit belastbaren Ergebnissen zu gelangen. Grundsätzlich muss eine Moderation den Prozess der Bewertung begleiten und auf die Einhaltung der vereinbarten Regeln achten. Allen Bewertungsmethoden gemein ist, dass mit ihrer Hilfe Alternativen miteinander verglichen werden und die dabei erkannten Unterschiede qualitativ beziehungsweise quantitativ bewertet werden. Bei der Mehrzahl der Bewertungsmethoden muss zunächst festgelegt werden wie die Wertigkeit von Alternativen beschrieben werden soll – ein so genanntes Wertesystem wird gebildet. Dazu bestimmt man die für die spätere Entscheidung relevanten Kriterien auf Basis der Anforderungsliste und Problemformulierungen. Außerdem sollte man an dieser Stelle auch auf die Kriterien zurückgreifen, die bereits im Rahmen der Eigenschaftsanalyse näher betrachtet wurden. Die analysierten Merkmale wurden bei der Analyseplanung aus Quellen wie zum Beispiel der Anforderungsliste oder Checklisten abgeleitet. Bei der hier beschriebenen, zunehmend differenzierteren Bewertung können aber auch Kriterien relevant sein, die sich nicht zwingend aus der Anforderungsliste erschließen lassen. Beispiele für solche Kriterien, die zwar implizit vorhanden sind, jedoch oftmals nicht explizit festgehalten werden, sind das Entwicklungsrisiko, die Montierbarkeit oder der Innovationsgrad der Lösungsalternativen. Es ist darauf zu achten, dass möglichst abgestimmte Kriterien definiert werden. Anstelle einer Besprechung kann es dabei gerade bei knappen Ressourcen sinnvoll sein, die Kriterien zumindest teilweise in Einzelgesprächen im Vorfeld zu erhe-

9.2 Methoden zur Entscheidungsfindung 181

ben. Dies bringt meist gleich mehrere Vorteile mit sich. Zum einen können schon vor der eigentlichen Bewertung die individuellen Präferenzen einzelner Mitarbeiter erkannt werden, um das weitere Vorgehen daran anzupassen. Zum anderen bietet sich die Möglichkeit, Eigenschaften, die bislang als nicht relevant erachtet worden sind, die sich aber in Einzelgesprächen doch als entscheidend herausstellen, noch rechzeitig vor der Bewertung zu analysieren. Ein ausreichender Kenntnisstand der Produkteigenschaften ist für die Bewertung essenziell. Im Idealfall sollte er für alle Alternativen identisch sein. Das ist insofern wichtig, da Alternativen, die nur mit Unsicherheit beurteilt werden können, im Vergleich meist schlechter bewertet werden – ein schlichtweg menschlicher Faktor. Zu guter Letzt ergibt sich durch eine frühzeitige Erhebung der Kriterien auch die Gelegenheit, das Bewertungsteam bei Bedarf um weitere Experten zu erweitern. Es sollte aber beachtet werden, dass die Einzelgespräche nicht zur Manipulation der Meinungsbildung im Team führen. Eine späte Änderung der Teambesetzung kann ebenfalls als Mittel zur Manipulation der Bewertung gesehen werden. Die gesammelten Kriterien werden zunächst ungeordnet sein. Manche Bewertungsmethoden, insbesondere Punktbewertungen erfordern nicht nur ein ausreichendes, sondern auch ein konsistentes, also stimmiges Wertsystem. Bei Punktbewertungen werden für den Erfüllungsgrad einzelner Kriterien Punkte vergeben. Liegt zum Beispiel eine Bereichsforderung vor, so spiegelt sich in der Bewertung des Kriteriums das Maß der Übererfüllung hinsichtlich der unteren Toleranzgrenze des geforderten Bereichs wider. Die Summe der Punkte über alle Kriterien einer Alternative gibt deren Gesamtwertigkeit an. Ist nun zum Beispiel ein Kriterium die Funktionserfüllung, eines die Montierbarkeit des Gehäuses, eines der Zeitbedarf für das Einlegen einer Dichtung und ein weiteres die Montierbarkeit der Lager, stehen dem Kriterium der Funktionalität insgesamt drei Kriterien gegenüber, die eine Aussage über die Montagefreundlichkeit machen. Durch die Kriterien dieses Wertsystems wird also die Montagefreundlichkeit im Endergebnis dreimal so stark bewertet wie die Funktionalität. In manchen Fällen mag dies berechtigt sein. Man muss sich einen solchen Effekt aber bewusst machen, um gegebenenfalls durch eine Anpassung der Kriterien ein stimmiges Ergebnis zu erhalten. Polarisierungen in Wertsystemen können auch weniger offensichtlich sein als oben beschrieben. Bei einem Produkt, dessen Entwicklungs- und Materialkosten eher vernachlässigbar sind, kann dafür die Montagefreundlichkeit erheblichen Einfluss auf die Kosten nehmen: Je aufwendiger die Montage des Produktes ist, desto höher sind die entstehenden Kosten. Solche eher versteckten Abhängigkeiten können besonders dann übersehen werden, wenn eine Fülle von Bewertungskriterien vorliegt. Dann kann es zum Beispiel hilfreich sein, Abhängigkeiten systematisch durch das Ausfüllen einer Einflussmatrix aufzudecken. Oftmals liegt eine Fülle an zu beurteilenden Kriterien vor. Dabei können zwangsläufig nicht alle Kriterien eine gleich große Bedeutung für die Beurteilung einer Lösungsalternative haben. Sollen einzelne Aspekte priorisiert werden, so erfolgt dies durch unterschiedliches Gewichten der Kriterien. Eine Gewichtung weist einem Kriterium innerhalb einer Werteskala seine Bedeutung im Vergleich zu den übrigen Kriterien zu. Dies geschieht ohne Beachtung der zu bewertenden

182 9 Entscheidungen herbeiführen

Lösungsalternativen. Deshalb sollte in Erwägung gezogen werden die Gewichtung der Kriterien bereits vor der Lösungssuche durchzuführen, da zu diesem Zeitpunkt die Entscheider noch nicht durch persönlich bevorzugte Lösungsalternativen beeinflusst sind. Die bereits in der Anforderungsliste an die einzelnen Anforderungen vergebenen Gewichtungen sollten an dieser Stelle berücksichtigt werden. Führt man eine Punktbewertung auf diese Art durch, dann spricht man von einer gewichteten Punktbewertung.

Abb. 99. Beispiel für linear und progressiv gewichtete Wertsysteme

Es ist zu beachten, dass sich gerade bei der Gewichtung der Kriterien Zielkonflikte offenbaren können. Als konkurrierende Ziele seien hier beispielhaft die Verkürzung der Entwicklungszeit eines technischen Systems auf der einen Seite, und die Erhöhung der technischen Zuverlässigkeit des Systems auf der anderen Seite, genannt. Werden nun unterschiedliche Personen zu einer Gewichtung dieser Kriterien herangezogen wird der Entscheidungskonflikt sichtbar. Für die kaufmännische Seite ist die Reduzierung von Kosten, und somit die Verkürzung der Entwicklungszeit, entscheidend. Das Qualitätsmanagement möchte gerne Kundenreklamationen reduzieren oder vermeiden und sieht somit die größere Priorität in der Erhöhung der Zuverlässigkeit. Der Konflikt kann häufig nur durch einen Kompromiss behoben werden, in dem ein von beiden Seiten gewünschtes Verhältnis festgelegt wird. Gewichtungen können linear oder progressiv verteilte Zahlenwerte sein. In einem linearen System ist die Gewichtung direkt proportional zu der Wichtigkeit. In einem progressiven System steigt die Gewichtung überproportional zur Wichtigkeit. Progressive Wertsysteme bieten sich an, um Alternativen, die auf den ersten Blick nahezu gleichwertig erscheinen, stärker zu differenzieren. Eine Möglichkeit die Gewichtung von Kriterien zu unterstützen ist die Zielpräferenzmatrix. Bei dieser Methode werden die in einer Matrix aufgeführten Kriterien einander paarweise gegenübergestellt. Der Buchstabe des präferierten Kriteriums wird dann in die entsprechende Zelle der Matrix eingetragen. Nachdem alle Zielkriterienpaare miteinander verglichen worden sind, wird für jedes Kriterium die Gesamtzahl der Präferenzen ermittelt. Zu diesem Zweck wird die Anzahl der Nennungen des jeweiligen Kriteriums sowohl in der entsprechenden Zeile als auch der dazugehörigen Spalte ermittelt und diese beiden Werte addiert. Im Anschluss wird die Gewichtung des Kriteriums für die spätere Bewertung berechnet.

9.2 Methoden zur Entscheidungsfindung 183

Abb. 100. Beispiel für eine Zielpräferenzmatrix [nach Schweizer 1999]

Bei sehr umfangreichen Bewertungen mit einer größeren Zahl von Kriterien, kann es aufgrund der entstehenden Intransparenz schwer fallen, konsistente Gewichtungen zu finden. Es ist dann hilfreich, Gewichtungen stufenweise festzulegen. Hierzu werden die Kriterien in einer hierarchischen Struktur geordnet, indem inhaltlich zusammengehörende Gruppen und Untergruppen gebildet werden. Diesen Gruppen ordnet man übergeordnete Bezeichnungen zu. Zum Beispiel können unter einem Punkt „Kosten“ die Kriterien Fertigungskosten, Montagekosten, Entwicklungskosten und so weiter zusammengefasst werden.

Abb. 101. Beispiel eines Waschautomaten [nach Breiing et al. 1997] zur hierarchischen Gewichtung von Kriterien

184 9 Entscheidungen herbeiführen

Bei einem hierarchischen Wertsystem sind Relativ- und Absolut-Gewichte zu unterscheiden. Letztere sind die für die gewichtete Punktbewertung maßgebend. Ein solches hierarchisches Wertsystem ist charakteristisch für die Nutzwertanalyse [Zangemeister 1976]. Bis auf das hierarchische Wertsystem unterscheidet sich die Nutzwertanalyse in ihrer Durchführung jedoch nicht weiter von der gewichteten Punktbewertung. Punktbewertungen dienen einer quantitativen Bewertung von Alternativen, wodurch eine Einordnung der Wertigkeit einer Alternative im Bezug auf die Ausprägung einer Produkteigenschaft vorgenommen wird. Der Zusammenhang zwischen Wertigkeit und Ausprägung lässt sich dabei meist als Funktion darstellen – der so genannten Wertfunktion. Diese Aufstellung ist notwendig, da ein Wert eine subjektive Größe ist. Wird zum Beispiel über die Anschaffung eines Autos nachgedacht, so kann die Leistung des Motors von 115 kW viel sein, wenn man eher an einen Kleinwagen gedacht hat. Bei dem Gedanken an einen Sportwagen fallen 115 kW eher klein aus. Der Schallpegel von 75 dB (A) sagt auch nichts über den Wert aus. Es muss erst bewertet werden, ob dies ruhig oder laut ist. Der Urteilsperson wird somit ein Bezugspunkt für ihre Beurteilung zur Verfügung gestellt. Die Zusammenhänge können linear steigend oder fallend aber auch progressiv oder degressiv sein. Grenzwerte der Skalen sind der für alle Kriterien einheitliche Wertebereich der später bei der Bewertung vergebenen Punkte und die Grenzwerte der Ausprägung einer Produkteigenschaft. Das Minimum dieser Grenzwerte wird häufig durch eine Anforderung bestimmt, das Maximum ergibt ist durch die Abschätzung eines sinnvollen Optimums. Die Gewichtung der Kriterien als auch das Erstellen der Wertfunktion sind nicht immer einfach, für die letztendliche Bewertung aber enorm wichtig. Zwar kann auch eine Einzelperson das Wertsystem und die Gewichtungen vorbereiten, doch sollte sie beides vor der eigentlichen Bewertung intensiv mit den Mitgliedern des Bewertungsteams diskutieren und gegebenenfalls anpassen. Es muss einem auch bewusst sein, dass das erstellte Wertsystem und die nachfolgende Bewertungsmethode voneinander abhängen. Man muss sich also bereits im Vorfeld für eine Bewertungsmethode entscheiden. Von welchen Parametern eine solche Methodenauswahl abhängig sein kann, wird im Folgenden diskutiert.

Abb. 102. Beispielhafte Wertfunktionen

9.2 Methoden zur Entscheidungsfindung 185

9.2.3 Wie können Alternativen bewertet werden? Entscheidungen über weiter zu verfolgende Lösungsalternativen können für ein Unternehmen von sehr großer Tragweite sein. Es ist also sehr wichtig, dass die Bewertung transparent und damit für Außenstehende, wie die Unternehmensleitung oder nachkommende Mitarbeitergenerationen, nachvollziehbar ist. Des Weiteren sollte die Bewertung nach Möglichkeit personenunabhängig reproduzierbare Ergebnisse liefern. Zeitaufwand und notwendiger Ressourceneinsatz sind bei der Auswahl einer Bewertungsmethode ebenso wenig zu vernachlässigen wie die Komplexität des betrachteten Systems und der einzelnen Lösungsalternativen [Adunka 2003]. In der Vergangenheit haben sich eine Reihe unterschiedlicher Bewertungsmethoden etabliert. Bei groben Bewertungen, die nur mit einer gewissen Unschärfe erfolgen, müssen oder können, bieten sich sehr einfache Methoden wie zum Beispiel Vergleiche an. Bei einem Vorteil-Nachteil-Vergleich werden Vorteile und Nachteile für die jeweiligen Alternativen gesammelt und einander gegenübergestellt. Man kann sich so ein differenziertes Bild der Lösungsalternativen verschaffen. Bei Vergleichen können Unterscheidungen nicht immer ausschließlich durch Vor- und Nachteile charakterisiert werden. Der paarweise Vergleich mit den Klassifizierungen „besser“, „gleich“ und „schlechter“, bietet die Möglichkeit, Rangfolgen von Alternativen bezüglich eines bestimmten Kriteriums zu bilden. Ersetzt man die Begriffe „besser“ und „schlechter“ durch „wichtiger“ und „weniger wichtig“, lassen sich damit auch Rangfolgen von zu bewertenden Kriterien ermitteln. Eine Anwendung dieses Konzeptes findet sich beim Aufstellen der Zielpräferenzmatrix, die zur Gewichtung von Bewertungskriterien herangezogen werden kann. Ist die eher qualitative Bewertung mithilfe von Vergleichen nicht ausreichend, um eine Entscheidung herbeizuführen, bieten sich Punktbewertungen an. Hierbei quantifiziert man die Wertigkeit einer Alternative hinsichtlich eines Kriteriums durch die Vergabe von Punkten. In der Regel entspricht eine hohe Punktzahl dabei einer hohen Wertigkeit. Es ist wichtig, sich auf eine einheitliche Punkteskala für alle Kriterien, zum Beispiel von 1 bis 4 oder maximal von 1 bis 10, zu einigen. Die Punktesummen aller Kriterien einer Alternative werden bei Punktbewertungen zu einer Gesamtsumme addiert, die so die Gesamtwertigkeit einer Alternative angibt. Verwendet man unterschiedliche Skalen erzeugt man bei Punktbewertungen (ungewollt) eine Gewichtung der einzelnen Kriterien. Eine Punktbewertung ohne die Gewichtung der einzelnen Kriterien wird als einfache Punktbewertung bezeichnet. Liegen im Vorfeld gewichtete Kriterien vor, muss die Punktezahl jedes Kriteriums vor dem Bilden der Gesamtsumme mit der zugehörigen Gewichtung multipliziert werden. Es handelt sich dann um eine gewichtete Punktbewertung oder, falls ein hierarchisches Wertsystem vorliegt, um eine Nutzwertanalyse. Betrifft die Entscheidung die Auswahl von Aktionen in Abhängigkeit von gegebenen Randbedingungen, so eignet sich eine Entscheidungstabelle zur Darstellung der Entscheidungsregeln. Mit Hilfe von Entscheidungstabellen lassen sich

186 9 Entscheidungen herbeiführen

vorzunehmende Aktionen oder Handlungen, die von der Erfüllung oder Nichterfüllung von Bedingungen abhängen, kompakt definieren und beschreiben. Ist die Bedingungskonstellation in der aktuellen Entscheidungssituation bekannt, so kann die zutreffende Entscheidungsregel ausgewählt werden. Mit der Ausführung der in der gewählten Regel definierten Aktionen findet der Entscheidungsprozess seinen Abschluss [DIN 66241 1978]. 9.2.4 Wie können Bewertungsergebnisse interpretiert werden? Nach der Anwendung einer, in der gegebenen Situation sinnvollen, Bewertungsmethode erhält man aus der Summe der Bewertungen der einzelnen Kriterien die rechnerische Wertigkeit einer Alternative. Um das Ergebnis anschaulicher zu machen, ist es sinnvoll, die Wertigkeit der Alternativen hinsichtlich einzelner Kriterien grafisch, etwa in Form eines Nutzwertprofils, darzustellen. Denn durch eine gute Darstellung kann das Ergebnis klar verständlich den Entscheidern präsentiert werden und diese von seinem Wert überzeugen.

Abb. 103. Nutzwertprofile zweier Lösungsalternativen (Bewertungskriterien 1 bis 7)

Es kann ein großer Fehler sein, das Ergebnis der Bewertung kritiklos in die Entscheidung einfließen zu lassen. Besonders in Fällen, wo das errechnete Ergebnis vom subjektiv erwarteten Ergebnis oder einer zuvor aufgestellten Ergebnishypothese abweicht, empfiehlt sich die Durchführung einer Plausibilitätsanalyse. Im Rahmen dieser Analyse wird die durchgeführte Bewertung unter anderem auf formale Fehler sowie Unstimmigkeiten und Unvollständigkeiten im Bewertungsmodell überprüft.

9.2 Methoden zur Entscheidungsfindung 187

Kriterien sind zumeist nicht vollständig unabhängig voneinander und können im Bewertungsmodell die komplexe Realität nur teilweise abbilden. Es ist also unabdingbar, dass man ein Gefühl dafür entwickelt, warum und wie sich das errechnete Ergebnis ergibt. Die Durchführung einer Sensibilitätsanalyse kann dabei helfen. Dazu verändert man zum Beispiel die Gewichtungen der Kriterien in einem sinnvollen Rahmen und lässt bestimmte Kriterien vielleicht auch exemplarisch weg. Wenn man bei dieser „Simulation“ der Bewertung die Veränderungen der Ergebnisse beobachtet, bekommt man recht schnell ein Gefühl dafür, warum sich letztlich die einen oder anderen Ergebnisse einstellen – durchschaut also die kausalen Zusammenhänge. Lässt man bei einer bereits durchgeführten Bewertung im Rahmen einer Sensibilitätsanalyse zum Beispiel die wirtschaftlichen Kriterien weg, kann man erkennen, welche Lösung aus rein technischer Sicht zu bevorzugen wäre. Auf diese Weise kann praktisch jeder für die Entscheidung relevante Aspekt näher betrachtet und ein Verständnis für das Bewertungsergebnis entwickelt werden. Oft sind im Gesamtergebnis die Lösungsalternativen Erfolg versprechend, die zwar bei keinem Einzelkriterium den Höchstwert erzielt haben, dafür aber alle Kriterien gleichmäßig gut erfüllen. Solche Lösungen stellen oftmals den besten Kompromiss dar und sind deshalb zu bevorzugen. Sensibilitätsanalysen können je nach Bewertungsmethode durchaus zeitintensiv sein. Sehr nützlich ist es deshalb, wenn man Bewertungen mit einem Rechnerwerkzeug, etwa einem Programm zur Tabellenkalkulation, durchführt. So können auch alternative Berechnungen automatisiert ablaufen und die Ergebnisse ohne großen Aufwand grafisch dargestellt werden. 9.2.5 Wie können Entscheidungsprozesse dokumentiert werden? Sobald ein Gefühl für das Ergebnis einer Bewertung entsteht, sollte es auch deutlich leichter fallen, eine Entscheidung zu treffen und diese nachvollziehbar zu begründen. In der industriellen Praxis führt ein Entwickler oftmals Bewertungen durch, die seinen Vorgesetzten dann bei der Entscheidungsfindung unterstützen sollen. In solchen Fällen kann es hilfreich sein, die Ergebnisse in Form einer Präsentation transparent und nachvollziehbar aufzubereiten und darzustellen. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass Menschen Zahlen nur in einem beschränkten Umfang erfassen können. Deshalb empfiehlt sich die Verwendung überwiegend grafischer Darstellungen. Auch trotz des Einsatzes von Bewertungsmethoden kann es vorkommen, dass eine Entscheidung getroffen wird, die sich im weiteren Verlauf der Entwicklung als falsch erweist. Faktoren für den Erfolg können sehr dynamisch sein. Was heute noch das Maß aller Dinge ist, ist morgen unter Umständen schon überholt. In solchen Fällen kann es passieren, dass sich der Entwickler nachträglich für seine Bewertung oder Entscheidung vor einem Kunden oder einem Vorgesetzten rechtfertigen muss. Dann ist es von unschätzbarem Vorteil, wenn er über eine ausreichend detaillierte Dokumentation des Bewertungs- beziehungsweise Entscheidungsprozesses verfügt. Dazu zählen neben den Bewertungsergebnissen auch

188 9 Entscheidungen herbeiführen

Gesprächsprotokolle, die noch zusätzliche Informationen enthalten, welche die Bewertung aber auch die Entscheidung selbst nachvollziehbar machen.

9.3 Entscheidung für ein Werkzeugmaschinenkonzept Wie der Bewertungsprozess in der industriellen Praxis sinnvoll gestaltet werden kann und an welchen Stellen Methodenanpassungen sinnvoll sind, soll das im Folgenden beschriebene Beispiel verdeutlichen. In einem Entwicklungsprojekt sollte der Prototyp einer neuen Werkzeugmaschine entwickelt und aufgebaut werden. Ziel war es, mittels Hochgeschwindigkeitsbearbeitung die Bearbeitungszeiten je Werkstück stark zu verkürzen. Dies kann unter anderem durch eine höhere Vorschubgeschwindigkeit und stärkere Beschleunigungen der Linearachsen erreicht werden. Derartige Maßnahmen können zu erheblichen zusätzlichen dynamischen Belastungen führen. Teilziel des Projekts war also neben einer steiferen Maschinenstruktur die Suche nach hoch dynamischen und axial steifen Linearachsen mit vertretbaren Kosten.

Abb. 104. Werkzeugmaschine mit der zu bearbeitenden Linearachse Z1 [Wulf 2002]

In der bestehenden Maschine wurden für den Vorschub der Achsen bisher Servomotoren mit Kugelgewindespindeln verwendet. Das Unternehmen hatte diese Spindeln bereits seit geraumer Zeit mit Erfolg eingesetzt und wollte sich nur ungern von diesem Konzept trennen. Es zeichnete sich jedoch ab, dass die Leistung dieses Systems für die gestiegenen Anforderungen an die neue Maschine nicht mehr ausreichen würde.

9.3 Entscheidung für ein Werkzeugmaschinenkonzept 189

Linearachsen sind ein häufig verwendetes Maschinenelement, weswegen bereits eine relativ große Zahl an Lösungen dafür existiert. In der Phase der Lösungssuche wurde deshalb primär nach bestehenden Systemen gesucht. Bereits während dieser Suche konnten viele am Markt befindliche Systeme durch eine einfache Vorauswahl ausgeschlossen werden. Die Kriterien dafür entsprachen im Wesentlichen technischen Zielen, die teilweise explizite, teilweise implizite Anforderungen darstellten. So konnte zum Beispiel die Umwandlung der Rotation eines Servomotors in eine translatorische Bewegung mittels Zahnriemen aufgrund der mangelnden Steifigkeit dieses Systems sofort ausgeschlossen werden. Die Substitution des Zahnriemens durch eine steifere Kette war infolge des Polygoneffekts ebenfalls nicht zielführend. Im Rahmen dieser Recherche kristallisierten sich letztlich vier prinzipiell geeignete Konzepte heraus. Dabei handelte es sich um eine Sonderlösung der derzeit eingesetzten Kugelgewindespindeln, eine hydraulische Gewindespindel, eine Rollengewindespindel und einen Linearmotor.

Abb. 105. Prinzipielle Lösungen für die Linearachse [nach Wulf 2002]

Zunächst wurden die Eigenschaften der konkurrierenden Systeme genauer analysiert. Dazu dienten Katalogdaten sowie Auskünfte der Hersteller und Auslegungsberechnungen auf Basis von maschinenspezifischen Daten. Über diese Auslegungsberechnungen wurde das maximal zur Verfügung stehende Potenzial der Systeme hinsichtlich Beschleunigung und Vorschubgeschwindigkeit ermittelt. Die Ergebnisse der Potenzialabschätzung wurden in einem Portfolio dargestellt. Bereits hier zeigte sich die deutliche technische Überlegenheit der neuen Systeme im Vergleich zu den bis dahin eingesetzten Kugelgewindespindeln.

190 9 Entscheidungen herbeiführen

Abb. 106. Portfolio zur Darstellung des Leistungspotenzials [Wulf 2002]

Erste Ergebnisse der Eigenschaftsanalyse, die schon eine grobe Beurteilung erlaubten, wurden den Entscheidungsträgern in einem Workshop vorgestellt und intensiv diskutiert. In dieser Diskussion ließen sich bereits die Favoriten einzelner Teilnehmer identifizieren, was bei der Berücksichtigung der „politischen“ Aspekte des Entscheidungsprozesses half. Vor allem wurden in dieser Diskussion offene Punkte hinsichtlich der weniger bekannten Systeme aufgedeckt. So wurden zum Beispiel Bedenken an der technischen Überlegenheit der Rollengewindespindel gegenüber der Kugelgewindespindel geäußert: • „Wenn die Rollengewindespindeln den Kugelgewindespindeln tatsächlich so überlegen sind, warum haben sie sich dann nicht stärker am Markt durchgesetzt? Da ist doch bestimmt irgendwo ein Haken bei der Sache!“ • „Ich habe gehört, dass sich diese Spindeln aufgrund der hohen Vorspannung sehr stark erwärmen.“ • „Ist das System überhaupt gedichtet? Wie stark verschleißt diese Spindel, wenn doch einmal Späne eindringen?“ Aufgrund der in dem ersten Workshop geäußerten Einwände konnte die Eigenschaftsanalyse vor der abschließenden Bewertung noch erweitert werden. Dazu wurden auch die Systemhersteller näher befragt und im Fall der Rollengewindespindel Referenzen samt Anwendungsbeispielen eingeholt. Durch diese Maßnahmen konnte ein annähernd gleichwertiger Informationsstand für alle Lösungsalternativen erreicht werden. In einem weiteren Workshop wurde schließlich die Bewertung durchgeführt. Aufgrund der Tragweite der Entscheidung und der Unterschiedlichkeit der Kriterien, hatte man sich für eine Gewichtung der Kriterien entschieden. Im Vorfeld war eine Auswahl an Bewertungskriterien erstellt worden, die von den Teilnehmern zu Beginn des Workshops ausführlich besprochen und erweitert wurde. Die

9.3 Entscheidung für ein Werkzeugmaschinenkonzept 191

Gewichtung wurde ebenfalls sehr intensiv diskutiert. Schließlich wurden definierte Werte mit progressiver Stufung vorgegeben. Eine niedrige Bedeutung entsprach damit dem Gewichtungsfaktor eins, eine mittlere dem Faktor drei und eine hohe dem Faktor neun. Diese Skalierung wurde gewählt, um die wichtigen Kriterien besonders hervorzuheben. Diese ersten und sehr wichtigen Schritte zur Bewertung nahmen in etwa eine knappe Stunde in Anspruch. Als Bewertungsmethode hatte man sich auf eine gewichtete Punktbewertung geeinigt. Die Wahl fiel auf diese Methode, da den Bewertungskriterien unterschiedliche Bedeutung beigemessen wurde. Um den Berechnungsaufwand, auch im Hinblick auf die spätere Sensibilitätsanalyse, gering zu halten, war mittels eines Tabellenkalkulationsprogramms ein Werkzeug erstellt worden, das ein Formular für die Bewertung sowie eine detaillierte, grafische Darstellung der Ergebnisse zur Verfügung stellt. Die eigentliche Bewertung ließ sich in einer guten halben Stunde durchführen. Entgegen der Erwartung einiger Teilnehmer erreichte der Rollengewindetrieb dabei die höchste errechnete Wertigkeit.

Abb. 107. Bewertungsergebnis [Wulf 2002]

Die Plausibilität des Ergebnisses wurde dementsprechend zunächst angezweifelt. Nach einer kurzen formalen Überprüfung, die keine Fehler offen legte, war es also dringend notwendig eine Sensibilitätsanalyse durchzuführen. Eine Betrachtung der Bewertung der einzelnen Kriterien zeigte, dass die Rollengewindespindel zwar nicht in jedem Kriterium die beste, aber in keinem die schlechteste Alternative darstellte. Keine der anderen Alternativen wies dieses eher ausgeglichene Eigenschaftsprofil auf. So stellte die Kugelgewindespindel zwar die günstigste Variante mit dem geringsten Entwicklungsrisiko dar, sie besaß aber auch die geringste Leistungsfähigkeit und Steifigkeit unter den Alternativen. Auf der anderen Seite waren die hydrostatische Gewindespindel und der Linearmotor die Systeme mit der höchsten Leistung sowie der höchsten Steifigkeit, allerdings waren sie auch die mit Abstand teuersten und aufgrund der mangelnden Erfahrung mit diesen Systemen auch die Alternativen mit dem höchsten Entwicklungsrisiko.

192 9 Entscheidungen herbeiführen

Eine Veränderung der Gewichtungen, bis hin zum Wegfall einzelner Kriterien, zeigte sehr deutlich die Heterogenität der Ergebnisse der einzelnen Systeme mit Ausnahme der Rollengewindespindel. Auch bei diesen Veränderungen der Gewichtungen zeigte sich die Rollengewindespindel als dominierendes System. Man hatte es also mit einem sehr robusten Ergebnis zu tun. Nach dieser Sensibilitätsanalyse, die ungefähr eine weitere halbe Stunde dauerte, fiel die Entscheidung einvernehmlich auf die Rollengewindespindel. Bei einem Meilensteintreffen mit weiteren Projektteilnehmern wurde das grafisch aufbereitete Bewertungsergebnis vorgestellt und erläutert. Die Entscheidung wurde hier nicht zuletzt wegen der transparenten Darstellung der Bewertungsergebnisse der einzelnen Kriterien mittels eines Balkendiagramms begrüßt. Im weiteren Verlauf des Projekts wurde mithilfe einer Modalanalyse das dynamische Verhalten der gesamten Maschine simuliert. Es zeigte sich dabei, dass die Rollengewindespindel vollständig den Erwartungen entsprach. Nun kann spekuliert werden, wie der Entscheidungsprozess verlaufen wäre, hätten die Beteiligten keine Bewertungsmethode angewendet. Bereits in Vorgesprächen hatten sich unter den Entscheidungsträgern sehr unterschiedliche Präferenzen gezeigt, die auch emotional verteidigt wurden. So wurde zum Beispiel auf das Argument „Der Linearmotor ist das System mit dem höchsten Leistungspotenzial!“ entgegnet: „Die Abdichtung des Linearmotors ist wegen des Magnetfeldes gegen die anfallenden feinsten Metallspäne wahrscheinlich nicht ausreichend und außerdem führt dieses System auch zu den stärksten technischen Änderungen für die gesamte Maschine!“. Es ist sehr schwierig, derartige unabhängige Argumente in einer freien Diskussion gegeneinander aufzuwiegen. Dementsprechend hätten Diskussionen ohne die Anwendung der Bewertungsmethoden, die letztlich zur Strukturierung eines solchen Gespräches beitragen, mit Sicherheit sehr viel länger gedauert. Es ist gut möglich, dass man ohne den Methodeneinsatz überhaupt keinen Konsens gefunden hätte. Eine große Zeitersparnis stellte auch das einfache Rechnerwerkzeug dar. Ohne Bewertungsmethode wäre die Entscheidungsgrundlage bei weitem nicht so transparent gewesen. Eine Entscheidung hätte deshalb sehr wahrscheinlich nicht mit der gleichen Sicherheit gefällt und vor allem gegenüber anderen Projektmitgliedern vertreten werden können. Möglicherweise wäre die Entscheidung ohne diese methodische Vorbereitung in der größeren Runde im anschließenden Meilensteintreffen in Frage gestellt, wenn nicht sogar verworfen worden. Im oben genannten Beispiel konkurrierten neue, teilweise wenig bekannte Konzepte, mit einem langjährig etablierten. In der, der Bewertung vorgeschalteten, Besprechung wurden offene Punkte aufgedeckt und vor der eigentlichen Bewertung geklärt. Dadurch konnte ein annähernd identischer Informationsstand für alle Lösungsalternativen geschaffen werden. Bei der Bewertung blieben keine Fragen offen, die zu einem vorschnellen Ausschluss einer Alternative hätten führen können. In diesem Zusammenhang ist auch hervorzuheben, dass jede Lösung letztlich einen Protagonisten benötigt, der sie bereits im Vorfeld argumentativ verteidigt. Es ist nicht auszuschließen, dass die hydrostatische Spindel, hätte sie einen aktiven Befürworter gehabt, besser abgeschnitten hätte.

9.4 Zusammenfassung 193

9.4 Zusammenfassung Bei Bewertungsmethoden handelt es sich um entscheidende Hilfestellungen zur Vorbereitung einer abgesicherten Entscheidung. Um das Potenzial dieser Methoden zu nutzen, muss darauf geachtet werden, dass die Vielzahl von Alternativen durch eine Vorauswahl zunächst sukzessive eingeschränkt wird, bevor Methoden zur differenzierten Bewertung zum Einsatz kommen. Ebenso wichtig ist die gründliche Vorbereitung der Bewertung. Sinnvoll können nur die Alternativen bewertet werden, für die ein weitgehend vergleichbarer Informationsstand vorliegt. Bei der Festlegung der zu berücksichtigenden Kriterien müssen selbstverständliche, auch nicht ausgesprochene Aspekte berücksichtigt werden. Die Bewertung sollte nach Möglichkeit immer unter Beteiligung der betroffenen Disziplinen sowie der Führungsebenen durchgeführt werden. Nach einer Bewertung kann es wichtig sein, dass eine Sensibilitätsanalyse durchgeführt wird, um das Bewertungsergebnis zu hinterfragen und zu interpretieren, bevor die eigentliche Entscheidung getroffen wird. Von Bedeutung ist auch die transparente und damit nachvollziehbare Dokumentation und Darstellung der Bewertungsergebnisse und der auf dieser Basis getroffenen Entscheidung. Selbst ein sorgfältiges und strukturiertes Vorgehen beim Aufstellen der Anforderungsliste, der Suche nach Lösungsideen und der Entscheidungsfindung kann letztlich nicht ausschließen, dass einzelne Ziele eventuell doch nicht erreicht werden. Es ist daher sinnvoll, vor der Umsetzung beziehungsweise weiteren Konkretisierung der ausgewählten Lösung die Erreichung der Ziele abzusichern.

10 Zielerreichung absichern

Die Entwicklung von Produkten ist mit einer Vielzahl von zum Teil sehr unterschiedlichen Zielen verknüpft. So sollen in möglichst kurzer Zeit innovative Produkte geschaffen und darin alle Anforderungen des Kunden beziehungsweise des Marktes erfüllt werden. Es kommt jedoch immer wieder vor, dass eines oder mehrere Ziele nicht erreicht werden können, was zum Teil aufwendige und kostenintensive Korrekturen in späten Phasen der Entwicklung und auch danach notwendig macht. Werden Fehler oder Mängel erst nach der Markteinführung deutlich, drohen sogar Schadensersatzforderungen, schwere Imageverluste oder strafrechtliche Schritte. Produktentwicklungsprozesse sollten daher von präventiven Maßnahmen zur Zielabsicherung begleitet und mittels dieser abgeschlossen werden. Die präventive Zielabsicherung bedient sich Methoden und Maßnahmen, die zur Absicherung der zu Entwicklungsbeginn festgelegten Ziele dienen. Das angewendete Vorgehen innerhalb der Absicherung der Zielerreichung gleicht dabei wiederum dem durch das Münchner Vorgehensmodell vorgeschlagenen Handeln. Zunächst werden mögliche Zielabweichungen identifiziert, strukturiert und in ihren Ausprägungen betrachtet. Danach wird die Entscheidung über die Behebung der Zielabweichungen vorbereitet und getroffen. Abschließend wird sie umgesetzt, auf ihre Wirksamkeit überprüft und dokumentiert.

10.1 Folgen eines Denkfehlers in der Produktentwicklung Zahlreiche Beispiele aus der industriellen Praxis zeigen, welche Auswirkungen die nicht nachhaltig durchgeführte Bearbeitung der Entwicklungsaufgabe oder auch mangelnde Sorgfalt in der Durchführung einzelner Entwicklungsschritte haben können. Die Ursachen hierfür reichen von einer unzureichenden Zielklärung über Entwicklungsfehler bis hin zu nicht berücksichtigten Gefahren aus unsachgemäßem Gebrauch. Kommt in solchen Fällen noch eine mangelnde Absicherung der Zielerreichung hinzu, das heißt, es werden potenzielle Produktfehler vor einer Auslieferung nicht erkannt und beseitigt, kann dies gravierende Folgen für Menschen, Umwelt und das Unternehmen haben. Dies soll am Beispiel eines Unfalls im Three Miles Island Reaktor in Harrisburg (USA) verdeutlicht werden. Im Reaktor in Harrisburg kam es am 28. März 1979 zur Schmelze eines Teils des Reaktorkernes. Ursache war ein Überhitzen des Reaktors infolge eines im offenen Zustand verklemmten Sicherheitsventils. Die Anzeige auf dem Kontrolltisch zeigte jedoch an, dass das Ventil geschlossen sei. Das verbaute so genannte Fail-

196 10 Zielerreichung absichern

Safe-Magnetventil wird normalerweise durch einen Federmechanismus geschlossen gehalten und muss zum Öffnen bestromt werden. Die Fehlanzeige kam dadurch zustande, dass auf dem Kontrolltisch nicht die Ventilstellung sondern der Status des Stromflusses durch das Magnetventil angezeigt wurde: Wenn die Anzeige keinen Stromfluss durch das Ventil anzeigt, müsste das Ventil geschlossen sein. Hier hatte der zuständige Entwickler nicht berücksichtigt, dass das Ventil auch klemmen könnte und somit offen sein kann, obwohl kein Stromfluss angezeigt wird [Ferguson 1993]. Zudem wurden angezeigte Systemzustände ignoriert, die auf den vorliegenden Fehler hingewiesen haben. In diesem Fall hatte ein kleiner Fehler zu einer Kernschmelze geführt, die aber aufgrund der Bauart des Kraftwerks keine größeren Auswirkungen auf die Umwelt hatte. Änderung beim Kunden

100000

Änderung nach Serienanlauf

10000

Änderung vor Serienanlauf 1000 Konzeptänderung 100 10

Zeichnungsänderung

Abb. 108. Zehnerregel der Kosten zur Fehlerbehebung, abhängig vom Abstellzeitpunkt [nach Reinhart et al. 1996]

Schwerwiegende Folgen einfacher Denkfehler können in unterschiedlichster Form auftreten und den Produkt- und Unternehmenserfolg erheblich gefährden. Schäden, die auf Konstruktions- oder Entwicklungsfehler zurückzuführen sind, werden selbst nach jahrelangem Gebrauch noch identifiziert. Unter bestimmten Randbedingungen können einzelne Entwicklungsingenieure sogar im Rahmen des Produkthaftungsgesetzes (ProdHG) für aus solchen Fehlern resultierende Schäden haftbar gemacht werden. Deshalb sollten Produkte auf mögliche Fehler und Mängel sorgfältig untersucht werden. Vieles, was zu Fehlern führt, muss nicht unbedingt technisch begründet sein. Auch mangelnde Kommunikation und Abstimmung, mangelnde Kenntnis der Einsatzbedingungen oder falsche Reaktionen auf bereits erkannte Fehler können negative Folgen haben. Ebenso können knappe Ressourcen sowie späte Konstruktions-, Produktions- oder Planungsänderungen zur Missachtung von Problemen und zur „Erprobung beim Kunden“ und damit zu

10.2 Methoden zur Absicherung der Zielerreichung 197

Imageverlusten führen. Da Fehler nicht nur in der Produktentwicklung sondern auch bei der Herstellung, beim Transport oder der Produktnutzung auftreten, müssen auch diese Möglichkeiten im Vorfeld bedacht, bewertet und bei Bedarf mit entsprechenden Maßnahmen vermieden oder abgesichert werden. Dabei können strukturierte Vorgehensweisen, unterschiedliche Arbeitstechniken und Verfahren unterstützend hinzugezogen werden. Die frühe Prävention von Fehlerquellen, die Produktänderungen nach sich ziehen, unterstützt zudem, späte Änderungskosten gering zu halten. Dabei kann das Aufdecken möglicher Fehler und Gefahrenquellen in unterschiedlicher Intensität Änderungen am Produkt nach sich ziehen. Es muss also berücksichtigt werden, dass der notwendige Aufwand und die entstehenden Kosten mit dem Fortschreiten im Entwicklungsprozess stark ansteigen. Studien hierzu ergaben, dass Änderungskosten mit jeder Entwicklungsphase exponentiell steigen (beispielsweise um den Faktor 10 – „Zehnerregel“) [Reinhart et al. 1996].

10.2 Methoden zur Absicherung der Zielerreichung Selbst scheinbar unbedeutende Fehler können schwerwiegende Folgen nach sich ziehen. Daher ist es von großer Bedeutung, frühzeitig mit einer Absicherung der Zielerreichung zu beginnen. Die Zielabsicherung sollte nicht nur einmalig, sondern über den gesamten Entwicklungsprozess begleitend vorgenommen werden. So müssen bereits die Planung des Produktes und im nächsten Schritt auch die entwickelten Grobkonzepte präventiv abgesichert werden, also auf die mögliche Gefährdung der Zielerreichung hin überprüft werden. Ein Fehler ist dabei das Nichterfüllen, das heißt die Nichtkonformität, einer zuvor festgelegten Anforderung. In diesem Zusammenhang wird oft der Begriff Mangel synonym verwendet. Dieser beschreibt jedoch das Nichterfüllen einer Anforderung in Bezug auf einen beabsichtigten oder festgelegten Gebrauch [DIN EN ISO 9000]. Für eine präventive Zielabsicherung müssen frühzeitig potenzielle Fehler oder Mängel sowie deren mögliche Ursachen und Auswirkungen identifiziert werden. Dabei wird typischerweise eine unüberschaubare Menge an denkbaren Fehlern und Mängeln oder Schäden aufgedeckt. Da diese Flut nicht vollständig bewältigt werden kann und außerdem der Aufwand dafür viel zu hoch wäre, ist es sinnvoll, die möglichen Abweichungen zu bewerten, um die für die Zielerreichung besonders relevanten zu identifizieren. Dazu gilt es, das Risiko eines jeden Fehlers zu identifizieren, mit einem Vergleichswert zu belegen und im Anschluss – wenn nötig – zu reduzieren. Risiko ist in diesem Zusammenhang in der Literatur unterschiedlich definiert. Zusammenfassend handelt es sich dabei um die Möglichkeit eines Schadens oder Verlustes als Konsequenz eines bestimmten Verhaltens oder Geschehens; dies bezieht sich insbesondere auf Gefahrensituationen, in denen nachteilige Folgen eintreten können, aber nicht müssen [Romeike 2004].

198 10 Zielerreichung absichern

10.2.1 Wie können mögliche Zielabweichungen und deren Ursachen identifiziert werden? An ein zu entwickelndes Produkt wird eine Vielzahl von Anforderungen gestellt. Es ist beinahe unmöglich, alle sich daraus ergebenden Ziele in gleichem Maße zu überwachen und deren Erfüllung sicherzustellen. Daher muss bei einer Zielabsicherung entschieden werden, welche Teilziele besonders wichtig sind, da von ihrer Nichterfüllung ein Risiko oder eine mögliche Gefährdung ausgehen kann. Hierbei hilft die Fragestellung, welche Fehler sich besonders deutlich auf die Produkteigenschaften, den Entwicklungsprozess oder die Unternehmensziele auswirken können. Bei der Beurteilung müssen zusätzlich zur Bedeutung auch Fragen nach den Entdeckungsmöglichkeiten sowie der Wahrscheinlichkeit des Eintretens möglicher Fehler und deren potenzieller Bedeutung betracht werden. Prinzipiell können auf diese Weise sowohl Produktziele als auch Prozess- und Marktziele abgesichert werden. Dies kann auf strategischer und operativer Ebene geschehen. • Produkte können Fehler und Mängel beinhalten, die sich auf die Produktkonzeption und -gestaltung beziehen und damit die Funktion sowie bestimmte Eigenschaften, wie die Sicherheit oder die Kosten des zu entwickelnden Produktes, beeinträchtigen. • Prozesse können Fehler und Mängel beinhalten, die beim Durchlaufen des Entwicklungsprozesses auftreten und so beispielsweise Verzögerungen im Ablauf oder eine Erhöhung der notwendigen Aufwendungen nach sich ziehen. • Marktziele können auf falschen Einschätzungen oder einem Verfehlen der realen Markterfordernisse sowie auf falsch eingeschätzten Rahmenbedingungen beruhen. Dieser Sachverhalt führt dazu, dass der angestrebte Markterfolg des zu entwickelnden Produktes und die damit verbundenen Gewinnerwartung nicht erfüllt werden. Bei der Entwicklung technischer Produkte geht es vorwiegend um die Absicherung von Produkt- und Prozesszielen. Dabei gelten zunächst rechtliche Randbedingungen, die durch die Produktentwicklung zu erfüllen sind, wobei je nach Art des Produktes auch andere beziehungsweise weitere Vorschriften gültig sein können: • Für alle Maschinen (nach EN 292-1) ist seit 1.1.1995 eine Gefährdungsanalyse nach DIN EN 1050 zum Erwerb der CE-Kennzeichnung verpflichtend vorgeschrieben. • Die Absicherung bestimmter Ziele ist vorgeschrieben (Produkthaftungsgesetz, ISO 9000, Vertragsforderungen etc.). Zudem gibt es typische Situationen, in denen die getroffenen Entscheidungen hinsichtlich der Zielerreichung abgesichert werden. Die folgende Auswahl zeigt beispielhafte Situationen, in denen solche Absicherung der Zielerreichung in der Praxis durchgeführt wird:

10.2 Methoden zur Absicherung der Zielerreichung 199

• Ein potenzielles Versagen von Systemen, Bauteilen oder Prozessen könnte schwerwiegende Auswirkungen haben (Schäden an Leib und Leben, großer Imageverlust für das Unternehmen, …). • Es handelt sich um eine Neuentwicklung, bei der noch keine Erfahrungswerte aus Vorgängerprodukten vorliegen. • Es kommen neue Technologien, Werkstoffe oder Verfahren zum Einsatz. • Ein bestehendes Produkt wird konstruktiv und/oder fertigungstechnisch geändert. • Die Einsatzbedingungen eines Produktes verändern sich und erfordern eine erneute oder zusätzliche Zielabsicherung. • Es wurden in früheren Projekten negative Erfahrungen gemacht, weshalb man nun Vorsichtsmaßnahmen treffen will. • Es steht ein ungewöhnlich schneller Serienanlauf bevor, der aufgrund zeitlicher Engpässe Risiken in sich birgt. • Es werden bei Nichterfüllung der Entwicklungsziele hohe Konventionalstrafen fällig. Fehlerquellen können sehr unterschiedlicher Natur sein. So können Fehler zum Beispiel durch menschliche Irrtümer, eine unvollständige Recherche des Standes der Technik, eine fehlerhafte oder unzweckmäßige Auslegung oder das Vergessen von Anforderungen hervorgerufen werden. Es muss stets beachtet werden, dass auch nach der Entwicklung, beispielsweise in der Produktion oder dem Versand, Fehler entstehen können. Bearbeitungsfehler ziehen zum Beispiel bei der Wärmebehandlung Spannungen nach sich und können folglich zu Rissen im fertigen Werkstück führen. Auch der Produktnutzer kann Fehler durch unsachgemäßen Gebrauch herbeiführen. Geräte können aufgrund von falscher Bedienung, von Unter- oder Überbeanspruchung, von Wartungsfehlern oder von Umwelteinflüssen (Schmutz, Nässe, Kälte etc.) versagen. Entwickler können schon bei der Produktgestaltung viele dieser Risikoquellen berücksichtigen und negative Wirkungen vermeiden beziehungsweise möglichst gering halten. Wie können nun die kritischen Zielabweichungen identifiziert werden? Fehlerquellen können sowohl auf grober, konzeptioneller Ebene als auch im Detail vorliegen beziehungsweise entstehen. Potenzielle Gefahren aufgrund der Funktionalität oder des physikalischen Wirkprinzips werden bei der Betrachtung des Gesamtsystems erkannt. Dabei kann eine Zergliederung in Teilsysteme sinnvoll sein, um zum Beispiel den Einfluss von einzelnen Bauteilmerkmalen zu erkennen (Wirkflächen, Geometrien, Werkstoffe etc.). Sind bereits Fehlerquellen in Vorgängerprodukten aufgedeckt, so können diese Hinweise auf mögliche Fehler im vorliegenden Produkt geben. Fehlerquellen lassen sich auch mittels Recherchen in Qualitätsberichten, Mängellisten, Kundenreklamationen, Kundenbefragungen, Änderungsanträgen, Versuchsberichten, Entwicklungsdokumenten, Auditberichten, Gesprächen (mit Entwicklung, Fertigung, Vertrieb, Service, Qualitätsmanagement, Kunden) und anderen Quellen gewinnen. Alle können Aufschluss über in der Vergangenheit unterlaufene Fehler und damit potenzielle Schwachstellen geben. Risiken lassen sich beispielsweise mithilfe von Befragungen oder einem Brainstorming mit Mitarbeitern aus unterschiedlichen Abteilungen erschließen.

200 10 Zielerreichung absichern

Mitunter werden häufig auftretende Schwachstellen auch in Frage- oder Checklisten zusammengefasst. Es handelt sich dabei um Auflistungen wichtiger Gesichtspunkte oder Aktivitäten der Produktentwicklung, wie Prüflisten, Vorgehenspläne oder Sammlungen von Einflussfaktoren. Die Ausarbeitung von Checklisten empfiehlt sich vor allem für immer wiederkehrende Aktivitäten. Aus Ablaufanalysen lassen sich zusätzlich Rückschlüsse speziell auf prozessbezogene Fehlerquellen ziehen. Auf diese Weise können zum Beispiel Engpässe oder „Flaschenhälse“ im Entwicklungsprozess identifiziert werden, die einen reibungslosen Ablauf beeinträchtigen können und eventuell eine Verzögerung von Meilensteinen oder sogar des Projektabschlusses zur Folge haben. Die Analyse der Funktionen und/oder der Baustruktur bildet typischerweise die Basis zur Ermittlung potenzieller Fehler und Mängel, besonders des möglichen Versagens von Teilfunktionen und Bauteilen. Eine wirksame Methode, um Fehlerquellen zu identifizieren, ist die Negation. Mittels dieser können Kreativitätsbarrieren und Fixierungen überwunden werden. Dazu wird vor dem Hintergrund der Zielabsicherung die zu erfüllende Funktion (zum Beispiel auf Basis einer hierarchischen Funktionsstruktur) mittels Verneinung ins Gegenteil umgekehrt. Auf Basis dieser Negation wird dann nach möglichen Fehlern und Ursachen der negierten Funktion gesucht. Das Vorgehen ist dabei vergleichbar mit dem Vorgehen zur Überwindung einer Barriere zwischen Problem und Lösung. Bei der Negation wird dazu die Funktion lediglich negiert. So ist es beispielsweise möglich, dass beim Transport von Behältern mittels eines Förderbandes zu einem Stau kommen kann. Bei der Suche nach möglichen Ausprägungen dieses Fehlers führt die Negation dabei zu der Frage, was geschehen muss, damit es auf jeden Fall einem Stau kommt. Dadurch können unterschiedliche Möglichkeiten ermittelt werden.

Abb. 109.: Negation von Funktionen zur Überwindung von Fixierungen

Aus Sicht des Prozesses sind Kosten- und Terminziele von hoher Bedeutung. Zielkosten werden zum Beispiel im Rahmen des Target Costing während der Produktentwicklung laufend überwacht und abgestimmt. Durch diese Zielkostenkontrolle können Abweichungen sofort erkannt und Ziele durch systematische Maßnahmen eingehalten werden (Zielkostenverfolgung). Diese Methode kann auch auf andere Merkmale, wie das Gewicht oder die Zuverlässigkeit, übertragen werden, um damit ein umfassenderes „Target Management“ zu etablieren. Bei der Festlegung von Meilensteinen können neben inhaltlichen auch terminliche Ziele kontrolliert werden. Hierbei werden Termine für die Erfüllung von Arbeitspaketen sowie eventuelle Abweichungen in den Terminzielen über den Entwicklungsverlauf erfasst.

10.2 Methoden zur Absicherung der Zielerreichung 201

10.2.2 Wie können Ursachen, Fehler und Wirkungen in einen Zusammenhang gebracht werden? Fehler treten selten isoliert auf. Das bedeutet, sie sind meist mit anderen Ursachen- und Wirkungsketten verknüpft. Dabei kann ein Fehler zugleich Ursache für einen anderen Fehler sein oder die Wirkung eines weiteren Fehlers. Es kommt bei dieser Betrachtung vor allem auf die Perspektive des Betrachters an [Laprie 1992]. Bei der Betrachtung von Mängeln und Fehlern mithilfe einer UrsacheWirkungsanalyse werden Wirkungen sowie Ursachen dieser Zielabweichungen ermittelt und dargestellt. Dabei ist es wichtig, die kausalen Zusammenhänge zu analysieren, da eine Ursache mehrere Auswirkungen und eine Auswirkung mehrere Ursachen haben kann. Zur Analyse von Ursache und Wirkung kann es hilfreich sein, eine Fehlerbaumanalyse einzusetzen. Zur übersichtlichen Darstellung können eine Mind Map®, eine Tabelle oder eben eine Baumstruktur genutzt werden. So können, verbunden mit einer kreativen oder systematischen Suche, Fehlermöglichkeiten, Schadensursachen und Wirkungen gesammelt werden. Die ermittelten ungewünschten Ereignisse werden anschließend bezüglich Ursache und Wirkung hierarchisch geordnet. In einem weiteren Schritt können in dieser Hierarchie logische Verknüpfungen erstellt werden, um die Identifizierung aller möglichen Ursachenkombinationen, die zu einer unerwünschten Auswirkung führen, zu unterstützen. Dabei entsteht eine baumartige Struktur aufbauend auf „Und-“ beziehungsweise „Oder-Verknüpfungen“ von Ereignissen. Daraus können Gesamtausfallwahrscheinlichkeiten und kritische Punkte der Fehlerentstehung und Fehlervermeidung abgeleitet werden. Eine weitere Möglichkeit zur Verknüpfung von Ursachen, Fehlern beziehungsweise Mängeln und Wirkungen stellen die Matrizen (in Form einer Verknüpfungsmatrix oder einer Einflussmatrix) dar. Mit diesen können, ergänzend zur hierarchischen Struktur, auch vernetzte Zusammenhänge abgebildet werden. Der Erfahrungsschatz aus abgeschlossenen Projekten wird in der Praxis leider kaum dokumentiert. Die Ermittlung der Fehler, Ursachen und Auswirkungen dient aber nicht nur der Absicherung des aktuell betrachteten Produktes. Vielmehr können und sollen die Erkenntnisse für weitere, nachfolgende Projekte genutzt werden. Der Erkenntnisgewinn kann auch durch eine enge Zusammenarbeit aller beteiligten Bereiche wesentlich gesteigert werden. Durch eine laufende Überwachung und Kontrolle der ermittelten Stellen können Zielabweichungen besser prognostiziert, und Gegenmaßnahmen rechtzeitig eingeleitet werden. Ausgehend von den betrachteten Zielen und Schwachstellen können auch konkrete Fallszenarios aufgebaut werden (Wenn-Dann-Betrachtung). Diese können dann zum Beispiel mittels des Storytellings wirksam dokumentiert werden, indem dem Zuhörer oder Leser durch das „Erzählen“ von Geschichten Wissen vermittelt wird. Damit dieses möglichst nachhaltig verfestigt wird, wird der Zuhörer aktiv in die Geschichte eingebunden.

202 10 Zielerreichung absichern

10.2.3 Wie kann das Risiko bewertet werden? Nicht alle ermittelten potenziellen Fehler sind als gleichwertig bezüglich ihrer potenziellen Risiken zu bewerten. Das Aufwand-Nutzen-Verhältnis einer Absicherung aller potenziellen Fehler wäre nicht zu rechtfertigen. Dementsprechend müssen nicht alle möglichen Fehler oder ihre Ursachen behoben werden. Ziel einer Risikobewertung ist es daher, Aufschluss über die Einordnung und Priorität der einzelnen Fehler oder Ursachen zu erhalten und die Entscheidung, ob Gegenmaßnahmen eingeleitet werden sollen, zu unterstützen.

Abb. 110. Checkliste für die Ermittlung der Bedeutung eines Fehlers [nach Viertlböck 2000]

Um mögliche Risiken bewerten zu können, ist es sinnvoll, Charakteristika potenzieller Fehler zu betrachten. Zu diesen Charakteristika zählen die Auftretenswahrscheinlichkeit, die Entdeckungswahrscheinlichkeit und die Bedeutung beziehungsweise die Tragweite von Fehlern. Die Auftretenswahrscheinlichkeit ist ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, dass die betrachtete Fehlerursache mit der daraus resultierenden Wirkung auch tatsächlich eintritt. Eine hohe Auftretenswahrscheinlichkeit kann beispielsweise auf ein nicht ausgewogenes Produkt und einen instabilen Prozess hindeuten. Die Bewertung der Entdeckungswahrscheinlichkeit macht deutlich, wie schnell oder wie offensichtlich ein Fehler oder ein Versagen während der Prozesse der Produkterstellung erkannt wird. Konzeptionelle Schwachstellen sind mögliche Ursachen für eine geringe Entdeckungswahrscheinlichkeit, die zu einer größeren Auftretenswahrscheinlichkeit eines Fehlers führen kann. Die Bewertung der Bedeutung oder Tragweite eines Fehlers spricht vor allem die Kundensicht an. Die Auswirkungen eines Fehlers auf den Kunden und dessen Verhalten stehen bei der Bewertung aller drei Aspekte im Vordergrund. Fehler mit einer hohen Bedeutung können beim Kunden beispielsweise gesundheitliche Schäden oder zumindest seine Verärgerung hervorrufen.

10.2 Methoden zur Absicherung der Zielerreichung 203

Die Gefahr subjektiver Einschätzungen bei der Risikobewertung kann durch die Durchführung eines moderierten Workshops oder durch Teamarbeit verringert werden. Die Risikobewertung kann durch eine gedankliche, diskursiv geprägte Auseinandersetzung mit der Problemstellung erfolgen. Bei komplexeren Aufgabenstellungen können Hilfsmittel, wie eine Punktbewertung oder eine Wertfunktion eingesetzt werden. Die Bewertung der Bedeutung eines Fehlers steigt dabei mit der Höhe der Auswirkungen auf den Kunden. Als Hilfsmittel können Checklisten eingesetzt werden. Die Bewertung der Charakteristika der Fehler sollte unabhängig voneinander erfolgen. Zur Risikobeurteilung sollten jedoch alle drei Charakteristika gemeinsam betrachtet werden, da jedes einzelne Charakteristikum Einfluss auf das Risiko einer Zielabweichung hat. Die Kombination der Einzelbewertungen der Risikomerkmale erfolgt daher multiplikativ. Die Gesamtbeurteilung berücksichtigt schließlich die Einzelbewertungen wie auch die Gesamtbewertung. Das bedeutet, dass eine Entscheidung sowohl auf Basis der Ausprägung der Einzelwerte wie auch der Gesamtbeurteilung erfolgt, um so eine fundierte Entscheidung zu ermöglichen. Eine weit verbreitete Methode, die dieses Vorgehen aufnimmt, ist die Failure Mode and Effect Analysis (FMEA). Auf strategischer Ebene wird im industriellen Alltag immer häufiger die Balanced Scorecard eingesetzt [Kaplan 1997]. Dabei handelt es sich um eine zielund kennzahlenbasierte Managementmethode, die es ermöglichen soll, Probleme ganzheitlich zu betrachten und im Unternehmenskontext aus „Finanzen“, „Kunden“, „internen Abläufen“ und den „Chancen“, die die Problemstellung bietet, anzugehen. Oft ist diese Grundlage eines umfassenden Risikomanagements, wie gerade große Unternehmen es gemäß des Gesetzes zur Kontrolle und Transparenz im Unternehmensbereich (KonTraG) betreiben [Bundesgesetzblatt 1998]. In der Verknüpfung dieses klassischen Risikomanagement-Ansatzes mit den Chancen der unternehmerischen Aktivitäten bietet sich das Balanced Chance- & RiskReporting an [Reichmann et al. 2000]. Dieses vergleicht Chancen und Risiken unter Verwendung sowohl qualitativer als auch quantitativer Indikatoren auf strategischer und operativer Ebene und legt damit einen Schwerpunkt auf unternehmensindividuelle Erfolgs- und Risikofaktoren. 10.2.4 Wie kann das Risiko reduziert werden? Nachdem durch die Bewertung Schwerpunkte für das Einleiten von Maßnahmen gelegt wurden, müssen nun noch geeignete Maßnahmen zur Minimierung einer Zielabweichung festgelegt werden. Vorrangig sollten Fehler vermieden werden. Ist dies nicht möglich, werden Hilfsmittel benötigt, welche die Auswirkungen von Fehlern so gering wie möglich halten. Zur Risikominimierung sollten vorrangig die Ursachen von Fehlern abgestellt werden. Die Berücksichtigung von Normen, vorgeschriebenen Prozeduren und Abläufen sowie der Einsatz von Entwicklungsmethodik helfen, Fehlerursachen zu minimieren. Das Risiko von Versagensfällen kann auch durch den Einsatz redundanter Systeme minimiert werden. Weiterhin ist es sinnvoll, Abläufe und Ent-

204 10 Zielerreichung absichern

scheidungen zu dokumentieren, um vorhandenes Wissen festzuhalten, welches dann in Folgeprojekten genutzt werden kann. Gemeinhin wird eine solche Dokumentation als „lessons learned“ bezeichnet, die einen Teil des Wissensmanagements eines Unternehmens bilden sollten. Ein weiterer wichtiger Aspekt zur Reduktion des Risikos ist die Erhöhung der Entdeckungswahrscheinlichkeit von Mängeln. Das Spektrum konstruktiver Maßnahmen reicht von einfachen Kontrollinstrumenten, wie beispielsweise einem Fenster zur Kontrolle des Verschleißes von Bremsbelägen, bis hin zum Einsatz von Sensor- und Messtechnik zur ständigen Überwachung. Neben konstruktiven Maßnahmen bieten sich im Verlauf der Entwicklung Analysen von Eigenschaften, wie beispielsweise Berechnungs- und Simulationsverfahren oder auch Versuche an. Die Nachrechnung einer bereits dimensionierten Welle kann mögliche Rechenfehler oder falsche Annahmen aufdecken und somit im schlimmsten Fall einen Bruch der Welle verhindern. Weiterhin können produktseitig Hilfsmittel wie Prüfschriften, Qualitätskontrollen und Stichprobenpläne eingesetzt werden. Neben dem Produkt muss ebenfalls der Prozess überprüft werden. Hilfreich sind dazu Design Reviews, ein Entwicklungscontrolling oder Prozessaudits. Insbesondere die FMEA ist eine im industriellen Umfeld weitläufig eingesetzte Methode in diesem Zusammenhang. Sie betrachtet einzelne potenzielle Fehler, deren Ursachen und Einflüsse, und bewertet diese. Maßnahmen zur Reduzierung der Auswirkungen von möglichen Zielabweichungen finden sich in unterschiedlicher Form. Bei einem beschränkten Versagen helfen Fail-Safe-Mechanismen bei der gefahrlosen Außerbetriebnahme der schadhaften Maschine. Durch die redundante Konzipierung der Teile einer Maschine kann diese auch bei Ausfall eines Systems vollständig weiterbetrieben werden. Durch Schutzmechanismen kann ein möglicher Fehler abgewiesen werden. Schließlich ist es auch möglich, durch Gefahrenhinweise den Nutzer vor einer möglichen Gefährdung zu warnen. Alle problemspezifisch eingesetzten Hilfsmittel können in einem Maßnahmenplan zusammengefasst und die jeweiligen Auswirkungen der Maßnahmen auf das Risiko prognostiziert und überwacht werden. Sollte sich die erwartete Wirkung nicht einstellen, müssen eventuell weitere Maßnahmen ergriffen werden.

10.3 Zielabsicherung für ein Beschriftungsgerät 205

10.3 Zielabsicherung für ein Beschriftungsgerät Im Rahmen eines Projektes [nach Webhofer 1997] wurde ein Laser für Beschriftungsanwendungen entwickelt. Das Gerät besteht aus einem Netzteil, einer Kühlung sowie einem Resonator. Der Resonator setzt sich wiederum aus einem totalsowie einem teilreflektierenden Spiegel, einem Q-Switch, der Lasereinheit mit Pumpkammer, einem Laserstab, einer Lampe sowie dem Shutter zusammen.

Abb. 111. Aufbau des Resonators

Der Q-Switch dient zum Ein- und Ausschalten des Laserstrahls beim zeilenweisen Abfahren des Beschriftungsfeldes. Er besteht aus einem elektrisch ansteuerbaren Kristall, der mit hoher Frequenz (circa 20 kHz) zwischen den Zuständen lichtdurchlässig und lichtundurchlässig geschaltet werden kann. Ist der Q-Switch lichtundurchlässig geschaltet, so wird der Lasereffekt zwischen den beiden Spiegeln aufgehoben. Damit bricht der Laserstrahl zusammen. Die Baugruppe Shutter ist ein zusätzliches Sicherheitssystem, das den Laserstrahl unabhängig vom Q-Switch schnell ablenken kann. Bei einer Weiterentwicklung wird ein Prisma, das auf dem Shutter befestigt ist, zur Ablenkung des Laserstrahls in einen Absorber benutzt, welcher den Strahl nicht mehr austreten lässt. Mithilfe eines Drehmagneten wird der Winkel zwischen Prisma und Laserstrahl verändert. Die Versorgung des Drehmagneten mit Strom und dessen Steuerung erfolgt über die Shutterplatine. Vorteil dieses Konzepts ist, dass der Laser zur Abschaltung des Strahls nicht vollkommen außer Betrieb genommen werden muss.

206 10 Zielerreichung absichern

Abb. 112. Aufbau des Shutters

Da der Shutter ein wichtiges Sicherheitselement des Gerätes ist und zudem eine komplette Neuentwicklung darstellte, sollte diese Baugruppe entsprechend des im Hause existierenden Qualitätshandbuchs (Zertifizierung nach ISO 9001) einer FMEA unterzogen werden. Diese Methode unterstützt die Bewertung von Fehlern und Mängeln in Produkten oder Prozessen. Für die Mitwirkung an der FMEA wurde ein interdisziplinäres Team aus Mitarbeitern aus den Abteilungen Forschung und Entwicklung, Arbeitsvorbereitung, Fertigung sowie Qualitätssicherung ausgewählt und organisatorische Maßnahmen wie Termine, Hilfsmittel und Budget festgelegt. Weiterhin wurden alle bisherigen Dokumente (Stücklisten, Bilder, Anforderungslisten) mit Bezug zum Shutter zusammengetragen und der Arbeitsgruppe zur Verfügung gestellt. Ein geschulter Moderator war für die Leitung der Arbeitsgruppe und den Ablauf der FMEA verantwortlich. Zunächst war es wichtig, alle Beteiligten auf den gleichen Wissensstand bezüglich des Betrachtungsgegenstandes zu bringen. Zur Modellierung des Shutters wurde eine Baumstruktur in Anlehnung an die Stückliste gewählt. Hierfür wurde eine Unterteilung der Baugruppe Shutter in die Elemente Ablenkeinrichtung, Drehmagnet, Strahlabsorber und Steuerungselektronik vorgenommen. Für die Ablenkeinrichtung sowie die Steuerungselektronik war eine weitere Detaillierung der Betrachtung notwendig. Nachdem alle wesentlichen Komponenten des Shutters in der Baumstruktur berücksichtigt worden waren, konnten diesen die wichtigsten Funktionen zugeteilt werden. Zu den wichtigsten Funktionen ordnete die Arbeits-

10.3 Zielabsicherung für ein Beschriftungsgerät 207

gruppe beispielsweise die Drehbarkeit des Magneten im geforderten Bereich oder die Einleitung der auftretenden Strahlenenergie in den Kühlkreis durch den Strahlenabsorber zu.

Abb. 113. Baustruktur der Baugruppe „Shutter“ mit potenziellen Fehlfunktionen

Fehler- beziehungsweise Versagensmöglichkeiten beziehen sich auf das Nichterfüllen einer Funktion eines Systemelements (zum Beispiel unvollständiges oder zu langsames Drehen des Drehmagneten). Zur Darstellung möglicher Fehlfunktionen wurde ein Fehlerbaum eingesetzt. Durch Negieren der den Shutterbauteilen zugewiesenen Funktionen konnte aus der System- und Funktionsanalyse sehr schnell der Fehlerbaum erstellt werden. Alle ermittelten Fehlfunktionen wurden in ein FMEA-Formblatt eingetragen. Nach der Ermittlung von möglichen Fehlfunktionen wurden die Ursachen und deren Auswirkungen analysiert. Die Fehlerauswirkungen und die Ursachen wurden ebenfalls in die entsprechenden Spalten des FMEA-Formblatts übertragen. Da die Betrachtung aller möglichen Ursachen und Gegenmaßnahmen einen zu hohen Zeitaufwand erfordert hätte, konzentrierte sich das Team auf die kritischen Fehler. Dazu wurde jeweils die Auftretenswahrscheinlichkeit (A) bestimmt, die Bedeutung (B) des Fehlers ermittelt und die Entdeckungswahrscheinlichkeit (E) geprüft. Allen Bewertungsmerkmalen konnten mithilfe geeigneter Checklisten Werte zwischen 1 und 10 zugeordnet werden. Zur Risikobewertung wurde in Ergänzung zu den Einzelwertungen noch die Risikoprioritätszahl (RPZ) aus dem Produkt der drei Kennzahlen A, B und E gebildet. Eine mögliche Fehlerursache

208 10 Zielerreichung absichern

eines unvollständigen Schwenkens des Magneten um die Achse war beispielsweise die Kollision der Ablenkeinrichtung mit dem Gehäuse. Die Folgen für den Kunden wären gravierend gewesen, da in diesem Fall der Strahl nicht korrekt umgeleitet worden wäre und somit eine Verletzungsgefahr bestanden hätte. Zudem hätte der Ausfall des Sicherheitssystems rechtliche Folgen haben können. Der Bedeutung wurde somit der Wert 10 zugewiesen. Das Team entschied sich bei der Bewertung der Auftretenswahrscheinlichkeit für den Wert 6, da diese als mäßig eingeschätzt wurde. Die Entdeckungswahrscheinlichkeit wurde mit dem Wert 7 versehen, da für diesen Fall keine spezifischen Prüfungen vorgesehen waren. Die Multiplikation der Werte ergab die Zahl 420. Da der multiplizierte Wert die im Unternehmen festgelegte Schwelle von 125 weit überschritt und alle drei Risikomerkmale relativ hohe Wertungen erhalten hatten, war es notwendig, Maßnahmen zu definieren. Somit wurde zur Reduzierung der Auftretenswahrscheinlichkeit die Durchführung von Kollisionsuntersuchungen in der CAD-Umgebung beschlossen. Bei den durchgeführten Simulationen zeigte sich, dass die Ablenkeinrichtung des Shutters etwas zu breit und somit die Gefahr einer Kollision mit dem Lasergehäuse tatsächlich akut war. Nach der Korrektur der Form des Shutters zeigten weitere Kollisionsuntersuchungen mit dem neuen Prismenträger die gewünschte Wirkung. Alternativ zu dieser Maßnahme wären Kontrollen in der Fertigung und der Montage denkbar gewesen. Durch die Umsetzung der definierten Maßnahmen konnte der Wert der Auftretenswahrscheinlichkeit in einem weiteren Bewertungsverfahren niedriger angesetzt werden, was ein Absinken der Risikoprioritätszahl auf 70 zur Folge hatte.

Abb. 114. Ausschnitt des erarbeiteten FMEA Formblatts

10.4 Zusammenfassung 209

Dieses Beispiel einer FMEA zeigt, wie diese als präventive und korrigierende Methode eingesetzt werden kann. Wären die Kollisionssimulationen nicht durchgeführt worden, wäre das Versagen erst zu einem späteren Zeitpunkt oder gar nicht entdeckt worden. Dies hätte möglicherweise einen größeren Änderungsaufwand und eine längere Entwicklungszeit oder die Verärgerung des Kunden zur Folge gehabt. Zudem wurde durch die Ausarbeitung der FMEA im Team der bereichsübergreifende Informations- und Erfahrungsaustausch verbessert und die Zusammenarbeit gefördert. Die detaillierte Dokumentation der FMEA stellt auch einen Wissensspeicher für weitere Projekte dar.

10.4 Zusammenfassung Je früher im Produktentwicklungsprozess Fehler und Mängel erkannt und in der Produktentwicklung berücksichtigt werden, desto geringer sind deren Auswirkungen. Es ist daher zielführend, sich rechtzeitig über mögliche Fehler und ihre Ursachen Gedanken zu machen. Dabei können Methoden unterstützen. Da nicht alle ermittelten potenziellen Zielabweichungen von gleicher Tragweite sind, sollten deren Risiken, also die Kombination aus Entdeckungs-, Auftretenswahrscheinlichkeit und ihrer Bedeutung, abgeschätzt werden. Im Anschluss daran können Gegenmaßnahmen entwickelt werden, um möglichst eine Vermeidung der Ursache, zumindest aber die Reduzierung ihrer Auswirkung, zu erreichen. Trotz aller Sorgfalt kann es zu unerwarteten Zielabweichungen kommen, die sich dann auch in Form einer Krise darstellen können. Gerade für solche Situationen ist es sinnvoll, sich frühzeitig mit Mechanismen zu deren Bewältigung vertraut zu machen.

11 Krisen bewältigen

Bei der Produktentwicklung handelt es sich um einen komplexen Prozess mit vielen unterschiedlichen Aspekten. Das Risiko, das unerwartete und unerwünschte Ereignisse auftreten, lässt sich auch durch methodisches Vorgehen nicht immer vollständig ausschließen. In diesem Kapitel werden Methoden und Hilfsmittel vorgestellt, mit deren Unterstützung Krisen erkannt und bewältigt werden können. Das generelle Vorgehen im Falle einer Krise unterscheidet sich dabei nur wenig von demjenigen, das grundsätzlich für die Produktentwicklung gilt. Wenngleich sie unter anderen Randbedingungen steht, so ist die methodische Bewältigung einer Krise in vielen Aspekten vergleichbar mit dem typischen Vorgehen in der Produktentwicklung beziehungsweise der Problemlösung.

11.1 Krisensituationen In der Produktentwicklung wird es immer ein Restrisiko bezüglich des Eintretens unerwünschter Ereignisse geben. Hinzu kommt, dass der Änderungsaufwand aufgrund der zunehmenden Detaillierung immer größer wird, je später im Entwicklungsprozess solche Ereignisse auftreten. Im Falle einer Krise ist die Zahl möglicher Auswege bedingt durch den Zeitdruck häufig deutlich eingeschränkt. Aufgrund des hohen Aufwandes ist es quasi unmöglich, für alle potenziellen Krisen vorzuplanen. Die Produktentwicklung muss sich also auch mit der Bewältigung von Situationen auseinander setzen, die durch unerwünschte und unerwartete Ereignisse in Verbindung mit einem sehr hohen Zeit- und Ergebnisdruck charakterisiert sind. Eine auch von der Öffentlichkeit viel beachtete und erfolgreich gelöste Krise war der misslungene Ausweichtest eines neuen Fahrzeugs drei Tage nach Markteinführung. Innerhalb von 20 Tagen entwickelten die Mitglieder eines Krisenstabs zusammen mit weiteren Experten eine technische Lösung für das erkannte Problem. Die Lösung bestand im Einbau eines elektronisch geregelten Fahrstabilitätsprogrammes, dessen Integration in das Fahrzeug jedoch aufgrund der komplexen Zusammenhänge einige Monate erforderte. Dieses System erkennt nun frühzeitig ein seitliches Ausbrechen des Fahrzeugs und greift in die Brems- und Antriebssysteme ein, um genau dies zu verhindern. Mit dem System wurde gleichzeitig ein neuer Standard in dieser Fahrzeugklasse definiert. Mit erheblichem Aufwand und flankiert von einer professionellen Öffentlichkeitsarbeit bewältigte das Unternehmen die Krise mit Erfolg. Die Kosten für die Änderung der

212 11 Krisen bewältigen

groß

Fahrzeuge und die dadurch verspätete Markteinführung belasteten das Unternehmensergebnis spürbar. Die schnelle Lösungsfindung und -umsetzung sowie die eingeleiteten Marketingmaßnahmen trugen jedoch dazu bei, dass das Fahrzeug dennoch ein Markterfolg wurde [Töpfer 1999]. Allerdings ist nicht jedes auftretende Problem gleichbedeutend mit einer Krise. Die Höhe der Abweichungen vom angestrebten Ziel kann bei der Bewertung der Bedeutung einer Krise helfen. Zu Beginn der Produktentwicklung handelt es sich bei einer Abweichung vom Soll-Zustand nicht eine Krise sondern lediglich um eine normale Problemstellung. Das Gleiche gilt für übliche Iterationen im Rahmen eines konstruktiven Optimierungsprozesses.

Abb. 115. Krisen und normale Problemstellungen in der Produktenwicklung

Wenn ein kleiner, kurzfristig behebbarer Fehler auftritt, handelt es sich ebenso noch nicht um eine Krise. Fehlt aber zunächst jeglicher Ansatz zur Lösung und sind sowohl der Termin- als auch der Ergebnisdruck sehr hoch, so liegt eine solche vor. Das gilt auch dann, wenn sich letztendlich ein nur kleiner und schnell behebbarer Fehler als Ursache herausstellt. Falls ein Kunde einen Mangel am gelieferten Produkt kritisiert, muss ganzheitlich geprüft werden, wie groß die Zielabweichung in dieser Situation ist. Dabei ist die Funktionalität nur ein Gesichtspunkt. In gleicher Weise muss auch die Kunden- beziehungsweise Marktreaktion betrachtet werden, da auch vermeintlich kleine Ursachen einen Kunden zum Lieferantenwechsel treiben und so den Bestand des Unternehmens gefährden können.

11.1 Krisensituationen 213

Die Höhe der Zielabweichung in Relation zum Zeitpunkt im Lebenszyklus des Produktes ist eine wichtige Kenngröße für eine Krise. Daraus resultiert ein spezifischer Handlungsdruck, diese Situation in angemessener Zeit mit möglichst geringen Aufwendungen und schädlichen Auswirkungen zu lösen. Nach ihrer Erscheinungsform können eruptive, schleichende und periodische Krisen unterschieden werden. Für die Produktentwicklung dient als Indikator dafür die Größe der unerwünschten Abweichung vom Zielzustand. Dabei wird zwischen tolerierbaren und nicht tolerierbaren Auswirkungen dieser Abweichungen unterschieden.

Abb. 116. Erscheinungsformen von Krisen [nach Töpfer 1999]

Eine eruptive Krise kommt überraschend und ihre Auswirkungen bewegen sich sehr schnell in den schwerwiegenden Bereich. Beispielsweise kam es bei einem neu entwickelten Flüssigkeitstank für die Lebensmittelindustrie nach wenigen Betriebsmonaten zu einer zunächst unerklärlichen größeren Leckage mit einem erheblichen Folgeschaden, da der Kunde seine Produkte nur noch sehr begrenzt liefern konnte. Daraus entstand kurzfristig ein extrem hoher Zeitdruck für den Tankhersteller, das Problem schnell und grundlegend zu lösen. In diesem Fall hatten chemische Reaktionen des Klebstoffs, der für die Befestigung der Wärmeisolierung aufgebracht worden war, zur Korrosion des Tankmaterials geführt. Die Auswirkungen einer schleichenden Krise werden anfangs meist kaum realisiert, bis sie schließlich zur Eskalation der Situation führen und der Druck auf die Beteiligten sehr groß wird. Ein Hersteller von Produktionsmaschinen hatte zur Reduzierung der Herstellkosten einen hoch belasteten Träger in seinem Maschinengestell konstruktiv überarbeitet. Dabei wurde der massiv ausgeführte Träger durch ein aus zwei U-Profilen zusammengeschweißtes Vierkantrohr ersetzt. Nach

214 11 Krisen bewältigen

etwa einem Jahr gab es die erste Reklamation, da eine dieser Schienen, bedingt durch die hohe Belastung, gebrochen war. Die Schiene wurde vom Service ausgetauscht. Zunächst kamen weiter Störungsmeldungen gleichen Inhalts nur sporadisch, doch mit fortschreitender Zeit stieg die Zahl der Reklamationen zunehmend an. Inzwischen ist die gesamte gelieferte Maschinenpopulation von der genannten Problematik betroffen. Die periodische Krise ist gekennzeichnet durch aufeinander folgende eruptive Krisen auf Basis der gleichen Ursache(n), wobei die Auswirkungen typischerweise nur symptomatisch behandelt werden. Charakteristisch ist hierbei der kontinuierlich zunehmende Handlungsdruck. In der Entwicklung eines medizintechnischen Produktes kam es aufgrund unterschiedlichen Verständnisses der Entwicklungsaufgabe zwischen Ingenieuren und Ärzten zu einer unvollständigen Anforderungsklärung. In einem ersten Schritt wurden die für die Entwicklung des Gerätes fehlenden Informationen per Telefon eingeholt, aber nicht dokumentiert. In einem nächsten Schritt wurde dann eine Anforderung vergessen, weil diese nicht im Lastenheft abgebildet war. Schließlich wurde sogar eine falsche Sicherheitsbestimmung für die Entwicklung zugrunde gelegt, sodass sich die Markteinführung des Gerätes deutlich verzögerte.

11.2 Methoden zur Bewältigung von Krisen Krisenmanagement ist in jeweils unterschiedlicher Deutung in Politik, Psychologie, Wirtschaftswissenschaften und Technik ein wichtiges Thema, die dort vorgeschlagenen Vorgehensweisen und Methoden jedoch weisen Ähnlichkeiten auf. In diesem Kapitel werden vor allem solche Krisen betrachtet, die auf operativer oder strategischer Ebene einen direkten Bezug zur Produktentwicklung und zum Produkt haben. Dementsprechend erfordert die Bewältigung einer Krise eine Änderung des Produktes oder eines damit verknüpften Prozesses. Die prinzipielle Vorgehensweise bei der Produktentwicklung im Krisenfall unterscheidet sich nicht von den unter normalen Randbedingungen angewendeten Vorgehensweisen. Die grundlegenden Vorgehensweisen zur Bewältigung einer Krise sind mit dem Standardweg durch das Münchner Vorgehensmodell vergleichbar. Um jedoch den veränderten Randbedienungen hinsichtlich Zeitdrucks und der Auswirkungen vorhandener Fehler im Produkt gerecht zu werden, wird mit einem reduzierten Methodenspektrum gearbeitet. Zudem werden Sofortmaßnahmen vorgeschaltet, um den Schaden zu begrenzen. Dabei rücken folgende Aspekte im Falle einer Krise in den Mittelpunkt: • Nicht die Innovationshöhe der Lösung ist ausschlaggebend, sondern deren schnelle und risikoarme Umsetzbarkeit. • Die zeitlichen Rahmenbedingungen erlauben keine lang andauernde Planung. • Erneute Rückschläge müssen von Beginn an vermieden werden. Der präventiven Zielabsicherung kommt also eine besonders hohe Bedeutung zu.

11.2 Methoden zur Bewältigung von Krisen 215

Abb. 117. Münchner Vorgehensmodell und Schritte zur Bewältigung einer Krise

Alle diese Einflüsse bedingen ein deutlich lineareres Vorgehen als im Münchner Vorgehensmodell und führen zu einem nachdrücklich präskriptiven Charakter des Vorgehensmodells für Krisen in der Produktentwicklung. Je nach Unternehmenskontext kann die Implementierung des Modells unterschiedliche Formen annehmen. Häufig geschieht dies in Form von Krisenhandbüchern oder Leitfäden, die als Vorbereitung auf Notfälle dienen und für solche Situationen ein reduziertes Spektrum an anzuwendenden Methoden vorschlagen. Sinnvollerweise werden diese etwa um vorformulierte Pressemitteilungen und wichtige Hintergrundinformationen ergänzt, um das Unternehmen bestmöglich auf eine Krise vorzubereiten.

216 11 Krisen bewältigen

Zudem muss eine Krise kontinuierlich hinsichtlich der Zielerreichung kontrolliert werden. Dabei sind der Zeit- und Ergebnisdruck maßgeblich. Zwei wichtige Rollen, die in einem Krisenstab zur Bewältigung einer Krise notwendig sind, sind daher ein effektives Zeitmanagement sowie die ständige Betrachtung möglicher Auswirkungen einzelner Handlungen.

Abb. 118. Vorgehensmodell zur Bewältigung von Krisen in der Produktentwicklung

11.2 Methoden zur Bewältigung von Krisen 217

11.2.1 Wie können die Auswirkungen einer Krise ermittelt werden? Tritt ein Krisenfall, zum Beispiel in Form einer Schadensmeldung durch einen Kunden, ein, müssen zunächst das Ausmaß und die Bedeutung der Krise ermittelt und bewertet werden. Dazu sind die zu erwartenden Auswirkungen beim Kunden bezogen auf das Umfeld (Umwelt, Gesetze, Öffentlichkeit etc.) sowie auf das Unternehmen zu betrachten. Dies kann durch die Bildung von Auswirkungsszenarios erfolgen, die neben einer wahrscheinlichen auch eine optimistische (best case) und eine pessimistische (worst case) Einschätzung beschreiben. Typischerweise geschieht dies in Zusammenarbeit mit Experten, die sich auf Basis ihrer Kompetenzen mit den möglichen Konsequenzen der Krise auseinander setzen. Diese können mithilfe von Elementen der Szenariotechnik (beispielsweise Vergleich mehrerer mittels Prognostik erstellter Szenarios in einem Portfolio) vergleichend abgeschätzt werden. Zur Unterstützung sind hierzu Checklisten zweckdienlich, die unternehmensindividuell die Krisensituation aus Sicht des Kunden und des Unternehmens abfragen. Mögliche Fragestellungen können zum Beispiel sein: • • • • •

Welche Informationen liegen vor? Wie zuverlässig sind die Informationen? Welche Schadensfälle sind denkbar? Welche Konsequenzen drohen im Sinne der Produkthaftung? Sind Sofortmaßnahmen einzuleiten?

Der Einsatz von Methoden, die zur Risikominimierung vorgesehen sind, ist an dieser Stelle ebenfalls denkbar. So können mithilfe einer Störfallablaufanalyse [DIN 25419 Teil 1] oder mithilfe einer FMEA unerwünschte Ereignisse prognostiziert werden, die aus dem gemeldeten Schaden resultieren können. Zur Einschätzung der Notwendigkeit von Sofortmaßnahmen kann auf die Ergebnisse der Bildung der Auswirkungsszenarios zurückgegriffen werden. Je nach Zeitdruck und Gefahrenlage sind der Situation entsprechende Maßnahmen zu ergreifen. Eine konstruktive Sofortmaßnahme könnte eine unter Umständen kostspielige Modifikation des Produktes oder des Herstellungsprozesses sein. Zum Beispiel kann die Integration zusätzlicher Sensorik und Aktorik sowie einer Steuereinheit mit Software zur Verhinderung bestimmter Betriebszustände einer der Lösungsansätze sein. Eine zu vermeidende Sofortmaßnahme wäre die Einleitung einer Rückrufaktion von bereits auf dem Markt befindlichen Produkten. Sofortmaßnahmen müssen bei Bedarf parallel zur Entwicklung konstruktiver Maßnahmen oder sogar noch vor der Bildung von Auswirkungs- und Handlungsszenarios eingeleitet werden. Es kann sich dabei auch ausschließlich um eine Symptombekämpfung handeln, die aber zur Verhinderung von weiteren Schäden unerlässlich ist.

218 11 Krisen bewältigen

11.2.2 Wie können Handlungsmöglichkeiten in einer Krise entwickelt werden? Ist die Tragweite eines Krisenfalls durch die Bildung von Auswirkungsszenarios abgeschätzt worden, muss im nächsten Schritt festgelegt werden, was zu tun ist beziehungsweise getan werden kann, um das Problem zu lösen. Verschiedene mögliche Maßnahmen müssen darauf hin überprüft werden, in wieweit sie Erfolg versprechend sind. Die erarbeiteten Handlungsmöglichkeiten sollten dabei unterschiedliche Ebenen (Service, Vertrieb, Entwicklung etc.) fokussieren. So kann es beispielsweise von enormer Wichtigkeit sein, parallel zur Entwicklung von konstruktiven Lösungsideen flankierende Aktivitäten des Service, der Öffentlichkeitsarbeit und des Marketing einzuleiten. Für Entwickler steht die Klärung der Frage im Mittelpunkt, welche Modifikationen am Produkt oder den Prozessen (zum Beispiel Fertigungs- und Montageprozess) prinzipiell möglich sind. Die Kenntnis der Freiheitsgrade des Produktes und der Prozesse ist von enormer Bedeutung. Bestimmte Änderungen müssen wegen ihrer möglichen Folgewirkungen vor der Umsetzung unter Umständen sehr intensiv geprüft werden. Die Modifikation beispielsweise von Form gebenden Werkzeugen lässt sich oft schon im Vorfeld ausschließen, da sie sehr zeit- und kostenintensiv ist und zusätzlich neue Risiken in sich birgt. Eine Möglichkeit zur Beurteilung bieten Einflussmatrizen. Wegen des erheblichen Aufwands zur Erarbeitung dieser Matrizen ist es im Zuge eines präventiven Krisenmanagements vorteilhaft, wenn diese Methoden bereits im Vorfeld genutzt wurden und die entsprechenden Informationen über die Beziehungen zwischen den Bauteilen untereinander, den Bauteilen und Funktionen sowie den Funktionen untereinander direkt verfügbar sind. Die erarbeiteten Handlungsalternativen werden schließlich in Form sinnvoller Handlungsszenarios gebündelt und beschrieben. Die Erstellung dieser Szenarios sollte in einem kleinen Team im Sinne einer Expertenrunde erfolgen. Ein Portfolio kann genutzt werden, um die Erfolgswahrscheinlichkeit der jeweiligen möglichen Handlungsszenarios dem erwarteten Aufwand gegenüberzustellen [Jokele et al. 2003]. Basierend auf diesen Informationen werden mögliche Maßnahmen formuliert und hinsichtlich ihres Erfolgs und Aufwands gewichtet. 11.2.3 Wie kann die Umsetzung von Maßnahmen in einer Krise geplant werden? In einer Krise ist eine zu detaillierte Planung meist nicht sinnvoll, da dies wertvolle Ressourcen bände. Wichtig ist also, bei der Planung den richtigen Auflösungsgrad zu finden. Im Fall der Überplanung wird das eigentliche Handeln verzögert. Im Falle der Unterplanung besteht dagegen die Gefahr eines nicht zielorientierten Agierens [Strohscheider et al. 1993], was häufig in Form von „Aktionismus“ zu beobachten ist. Daher sollte auf Basis einer Grobplanung die ergebnisabhängige Fein-

11.2 Methoden zur Bewältigung von Krisen 219

planung rollierend im Prozess erfolgen und sich am jeweiligen Erkenntnisgewinn orientieren. Neben der schwierigen Planungssituation bewirkt der für die Krisensituation charakteristische Zeitdruck auch eine Veränderung der Arbeitsweise der Beteiligten. Je nach Ausmaß des Zeitdrucks und individueller Vorgehensweise reagieren Problemlöser mit verschiedenen Anpassungsmechanismen im Sinne ihres emotionalen Verhaltens auf die Extremsituation. In der Psychologie sind vor allem Akzeleration, Filtration und Vermeidung als Anpassungsmechanismen als Mechanismen bekannt, mit denen Individuen Entscheidungsaufgaben unter Zeitdruck lösen. Die Akzeleration ist eine Beschleunigung der kognitiven Verarbeitung. Dabei wird versucht, sämtliche Informationen zu verarbeiten, die für die Entscheidungsfindung wichtig sind. Gleichzeitig besteht aber die Gefahr, dass aufgrund der kognitiven Überforderung Fehler auftreten. Daher sind in einer Krisensituation eine Rückkopplung und ein diskursiv geprägter Gedankenaustausch mit mindestens einem weiteren Experten von großer Bedeutung. Im Rahmen der Filtration findet eine subjektive Auswahl von Informationen statt, die für die jeweilige Entscheidungsfindung herangezogen wird. Im günstigsten Fall können so ohne kognitive Überlastung relativ gut vorbereitete Entscheidungen getroffen werden, gerade wenn es sich um sehr erfahrene Individuen handelt. Um aber einer falschen Filtration vorzubeugen, sollte eine Checkliste mit grundlegenden Fragen der Krisenbewältigung jederzeit verfügbar sein. Der Anpassungsmechanismus der Vermeidung führt zu einem eventuell vollständigen Rückzug aus der Entscheidungsaufgabe. Wichtige Aufgaben werden nicht bearbeitet und Entscheidungen werden eher zufällig, basierend auf der flüchtigen Betrachtung hervorstechender oder bekannter Merkmale gemacht. Dieses Verhalten wird auch Horizontalflucht genannt. Unter Vertikalflucht hingegen versteht man den vollständigen Ausstieg aus der Realität – wie das Arbeiten auf einer rein abstrakten Ebene ohne Bezug zur tatsächlichen Problematik [Dörner 1999]. Vor dem Hintergrund der Planbarkeit und der Gefahr von Horizontal- oder Vertikalflucht bietet sich die Verwendung eines Handlungsplanungsblatts an, wie es auch zur Zusammenstellung von Handlungsempfehlungen verwendet werden kann. Es unterstützt die Planung sowohl auf operativer Ebene als auch auf der Ergebnisebene des Drei-Ebenen-Modells [Giapoulis 1998], indem die Aspekte Ziel, Motivation, geplantes Vorgehen sowie die erwarteten Ergebnisse abgefragt werden. Damit kann dieses Formblatt sowohl zur Detail- als auch zur Grobplanung verwendet werden. Bevor eine Handlung initiiert wird, beschreibt der Entwickler, welches Ziel er verfolgt und warum er dieses Ziel erreichen möchte. Es folgt die Erläuterung des geplanten Vorgehens und eine möglichst genaue Beschreibung, wie die Ergebnisse dokumentiert werden (zum Beispiel anhand einer Liste mit möglichen Fehlerursachen). Vor allem anhand der Dokumentation der erwarteten Ergebnisse erfolgt eine Überprüfung, ob Ziel, Motivation und geplantes Vorgehen konsistent sind. Dadurch wird einer möglichen Vermeidung entgegengewirkt und der Ansatz einer ergebnisabhängigen Planung in die Praxis umgesetzt. Zudem unterstützt die Auseinandersetzung mit der Aufgabe die methodische Reflexion und Antizipation der geplanten Handlung.

220 11 Krisen bewältigen

Abb. 119. Handlungsplanungsblatt

Das Handlungsplanungsformblatt kann und soll auf unterschiedlichen Ebenen eingesetzt werden. So können konstruktive Änderungen geplant werden, die Versuche an defekten Bauelementen, die Strategie zur Öffentlichkeitsarbeit oder Planung der Abschätzungen der Änderungsauswirkungen einer technischen Lösung zur Krisenbewältigung. 11.2.4 Wie können Maßnahmen in einer Krise umgesetzt werden? Durch die Bildung unterschiedlicher Auswirkungs- und Handlungsszenarios wird eine Übersicht über die Situation einschließlich der Freiräume geschaffen. Diese sollte die möglichen Folgen sowie die Freiheitsgrade des Prozesses und des Produktes umfassen. Im Hinblick auf den Zeitdruck wird es häufig kaum möglich sein, die Ursachenanalyse vollständig abzuschließen und dann erst mit der Lösungssuche zu beginnen. Es müssen also bereits Lösungen erarbeitet werden, während parallel noch die Ursachenanalyse mit Hilfe von Methoden sowohl der Problemstrukturierung als auch der Eigenschaftsanalyse durchgeführt wird. Die Lösungssuche stellt eine Umsetzung des vorher ausgewählten Handlungsszenarios dar. Dabei erfolgt die Lösungssuche auf Basis der ermittelten Freiheitsgrade von Produkt und Prozess. Eine Möglichkeit, das Vorgehen bei der Lösungssuche zu optimieren, ist die diskursive Lösungssuche mit abstrakten Zielformulierungen in Kleingruppen von zwei bis drei Personen [Wulf 2002]. Die

11.2 Methoden zur Bewältigung von Krisen 221

geringe Gruppengröße kommt gerade im Krisenfall der begrenzten Ressourcenverfügbarkeit entgegen. Die diskursive Lösungssuche unterstützt die Generierung von durchdachten Lösungen. Das Lösungsfeld wird dadurch zwar eingeschränkt, was aber vor dem Hintergrund des Zeit- und Lösungsdrucks sowie der Forderung nach einer Risikominimierung nicht nachteilig ist. Analysen zur Verifikation der Ergebnisse erfolgen ausschließlich in Bezug auf die wirklich relevanten Merkmale, und auch dies geschieht nur so genau wie unbedingt erforderlich. Dadurch wird die Entscheidung grundlegend vorbereitet. Im Anschluss an die Lösungssuche und -verifikation folgt die Auswahl der umzusetzenden Lösung. Dabei müssen besonders die verfügbaren Ressourcen in Entwicklung, Beschaffung, Fertigung, Montage, Service etc. berücksichtigt werden. Für die Umsetzung können fünf alternative Schritte unterschieden werden, die bei der Bearbeitung einer konstruktiven Aufgabenstellung eingeschlagen werden können [Giapoulis 1998]: • • • •

Zusätzliche eingehende Analyse Korrigierendes Entwickeln (Weiterentwicklung, Verbesserung) Generierendes Entwickeln (Neuentwicklung) Ignorieren der ersten spontanen Analyseergebnisse (bei Bedarf spätere Aktivitäten) • Prozessunterbrechung, um auf der Ebene der strategischen Planung Änderungen vorzunehmen Um zu einer Entscheidung bezüglich des weiteren Vorgehens zu kommen, sollten die weiteren Schritte nach den Kriterien Nutzen, Aufwand und Risiko bewertet werden. Dazu kann eine Checkliste mit Leitfragen herangezogen werden, welche ein systematisches Bewertungsschema darstellt, das der Entwickler ohne großen Aufwand und Formalismus einsetzen kann. 11.2.5 Wie können ähnliche Krisen in Zukunft vermieden werden? Ist das Problem erfolgreich behoben worden, sollte nicht sofort zum Tagesgeschäft übergegangen werden, ohne aus der Krise zu lernen. Zielsetzung dabei ist die Prävention zukünftiger Krisen. Nicht nur das wiederholte Auftreten des gleichen Problems sondern auch ähnlicher Fehler sollen zukünftig verhindert werden. Voraussetzung für einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess ist die Dokumentation des aufgetretenen Krisenfalls. Dies umfasst die Beschreibung des Problems sowie das Vorgehen zu dessen Lösung. Erfolgte die Planung der Vorgehensweise anhand des Handlungsplanungsblatts, kann dieses sehr gut eingesetzt werden, um über die Geschehnisse zu reflektieren. Der Vorteil in der Verwendung dieses Formblatts ist, dass elementare Informationen bereits in der Planungsphase kurz und knapp dokumentiert wurden und so der Aufwand für die Erstellung einer nachträglichen Dokumentation vermieden werden kann. In einem abschließenden Treffen des Krisenstabs kann die Vorgehensweise hinsichtlich ihrer Effektivität und Effizienz diskutiert werden. Ergebnisse dieser Abschlussbesprechung sollten

222 11 Krisen bewältigen

konkrete Maßnahmen sein, die im Sinne der Prävention ein erneutes Auftreten einer solchen Krise vermeiden oder zumindest ihre Folgen eingrenzen. Die Verbesserungsvorschläge können sowohl das Produkt als auch die Organisation und den Prozessablauf betreffen. Wichtig dabei ist, dass die identifizierten Verbesserungspotenziale auch wirklich im Unternehmen umgesetzt werden. Daher sollte ein Maßnahmenplan aufgestellt werden, in dem die einzuleitenden Schritte und die erwarteten Verbesserungen benannt sind.

11.3 Ausfall der Steuerung einer Anlage Ein Hersteller in Kleinserie produzierter Anlagen hat von einem neu entwickelten Modell eine erste Maschine ausgeliefert und beim Kunden in Betrieb genommen. Die Krise begann damit, dass beim Anfahren der Anlage die automatische Selbstprüfung eine Störung meldete und daraufhin die Anlage hochlief. Bei dieser automatischen Selbstprüfung handelt es sich um eine durch einen Rechner durchgeführte Prüfung der Funktionen der Anlage. Diese Prüfung ist aus Sicherheitsgründen notwendig und soll verhindern, dass eine nicht zu 100 % funktionsfähige Anlage betrieben wird. Die erste Maßnahme nach Eingang der Information war die Verifikation der Krisenmeldung. Parallel dazu wurden kurzfristig verfügbare Informationen über die Anlage, den Kunden und den aufgetretenen Fehler zusammengetragen. Diese Informationen dienten der Erstellung von Auswirkungs- und Handlungsszenarios. Die Fragen, die für das Auswirkungsszenario gestellt wurden, konzentrierten sich im Wesentlichen auf die Abschätzung der Kosten, die durch die Krise für den Kunden und das eigene Unternehmen entstehen könnten: • • • •

Wie viele Anlagen sind derzeit im Betrieb? Bei wie vielen Anlagen ist der Fehler aufgetreten und wie oft? Was kostet der Ausfall einer Anlage pro Tag? Sind die Anlagen noch in der Gewährleistungspflicht?

Die Fragen wurden in einer ersten Besprechung der Krisensituation zusammengestellt und entweder direkt beantwortet oder im Anschluss an die Besprechung recherchiert. Durch diese Informationen konnten in Kürze verschiedene Szenarios entworfen werden, um die Auswirkungen der Krise auf das eigene Unternehmen und den Kunden besser einschätzen zu können. Mit Hilfe von UrsacheWirkungsanalysen wurden die verschiedenen Szenarios beurteilt und es wurde abgeschätzt, wie die Auswirkungen zu quantifizieren seien. Vor allem das worst case Szenario war Gegenstand der Diskussion. Es bedeutete die komplette Stilllegung aller Anlagen, die mit der Steuerung ausgerüstet worden waren, sowie deren anschließender Umbau, verbunden mit allen Aufwendungen für eine erneute Zulassung der Anlage. Dies hätte für das Unternehmen aufgrund der hohen Ausfallkosten den höchsten finanziellen Verlust bedeutet. Daher war die Abschätzung der Eintrittswahrscheinlichkeit dieses Falles von erheblicher Bedeutung.

11.3 Ausfall der Steuerung einer Anlage 223

Durch diese Szenariobildung war der Handlungsdruck in dieser Krise schnell ermittelt und den agierenden Personen die möglichen Auswirkungen auf das Unternehmen bekannt.

Abb. 120. Gegenüberstellung der ermittelten Handlungsszenarios in einem Portfolio

Parallel zum Auswirkungsszenario wurden mögliche Handlungsszenarios entwickelt. Dazu wurden die technischen Unterlagen der Anlage hinsichtlich des aufgetretenen Fehlers gemeinsam mit den verantwortlichen Entwicklern analysiert. Im Rahmen der Ursachenanalyse wurde die relationsorientierte Funktionsstruktur zu Hilfe genommen, die bereits während der Entwicklung erstellt wurde. Auf dieser Basis gelang es sehr schnell, die möglichen Ursachen für den Fehler übersichtlich darzustellen. Die Sichtung der Unterlagen hatte gezeigt, dass der Fehler in der automatischen Prüfung durch ein Schieberventil verursacht worden sein könnte, welches aufgrund der kalten Witterung unter Umständen nicht schnell genug geöffnet hatte und sich somit der Druck nicht in der vorgeschriebenen Zeit aufbauen konnte. Laut Vorschrift des Betreibers sollte nach fünf Sekunden 95 % des maximalen Druckes aufgebaut sein. Bei dem automatischen Testlauf vor dem Start der Anlage wurde dieses Ergebnis offensichtlich nicht erreicht. Als eine mögliche Ursache für die Fehlermeldung wurde unter anderem auch die Möglichkeit einer fehlerhaften Messung betrachtet. Mithilfe der relationsorientierten Funktionsstruktur konnten bereits Komponenten identifiziert werden, deren konstruktive Änderung ein Öffnen des Ventils auch bei tiefen Temperaturen sicherstellen würde. Gleichzeitig wurde der Änderungsaufwand dem erwarteten Lösungserfolg gegenübergestellt. Auf diese Weise konnten die Handlungsszenarios bewertet werden. Eine Abschätzung des Änderungsaufwands und des erwarteten Erfolgs hinsichtlich der Problemlösung, führte zur Festlegung von mehreren Maßnahmen, die auf Handlungsplanungsblättern definiert wurden.

224 11 Krisen bewältigen

Abb. 121. Beispiele für ausgefüllte Handlungsplanungsblätter

Aufgrund der schnellen Reaktion und der parallel laufenden Aktivitäten wurde der Kunde vorerst beruhigt. Die Messungen an der Anlage ergaben dann, dass sich der Druck sehr wohl in der vorgeschriebenen Zeit aufbaute, jedoch die Software für die Auswertung des automatischen Tests nicht bei fünf Sekunden und 95 % des Druckes, sondern bei drei Sekunden und 90 % des Druckes bereits eine Fehlermeldung erzeugte. Diese Einstellung war durch die Übernahme von Softwarekomponenten aus einem vorherigen Projekt übernommen und nicht an die neue Anlage angepasst worden. Der Fehler wurde jedoch erst erkannt, als das Ventil bedingt durch die tiefen Temperaturen etwas langsamer öffnete. Die Möglichkeit der fehlerhaften Messung war bereits bei Erstellung der relationsorientierten Funktionsanalyse zur Krisenbewältigung in Erwägung gezogen worden und begründete die Durchführung einer Messreihe. Das Problem konnte somit durch eine geringfügige Softwareänderung gelöst werden. In einer Reflexion wurden der Fehler, seine Ursachen und die Vorgehensweise bei der Problemlösung anhand der Handlungsplanungsblätter diskutiert und Maßnahmen erarbeitet, um zukünftig solche Fehler zu vermeiden. Als Maßnahme wurde beschlossen, eine Änderung des Prozessablaufs zur Freigabe von Software vorzunehmen.

11.4 Zusammenfassung 225

11.4 Zusammenfassung Fehler in der Produktentwicklung sind unvermeidbar und treten auch im Rahmen von methodischer Entwicklung trotz umfangreicher Überwachung der Zielkontrolle auf. Hat ein Fehler gravierende Auswirkungen und ist die zur Verfügung stehende Zeit für die Lösung des Problems sehr knapp, so handelt es sich um eine Krise. Das prinzipielle Vorgehen bei der Problemlösung im Sinne des Münchener Vorgehensmodells wird dadurch nicht beeinflusst. Entscheidend ist, dass die Auswirkungen und Handlungsmöglichkeiten in dieser Situation möglichst schnell erfasst werden. Unter Umständen müssen auch Sofortmaßnahmen zur Schadensbegrenzung eingeleitet werden, noch bevor die genaue Fehlerursache bekannt ist. Um die zur Verfügung stehende Zeit für die Lösungssuche optimal nutzen zu können, muss der Lösungsraum bewusst auf die in dieser Situation möglichen Freiheitsgrade von Produkt und Prozess eingeengt werden. Eine ergebnisabhängige Planung der Arbeitsschritte unterstützt das zielgerichtete und hochgradig parallelisierte Vorgehen. Dazu ist eine intern und unter Umständen auch extern orientierte sehr gute Kommunikation erforderlich. Bei der Lösungssuche im Krisenfall steht die Generierung funktionssicherer Lösungen im Vordergrund und nicht die Entwicklung möglichst innovativer Lösungen.

12 Arbeitsmethoden in der industriellen Praxis

Methoden leisten einen wertvollen Beitrag zur Erhöhung der Effizienz und Effektivität der täglichen Arbeit in der Produktentwicklung. Mit methodischer Hilfe können Ziele direkter erreicht werden. So mancher „Umweg“ kann auf diese Weise vermieden werden. Natürlich sind auch beim Einsatz von Arbeitsmethoden Iterationsschritte notwendig, doch können diese auf ein sinnvolles und dadurch handhabbares Maß reduziert werden. Gleichzeitig führt die Systematik eines methodischen Vorgehens dazu, Fehler und Schwachstellen zu vermeiden. Die Reduzierung von Fehlentwicklungen ist ein messbares Ergebnis. Die Arbeitsmethoden sind im Anhang dieses Buches bewusst in einer modularen Art und Weise dargestellt. So kann der Leser gleiche oder ähnliche Bausteine in unterschiedlichen Methoden erkennen. Dadurch wird er befähigt, bei einer vorliegenden Problem- und Aufgabenstellung die passenden Bausteine auszuwählen und diese dann situationsspezifisch anzupassen. Scheinbar starre Vorgaben der Methodenanwendung werden dadurch aufgelöst und ein flexibles Vorgehen erreicht.

Abb. 122. Der Beitrag von Arbeitsmethoden in der industriellen Praxis

228 12 Arbeitsmethoden in der industriellen Praxis

Methoden unterstützen den Entwickler, mit den Möglichkeiten und Grenzen seiner individuellen intellektuellen Fähigkeiten gezielt umzugehen, weil sie Stärken zur Wirkung bringen und Schwächen weitgehend ausgleichen. Nachfolgende Stichpunkte sind nur ausgewählte Belege dafür: • Barrieren wie Denkblockaden und Lösungsfixierungen, die ein zielgerichtetes Handeln erschweren, werden mithilfe von Methoden überwunden. • Komplexe Aufgabenstellungen werden durch ein strukturiertes Arbeiten, wie beispielsweise das Herunterbrechen in handhabbare Arbeitsumfänge, bewältigt. • Methoden tragen dazu bei, zum Beispiel aus individuellen Opportunitätsgründen resultierende voreilige Festlegungen zu vermeiden. • Eine konstruktive Selbstkritik und Selbstreflexion wird durch Methoden unterstützt, ja sogar oftmals gefordert. • Kreativität, welche für die Produktentwicklung von essenzieller Bedeutung ist, wird durch Methoden zielgerichtet unterstützt. • Wesentliche und kritische Punkte eines Sachverhalts (zum Beispiel eines Produktes, einer Situation, einer Aufgabe) werden schneller herausgearbeitet. • Die Objektivität bei der Einschätzung von Sachverhalten wird gefördert. • Durch gezielte Variationen im methodischen Vorgehen wird Gewöhnung und das Einlaufen oftmals alt hergebrachter Denkmuster vermieden. Ein Kennzeichen heutiger Produkte und Prozesse ist ihre hohe Komplexität. Neben der Vielzahl und Verschiedenartigkeit der Systemelemente sind auch die Wechselbeziehungen sowohl zwischen diesen Elementen als auch mit der Systemumgebung ausschlaggebend für die Komplexität eines technischen Systems. Eine weitere Einflussgröße stellt die Anzahl und Verschiedenartigkeit der Zustände dar, die das System einnehmen kann. Mit dieser Komplexität gilt es verantwortlich umzugehen und sie möglichst sicher zu beherrschen. Dabei unterstützen Arbeitsmethoden den Entwickler in vielfältiger Weise: • Der Einsatz von Methoden fördert das Erkennen und Beachten von Zusammenhängen. Dadurch können Fernwirkungen, wie zum Beispiel Änderungsabhängigkeiten, frühzeitig erkannt werden. • Abstraktion ermöglicht Generalisierungen und unterstützt den Überblick. • Strukturierung unterstützt geeignete Formen der Zerlegung des Gesamtproblems. • Wesentliche Dinge können auf diese Weise besser herausgearbeitet werden. • Stufenweise Konkretisierung und Rekombination nach einer Zerlegung ermöglichen kontrollierbare Prozesse.

12 Arbeitsmethoden in der industriellen Praxis 229

Der steigende Anteil der Teamarbeit erfordert eine stetig verbesserte Kooperation und Kommunikation. Die Effektivität und die Effizienz der Teamarbeit muss kritisch betrachtet werden, da in der industriellen Praxis diese Arbeitsgestaltung einen zunehmend breiten Raum einnimmt und dabei häufig ein schlechter Wirkungsgrad zu beobachten ist. Analog ihrer Wirkungsweise beim Individuum werden Methoden hier in folgender Weise zur Unterstützung der Arbeit im Team wirksam: • Methoden dienen als Hilfsmittel für die Kommunikation zwischen Individuen und die Koordination von Abläufen und den daran Beteiligten. • Die Verbesserung des Sozialverhaltens einzelner Mitarbeiter wird durch systematisches Vorgehen gefördert. • Voreilige Festlegungen (zum Beispiel durch die Dominanz einzelner Personen) werden durch Arbeitsmethoden verhindert. • Methodisches Vorgehen forciert diskursive Prozesse und Selbstkritik in Gruppen. • Arbeitsmethoden unterstützen die Fokussierung auf wesentliche und kritische Punkte. • Arbeitsmethoden unterstützen eine möglichst objektive Beschreibung von Situationen oder Lösungsalternativen und stärken somit deren sachbezogene Handhabung. Dies kommt besonders Bewertungs- und Entscheidungsprozessen zugute. • Methoden regeln außerdem, wie Sachverhalte zu beschreiben sind (Anforderungsliste, Funktionsmodelle etc.) und schaffen damit eine gemeinsame Basis für eine Kommunikation. • Implizite Zusammenhänge werden durch Methoden explizit und daher kommunizierbar gemacht. Der Umgang mit Information und Wissen gewinnt als wesentlicher Wettbewerbsfaktor in den Unternehmen zunehmend an Bedeutung. Information und Wissen zu vermehren, zu teilen, zu verbreiten und gemeinsam im Unternehmen zu nutzen, setzt neben einer adäquaten Unternehmenskultur auch die Anwendung geeigneter Arbeitsmethoden voraus: • Durch ihren reflektierenden Charakter unterstützen Methoden den Wissenserwerb in hohem Maße. • Methoden fördern eine nachvollziehbare Dokumentation. • Mechanismen der Weitergabe von Information und Wissen sind methodeninhärent und bereichern dadurch den Umgang mit Information und Wissen ganzheitlich im Unternehmen. • Die Schaffung neuer Informationen und neuen Wissens ist zentraler Bestandteil methodischen Handelns.

230 12 Arbeitsmethoden in der industriellen Praxis

Ziel- und Handlungsorientierung sind zwei Faktoren, die heutzutage im Rahmen der Produktentwicklung immer stärker an Bedeutung gewinnen. Der Einsatz von Arbeitsmethoden trägt maßgeblich zu einer ziel- und handlungsorientierten Arbeitsweise bei: • Durch den Einsatz von Methoden lässt sich die Zahl der Iterationen im Entwicklungsprozess reduzieren. Auf diese Weise kann dem Zeitdruck begegnet werden, der durch die stetig geringer werdende zur Verfügung stehende Entwicklungszeit aufkommt. • Die steigende Komplexität neuer Produkte, gepaart mit kürzeren Entwicklungszeiten und wachsendem Kostendruck, erhöht die Entwicklungsrisiken für die Unternehmen. Methoden helfen finanzielle und technische Risiken zu kontrollieren. • Faktoren wie die wachsende Globalisierung erhöhen den Leistungsdruck auf die Unternehmen um sich im internationalen Wettbewerb zu behaupten. Zielund handlungsorientiertes Arbeiten, gefördert durch den Einsatz von Methoden, kann helfen diesem Druck zu begegnen. Die produktentwickelnden Unternehmen unterliegen einer Nachweispflicht bezüglich der Entstehung ihrer Produkte als auch der Qualität der Produkte selbst. Die Erfüllung dieser Nachweispflicht ist besonders beim Auftreten eines Schadenfalls von großer Bedeutung für das weitere Bestehen des Unternehmens. • Durch die Methodenanwendung entstehen verbindliche Arbeitsdokumente, die zur Absicherung einzelner Entwickler beziehungsweise des ganzen Unternehmens herangezogen werden können. • Der Einsatz von Methoden hält die Entwickler zur Orientierung am Stand der Technik an. Durch sorgfältige Analyse der Wettbewerber und der sonstigen Geschehnisse im strategischen Umfeld des Unternehmens kann sichergestellt werden, dass die im Unternehmen eingesetzten Methoden, Fertigungsverfahren, Sicherheits- und Qualitätsstandards dem aktuellen Stand entsprechen. Insgesamt führt der Einsatz von Methoden dazu, die Risiken innerhalb einer Produktentwicklung zu minimieren, das heißt die gesteckten Ziele ohne die Entstehung von Krisen zu erreichen. Das Erlernen und die Einführung von Methoden in der industriellen Praxis sind deshalb essenzielle Bestandteile eines erfolgreichen Methodentransfers. Erfahrene Trainer sind dazu ebenso erforderlich wie oftmals eine „gesunde Portion“ Hartnäckigkeit und Durchhaltevermögen. Die Erfahrung zeigt, dass der Methodentransfer immer dann von Erfolg gekennzeichnet ist, wenn Methoden im Rahmen konkreter Projekte eingeführt werden und eine begleitende Unterstützung durch kompetente Trainer gewährleistet ist. Unentbehrliche Voraussetzungen sind der Wille und die Überzeugung der Führungskräfte ebenso wie die Motivation der Mitarbeiter.

Literatur

Adunka, R.: Rechnergestützter Bewertungsprozess im Umfeld methodischer Produktentwicklung. Düsseldorf: VDI-Verlag 2003. Ahrens, G.: Das Erfassen und Handhaben von Produktanforderungen. Berlin: TU, Diss. 2000. Akao, Y.: QFD – Quality Function Deployment. Landsberg/Lech: Moderne Industrie 1992. Albers, A.; Schweinberger, D.: The Process Chain „From Market to Produkt“ – A Concrete Instrument for Product Innovation. In: Samuel, S.; Lewis, W. (Eds.): Engineering Design and the Global Economy, 12th International Conference on Engineering Design (ICED’99) München, 24.-26.08.1999. München: Technische Universität München, Konstruktion im Maschinenbau 1999. Altschuller, G. S.: Erfinden – Wege zur Lösung technischer Probleme. Berlin: Verlag Technik 1984. Ambrosy, S.: Methoden und Werkzeuge für die integrierte Produktentwicklung. Aachen: Shaker 1997. (Konstruktionstechnik München, Band 26) Zugl. München: TU, Diss. 1996. Andreasen, M. M.; Hein, L.: Integrated Product Development. Berlin: Springer 1987. Backerra, H.; Malorny, C.; Schwarz, W.: Kreativitätstechniken: Kreative Prozesse anstoßen, Innovation fördern. München: Hanser 2002. Backhaus, K.; Erichson, B.; Plinke, W.; Weiber, R.: Multivariate Analysemethoden. Eine anwendungsorientierte Einführung. Berlin: Springer 2003. Badke-Schaub, P.; Frankenberger, E.: Management kritischer Situationen. Berlin: Springer 2004. In: Culley, S., Duffy, A., McMahon, C., Wallace, K. (Eds.): Proceedings of the 13th International Conference on Engineering Design 2001, Vol. „Design Applications in Industry and Education“, Glasgow (UK), 21.-23.08.2001. Glasgow: I Mech E 2001. Badke-Schaub, P.; Stempfle, J.; Wallmeier, S.: Transfer of experience in critical design situations. Glasgow: ICED 2001. Banse, G.; Käthe, F. (Hg.): Konstruieren zwischen Kunst und Wissenschaft. Berlin: Ed. Sigma 2000. Belbin, M.: Team Roles at Work. Oxford: Butterworth-Heinemann 1993. Bender, B.: Zielorientiertes Kooperationsmanagement. München: Dr. Hut 2001. (Produktentwicklung München, Band 48) Zugl. München: TU, Diss. 2001. Bernard, R.: Early Evaluation of Product Properties within the Integrated Product Development. Aachen: Shaker 1999. (Konstruktionstechnik München, Band 35) Zugl. München: TU, Diss. 1999. Bichlmaier, C.: Methoden zur flexiblen Gestaltung von integrierten Entwicklungsprozessen. München: Utz 2000. (Produktentwicklung München, Band 39) Zugl. München: TU, Diss. 2000. Birkhofer, H.: Analyse und Synthese der Funktionen technischer Produkte. Düsseldorf: VDI-Verlag 1980.

232 Literatur Birkhofer, H.; Lindemann, U.; Albers, A.; Meier, M.: Product development as a structured and interactive network of knowledge - a revolutionary approach. In: Culley, S., Duffy, A., McMahon, C., Wallace, K. (Eds.): Proceedings of the 13th International Conference on Engineering Design 2001, Vol. „Design Applications in Industry and Education“, Glasgow (UK), 21.-23.08.2001. Glasgow: I Mech E 2001. Bono, E.: Laterales Denken für Führungskräfte. Hamburg u. a.: McGraw-Hill 1986. Braess, H.; Seiffert U.: Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik. Wiesbaden: Vieweg 2003. Braun, T.: Methodische Unterstützung der strategischen Produktplanung in einem mittelständisch geprägten Umfeld. München: Dr. Hut 2005. (Produktentwicklung München, Band 60) Zugl. München: TU, Diss. 2005. Braun, T.; Lindemann, U.: Supporting th Selection, Adaption and Application of methods in Product Development. In: Folkeson, A.; Gralén, K.; Norell, M.; Sellgren, U. (Eds.): Proceedings of the 14th International Conference on Engineering Design 2003 (ICED 03), 19.-21.08.2003. Stockholm: Design Society 2003. Breiing, A.; Knosala, R.: Bewerten technischer Systeme. Berlin: Springer 1997. Browning, T. R.: Applying the Design Structure Matrix to System Decomposition and Integration Problems: A Review and New Directions. IEEE Transactions in Engineering Management 48 (2001) 3, S. 292-306. Bundesgesetzblatt Nr. 24 vom 30.4.1998: Gesetz zur Kontrolle und Transparenz im Unternehmensbereich (KonTraG). Bundesanzeiger: Bonn 1998. Bürgel, H. D.; Haller, Ch.; Binder, M.: F&E Management. München: Vahlen 1996. Busl, M.: Neukonzeptionierung einer Siebanlage in der Abwasseranwendung. München: TU, Lehrstuhl für Produktentwicklung, Unveröffentlichte Semesterarbeit 2003. (Nr. 1988) Buzan, T.: The Mind Map Book. London: BBC 1993. Camp, R.: Benchmarking. München: Hanser 1994. Chakrabarti, A.: Defining and supporting design creativity. In: Marjanovic, D. (Ed.): International Design Conference - Design 2006 Dubrovnik (Croatia), 15.-18.05.2006. Zagreb: Sveucilisna tiskara 2006. Daenzer, W. F., Büchel, A.: Systems Engineering. Zürich: Verlag für industrielle Organisation 2002. Danilovic, M., Sandkull, B.: The use of dependence structure matrix and domain mapping matrix in managing uncertainty in multiple project situations. Amsterdam: Elsevier 2005. Danner, S.: Ganzheitliches Anforderungsmanagement für marktorientierte Entwicklungsprozesse. Aachen: Shaker 1997. (Konstruktionstechnik München, Band 24) Zugl. München: TU, Diss. 1996. Demers, M.: Methoden zur dynamischen Planung und Steuerung von Produktentwicklungsprozessen. München: Dr. Hut 2000. (Produktentwicklung München, Band 40) Zugl. München: TU, Diss. 2000. Deming, W. E.: Out of the Crisis. Cambridge: MIT Press 1989. DIN 2330, 13/2: Begriffe und Benennungen; Allgemeine Grundsätze. Berlin, Wien, Zürich: Beuth 1993. DIN 25419: Ereignisablaufanalyse; Verfahren, graphische Symbole und Auswertung. Berlin, Wien, Zürich: Beuth 1985. DIN 66241: Entscheidungstabellentechnik für den Informationsaustausch. Berlin: Beuth 1978.

Literatur 233 DIN 69905: Projektwirtschaft – Projektabwicklung – Begriffe. Berlin, Wien, Zürich: Beuth 1997. DIN EN 1050: Sicherheit von Maschinen. Berlin: Beuth 1997. DIN EN ISO 9000: Qualitätsmanagementsysteme. Berlin: Beuth 2000. Dörner, D.: Bauplan für eine Seele. Reinbeck: Rowohlt 1999. Dörner, D.: Die Logik des Mißlingens. Strategisches Denken in komplexen Situationen. Reinbeck: Rowohlt/rororo 2003. Dreger, W.: Konkurrenzanalyse und Beobachtung – mit System zum Erfolg im Wettbewerb. Esslingen, Expert 1992. Ehrlenspiel, K.: Integrierte Produktentwicklung. München: Hanser 2003. Ehrlenspiel, K.; Kiewert, A.; Lindemann, U.: Kostengünstig Entwickeln und Konstruieren. Berlin: Springer 2005. Eiletz, R.: Zielkonfliktmanagement bei der Entwicklung komplexer Produkte – am Beispiel PKW-Entwicklung. Aachen: Shaker 1999. (Konstruktionstechnik München, Band 32) Zugl. München: TU, Diss. 1999. Eversheim, W.: Innovationsmanagement für technische Produkte. Berlin: Springer 2003. Eversheim, W.: Simultaneous Engineering: Erfahrungen aus der Industrie für die Industrie. Berlin: Springer 2002. Fahrni, F.: Erfolgreiches Benchmarking in Forschung und Entwicklung, Beschaffung und Logistik. München u.a.: Hanser 2002. Ferguson, E.: Das innere Auge: Von der Kunst des Ingenieurs. Basel: Birkhäuser 1993. Frankenberger, E.: Arbeitsteilige Produktentwicklung – Empirische Untersuchung und Empfehlungen zur Gruppenarbeit in der Konstruktion. Düsseldorf: VDI-Verlag 1997. Fuchs, D.: Konstruktionsprinzipien für die Problemanalyse in der Produktentwicklung. München: Dr. Hut 2005. (Produktentwicklung München, Band 58) Zugl. München: TU, Diss. 2005. Furnham: The Brainstorming Myth. In: Bussiness Strategy Review, 11 (2000) 4, S. 21. Gausemeier, J.; Ebbesmeyer, P.; Kallmeyer, F.: Produktinnovation. Strategische Planung und Entwicklung der Produkte von morgen. München: Hanser 2001. Gausemeier, J.; Fink, A.; Schlake, O.: Szenario-Management. Planen und Führen mit Szenario-Management. München: Hanser 1996. Gero, J.; Tversky, B.; Purcell, T.: Visual and Spatial Reasoning in Design II. Sydney: Key Centre of Design Computing and Cognition, University of Sydney 2001. Gerst, M.: Strategische Produktentscheidungen in der integrierten Produktentwicklung. München: Dr. Hut 2002. (Produktentwicklung München, Band 52) Zugl. München: TU, Diss. 2002. Giapoulis, A.: Modelle für effektive Konstruktionsprozesse. Aachen: Shaker 1998. (Konstruktionstechnik München, Band 27) Zugl. München: TU, Diss. 1996. Göker, H. M.: Einbinden von Erfahrung in das konstruktionsmethodische Vorgehen. Düsseldorf: VDI-Verlag 1996. (Fortschritts-Berichte VDI Reihe 1 Nr. 268) Gordon W. J. J.: Synectics. New York: Harper & Row 1961. GPM (Gesellschaft für Projektmanagement): Projektmanagement-Fachmann. Eschborn: Rationalisierungs-Kuratorium der Dt. Wirtschaft 2003. Grabowski, H.; Anderl, R.; Erb, J.; Polly, A.: Integriertes Produktmodell. Berlin: Beuth 1993. Grabowski, H.; Rude, S.; Grein, G.: Universal Design Theory. Aachen: Shaker 1998. Gramann, J.: Problemmodelle und Bionik als Methode. München: Dr. Hut 2004. (Produktentwicklung München, Band 55) Zugl. München: TU, Diss. 2004.

234 Literatur Grässle, A.: Quantensprung durch Veränderungsmanagement zur Unternehmensidentität. München 1993: C.H. Beck 1993. Grunwald, S.: Methode zur Anwendung der flexiblen Produktentwicklung und Montageplanung. München: UTZ 2002. (iwb-Forschungsberichte, Band 159) Zugl. München: TU, Diss. Günther, J.: Individuelle Einflüsse auf den Konstruktionsprozess. Aachen: Shaker 1998. Hacker, W.: Allgemeine Arbeitspsychologie: psychische Regulation von Arbeitstätigkeiten. Bern; Göttingen; Toronto; Seattle: Hans Huber 1998. (Schriften zur Arbeitspsychologie/Nr. 58) Häder, M.; Häder, S.: Die Grundlagen der Delphi-Methode. Ein Literaturbericht. ZUMAArbeitsbericht Nr. 94/2 März 1994 Hellfritz, H.: Innovation via Galeriemethode. Königstein/Ts.: Eigenverlag 1978. Herb, R.: TRIZ – der systematische Weg zur Innovation. Landsberg a. L.: Moderne Industrie 2000. Herbig, B.: Vergleichende Untersuchung von Struktur und Inhalt expliziten und impliziten Wissens im Arbeitskontext. Aachen: Shaker 2001. Higgins, J. M.: 101 Creative Problem Solving Techniques. Winter Park: New Management Publishing Company 1994. Hill, B.: Innovationsquelle Natur: Naturorientierte Innovationsstrategie für Entwickler, Konstrukteure und Designer. Aachen: Shaker 1997. Imai, M.: Kaizen – der Schlüssel zum Erfolg der Japaner im Wettbewerb. München: LangenMüller Herbig 1992. Jokele, B.; Fuchs, D.: Entwicklungstätigkeit in zeitkritischen Situationen. Tagungsband zum 14. Symposium „Design for X“, Neukirchen, 13.-14.10.03. Erlangen: Lehrstuhl für Konstruktionstechnik 2003b: 2003. Jung, C.: Anforderungsklärung in Interdisziplinärer Entwicklungsumgebung. (Produktentwicklung München, Band 61) München: Dr. Hut 2006. Zugl. München: TU, Diss. 2006. Kaplan, R; Norton, D.: Balanced Scorecard. Stuttgart: Schäffer-Poeschel 1997. Katzenbach, J. R.; Smith, D. K.: Teams, der Schlüssel zur Hochleistungsorganisation. Landsberg: Moderne Industrie 2003. Khosrawi-Rad, M. D.: Probleme und Möglichkeiten bei der Definition, Klassifikation, Interpretation und Operationalisierung von Prognose, Prognosemodell, Prognosefehler und Prognosefehlermaße. Hamburg: Dr. Kovac 1991. King, B.: Doppelt so schnell wie die Konkurrenz – Quality Function Deployment. St. Gallen: gfmt 1994. Klein, B.: TRIZ/TIPS Methodik des erfinderischen Problemlösens. München: Oldenbourg 2002. Knieß, M.: Kreatives Arbeiten. München: dtv 1995. Köhl, S.; Lemp, D.; Plöger, M.; Otterbach, R.: Steuergeräteverbundtests mittels Hardwarein-the-Loop-Simulation. ATZ 10/2003, S. 948. Kriz, J.; Lisch, R.: Methoden-Lexikon für Mediziner, Psychologen, Soziologen. München: Psychologie Verlags Union 1988. Krottmaier, J.: Versuchsplanung. Köln: TÜV Rheinland 1994. Lamnek: Qualitative Sozialforschung Band 2: Methoden und Techniken. Weinheim: Beltz 1995. Laprie, J.-C.: Dependability: Basic Concepts and Terminology. Wien: Springer 1992.

Literatur 235 Lenk, E.: Zur Problematik der technischen Bewertung. München: Dr. Hut 1994. (Produktentwicklung München, Band 13) Zugl. München: TU, Diss. 1994. Lenk, H.; Moser, S.: Techne – Technik – Technologie. Pullach: Dokumentation 1973. Lindemann, U: A Model of Design Process of Individual Designers. In: Samuel, S.; Lewis, W. (Eds.): Engineering Design and the Global Economy, 12th International Conference on Engineering Design (ICED’99) München, 24.-26.08.1999. München: Technische Universität München, Konstruktion im Maschinenbau 1999. Lindemann, U.: Flexible Adaption of Methods within the Design Process. In: 7th International Design Conference – DESIGN 2002, Dubrovnik (Croatia), 14.-17.05.2002. Zagreb: Sveucilisna tiskara 2002, S. 81-86. Lindemann, U.: Human Behaviour in Design. Berlin: Springer 2003. Lindemann, U.; Pulm, U.; Maurer, M.: Early evaluation of product properties for individualized products. In: Proceedings of the 2nd Interdisciplinary World Congress on Mass Customization and Personalization (MCPC03), München, 6.-8.10.2003, CDROM : 2004. Marca, D.: SADT Structured Analysis and Design Technique. New York: McGraw-Hill 1986. Maurer, M.; Boesch, N.-O.; Tzonev, B.; Sheng, G.: A Tool for Modelling Flexible Product Structures – MOFLEPS. In: Samuel, S.; Lewis, W. (Eds.): Engineering Design and the Global Economy, 15th International Conference on Engineering Design (ICED’05) Melbourne, 15.-18.08.2005. Melbourne: Institution of Engineers Australia 2005. Miller, G. A.; Galanter, E.; Pribram, C.: Strategien des Handelns. Stuttgart: Klett-Cotta 1973. Müller, J.: Grundlagen der systematischen Heuristik. Berlin: Dietz 1970. Nachtigall, W.: Bionik: Grundlagen und Beispiele für Ingenieure und Naturwissenschaftler. Berlin: Springer 1998. Neudörfer, A.: Konstruieren sicherheitsgerechter Produkte. Berlin: Springer 2002. Nißl, A.: Modell zur Integration der Zielkostenverfolgung in den Produktentwicklungsprozess. München: Dr. Hut 2006. (Produktentwicklung München, Band 64) Zugl. München: TU, Diss. 2006. Osborn, A. F.: Applied Imagination. Principles and procedures of creative problem-solving. New York: Scribner 1957. Pache, M.: Sketching for Conceptual Design. München: Dr. Hut 2005. (Produktentwicklung München, Band 59) Zugl. München: TU, Diss. 2005. Pahl, G.; Beitz, W.; Feldhusen, J.; Grote, K.H.: Konstruktionslehre. Berlin: Springer 2003. Pahl, G.; Rieg, F.: Kostenwachstumsgesetze für Baureihen. München: Hanser 1984. Pecquet, N.: Entwicklung miniaturisierter Strukturverbünde relativbewegungsfreier Fluidaktoren zur Erzeugung dreidimensionaler Bewegung. München: TU, Lehrstuhl für Produktentwicklung, Unveröffentlichte Semesterarbeit 2003. (Nr. 1996) Pfeifer, T.: Qualitätsmanagement. München: Hanser 2001. Pulm, U.: Eine systemtheoretische Betrachtung der Produktentwicklung München: Dr. Hut 2004. (Produktentwicklung München, Band 56) Zugl. München: TU, Diss. 2004. Rechenberg, I.: Evolutionsstrategie: Optimierung technischer Systeme nach Prinzipien der biologischen Evolution. Stuttgart: Frommann 1973. Reichmann, T.; Form, S.: Balanced Chance and Risk Management. Controlling 12 (2000). Frankfurt: Beck 2000. Reinhart, G.; Lindemann, U.; Heinzl, J.: Qualitätsmanagement. Berlin: Springer 1996. Rodenacker, W.: Methodisches Konstruieren. Berlin: Springer 1976.

236 Literatur Rohrbach, B.: Kreativ nach Regeln – Methode 635, eine neue Technik zum Lösen von Problemen. Absatzwirtschaft 12 (1969), S. 73-75. Romeike, F.: Lexikon Risiko-Management. Weinheim: Wiley-VCH 2004. Ropohl, G.: Systemtechnik – Grundlagen und Anwendung. München: Hanser 1985. Roth, K.: Konstruieren mit Konstruktionskatalogen 1-3. Berlin u.a.: Springer 2000. Rumbaugh, J.; Blaha, M.; Premerlani, W.; Eddy, F.; Lorensen, W.: Objektorientiertes Modellieren und ENtwerfen. München: Hanser 1993. Sabisch, H., Tintelnot, C.: Integriertes Benchmarking. Berlin: Springer 1997. Sachs, Lothar: Angewandte Statistik. Berlin u.a.: Springer 2004. Schlicksupp, H.: Innovation, Kreativität und Ideenfindung. Würzburg: Vogel 1989. Schmelzer, H. J.; Sesselmann, W.: Geschäftsprozessmanagement in der Praxis. München: Hanser 2004. Schroda, F.: Über das Ende wird am Anfang entschieden. Berlin: TU, Diss. 2000. Schwankl, L.: Analyse und Dokumentation in den frühen Phasen der Produktentwicklung. München: Dr. Hut 2002. (Produktentwicklung München, Band 49) Zugl. München: TU, Diss. 2002. Schweizer, P.: Systematisch Lösungen finden. Zürich: vdf Hochschulverlag an der ETH Zürich 1999. Seibert, S.: Technisches Management. Stuttgart: Teubner 1998. Seidenschwarz, W.: Target Costing. München: Vahlen 2006. Seifert, J. W.: Visualisieren, Präsentieren, Moderieren. Offenbach: Gabal 2003. Shannon, C. E.; Weaver, W.: The mathematical theory of communication. Urbana: University of Illinois Press 1998. Steinmeier, E.: Realisierung eines systemtechnischen Produktmodells – Einsatz in der PKW-Entwicklung. Aachen: Shaker 1998. (Konstruktionstechnik München, Band 28) Zugl. München: TU, Diss. 1998. Stetter, R.: Method Implementation in Integrated Product Development. München: Dr. Hut 2000. (Produktentwicklung München, Band 41) Zugl. München: TU, Diss. 2000. Stößer, R.: Zielkostenmanagement in integrierten Produkterstellungsprozessen. Aachen: Shaker 1999. (Konstruktionstechnik München, Band 33) Zugl. München: TU, Diss. 1999. Stricker, H.: Bionik in der Produktentwicklung unter der Berücksichtigung menschlichen Verhaltens. München: Dr. Hut 2006. (Produktentwicklung München, Band 63) Zugl. München: TU, Diss. 2006. Strohscheider, S.; von der Weth, R.: Ja, mach nur einen Plan. Bern: Huber 1993. Strunz, H.: Entscheidungstabellentechnik: Grundlagen und Anwendungsmöglichkeiten bei der Gestaltung rechnergestützter Informationssysteme. München, Wien: Hanser 1977. Taguchi, G.: Quality Engineering in Production Systems. New York: McGraw-Hill 1989. Terninko, J.: Systematic Innovation: an introduction to TRIZ. Boca Raton: St. Lucie Press 1998. Thier, K.: Storytelling. Eine narrative Managementmethode. Heidelberg: Springer 2006. Thompson, A.; Strickland, A. J.: Strategic Management: Concepts and Cases. Chicago: Irwin 1996. Thompson, J.: Strategic Management: Awareness and Change. London: Chapman and Hill 1994. Töpfer, A.: Plötzliche Unternehmenskrisen – Gefahr oder Chance? Neuwied und Kriftel: Luchterhand 1999. Ullman, D. G.: The Mechanical Design Process. New York: McGraw Hill 1992.

Literatur 237 Ulrich, K.; Eppinger, St.: Product Design and Development. New York: McGraw-Hill 2000. VDI 2206: Entwicklungsmethodik für mechatronische Produkte. Düsseldorf: VDI-Verlag 2004. VDI 2221: Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte. Düsseldorf: VDI 1993. VDI 2800: Wertanalyse. Düsseldorf: VDI 2000. VDI 3633: Simulation von Logistik-, Materialfluß- und Produktionssystemen – Begriffsdefinitionen. Düsseldorf: VDI 1996. Viertlböck, M.: Modell der Methoden und Hilfsmitteleinführung im Bereich der Produktentwicklung. München: Dr. Hut 2000. (Produktentwicklung München, Band 42) Zugl. München: TU, Diss. 2000. Warnecke, H.-J.: Die Fraktale Fabrik. Berlin: Springer 1992. Warnock, C. G.: The Edsel Affair. Pro West Paradise Valley: 1980. Webhofer, M.: Zielkostenorientierte Umkonstruktion eines Nd-YAG-Laserresonators. München: Technische Universität München, Konstruktion im Maschinenbau, Unveröffentlichte Semesterarbeit 1997. Weule, H.: Integriertes Forschungs- und Entwicklungsmanagement. München: Hanser 2002. Will, H.: Mini-Handbuch Vortrag und Präsentation. Weinheim: Beltz 2001. Wimmer, A.: Analyse und Simulation des Arbeitsprozesses von Verbrennungsmotoren. Düsseldorf: VDI 2002. Womack, J. P.; Jones, D. T.: Lean Thinking: Banish Waste and Create Wealth in Your Corporation. New York: Simon & Schuster 1996. Wulf, J.: Elementarmethoden zur Lösungssuche. München: Dr. Hut 2002. (Produktentwicklung München, Band 50) Zugl. München: TU, Diss. 2002. Zangemeister, C.: Nutzwertanalyse in der Systemtechnik. München: Wittemann 1976. Zanker, W.: Situative Anpassung und Neukombination von Entwicklungsmethoden. Aachen: Shaker 1999. (Produktentwicklung München, Band 36) Zugl. München: TU, Diss. 1999. Zwicky, F.: Entdecken, Erfinden, Forschen im morphologischen Weltbild. München: Droemer Knaur 1966.

Anhang

A1 Methodenbeschreibungen Die in den Kapiteln dieses Buches erwähnten und teilweise kurz umrissenen Arbeitsmethoden werden nun hier im Anhang detailliert dargestellt. Um das Verständnis und die situationsgerechte Anwendung der Methoden zu erleichtern werden sie anhand folgender Gliederungspunkte beschrieben: Bezeichnung der Methode Zweck

Situation

Wirkung

• Tätigkeiten im Entwicklungsprozess, die durch den Einsatz der Methode unterstützt werden • Funktion der Methode

• Anwendungsbereiche und Problemstellungen, für die der Einsatz der Methode sinnvoll ist • Rahmenbedingungen, die erfüllt sein müssen, damit die Methode die erwünschte Wirkung bringt

• Mögliche Wirkungen und Nebenwirkungen des Einsatzes der Methode • Ereignisse, Produktmodelle, Artefakte, die bei der Methodenanwendung als Ergebnisse entstehen

Vorgehen • Schritte, die bei der Anwendung der Methode zu durchlaufen sind • Anwendungshinweise für die Durchführung einzelner Schritte • Regeln, die bei der Methodenanwendung zu beachten sind Werkzeuge • Optional – soweit sinnvoll • Werkzeuge oder Hilfsmittel, die bei der Anwendung der Methode unterstützend eingesetzt werden können (Formblätter, Checklisten, Software etc.) Hinweise • Optional – soweit erforderlich • Ergänzende Hinweise zur Methodenanwendung • Verknüpfung der Methode mit anderen Methoden Weiterführende Literatur

Verweis auf Abbildungen

240 Anhang

ABC-Analyse Zweck

Situation

Wirkung

• Menge an Objekten ordnen • Schwerpunkte ermitteln • Transparenz schaffen

• Nach der analytischen Erfassung von Daten • Menge an Objekten mit unterschiedlichen Ausprägungen ausgewählter Merkmale (Gewicht, Kosten etc.)

• Einfache Klassifikation einer Menge an Objekten • Identifikation wesentlicher Elemente innerhalb einer Gruppe an Objekten

Vorgehen • Einfache Fragen stellen, wie zum Beispiel: Wo werden die meisten Teile verbaut? Wo sind die höchsten Gewichts- oder Kostenanteile zu finden? Wie oft werden bestimmte optionale Baugruppen an bestimmte Kunden verkauft? • Elemente der Ausprägung nach ordnen • Elemente mit den größten spezifischen Anteilen bilden die Klasse A (häufig etwa 20 % der Elemente mit 80 % Anteil an der Zielgröße) und die Elemente mit den kleinsten Anteilen die Klasse C (häufig etwa 50 % der Elemente mit nur 5 % Anteil an der Zielgröße). Werkzeuge • Tabellenkalkulationsprogramm Hinweise • Einfache und schnell durchführbare Methode zur Klassifikation von Objekten • Die Konzentration auf die A-Elemente darf nicht den Blick auf die C-Elemente und ihre Implikationen verstellen. Zusammenhänge zwischen den Kategorien A, B und C werden nicht berücksichtigt. • Auch als Pareto-Analyse bekannt [Daenzer et al. 2002]

A1 Methodenbeschreibungen 241

Abstraktion Zweck

Situation

Wirkung

• Sachverhalt auf wesentliche Aspekte reduzieren (Detailinformationen ausblenden) • Fixierungen auf bekannte Lösungen auflösen • Fixierungen auf bekannte Vorgehensweisen auflösen

• Zur Analyse von Systemen • Viele Informationen zu einem Sachverhalt • Schwere Durchschaubarkeit der Zusammenhänge eines Sachverhalts (hohe Komplexität) • Fixierung auf vorhandene Lösungen • Kein Fortschritt in einem kreativen Prozess erzielt

• Besseres Verständnis eines Sachverhalts • Neuer Blickwinkel auf einen Sachverhalt • Grundlage für Analogiebildung • Grundlage für Erarbeitung neuer Lösungswege

Vorgehen • Ziel der Abstraktion formulieren: Zu welchem Zweck soll das System abstrahiert werden? • Geeigneten Abstraktionsgrad festlegen, abhängig vom Zweck der Abstraktion: Konzentration auf wesentliche Aspekte • Systemgrenze festlegen, die das zu betrachtende System vom Umfeld trennt • Schrittweise alle Merkmale des zu abstrahierenden Sachverhalts ausblenden, die nicht zur Zielsetzung beitragen (Reduzierung der Detailinformationen) • Dazu werden die betreffenden Merkmale zusammengefasst und verallgemeinert Hinweise • Konkrete Methoden, um ein System auf abstrahiertem Niveau darzustellen, sind beispielsweise die Modellierung als Black Box, verschiedene Arten der Funktionsmodellierung oder weitere Strukturierungsmöglichkeiten, wie Baustrukturen oder Strukturen bezüglich des Materials, des Gewichts, der Kosten oder der Schnittstellen. [Pahl et al. 2003]

Abb. 62

242 Anhang

Ähnlichkeitsanalyse Zweck

Situation

Wirkung

• Produkteigenschaften analysieren • Ähnlichkeiten erkennen • Erkenntnisse von bekannten Objekten auf zu entwickelnde Lösungen übertragen

• Neue Lösung mit unbekannten Eigenschaften • Bekannte Produkte mit gewissen Ähnlichkeiten • Zusammenhänge zwischen Produkten qualitativ oder quantitativ erfassbar

• Aussagen über Art und Intensität von Wechselwirkungen zwischen Produkten • Abschätzung von Eigenschaften neuer Lösungen • Eigenschaftsanalyse mit wenig Arbeitsaufwand

Vorgehen • Regeln suchen, die im Sinne eines Ähnlichkeitsgesetzes (zum Beispiel mechanisch, thermisch oder stofflich) die Übertragung der Aussagen von dem einen auf das andere Objekt ermöglichen • Erkenntnisse auf das zu untersuchende Produkt übertragen Werkzeuge • Ähnlichkeitsgesetze • Dokumentation vergleichbarer Aufgabenstellungen Hinweise • Ähnlichkeiten sind nur für bestimmte Wertebereiche gültig. Die geltenden Randbedingungen müssen daher immer kritisch geprüft werden. [Ehrlenspiel et al. 2005, Pahl et al. 2003]

A1 Methodenbeschreibungen 243

Analyseplanung Zweck

Situation

Wirkung

• Analyseaufwand an die Situation anpassen • Tätigkeiten auf das Analyseziel fokussieren • Anzahl der Analyseaktivitäten reduzieren

• Zur Vorbereitung einer Eigenschaftsanalyse • Unklarheiten hinsichtlich geeignetem Verfahren zur Eigenschaftsanalyse • Vielzahl variabler Produktmerkmale • Kenntnis über die Wechselwirkungen zwischen den Produktmerkmalen

• Angepasster Analyseaufwand • Kenntnis des „richtigen“ Analyseverfahrens

Vorgehen • Identifikation zu analysierender Eigenschaften (zum Beispiel mithilfe einer Eigenschaftsliste) • Einschätzung der aktuellen Randbedingungen bezüglich der verfügbaren Ressourcen und des zur Verfügung stehenden Zeitrahmens • Hinterfragen, ob die geforderte Information tatsächlich die derzeit benötigte ist und in welcher Qualität (Genauigkeit) sie vorliegen muss • Analyseverfahren festlegen • Zu untersuchende Kombinationen der Ausprägungen bestimmter Merkmale festlegen • Bestimmung des Analyseablaufs sowie der benötigten Hilfsmittel und Ressourcen • Form der Auswertung und Dokumentation festlegen. Hinweise • Es gibt die vollfaktorielle Analyseplanung, die teilfaktorielle Analyseplanung und die einfaktorielle Analyseplanung. • Die Analyseplanung sollte nach Möglichkeit zuerst an einfachen, überschaubaren Objekten erprobt werden, bei denen nur wenige Merkmale mit wenigen alternativen Ausprägungskombinationen zum Tragen kommen. Erst wenn der Anwender eine gewisse Routine besitzt, ist eine Anwendung im Rahmen komplexer Fragestellungen sinnvoll. • Der Erfolg der Analyseplanung hängt maßgeblich von einer angemessen Systemanalyse bezüglich der zu betrachtenden Merkmale sowie ihrer Ausprägungen ab. [Krottmaier 1994, Schwankl 2002, Taguchi 1989]

244 Anhang

Anforderungsliste Zweck

Situation

Wirkung

• Anforderungen strukturieren • Anforderungen dokumentieren

• Besonders zu Beginn der Entwicklungsarbeiten • Auch begleitend im Rahmen des gesamtes Entwicklungsprozesses • Im Rahmen der Aufgabenklärung • Bei unbekannten oder unvollständigen Anforderungen

• Übersichtliche Dokumentation der Anforderungen an das zu entwickelnde Produkt • Schaffung einer Basis für ein umfassendes Anforderungsmanagement • Schaffung einer Entscheidungsgrundlage

Vorgehen • Sammeln der Anforderungen • Ordnen der Anforderungen zum Beispiel nach Verantwortlichkeiten, Lebenslaufphase, technisch-wirtschaftlichen oder organisatorischen Anforderungen, Wichtigkeit • Dokumentation der Anforderung in der Anforderungsliste • Ausfüllen der einzelnen Anforderung mit Bezeichnung, Merkmal, Ausprägung, Verantwortlichkeit, Datum • Anforderungsliste während des Entwicklungsprojektes fortlaufend pflegen Werkzeuge • EDV-Unterstützung sinnvoll wegen Dokumentgröße, Zugriff und Versionierung Hinweise • Anforderungslisten sind bei der Bewertung und Auswahl von alternativen Lösungen sehr hilfreich. • Anforderungslisten dienen der Kommunikation aller Beteiligten. [Ehrlenspiel 2003, Pahl et al. 2003]

Abb. 57, 60

A1 Methodenbeschreibungen 245

Balanced Scorecard Zweck

Situation

Wirkung

• Unternehmensziele darstellen • Unternehmensziele kennzahlenbasiert kontrollieren • Ganzheitliche Sicht auf Ziele ermöglichen

• Im Rahmen der der Zielplanung • Im Rahmen des Strategiecontrollings • Viele Ziele unterschiedlicher Herkunft

• Sammlung und übersichtliche Darstellung von Zielen • Gut visualisierter SollIst-Vergleich • Unterstützung der bereichsübergreifenden Kommunikation

Vorgehen • Ziele aus den Bereichen sammeln, clustern und auswählen • Kennzahlen für die einzelnen Ziele erarbeiten • Soll- und Istwerte zu den Kenngrößen der einzelnen Ziele auf der Balanced Scorecard in einer Netzstruktur darstellen Werkzeuge • Verschiedene Methoden zur Recherche, Strukturierung und Gewichtung Hinweise • Im Unternehmen können verschiedenen Balanced Scorecards für verschiedene Projekte oder Projektebenen vorhanden sein. • Die Kontrolle der Zielerreichung erfordert ein ständiges Neubewerten der Zielkennzahlen. • An der Erstellung einer Balanced Scorecard sollten alle Interessenvertreter eines Zieles beteiligt sein. [Kaplan 1997]

246 Anhang

Benchmarking Zweck

Situation

Wirkung

• Wichtige Kenngrößen unterschiedlicher Systeme miteinander vergleichen • Branchenbeste Lösungen für Produkte oder Prozesse identifizieren

• Im Rahmen der Zielplanung • Bei nicht zufrieden stellenden Produktlösungen • Bei nicht zufrieden stellenden Entwicklungsprozessen

• Anregungen für Produkt- und Prozessverbesserungen • Identifikation bedeutender und langfristiger Verbesserungspotenziale

Vorgehen • Ziel festlegen (beispielsweise Reduzierung der Produktkosten, Erhöhung der Maschinenlaufzeit, Reduzierung der Entwicklungsfehler etc.) • Benchmarkingpartner bestimmen • Vergleichsgrößen bestimmen • Kenngrößen ermitteln und in geeigneter Form Vergleichen (zum Beispiel Teilezahl, Gewicht, Zeitbedarf) • Verbesserungspotenziale ableiten Hinweise • Prozessbenchmarking ist aufwendiger, bietet aber große und langfristige Potenziale. • Bei „feindlichem“ Benchmarking ist sehr darauf zu achten, die Merkmale des Benchmarkingproduktes oder -prozesses möglichst objektiv einzuschätzen. [Camp 1994, Sabisch et al. 1997]

Abb. 51

A1 Methodenbeschreibungen 247

Berechnung Zweck

Situation

Wirkung

• Produkteigenschaften analysieren • Ausprägungen ausgewählter Merkmale ermitteln

• Im Rahmen einer Eigenschaftsanalyse • Wichtige Produkteigenschaften unbekannt • Abhängigkeiten der gesuchten Eigenschaft zu bekannten Eigenschaften mathematisch beschreibbar

• Ausprägungen ausgewählter Merkmale in Abhängigkeit von anderen Eigenschaften

Vorgehen • Detaillierungsgrad und Modell für die Berechnung bestimmen • Zu betrachtende Parameter und Berechnungsmodell festlegen • Grenzen des Berechnungsmodells erfassen • Erforderliche Eingangsinformation bestimmen • Auswertung und Dokumentation planen • Berechnung durchführen • Auswertung und Dokumentation der Ergebnisse durchführen Werkzeuge • Eventuell spezielle Berechnungssoftware • Nachschlagewerke Hinweise • Unter dem Begriff Berechnungen werden hier alle analytischen Verfahren verstanden, deren Spanne von einfachen Überschlagsrechnungen bis hin zur Ableitung analytischer Zusammenhänge aus empirischen Untersuchungen reicht. • Weicht das Ergebnis der Simulation vom subjektiv erwarteten Ergebnis oder einer zuvor aufgestellten Ergebnishypothese ab, so empfiehlt sich oftmals die Durchführung einer Plausibilitätsanalyse und einer Sensibilitätsanalyse zur Überprüfung der Ergebnisse.

248 Anhang

Bionik Zweck

Situation

Wirkung

• Lösungsideen suchen • Suche nach unkonventionellen Lösungsideen unterstützen

• Bei scheinbar ausgereiften Produkten • Bei Fixierung auf vorhandene Lösungen

• Großes Spektrum an denkbaren Lösungsideen zu technischen Problemen • Systematische Unterstützung bei der Formulierung des Suchziels • Chance auf Lösungsideen mit hohem Innovationspotenzial

Vorgehen • Formulierung des Suchziels auf Basis von Funktionsbetrachtungen und der Betrachtung vorliegender Randbedingungen • Zuordnung biologischer Systeme zur vorliegenden Problemstellung • Analyse der zugeordneten Systeme hinsichtlich ihrer Eignung und einer möglichen Umsetzung • Technische Umsetzung • Wurde der Abstraktionsgrad bei der Zielformulierung sinnvoll gewählt? • Falls die Suche sich als nicht erfolgreich erwiesen hat: War die Zielformulierung nicht angemessen oder erfolgte die Suche nicht erschöpfend genug? Werkzeuge • Assoziationsliste und Kataloge mit biologischen Effekten • Internet und Fachliteratur Hinweise • Die Biologie beobachtet, strukturiert und klassifiziert biologische Systeme; die Standardliteratur gibt bis auf wenige Ausnahmen kaum Aufschluss über funktionale Zusammenhänge. • Die technische Biologie beschäftigt sich mit der Biomechanik und Funktionsmorphologie biologischer Systeme und bietet damit hilfreiche Informationen bei der Zuordnung; allerdings deckt dieses Gebiet noch nicht umfassend alle biologischen Systeme ab. • Hoher Aufwand zur Suche und Analyse biologischer Systeme [Gramann 2004, Hill 1997, Nachtigall 1998, Rechenberg 1973, Stricker 2006]

Abb. 79

A1 Methodenbeschreibungen 249

Black Box Zweck

Situation

Wirkung

• Sachverhalt auf wesentliche Aspekte reduzieren (Detailinformationen ausblenden) • Zusammenhänge zwischen einem System und seiner Umgebung darstellen

• Zur Analyse von Systemen • Schwere Durchschaubarkeit der Zusammenhänge eines Sachverhalts (hohe Komplexität) • Fixierung auf vorhandene Lösungen • Viele Informationen zu einem Sachverhalt

• Verständnis für die Gesamtfunktion beziehungsweise den Gesamtzweck eines Systems • Neuer Blickwinkel auf einen Sachverhalt • Grundlage für Analogiebildung • Grundlage für Erarbeitung neuer Lösungswege

Vorgehen • Ziel der Modellierung des Systems als Black Box formulieren: Zu welchem Zweck soll das System auf diese Weise abstrahiert werden? • Geeigneten Abstraktionsgrad festlegen • Systemgrenze festlegen, die das zu betrachtende System vom Umfeld trennt • Wesentliche Ein- und Ausgangsgrößen des Systems bestimmen Hinweise • Die Darstellung als Black Box ist eine spezifische Form der Abstraktion. • Weitere Methoden, um ein System auf abstrahiertem Niveau darzustellen, sind beispielsweise verschiedene Arten der Funktionsmodellierung oder weitere Strukturierungsmöglichkeiten, wie Baustrukturen oder Strukturen bezüglich des Materials, des Gewichts, der Kosten oder der Schnittstellen. [Daenzer et al. 2002]

Abb. 63

250 Anhang

Brainstorming Zweck

Situation

Wirkung

• Ideenfluss zur Suche nach Lösungsideen anregen • Möglichst viele Lösungsideen generieren • Unkonventionelle Lösungsideen generieren

• Wissen und Erfahrung unterschiedlicher Disziplinen/Abteilungen soll genutzt werden • Problemstellung ist nicht zu komplex • Erste Lösungsideen zu einem Problem sollen geäußert werden

• Vielzahl an Lösungsideen • Anregung der Analogiebildung durch Weiterentwickeln bestehender Ideen • Unterstützung der Teamentwicklung • Unterstützung der bereichsübergreifenden Kommunikation

Vorgehen • Vorbereitung der Brainstormingsitzung: Themenstellung formulieren, geeignete Teilnehmer bestimmen und einladen (interdisziplinär, problembelastet, problemunbelastet), Moderator bestimmen • Durchführung der Brainstormingsitzung: Verhaltensregeln vereinbaren, Problem ausführlich mit allen Beteiligten erörtern • Lösungsideen sammeln • Nachbereitung der Brainstormingsitzung: Dokumentieren und anschließendes Bewerten der gesammelten Ideen Werkzeuge • Formulare zum Dokumentieren der Ideen • Tafeln zum übersichtlichen Sammeln der generierten Ideen Hinweise • Grundregeln für eine erfolgreiche Brainstormingsitzung: keine Kritik an Ideen anderer, Quantität der Ideen kommt vor Qualität, der freie Lauf von Assoziationen sollte unterstützt werden, Aufgreifen und Weiterentwickeln von Ideen anderer ist erlaubt und erwünscht • Es ist Aufgabe des Moderators, dafür zu sorgen, dass diese Grundregeln während der Ideenfindungsphase umgesetzt werden. • Teammitglieder erscheinen im Gruppenkontext oftmals weniger leistungsmotiviert als in Einzelarbeit. • Es kann bei einigen Gruppenmitgliedern die Scheu bestehen, eigene Ideen in der Gruppe zu äußern. • Jeweils nur ein Teammitglied kann eine Idee zu einem bestimmten Zeitpunkt äußern.

A1 Methodenbeschreibungen 251

• Um die Ideenproduktion während des Brainstormings anzukurbeln, eignen sich die Reizwortanalyse und die Checkliste nach Osborn. • Als Abwandlung des Brainstormings kann das Brainwriting durchgeführt werden in Form der Methode 635 oder einer Moderation mit Karten. [Daenzer et al. 2002, Furnham 2000, Knieß 1995, Osborn 1957, Pahl et al. 2003]

Abb. 82

Checkliste nach Osborn Zweck

Situation

Wirkung

• Erweitern eines bestehenden Feldes von Lösungsideen • Systematische Unterstützung der Variation bestehender Lösungsideen

• Bestehende Lösungen oder Lösungsideen liegen vor • Zur Varianten- oder Alternativenbildung • Zur Optimierung oder Weiterentwicklung eines bestehenden Produktes

• Systematische Veränderung vorhandener Objekte • Aufhebung von Denkbarrieren und Fixierungen auf bereits bekannte Lösungen • Beleuchtung eines Problems aus einer neuen Sichtweise

Vorgehen • Die einzelnen Fragen der Checkliste oder eine Auswahl davon werden im Rahmen einer Ideenfindungssitzung behandelt. Hinweise • Der Schwerpunkt liegt darin, auf bestehenden Ideen aufzubauen und durch deren Variation und Abwandlung (Vergrößern, Verkleinern, Ersetzen, Umordnen, Umkehren etc.) neue Ideen zu generieren. • Die Checkliste nach Osborn eignet sich beispielsweise, um die Ideengenerierung bei einem Brainstorming neuerlich anzukurbeln. [Osborn 1957, Knieß 1995]

252 Anhang

Checkliste Zweck

Situation

Wirkung

• Auszuführende Handlungen organisieren • Zu prüfende Gesichtspunkte dokumentieren • Vergessen wichtiger Punkte vermeiden

• Bei wiederkehrenden Routinetätigkeiten • Bei sicherheitsrelevanten Aktivitäten • Zur Kreativitätsförderung

• Übersichtliche Dokumentation wichtiger Gesichtspunkte • Kontrolle des Erreichens einer Zielsetzung • Grundlage zur Anregung der Kreativität

Vorgehen • Punkte der Checkliste schrittweise in vorgegebener Reihenfolge abarbeiten Hinweise • Checklisten können unvollständig sein und sind kein Garant für eine vollständige Darstellung eines Sachverhalts. • Checklisten regelmäßig auf Gültigkeit überprüfen und gegebenenfalls aktualisieren. • Checklisten sind meist sehr spezifisch und können nur bedingt auf andere Sachverhalte übertragen werden. [Daenzer et al. 2002]

Abb. 110

A1 Methodenbeschreibungen 253

Clusteranalyse Zweck

Situation

Wirkung

• Ähnliche Objekte zusammenfassen • Schwerpunkte in mehrdimensionalen Feldern erkennen

• Komplexes System mit vielen Parametern • Undurchsichtige Zusammenhänge zwischen einzelnen Systemparametern

• Transparenz hinsichtlich Schwerpunkten in mehrdimensionalen Feldern • Reduzierung der Komplexität der Aufgabenstellung

Vorgehen • Merkmale sammeln • Merkmale in Matrixform miteinander in Beziehung setzen • Konsistente Cluster in der Matrix finden (mithilfe von Rechnerwerkzeugen) • Cluster extrahieren und analysieren • Ähnliche Merkmale eines Clusters zu neuem Merkmal zusammenfassen Werkzeuge • Spezielle, auf mathematischen Verfahren basierende Rechnerprogramme Hinweise • Für eine Durchführung ist insbesondere im letzten Schritt eine hohe Kompetenz der Bearbeiter von Nöten. [Backhaus et al. 2003, Gausemeier et al. 1996, Sachs 2004]

254 Anhang

Delphianalyse Zweck

Situation

Wirkung

• Wissen sammeln • Wissen filtrieren • Wissen konvergieren • Entwicklungstrends beurteilen • Zukünftige Ereignisse einschätzen

• Komplexe Problemstellungen mit weitem Prognosehorizont (Problem)

• Individuelles Expertenwissen zu einer Gruppenmeinung zusammenführen • Einflüsse einer offenen Gruppendiskussion durch anonyme Durchführung vermeiden • Wertvolle, aber von konvergenter Expertenmeinung abweichende Einzeleinschätzungen • Durch mehrstufigen Annäherungsprozess ausblenden

Vorgehen • Ausarbeitung eines standardisierten Frageprogramms • Experten zu ihrer Einschätzung bezüglich der im Frageprogramm enthaltenen Sachverhalte befragen • Antworten auswerten und zusammenfassen • Prognostizierte Aussagen hinterfragen und Sachverhalte gegebenenfalls neu bewerten • Anonymisierte Rückmeldung der Ergebnisse an die beteiligten Befragten • Wiederholung der Befragung auf der Grundlage der über die Rückinformationen gewonnenen Erkenntnisse • Erneute Auswertung und Zusammenfassung der Antworten • Abweichungen begründen Werkzeuge • Fragebögen [Häder et al. 1994]

A1 Methodenbeschreibungen 255

Effektsammlung Zweck

Situation

Wirkung

• Suche nach Lösungsideen unterstützen • Schnellen Zugriff auf Lösungsideen ermöglichen • Denkblockaden auflösen

• Bei physikalisch orientierten Entwicklungsproblemen • Zu realisierende Einzelfunktionen sind bekannt

• Fülle an Effekten als prinzipielle Lösungsmöglichkeiten für das Problem • Besseres Verständnis für die dem System zugrunde liegenden (physikalischen) Zusammenhänge • Anregung der Ideenfindung

Vorgehen • Zu realisierende Elementarfunktion bestimmen • Systematisch nach physikalischen Effekten zur Realisierung der Funktion suchen • Effekte bei Bedarf zu Effektketten kombinieren • Bewertung und Auswahl umsetzbarer alternativer physikalischer Anordnungen Werkzeuge • Strukturierte Effektsammlungen • Datenbanken • Software: Funktionsgrößenmatrix Hinweise • Diese Listen umfassen nicht ausschließlich nur physikalische Effekte, sondern sind häufig um technische Anwendungen und chemische Wechselwirkungen erweitert. • In der Regel sind Effektlisten nutzungsorientiert gegliedert und damit den Ordnungsschemata der Konstruktionskataloge ähnlich. Sie können zum Beispiel nach physikalischen Ein- und Ausgangsgrößen oder nach technischen Funktionen gegliedert sein. [Klein 2002, Roth 2000]

256 Anhang

Eigenschaftsliste Zweck

Situation

Wirkung

• Dokumentation der relevanten Produkteigenschaften • Status von Produkteigenschaften verfolgen • Vorbereiten einer (Eigenschafts-)Analyse durch ermitteln zu analysierender Eigenschaften

• Bei einer Vielzahl zu erfüllender Produkteigenschaften • Bei Neu- und Anpassungskonstruktionen • Bei hierarchisch gegliederten Produktstrukturen

• Anzeige des aktuellen Projektstands • Anzeige von Handlungsbedarf

Vorgehen • Die Eigenschaftsliste ist als Tabelle aufgebaut, deren erste Spalte die Eigenschaften enthält, die das betrachtete Objekt erfüllen muss. • Können diese Eigenschaften weiter unterteilt werden, sind in der zweiten Spalte die Detaileigenschaften aufgeführt. • Die dritte Spalte enthält den aktuellen Informationsstand bezüglich des Betrachtungsobjektes. Die Eigenschaft kann erfüllt, nicht erfüllt oder noch offen sein. • Lautet der Status erfüllt beziehungsweise nicht erfüllt, sind Informationen bezüglich der Eigenschaften vorhanden. • Wird der Status mit offen bezeichnet, sollten die benötigten Informationen durch eine Eigenschaftsanalyse ermittelt werden. • Erst wenn alle Detaileigenschaften erfüllt sind, kann auch die übergeordnete Gesamteigenschaft als erfüllt angesehen werden. Werkzeuge • Eigenschaftsliste (Formular, Formblatt) Hinweise • Eigenschaftslisten können sich auf das gesamte Produkt, auf Baugruppen oder einzelne Bauteile beziehen. • Bei der Neukonstruktion eines Bauteils oder einer Baugruppe werden alle Eigenschaften als „offen“ bewertet. Mit dem Verlauf der Konstruktion steigt die Informationsmenge über das Produkt an und man kann den Status „offen“ in „erfüllt“ ändern. [Bichlmaier 2000]

A1 Methodenbeschreibungen 257

Einflussmatrix Zweck

Situation

Wirkung

• Art und Intensität der gegenseitigen Beeinflussung von Systemelementen ermitteln • Komplexes System analysieren • Auswirkungen von Änderungen erkennen • System strukturieren

• Im Rahmen der Analyse bestehender Systeme • Komplexes System mit vielen Parametern • Unklarheiten hinsichtlich der wichtigen Systemelemente • Unklarheiten hinsichtlich der gegenseitigen Beeinflussung der Systemelemente

• Neue Erkenntnisse hinsichtlich der Zusammenhänge zwischen Systemelementen • Aussagen über Art und Intensität der Wechselwirkungen • Grundlage für die Festlegung geeigneter Entwicklungsschwerpunkte • Strukturierung des Systems für Transparenz und effiziente Bearbeitung • Strukturierte Diskussion des Sachverhalts • Entwicklungspotenzial aufdecken

Vorgehen • Systemgrenze und Granularität festlegen • Elemente in Matrixform gegenüber stellen • Jede Verknüpfung von Elementen auf Einfluss bewerten (Zeile beeinflusst Spalte) • Aktivsumme (Zeilensumme) und Passivsumme (Spaltensumme) jedes Elements berechnen • Aktivität (Quotient aus Aktiv- zu Passivsumme) berechnen • Kritikalität (Produkt aus Aktiv- und Passivsumme) ermitteln • Portfolio bilden mit den Achsen Aktivsumme und Passivsumme • Elemente im Portfolio eintragen • Felder im Portfolio festlegen: Aktive, träge, kritische und passive Elemente • Mithilfe von verschiedenen Filtern und Algorithmen Elemente in der Matrix ordnen, um zusätzliche Zusammenhänge zu erkennen (Rechnerwerkzeug notwendig) • Beziehungen der Elemente in stärkebasiertem Graf darstellen (Rechnerwerkzeug notwendig) • Handlungsempfehlungen ableiten

258 Anhang

Werkzeuge • Tabellenkalkulationsprogramm für Portfolio • Spezielles Rechnerwerkzeug für Strukturanalyse notwendig Hinweise • Wenn die Wirkungsrichtung der Elementbeeinflussungen nicht von Belang ist, ist nur eine Halbmatrix auszufüllen. • Die Qualität des Ergebnisses ist direkt von der Qualität der Eingabe abhängig. • Auch als Design Structure Matrix (DSM) bezeichnet [Lindemann et al. 2004, Ulrich et al. 2000, Browning 2001, Maurer et al. 2005]

Abb. 35, 36, 40

A1 Methodenbeschreibungen 259

Entscheidungstabelle Zweck

Situation

Wirkung

• Komplexe Entscheidungslogiken darstellen • Entscheidungsfindung unterstützen

• Komplexe Entscheidungssituation mit vielen Einflüssen • Existenz von situationsabhängigen Entscheidungsregeln

• Übersichtliche, eindeutige und knappe Aufbereitung von Entscheidungssituationen • Dokumentation der Entscheidungsfindung

Vorgehen • Eine Entscheidungstabelle besteht grundsätzlich aus vier Elementen oder Quadranten: - Bedingungen beschreiben mögliche Zustände von Objekten - Regeln oder Bedingungsanzeiger zeigen Kombinationen von Bedingungswerten an - Aktionen geben an, welche Aktivität abhängig von gegebenen Regeln auszuführen ist - Aktionsanzeiger zeigen die Belegung der Bedingungen mit Aktionen an • Die Bedingungen und Aktionen trägt man zunächst durchnummeriert in die Tabelle ein. • Anschließend ergänzt man Bedingungsanzeiger und in Abhängigkeit davon ermittelt man die Aktionsanzeiger. • Ist eine Bedingung erfüllt, dann lautet der Bedingungsanzeiger „J“ (für Ja); ist eine Bedingung nicht erfüllt, so trägt man „N“ (für Nein) ein. Ist es gleichgültig beziehungsweise irrelevant, ob eine Bedingung erfüllt ist, dann setzt man „-“ ein. • Das Ausführen einer Aktion in Abhängigkeit von der Erfüllung einer Bedingungskombination wird durch ein „X“ gekennzeichnet. • Ist die Bedingungskonstellation in der aktuellen Entscheidungssituation bekannt, so kann die zutreffende Entscheidungsregel ausgewählt werden. Mit der Ausführung der in der gewählten Regel definierten Aktionen findet der Entscheidungsprozess seinen Abschluss. Werkzeuge • Tabellenkalkulationsprogramm Hinweise • Rücksprünge und Schleifen innerhalb komplexer Entscheidungsvorgänge sind darstellbar. Allerdings leidet die Übersichtlichkeit darunter. Die Prüfung auf Vollständigkeit, Redundanz und Widerspruch erfordert bei komplexen Entscheidungstabellen die Zuhilfenahme von Rechnerwerkzeugen. [DIN 66241, Strunz 1977]

260 Anhang

Fehlerbaumanalyse Zweck

Situation

Wirkung

• Zusammenhänge zwischen unerwünschten Ereignissen und deren Ursachen analysieren • Wahrscheinlichkeiten für das Auftreten unerwünschter Ereignisse ermitteln

• Bei Auftreten eines unerwünschten Ereignisses (Fehler, Ausfall etc.) • Bei komplexen Systemzuständen, die in Kombination zu unerwünschten Ereignissen führen können • Im Rahmen der Optimierung der Sicherheit und Zuverlässigkeit von Produkten

• Übersichtliche Darstellung der Auswirkungen von Veränderungen am Produkt • Grundlage für Ableitung von Maßnahmen zur Verringerung der Auftretenswahrscheinlichkeit unerwünschter Ereignisse

Vorgehen • Unerwünschte Ereignisse sammeln • Alle Kombinationen von Einzelfehlern logisch in den hierarchischen Aufbau des Fehlerbaums eingliedern • Einzelfehlern Auftretenswahrscheinlichkeiten zuordnen • Verknüpfung der Fehler mit booleschen Operationen (NICHT-, ODER-, UND Verknüpfungen) durchführen • Fehlereinzelwahrscheinlichkeiten gemäß den Verknüpfungen berechnen Hinweise • Die Fehlerbaummethode kann qualitativ, also ohne Ausfallwahrscheinlichkeiten, oder quantitativ durchgeführt werden. [Reinhart et al. 1996]

A1 Methodenbeschreibungen 261

FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) Zweck

Situation

Wirkung

• Produktmängel präventiv vermeiden • Prozessmängel präventiv vermeiden

• Im Rahmen einer Neuentwicklung • Im Rahmen von Produkt- oder Prozessänderungen • Bei Serienprodukten (typischerweise) • Bei sicherheitsrelevanten Bauteilen

• Dokumentation möglicher Mängel und deren Folgen • Vorbeugende Sicherung von Produkt- oder Prozessqualität • Erfahrungswissen nachhaltig dokumentiert • Festlegung von Verbesserungsmaßnahmen

Vorgehen • Neue und veränderte Funktionen und Merkmale feststellen • Möglichkeiten eines Versagens oder Mangels und mögliche Ursachen ermitteln • Art, Folgen, und Ursachen des möglichen Versagens oder Mangels in ein Formular eintragen • Risiko bewerten: - Wahrscheinlichkeit des Auftretens, der Entdeckung und der Bedeutung des Versagens oder Mangels mit einer Punkteskala zwischen eins und zehn bewerten. - Risikoprioritätszahl (RPZ) durch Multiplikation der Werte bilden. • Aktuellen Zustand mit Risikoabschätzung und der RPZ bewerten. • Maßnahmen zur Verbesserung festlegen. • Bewertung nach Durchführung der Maßnahmen wiederholen. Werkzeuge • Risikoabschätzung • FMEA-Formblätter Hinweise • Die RPZ muss immer unter Berücksichtigung der darin aufmultiplizierten Einzelwahrscheinlichkeiten bewertet werden, um Falschaussagen zu vermeiden. • Die FMEA berücksichtigt nur Fehler, die auf einzelnen Ursachen auftreten, nicht solche, die aus der Kombination mehrerer Ursachen resultieren. [Reinhart et al. 1996]

Abb. 114

262 Anhang

Fragebogen Zweck

Situation

Wirkung

• Informationen gezielt beschaffen • Meinungen und Verhaltensweisen hinsichtlich bestimmter Fragestellungen erforschen

• Im Rahmen der Aufgabenklärung • Zur Ermittlung der Kundenzufriedenheit bezüglich bestehender Produkte oder Dienstleistungen • Bei Bedarf nach einer größeren Menge an Daten • Zur empirischen Forschung

• Überblick über Meinungen und Verhaltensweisen der Befragten • Statistische Daten als Grundlage zur Ermittlung von Trends (bei ausreichender Menge) • Antworten, die stark von der Art der Fragestellung beeinflusst werden

Vorgehen • Fragegegenstand ermitteln • Hypothesen formulieren • Zielgruppe bestimmen • Struktur und Layout des Fragebogens erstellen • Fragestellungen formulieren und Antwortmöglichkeit festlegen • Verständlichkeit der Fragen in Testbefragung prüfen • Fragebogen optimieren • Auswertung vorbereiten und testen, ob die Beantwortung der Fragen geeignet ist, die Hypothesen zu belegen • Umfrage durchführen • Antworten mit festgelegten Maßnahmen auswerten und dokumentieren Werkzeuge • Statistikprogramme zur Auswertung Hinweise • Je genauer die Fragen, desto besser sind die Ergebnisse zu verwerten. • Mit der Fragetechnik wird das Formulieren der Fragen unterstützt. Die Fragebogen-Methode ist dabei eine Möglichkeit, mithilfe der Fragen an Informationen zu kommen. Andere Methoden sind Interviews und Checklisten. • Fragebögen lassen sich in der Regel schnell an viele Befragte verteilen. • Zur automatisierten Auswertung kann es sinnvoll sein, einen OnlineFragebogen zu erstellen • Die ausreichend große Rücklaufquote bestimmt den Erfolg einer Befragung. [Kriz et al. 1988, Lamnek 1995]

A1 Methodenbeschreibungen 263

Fragetechnik Zweck

Situation

Wirkung

• Unterstützung der strukturierten Analyse von komplexen Zusammenhängen • Gewinnen von Informationen

• In allen Phasen des Produktentwicklungsprozesses • Mit besonderer Bedeutung bei der Planung und Analyse von Zielen in Verknüpfung mit Fragebögen, Interviews und Checklisten

• Informationen zu bestimmten Sachverhalten aus Sicht derjenigen, die im Sinne der Entwicklungsaufgabe relevant sind • Unterstützung der Reflexion des Befragten

Vorgehen • Fragegegenstand bestimmen • Zielgruppe bestimmen • Art der Befragung bestimmen (Fragebogen, Checkliste, Interview) • Fragen strukturieren • Frageart bestimmen (offen/geschlossen) • Antwortmöglichkeit bestimmen (offen, Wertebereich, Alternativnennung, Reihung etc.) • Fragen möglichst präzise und widerspruchsfrei, kurz, prägnant und nicht suggestiv formulieren • Fragen testen und gegebenenfalls optimieren • Fragen in gewählter Art der Befragung einsetzen Hinweise • Eine konsequente Beachtung der Fragetechnik ist der Garant für eine erfolgreiche Informationsbeschaffung aus internen sowie externen Quellen. • Die erfolgreiche Durchführung von Befragungen erfordert Training und ausreichend Erfahrung. [Kriz et al. 1988, Lamnek 1995]

264 Anhang

Freiheitsgradanalyse Zweck

Situation

Wirkung

• Betrachtungsraum gezielt erweitern beziehungsweise eingrenzen • Handlungs- und Gestaltungsspielräume einer Entwicklung festlegen • Schwerpunkt der Betrachtung auf bestimmte Teilsysteme konzentrieren

• Im Rahmen von Änderungsmaßnahmen oder der Weiterentwicklung eines Produktes • Es liegen noch nicht genügend oder vorwiegend unpassende Lösungsideen zu einer Problemstellung vor

• Erhöhtes Systemverständnis • Unterstützung der Zielorientierung

Vorgehen • Bestimmen der veränderbaren Bestandteile des Systems • Festlegen einer Systemgrenze um den zu verändernden Bereich zur Festlegung des Raums für die Suche nach Lösungsideen • Festlegen der veränderbaren Merkmale • Definition der innerhalb der Systemgrenze bestehenden Freiheitsgrade • Ableitung konkreter Problemformulierungen für die Suche nach Lösungsideen Hinweise • Zum Festlegen der Systemgrenze eignet sich die abstrakte Darstellung des Systems mithilfe von Funktionsmodellen oder anderen Strukturierungsarten. [Daenzer et al. 2002]

A1 Methodenbeschreibungen 265

Funktionsmodellierung Zweck

Situation

Wirkung

• Systemverständnis fördern • Umgang mit komplexen Systemen unterstützen • Struktur und Verhalten eines technischen Systems abbilden • Ausgewählte Eigenschaften eines Systems auf abstrakter Ebene darstellen • Festlegen von Entwicklungsschwerpunkten

• Bei Vorfixierung auf bekannte Lösungen • Komplexe technische Problemstellung

• Erhöhtes Systemverständnis • Reduzierung der Komplexität der zu handhabenden Problemstellung • Auflösen von Denkblockaden und Lösungsfixierungen • Zugang zu Lösungsideen aus anderen Bereichen/Disziplinen

Vorgehen • Ziel der Funktionsmodellierung formulieren: Zu welchem Zweck soll das System abstrahiert werden? • Art der Funktionsmodellierung festlegen: umsatzorientierte, relationsorientierte oder nutzerorientierte Betrachtung • Geeigneten Abstraktionsgrad festlegen, abhängig vom Zweck der Abstraktion: Konzentration auf wesentliche Aspekte • Systemgrenze festlegen, die das zu betrachtende System vom Umfeld trennt • Geeignete Darstellungsform wählen: Liste, hierarchische Struktur, netzwerkartige Struktur • Gliederung des Gesamtproblems in einfacher zu bearbeitende Teilprobleme Werkzeuge • Softwareunterstützung zur einfacheren Umstrukturierung bei einer großen Zahl von Elementen Hinweise • Die Darstellung als Funktionsmodell ist eine spezifische Form der Abstraktion. • Weitere Methoden, um ein System auf abstrahiertem Niveau darzustellen, sind beispielsweise die Darstellung als Black Box oder weitere Strukturierungsmöglichkeiten, wie Baustrukturen oder Strukturen bezüglich des Materials, des Gewichts, der Kosten oder der Schnittstellen. [Ehrlenspiel 2003, Terninko 1998]

Abb. 64

266 Anhang

Gefährdungsanalyse Zweck

Situation

Wirkung

• Von einem Produkt ausgehende Gefahren und Risiken möglichst frühzeitig identifizieren • Mögliche Gefährdungen von Menschen durch ein Produkt feststellen • Als Teil der Dokumentation der EG Konformitätserklärung, welche die Kennzeichnung von Produkten/Maschinen mit dem CE-Zeichen erlaubt

• Vorhandensein einer (potenziellen) vom Produkt ausgehenden Gefahr für den Menschen • Bei vorhandenen Risiken zur Vermeidung von Gefährdungen • Bei bereits eingetretenen Gefährdungen zur Ursachenbehandlung • Verpflichtend für Maschinen (nach EN 292-1) gemäß EN 1050

• Grundlage für konstruktive Maßnahmen zur Minimierung einer Gefährdung • Minimierung des Produkthaftungsrisikos gegenüber Kunden

Vorgehen • Definieren des Anwendungsbereiches der Maschine • Identifizieren der Gefährdung • Möglichkeiten zur konstruktiven Beseitigung beziehungsweise Verminderung • Mögliche Unfallmöglichkeiten ermitteln • Abschätzen des Risikos durch die Gefährdung • Definieren der zu erreichenden Schutzziele • Bestimmen der Anforderungen und Maßnahmen zum Beseitigen der Gefährdung und zum Begrenzen des Risikos • Feststellen der Übereinstimmung mit den festgelegten Anforderungen und Maßnahmen • Ergebnis dokumentieren • Ergebnisse der Analyse mittels verschiedener Darstellungsarten festhalten • Falls Gefahren nicht beseitigt/reduziert werden können, Schutzmaßnahmen für betroffene Menschen einrichten Hinweise • Zwei mögliche Verfahren: - Verkürzte Gefährdungsanalyse: Maschine wird einer Produktnorm entsprechend gebaut - Ausführliche Gefährdungsanalyse: Anwendung bei Neuentwicklungen; Durchführung entweder mit Checklisten oder maschinenspezifisch • Unterscheidung nach: - Prospektive (vorausschauende) Gefährdungsanalyse:

A1 Methodenbeschreibungen 267

Betrachtung von Risiken und damit verbundene Gefährdungen - Retrospektive (nachträgliche) Gefährdungsanalyse: Behandlung der Ursachen bereits eingetretener Gefährdungen • Gefährdung setzt Vorhandensein einer vom Produkt ausgehenden Gefahr, die Überschreitung von Grenzwerten und das Zusammentreffen von Produkt und Maschine voraus • Anwendung bereits in der Konzeptphase der Produktentwicklung [DIN EN 1050, Neudörfer 2002] Gewichtete Punktbewertung Zweck

Situation

Wirkung

• Lösungen differenziert bewerten • Vergleichbarkeit von Lösungen gewährleisten • Rangfolge von Lösungsalternativen ermitteln

• Große Anzahl relevanter Bewertungskriterien • Bewertungskriterien von unterschiedlicher Wertigkeit • Ausreichender Kenntnisstand bezüglich relevanter Ausprägungen der Merkmale der Lösungsalternativen • Notwendigkeit einer differenzierten, wenn möglich quantifizierten, Bewertung

• Intensive Auseinandersetzung mit den Lösungsalternativen • Objektivierung des Bewertungsprozesses • Rangfolge von Lösungsalternativen • Erhöhte Entscheidungssicherheit • Dokumentation der Entscheidungsfindung

Vorgehen • Festlegung der Bewertungskriterien: Die Bewertungskriterien stellen dabei eine Teilmenge der in der Anforderungsliste aufgeführten Anforderungen dar und orientieren sich an der aktuellen Entscheidungssituation. • Gewichtung der Kriterien bestimmen: Die Gewichtung der Kriterien kann, falls dort vorhanden, der Anforderungsliste entnommen werden. Ansonsten kann eine Gewichtung der Kriterien durch das Aufstellen einer Zielpräferenzmatrix oder eines hierarchischen Wertsystems (siehe Nutzwertanalyse) sowie durch die Durchführung eines Paarweisen Vergleiches unterstützt werden. • Bestimmung der Punktwerte für jedes Kriterium und jede Lösungsalternative: Die Punktwerte leiten sich aus den absoluten Ausprägungen der Produktmerkmale (Erfüllungsgrad der Eigenschaft) ab, die im Rahmen der Bewertung als Kriterien betrachtet werden. Die Übersetzung des Erfüllungsgrads in einen Punktwert kann beispielsweise mithilfe einer Wertfunktion geschehen.

268 Anhang

• Bei der Festlegung der Punktwerte wird jeweils immer eine Alternative bezüglich aller Kriterien bewertet (alternativenorientiertes Vorgehen) oder es werden sukzessive alle Alternativen hinsichtlich eines Kriteriums bewertet (kriterienorientiertes Vorgehen). Bei letzterer Variante ergibt sich der Vorteil eines direkten Vergleichs der Lösungsalternativen bezüglich eines Kriteriums. • Ermittlung des Gesamtpunktwertes einer Lösungsalternative: Dies geschieht durch die Multiplikation der Punktwerte mit den Kriteriengewichten und die anschließende Addition der Produkte für alle Kriterien je Alternative. • Das Ergebnis der Bewertung ist in kritischen Fällen mittels einer Plausibilitätsanalyse und einer Sensibilitätsanalyse zu überprüfen, bevor eine endgültige Entscheidung getroffen wird. Werkzeuge • Tabellenkalkulationsprogramm Hinweise • Die Anwendung der gewichteten Punktbewertung sollte in einem interdisziplinären Team erfolgen. Dabei ist die Benennung eines neutralen Moderators sinnvoll. • Die Gewichtete Punktbewertung ist die Erweiterung der einfachen Punktbewertung um die Gewichtung der Bewertungskriterien. • Liegt bei einer gewichteten Punktbewertung ein hierarchisches Wertsystem vor, dann handelt es sich um eine Nutzwertanalyse. [Ehrlenspiel 2003]

Abb. 107

A1 Methodenbeschreibungen 269

Gewichtung Zweck

Situation

Wirkung

• Bedeutung von Objekten hervorheben • Objekte nach ihrer Wichtigkeit unterscheiden

• Erstellung der Anforderungsliste • Im Rahmen der Bewertung von Lösungsalternativen

• Gewichtete Anforderungen in der Anforderungsliste • Gewichtete Wechselwirkungen von Anforderungen (Einflussmatrix) • Gewichtete Bewertungskriterien (Gewichtete Punktbewertung)

Vorgehen • Erst muss man sich für eines der folgenden Gewichtungssysteme entscheiden. • Lineares System: Die Gewichtung steigt proportional zur Wichtigkeit. • Progressives System: Die Gewichtung steigt überproportional zur Wichtigkeit. Dies führt zu einer stärkeren Differenzierung der Ergebnisse. - Eine Gewichtungsskala von eins bis drei (alternativ auch vier, fünf oder zehn) wählen. - In der Regel ganze Zahlen als Gewichtungsfaktoren wählen. • Hierarchisches System: Die Gewichtung wird mehrstufig durchgeführt. - Ein hierarchisches Gewichtungssystem findet man zum Beispiel bei der Nutzwertanalyse. Hier wird zwischen Relativ- (im jeweiligen Zweig der Hierarchie) und Absolutgewicht (bezogen auf das Gesamtsystem) eines Kriteriums unterschieden. - In diesem Fall wird als Gewichtungsskala der Bereich von null bis eins gewählt, da dann auf jeder Stufe die Relativgewichtung wie auch die Absolutgewichtung des Gesamtsystems immer auf eins (100 %) bezogen werden. • Zur Absicherung der Angemessenheit der Gewichtung kann abschließend eine Sensibilitätsanalyse durchgeführt werden. Hinweise • Eine Gewichtung von Kundenanforderungen kann zum Beispiel anhand des Kano-Modells erfolgen. • Die Gewichtung von Bewertungskriterien kann durch das vorherige Bilden einer Rangfolge der Bewertungskriterien mithilfe eines Paarweisen Vergleiches oder einer Zielpräferenzmatrix unterstützt werden. • Die Gewichtung von Objekten ist mitunter ein subjektiver Vorgang und sollte daher im Team vorgenommen werden. [Daenzer et al. 2002]

Abb. 99

270 Anhang

Handlungsplanungsblatt Zweck

Situation

Wirkung

• Auszuführende Handlungen planen • Absichten einer geplanten Handlung dokumentieren

• In entscheidenden Situationen (Zeitdruck, Krise etc.) • Bei hoher Bedeutung von Ergebnissen eines Prozesses

• Erzwingen strukturierter Handlungen • Reduzierung der Gefahr falscher Aktivitäten • Reduzierung der Gefahr einer Horizontalflucht • Erzwingen eines reflexiven Dialoges vor dem Durchführen einer Handlung

Vorgehen • Ziel und Zweck der Zielerreichung beschreiben • Geplantes Vorgehen erläutern • Beschreiben, wie geplantes Vorgehen dokumentiert wird • Überprüfen, ob Ziel, Motivation, und geplantes Vorgehen konsistent sind Werkzeuge • Handlungsplanungsblatt Hinweise • Die detaillierte Planung unterstützt die Reflexion. [Jokele et al. 2003]

Abb. 119, 121

A1 Methodenbeschreibungen 271

Hardware-in-the-Loop (HIL) Zweck

Situation

Wirkung

• Produkteigenschaften analysieren • Ausprägungen ausgewählter Merkmale ermitteln

• Im Rahmen einer Eigenschaftsanalyse • Bei eingebetteten (mechatronischen) Systemen • Bei Existenz realer Teilkomponenten eines ansonsten noch nicht vollständig umgesetzten Gesamtsystems

• Aussagen über die Eigenschaften und das Verhalten einer Teilkomponente im Zusammenspiel mit ihrer (simulierten) Umgebung

Vorgehen • Eine elektronische oder mechanische Teilkomponente eines Systems wird über spezielle Schnittstellen mit einer in Echtzeit laufenden Umgebungssimulation verbunden und in diesem Verbund getestet. • Das reale Teilsystem reagiert während der Tests auf die simulierten Umwelteinflüsse. • Im Anschluss an die Tests werden diese ausgewertet und der Testaufbau sowie die Ergebnisse dokumentiert. Werkzeuge • Hardware-in-the-Loop Prüfstand Hinweise • Weicht das Ergebnis der HIL-Untersuchung vom subjektiv erwarteten Ergebnis oder einer zuvor aufgestellten Ergebnishypothese ab, so empfiehlt sich oftmals die Durchführung einer Plausibilitätsanalyse und einer Sensibilitätsanalyse zur Überprüfung der Ergebnisse. • Die Tests an realen Gesamtsystemen lassen sich durch HIL stark verringern. Auf diese Weise lassen sich Entwicklungszeiten verkürzen und Kosten sparen. • Trotzdem ist die HIL-Simulation immer nur eine Vereinfachung der Realität und kann Tests am realen Gesamtsystem nicht vollständig ersetzen. [Köhl et al. 2003]

Abb. 90

272 Anhang

Interview Zweck

Situation

Wirkung

• Informationen gezielt beschaffen • Meinungen und Verhaltensweisen hinsichtlich bestimmter Fragestellungen erforschen

• Im Rahmen der Aufgabenklärung • Im Rahmen der Lösungssuche • Bei Bedarf an Expertenwissen

• Überblick über Meinungen und Verhaltensweisen der Befragten • Erhöhtes Verständnis für einen Sachverhalt • Antworten, bei denen Missverständnisse durch Nachfragen vermieden werden können

Vorgehen • Fragegegenstand festlegen • Befragte Personen festlegen • Fragen mithilfe der Fragetechnik formulieren • Interview durchführen • Mitschnitt oder Mitschrift auswerten • Ergebnisse dem Befragten zur Bestätigung vorlegen Werkzeuge • Sprachaufnahmegerät Hinweise • Interviews stellen eine Methode dar, über Fragen an Informationen zu gelangen. Andere Methoden sind Fragebögen und Checklisten. • In Interviews bietet sich die Gelegenheit, bei unklaren Sachverhalten nachzufragen • Interviews sind aufwändig und eigenen sich nicht für die Erhebung eine großen Anzahl an Datenmengen • Interviewer sollten geschult sein, unter anderem um alle Befragten auf die gleich Art zu befragen [Kriz et al. 1988, Lamnek 1995]

A1 Methodenbeschreibungen 273

Kano-Modell Zweck

Situation

Wirkung

• Bedeutung von Produkteigenschaften analysieren • Zusammenhang zwischen ausgewählten Produktmerkmalen und der Kundenzufriedenheit analysieren

• Im Rahmen der Bewertung von Produkteigenschaften • Notwendigkeit einer differenzierten Betrachtung von Produkteigenschaften

• Hinweise für die Priorisierung von Produktmerkmalen mit Kundenbezug • Grundlage für die Ableitung von Bewertungskriterien

Vorgehen • Vom Kunden wahrnehmbare Merkmale von Produkten sammeln und auswählen • Ausprägung der Produktmerkmale der Kundenzufriedenheit gegenüberstellen • Merkmale klassifizieren: Die Erfüllung von Grundmerkmalen wird vom Kunden vorausgesetzt, bei Leistungsmerkmalen gibt es einen Zusammenhang zwischen Ausmaß der Merkmalserfüllung und Kundenzufriedenheit, bei Begeisterungsmerkmalen ist bereits das Vorhandensein ein Auslöser von Zufriedenheit, die mit der Merkmalserfüllung überproportional zunimmt. • Schlussfolgerungen für Entwicklungen ableiten: Grundmerkmale müssen unbedingt erfüllt werden, Leistungsmerkmale in dem Maße, dass Aufwand und Nutzen gerechtfertigt sind, und Begeisterungsmerkmale können gezielt eingesetzt werden, um sich von Wettbewerb abzuheben Hinweise • Der Zusammenhang zwischen Merkmalsausprägung und Kundenzufriedenheit kann zum Beispiel mit Fragebögen erhoben werden. • Begeisterungsmerkmale wirken nur zeitlich befristet. [Reinhart et al. 1996]

Abb. 56

274 Anhang

Konsistenzmatrix Zweck

Situation

Wirkung

• Verträglichkeit von Elementen untereinander untersuchen • Konsistente Kombinationen von Elementen ermitteln • Widersprüche und Zielkonflikte zwischen Elementen ermitteln

• Notwendigkeit einer kombinierten Betrachtung von Einzelelementen • Anwendbar auf verschiedene Objekte (Anforderungen, Lösungen, Zukunftsprojektionen etc.) • Bei der Bildung von Gesamtkonzepten • Bei der Bildung von Zukunftsszenarios

• Ermittlung von Verträglichkeiten und Unverträglichkeiten • Ermittlung widerspruchsarmer Elementkombinationen • Förderung einer strukturierten Diskussion des zugrunde liegenden Sachverhalts • Förderung einer objektiven Beurteilung

Vorgehen • Alle Elemente paarweise miteinander vergleichen • Jede unverträgliche Zweierkombination in der Matrix kennzeichnen und dokumentieren • Nur eine Hälfte oberhalb oder unterhalb der Hauptdiagonalen ausfüllen, da die Richtung der Beziehung keine Bedeutung hat und somit eine symmetrische Matrix vorliegt • Kombinationen mehrerer Merkmale, die zueinander konsistent sind, bilden • Die Auswertung der Konsistenzmatrix kann bei kleineren Matrizen durch Stufenweise Konsistenzbetrachtung und bei größeren Matrizen durch mathematische Verfahren der Clusteranalyse erfolgen • Die erarbeiteten Erkenntnisse mittels einer Plausibilitätsanalyse absichern Werkzeuge • Tabellenkalkulationsprogramm, Präsentationsmedien, Software zur Clusteranalyse Hinweise • Das Ergebnis der Auswertung einer Konsistenzmatrix ist weitgehend davon abhängig, wie sorgfältig bei der Bewertung vorgegangen wird. • Kognitiv sehr anspruchsvoll, daher Pausen einplanen • Fehlentscheidungen werden schwer entdeckt, führen aber zu Auswirkungen auf die Qualität und Vollständigkeit der alternativen Modelle. [Gausemeier et al. 1996]

Abb. 38, 43, 53

A1 Methodenbeschreibungen 275

Konstruktionskatalog Zweck

Situation

Wirkung

• Verfügbare Lösungen für technische Problemstellungen finden • Vorhandenes Lösungsfeld erweitern

• Es sind keine innovativen Ideen gefragt • Wenn die Betrachtung von zusätzlichen Alternativen sinnvoll ist

• Übersicht über technische Standardlösungen • Gefahr der Fixierung auf bestehende Lösungen

Vorgehen • Durch geeignete Merkmale des Gliederungs-, des Haupt- und des Zugriffsteils Lösung(en) stufenweise auswählen. [Pahl et al. 2003, Roth 2000]

276 Anhang

Methode 635 Zweck

Situation

Wirkung

• Ideenfluss zur Suche nach Lösungsideen anregen • Möglichst viele Lösungsideen generieren

• Wissen und Erfahrung unterschiedlicher Disziplinen/Abteilungen soll genutzt werden • Problemstellung ist nicht zu komplex • Spannungen oder dominierende Personen im Team

• Vielzahl an Lösungsideen • Anregung der Analogiebildung durch Weiterentwickeln bestehender Ideen • Spannungen und Konflikte zwischen Teilnehmern werden erheblich gehemmt und es kommt nicht zur Dominanz Einzelner • Da keine verbale Kommunikation erfolgt, bleibt automatisch die unerwünschte negative Kritik an einzelnen Lösungsideen aus • Nachteilig kann sich auswirken, dass keine Rückfragen bezüglich einzelner Ideen möglich sind

Vorgehen • Themenstellung formulieren, geeignete Teilnehmer bestimmen und einladen, Moderator bestimmen • Ablauf der Methode erklären, Problem ausführlich mit allen Beteiligten erörtern, Lösungsideen sammeln • 6 Teilnehmer generieren auf einem vorgefertigten Formular je 3 Ideen und reichen diese nach 5 Minuten an den nächsten Teilnehmer weiter, bis jeder Teilnehmer wieder sein eigenes Formular vor sich liegen hat • Jeder Teilnehmer ergänzt und/oder ändert in einer neuen Zeile die Ideen seines Vorgängers • Dokumentieren und anschließendes Bewerten der gesammelten Ideen Werkzeuge • Formular zur Ideengenerierung [Daenzer et al. 2002, Rohrbach 1969]

A1 Methodenbeschreibungen 277

Mind Mapping Zweck

Situation

Wirkung

• Zusammenhängende Begriffe strukturiert darstellen • Objekte und ihre Zusammenhänge visualisieren • Gedanken extern dokumentieren

• Im Rahmen von Teamsitzungen zur Ergebnisdokumentation • Bei Bedarf einer externen Gedankenstütze

• Grafischer Überblick über Elemente und ihre Zusammenhänge • Hierarchische Strukturierung eines Sachverhalts • Unterstützung der Bildung von Assoziationen

Vorgehen • Das Problem oder die Kernidee in das Zentrum stellen • Mit dem Kern verbundene Elemente in die Nähe stellen • Inhaltliche Zusammenhänge einzelner (Problem-)Elemente durch Linien repräsentieren • Wenn alle Assoziationen zu einem Element aufgetragen worden sind, das Element wechseln und von Neuem verbundene Elemente auftragen • Schritt um Schritt eine verzweigte und vernetzte Gedankenstruktur aufbauen • Kann durch Farben oder Illustrationen grafisch unterstützt werden Werkzeuge • Software zur rechnerunterstützten Anfertigung • Tafeln oder großes Papier Hinweise • Gut geeignet als Moderationsmethode • Ungeeignet für analytisches Durchdringen von komplexen Problemfeldern, da keine Garantie für Vollständigkeit der Elemente und Verknüpfungen [Buzan 1993]

278 Anhang

Moderation mit Karten Zweck

Situation

Wirkung

• Gruppendiskussion strukturieren • Diskussionsthemen dokumentieren

• Bei Diskussionen in größeren Gruppen • Bei Vorhandensein von unstrukturierten oder unübersichtlichen Informationsumfängen

• Schnelle und unkomplizierte Erfassung von Beiträgen aus der Gruppe • Unterstützung von wechselseitigen Anregungen zwischen den Teilnehmern der Sitzung • Grundlage für ein Protokoll der Sitzung

Vorgehen • Problem oder Fragestellung formulieren, vor der Gruppe erläutern und an einer Tafel visualisieren • Alle Teilnehmer schreiben oder skizzieren anschließend ihre dazugehörigen Einfälle und Ideen auf Karten • Jeder Gedanke wird festgehalten und für alle Teilnehmer sichtbar an eine Tafel geheftet • Karten erläutern und ergänzen sowie strukturieren und bei Bedarf zusammenfassen Werkzeuge • Tafel und Karten Hinweise • Je nach Situation kann eine frühe Vorstrukturierung nach wenigen Gesichtspunkten den Prozess deutlich beschleunigen. In Abhängigkeit vom Umfang ist die Methode oft sehr zeitaufwendig. [Daenzer et al. 2002]

A1 Methodenbeschreibungen 279

Morphologischer Kasten Zweck

Situation

Wirkung

• Bestehendes Feld an Lösungsideen ordnen • Überblick über Teilfunktionen des Systems schaffen • Überblick über Teillösungsideen zur Problemstellung schaffen

• Aufteilung eines komplexen technischen Problems in leichter zu bearbeitende Teilprobleme • Unüberschaubares Feld an Lösungsideen

• Dokumentation der gefundenen Lösungsideen • Strukturierung und Verdichtung von Informationen • Grundlage für die Kombination von Gesamtlösungsideen

Vorgehen • Einzelne Teilprobleme (Funktionen, Bauteile etc.) des Systems werden in die Kopfspalte eingetragen. • Die jeweiligen denkbaren Teillösungsideen werden diesen Teilproblemen zeilenweise zugeordnet. • Jedem Teilproblem können unterschiedlich viele Teillösungsideen zugeordnet sein. • Es ist zweckmäßig, die wichtigsten Teilprobleme in der Reihenfolge ihrer Bedeutung von oben nach unten einzutragen. • Zur besseren Übersicht können Lösungsklassen gebildet werden. • Lösungsklassen können alle elektrischen, mechanischen, hydraulischen etc. Teillösungen sein. • Kriterien, auf deren Basis sich Lösungsklassen bilden lassen, können auch aus einem nichttechnischen Kontext, wie den zu erwarteten Herstellkosten, stammen. • Die einzelnen Teillösungen zu Gesamtkonzepten zusammenstellen. • Dazu die theoretisch mögliche Anzahl der Kombinationsmöglichkeiten auf ein sinnvolles Maß reduzieren. • Zunächst nur die wichtigsten Teilprobleme betrachten. • Zunächst nur die erfolgversprechendsten Teillösungsideen betrachten. • Kompatibilität der Teillösungsideen prüfen: Lassen sich einzelne Ideen nicht miteinander kombinieren? Lassen sich ganze Lösungsklassen ausschließen? • Zunächst Auswahl einer sinnvollen Kombination von Teillösungsideen, die dann stufenweise mit weiteren Elementen des Morphologischen Kastens variiert wird. Werkzeuge • Tafeln, auf denen Abbildungen oder Beschreibungen der Teillösungen leicht umgruppiert werden können • Rechnergestützte Darstellung

280 Anhang

Hinweise • Der Morphologische Kasten ist ein eindimensionales Ordnungsschema und enthält daher keine „weißen“ Felder. [Birkhofer 1980, Ehrlenspiel 2003, Pahl et al. 2003, Zwicky 1966]

Abb. 76, 83

Negation Zweck

Situation

Wirkung

• Neue Lösungsideen generieren • Denkblockaden auflösen

• Scheinbar unüberwindbares Problem • Bestehende Lösungen nicht geeignet

• Umgehung von Denkblockaden • Raum für neue Lösungsideen

Vorgehen • Übersicht über alle Funktionen erstellen • Funktionen in negierte Funktion umformulieren • Fehler aus diesen „Nicht-Funktionen“ ableiten • Ursachen ermitteln Werkzeuge • Ein Fehlerbaum ist eine sinnvolle Grundlage Hinweise • Eine negierte Funktion ist noch nicht zwingend ein Fehler. Erst auf Basis der negierten Funktion wird der Fehler gefunden. Abb. 109

A1 Methodenbeschreibungen 281

Numerische Simulation Zweck

Situation

Wirkung

• Produkteigenschaften analysieren • Ausprägungen ausgewählter Merkmale ermitteln

• Im Rahmen einer Eigenschaftsanalyse • Wenn Eigenschaften untersucht werden sollen, die nicht mittels einer analytischen Berechnung erfasst werden können • Im Rahmen eines virtuellen Entwicklungsprozesses

• Aussagen über Produkteigenschaften • Wieder verwendbare, reproduzierbare Simulationsmodelle • Reduzierte Gesamtentwicklungszeit • Anteil notwendiger Versuche gesenkt und somit die Gesamtentwicklungszeit reduziert

Vorgehen • Das Modell beziehungsweise das Verfahren der Simulation festlegen • Die zu betrachtenden Parameter festlegen • Die Eingangsgrößen bestimmen • Die Grenzen und mögliche Störgrößen des Simulationsverfahrens ermitteln • Den Ablauf der Simulation sowie die Auswertung und Dokumentation der Ergebnisse festlegen • Die Simulation durchführen • Die Auswertung und Dokumentation durchführen Werkzeuge • Simulationssoftwaresysteme Hinweise • Nach [VDI 3633] ist die Simulation allgemein die Nachbildung eines Systems mit seinen dynamischen Prozessen in einem experimentierfähigen Modell, um zu Erkenntnissen zu gelangen, die auf die Wirklichkeit übertragbar sind. • Numerische Simulationen bieten die Möglichkeit, risikolos Erfahrungen zu sammeln und Einflussfaktoren aufwandsarm zu variieren. Dies ermöglicht eine umfassende Informationsbeschaffung, da viele Variationen von Eingangsgrößen analysiert werden können. • Der Aufwand zur Interpretation der Ergebnisse ist relativ hoch, da diese vom Modell in die Realität zurückgeführt werden müssen oder durch Versuche an realen Bauteilen verifiziert werden müssen. • Weicht das Ergebnis der Simulation vom subjektiv erwarteten Ergebnis oder einer zuvor aufgestellten Ergebnishypothese ab, so empfiehlt sich oftmals die Durchführung einer Plausibilitätsanalyse und einer Sensibilitätsanalyse zur Überprüfung der Ergebnisse. Abb. 89, 92

282 Anhang

Nutzerorientierte Funktionsmodellierung Zweck

Situation

Wirkung

• Systemverständnis fördern • Umgang mit komplexen Systemen unterstützen • Mögliche Anwendungsfälle eines Systems abbilden • Festlegen von Entwicklungsschwerpunkten

• Bei Vorfixierung auf bekannte Lösungen • Komplexe technische Problemstellung

• Darstellung der Interaktionen zwischen Nutzern und Produkt • Erhöhtes Systemverständnis • Lösungsneutrale Darstellung • Grundlage zum Ableiten von Kundenanforderungen • Auflösen von Denkblockaden und Lösungsfixierungen

Vorgehen • Ziel der Funktionsmodellierung formulieren: Zu welchem Zweck soll das System abstrahiert werden? • Geeigneten Abstraktionsgrad festlegen, abhängig vom Zweck der Abstraktion: Konzentration auf wesentliche Aspekte • Systemgrenze festlegen, die das zu betrachtende System vom Umfeld trennt • Definieren verschiedener Produktnutzer im Verlauf des Produktlebenszyklus • Sammeln denkbarer Anwendungsfälle bezogen auf die jeweiligen Nutzer Werkzeuge • Softwareunterstützung zur einfacheren Umstrukturierung bei einer großen Zahl von Elementen Hinweise • Detaillierungsgrad der Betrachtung entsprechend der Situation wählen • Auch nicht vom Hersteller vorgesehene Anwendungsfälle und Missbrauch berücksichtigen • Die Darstellung als Nutzerorientiertes Funktionsmodell ist eine spezifische Form der Funktionsmodellierung und damit der Abstraktion. • Weitere Methoden, um ein System auf abstrahiertem Niveau darzustellen, sind beispielsweise die Relationsorientierte oder die Umsatzorientierte Funktionsmodellierung, die Darstellung als Black Box oder weitere Strukturierungsmöglichkeiten, wie Baustrukturen oder Strukturen bezüglich des Materials, des Gewichts, der Kosten oder der Schnittstellen. [Rumbaugh et al. 1993]

Abb. 66

A1 Methodenbeschreibungen 283

Nutzwertanalyse Zweck

Situation

Wirkung

• Lösungen differenziert bewerten • Vergleichbarkeit von Lösungen gewährleisten • Rangfolge von Lösungsalternativen ermitteln

• Vor allem bei komplexen Produkten • Große Zahl relevanter Bewertungskriterien • Ausreichender Kenntnisstand bezüglich relevanter Ausprägungen der Merkmale der Lösungsalternativen • Notwendigkeit einer differenzierten, wenn möglich quantifizierten, Bewertung

• Hierarchische Struktur der Bewertungskriterien • Intensive Auseinandersetzung mit den Lösungsalternativen • Objektivierung des Bewertungsprozesses • Rangfolge von Lösungsalternativen • Erhöhte Entscheidungssicherheit • Dokumentation der Entscheidungsfindung

Vorgehen • Festlegung der Bewertungskriterien: Die Bewertungskriterien stellen dabei eine Teilmenge der in der Anforderungsliste aufgeführten Anforderungen dar und orientieren sich an der aktuellen Entscheidungssituation. • Hierarchische Gewichtung der Kriterien bestimmen: - Aufstellen eines hierarchischen, mehrstufigen Systems von Bewertungskriterien. - Bei der Gewichtung wird zwischen Relativ- (im jeweiligen Zweig der Hierarchie) und Absolutgewicht (bezogen auf das Gesamtsystem) eines Kriteriums unterschieden. - Als Gewichtungsskala wird der Bereich von null bis eins gewählt, da dann auf jeder Stufe die Relativgewichtung wie auch die Absolutgewichtung des Gesamtsystems immer auf eins (100 %) bezogen werden. - Das Absolutgewicht eines Kriteriums ermittelt sich als Produkt aus dem eigenen Relativgewicht und dem Absolutgewicht des übergeordneten Kriteriums. • Bestimmung der Punktwerte für jedes Kriterium und jede Lösungsalternative: Die Punktwerte leiten sich aus den absoluten Ausprägungen der Produktmerkmale (Erfüllungsgrad der Eigenschaft) ab, die im Rahmen der Bewertung als Kriterien betrachtet werden. Die Übersetzung des Erfüllungsgrads in einen Punktwert kann beispielsweise mithilfe einer Wertfunktion geschehen. • Bei der Festlegung der Punktwerte wird jeweils immer eine Alternative bezüglich aller Kriterien bewertet (alternativenorientiertes Vorgehen) oder es werden sukzessive alle Alternativen hinsichtlich eines Kriteriums bewertet (kriterienorientiertes Vorgehen). Bei letzterer Variante ergibt sich der Vorteil eines direkten Vergleichs der Lösungsalternativen bezüglich eines Kriteriums.

284 Anhang

• Ermittlung des Gesamtpunktwertes einer Lösungsalternative: Dies geschieht durch die Multiplikation der Punktwerte mit den Kriteriengewichten und die anschließende Addition der Produkte für alle Kriterien je Alternative. • Das Ergebnis der Bewertung ist in kritischen Fällen mittels einer Plausibilitätsanalyse und einer Sensibilitätsanalyse zu überprüfen, bevor eine endgültige Entscheidung getroffen wird. Werkzeuge • Strukturierte Darstellung des hierarchischen Wertsystems mithilfe eines Formblattes • Tabellenkalkulationsprogramm • Zur Visualisierung des Bewertungsergebnisses ist das Aufstellen eines Nutzwertprofils sinnvoll. Hinweise • Die Anwendung der Nutzwertanalyse sollte in einem interdisziplinären Team erfolgen. Dabei ist die Benennung eines neutralen Moderators sinnvoll. • Die hierarchische Struktur des Wertsystems ist der einzige Unterschied zur Gewichteten Punktbewertung. Durch die Strukturierung der Bewertungskriterien ist die Nutzwertanalyse der Gewichteten Punktbewertung bei komplexen Systemen mit vielen Bewertungskriterien vorzuziehen. [Daenzer et al. 2002, Zangemeister 1976]

Abb. 101

A1 Methodenbeschreibungen 285

Ordnungsschema Zweck

Situation

Wirkung

• Bestehendes Feld an Lösungsideen ordnen und strukturieren • Bestehendes Feld an Lösungsideen erweitern

• Für interessante Merkmalskombinationen und liegen noch keine Lösungsideen vor • Unüberschaubares Lösungsspektrum

• Erkennen von Lücken („weiße Felder“) im Feld vorhandener Lösungsideen • Grundlage zur Variation von Lösungsideen

Vorgehen • Analysieren der bestehenden Lösungen beziehungsweise Lösungsideen anhand ihrer Merkmale und deren jeweiligen Ausprägungen • Festlegen der ordnenden Kriterien (Merkmale, wie Energieart, Wirkgeometrie, Bewegungsart etc.) • Ordnen der Lösungen beziehungsweise Lösungsideen nach den festgelegten Kriterien • Identifizieren und gegebenenfalls ergänzen der „weißen Felder“ Werkzeuge • Tafeln, auf denen Abbildungen oder Beschreibungen der Teillösungen leicht umgruppiert werden können • Rechnergestützte Darstellung Hinweise • In einem zweidimensionalen Ordnungsschema werden die Ausprägungen von zwei Merkmalen kombiniert, um eine Systematik der Lösungsideen zu erstellen. • Um noch weitere Dimensionen einzuführen, sind weitere Hierarchiestufen notwendig. [Ehrlenspiel 2003, Pahl et al. 2003]

Abb. 81

286 Anhang

Orientierender Versuch Zweck

Situation

Wirkung

• Prinzipielle Produktfunktionalität absichern • Orientierenden Überblick über ausgewählte Produkteigenschaften gewinnen

• Im Rahmen einer Eigenschaftsanalyse • Hauptsächlich in frühen Phasen der Entwicklung • Wenn die Produktgestalt noch nicht (exakt) definiert worden ist • Grundlegende Eigenschaften der Lösung sind noch unbekannt

• Erste Hinweise zu ausgewählten Produkteigenschaften • Schnelle Verfügbarkeit von Versuchsergebnissen • Aussagen mit teilweise bedingter Übertragbarkeit auf das endgültige Produkt

Vorgehen • Zur Vorbereitung des orientierenden Versuchs muss das zu testende System auf wesentliche Elemente und einfache Wirkprinzipien reduziert werden. • Eine Prinzipvorrichtung für die Durchführung des Versuches muss erstellt werden. • Im Anschluss an die Versuchsdurchführung werden die Ergebnisse ausgewertet und dokumentiert. Die Dokumentation enthält außerdem eine Beschreibung des Versuchsaufbaus. Werkzeuge • Die einzusetzenden Werkzeuge reichen von Papier und Stift bis zu umfangreiche Modellbaukästen oder realitätsnahen Versuchsteilen. Hinweise • Orientierende Versuche werden oftmals auch Handversuche genannt. • Weicht das Ergebnis des orientierenden Versuches vom subjektiv erwarteten Ergebnis oder einer zuvor aufgestellten Ergebnishypothese ab, so empfiehlt sich oftmals die Durchführung einer Plausibilitätsanalyse und einer Sensibilitätsanalyse zur Überprüfung der Ergebnisse. [Ehrlenspiel 2003, Schwankl 2002]

Abb. 93, 94

A1 Methodenbeschreibungen 287

Paarweiser Vergleich Zweck

Situation

Wirkung

• Lösungen einfach bewerten • Lösungsalternativen vergleichen • Rangfolge gegebener Objekte (Lösungsalternativen, Bewertungskriterien) bezüglich eines Kriteriums (Anforderungserfüllung, Wichtigkeit) aufstellen

• Eigenschaften mehr qualitativ als quantitativ bestimmbar • Ausprägung des zu untersuchenden Kriteriums weist deutlich subjektiven Charakter auf

• Reihenfolge der Betrachtungsobjekte ohne quantitative Unterschiede • Quantitative Bewertungsergebnisse mit begrenzter Aussagekraft

Vorgehen • Zunächst stellt man die zu vergleichenden Objekte in einer Matrix gegenüber (Präferenzmatrix), woraufhin jedes einzelne Objekt mit jedem anderen direkt verglichen wird. • Beim Vergleich von Lösungsalternativen werden die Aussagen „besser“, „schlechter“ oder „ebenbürtig“ bezüglich der Erfüllung der betrachteten Anforderung getroffen. • Das Ergebnis des Vergleiches wird numerisch in Punkten ausgedrückt (zum Beispiel: -1=schlechter, 0=ebenbürtig, 1=besser). • Beim Vergleich von Bewertungskriterien gelten die Prädikate „weniger wichtig“, „gleich wichtig“ oder „wichtiger“ (-1, 0, 1). • Schließlich werden die Werte zeilenweise aufaddiert und es erfolgt die Bildung einer Rangfolge der Alternativen anhand der Punktesummen. Werkzeuge • Tabellenkalkulationsprogramm Hinweise • Wenn genauere Aussagen gefordert sind, kann der einfache Paarweise Vergleich mittels einer Angabe der Abstände zwischen den Objekten erweitert werden (zum Beispiel: „A ist bezüglich des sportlichen Aussehens dreimal besser als B“). • Bewertungskriterien können nach der Bildung ihrer Rangfolge für die Durchführung einer Gewichteten Punktbewertung einer Gewichtung unterzogen werden. • Durch einen Paarweisen Vergleich können Widersprüche subjektiver Bewertungen, zum Beispiel als Ergebnis einer Kundenbefragung, aufgelöst werden.

288 Anhang

• Der Paarweise Vergleich ist eine Sonderform des Vergleiches. • Eine Sonderform des Paarweisen Vergleiches stellt die Zielpräferenzmatrix dar. [Ehrlenspiel 2003] Plausibilitätsanalyse Zweck

Situation

Wirkung

• Ergebnisse von Eigenschaftsanalysen überprüfen • Ergebnisse von Bewertungen überprüfen • Ergebnisse von Analysen oder Bewertungen kritisch überprüfen • Entscheidungen sicherer machen

• Im Anschluss an eine Eigenschaftsanalyse • Im Anschluss an eine Bewertung (Punktbewertung, Nutzwertanalyse, …) • Im Falle einer unbehobenen Differenz zwischen ermitteltem und intuitiv erwarteten Ergebnis • Bei Unsicherheit hinsichtlich der Güte der Ergebnisse

• Kritische Auseinandersetzung mit dem Ergebnis • Überprüfung und möglicherweise Korrektur intuitiver Vorstellungen • Vermeidung von „Zahlengläubigkeit“ • Erhöhte Entscheidungssicherheit

Vorgehen • Die Analyse besteht aus vier aufeinander aufbauenden Ansätzen, wobei nach jedem Schritt zu prüfen ist, ob der nächste Schritt angebracht ist oder ob die Widersprüche bereits beseitigt wurden: • Der erste Schritt ist eine reine Überprüfung auf formale Fehler bei der Durchführung der Eigenschaftsanalyse oder Bewertung. • Im zweiten Schritt wird die ausreichende Vollständigkeit der berücksichtigten Merkmale geprüft. Unter Umständen wurden bei der Eigenschaftsanalyse wichtige Störgrößen oder bei der Bewertung wesentliche Kriterien nicht berücksichtigt, die in der intuitiven Erwartung Einzelner eine wichtige Rolle spielen. • In einem dritten Schritt werden die zugrunde gelegten Modelle (Analysemodell, Bewertungsmodell) überprüft. Bei der Bewertung werden dazu die Nutzenäquivalente (Punktwerte) auf ihre Aussagekraft hin überprüft, da Konstellationen auftreten können, bei denen unterschiedliche, in Punkten ausgedrückte Wichtigkeiten zweier Kriterien als nicht gerechtfertigt erscheinen und revidiert werden müssen. • Im letzten Schritt ist die Interpretation der Ergebnisse zu überprüfen. • Zum Abschluss werden Vorgehen, Rahmenbedingungen und Ergebnisse der Plausibilitätsanalyse dokumentiert.

A1 Methodenbeschreibungen 289

Hinweise • Die Durchführung sollte in Fällen großer Tragweite in einem Team erfolgen, da intuitive Aspekte angesprochen werden, die bei verschiedenen Individuen sehr unterschiedlich ausgeprägt sein können. • Falls die Differenz zwischen ermitteltem und intuitiv erwartetem Ergebnis nicht behoben wird, soll diese zumindest begründbar sein. • Im Anschluss an eine Plausibilitätsanalyse kann eine Sensibilitätsanalyse erfolgen. • Auf keinen Fall sind die Zahlenwerte solange zu manipulieren, bis das subjektiv erwartete Ergebnis rechnerisch bestätigt werden kann. [Daenzer et al. 2002] Portfolio Zweck

Situation

Wirkung

• Größere Zahl Menge an Informationen anschaulich visualisieren • Ausgewählte Größen qualitativ gegenüberstellen

• Im Rahmen der Bewertung von Lösungsalternativen • Im Rahmen der Strategischen Produktplanung bei Betrachtung von Produktfamilien, Technologien etc.

• Anschauliche Visualisierung eines Sachverhalts • Grundlage für Entscheidungsfindung • Starke Abstraktion und Reduzierung der Information

Vorgehen • Zwei Dimensionen (Achsen) mit qualitativen oder quantitativen Stufungen festlegen • Betrachtete Objekte im Portfolio eintragen • Durch Größe und Farbgebung der Symbole (Kreise oder andere) auf die Bedeutung, eine Klassifizierung oder Umsatzgröße hinweisen • Mögliche Strategien diskutieren • Soll-Zustand (zukünftig angestrebte Lage der Objekte) für den betrachteten Planungshorizont erstellen • Daraus Handlungsdirektiven in den Dimensionen ableiten Hinweise • Portfolios werden typischerweise zur vergleichenden Bewertung und Darstellung mehrerer zu einem Sachverhalt gehörender Elemente verwendet [Bürgel et al. 1996, Seibert 1998]

Abb. 34, 37, 106, 120

290 Anhang

Potenzialanalyse Zweck

Situation

Wirkung

• Verbesserungspotenziale identifizieren. • Entwicklungsschwerpunkte ermitteln.

• Potenziale zur Verbesserung der Entwicklungsergebnisse im Unternehmen sind unklar.

• Transparenz bezüglich vorhandener Stärken und Schwächen im Unternehmen • Grundlage zur Nutzung von bereichsübergreifenden Synergieeffekten

Vorgehen • Analyse der Potenziale des Entwicklungsprozesses auf unterschiedlichen Ebenen: zwischenmenschliche und motivationale Ebene, organisatorische Ebene, technische Ebene • Welche Maßnahmen eignen sich zur Verbesserung der Entwicklungsergebnisse? • Gibt es Synergieeffekte? • Schließen sich manche Maßnahmen gegenseitig aus?

A1 Methodenbeschreibungen 291

Prinzipien zur Überwindung technischer Widersprüche Zweck

Situation

Wirkung

• Ideenfluss zur Suche nach Lösungsideen anregen • Neuartige Lösungsideen entwickeln • Technische Widersprüche auflösen • Bestehende technische Konzepte ändern

• Bei scheinbar unlösbaren Zielkonflikten der Produktentwicklung • Wenn Fixierungen auf bestehende Lösungen vorliegen

• Anregungen für die Lösungssuche in Form abstrakt formulierter, allgemein gültiger Prinzipien • Gedankliches Lösen von der bestehenden technischen Umsetzung

Vorgehen • Identifizieren von Widersprüchen in den bestehenden Problemformulierungen. • Zuordnung der sich widersprechenden Merkmale des Systems zu den von Altschuller vorgegebenen technischen Parametern. • Auswahl geeigneter Lösungsprinzipien mithilfe der Widerspruchsmatrix. • Anwendung der Prinzipien auf das bestehende Problem. • Sollte dieses Vorgehen nicht zum Erfolg führen, so empfiehlt es sich die 40 Prinzipien einzeln zu betrachten und zu prüfen, ob sie sich auf den vorliegenden Widerspruch anwenden lassen. Werkzeuge • Liste der 39 technischen Parameter [nach Altschuller 1984] • Liste der 40 Prinzipien zur Überwindung technischer Widersprüche [nach Altschuller 1984] • Widerspruchsmatrix (Gegenüberstellung der technischen Parameter mit zugeordneten Prinzipien) Hinweise • Die Prinzipien zur Überwindung technischer Widersprüche entstanden als Teilmethode der Methodik TRIZ. Sie lassen sich aber auch unabhängig davon zur Suche nach Lösungsideen einsetzen. • Zur Vorbereitung der Methode eignen sich besonders die Relationsorientierte Funktionsmodellierung und das formale Ableiten von Problemformulierungen. • Die abstrakte Formulierung der Prinzipien erfordert etwas Erfahrung der Teilnehmer mit deren Anwendung, damit die Suche nach Lösungsideen erfolgreich verlaufen kann. [Altschuller 1984, Terninko 1998]

292 Anhang

Problemformulierung Zweck

Situation

Wirkung

• Entwicklungsschwerpunkte formulieren • Kern der Problemstellung ausdrücken • Handlungsanweisungen auf wesentliche Anforderungen konzentrieren

• Bei unüberschaubar großer Anzahl von Anforderungen und deren Beziehungen • Zur Auswahl geeigneter Vorgehensweisen bei der Suche nach Lösungsideen

• Erhöhte Zielorientierung der Aktivitäten im Entwicklungsprozess • Gezielte Stimulation der Kreativität • Reduziert das Risiko der Handlungsunfähigkeit

Vorgehen • Beschreiben des Entwicklungsziels anhand der zentralen Anforderungen (Konzentration auf das Wesentliche) • Formal sollten Problemformulierungen in der Befehlsform erfolgen, um die Aufforderung zu bestimmten Handlungen zu unterstreichen • Dabei kann es durchaus sinnvoll sein, zunächst extrem anspruchsvoll oder auch unmöglich erscheinende Ziele zu definieren, um auf diesem Wege Innovationen zu fördern • Wurde im Rahmen der Schwachstellenanalyse ein Relationsorientiertes Funktionsmodell erstellt, lassen sich Problemformulierungen daraus ableiten Hinweise • Die Ergebnisse der Freiheitsgradanalyse, der Verknüpfung von Kundenanforderungen und Produktmerkmalen (Verknüpfungsmatrix) sowie der Schwachstellenanalyse können zu Problemformulierungen zusammengefasst werden. [Terninko 1998, Wulf 2002]

A1 Methodenbeschreibungen 293

Prognose Zweck

Situation

Wirkung

• Fundierte Zukunftsaussagen erarbeiten • Möglichst genaue Auskunft über bestimmte zukünftige Ereignisse erhalten, um eine optimale Handlungsentscheidung treffen zu können

• Bei hoher Bedeutung von zukünftigen Sachverhalten aber Unklarheit ob ihrer zukünftigen Ausprägung • Bei ausreichend zur Verfügung stehender Information zur Entwicklung bestimmter Sachverhalte

• Aussagen über zukünftige Ausprägungen ausgewählter Merkmale • Aussagen über Eintretenswahrscheinlichkeit eines zukünftigen Sachverhalts • Aussagen, deren Verlässlichkeit abhängig von den Eingangsdaten und der Sorgfalt bei der Durchführung der Methode abhängig sind

Vorgehen • Entwicklung fortschreiben oder simulieren • Entwicklungen und ihre Merkmale überzeichnen • Umfeldentwicklungen einbeziehen • Zukunftsprojektionen aus Prozessen ermitteln Hinweise • Die Verlässlichkeit einer Prognose hängt vor allem von den Eingangsdaten und der Sorgfalt der Durchführung der Methode ab. • Die jeweilige Eintrittswahrscheinlichkeit einer Prognose nicht zu hoch einschätzen. [Gausemeier et al. 2001, Khosrawi-Rad 1991]

294 Anhang

Punktbewertung Zweck

Situation

Wirkung

• Lösungen bewerten • Vergleichbarkeit von Lösungen gewährleisten • Rangfolge von Lösungsalternativen ermitteln

• Bewertungskriterien mit gleicher Wertigkeit • Ausreichender Kenntnisstand bezüglich relevanter Ausprägungen der Merkmale der Lösungsalternativen

• Quantitative Aussagen über die Lösungsalternativen • Objektivierung des Bewertungsprozesses • Rangfolge von Lösungsalternativen • Dokumentation der Entscheidungsfindung

Vorgehen • Festlegung der Bewertungskriterien: Die Bewertungskriterien stellen dabei eine Teilmenge der in der Anforderungsliste aufgeführten Anforderungen dar und orientieren sich an der aktuellen Entscheidungssituation. • Bestimmung der Punktwerte für jedes Kriterium und jede Lösungsalternative: Die Punktwerte leiten sich aus den absoluten Ausprägungen der Produktmerkmale (Erfüllungsgrad der Eigenschaft) ab, die im Rahmen der Bewertung als Kriterien betrachtet werden. Die Übersetzung des Erfüllungsgrads in einen Punktwert kann beispielsweise mithilfe einer Wertfunktion geschehen. • Bei der Festlegung der Punktwerte wird jeweils immer eine Alternative bezüglich aller Kriterien bewertet (alternativenorientiertes Vorgehen) oder es werden sukzessive alle Alternativen hinsichtlich eines Kriteriums bewertet (kriterienorientiertes Vorgehen). Bei letzterer Variante ergibt sich der Vorteil eines direkten Vergleichs der Lösungsalternativen bezüglich eines Kriteriums. • Ermittlung des Gesamtpunktwertes einer Lösungsalternative: Dies geschieht durch die Addition der Punkte für alle Kriterien je Alternative. Werkzeuge • Tabellenkalkulationsprogramm Hinweise • Ergibt sich kein eindeutiger Favorit, können die verbleibenden Lösungsalternativen mithilfe einer Gewichteten Punktbewertung oder einer Nutzwertanalyse genauer untersucht werden. • Die Anwendung der Punktbewertung sollte in einem interdisziplinären Team erfolgen. Dabei ist die Benennung eines neutralen Moderators sinnvoll. • Andere gebräuchliche Bezeichnung: Einfache Punktbewertung [Ehrlenspiel 2003]

A1 Methodenbeschreibungen 295

Punkten Zweck

Situation

Wirkung

• Lösungsalternativen einfach bewerten • Individuelle Prioritäten ermitteln

• Im Rahmen von Abstimmungsprozessen in Gruppen • Vorliegen einer gewissen Anzahl an Alternativen • Notwendigkeit einer schnellen Entscheidungsfindung • Bei Entscheidungssituationen mit überschaubarer Komplexität

• Erzielung eines schnellen Ergebnisses in einem Abstimmungsprozess • Beschleunigung von Entscheidungsprozessen • Vermeidung langwieriger Diskussionen • Wenig differenziertes Gesamturteil

Vorgehen • Vorhandene Alternativen visualisieren • Punktevergabe klären (zu vergebende Punktezahl je Teilnehmer, zulässige Punktezahl pro Alternative und Teilnehmer) • Teilnehmer dürfen Punkte auf die von ihnen favorisierte(n) Alternative(n) verteilen • Die Alternative mit den meisten Punkten kurz diskutieren und auf Plausibilität (Plausibilitätsanalyse) prüfen Werkzeuge • Tafel und Klebepunkte oder Stift

296 Anhang

QFD (Quality Function Deployment) Zweck

Situation

Wirkung

• Kundenforderungen zielorientiert in die Produktentwicklung einbinden • Merkmale identifizieren, mit denen die funktionalen Anforderungen an das Produkt erfüllt werden • Entwicklungsschwerpunkte aus den wesentlichen Anforderungen ableiten

• Bei geringem Neuheitsgrad der Entwicklung • Anwendbar auch auf technische Prozesse, Dienstleistungen, Marketing- und Geschäftsstrategien etc.

• Übersetzung der Kundenforderungen in quantifizierbare Merkmale für die Entwicklung • Konzentration auf wesentliche Aspekte • Verbessertes Verständnis des Gesamtsystems • Dokumentierte Entscheidungsgrundlage • Verbesserte Kommunikation der Beteiligten im Produktentwicklungsprozess

Vorgehen • Ziel des QFD festlegen • QFD-Team aus drei bis acht Personen bilden mit Fachkompetenz bezüglich Produktplanung, Entwicklung/Konstruktion, Qualitätsmanagement, Beschaffung, Herstellung/Prüfung, Controlling, Marketing/Vertrieb und Service • Betrachtungsgegenstand auf wesentlichen Kern begrenzen • Informationen zu den einzelnen Zimmern des House of Quality (HoQ) sammeln: Kundenanforderungen, Servicemerkmale, Designmerkmale, Qualitätsmerkmalen, Informationen zu Wettbewerbern, technische Wechselbeziehungen in HoQ eintragen • Einzelne Zimmer in sich und untereinander verknüpfen, soweit dies zur Zielerreichung nötig ist • Gewichtungen, Beziehungen und Zielkonflikte ableiten • Ergebnis reflektieren, diskutieren und auf Plausibilität prüfen Werkzeuge • Tabellenkalkulation oder softwarebasierte QFD-Werkzeuge Hinweise • QFD kann im gesamten Produktentstehungsprozess angewendet werden, also in der Produktplanung, der Teileplanung, der Prozessplanung oder auch der Produktionsplanung. • Zu detaillierte Darstellungen sind oft nicht sinnvoll, da das HoQ dadurch kaum noch handhabbar ist und sich sehr große Matrizen ergeben. [Reinhart et al. 1996]

A1 Methodenbeschreibungen 297

Recherche Zweck

Situation

Wirkung

• Informationen gezielt beschaffen • Wissensdefizite reduzieren

• Im Rahmen der Anforderungsklärung • Im Rahmen der Lösungssuche • Informationsbedürfnis beziehungsweise fehlende Information hinsichtlich eines wichtigen Sachverhalts

• Ermöglichung qualifizierter Aussagen zu einem Sachverhalt • Unter Umständen eine enorme Informationsflut • Notwendigkeit zur Beurteilung der Qualität und Aktualität der recherchierten Informationen

Vorgehen • Ziel der Recherche klären • Art und Weise der Durchführung klären • Recherche durchführen (Zulieferer, Literatur, Patente, Wettbewerber etc.) • Rechercheergebnisse hinsichtlich der jeweiligen Bedeutung wie auch der Inhalte klassifizieren (zum Beispiel mithilfe einer Vorauswahl) Werkzeuge • Rechnergestützte Werkzeuge wie Agentensysteme können hilfreiche Unterstützung bieten Hinweise • Zur Recherche eignen sich ergänzend zu internen Berichten (Inventur) besonders Bibliotheken, Datenbanken, Fachzeitschriften, Kataloge sowie Expertengespräche

298 Anhang

Reizwortanalyse Zweck

Situation

Wirkung

• Ideenfluss zur Suche nach Lösungsideen anregen • Neuartige Lösungsideen entwickeln • Denkblockaden auflösen

• Bei gedanklichen Fixierungen oder Barrieren • Kein Fortschritt in einem kreativen Prozess erzielt • Problemstellung ist nicht zu komplex

• Förderung des lateralen Denkens • Gezielte Stimulation der Analogiebildung

Vorgehen • Moderator konfrontiert die Teammitglieder mit etwa sechs bis zehn (Reiz-)Wörtern, gegenständlichen Begriffen, die nichts mit der Problemstellung zu tun zu haben scheinen • Zu jedem dieser Begriffe spontan auffallende relevante Strukturmerkmale sammeln (Analyse) • Darauf aufbauend weitere Assoziationen bilden, von denen aus auf das eigentliche Problem zurück geschlossen wird • Diese Rückkopplungen können nun Ansätze für Lösungsalternativen des Problems liefern • Zur Unterstützung kann der Moderator gezielte Fragen zum Reizwort oder den ersten Assoziationen stellen Werkzeuge • Tafeln zur gut lesbaren Darstellung der gefundenen Assoziationen und Ideen Hinweise • Für die Anwendung ist ein erfahrener Moderator sinnvoll. • Ebenso, wie beim Brainstorming können Hemmungen in der Gruppe vorhanden sein. • Anstelle von Begriffen kann in Abwandlung der Methode auch mit Reizbildern aus bestimmten Themengebieten gearbeitet werden. • Auch das Aufzeigen von (scheinbaren) Widersprüchen kann als Reizthema hilfreich sein. [Backerra et al. 2002, Knieß 1995]

A1 Methodenbeschreibungen 299

Relationsorientierte Funktionsmodellierung Zweck

Situation

Wirkung

• Systemverständnis fördern • Stärken und Schwächen eines Systems ermitteln • Festlegen von Entwicklungsschwerpunkten • Relationen im System erkennen • Nützliche und schädliche Systemkomponenten erkennen

• Zur Analyse existierender Systeme • Bei Vorfixierung auf bekannte Lösungen • Komplexe technische Problemstellung

• Übersicht über Stärken und Schwächen eines Systems • Erhöhtes Systemverständnis • Reduzierung der Komplexität der zu handhabenden Problemstellung • Auflösen von Denkblockaden und Lösungsfixierungen • Zugang zu Lösungsideen aus anderen Bereichen/Disziplinen • Grundlage zum Ableiten von Problemformulierungen

Vorgehen • Ziel der Funktionsmodellierung formulieren: Zu welchem Zweck soll das System abstrahiert werden? • Geeigneten Abstraktionsgrad festlegen, abhängig vom Zweck der Abstraktion: Konzentration auf wesentliche Aspekte • Systemgrenze festlegen, die das zu betrachtende System vom Umfeld trennt • Wesentliche nützliche Funktion des betrachteten Systems festlegen • Wesentliche schädliche Funktion des betrachteten Systems festlegen • Gibt es weitere Funktionen, für die die (wesentliche) nützliche Funktion benötigt wird? • Gibt es Funktionen, die für die (wesentliche) nützliche Funktion benötigt werden? • Gibt es weitere schädliche Funktionen, die durch die (wesentliche) schädliche Funktion verursacht werden? • Gibt es Funktionen, die die (wesentliche) schädliche Funktion verursachen? • Gibt es Funktionen, die eingeführt wurden, um die (wesentliche) schädliche Funktion zu vermeiden? • Das Funktionsmodell mithilfe dieser Fragen ergänzen • Die Fragen werden an alle neu hinzukommenden Funktionen wieder gestellt • Aufbau des Funktionsmodells abbrechen, wenn alle wichtigen nützlichen und schädlichen Funktionen des betrachteten Systems abgebildet sind (üblich sind 3 oder 4 Iterationen).

300 Anhang

• Problemformulierungen generieren zur Stärkung der nützlichen Funktionen und zur Vermeidung/Abschwächung der schädlichen Funktionen Werkzeuge • Softwareunterstützung zur einfacheren Umstrukturierung bei einer großen Zahl von Elementen. Hinweise • Detaillierungsgrad der Betrachtung entsprechend der Situation wählen. • Die Darstellung als Relationsorientiertes Funktionsmodell ist eine spezifische Form der Funktionsmodellierung und damit der Abstraktion. • Weitere Methoden, um ein System auf abstrahiertem Niveau darzustellen, sind beispielsweise die Nutzerorientierte oder die Umsatzorientierte Funktionsmodellierung, die Darstellung als Black Box oder weitere Strukturierungsmöglichkeiten, wie Baustrukturen oder Strukturen bezüglich des Materials, des Gewichts, der Kosten oder der Schnittstellen. • Technische Funktionen werden durch ein Substantiv und ein Verb beschrieben. • Es werden vier Relationen zur Verknüpfung der Funktionen unterschieden: - nützliche Funktion „wird benötigt für“ nützliche Funktion - nützliche Funktion „verursacht“ schädliche Funktion - schädliche Funktion „verursacht“ schädliche Funktion - nützliche Funktion „wurde eingeführt um zu vermeiden“ schädliche Funktion [Terninko 1998]

Abb. 67, 70, 75

A1 Methodenbeschreibungen 301

Reverse Engineering Zweck

Situation

Wirkung

• Informationen über bereits vorhandene Lösungen/Produkte beschaffen • Bestehende Lösungen/Produkte umfassend analysieren

• Im Rahmen eines Benchmarkings • Im Rahmen der Analyse bestehender Systeme • Bei Verfügbarkeit des zu analysierenden Objektes im Original

• Anforderungen und nützliche Anregungen für Neuentwicklungen oder Produktverbesserungen • Umfassender Einblick in den Stand der Technik • Gefahr der Orientierung an alten Lösungen anstelle von innovativen Ansätzen

Vorgehen • Objekt auswählen, dass einen Bezug zur Problemstellung hat (beispielswiese Wettbewerbsprodukt oder -prozess) • Gedankliches oder tatsächliches Zerlegen des Objektes • Ständiges Analysieren des Objektes im Hinblick auf Fähigkeit, die gegebene Problemstellung zu lösen • Umsetzung der Erkenntnisse für die Problemstellung Werkzeuge • Je nach Objekt diverse Werkzeuge, die geeignet sind, das Objekt zu analysieren beziehungsweise zu zerlegen Hinweise • Patentrechtliche Situation bei der Verwendung der gefundenen Lösungen beachten • Hinzuziehen von Experten oftmals notwendig • Hoher Aufwand bei komplexen Produkten, sorgfältiges Vorgehen notwendig [Dreger 1992, Pahl et al. 2003]

302 Anhang

Schätzen Zweck

Situation

Wirkung

• Produkteigenschaften analysieren • Ausprägungen ausgewählter Merkmale ermitteln

• Im Rahmen einer Eigenschaftsanalyse • Niedriger Konkretisierungsgrad des betrachteten Objektes • Keine Zeit für ein exakteres Verfahren • Verfügbarkeit von Erfahrungen mit ähnlichen Situationen oder Objekten

• Qualitative, oft subjektiv geprägte Aussagen über Produkteigenschaften

Vorgehen • Zur Erhöhung der Schätzgenauigkeit wird folgendes Vorgehen empfohlen: • Unterteilendes Schätzen: Dem Grundprinzip der Problemzerlegung folgend komplexe Sachverhalte unterteilen und die Eigenschaften von Subsystemen losgelöst vom Gesamtkontext schätzen (Infolge des Fehlerausgleichs hinsichtlich zufälliger Fehler ist die Genauigkeit des Gesamtergebnisses dann höher als die der Teilschätzungen.) • Schätzung durch mehrere Personen: Verschiedene Sichtweisen auf eine Problemstellung eröffnen; Schätzen der Einzelpersonen möglichst unabhängig voneinander; Ergebnisse, ihre Abweichungen und mögliche Gründe hierfür anschließend diskutieren: starke Abweichungen in den Ergebnissen ermitteln und kritisch betrachten; erfahrene, am Projekt beteiligte sowie unbeteiligte Kollegen hinzuziehen • Vergleichendes Schätzen: Gewisse Stützpunkte, wie Daten ähnlicher Sachverhalte oder Mittelwerte heranziehen; Vergleiche mit ähnlichen Lösungen können (unter Umständen unter Berücksichtigung von Ähnlichkeitsanalysen) eine wesentliche Unterstützung darstellen • Schätzen aus Erfahrung: Aus wachsender Erfahrung entsteht eine gewisse Sicherheit; um einen guten Lerneffekt zu erzielen, ist es erforderlich, die später ermittelten tatsächlichen Werte mit den Ergebnissen der vorherigen Abschätzung zu Vergleichen und so ein Feedback zur Qualität der Schätzung zu erhalten

A1 Methodenbeschreibungen 303

Hinweise • Schätzungen lassen sich schneller durchführen als Versuche oder Berechnungen, sind dafür aber ungenauer. • Menschen identifizieren sich mit ihren Ideen und neigen dazu, Bekanntes gegenüber Neuem zu bevorzugen. Dies kann zu Fehleinschätzungen führen. • Erkannte Fehler können nur ungenügend zur Verbesserung des Schätzens verwertet werden, da das Schätzen zumindest teilweise eine Angelegenheit „des Gefühls“ bleibt. • Die Ergebnisse sind weitgehend an Personen gebunden und nicht immer rational nachvollziehbar. • Ist der Schätzer nicht mehr verfügbar, so ist eine Kontinuität im Ergebnis nicht mehr vorhanden. • Das Schätzen ist an Erfahrung gebunden und daher kurzfristig nur begrenzt erlernbar. [Ehrlenspiel et al. 2005] Schwachstellenanalyse Zweck

Situation

Wirkung

• Schwachstellen eines Produktes erkennen • Schwachstellen eines Prozesses erkennen

• Im Rahmen der Optimierung bestehender Produkte oder Prozesse • Bei Verfügbarkeit bestehender Produkte oder Prozesse für einen Vergleich

• Nichtkonformitäten des betrachteten Gegenstandes • Grundlage für eine systematische Optimierung

Vorgehen • Problembereich der Schwachstellenanalyse festlegen • Team aus Kompetenzträgern zu Problem zusammenstellen • Anforderungen an zu untersuchenden Umfang feststellen und gewichten • Erfüllungsgrad der Anforderungen ermitteln und daraus Schwachstellen ableiten • Handlungsempfehlungen ableiten Werkzeuge • ABC-Analyse • FMEA • Ishikawa-Diagramm

304 Anhang

Sensibilitätsanalyse Zweck

Situation

Wirkung

• Auswirkungen einer Parametervariation prüfen • Parameter mit wesentlichem Einfluss aufzeigen • Verschiedene Szenarios generieren

• Im Anschluss an eine Eigenschaftsanalyse • Im Anschluss an eine Bewertung (Punktbewertung, Nutzwertanalyse, …) • In beiden Fällen oftmals nach einer vorausgehenden Plausibilitätsanalyse • Unterschiedliches Meinungsbild nach einer Bewertung • Bei Aussagen mit großer Unsicherheit

• Kritische Auseinandersetzung mit dem Ergebnis • Aussagen über die Reaktion des Ausgangsergebnis auf eine Parameterveränderung (Empfindlichkeit des Systems) • Aussagen über die Risiken einer Entscheidung • Grenzen, zwischen denen Inputwerte abweichen dürfen • Parameter mit wesentlichem Einfluss • Erhöhte Entscheidungssicherheit

Vorgehen • Die zu variierenden Eingangsgrößen festlegen • Größen in verschiedenen Kombinationen variieren; dabei sollte zum einen eine geringe Parametervariation von etwa zehn oder zwanzig Prozent vorgenommen werden und andererseits einzelne Parameter radikal verändert werden • Die Auswirkungen der kombinierten Variation von Inputgrößen auf das Endergebnis betrachten, wobei eine Visualisierung der Abweichungen vom Originalergebnis hilfreich ist Werkzeuge • Tabellenkalkulationsprogramm, um die Berechnungen teilautomatisiert ablaufen zu lassen und die Ergebnisse grafisch darstellen zu können Hinweise • Zu variierende Eingangsgrößen können je nach Anwendungsfall Variablen einer Berechnung oder einer Numerischen Simulation, veränderbare Parameter eines Versuches oder im Falle einer Gewichteten Punktbewertung die Gewichte der Kriterien sein. [Daenzer et al. 2002]

A1 Methodenbeschreibungen 305

Storytelling Zweck

Situation

Wirkung

• Wissen und Erfahrungen dokumentieren • implizite Aspekte durch Miterleben der Situation, in der das Wissen und die Erfahrungen gesammelt wurde, vermitteln

• Bestehendes, teilweise nur implizit vorhandenes Wissen über ein Ereignis beziehungsweise einen Sachverhalt • Nach entscheidenden Situationen mit hohem Erkenntnisgewinn (Dokumentation) • Bei Ähnlichkeiten zwischen vergangener und aktueller Situation (Vermittlung)

• Gutes Verständnis und hohe Anschaulichkeit der vermittelten Inhalte • Nachhaltige Verfestigung der vermittelten Inhalte

Vorgehen • Wissen oder Erfahrungen in Form von Geschichten dokumentieren • Geschichten erzählen oder in schriftlicher oder akustischer Form bereitstellen [Thier 2006]

306 Anhang

Stufenweise Konsistenz Zweck

Situation

Wirkung

• Konsistente Kombinationen von Elementen ermitteln • Erste Übersicht über pragmatische Lösungsbündel finden

• Im Rahmen der Bildung von Gesamtkonzepten oder Zukunftsszenarios • Bei einer unüberschaubaren Vielzahl zu betrachtender Einzelkombinationen • Wenn Zeit oder Möglichkeiten fehlen, eine mathematisch getriebene Clusteranalyse durchzuführen • Bei kleineren, überschaubaren Konsistenzmatrizen

• Rasche Bildung von schlüssigen Kombinationen • Pragmatische Lösungen in Form einer ersten Übersicht • Gefahr des Übersehens von Zusammenhängen bei zunehmender Anzahl der zu betrachtenden Elemente

Vorgehen • Konsistenzmatrix erstellen • Alle durch Inkonsistenzen unmöglichen Kombinationen ausschließen • Zwei passende, das heißt hoch konsistente Elemente als Ausgangspunkt wählen • Weitere dazu konsistente Elemente in der Matrix auswählen • Gesamtbündel vervollständigen • Neues Ausgangspaar wählen und Schritte wiederholen, bis ausreichende Zahl an gut differenzierbaren, konsistenten Gesamtbündeln vorliegt Hinweise • Die Stufenweise Konsistenz ist intuitiv wesentlich zugänglicher als die Clusteranalyse und kann daher auch zur Erläuterung letzterer hergenommen werden. Bei hoher Elementanzahl wird die Stufenweise Konsistenz aber unübersichtlich und lückenhaft. • Die Qualität der Konsistenzmatrix ist entscheidend für die Qualität der mit der Stufenweisen Konsistenz gebildeten Gesamtbündel.

A1 Methodenbeschreibungen 307

SWOT-Analyse (Strength-Weakness-Opportunities-Threats-Analyse) Zweck

Situation

Wirkung

• Gegenwärtige Situation sowie zukünftige Entwicklungen analysieren • Chancen und Risiken ermitteln • Stärken und Schwächen ermitteln

• Im Rahmen der Produktplanung • Im Rahmen der Zielanalyse • Anwendbar bei strategischen sowie bei operativ geprägten Fragestellungen

• Erhöhung der Transparenz eines Sachverhalts • Grundlage für Entscheidungsfindung • Strukturierte Auseinandersetzung mit der Situation • Unterstützung der Teamentwicklung • Unterstützung der bereichsübergreifenden Kommunikation

Vorgehen • Gruppe zusammenstellen • Der Reihe nach vorgehen: Strengths (Stärken), Weaknesses (Schwächen), Opportunities (Chancen), Threats (Risiken) • Mit geeigneter Fragetechnik das Thema systematisch und gründlich hinterfragen („Was läuft gut?“, „Wo sind wir stark?“) • Wenn alle vier Felder ausreichend beleuchtet worden sind, Fragen zu den Wechselwirkungen zwischen jeweils zwei Feldern stellen („Wie können wir unsere Stärken einsetzen, um die Chancen nutzen zu können?“) • Hinterfragen, wie die Unterstützung der Stärken die Realisierungsmöglichkeiten der Chancen unterstützt, wie die Wirkung von Schwächen ausgeglichen werden kann, und wie man sich gegen Risiken absichern kann • Daraus Maßnahmen ableiten und umsetzen Hinweise • Die Ergebnisse jeder Fragerunde können beispielsweise mit einer Mind Map® festgehalten werden. [Thompson et al. 1994]

308 Anhang

Synektik Zweck

Situation

Wirkung

• Ideenfluss zur Suche nach Lösungsideen anregen • Denkbarrieren überwinden • Unkonventionelle Lösungsideen generieren

• Bei scheinbar ausgereiften Produkten • Wenn neuartige Lösungsideen gefordert sind • Wenn Fixierungen auf bestehende Lösungen vorliegen

• Viele Lösungsideen • Gedankliches Lösen von bestehenden technischen Umsetzungen • Anregung der Analogiebildung durch strukturierte Verfremdung des Problems

Vorgehen • Themenstellung formulieren, geeignete Teilnehmer bestimmen und einladen (interdisziplinär), erfahrenen Moderator einsetzen • Ablauf der Methode erklären • Problemanalyse: Problemstellung mit allen Teilnehmern erörtern und in Form eines Brainstormings oder Brainwritings erste Lösungsideen sammeln. • Inkubation: Gezielte örtliche und zeitliche Verfremdung des Problems. • Dabei zunächst direkte Analogien aus Natur, Technik, Literatur etc. suchen. • Anschließend durch die Bildung persönlicher Analogien („Wie fühle ich mich als …?“) weiter verfremden. • Persönliche Analogien durch symbolische Analogien weiterentwickeln, wobei möglichst paradoxe, in sich scheinbar widersprüchliche Formulierungen gebildet werden sollen: zum Beispiel „verändernder Stillstand“. • Diese symbolischen Analogien wieder mit einem gegenständlichen Bereich durch erneute Bildung direkter Analogien verknüpfen. • Damit ist der Verfremdungsprozess abgeschlossen und Begriffe stehen zur Verfügung, die nun die Ausgangspunkte für die Ideenfindung bilden. • Begriffe der letzten Analogiestufe auf markante Merkmale hin untersuchen. • Die Merkmale auf das Ausgangsproblem zurückführen. • Illumination: Das spontane Bewusstwerden von Lösungsideen. • Verifikation: Die generierten Lösungsideen abschließend auf ihre Brauchbarkeit hin untersuchen und weiterentwickeln. • Dokumentieren und anschließendes Bewerten der gesammelten Ideen Werkzeuge • Geeignete Hilfsmittel zur Darstellung und Dokumentation. Hinweise • Die Methode ist sehr anspruchsvoll und profitiert von einem erfahrenen Moderator sowie einer erfahrenen Gruppe. [Daenzer et al. 2002, Gordon 1961, Schlicksupp 1989]

A1 Methodenbeschreibungen 309

Systematische Variation Zweck

Situation

Wirkung

• Bestehendes Feld an Lösungsideen erweitern • Bestehende Lösungsideen optimieren

• Bestehende Lösungen oder Lösungsideen liegen vor • Nicht ausreichend viele oder nur unpassende Lösungsideen liegen vor • Zur Varianten- oder Alternativenbildung • Zur Optimierung oder Weiterentwicklung eines bestehenden Produktes

• Überblick über die Freiheitsgrade einer Lösung • Systematische Veränderung vorhandener Objekte • Aufhebung von Denkbarrieren und Fixierungen auf bereits bekannte Lösungen

Vorgehen • Zu variierende Lösungsideen definieren • Variationsziel festlegen • Variationsparameter (charakteristische Merkmale) identifizieren (Form eines Bauteils, die Anzahl Elemente, Größe etc.) • Vorhandene Lösungsidee systematisch variieren und neue Alternative(n) erzeugen • Alternative Varianten auf Umsetzbarkeit prüfen Werkzeuge • Checklisten nach Osborn • Checklisten nach Ehrlenspiel • Prinzipien nach Altschuller [Altschuller 1984, Ehrlenspiel 2003, Osborn 1957]

310 Anhang

Szenariotechnik Zweck

Situation

Wirkung

• Aktuelle Situation analysieren • Zukünftige Situation abschätzen • Zukunftsmodelle (Szenarios) erstellen • Auswirkungen von Zukunftsmodellen auf das Untersuchungsfeld analysieren • Strategien und Schwerpunkte für die Zielplanung der Produktentwicklung bilden

• Im Rahmen der strategischen Zielplanung • Im Rahmen der Entwicklung von Geschäftsfeldern beziehungsweise Teilen des Produktprogramms • Bei strategischen Entscheidungen über die zukünftige Ausrichtung des Unternehmens

• Alternative Zukunftsmodelle auf Basis der gegenwärtigen Situation • Identifikation zukunftsrobuster Handlungsoptionen • Erfolgspotenziale sowie potenzielle Gefahren • Wesentliche Hinweise zur Entwicklung und Bewertung von Unternehmensstrategien

Vorgehen • Gestaltungsfeld (Produkt, Produktfamilie, Geschäftsfeld etc.) festlegen, welches durch die zu entwickelnden Szenarios betrachtet werden soll • Relevante Merkmale, die nennenswerten Einfluss auf das zu betrachtende System haben und aus unterschiedlichen Bereichen stammen können/sollen, identifizieren • Mithilfe einer Einflussmatrix die „Schlüsselfaktoren“, also die entscheidenden kritischen Merkmale aus der Vielzahl der Einflussfaktoren ermitteln • Denkbare Entwicklungsmöglichkeiten – so genannte Zukunftsprojektionen – für Schlüsselfaktoren formulieren • Die Schlüssigkeit der Kombinationen einzelner Ausprägungen der Schlüsselfaktoren mithilfe der Konsistenzmatrix bestimmen • Mit Clusteranalyse oder Stufenweiser Konsistenz zueinander passende Zukunftsprojektionen zu einigen wenigen in sich hinreichend konsistenten Paketen bündeln • Aus verschiedenen „Bündeln“ konsistenter Ausprägungen Szenarios bilden • Die Szenarios interpretieren und ihre Auswirkungen untersuchen • Strategische Maßnahmen und Handlungsoptionen ableiten Werkzeuge • Adäquate Rechnerwerkzeuge bei der Clusteranalyse

A1 Methodenbeschreibungen 311

Hinweise • Bearbeiter aus unterschiedlichen Bereichen des Unternehmens (Geschäftsführung, Vertrieb, Entwicklung etc.) für Zusammenstellung des bearbeitenden Teams • Auch externe Experten in das Team integrieren • Die Zukunftsbilder sind möglich und denkbar. Ob oder mit welcher Wahrscheinlichkeit sie tatsächlich eintreten, kann die Szenariotechnik nicht vorhersagen. • Wichtig ist das „Denken in Alternativen“ [Gausemeier et al. 1996] Target Costing Zweck

Situation

Wirkung

• Sinnvolles Kostenziel bestimmen • Kosten während des gesamten Produktentstehungsprozesses verfolgen • Kostentreiber ermitteln

• Hoher Kostendruck in der Entwicklung • Insbesondere zur Kostensenkung bereits bestehender Produkte

• Verbesserte Chance zur Erreichung von Kostenzielen • Vermeidung unnötiger Iterationen zur Kostenreduzierung

Vorgehen • Zielkostenfindung durchführen • Zielkostenspaltung über Funktions- oder Komponentenbereiche ermitteln • Zielkostenverfolgung sicherstellen: prognostizierte Ist-Kosten mit Zielkosten vergleichen und bei Bedarf Maßnahmen einleiten Werkzeuge • Software zur Zielkostenverfolgung Hinweise • Das Target Costing bietet Instrumente zur Bestimmung eines sinnvollen Kostenziels, zur Aufspaltung dieses Ziels auf zu realisierende Funktionen, Baugruppen und Bauteile sowie notwendige Prozesse (Montage, Inbetriebnahme etc.) unter Berücksichtigung der technischen oder organisatorischen Potenziale zur Kostensenkung gegenüber bisherigen Lösungen. [Ehrlenspiel 2003, Seidenschwarz 2006, Nißl 2006]

312 Anhang

Technische Evolution Zweck

Situation

Wirkung

• Bestehendes System hinsichtlich Innovativität und Reife der eingesetzten Technologie beurteilen • Zukünftige Entwicklung technischer Systeme vorhersagen

• Im Rahmen der Zielplanung für Produkte

• Entwicklungspotenzial einer Technologie abschätzen • Entscheidung, ob eine Technologie weiter entwickelt oder durch eine Nachfolgetechnologie ersetzt werden soll

Vorgehen • Grundsätzlich: Technische Systeme entwickeln sich typischerweise entlang so genannter Evolutions- oder Technologie-S-Kurven. Dabei werden unterschiedliche Kennziffern des Systems (Leistung, Innovationsgrad, Patentanmeldungen etc.) bezüglich ihrer zeitlichen Entwicklung betrachtet, das heißt auf einer Zeitachse aufgetragen. • Technologie-S-Kurve für allgemeines System (beispielsweise Telefone) erstellen • Spezifisches System (ein bestimmtes Telefon) auf der Technologie-S-Kurve einordnen • Aus Positionierung Schlüsse bezüglich der nächsten Ziele für die Weiterentwicklung des betrachteten Systems ableiten Hinweise • Das Erstellen der Technologie-S-Kurve ist zeitaufwändig und wird über ausgiebige Recherchen von Patenten, Eigen- und Fremdprodukten bewerkstelligt. Die Technologie-S-Kurve behält aber auch in der Zukunft ihre Gültigkeit; nur die neu hinzugekommene Entwicklung muss ergänzt werden. • Technologien können bei Auslaufen der Kurve durch neue Folgetechnologien ersetzt werden. Damit beginnt eine neue Technologie-S-Kurve (beispielsweise das Ersetzen von analoger durch digitale Telefonie). [Altschuller 1984, Bürgel et al. 1996, Gausemeier et al. 2001, Weule 2002]

A1 Methodenbeschreibungen 313

Textanalyse Zweck

Situation

Wirkung

• Dokument zielgerichtet analysieren • Wichtige Inhalte eines Dokuments aufwandsarm strukturieren und erfassen

• Textdokumente in Form von Anfragen und Aufträgen, Problembeschreibungen, Berichten, Fachartikeln, Patentschriften etc. • Prinzipiell in jeder Phase des Produktentwicklungsprozesses, aber vor allem in Analysephasen

• Schnelle Erfassung wichtiger Inhalte • Verhinderung möglicher Fehlinterpretationen • Vermeidung des Überlesens wichtiger Aussagen

Vorgehen • Vom Ganzen zum Detail: Zunächst Kapitel- und Abschnittsweise, dann in kleineren Einheiten • Anmerkungen am Rand des Dokumentes einfügen; helfen eigenes Verständnis zu unterstützen und weitergehende Gesamtzusammenhänge darzustellen • Text strukturieren, zum Beispiel durch Zwischenüberschriften oder Absätze • Durch inhaltlichen Zusammenhänge zwischen den Überschriften und Textblöcken die Grundaussage des betrachteten Dokumentes extrahieren • Essenziellen Textpassagen oder Schlagwörtern mittels Textmarker oder Ähnlichem hervorheben • Textaussagen nach Qualität ihrer Inhalte strukturieren (abgesichert oder hypothetisch, Forderung oder Wunsch etc.) • Feinstruktur über die wesentlichen Aussagen der einzelnen Textblöcke analysieren • Dokumentes mit eigenen Worten kurz zusammenfassen; vereinfacht die Weiterverarbeitung der wesentlichen Aussagen des zu analysierenden Textes Werkzeuge • Aussagen des zu analysierenden Textdokumentes beispielsweise in Form einer Mind Map® darstellen Hinweise • Textanalyse eventuell durch zweiten Leser absichern

314 Anhang

Trendanalyse Zweck

Situation

Wirkung

• Sich langfristig abzeichnende zukünftige Entwicklungen (Trends) ermitteln • Ursachen von Trends ergründen • Einflussnahme von Trends analysieren

• Im Rahmen der Strategischen Produkt- und Prozessplanung • Für alle Bereiche des Unternehmensumfeldes • Wenn die Entwicklung von Merkmalen relativ stabil ist

• Aussagen über zukünftige Entwicklungen mit gewisser Eintrittswahrscheinlichkeit (Prognosen) • Aussagen, die unter Umständen von Unsicherheiten und Subjektivität geprägt sind • Trendentwicklungen, die sich unter Umständen gegenseitig widersprechen

Vorgehen • Alle relevanten Informationen aus dem Unternehmensumfeld beschaffen und verarbeiten • Mögliche Informationsquellen wie Patentanmeldungen, Fachmessen, Fachliteratur, Statistiken, Geschäftsberichte, Internet etc. fallspezifisch auswählen • Kunden- und Marktbedürfnisse sowie technologische Entwicklungen von morgen abschätzen • Nach Möglichkeit Wahrscheinlichkeit einer Trendentwicklung quantifizieren • Neben der Eintrittswahrscheinlichkeit einer Trendentwicklung zudem den Einfluss eines Trends auf das Geschäft des Unternehmens beziehungsweise den Betrachtungsgegenstand untersuchen Hinweise • Jedes Merkmal kann prinzipiell zum Gegenstand einer Trendanalyse werden. • Je stabiler ein Merkmal sich verändert, desto einfacher fällt die Prognose, und desto höher ist die Wahrscheinlichkeit für die Richtigkeit der Annahmen. Die Veränderungen der Altersstruktur einer Gesellschaft können beispielsweise relativ gut über größere Zeiträume prognostiziert werden, da hier langfristig wirkende Generationsfragen wirken. Dagegen sind Trends im Verhalten von Kunden bezüglich kurzfristig wirkender Konjunkturschwankungen viel schwieriger zu erstellen. • Der Verlauf von Trends in der Zukunft ist und bleibt grundsätzlich nicht voraussagbar. • Trends können sich schlagartig umkehren. [Daenzer et al. 2002]

A1 Methodenbeschreibungen 315

TRIZ Zweck

Situation

Wirkung

• Systematisieren der Lösung technischer Problemstellungen • Gezielte Suche nach Lösungsideen

• Bei komplexen Entwicklungsproblemen • Bei Zielkonflikten zwischen Systemparametern • Bei scheinbar unlösbaren technischen Widersprüchen

• Gedankliches Lösen von der bestehenden technischen Umsetzung • Gezielte Stimulation der Kreativität • Lösungsideen

Vorgehen • TRIZ als eine übergeordnete Methodik wird bezüglich des Vorgehens in der Literatur sehr deterministisch beschreiben; einige Teilmethoden aus TRIZ sind im Kontext dieses Buches eingeordnet worden Hinweise • Folgende Teilmethoden von TRIZ werden in diesem Buch näher beschrieben: - Relationsorientierte Funktionsmodellierung - Prinzipien zur Überwindung technischer Widersprüche - Problemformulierung - Technische Evolution - Brainstorming - Systematische Variation [Altschuller 1984, Terninko 1998]

316 Anhang

Umsatzorientierte Funktionsmodellierung Zweck

Situation

Wirkung

• Systemverständnis fördern • Umsätze eines technischen Systems darstellen • Änderungen von Umsatzprodukten eines technischen Systems funktional beschreiben

• Zur Analyse existierender Systeme • Bei Systemen mit erkennbaren Stoff-, Energie- oder Signalumsätzen • Bei Vorfixierung auf bekannte Lösungen • Komplexe technische Problemstellung

• Erhöhtes Systemverständnis • Reduzierung der Komplexität der zu handhabenden Problemstellung • Auflösen von Denkblockaden und Lösungsfixierungen • Zugang zu Lösungsideen aus anderen Bereichen/Disziplinen

Vorgehen • Ziel der Funktionsmodellierung formulieren: Zu welchem Zweck soll das System abstrahiert werden? • Geeigneten Abstraktionsgrad festlegen, abhängig vom Zweck der Abstraktion: Konzentration auf wesentliche Aspekte. • Systemgrenze festlegen, die das zu betrachtende System vom Umfeld trennt. • Modellierung des Hauptumsatzstromes • Beschreiben der Eigenschaften (Zustände) des Umsatzproduktes: Eingangs-, Ausgangszustand. • Beschreiben der Eigenschaftsänderungen des Umsatzproduktes (Operationen). • Anknüpfen von Nebenumsätzen an Hauptumsatz mithilfe von Ergänzungs-, Bedingungs- und Prozesszuständen. Werkzeuge • Softwareunterstützung zur einfacheren Umstrukturierung bei einer großen Zahl von Elementen. Hinweise • Detaillierungsgrad der Betrachtung entsprechend der Situation wählen. • Die Darstellung als Umsatzorientiertes Funktionsmodell ist eine spezifische Form der Funktionsmodellierung und damit der Abstraktion. • Weitere Methoden, um ein System auf abstrahiertem Niveau darzustellen, sind beispielsweise die Nutzerorientierte oder die Relationsorientierte Funktionsmodellierung, die Darstellung als Black Box oder weitere Strukturierungsmöglichkeiten, wie Baustrukturen oder Strukturen bezüglich des Materials, des Gewichts, der Kosten oder der Schnittstellen. • Es werden drei Umsatzarten unterschieden: Energie-, Stoff- und Signalumsatz

A1 Methodenbeschreibungen 317

• Eine Funktion besteht aus Eingangs- und Ausgangszustand, Operation sowie Relationen zwischen Zuständen und Operation. • Man unterscheidet drei Arten von Relationen: einfach wirkend, rückwirkend, ungerichtet • Formale Regeln zum Erstellen des Funktionsmodells: - Reihenfolgeregel: Zustand – Relation – Operation – Relation – Zustand usw. - Vollständigkeitsregel: Beginn und Ende der Umsatzströme sind Zustände. - Strukturarten: Reihen-, Parallel- und Kreisschaltung • Formale Strukturvereinigung und –verzweigung: - Operationsvereinigung: „wenn A UND B, dann C“ - Operationsverzweigung: „wenn A, dann B UND C“ - Zustandsvereinigung: „wenn A ODER B, dann C“ - Zustandsverzweigung: „wenn A, dann B ODER C“ [Ehrlenspiel 2003]

Abb. 65

318 Anhang

Ursache-Wirkungsanalysen Zweck

Situation

Wirkung

• Wirkungen von wichtigen Ereignissen oder Zuständen analysieren • Ursachen von wichtigen Ereignissen oder Zuständen analysieren • Kausalzusammenhänge zwischen Ursachen und Wirkungen ermitteln

• Im Rahmen von Optimierungsprozessen • In entscheidenden Situationen (Zeitdruck, Krise etc.)

• Vernetzung von verschiedenen Wirkungsketten untereinander • Erhöhte Transparenz zwischen Ursachen und Wirkungen • Grundlage für ursachengerechte Produkt- und Prozessoptimierung

Vorgehen • Vorgehensrichtung wählen: vorwärts oder rückwärts gerichtete UrsacheWirkungsanalyse. Im ersten Fall wird von der am Anfang liegenden Ursache ausgegangen, während im zweiten Fall die am Ende stehende Wirkung als Ausgangspunkt herangezogen wird. • Ausgangselement festlegen, als eine Ursache, zu der mögliche Fehlerfolgen gesucht werden, oder einen Fehler, zu dem Ursachen zu ermitteln sind. • Ausgehend von jedem neu ermittelten Element wiederum Ursachen oder Auswirkungen ermitteln, bis die benötigte Detailtiefe erreicht ist. Werkzeuge • Fehler und Ursachen können beispielsweise mithilfe der Negation ermittelt werden. • Zur Darstellung und Dokumentation solcher Ketten bieten sich z. B. eine Mind Map®, das Fischgrätendiagramm oder eine Beeinflussungsmatrix an. Hinweise • Die Herleitung einer vorwärts gerichteten Kette entspricht einer Wirkungsprognose, wie sie zum Beispiel bei der Entwicklung von Zukunftsmodellen oder in der präventiven Qualitätssicherung genutzt werden kann. • Jede beobachtete Wirkung hat eine oder mehrere Ursachen als Basis. Diese Wirkung kann jedoch wiederum eine Ursache sein, die selbst eine oder mehrere weitere Wirkungen hervorruft. Diese Wirkungskette kann beliebig vorgesetzt werden. • Die Analyse zielt in zwei Richtungen: Zum einen erfolgt eine Analyse von Ursachen („Was ist der Grund?“) und zum anderen eine Analyse von Wirkungen („Was ist die Auswirkung?“) [Daenzer et al. 2002]

A1 Methodenbeschreibungen 319

Vergleich Zweck

Situation

Wirkung

• Lösungen einfach bewerten • Lösungsalternativen vergleichen

• Sachverhalte mit begrenzter Komplexität • Ausreichende Informationen über die zu vergleichenden Objekte • Ausreichende Menge gemeinsamer Merkmale bei den zu vergleichenden Objekten • Bewertungskriterien mehr qualitativ als quantitativ bestimmbar • Bewertungskriterien mit deutlich subjektivem Charakter

• Qualitative Aussagen über Gemeinsamkeiten und Unterschiede betrachteter Objekte

Vorgehen • Zu vergleichende Objekte auswählen • Die Merkmale, anhand derer der Vergleich der Objekte durchgeführt werden soll, festlegen • Die Ausprägungen dieser Merkmale prüfend gegeneinander abwiegen; dabei ist sowohl ein absoluter als auch ein relativer Vergleich möglich Hinweise • Unter bestimmten Randbedingungen (beispielsweise bei der Analyse von physikalischen Vorgängen oder Fertigungsprozessen) kann eine Ähnlichkeitsanalyse zur Unterstützung herangezogen werden. • Die Qualität des Vergleiches wird durch eine sinnvolle Auswahl der Merkmale, einen ähnlichen Informationsstand beziehungsweise ein gutes Verständnis für die zu vergleichenden Objekte sowie durch eine ähnliche Qualität der Informationen über die Vergleichsobjekte hinweg bestimmt. • Aufgrund der begrenzten Aussagekraft ist der Vergleich nicht als Grundlage für wichtige Entscheidungen und bei komplexeren Betrachtungsobjekten mit einer großen Zahl von Merkmalen sinnvoll. • Sonderform des Vergleiches sind der Vorteil-Nachteil-Vergleich sowie der Paarweise Vergleich.

320 Anhang

Verknüpfungsmatrix Zweck

Situation

Wirkung

• Zusammenhänge zwischen Objekten aus unterschiedlichen Kategorien ermitteln • Betrachtungsschwerpunkte und Abhängigkeiten ermitteln • Intensität eines Zusammenhangs mithilfe einer Werteskala bewerten

• Komplexe, vernetzte Zusammenhänge • Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen Kategorien

• Transparenz hinsichtlich der Abhängigkeiten zwischen Objekten unterschiedlicher Kategorien • Grundlage für die Bildung von Entwicklungsschwerpunkten • Strukturierte Diskussion des Sachverhalts

Vorgehen • Zwei zu verknüpfende Kategorien festlegen und als Abszisse und Ordinate einer Matrix auftragen • Elemente, die für das betrachtete System relevant sind, in den beiden Kategorien auflisten • Verknüpfungen zwischen den Elementen aufführen, dabei bei Bedarf die Richtung der Abhängigkeit und deren Gewichtung mit eintragen • Matrix analysieren, beispielsweise mittels einer Clusteranalyse oder Aktivund Passivsummen Werkzeuge • Tabellenkalkulationsprogramm • Spezielle Software Hinweise • Grundsätzliches Vorgehen entspricht der Arbeit mit einer Einflussmatrix. • Auch als Domain Mapping Matrix bezeichnet. [Danilovic et al. 2005]

Abb. 69, 73

A1 Methodenbeschreibungen 321

Versuch Zweck

Situation

Wirkung

• Produkteigenschaften analysieren • Ausprägungen ausgewählter Merkmale ermitteln

• Im Rahmen einer Eigenschaftsanalyse • Wichtige Produkteigenschaften unbekannt • Zur Überprüfung eines Prototyps unter realen Einsatzbedingungen

• Ausprägungen ausgewählter Merkmale in Abhängigkeit von anderen Eigenschaften • Aussagen über Produkteigenschaften auf Basis physikalischer Modelle

Vorgehen • Wird ein Versuch geplant, so müssen das Modell für den Versuch, die zu betrachtenden Parameter und Störgrößen, die Möglichkeiten der Messtechnik und der Messanlage, die Form der Durchführung sowie die Auswertung und Dokumentation festgelegt werden. • Nach der Durchführung des Versuches werden die Ergebnisse ausgewertet und dokumentiert. Hinweise • Weicht das Ergebnis des Versuches vom subjektiv erwarteten Ergebnis oder einer zuvor aufgestellten Ergebnishypothese ab, so empfiehlt sich oftmals die Durchführung einer Plausibilitätsanalyse und einer Sensibilitätsanalyse zur Überprüfung der Ergebnisse. [Bernard 1999, Rodenacker 1976, Schwankl 2002, Ullmann 1992]

Abb. 89

322 Anhang

Vorauswahl Zweck

Situation

Wirkung

• Lösungsideen schnell und einfach bewerten • Zahl der Lösungsideen auf ein überschaubares Maß reduzieren

• Sehr große Menge an Lösungsideen • Geringe Anzahl an wichtigen, eindeutigen und leicht einzuschätzenden Bewertungskriterien (KO-Kriterien) • Unscharfe Informationen bezüglich der Lösungsideen

• Auswahl weiter zu verfolgender Lösungsalternativen • Ausschluss ungünstiger Lösungsideen • Schnelles Bild über die prinzipielle Eignung von Lösungsideen

Vorgehen • Festlegung der Vorauswahlkriterien. Es ist darauf zu achten, dass es sich bei Vorauswahlkriterien (KO-Kriterien) um wichtige, eindeutige und leicht einzuschätzende Kriterien handelt. • Anschließend werden die Lösungsideen hinsichtlich der Erfüllung oder Nichterfüllung der Ausschlusskriterien bewertet. • Ist dies nicht möglich, da Informationsmängel beziehungsweise Unstimmigkeiten auftreten, so muss die betroffene Alternative nach der Klärung der offenen Fragen neu beurteilt werden. • Diejenigen Lösungen, die alle Kriterien erfüllen, werden weiterverfolgt beziehungsweise intensiver bewertet. Sobald eine Lösung ein Kriterium nicht erfüllt, werden die nachfolgenden Kriterien für diese Lösung nicht mehr betrachtet (Ausschlusskriterium) Werkzeuge • Formular in denen die Auswahlkriterien in einer Art Checkliste dokumentiert sind (Auswahlliste, Vorauswahlliste). Hinweise • Mögliche negative Nebenwirkung ist das Aussortieren viel versprechender innovativer Lösungen aufgrund von Unsicherheiten oder Informationsmängeln. • Es besteht das Problem der intuitive Favorisierung bekannter abgesicherter Lösungen. • Die Auswahl der richtigen Vorauswahlkriterien ist von hoher Bedeutung. [Pahl et al. 2003]

Abb. 98

A1 Methodenbeschreibungen 323

Vorteil-Nachteil-Vergleich Zweck

Situation

Wirkung

• Lösungen einfach bewerten • Lösungsalternativen vergleichen

• Sowohl zur Unterstützung strategischer Entscheidungen als auch zur Unterstützung bei der Bewertung von Lösungsalternativen eines zu entwickelnden Produktes. • Bei groben Bewertungen, die nur mit einer gewissen Unschärfe erfolgen müssen oder können • Eigenschaften der Lösungsalternativen mehr qualitativ als quantitativ bestimmbar • Eigenschaften der Lösungsalternativen mit deutlich subjektivem Charakter

• Verhältnis der Auswirkungen bei einer Fehlentscheidung zu den möglicherweise verpassten Chancen • Aussagen zu Vorteilen und Nachteilen von Lösungsalternativen im Vergleich zueinander

Vorgehen • Vorteile und Nachteile der jeweiligen Alternativen sammeln. Dazu werden die Eigenschaften der Alternativen verbal beschrieben und dabei in Vorteile und Nachteile aufgliedern. Die Referenzalternative kann tatsächlich existent oder nur gedacht sein. • Anschließend werden die Vorteile und Nachteile der Alternativen einander gegenübergestellt. Dabei können nur qualitative Aussagen getroffen werden. • Auf gute Dokumentation ist zu achten. Hinweise • Nicht geeignet bei komplexen Objekten mit vielen Kriterien unterschiedlicher Wichtigkeit. • Wenn sich Unterschiede in den Lösungen nicht ausschließlich durch Vor- oder Nachteile charakterisieren lassen, muss man auf andere Bewertungsmethoden zurückgreifen. • Der Vorteil-Nachteil-Vergleich ist eine Sonderform des Vergleiches. [Ehrlenspiel 2003]

324 Anhang

Wertfunktion Zweck

Situation

Wirkung

• Unterschiedliche Ausprägungen eines Merkmals vergleichbar machen • Aussagen zu Objekteigenschaften quantifizieren

• Im Rahmen von (Punkt-)Bewertungen • Notwendigkeit einer differenzierten, wenn möglich quantifizierten, Betrachtung

• Vergleichbarkeit von Lösungsalternativen hinsichtlich eines Produktmerkmals • Aussagen über den Erfüllungsgrad eines Merkmals • Bessere Überschaubarkeit der Unterschiede zwischen Ausprägungen von Merkmalen • Grundlage für Bewertungsverfahren (Punktbewertungen)

Vorgehen • Verlauf für die Funktion wählen, der dem betrachteten Bewertungskriterium am besten gerecht wird, also linear, progressiv oder degressiv, steigend oder fallend. • Als Wertsystem bietet sich eine ganzzahlige, dimensionslose Punkteskala an, deren Breite vom Abstraktions- beziehungsweise Konkretisierungsgrad der vorliegenden Lösungen abhängt (zum Beispiel 1 bis 3 oder 1 bis 10). Niedrige Punktwerte drücken in der Regel schlechte, hohe Punktezahlen gute Werte aus. • Die Wertfunktionen können zur besseren Übersicht grafisch dargestellt werden. Alternativ können die Wertzuweisungen in einer Tabelle erfolgen. • Anschließend werden die Lösungsalternativen in die erstellte Wertfunktion gemäß ihrer Ausprägung des betrachteten Produktmerkmals (Erfüllungsgrad der geforderten Produkteigenschaft) eingeordnet. • Als Resultat kann der zugehörige Punktwert abgelesen werden. [Daenzer et al. 2002]

Abb. 102

A1 Methodenbeschreibungen 325

Wirkungsnetz Zweck

Situation

Wirkung

• Systemelemente und deren Wirkzusammenhänge ermitteln und grafisch darstellen

• Im Rahmen der Analyse bestehender Systeme • Bei unbekannten Zusammenhängen zwischen Systemelementen

• Grafische Übersicht über das betrachtete System und dessen Systemelemente • Unterstützung einer strukturierten Diskussion durch die Visualisierung • Grundlage für die Erstellung einer Einflussmatrix

Vorgehen • Systemgrenze festlegen • Alle Systemelemente innerhalb der Systemgrenze identifizieren und festhalten • Elemente entsprechend der gegenseitigen Beeinflussung/Abhängigkeit durch Pfeile verknüpfen • Intensität der Verknüpfung durch Pfeildicke oder farbige Darstellung hervorheben Werkzeuge • Präsentationsmaterialien (Papier oder Software) Hinweise • Es können auch Ketten und Regelkreise auftauchen • Bei sehr umfangreichen Systemen kann diese Darstellung unübersichtlich werden • Weitere Unterteilung oder Anwendung der Methode Einflussmatrix, um Unübersichtlichkeit zu umgehen. Wird die Einflussmatrix rechnerbasiert erzeugt, kann mit geeigneter Software ein dem Wirkungsnetz sehr ähnlicher stärkebasierter Graf automatisch erzeugt werden. [Daenzer et al. 2002]

326 Anhang

Zielpräferenzmatrix Zweck

Situation

Wirkung

• Bewertungskriterien gewichten • Rangfolge von Bewertungskriterien aufstellen

• Existenz mehrerer Bewertungskriterien, die hinsichtlich ihrer Wichtigkeit für den Entscheidungsprozess zu ordnen sind • Zur Vorbereitung einer gewichteten Punktbewertung

• Nach ihrer Wichtigkeit geordnete Bewertungskriterien

Vorgehen • Abbildung der Bewertungskriterien in einer Matrix. Jedes Bewertungskriterium wird dabei mit einem Buchstaben versehen. • Die Bewertungskriterien werden einander paarweise gegenüber gestellt. Der Buchstabe des präferierten Kriteriums wird dann in die entsprechende Zelle der Matrix eingetragen. • Nachdem alle Zielkriterienpaare miteinander verglichen worden sind, wird für jedes Kriterium die Gesamtzahl der Präferenzen ermittelt. Zu diesem Zweck wird die Anzahl der Nennungen des jeweiligen Kriteriums sowohl in der entsprechenden Zeile als auch der dazugehörigen Spalte ermittelt und diese beiden Werte addiert. • Im Anschluss wird mittels Dreisatz die Gewichtung des Kriteriums für die spätere Bewertung berechnet. Werkzeuge • Tabellenkalkulationsprogramm Hinweise • Die Zielpräferenzmatrix stellt eine Sonderform des Paarweisen Vergleiches dar. [Schweizer 1999]

Abb. 100

A2 Glossar Adaption Anpassung eines Objektes oder einer Handlungsfolge an veränderliche Randbedingungen Analogie Betrachtung funktionsgleicher Strukturen unterschiedlicher Domänen Anforderung Festlegung der qualitativen und quantitativen Eigenschaften eines Produktes aus der Sicht des Auftraggebers; Eigenschaft, die das zu entwickelnde System (Produkt, Dienstleistung, Prozess etc.) erfüllen muss; geforderte Ausprägung eines Merkmals ARIZ Vorgehensplan zum erfinderischen Problemlösen innerhalb der Methodik TRIZ Assoziation Bewusste oder unbewusste Aneinanderreihung und Verknüpfung von Vorstellungen auch unterschiedlicher Wissensdomänen Aufgabe Mit bekannten Mitteln erreichbare Zielsetzung Ausprägung Merkmale (beispielsweise Werkstoff, Wandstärke) stellen in ihrer konkreten Ausprägung (beispielsweise GGG 60, 12 mm) die Eigenschaften des Systems und seiner Elemente dar Barriere Barrieren erschweren die Zielerreichung; beruhen auf mangelnder Information, falsch ausgelegter Erfahrung, einer negativ wirkenden Unternehmenskultur, falscher Zielvorgabe oder anderen Ursachen; können ambivalent sein (zum Beispiel der Leistungsdruck) – eine Ausprägung ist förderlich („Not macht erfinderisch“), die andere Ausprägung ist verhindernd (ständige Nachfragen) Baustruktur Gliederung technischer Produkte in Baugruppen und Bauteile sowie die Kopplung der Bauteile

328 Anhang

Bewertungskriterium Merkmal eines Systems, das hinsichtlich seiner Ausprägungen bei unterschiedlichen Lösungsideen (beziehungsweise Lösungsalternativen) bei einer Vorauswahl (beziehungsweise Bewertung) untersucht wird Direktes Merkmal Kann vom Entwickler direkt festlegt und verändert werden (beispielsweise der Werkstoff eines Bauteils); die Festlegung direkter Merkmale beeinflusst die Ausprägung indirekter Merkmale Diskursiv Schrittweise und weitgehend bewusst, durch Vorgehenspläne strukturiert und von einem kritischen Hinterfragen begleitet; steht im Gegensatz zu intuitiv Dynamik In der Systemtheorie die Veränderung und Entwicklung von Systemen Effekt Gesetz oder Grundsatz, wodurch ein technisches (physikalisches, chemisches, biologisches etc.) Geschehen voraussehbar beschrieben wird Eigenschaft Kann aufgrund von Beobachtungen, Messergebnissen oder Aussagen von einem Objekt festgestellt werden; setzt sich aus einem Merkmal (beispielsweise Werkstoff, Wandstärke) und einer Ausprägung (beispielsweise GGG 60, 12 mm) zusammen Einflussgröße Merkmal, durch welches sich eine Auswirkung auf ein System beziehungsweise auf einzelne Merkmale des Systems ergibt Element Teil eines Systems (Bauteil, Prozessschritt etc.) Entwicklungsprozess Unternehmerischer Prozess, der bei den Marktanforderungen startet und mit der Abnahme des Entwicklungsergebnisses durch den Auftraggeber abschließt Erfahrung Erlebnis, im Sinne von etwas direkt Erlebtem oder Erfahrenem oder auch die Gesamtheit aller aus Wahrnehmungen, Sinneseindrücken und kognitiven Prozessen, der Auseinandersetzung mit der Umwelt und sich selbst erworbenen Kenntnisse und Fertigkeiten

A2 Glossar 329

Evolution Entwicklung von Leistungsmerkmalen eines System in Abhängigkeit von der Zeit Fehler Nichterfüllen (Nichtkonformität) einer (festgelegten) Anforderung [DIN EN ISO 9000] Funktion Abstrakte Beschreibungsform für Systeme; beispielsweise zur formalen Dokumentation der Wirkung oder des Zwecks von Objekten, Relationen zwischen Objekten etc.; wichtige Formen der Funktionsmodellierung in der Produktentwicklung sind Nutzer-, Relations- und Umsatzorientierte Funktionsmodelle. Gestalt Gesamtheit der geometrisch beschreibbaren Merkmale eines (materiellen) Produktes [Ehrlenspiel 2003] Grundprinzip Allgemeine Strategien oder Grundsätze, die das Handeln im Entwicklungsprozess prägen; präskriptive Verhaltensweisen, die als elementare Gestaltungselemente des Vorgehens dienen; finden sich in vielen Methoden wieder und prägen dadurch ihre Wirkungsweise Handlung Tätigkeit; ruft Wirkungen in der Außenwelt hervor (im Gegensatz zu Denken und Wahrnehmung) Indirektes Merkmal Kann der Entwickler nicht direkt festlegen und verändern (beispielsweise das Betriebsverhalten einer Maschine); die Ausprägung direkter Merkmale ist abhängig von der festgelegten Ausprägung direkter Merkmale Information Daten, die in einem Bedeutungskontext oder Problemzusammenhang stehen; liegt explizit vor und kann zur Vorbereitung von Handlungen und Entscheidungen dienen Intuitiv Einfallsbetont; nach Gefühl; steht im Gegensatz zu diskursiv

330 Anhang

Iteration Wiederholung einer Handlung beispielsweise bezogen auf das gleiche Problem bei gleicher Eingangssituation Kausalität Bezeichnet die Beziehung zwischen Ursache und Wirkung, also die ursächliche Verbindung zweier Ereignisse; der Zustand A ist die Ursache einer Wirkung B, wenn A der Grund ist, der B herbeiführt; wenn jede Wirkung selbst wieder Ursache eines neuen Ereignisses ist ergibt sich eine Kausalkette Klassifikation Strukturierung und Ordnung von Objekten nach bestimmen Merkmalen und/oder Ausprägungen orientiert an einem definierten Zweck Komplexität Abhängig von den Elementen (Art und Verschiedenartigkeit, Anzahl und Ungleichmäßigkeit der Aufteilung), den Relationen (Art, Verschiedenartigkeit und Anzahl) sowie der Dynamik (Art und Anzahl der möglichen Zustände) Kompromiss Ausgleich durch beiderseitige Zugeständnisse bei sich widersprechenden Zielen Konsistenz Verträglichkeit von Elementen oder Entwicklungstrends/Prognosen untereinander Krise Situation, die durch unerwünschte und unerwartete Ereignisse in Verbindung mit einem sehr hohen Zeit- und Ergebnisdruck hervorgerufen wird Lastenheft Umfasst die Gesamtheit der Anforderungen des Auftraggebers an die Lieferungen und Leistungen eines Auftragnehmers; Spezifikation der Anforderungen; beschreibt, was und wofür etwas gemacht werden soll [DIN 69905] Lösung Erfüllt die gegebenen Anforderungen und wurde gegebenenfalls aus Lösungsalternativen ausgewählt Lösungsalternative Unterscheidet sich von einer Lösungsidee dadurch, dass die grundsätzliche Eignung in Bezug auf die Anforderungen abgesichert ist, also, dass ein erster Prozess der Eigenschaftsanalyse und Bewertung durchlaufen wurde

A2 Glossar 331

Lösungsidee Wird im Rahmen der Lösungssuche ermittelt; die grundsätzliche Eignung einer Lösungsidee in Bezug auf die Anforderungen ist nicht abgesichert Lösungskonzept Eine aus mehreren Lösungsalternativen ausgewählte prinzipielle Lösung eines Produktes, die die wichtigsten Anforderungen, insbesondere die Funktionsanforderungen, am wahrscheinlichsten und optimal erfüllt [Ehrlenspiel 2003] Mangel Nichterfüllen einer Anforderung in Bezug auf einen beabsichtigten oder festgelegten Gebrauch [DIN EN ISO 9000] Merkmal Charakteristikum (beispielsweise Werkstoff, Wandstärke) eines Systems, das durch seine Ausprägung (beispielsweise GGG 60, 12 mm) als Eigenschaft wahrgenommen wird Methode Planmäßiges, regelbasiertes Vorgehen nach dessen Vorgabe bestimmte Tätigkeiten auszuführen sind, um ein gewisses Ziel zu erreichen Methodik Zusammenwirken verschiedener Einzelmethoden MMM Münchener Methodenmodell Modell Gegenüber einem Original zweckorientiert vereinfachtes gedankliches oder stoffliches Gebilde, das Analogien zu diesem Original aufweist, was bestimmte Rückschlüsse auf das Original zulässt MVM Münchener Vorgehensmodell Operation Handlung/Aktivität, die die Änderung zwischen Ein- und Ausgangsgrößen eines Systems bestimmt

332 Anhang

Organisation Das hierarchische Gerüst einer Organisation (eines Unternehmens) bildet die Aufbauorganisation; die Aufbauorganisation beschäftigt sich hauptsächlich mit der Strukturierung einer Unternehmung in organisatorische Einheiten; Ablauforganisation bezeichnet in der Organisationstheorie die Ermittlung und Definition von Arbeitsprozessen unter Berücksichtigung von Raum, Zeit, Sachmitteln und Personen Pflichtenheft Beschreibung der Realisierung aller Anforderungen des Lastenheftes; es schließt das Lastenheft ein; beschreibt, wie und womit etwas realisiert werden soll Physikalischer Effekt Eine physikalische Erscheinung bzw. der Ablauf eines physikalischen Geschehens, durch Gesetze beschreibbar Problem Liegt vor, wenn ein bestimmtes Ziel erreicht werden soll, jedoch der Weg dorthin und/oder die erforderlichen Mittel dafür nicht bekannt oder verfügbar sind Problemmodell Dient zur Strukturierung von Problemen und verschafft Kenntnis über die wesentlichen Herausforderungen; stellt die individuelle, subjektiv geprägte Sicht auf ein Problem dar Produktlebenszyklus Umfasst den gesamten Zeitraum von der strategischen Produktplanung bis zur Außerbetriebnahme und Beseitigung des Produktes Produktmodell Formales Abbild realer Produkteigenschaften; aufgabenspezifisch und zweckorientiert Projekt Komplexes, einmaliges Vorhaben mit festgelegtem Ziel, definierten Umfängen in Zeit und Ressourcen, welches geplant, umgesetzt und kontrolliert wird Prozess Mithilfe von Ressourcen wie Personal, Methoden, Softwarewerkzeugen, Anlagen etc. ausgeführte Menge von Handlungen sowie deren Verknüpfung über Informations- und Materialflüsse, um ausgehend von einer Eingangssituation (Input) ein bestimmtes Ziel (Output) unter gegebenen Randbedingungen zu erreichen

A2 Glossar 333

Prozessbaustein Beschreibt einen abgegrenzten Arbeitsinhalt als Teil eines Gesamtprozesses in allgemeiner Form; dient der Feinplanung von Produktentwicklungsprozessen; wird für eng umrissene Problemstellungen mit hoher Wiederholhäufigkeit vordefiniert Qualität Gesamtheit von Merkmalen und deren Ausprägungen einer Einheit bezüglich ihrer Eignung, festgelegte und vorausgesagte Eigenschaften zu erfüllen Reflexion Prüfendes und vergleichendes Nachdenken bezüglich erfolgter oder geplanter Handlungen Rekursion Wiederholung einer Handlung (Folge von Handlungen) zur Lösung qualitativ anderer Probleme Relation Verbindungen zwischen Elementen und zwischen Systemen Risiko Wahrscheinlichkeit dass ein negatives Ereignis eintreten könnte SADT Structured Analysis and Design Technique – Methode zur Beschreibung von Prozessabläufen unter Berücksichtigung der Ressourcen und der Steuerinformationen [Marca 1986] Schaden Beeinträchtigung von Rechtsgütern (zum Beispiel Produkten) aufgrund eines Vorganges oder Zustandes Schwachstelle Eigenschaft eines Systems, dessen Veränderung eine wesentliche Verbesserung des Gesamtsystems erwarten lässt Simulation Nachbildung eines Systems mithilfe eines Modells, wobei die mit dem Modell gewonnenen Ergebnisse möglichst mit denen des ursprünglichen Systems übereinstimmen sollen

334 Anhang

Situation Zeitpunkt im Entwicklungsprozess, der angepasste Handlungen/Entscheidungen des Entwicklers erfordert; beeinflusst durch eine Vielzahl an Faktoren (persönliche Einflussfaktoren, Art der Aufgabe und des geforderten Ergebnisses, äußere Rahmenbedingungen) Spezifikation Formale Beschreibung eines Systems; Ziel ist es, Merkmale zu definieren und zu quantifizieren, mit denen das Produkt des Auftragnehmers bei der Übergabe an den Auftraggeber geprüft und durch den Auftraggeber abgenommen werden kann Strategie Zielorientiertes Vorgehen, langfristiger Plan (Langfristigkeit gemessen an der betrachteten Handlung) Struktur Gegliederter Aufbau eines Systems, dessen Teilsysteme und Elemente wechselweise voneinander abhängen System Elemente und zwischen ihnen vorhandene Relationen, durch eine Systemgrenze vom Umfeld abgegrenzt und durch Input- und Output-Größen mit diesem Umfeld verbunden Systemdenken Interdisziplinäres Erkenntnismodell, in dem Systeme zur Beschreibung und Erklärung unterschiedlich komplexer Phänomene herangezogen werden; Analyse von Strukturen und Funktionen erlaubt Vorhersagen über das Systemverhalten Szenario Bild eines in sich konsistenten denkbaren Zustands und dessen Auswirkungen und Folgen Team Arbeitsgruppe auf Zeit, die im Rahmen einer Zielvorgabe bestimmte Probleme löst, häufig interdisziplinär zusammengesetzt Umfeld Bereich außerhalb der Systemgrenze Verifikationsmodell Modell zur Lösungsanalyse, orientiert am momentanen Informationsbedarf mit dem primären Ziel des Erkenntniszuwachses

A2 Glossar 335

Versuchsplanung Eine Ausprägung der Analyseplanung; oft auch Design of Experiments (DoE) genannt Vorgehensmodell Abbildung wichtiger Elemente einer Handlungsfolge, die als Hilfsmittel zum Planen und Kontrollieren von Prozessen dienen können; entweder allgemein oder für spezifische Zielsetzungen formuliert; Beschreibung wiederkehrender Muster im Vorgehen (deskriptiv) oder als Handlungsvorschrift anzuwenden (präskriptiv) Werkzeug Mittel, das das Handeln effektiver und effizienter gestaltet und den Handelnden bei seiner Arbeit unterstützt Wirkprinzip beschreibt das Prinzip der Lösung unter Einbeziehung des eingesetzten physikalischen Effekts sowie geometrischer und stofflicher Merkmale (Wirkgeometrie, Wirkbewegung und Werkstoff) [Pahl et al. 2003] Wissen Information in Verbindung mit persönlicher Erfahrung; sinngebende Verknüpfung von Information; Unterscheidung in explizites (sprachlich artikuliertes) und implizites (nicht direkt artikulierbares) Wissen Ziel Durch absichtsvolle Handlungen angestrebter Zustand eines Systems Zielkonflikt Entsteht durch Anforderungen an Produkte oder Prozesse, welche sich offensichtlich gegenseitig negativ beeinflussen oder ausschließen, wobei tatsächliche Widersprüche oder wahrgenommene Barrieren möglich sind Zielmodell Bildet den aktuellen Kenntnisstand über die angestrebten Ziele der Entwicklung ab

Sachverzeichnis

ABC-Analyse 84, 239 Ablauforganisation 8, 332 Abstraktion 43, 115, 116, 228, 240 Adaption 37, 46, 53, 59, 137, 327 Ähnlichkeitsanalyse 79, 162, 241 Analogie 28, 327 Analyse 22, 27, 42, 155 Analyseplanung 160, 171, 242 Anforderung 100, 107, 121, 184, 327 Anforderungsliste 15, 21, 106, 110, 114, 158, 243 ARIZ 43, 327 Assoziation 327 Aufbauorganisation 8, 332 Aufgabe 327 Ausprägung 327 Balanced Scorecard 76, 203, 244 Barriere 28, 139, 327 Baustruktur 99, 126, 200, 207, 327 Benchmarking 70, 98, 245 Berechnung 163, 246 Bewertung 42, 103, 106, 155, 191, 202 Bewertungskriterium 185, 328 Bionik 144, 247 Black Box 116, 248 Brainstorming 60, 140, 150, 249 Checkliste 96, 202, 219, 221, 251 Checkliste nach Osborn 142, 250 Clusteranalyse 79, 87, 252 Delphianalyse 77, 253 Design of Experiment 160, 335 Direktes Merkmal 158, 328

Diskursiv 21, 25, 55, 203, 219, 328 DoE 160, 335 Dynamik 328 Effekt 328 Effektsammlung 145, 254 Eigenschaft 158, 163, 328 Eigenschaftsermittlung 155 Eigenschaftsliste 159, 255 Einflussgröße 162, 328 Einflussmatrix 73, 84, 181, 256 Element 10, 328 Entscheidung 173, 177, 180, 186 Entscheidungstabelle 185, 258 Entwicklungsmodell 22 Entwicklungsprozess 34, 49, 56, 328 Erfahrung 28, 37, 328 Evolution 70, 311, 329 Failure Mode and Effect Analysis 203, 260 Fehler 26, 49, 195, 202, 329 Fehlerbaum 207, 259 Fehlerbaumanalyse 207, 259 FEM 16, 164 Finite Elemente 16, 164 FMEA 159, 203, 206, 260 Fragebogen 68, 261 Fragetechnik 97, 262 Freiheitsgradanalyse 125, 263 Funktion 11, 329 Funktionsmodellierung 101, 117, 264 Galeriemethode 57 Gefährdungsanalyse 198, 265

338 Sachverzeichnis

Gestalt 148, 329 Gewichtete Punktbewertung 185, 266 Gewichtung 101, 104, 181, 185, 190, 268 Grundprinzip 54, 68, 119, 329 Handlung 40, 55, 219, 329 Handlungsplanungsblatt 128, 219, 269 Handlungsszenario 218 Hardware-in-the-Loop 165, 270 HIL 165, 270 Indirektes Merkmal 158, 329 Information 20, 229, 329 Interview 68, 271 Intuitiv 329 Iteration 40, 52, 330 Kano-Modell 104, 272 Klassifikation 124, 330 Komplexität 8, 330 Kompromiss 145, 187, 330 Konsistenz 79, 86, 330 Konsistenzmatrix 78, 86, 101, 273 Konstruktionskatalog 145, 274 Kreativität 26, 139 Krise 211, 330 Krisenmanagement 214 Kriterium 181, 185, 191 Lastenheft 107, 330 Lösung 135, 137, 330 Lösungsalternative 45, 135, 330 Lösungsidee 331 Lösungskonzept 331 Lösungssuche 135 Mangel 212, 331 Matrix 101, 148 Merkmal 121, 158, 331 Methode 14, 331 Methode 635 143, 275 Methodik 57, 331 Mind Mapping 57, 68, 276

MMM 59, 331 Modell 11, 331 Moderation mit Karten 143, 277 Morphologischer Kasten 149, 152, 278 Münchener Methodenmodell 59, 331 Münchener Vorgehensmodell 45, 331 MVM 45, 331 Negation 200, 279 Numerische Simulation 163, 280 Nutzerorientierte Funktionsmodellierung 118, 281 Nutzwertanalyse 185, 282 Ordnungsschema 147, 148, 284 Orientierender Versuch 165, 285 Paarweiser Vergleich 185, 286 PDCA 40 Pflichtenheft 107, 332 Physikalischer Effekt 145, 332 Plausibilität 166 Plausibilitätsanalyse 186, 287 Portfolio 69, 85, 190, 218, 288 Potenzialanalyse 125, 289 Präsentation 175, 187 Prinzip 54, 126 Prinzipien zur Überwindung technischer Widersprüche 147, 290 Problem 332 Problemformulierung 126, 291 Problemlösezyklus 42, 43 Problemmodell 114, 123, 332 Produktlebenszyklus 22, 332 Produktmodell 332 Produktplanung 128 Prognose 43, 77, 80, 86, 292 Projekt 15, 36, 332 Projektmanagement 17 Prozess 16, 332 Prozessbaustein 18, 333 Punktbewertung 182, 185, 203, 293

Sachverzeichnis 339

Punkten 71, 294 QFD 122, 295 Qualität 14, 333 Quality Function Deployment 122, 295 Recherche 70, 83, 109, 189, 199, 296 Reflexion 20, 32, 46, 55, 333 Reizwortanalyse 142, 297 Rekursion 333 Relation 11, 69, 74, 213, 333 Relationsorientierte Funktionsmodellierung 119, 123, 130, 298 Reverse Engineering 99, 300 Risiko 198, 203, 333 SADT 16, 333 Schaden 217, 333 Schätzen 162, 301 Schwachstelle 156, 333 Schwachstellenanalyse 114, 302 Sensibilitätsanalyse 187, 191, 303 Simulation 61, 165, 333 Situation 29, 32, 211, 334 Spezifikation 64, 334 Stärkebasierten Grafen 72 Storytelling 201, 304 Strategie 15, 152, 334 Structured Analysis and Design Technique 16, 333 Struktur 12, 17, 47, 71, 138, 183, 201, 334 Strukturierung 103 Stufenweise Konsistenz 78, 305 SWOT-Analyse 68, 71, 83, 306 Synektik 143, 307 Synthese 42, 56 System 8, 334 Systematische Variation 147, 308 Systemdenken 54, 334 Systemgrenze 126 Systemgrenzenfestlegung 68 Systemtechnik 9

Szenario 89, 222, 334 Szenariotechnik 83, 309 Target Costing 200, 310 Team 23, 334 Technische Evolution 70, 311 Textanalyse 94, 312 TOTE 40 Trendanalyse 76, 313 TRIZ 314 Umfeld 15, 40, 54, 334 Umsatzorientierte Funktionsmodellierung 117, 315 Unternehmenskultur 19, 25, 27 Unternehmensstruktur 8 Ursache 201, 330 Ursache-Wirkungsanalyse 201, 222, 317 Vergleich 98, 185, 318 Verifikationsmodell 22, 334 Verknüpfungsmatrix 121, 129, 319 Versuch 165, 320 Versuchsplanung 160, 335 Vorauswahl 162, 178, 189, 321 Vorgehensmodell 36, 38, 47, 335 Vorteil-Nachteil-Vergleich 81, 322 VVR 40

Werkzeug 61, 335 Wertfunktion 184, 203, 323 Wirkprinzip 48, 335 Wirkung 201, 330 Wirkungsnetz 72, 101, 324 Wissen 8, 19, 21, 335 Ziel 14, 335 Zielabsicherung 195 Zielanalyse 91 Zielkonflikt 100, 101, 335 Zielmodell 22, 335 Zielplanung 63 Zielpräferenzmatrix 182, 325 Zielstrukturierung 113 Zukunftsmodell 80, 81