Zusammenfassung Produktgenerationsentwicklung PDF

Zusammenfassung Produktgenerationsentwicklung Relevanz & Struktur der Vorlesung Bedeutung der Produktentstehung Neue Produkte sind Grundlage für Unternehmenserfolg. Themenfelder der PGE:  Grundlagen, Handlungssysteme, Methoden & Prozesse der...

Zusammenfassung Produktgenerationsentwicklung Relevanz & Struktur der Vorlesung Bedeutung der Produktentstehung Neue Produkte sind Grundlage für Unternehmenserfolg. Themenfelder der PGE:  Grundlagen, Handlungssysteme, Methoden & Prozesse der Produktentwicklung  Systematische Betrachtung der Produktentwicklung  Produktentwicklung als Problemlösungsprozess  Aktivitäten im Produktentstehungsprozess (Profilmodellierung, Ideenfindung, Prinzip/Gestaltmodellierung, Validierung)  Methoden zur Lösungssuche, Kreativitätstechniken, Bewertungsmethoden Einführung in die Produktentstehung Prinzipien (Zitat Redtenbacher):  Erfinden & Machen des Technikers ist nicht nur Wissenschaft & Handwerk (sondern auch künstlerische Geistestätigkeiten)  Kombination beider Ansätze: Erfahrung & Kunst in Kooperation mit der Werkstatt Beispiel aus der Produktentstehung: Kupplungssystem im Antriebsstrang: Hauptfunktion: Drehmoment schalten und filtern Prinzipmodellierung: Idee-Produkt-Umsetzung ZMS: Idee-Baukasten:Grundmodell-Variante Preisentwicklung bei ZMS-Systemen: Funktionsverbesserung und Kostensenkung Produktentwicklung Kategorisierung:  Entwicklung in Generationen  Entwicklung nach Stückzahl o Einzelfertigung (Kreuzfahrtschiff) o Kleine/mittlere Stückzahlen (Sportwagen) o Große Stückzahlen (PKW Mittelklasse) o Sehr große Stückzahlen (Schrauben)  Entwicklung nach Produktart o Investitionsgüter ▪ Return of Investment (ROI) ▪ Gesetzliche Regelungen, Arbeitssicherheit, Ergonomie, Umweltschutz ▪ Werkzeugmaschinen, PKW als Taxi, … o Konsumgüter ▪ Verhältnis Preis zu Kundennutzen ▪ Persönliche Vorlieben, finanzielle Möglichkeiten, Emotionen, Trends ▪ Handys, TV, PKW als Familienfahrzeug, … 1  Erfolgreiche Produktentwicklung Märkte Definition: Markt  Ort, an dem Güter/Dienstleistungen/Rechte gehandelt werden  Zusammentreffen von Angebot & Nachfrage Definition: Kunde  Person/Institution mit offensichtlichem Interesse am Vertragsschluss (Erwerb Produkt/Dienstleistung) Definition: Käufer  Person/Institution, die Produkt/Dienstleistung bereits erworben hat  Geschäft ist bereits durch Vertragsschluss zustande gekommen ➔ Binden der Käufer ist wichtig für Produktentwicklung Preise: abhängig von Angebot & Nachfrage  Angebot groß | Nachfrage klein→ Preis niedrig  Angebot klein | Nachfrage groß→ Preis hoch  Ausnahmen: Giffen-Paradoxon: Anomale Nachfragereaktion, bei der sich als Folge einer Preiserhöhung für ein Gut die nachgefragte Menge erhöht. Cognitive Bias  Manipulation der Kaufentscheidung des Kunden durch das Setzen von künstlichen Bezugspunkten  Beispiel: Zeitung Abo-Möglichkeiten  Menschen handeln oft nicht rational  Setzen „künstlicher“ Bezugspunkte führt zu Änderung im Kaufverhalten: z.B. zusätzliches Angebot mit hohem Preis führt zu mehr Kaufen des vermeintlich mittelteuren Produkts Historische Entwicklung der Absatzmärkte  40er: Kriegsbedingte Planwirtschaft, Mangelwirtschaft  50er: Nachfrageüberhang, beginnende Sättigung bestimmter Marktbereiche  60er: Zunehmende Sättigung aller Marktbereiche  70er: Konkurrenz auf nationaler Ebene wird stärker  80er: Konkurrenz auf internationaler Ebene wird stärker  90er: Von Käufermarkt bestimmte marktorientierte Wirtschaft  00er: von Käufermarkt bestimmte individuelle Produkte („Mass customization“)  10er: Multiple Märkte: einzelner Kunde im Fokus (Produkt z.B. in Benutzung weiter individualisiert) 2 Vom Verkäufermarkt zum Käufermarkt  Früher: Verkäufermarkt Vereinfachtes Marktmodell o Kampf um Produkte, lange Warteschlangen , Bsp. Cororna Toilettenpapier o Guter Service nicht notwendig  Heute: Käufermarkt o Kampf um Kunden o Umfangreiche Kundenbindungsaktivitäten & Kundenberatung notwendig o Kunde ist mehr denn je König Bsp. Werkzeugmaschinen (als Investitionsgut) Leitbild eines kundenorientierten Unternehmens:  Kunde wichtigster Besucher  Kunde nicht von uns abhangig, sondern wir von ihm  Kunde unterbricht nicht unsere Arbeit, sondern ist Ziel & Zweck unserer Arbeit  Kunde ist fur unsere Aufgabe kein Ausenstehender, sondern Teil unserer Aufgabe  Wir tun Kunden keinen Gefallen, wenn wir ihm Dienstleistung erweisen, sondern er tut uns Gefallen, indem er uns Moglichkeit dazu bietet Unternehmen verwenden erhaltenes Geld (geregelt durch Kaufvertrag) zur:  Kostendeckung (Personal, Werkstoffe, …)  Erwirtschaftung von Gewinn Die Kundenbindung kann erfolgen durch:  Belohnung: o Vor Kauf: Rabatte & Vergünstigungen o Während Kauf: Bevorzugte Behandlung o Nach Kauf: Prämien, Geschenke  Kundenbindungsprogramme (Kundenkarte)  Individualisierte Produkte Marktleistungsangebote  Kernleistung: Beschreibt eigentliches Produkt  Zusatzleistung: Untrennbar mit Produkt verbundene Leistungen (Prestige durch Marke, Design)  Nebenleistung: Unterstützen Produkt, nicht unbedingt Teil davon (Lieferung) ➔ Wettbewerbsvorteile neben Produkt (Kernleistung) auch aus Neben- & Zusatzleistung 3 Produkt besteht aus einer Kombination von:  Technischem Service  Service  Geschäftsmodell Arten von Wettbewerbern:  Horizontaler Wettbewerb Unternehmen mit gleichen Produkten & gleichen Kundenbedürfnissen  Vertikaler Wettbewerb Unterschiedliche Produkte mit ähnlichen Kundenbedürfnissen Vom Produkt zur Dienstleistung: Beispiel Flugturbine („Power-by-the-hour“)  Klassischer Ansatz vor 1960: o Für hohen Einmalbetrag Triebwerk in Besitz der Flugzeughersteller o Bau von Triebwerken reines Produktgeschaft  Aktueller (neuer) Ansatz: o Verkauf von Schubstunden an Airlines o Triebwerke bleiben im Besitz des Herstellers, der fur Wartung & Instandhaltung zustandig o Kostensenkung des Herstellers durch effizientes Servicekonzept Lebenszyklus Produktlebenszyklus Lebenszyklus einer Produktgeneration 𝑇𝑖𝑚𝑒 𝑖𝑛 𝑀𝑎𝑟𝑘𝑒𝑡 Volatilität: Maß für die Beständigkeit oder Unbeständigkeit eines Marktes: 𝑘 = 𝑇𝑖𝑚𝑒 𝑡𝑜 𝑀𝑎𝑟𝑘𝑒𝑡 Smartphones k klein (Zeit der Produktgeneration im Markt niedriger als Entwicklungszeit) → Autos k größer (Autos jahrelang auf dem Markt) Lebenszyklusanalyse  Ziel: Erhöhung des Umsatzes durch Produktplanungsmaßnahmen  Aussagen über das anstehende Ende des Lebenszyklus gewinnen aus Umsatzverlauf  Möglichkeiten o Kurzfristige Wirkung (Bisherige Produkte leicht verändern, z.B. Facelift) o Mittelfristige Wirkung (Neues Produkt) o Langfristige Wirkung (Neues Geschäftsfeld) 4 BCG-Matrix (Boston-Consulting-Group-Matrix)  Zielkonflikt: Knappe Entwicklungsressourcen vs. Weiterentwicklung möglichst vieler Produkte  Systematik zur Priorisierung zwischen Produkten  Verwendung, um Produkte eines Unternehmens als Portfolio darzustellen  Bewertung strategisch relevanter Geschäftseinheiten mit zukünftigen Gewinnchancen (Marktwachstum) und aktueller Wettbewerbsposition (relativer Marktanteil)  Schnelle/übersichtliche Produkteinschätzung  Anwendung auf eigene Produkte & Wettbewerbsprodukte Risiken am Markt Zu frühe Markteinführung (Innovationsfalle)  Gewinnschwelle der alten Produktgeneration wird nicht erreicht  Relevant in Branchen mit kurzen Produktlebenszyklen  Kürzere PLZ→Kürzere Marktzeit→Kürzere Pay-Off Periode o Marktzeit neuer Produkte nimmt schneller ab als Entwicklungszeit (Smartphones) o Neue Produkte ersetzen alte, bevor diese rentabel werden Zu späte Markteinführung  Ertragseinbußen (abhängig von Produktlebenszeit)  Je kürzer Produktlebenszyklus, desto größer die Einbuße  Im Ernstfall Entwicklungsbudgets erhöhen, um verspäteten Markteintritt zu verhindern Branchenlebenszyklen Die Ablösung einer Branche durch eine andere kann sich teilweise sehr lange ankündigen und dann schnell stattfinden. Beispiel: Overheadprojektoren  Durch Erfolg des OHP wurden neue Entwicklungen vernachlässigt  Konkurrenzprodukt (Beamer) kündigt sich über lange zeit an und löst innerhalb kürzester Zeit den OHP ab 5  Innovation & Markterfolg Scheitern Ca. 90 % aller Entwicklungen scheitern am Markt. Niemand spricht über gescheiterte Versuche. Scheitern ist der Regelfall. Man muss sich mit Fehlschlägen auseinandersetzen. Thomas Edison: „Genie ist 1 % Inspiration & 99% Transpiration.“ Technische Entwicklung folgt keinem direkten, rationalen Pfad aus Vergangenheit in Zukunft Probleme: Oft Zusammenspiel mehrerer Einflussfaktoren: Informationsmangel Interessenskonflikte Schlechte Planung Veränderliche Konsumgewohnheiten Außergewöhnliche Ereignisse (Katastrophen) Auch Experten können falsch liegen: „Wegen begrenzter Anzahl an Chauffeuren, wird weltweite Nachfrage nach Automobilen Zahl 5000 nicht übersteigen“ – Marktanalyse Mercedes-Benz 1900 Gründe für das Scheitern:  Zu kreativ statt kundenorientiert  Unsystematisches Vorgehen  Zu schnell statt gründlich  Zu theoretisch, statt praxisorientiert  Konfrontation statt Kooperation Innovationsprozess Definition: Innovation  Erfolgreiche Realisierung einer Neuheit (kreativen Idee/Invention) mit erweitertem Kunden-/Anwender- & Anbieternutzen  Innovationen setzen Markterfolg voraus → retrospektive Klassifizierung  Invention (Idee und technische Lösung) ist nict Innovation (Markterfolg) Innovationsarten:  Technische Innovationen (neuartige Produkte)  Organisationale Innovationen (neuartige Formen der Arbeits-, Aufbau- und Ablauforganisationen)  Geschäftsfeldbezogene Innovationen (neuartige Dienstleistungen und Servicekonzepte usw.)  Institutionelle Innovationen (neuartige Einrichtungen, marktliche Regelsysteme usw.)  Soziale Innovationen (neuartige Lebensformen, Lebens- und Konsumstile) 6 Zeitorientierte Wettbewerbsstrategien First Mover: Pionierunternehmen  Zum Zeitpunkt der Markteinfuhrung: kein technisch vergleichbares Konkurrenzprodukt ➔ teilweise sehr risikobehaftete Strategie  Vorteile: o Temporares Monopol: hohere Preise o Erfahrungskurve o Sicherung knapper Ressourcen o Schutzrechte o Setzen von Branchen-Standards o Imagevorteile o Teilweise Vorteile bei Rekrutierung neuer Mitarbeiter Follower: Folgenunternehmen / Late Mover  Kommt erst nach Pionierunternehmen auf Markt  Vorteile: o Freerider-Effekte: Follower können von Investition des Pioniers in Marktentwicklung profitieren o Fehlervermeidung & Cherry-Picking: Follower können ablehnende Kundenreaktionen beobachten & Fehler vermeiden o Trägheit von Pionieren: Zunächst erfolgreiche Pioniere können träge werden und davor zurückschrecken, erste erfolgreiche Produktgenerationen rechtzeitig abzulösen. Innovationsstrategien: Open Innovation:  Öffnung des Innovationsprozesses von Organisationen  aktive strategische Nutzung der Außenwelt zur Vergrößerung des Innovationspotenzials  „Arbeiten mit besten Köpfen – intern & extern!“  „Wenn wir interne & externe Ideen bestmöglich nutzen, werden wir erfolgreicher.“  Beispiel: Softwareentwicklung Closed Innovation:  Möglichst große Kontrolle des Innovationsprozesses, um intellektuelles Eigentum exklusiv zu erwerben  „besten Köpfe müssen für uns arbeiten!“  „Winn wir meisten & besten Ideen selbst entwickeln, werden wir erfolgreich sein.“  Beispiel: interne Produktentwicklung 7 Produktprofil  Bedürfnissituation  Modell zur Beschreibung eines Nutzenbündels  Nutzenbündel = Gesamtheit aus Produkten/Dienstleistungen mit dem Zweck an Kunden verkauft zu werden  Macht Anbieter-, Kunden- & Anwendernutzen für Validierung zugänglich  Gibt Lösungsraum für Gestaltung einer Produktgeneration explizit vor Änderung von Produktprofilen über Lebenszyklen: Beispiel Schifffahrt  Initiales Produktprofil: Transport über Atlantik  Ablösung der Schiffe durch Flugzeug  Neues Produktprofil: Hotel auf dem Wasser Produktclaim  Wir brauchen ein Produkt, das …  Kundenfokus  Berücksichtigung kundenrelevante Anwendungsfälle  Entwicklungsaufgabe konkret beschrieben  Teil des initialen Zielsystems  Entwicklungsarbeit intern/extern kommunizieren  Negativbeispiele: „… sich gut verkauft“ (keine Kundenorient nicht konkret) „… WLAN integriert“ (keine Kundenorient.) „… gut in die Produktpalette passt“ (kein Entwicklungsziel) „… Kunden glücklich macht“ (nicht konkret genug) Inventionen  Schöpferische Leistung, durch die neue Problemlösung ermöglicht wird  Benötigen Kreativität, um Neuheitsgrad zu ermöglichen  Erfordert Entwickler→ Mensch im Mittelpunkt der Innovation  Kreativität nicht durch Methode ersetzbar  Ohne Methodik mit reiner Kreativität Probleme auch nicht lösbar Markteinführung Markterfolg ist kontextabhängig →Steigende Umsätze, steigende Gewinne, positiver Deckungsbeitrag, …  Umsatz (Erlös): Gegenwert, der Unternehmen durch.................................Warenverkauf zufließt Umsatz = Stückzahl*Preis  Gewinn (Profit): Überschuss der Erträge über den............................... Aufwendungen  Deckungsbeitrag: Differenz zwischen Umsatz & variablen Kosten ➔ Betrag zur Deckung der Fixkosten 8 Marktdiffusion ist die Ausbreitung eines neuen Produkts in sozialem System unter Berücksichtigung sozialer Interaktionen zwischen Individuen. Ablauf:  Erste Käufer als Innovatoren bezeichnet  Durch komplexe Prozesse (z.B. soziale Nachahmung) immer mehr Kunden  Marktdiffusion durch Marketing beeinflussbar  Marktdiffusion verlauft in unterschiedlichen Branchen verschieden System- & Modelltheorie Denkfehler  Reales Problem durch Einführung begründeter Idealisierungen in Modellproblem überführt  Sich ergebende Modellfehler & Unschärfen infolge unzureichender Kenntnis konkreter Randbedingungen. , usw. beeinflussen Qualität der Ergebnisse ➔ Modellbildung birgt Fehlerpotenzial, z.B. durch Idealsierungen, Paradoxa bzw. Inkompatibilitäten Modellbildung & Systemtheorie Allgemeine Modelltheorie nach Stachowiak  Begründung & Erklärung von Phänomenen  Hypothesenbildung & Prognose von Wirkzusammenhängen  Planung & Steuerung von Verhalten  Zuverlässige & gültige Modellerstellung/-verwendung sicherstellen Abbildungsmerkmal  Modelle sind Abbildungen von Originalen  Abbildung fordert strukturelle Anpassung & qualitative Angleichung  Ausmaß der Anpassungen bestimmt Modelleignung  Originale können auch Modelle sein 9  Verkürzungsmerkmal  Modelle können nicht alle Attribute des Originals aufweisen  Begrenzung auf relevante Attribute  Modelle sind subjektive Ausschnitte der Realität Pragmatisches Merkmal  Modelle dienen einem Zweck  Modelle erfüllen Abbildungsfunktion ▪ für bestimmte Subjekte, innerhalb bestimmter Zeitintervalle, unter Einschränkung auf bestimmte Operatoren  Modellattribute haben Ursprung beim Original Reduktionsdilemma  Viele Personen beteiligt an Produktentstehungsprozess  Verschiedene Aktivitäten zu unterschiedlichen Zeitpunkten → Große Modellanzahl  Modelle häufig nicht kompatibel  Dieser Sachverhalt steht im Widerspruch zum Ziel der ganzheitlichen Bildung & Nutzung von durchgängigen Modellen Systemtheorie der Technik nach Ropohl Lösung des Reduktionsdilemmas:  Gemeinsames Verständnis bei Bildung/Nutzung von Modellen mit transdisziplinären Meta-Modellen  Mit Systemtheorie (spezielle Modelltheorie) Regelwerk schaffen um eine durchgängige Nutzung von Modellen zu ermöglichen Verschiedene Konzepte nach Ropohl Funktionales Konzept  System als Black Box (Systeminneres nicht betrachtet)  Systemverhalten beschreiben durch Eingangs-/Ausgangsgrößen, Umgebungsinteraktionen, Zustand Strukturales Konzept  System ist mehr als die Summe seiner Bestandteile (Emergenz)  Inhalt der Black Box betrachten  Relationen der Elemente Teil des Systems Hierarchisches Konzept  Elemente von System auch als System betrachten (Subsystem)  Folglich kann auch jedes System als Teil eines umfassenderen Systems betrachtet werden. (Supersystem)  Unterschiedliche Systemebenen & Relationen untereinander  Vererbung von Eigenschaften an Subsysteme (fraktaler Charakter)  Systemeinteilung abhängig von Betrachter System-of-Systems Menge an Systemen, von denen jedes einzelne System in sich selbst als System betrachtbar, wobei  Jedes System unabhängig agieren kann & eigenen Zweck besitzt 10   Individuelle Systeme unabhängig organisiert werden, um ihren Zweck zu erfüllen  Systemkombination Ergebnisse liefert, die von einzelnen Systemen nicht erreicht werden können Beispiel: Mobilitätssystem, bestehend aus Flugverkehrssystem, Straßenverkehrssystem Mobilität als System-of-Systems bestehend aus 3 Ebenen:  Supersystem: Gesellschaft  Mesosystem (Kombination 2 oder mehrere Mikrosysteme): Transport-Netzwerke  System: Fahrzeuge Produktentstehung als sozio-technisches System  Unter einem soziotechnischen System versteht man eine organisierte Menge von Menschen und mit diesen verknüpfte Technologien, welche in einer bestimmten Weise strukturiert sind, um ein spezifisches Ergebnis zu produzieren  Technik als sozio-technisches System verstehen o Technische Artefakte o Menschliche Handlungen ▪ Entstehung ▪ Nutzung  Technische Systeme in Wechselwirkung mit Natur & Gesellschaft ➔ Mensch ist zentrales Systemelement der Produktentstehung ZHO Tripel  Das ZHO-Tripel beschreibt Produktentstehung als kontinuierliche Interaktion des Ziel-, Objekt- & Handlungssystems (dynamischer Prozess).  Aufgabe ist es Zielsystem zu definieren und es mit dem Handlungssystem in ein Objektsystem zu überführen. Erweitertes ZHO-Tripel inkl. Validierung  Motivation & Relevanz: o Handhabung von Komplexität & Unsicherheit durch iteratives Vorgehen unterstützt o Co-evolutionäre Entwicklung des Ziel- & Objektsystems o Menschenzentrierung o Kontinuierliche Zielpräzisierung von sehr unspezifischen Zielen zu vollständigen ZS o Berücksichtigung zentraler Funktion der Validierung Iteratives Durchlaufen des erweiterten ZHO-Tripels:  ZS im PEP kontinuierlich erweitert & konkretisiert. Mögliche Lösungen im Lösungsraum, die ZS erfüllen, kontinuierlich durch ZS reduziert: Wenn ZS vollständig, nur eine mögliche Lösung Erweiterung ZHO-Tripel um:  Analyse & Synthese Schritte  Iterativer Charakter der Produktentwicklung berücksichtigt  Wissensbasis + Lösungsraum  Weg als „Liegende Acht“ 11  HS erstellt ZS & OS – ZS & OS nur über HS miteinander verbunden Wissensbasis im Handlungssystem  Menge an Domänenwissen/fallspezifischem Wissen  Erweiterung durch weitere Personen in HS  Daten & Informationsbestände, auf denen das individuelle Wissen aufbaut Lösungsraum  Analyse ZS führt zu möglichem Lösungsraum  Lösungsraum stellt zulässige Lösungen dar, die durch Vorgabe des ZS möglich sind Fazit des erweiterten ZHO-Tripels:  Beschreibung der PGE als kontinuierliche Interaktion des ZS, HS & OS  HS erstellt sowohl ZS al auch OS. ZS & OS ausschlieslich durch HS miteinander verbunden  Iteratives Durchlaufen des Zyklus bis finales Produkt fertig: o Zielsystem wächst & wird konkretisiert o Wissensbasis wächst o Lösungsraum fortwährend eingegrenzt & konkretisiert o OS erhält höheren Reifegrad  Iteration: vollstandiges Durchlaufen der vier Schritte: o Analyse des Objektsystems o Synthese des Zielsystems o Analyse des Zielsystems o Synthese des Objektsystems Zielsystem  Beschreibt alle relevanten Ziele & Randbedingungen, einschließlich Begründung & Wechselwirkung, die für Entwicklung der richtigen Lösung nötig sind, nicht jedoch die Lösung selbst.  Im Laufe des Produktentstehungsprozesses wird Zielsystem permanent erweitert & konkretisiert. Motivation & Relevanz:  Schwierigkeit der PGE: Umgang mit verschiedenen Anforderungen an Produkt & Prozess  Anforderungen ergeben sich aus großer Anzahl an Randbedingungen, deren Abhangigkeiten & Stakeholdern  Beispiel: wichtiges Ziel nicht zugunsten anderen Ziels vernachlassigbar Ein initiales (Ziel-)System wird in der PGE in Teilziele zerlegt Bestandteile des Zielsystems sind:  Mentale Vorstellungen, Restriktionen, Anforderungen, Randbedingungen, Nutzen Randbedingung  Aus dem Umfeld der Entwicklung resultierende Einschränkung (von anderen verantwortet).  Kann ermittelt werden, aber nicht eigenständig verändert/definiert werden. Ziel  Bewusste gedankliche Vorwegnahme eines zukünftigen Soll-Zustands, der durch aktives Handeln angestrebt wird  Begründen Funktion & Gestalt 12  Anforderung  Durch Wertebereich festgelegte Beschreibung einer Produkteigenschaft  Kann Ziel nicht ersetzen, sondern konkretisierend beschreiben  Mindestforderungen o Beschreibt Grenzwert bestimmten Kriteriums, der mindestens erreicht werden muss o Bei dessen Über- / Unterschreiten Lösungsqualität unter Abwägung Kosten / Nutzen bis zum Erreichen des Optimums weiter verbessert → Mindestforderung: Kernelement der Lösungsauswahl o Zwingender Charakter mit lösungsvorschlagsabhängiger Varianz  Wunschforderungen o Forderungen, die Lösungsqualität verbessern o Dienen nicht unmittelbar zur Lösungsauswahl  Bereichsforderungen o Lösungsfunktionen, durch 2 definierte Grenzwerte gekennzeichnet, bei denen Lösungsqualität durch individuelle Lage innerhalb des Bereichs definiert  Festforderungen o (Muss-) Forderungen ohne Toleranzbereich o Dienen nicht zur Lösungsauswahl (da von jeder zu akzeptierenden Lösung erfüllt werden muss) o Beispiel: Getriebegehäuse muss gegossen werden Objektsystem  Realisierte Lösung des Zielsystems, die als Ergebnis des Handlungssystems entsteht (Zeichnungen, Modelle, Prototypen, …).  Im Laufe des Produktentstehungsprozess wird Objektsystem durch explizierte Ergebnisse des Handlungssystems erweitert. Es ist vollständig, sobald Zielzustand erreicht ist. Motivation & Relevanz:  Darstellung & Betrachtung von Struktur & Reifegrad  Verbesserung gemeinsamer Kommunikation & Austausch  Enthält alle Artefakte, die während Entwicklung entstehen  Wissensaufbau: durch Analyse der Artefakte & deren Beziehungen im OS Bestandteile des Objektsystems sind:  (Im-)Materielle Objekte, Prototyp, Produkt, Teillösung, Zeichnung, Simulation, Dokument  Das fertige Produkt ist ein Objektsystem im Objektsystem Explizieren des ZS im OS Lastenheft/Pflichtenheft  Rechtsverbindliche Zusammenfassung der Kundenanforderungen  Lastenheft: Kundenvorgaben | Pflichtenheft: Erfüllung der Kundenvorgaben Anforderungsliste  Sammlung von Anforderungen für ein Produkt in der Sprache der Entwicklungsabteilungen (interne Arbeitsgrundlage)  Strukturiert Anforderungen in tabellarischer Form  Art der Anforderung angeben (Mindest/Bereichs/Fest/Wunschforderungen)  Checkliste: Geometrie, Kinematik, Kräfte, Energie, Stoff, Signal, Sicherheit, Ergonomie, Fertigung, Kontrolle, Montage, Transport, Gebrauch, Instandhaltung, Recycling, Kosten, Termin 13   Vorteile der Anforderungsliste: o Statische Betrachtung von Zielen ▪ Einfache Handhabung ▪ Geringer Pflegeaufwand o Selektive Betrachtung von Zielen ▪ Gute Übersichtlichkeit ▪ Eindeutige Messbarkeit ➔ Abarbeitung von Zielen möglich  Nachteile der Anforderungsliste: o Statische Betrachtung von Zielen ▪ Wechselwirkungen unter Zielen nicht betrachtet ▪ Kontinuierliche Weiterentwicklung der Ziele nicht betrachtet o Selektive Betrachtung von Zielen ▪ Begründung von Zielen nicht dokumentiert ▪ Ziele ohne kontextrelevante Informationen Handlungssystem  Sozio- technisches System, das aus strukturierten Aktivitäten, Methoden & Prozessen aufgebaut ist und damit das Zielsystem in das Objektsystem überführt.  Im Laufe des Produktentstehungsprozess kann es erweitert oder minimiert werden. Motivation & Relevanz  Darin Durchführung der Aktivitaten der PGE  Dadurch Ziel- in Objektsystem uberfuhrt Bestandteile des Handlungssystems sind:  Aktivitäten der Produktentstehung  Aktivitäten der Problemlösung  Ressourcensystem  Phasenmodell Methoden der Modellbildung Herausforderung:  Beschreibung aller relevanten im PEP auftretenden Informationen & Wechselwirkungen Ziel ist es weg vom dokumentenbasierten Entwicklungsprozess, hin zum Model-Based Systems Engineering zu kommen durch:  Funktionales Denken  Konsistenz/Korrektheit  Verfügbarkeit von Informationen  Entwicklungseffizienz  Zusammenarbeit der Entwickler Komlexe Produkte:  Komplexe Produkte führen zu komplexen Zielsystem.  Im Objektsystem sind neben der hohen Anzahl an Zielen auch die Wechselwirkungen im OS zu berücksichtigen.  Konsistentes widerspruchsfreies Zielsystem notwendig 14  Heutige PEP sind so komplex, dass klassische Anforderungslisten, Lasten/Pflichtenhefte in Listenform keine widerspruchsfreie Zielsysteme darstellen können.  Aus einem explizierten Referenz-Zielsystemmodell konnten projektspezifische Zielsysteme für unterschiedliche Produktgenerationen von Triebstrangbaukästen abgeleitet werden. Ziel der modellbasierten Systementwicklung  Alle Zusammenhänge im Modell abzubilden. → Gute Traceability (Nachvollziehbarkeit) erreichen  Somit sind zusätzliche Informationen über das Modell abrufbar: o Welche Anforderungen sind mit welchem Strukturelement verknüpft? o Mit welchen Systembestandteilen und/oder Nachbarsystemen ein Strukturelement wechselwirkt. o Nachvollziehbarkeit vom Strukturelement über die Anforderung zum Testfall Systems Modeling Language (SysML)  Interdisziplinäre Modellierungssprache  Erweiterung der Unified Modeling Language (UML)  9 unterschiedliche Diagrammtypen (Verknüpfung Anforderungen, Struktur, …)  Unterstützt Analyse, Spezifikation, Entwicklung & Validierung  Hilft Teams bei der Kommunikation und dem Aufbau eines gemeinsamen Systemverständnisses. Stakeholder-, Systemumfeld-, Anwendungsfall-, Anforderungs-, Aktivitäts-, Zustands-, Blockdefinitions-, Internes Blockdiagramm Strukturdiagramm: Block Definitionsdiagramm  Hierarchische Darstellung der Teilsysteme  Spezifizierung von Elementen  Block als Definition/Typ  Kann Eigenschaften etc. enthalten  In verschiedenen Kontexten verwendbar Internes Blockdiagramm  „Part“ ist die Nutzung/ Verwendung eines Blocks im Kontext eines übergeordneten Blocks  Auch als „Rolle“ bezeichnet  Systemfeld Verhaltensdiagramme: Anwendungsfalldiagramm  Anwendungsfälle beschreiben lösungsneutrale Dienstleistungen des Systems  Konkretisierung durch Aktivitäten im Aktivitätsdiagramm  Anwendungsfälle können mit Stakeholder und Kontextsystemen verknüpft werden  Beziehungen unter den Anwendungsfällen: o “Include” Enthältsbeziehung o “Generalization” Generalisierungsbeziehung o “Trace” Verfolgungsbeziehung 15 Aktivitätsdiagramm  Ablauf von Aktivitäten  Logische Kontrollflüsse steuern die Reihenfolge  Objektflüsse zeigen den Energie-, Stoff- oder Informationsfluss  Zuweisung der Aktivitäten zu Systemen und Stakeholdern über sog. Swimlanes möglich Zustandsdiagramm  Verhalten des Systems  mögliche Zustände und Zustandsübergänge  repräsentiert eine Menge von Wertekombinationen  wird aufgrund definierter Ereignisse ausgeführt Anforderungsdiagramm  Darstellung unterschiedlicher Arten von Anforderungen  Anforderungen können über verschiedene Beziehungen miteinander und mit anderen Elementen verknüpft werden, z.B:  abgeleitet  spezifiziert  verifiziert  satisfied D 16  Modell der PGE Motivation Einteilung von Konstruktionen nach Pahl & Beitz (nicht mehr zeitgemäß)  Neukonstruktion  Anpassungskonstruktion  Variantenkonstruktion → Klassifizierung aber in Entwicklungspraxis nicht anwendbar, da bei jedem Produkt Neuentwicklungsanteil berücksichtigt werden sollte. Oft können Referenzelemente gefunden werden, die auf gleichen Lösungsprinzip basieren & Systemstruktur vorgeben. Einordnung Google Glass in PGE  Als Entwicklung der ersten Generation von Smart Glasses  Auf Lösungsprinzipien der Referenzsystemelemente „Brille“ & „Android Software“ basieren mit hohem Anteil an Prinzipvariation  An Produktprofil gescheitert: Brille als Modeelement Grundbegriffe der PGE Die PGE ist ein Erklärungsmodell, welches:  Alle Entwicklungsprojekte in Praxis beschreibt  Nicht nur grundsätzlich neue Beobachtung vorstellt, sondern bisher fragmentierte Ausführungen zusammenfasst  Es der Forschung ermöglicht, Methoden & Prozesse zu erarbeiten  Neue Möglichkeit zur qualitativen & quantitativen Planung, Einordnung & Beschreibung, sowie Management einer Produktentwicklungsaufgabe Definition: Produktgeneration Gi  Eigenständiges sozio-technisches System, dessen Elemente Produkte sind  Jeweils gekennzeichnet durch individuelle Time-to-Market  Produkte mit individueller Nutzungsdauer  Ziel: Geplanten Kunden-/Anwender/Anbieternutzen realisieren Produktgeneration Gi=n bezeichnet in Entwicklung befindliche Generation, die als nächstes ihren Markteintritt (SoP) hat. → Neue Gestaltung auf Basis von Übernahme-/Ausprägungs-/Prinzipvariation. In der Forschung sollen auch vorangegangene Generation (n-1, n-2, …) in die aktuelle Entwicklung miteinbezogen werden. (PGE nach Albers: Zukünftige & vorherige Generationen einschließen) 17 Definition: Referenzsysteme  Entwicklungsbasis ergänzt durch bisher nicht enthaltene Teilsystemlösungen (Wettbewerbsprodukte aus anderen Branchen/Forschung)  Alle Referenzelemente in individuellem Referenzsystem Ri=n, der Generation Gi=n zusammengefasst→ Grundlage der Variationsoperationen zur Synthese  Kann bei Bedarf während Entwicklungsprozess angepasst werden  Zugriff auf Wissen außerhalb des Unternehmens schwierig  Bei Referenzsystemelementen aus anderen Branchen weniger detailliertes Kontextwissen Variationsarten  Gestaltvariation (GV – Angepasst)  Prinzipvariation (PV – Neu)  Übernahmevariation (ÜV – Gleich) Systemgenerationsentwicklung Zwei zentrale Hypothesen:  Neue Systemgenerationen werden mithilfe von drei Variationsarten entwickelt  Jede Entwicklung basiert auf einem Referenzsystem Variationsanteile  PGE ist die Entwicklung neuer Generationen technischer Produkte, die auf einem Referenzsystem basieren  Neuentwicklungsanteile bei Firma ca. 20-30%  Neuentwicklung = PV + GV Risikobetrachtung Risiko einer Entwicklung abhängig von Generation → Risikoportfolio  Neuentwicklung von Teilsystemen bringt Risiko  Eigene Vorgängergenerationen als Referenzprodukt  Wissen bezüglich Referenzsystem reduziert Risiken  Gezielte Entwicklung in Generationen für gleichmäßige Auslastung des Ressorts  Eine ÜV garantiert nicht Risikofreiheit  Neuentwicklung von Teilsystemen risikobehaftet: möglichst geringes Entwicklungsrisiko angestrebt  Neuentwicklungsanteil Branchenabhängig  Aber: Ausreichend differenzierende Merkmale neuer Produktgenerationen notwendig! → Teilsysteme neu entwickeln 18 Entwicklungsgenerationen  Im Allgemeinen physisch-virtuell  Bei Validierung gewonnenen Erkenntnisse sind Grundlage des weiteren Entwicklungsprozesses  Entwicklungsgenerationen (En,x) der sich in der Entwicklung befindenden Produktgeneration Gn.  Das Erklärungsmodell der Produktgenerationsentwicklung lässt sich auch auf die Systemebene der Entwicklungsstrategie übertragen Fallbeispiele Leuchtmittel Problem Glühbirne: Energieineffizienz Energiesparlampe G1 Referenzsystem: Glühbirne; Leuchtstoffröhre GV: Glas, Lichtquelle (Spiralleuchtstoffröhre) ÜV: Fassung (Retrofit) LED-Lampe G1 Referenzsystem: Leuchtstofflampe; LED-Technologie GV: Gehäuse (Längliche Form) ÜV: Lichtquelle (LED- Effizienz) LED-Lampe G2 Referenzsystem: Energiesparlampe; LED-Technologie GV: Glas ÜV: Lichtquelle (LED-Effizienz), Fassung (Retrofit) LED-Lampe G3 Referenzsystem: G2 LED-Lampe; Glühbirne GV: Lichtquelle (Nachempfindung Glühdraht Leuchtfäden ÜV: Glas (Retrodesign für Kundenakzeptanz), Fassung (Retrofit) Tesla Roadster Zweimassenschwungrad (ZMS)  Ausgangssituation G0: Einfaches Einscheibentrockenkupplungssystem mit Torsionsdämpfern  Problem: Drehschwingungsisolierung nicht ausreichend für neue Motoren  Produktprofil: Starke Verbesserung Drehschwingungsisolierung 19  Einführung & Motivation – Problemlösung Motivation für Methoden Gedächtnismodell (nach Atkinson & Shiffrin)  Ultrakurzzeitgedächtnis (UKZG) o Speicherzeit 0,2 – 2 Sekunden o Filtern nach Informationsaufnahme durch Sinnesorgane  Kurzzeitgedächtnis (KZG) o Geringe Speicherkapazität (7 +/- 2 Chunks) o Informationen zu aktuellem Denkprozess  Langzeitgedächtnis (LZG) o Speicherkapazität unbekannt o Großer Unterschied zw. Zeit zum Aufnehmen & Abrufen von Informationen → Informationen müssen aktiv von außen nach innen getragen werden Vergleich: Computer vs. Gehirn Computer:  Extrem schnell: 3,5 GHz  Sehr präzise: 1 Fehler in 10^12 Rechnungen  Bestens vernetzt: Internet  Braucht tausende Berechnungsschritte, um Zusammenhange zu erkennen  Kann „trainiert“ werden mithilfe KI Gehirn:  Deutlich langsamer: 500 Operationen/Sekunde  Sehr ungenau: 1 Fehler in 1000 Rechnungen  Praktisch nicht vernetzt: 99% „selbstorientiert“  Erkennt Zusammenhange in Sekundenbruchteil  Braucht viel weniger Rechenschritte Mensch in heutiger komplexen & komplizierten Welt eigentlich ungeeignet Probleme kreativ zu lösen „Denken“ beim Computer  INPUT → Verarbeitung → Output  Folgt Algorithmus: Regeln so schnell wie möglich folgen, um ans Ziel zu kommen 20   Daten haben festen Ablageort („Bibliothek“)  Deep Learning: KNN: aus vielen Beobachtungen günstigste Regel ableiten Denken beim Menschen  INPUT → Verarbeitung (Synchronisation) = OUTPUT  Prozesse im Gehirn:  Rezeptoren erkennen Signal (Input)  Aktivierung der Nachbarn im neuronalen Netz  Synchronisierung der Gehirnzellen („Orchester“) → Gedanken Vorteile des Gehirns  Experte im Abstrahieren  „Concept Thinking“: Konzept verstanden, immer anwendbar  Gehirn kann eigene Regeln erfinden, um ans Ziel zu kommen Computer schlagen Menschen in allem was regelhaft Kreativität folgt keiner Regel Kreativität Voraussetzungen fur Kreativität  Umgebung  Zeit  Unabhängigkeit  Emotionen  Kreativität nicht nur wollen, sondern auch zulassen Komponenten der Kreativität  Erfahrung  Fachwissen  Fantasie Kreativität besteht aus Erfahrung, Fachwissen & Fantasie.--> Training ist Grundvoraussetzung für Kreativität Kreativität durch „Querdenken“: „Out of the box - thinking“ Divergentes assoziatives Denken  Große Ideenzahl innerhalb kurzer Zeit  Vielfaltige Ideen: Lösung eines Problems auf möglichst unterschiedliche Weise  Originalität: ausgefallene, überraschende Ideen 4 Phasen des kreativen Prozesses  Entdeckung (Visionen & Unzufriedenheit)  Reifung (Informationen verknüpfen, unerwartete Verbindungen, logisches Denken)  Einsicht (Aha-Erlebnis)  Ausarbeitung (Wert der Lösung einschätzen, Emotionen) →Methoden schaffen Umgebung für Kreativität (auf Stärken konzentrieren, Probleme präzisieren, Ideenfluss beschleunigen, Suchrichtung zu erweitern gedankliche Blockaden aufzulösen Kreativität fördern) 21 Probleme Definition: Problem  Abweichung zwischen unbekanntem IST-Zustand & gewünschtem SOLL-Zustand  Verbunden mit dem unbekannten Weg von IST zu SOLL Probleme nach Dörner: Unerwünschter Anfangszustand, Erwünschter Endzustand, Barriere Definition: Aufgabe  IST- & SOLL-Zustand sind bekannt  Weg (Mittel) sind eindeutig & präzise definiert Merkmale von Problemen nach Dörner:  Unerwünschter Anfangszustand (AZ)  Erwünschter Endzustand (EZ)  Barriere, die Transformation von AZ zu EZ momentan verhindert Klassifikation der Situation von Problemen  Notsituation  Planungssituation Abweichung des IST-Zustands durch Abweichung des SOLL-Zustands eine Störung Notsituation  IST = SOLL : Produzierte Außenringe liegen in der Toleranz  IST ≠ SOLL Außendurchmesser weicht von der Toleranz ab➔ Fehler noch unentdeckt tStör beginnt  IST ≠ SOLL Fehler erkannt, Maschine gestoppt  IST ≠ SOLL Fehlerursachen identifizieren und nach ihrer Auftrittswahrscheinlichkeit bewerten  IST ≠ SOLL Fehlerursachen beheben: Kühlschmiermittelkreislauf reparieren durch Auswechseln der beschädigte Kühlschmiermittelpumpe und Anfahren der Produktionsanlage ➔ t_Stör endet. IST = SOLL Notsituation ist behoben Planungssituation  IST = SOLL Fahrzeuggetriebe haben kein Predictive Maintenance (PM), also kein System zur Auswertung instandhaltungsrelevanten Daten, um zustandsorientierten Wartungen anstelle von vorbeugenden Wartungen durchführen zu können.  Vorlaufzeit t_Vorlauf: Mithilfe einer Trendanalyse wird die Relevanz der PM-Funktion für Getriebe im Sinne der Echtzeitüberwachung durch den Fahrer in zukünftigen Produktgenerationen erkannt und ein Projekt initiiert  Projektstart (t_Projektlaufzeit beginnt): IST: Predictive Maintenance ist noch nicht umgesetzt, SOLL: Predictive Maintenance in Serie umgesetzt  Zwischenstand – Meilenstein: IST: Erfolgreicher Prüfstandsversuch, SOLL: Predictive Maintenance in Serie umgesetzt ➔ Anschließend weiterarbeiten, t_Projektlaufzeit endet IST = SOLL Predictive Maintenance in Serie umgeset 22 Dynamische Planung eines Projektes  Ist-Zustand oberhalb Quality Gate: o Maßnahmen: o Ressourcen und Budget einsparen o Höheres Soll definieren o Früherer Markteintritt  Ist-Zustand unterhalb Quality Gate: o Maßnahmen: o Budget- und Ressourcenerhöhung o Späterer Markteintritt ➔ SOP Verschiebung Klassifikation von Problemtypen nach Ehrlenspiel Problemmerkmal Empfehlung Intransparenz unvollständige/unklare Informationen zum Möglichst umfassende Informationssammlung Ausgangszustand Vielzieligkeit (Polytelie) Eindeutige Priorisierung von Zielen unter Problem hat meist viele Ziele, die sich ergänzen oder frühzeitiger Berücksichtigung von Zielkonflikten widersprechen Vernetztheit Erfassung unter- & zueinander vernetzter Bestandteile des Problems/Lösung bedingen sich Abhängigkeiten von Problem- & gegenseitig, sodass Veränderung eines Teils Auswirkungen Lösungsbestandteilen auf andere Teile hat (Eigen-)Dynamik Zeitliche Planung der Ziele/Vorgehen & Problem kann sich über Zeit verändern fortlaufende Kontrolle/Aktualisierung 23 Mensch als Problemlöser Definition: Problemlösen  Umwandlung bestimmter Sachverhalte unter Überwindung einer Barriere mithilfe bestimmter Operatoren Definition: Sachverhalte  Struktur der Einzelteile, ihrer Zustände & Relationen zueinander  Komponenten, Verknüpfungen, Verknüpfungsform  Klassifizierung nach Komplexität, Dynamik, Vernetztheit, Transparenz Definition: Operatoren  Handlungsprogramme  Allgemeine Form einer Handlung (Operation: konkrete Realisierung) Es gibt folgende Barrieretypen: Definition: Interpolationsbarriere  Richtige Kombination/Folge aus Reihe bekannter Operationen Definition: Synthesebarriere  Operatorinventar offen, Lösungsmethoden nicht ausreichend, Operatorinventar ergänzen Definition: Dialektische Barriere  Probleme mit Vergleichskriterien, überprüfen auf äußere/innere Widersprüche In komplexen Problemen existieren meist alle Barrieretypen gleichzeitig. Funktionale Gebundenheit bezeichnet Hemmung beim Finden eines adäquaten neuen Verwendungszwecks für bekanntes Objekt. Das Operatorinventar wird unnötig eingeschränkt →Überwindung mit Kreativitätstechniken Anforderungen an problemlösende Personen nach Dörner  Informationsreduktion Reduktion überbordender Information auf handhabbaren Umfang  Modellbildung Bildung adäquater Situationsmodelle  Prognose Prognose weiterer Entwicklungen aufgrund gegebener Situation mit getroffenen Maßnahmen  Informationssuche/Informationsgenerierung Beschaffung fehlender, für Problemlösung notwendiger Informationen  Bewertung Wertentscheidungen & Prioritätensetzungen, Ziele gesetzt & Zielkonflikte gelöst Determinanten von Problemlösefähigkeiten  Fluide Intelligenz: Fähigkeit, neue Probleme & Situationen ohne Vorwissen erfolgreich bewältigen zu können  Kristalline Intelligenz: Fähigkeit, erworbenes Wissen auf Problemlösungen anzuwenden  Cognitive Load Theory: kristalline Intelligenz erweitert Nutzungsmöglichkeiten des Arbeitsgedächtnisses 24   Durch Chunking Information verdichtet, indem ursprünglich separate Informationseinheiten durch allgemeine Ordnungsprinzipien durch Einbeziehen von Vorwissen rekodiert & zu größeren Informationseinheiten zusammengefasst  Sweller 1994: Kombinationen von Chunks zu größeren Einheiten (Schemata) zusammengeführt & Menge an Informationen, die in Arbeitsgedächtnis verfügbar gehalten werden können, effektiv vergrößert Problemlösetechniken Test-Operate-Test-Exit – (TOTE-Schema)  Test: SOLL-IST Vergleich, zeigt Abweichung (Inkongruenz)  Operate: Ggfs. Handeln, Aktivität zur Veränderung des Zustands  Test: Falls Inkongruenz weiterhin vorhanden, neue Schleife des Operationsprozesses, falls Übereinstimmung, weiter zu Exit  Exit: SOLL = IST, Verlassen der Verhaltenssequenz Methode nach Kepner/Tregoe (KT-Analyse)  Situationsanalyse: Wo sind wir?  Problemanalyse: Was ist Fehler / Problem), Warum ist es passiert? (Vergangenheit) → Unbekannte Ursachen finden  Entscheidungsanalyse: Wie kann Problem behoben werden? Was sollen wir machen? (Gegenwart) → Auswahl treffen  Potentialanalyse: Was liegt vor uns? (Zukunft) Wie kann Problem zukunftig vermieden werden? → Masnahmen benennen & planen 25 Vorgehenszyklus nach Ehrlenspiel  Ziel: Für definierte Aufgabe / Problem Lösung finden  Bearbeitung komplexer Probleme (z.B. PEP) durch Aneinanderhängen einzelner Zyklen möglich:  Aufgabenklärung o Informationszunahme zur Generierung grösser Lösungsvielzahl o Anforderungen an gestellte Aufgabe / Problem klar herausarbeiten o Gliederung nach Wichtigkeit  Lösung suchen  Lösung wählen  Reduzierung & Einschränkung des Lösungsraumes auf optimale Lösung 8D-Methode (acht Disziplinen)  D1: Zusammenstellen eines Teams für die Problemlösung: Kriterien u.a. Prozess- und Produktkenntnisse, Analyse- + Kontrollkompetenz  D2: Problembeschreibung: Quantitative Herausarbeitung des Problemkerns  D3: Sofortmaßnahmen festlegen: Schadensbegrenzungen treffen bis dauerhafte Lösung vorhanden  D4: Fehlerursache(n) feststellen: Technischer + organisatorischer Ursachen  D5: Planen von Abstellmaßnahmen: Ursachenbeseitigung ohne Nebenwirkungen  D6: Einführen von Abstellmaßnahmen: Z.B. Prozess- oder Produktänderungen + Abstellen Sofortmaßnahmen  D7: Fehlerwiederholung verhindern: Vorbeugende Maßnahmen, um gleiche oder ähnliche Fehler zukünftig zu vermeiden  D8: Würdigen der Teamleistung: Anerkennung zeigen + Erfahrungsaustausch 26  Modell der Produktentwicklung nach VDI 2221 Blatt 1  Situationsanalyse: Konfrontation mit Unbekannten, bei der eine Analyse über das Eingangsproblem hinaus hilfreich sein kann ➔ zusätzliche Infos  Zielformulierung: Präzisierung Problem + erwünschter Endzustand  Synthese von Lösungen: Kombination von Ideen zu Lösungsalternativen  Analyse von Lösungen: Bewertungsgrundlage schaffen (Eigenschaften)  Bewertung: Bewerten Lösungsalternativen in Bezug auf das Ziel  Entscheidung: Was wird weiterverfolgt? Muss abgebrochen werden? Iterationen 2 Sichtweisen auf Iterationen:  Managementsicht Iteration als unproduktive Nacharbeit wegen fehlerhafter Entwicklung, deduktiv planbar (deduktiv: vom Allgemeinen auf Spezifische schließend)  Entwicklersicht Notwendigkeit, Komplexität von Entwicklungsaufgaben systematisch zu bewältigen, nicht alles ist planbar ➔ Sichtweisen zusammenbringen mithilfe von Modellen/Vorgehensweisen, die Notwendigkeit von Iterationen zeigen & Mehrwert durch Reifegradzunahme zeigen Arten von Iterationen 27 Reifegrad-Konzept  Der Produktreifegrad kann als o Zustand eines Produktes hinsichtlich definierter Indikatoren zu beliebigem Zeitpunkt oder als o Grad der Erfüllung der Forderungen an Produkt definiert werden  Bestimmung nicht trivial Abhängigkeit von o Erfüllten Projektanforderungen (Produktfortschritt) o Erfüllten Produkteigenschaften o Abgeschlossenen Arbeitspaketen (Projektfortschritt) o Deliverables o Erfassung erfüllter Meilensteine & freigegebener Dokumente  Sinnvolle Betrachtung Reifegrade nur in Kombination mit Absicherungsaktivitäten Grundlagen von SPALTEN SPALTEN-Problemlösungsmethodik SPALTEN kurz gesagt:  Problemlösungsmethodik  Universell einsetzbar  Komplexität Produkte und Prozesse steigt  Bedeutung systematische Problemlösung steigt Produktentwickler muss unterstützt werden, um natürliches Problemlösungsverhalten zu ergänzen & an Komplexität moderner Welt anzupassen Allgemeine Ziele sind:  Problem genau erkennen (Fakten/Vermutungen)  Reihenfolge erzwingen (Analyse→ Lösung)  Lösungsvielfalt erzeugen  Beste Lösung wählen  Lernen für die Zukunft 28 Atmender Informationskanal  Problem- & Situationsinformationen  Lösungsinformationen  Entscheidungsinformationen  Best- Practice- Informationen SPALTEN-Elemente sind:  Problemlösungsteam (PLT)  Kontinuierlicher Ideenspeicher (KIS)  Informationscheck (IC) Fraktalität:  Jeder Teilschritt von SPALTEN lässt sich in einen separaten SPALTEN-Prozess aufteilen.  Sinnvoll, wenn… o ein einzelner Schritt des SPALTEN-Prozesses zu grobmaschig ist. o Liegen die Lösungen weit auseinander, wird SPALTEN genutzt, um die Entscheidung zu vereinfachen. o das Vorgehen innerhalb des Schrittes an sich ein komplexes Problem bildet. o Zum Beispiel existieren zahlreiche einzigartige Lösungen, zwischen denen es sich zu entscheiden gilt. Problemlösungsteam  Jeder Problemlösungsprozess (PLP) beginnt mit Definition eines geeigneten Problemlösungsteams  Kleinstes PLT: Ich  Größere Teams, falls: o Problem komplex o unterschiedliche Aspekte für Bearbeitung wichtig o Zusammenarbeit quer über Organisation nötig o interaktive Zusammenarbeit erfordert o hoher Qualitätsanspruch Anpassung des PLT  Vor jeder SPALTEN-Aktivität wird PLT auf Eignung & Kompetenz überprüft  Kompetenzfelder bei Teamzusammensetzung: o Methodenkompetenz o Fachkompetenz o Teamfähigkeit o Kreativität o Elaborationsfähigkeit 29  Persönlichkeitstypen können klassifiziert werden über:  Kommunikationsmodell  ABCD Typenklassifizierung Analytiker Führungstypen Informationscheck  Sichern der Informationsgrundlage ist Grundlage für Entscheidungen im PEP  Informationscheck vor nächster Aktivität: o Ist aktueller Wissens-/Informationsstand ausreichend? o Informationsbasis ausreichend genutzt? o Nutzen / Aufwand - Verhältnis zur Generierung neuer Informationen überprüfen o Ist der Detailierungsgrad des Prozessschrittes der Situation angemessen? Neue Informationsgrundlage bei neuem PLT 30 Mit Anpassung des PLT vor jeder Aktivität ändert sich auch Wissensbasis im Team  Unterschiedliches Wissen & Denken  Unterschiedliche Erfahrungen & Interessen  Unterschiedliche Technologien  Unterschiedliche Priorisierung der Anforderungen  Unterschiedliche Einschätzungen der technischen Machbarkeit  Unterschiedliche Auffassung von Synergiepotential Kontinuierlicher Ideenspeicher  Begrenzte Kapazität des menschlichen Gedächtnis freigeben o Gedanken können abgegeben werden o Beruhigung der Gedanken  Gute Ideen gehen nicht verloren  Ideen können zum richtigen Zeitpunkt wiedergefunden werden  Ideen durch Dokumente, Dateien, Sprachnotizen, Post-Ist, … aufbewahren und jederzeit darauf zugreifen  KIS unterstützt beim Prozess der Problemlösung → Fokus auf SPALTEN Schritte Detaillierter Aktivitätenablauf & Mehrwert von SPALTEN Situationsanalyse Ziel der Situationsanalyse ist es  Situation zu erkennen & verstehen  die Zielrichtung & Vorgehensweise des weiteren Problemlösungsprozesses bestimmen  Informationsbasis für Lösungssuche zu schaffen.  Überblick verschaffen  Situation aufklären (System? Lösungen? Ursachen? Zeit?) ➔ Welche Komponenten beinhaltet das System? Welche Faktoren beeinflussen unser System? Welche Zustände nimmt das System ein? In welchen Zuständen tritt welche Situation auf? Definition: Situation Information, die zum Handeln zwingt  Situationsanalyse: Lagebeurteilung Herausforderungen  Brisanz  Bedeutung  Bewegung 31 Teilaktivitäten  Situation erfassen & sichten  Situation aufklären  Situationsbehandlung festlegen Problemeingrenzung Problemeingrenzung dient der Untersuchung der gesammelten Informationen zur Eingrenzung des Kerns des Problems.  Aufgabenstellung hinterfragen  Ursachen identifizieren → Welche Wirkungen treten auf? Welche Beschaffenheit hat das Problem? Sind Ursachen ersichtlich & wie hängen Wirkungen & Ursachen zusammen? Identifizierung & Eingrenzung? Ziel  Identifikation des eigentlichen Problems  Klärung IST- & SOLL-Zustand  Ermittlung der Gründe für Abweichung  Untersuchung Kausalkette Teilaktivitäten  Abweichungen erkennen  Abweichungen beschreiben & abgrenzen  Mögliche Ursachen für Abweichungen erkennen  Ursachen nach Wahrscheinlichkeiten bewerten ➔ Kontinuierliches Erstellen & Überprüfen von Hypothesen Parameter identifizieren, Eingrenzen auf relevante Einflussfaktoren 32 Methoden zur Problemeingrenzung  Soll-Ist-Vergleich  Warum-Analyse  Hypothesenliste  IST-IST-Analyse  Fischgrätendiagramm Alternative Lösungen Generierung alternativer Lösungen beschreibt kreative, diskursive & recherchierende Lösungsfindung für Überwindung der Differenz zwischen Soll- & Ist-Zustand.  Lösungen suchen  Kreativ sein  Vielfalt erzeugen Welche Möglichkeiten zur Lösung gibt es? Bestehen bereits Lösungen, die genutzt werden können? Eignen sich bestehende Technologien aus anderen Bereichen? Aktivitäten  Ziele & Randbedingungen visualisieren  Ziele abstrakt formulieren  Schnittstellen auf ein Minimum begrenzen  Teilziele als Ausgangspunkt für Module definieren Ziele ➔ Möglichst viele alternative Lösungsvorschläge zur Abweichungsbeseitigung ➔ Bewusste Lösungsvielfalt, um Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, die beste Lösung zu finden ➔ Entscheidungsgrundlage für Lösungsauswahl bilden Teilaktivitäten  Lösungsraum abstecken (Ziele & RB)  Lösungsvorschläge generieren (Recherchierend, Intuitiv, Diskursiv)  Lösungsvorschläge analysieren & konkretisieren (Aufnahme in Lösungsspeicher/ Konkretisierung/Verwerfen)  Lösungsvorschläge beschreiben & speichern (Ablage im KIS) Vorgehen  Auf Basis ermittelter Ursachen & deren Wirkung Lösungsvorschläge mit Unterstützung von Recherche- / Kreativitätstechniken erarbeitet  Kreativprozess als Grundelement beim Finden alternativer Lösungen o Intuitive Erahnung eines ganzheitlichen Lösungskonzepts o Finden der Lösungselemente des Gesamtkonzeptes o Gedankliche Kombination der Elemente zum Gesamtkonzept Ergebnisse der Analysephase  Aufnahme in Lösungsspeicher  Weitere Konkretisierung & neue Prüfung  Ausscheiden der Lösungsidee / des Vorschlags 33 Gefahr: Potential einer Lösung nicht erkannt, damit potenziell „geniale Lösung“ verworfen Lösungsauswahl Umzusetzende Lösungen nach zuvor definierten Kriterien definiert.  Lösung auswählen  Auswahlkriterien sammeln  Lösungsauswahl immer auch relativ, subjektiv, spekulativ, situationsgeprägt und ist daher nur begrenzt objektiv und allein richtig o Anhand welcher Kriterien sind entstandene Lösungen zu bewerten? Welche der Lösungen erfüllt Problem mit Kriterien am besten? Lösungsalternativen beurteilen! Entscheidung situationsabhängig für die Beste Lösung! Ziel  Aus vorhandenen alternativen Lösungsvorschlägen, die technisch & wirtschaftlich optimale Lösung auswählen Herausforderungen  Akzeptanz von allen (muss nicht von allen die Wunschlösung sein)  An ausgewählter, akzeptierter Lösung muss bei Umsetzung festgehalten, außer die Abweichung zwingt dabei zum Handeln Teilaktivitäten  Entscheidungsschema formulieren  Entscheidungsschema hinterfragen  Informationscheck  Lösungsauswahl oder neu Entscheidungsschema Formulieren Tragweitenanalyse Systematische Untersuchung von Chancen & Risiken, die mit getroffener Auswahl verbunden sind.  Potentiale erkennen  Risiken abschätzen  Vorhersehbare Risiken & Chancen sollen analysiert, abgeschätzt & Maßnahmen zur Vermeidung/Realisierung bestimmt werden → Jedes Problem hat Risiken & Chancen  Bewertung benötigt Erfahrung  Bsp. SWOT-Analyse o Welche Stärken/Schwächen hat Lösung? Welche Potentiale/Risiken sind damit verbunden? Ziel  Erfassung potenzieller Einflüsse, die erfolgreiche Umsetzung der Problemlösung & Erreichung des Solls gefährden  Ursachen für Risiken ermitteln  Maßnahmen gegen Ursachen erarbeiten 34   schadensbegrenzende Maßnahmen erarbeiten Definition: Chancen  Problem besser gelöst, als erwartet→ Zusätzliches Potential  Anregung zur Überprüfung des vorgegebenen und geplanten Sollwertes  Ziel neu & höher definieren oder Ressourcen neu zu planen Teilaktivitäten der Chancen  Projektwegbeschreibung klären (Hauptaufgabe, Teilvorgänge, RB)  Kritische Schritte ermitteln & bewerten  Potenzielle Chancen ermitteln & bewerten  Ursache für Chancen ermitteln & bewerten  Fördernde Maßnahmen planen  Verwertende Maßnahmen festlegen  Maßnahmen ins Projekt einbauen Definition: Risiken  Einflüsse, die die Problemlösung gefährden  Problem nur teilweise/ungenügend gelöst → Notsituation entsteht Teilaktivitäten der Risiken  Projektwegbeschreibung klären (Hauptaufgabe, Teilvorgänge, RB)  Kritische Schritte ermitteln & bewerten  Potenzielle Risiken ermitteln & bewerten  Ursache für Risiken ermitteln & bewerten  Vorbeugung durch Gegenmaßnahmen & einbinden in Projektweg  Vorsorge durch Erarbeiten von schadensbegrenzenden Maßnahmen  Restrisiko akzeptabel? → Falls nicht von vorne! Zu beachten bei Tragweitenanalyse  Bewertung immer subjektiv → Risikobewusstsein  Bewertung benötigt Erfahrung → Teamstruktur  Bewertung kann sich durch neue Infos im Prozessablauf ändern → Bewertung regelmäßig überprüfen  Kritische Bewertungsentscheidungen durch Zusatzinformationen absichern → Experten einbinden Entscheiden & Umsetzen Beschreibt den Beschluss zur Lösungsumsetzung & Implementierung der Lösung.  Zeitplan erstellen  Lösung umsetzen  Bsp. DOE o Planung der Umsetzung! Umsetzung der Lösung in ein Konzept! Planung von Maßnahmen zur Überprüfung der Zielerreichung! 35 Ziel  Umsetzung der Lösung auf Basis der Ergebnisse von Lösungsauswahl & Tragweitenanalyse  Realisierung der Lösung Herausforderungen  Herausforderung Projektmanagement  Komplexität der Inhalte & Problemstellungen  Multidisziplinäre Problemstellungen  Anforderungen bezüglich Zeit, Kosten, Qualität  Beteiligung von vielen Menschen Nachbereiten & Lernen Reflektion des Problemlösungsprozesses & Festhalten von Erkenntnissen für zukünftige Prozesse.  Dokumentation  Lessons Learned  Lernen des individuellen Mitarbeiters  Lernen im Team  Lernen der gesamten Organisation  Welche technischen Probleme gehabt? Wie konnten wir Probleme lösen? Wie ist Prozess der Lösungsfindung abgelaufen? Was lief gut/schlecht? Was kann man zukünftig verbessern? Wo legen wir alternative Lösungen ab? Haben wir Team richtig gesteuert? Ziel  Verallgemeinern des Gelernten  Gelerntes allgemein zugänglich machen  In neuen Problemlösungsprozessen anwenden & Effizienz steigern  Prozess der Problemlösung rückblickend betrachten & Optimierungspotential aufdecken  Überprüfung der Zielerfüllung  Potentiale nutzen & Defizite beheben  Dokumentation in Informationsspeicher packen  Lernen für die Zukunft Prozessmodelle Gründe für Verwendung von Prozessmodellen  Informationsvielfalt  Zunahme von Komplexität  Wettbewerbsdruck  Interdisziplinare Teams  Verkürzung von Lebenszyklen & Entwicklungszeiten  Produktgenerationsentwicklung 36 Eigenschaften Swim-Lane  Prozessmodelle bilden PEP ab & beinhalten Aktivitäten & deren Abfolge  Vorgehensmodelle, die den Entwickler unterstützen VDI 2221 Netzplan  Keine Kochrezepte, sondern eine VDI 2206 Handlungsempfehlung  Helfen, Informationen & Ressourcen während PEP 4-Zyklen in sinnhaften Zusammenhang zu bringen Münchner Umgang mit Prozessen  Durch sachlogische & zeitliche Anordnung von Stage-Gate-Ansatz Aktivitäten lassen sich vor Projektstart schon Aussagen über Projektverlauf treffen  Prozess lässt sich analysieren & bei Nichterreichung von Zielen aktiv gegensteuern  Bieten Möglichkeit Referenzprozesse zu dokumentieren→ Neue Projekte besser planbar  Graphische Darstellung der Modelle sorgt für dasselbe Prozessverständnis (für Personen aus unterschiedlichen Bereichen) Vergleichbarkeit von Prozessmodellen  Detaillierungsgrad (ihrer Darstellung) o Maß für die Anzahl an Situationen mit bedarfsgerechter Unterstützung o Hoher Detaillierungsgrad: Vielzahl an Situationen bedarfsgerecht unterstützt  Formalisierungsgrad o Maß für die Starrheit des Prozessmodellcharakters o Hoher Formalisierungsgrad: Eignung zur Lösung von Aufgaben, nicht von Problemen o Übersichtlicher Gesamtüberblick über verschiedene Prozesselemente o Hilfreich bei Auswahl des richtigen Prozessmodells für spezifischen Fall Beispiele für Prozessmodelle Stage-Gate-Ansatz Detaillierungsgrad: Sehr niedrig Formalisierungsgrad: Niedrig  Ergebnisse der Phasen (Stage) nach Abschluss an definierten Zeitpunkten (Gate) mithilfe von vordefinierten Zielen validiert & in folgenden Iterationen angepasst  Keine Parallelisierung (Überlappung) von Phasen (Stages)  Zufriedenstellendes Ergebnis→ Folgephase  Vorteil: Zulieferer können gut koordiniert werden  Feste zeitliche Abfolge der Phasen  ‘Fuzzy-Gates‘ ermöglichen flexible Planung 37 Münchner Vorgehensmodell nach Lindemann Detaillierungsgrad: Niedrig Formalisierungsgrad: Niedrig  umfasst 7 Elemente, welche eine gegenseitige Vernetzung aufweisen und so eine flexible Abbildung von Konstruktions-prozessen ermöglichen.  Zeitliche Abfolge nicht zwingend im Modell festgehalten  Iteratives Vorgehen visuell nachvollziehbar  Analyse & Reflexion des Vorgehens als wichtige Bestandteile Vier-Zyklen-Modell nach Gausemeier Detaillierungsgrad: Mittel Formalisierungsgrad: Niedrig  Referenzmodell, das den Prozess der Entstehung eines neuen komplexen Produkts oder einer Marktleistung beschreibt.  Es betont die Interaktion zwischen Fachleuten aus verschiedenen Fachdisziplinen, einschließlich Marketing, Maschinenbau, Elektronik, Softwaretechnik, Fertigungstechnik, Vertrieb und Logistik.  Produktentwicklung wird hier nicht als stringente Abfolge von Prozessschritten verstanden, sondern als Wechselspiel von Aufgaben, welche in Zyklen dargestellt sind.  Zeitliche Abfolge dadurch jedoch nicht darstellbar  Integratives Denken und Handeln sollen im PEP im Vordergrund stehen → alle Disziplinen sind betroffen Vorgehen  Erster Zyklus: Finden von Erfolgspotentialen und Geschäftsplanung der Zukunft sowie Erstellung eines erfolgversprechenden Entwicklungsauftrages  Zweiter Zyklus: Integrative Produktentwicklung und Virtual Prototyping  Dritter Zyklus: Umsetzung eines Dienstleistungsidee  Vierter Zyklus: Integrative Produktionssystementwicklung/Digitale Fabrik VDI 2206 Detaillierungsgrad: Mittel Formalisierungsgrad: Mittel  Für mechatronische Systeme eingeführt  V-Modell impliziert systemebenenhierarchisches Vorgehen  Zentrales Element ist Eigenschaftsabsicherung zwischen den auf unterschiedlichen Systemebenen integrierten Komponenten mit definierten Anforderungen  Zeitunabhängige Darstellung 38 Aufbau 1. Anforderungen an Produkt definieren, Testfälle für Validierung ableiten 2. Gesamtsystem im Systementwurf in Teilfunktionen untergliedert & Wirkprinzipien zugeordnet 3. Im domänenspezifischen Entwurf Lösungskonzepte in einzelnen Domänen konkretisiert 4. Integration der Teilsysteme zu Gesamtsystem (Systemintegration) 5. Eigenschaften des Gesamtsystems anhand Anforderungen prüfen Mehrere Durchläufe des Makrozyklus nötig, um komplexe mechatronische Produkte zu entwickeln VDI 2221 Detaillierungsgrad: Hoch Formalisierungsgrad: Niedrig  Kernrichtlinie Produktentwicklung  Sehr gut in vielfältige Praxis übertragbar Blatt 1:  Allgemeingültige Grundlagen Produktentwicklung  Definition zentraler Ziele, Aktivitäten & Arbeitsergebnissen die wegen ihrer generellen Logik und Zweckmäßigkeit Leitlinien für die Anwendung in der Praxis darstellen  Durch aufeinanderfolgende Aktivitäten PLP strukturiert 39 Netzplan Detaillierungsgrad: Hoch Formalisierungsgrad: Hoch  Netzplan: Grafische/tabellarische Darstellung von Abläufen & deren Abhängigkeiten  Netzplantechnik: Alle Verfahren zur Analyse, Beschreibung, Planung, Steuerung, Überwachung von Abläufen auf Grundlage der Graphentheorie  Kritischer Weg: Alle Vorgänge im Netzplan, die zeitlich nicht verschoben werden können, ohne dass sich Verschiebung des Projektendtermins ergibt Teilaufgaben  Kapazitätsplanung  Kostenplanung  Strukturplanung  Zeitplanung  FAZ/FEZ: Frühester Anfangs-/Endzeitpunkt  SAZ/FEZ: Spätester Anfangs-/Endzeitpunkt  D: Dauer  P: Gesamtpuffer  Aufeinanderfolgende Vorgänge durch Pfeil verbunden  Vorgangsbeginn erst wenn alle Vorgänger beendet wurden Swim-Lane Diagramm Detaillierungsgrad: Hoch Formalisierungsgrad: Hoch  eine Art von Flussdiagramm, wer in einem Prozess wofür zuständig ist bzw. Prozesse in Teilprozesse unterteilt.  Verantwortungsbereiche werden in diesem Zusammenhang als „Swimlanes“ bezeichnet.  Starr formalisierte Abfolge von Aktivitäten  Ungeeignet zur Problemlösung, aber gut zur Aufgabenlösung  Iterationen nicht abbildbar daher eher für Aufgaben oder retrospektive Aufnahme von Projekten VDI 22er Reihe Grundlagen des methodischen Entwickelns & Konstruierens technischer Systeme & Produkte formuliert & abgeleitet aus allgemeinem PLP schrittweises Vorgehen im Entwicklungsprozess vorgestellt. VDI 2221  Thema: Entwicklung technischer Produkte & Systeme  Kernrichtlinie der Produktentwicklung  Blatt 1: allgemeingültige Grundlagen der methodischen Produktentwicklung, Definition zentraler Ziele, Aktivitäten & Arbeitsergebnisse  Blatt 2: exemplarische Produktentwicklungsprozesse in unterschiedlichen Branchen 40 VDI 2222  Konstruktionsmethodik – Methodisches Entwickeln von Lösungsprinzipien aufgeteilt in 2 Blätter  Blatt 1: Vertiefung & Ergänzung von VDI 2221und behandelt sich mit den ersten 3 Schritten bis zur Findung einer „Prinzipiellen Lösung“  Blatt 2: Konstruktionsmethodik, Erstellung & Anwendung von Konstruktionskatalogen VDI 2223  Konstruktionsmethodik – Methodisches Entwerfen technischer Produkte  Fortsetzung VDI 2222 Blatt 1 mit den Arbeitsschritten vier bis sechs  Ziel: Entwerfen von Produkten beschreiben  Schwerpunkt: Gestaltungsprozess VDI 2225  Technisch wirtschaftliches Konstruieren aufgeteilt in 4 Blätter  Blatt 1: Vereinfachte Kostenermittlung  Blatt 2: Tabellenwerk: Zahlenwerte für die relativen Werkstoffkosten  Blatt 3: Technisch-wirtschaftliche Bewertung  Blatt 4: Bemessungslehre Einführung in iPeM Motivation Es gibt 2 grundlegend verschiedene Sichten auf den Produktentwicklungsprozess Management-Sicht : Planung Controlling Prozessarbeit: Struktur, Wiederholung, Regeln, Automatisierung Entwickler-Sicht: Unterstützung Wissensarbeit: dynamischer Anteil Überraschung, Prinzip, Person, Entscheidung, Verantwortung Prozessarbeit  Anwendung von wissen  Gut formalisierbar  Gut planbar hinsichtlich Ressourcen & Ergebnis  Genaues Vorgehen definierbar  Intelligenz des Durchfuhrenden fliest nur ins Ergebnis  Erfordert genaue Regeln  Erlaubt synoptische Planung 41 Wissensarbeit  Produktion von Wissen  Eingeschrankt formalisierbar  Eingeschrankt planbar hinsichtlich Ressourcen / Ergebnis  Nur Ziele definierbar  Intelligenz des Durchfuhrenden fliest auch wesentlich in „Weg“ zum Ergebnis / Prozess  Erfordert Freiraum  Erfordert inkrementelle Planung 1. Zentrale Hypothese nach Albers Jeder Prozess der Entstehung eines Produkts ist immer einzigartig & individuell. iPeM als META-Modell  Kernidee: Jedes Projekt / jeder PEP ist einzigartig, aber kann in META-Modell eingegliedert werden  iPeM: Meta-Modell zur Darstellung eines PEP  iPeM ermöglicht Individualität, macht Planung möglich  iPeM eignet sich auch für Software-Entwicklung Aktivitätsmatrix Definition: Aktivitätenmatrix  Aktivitätenmatrix wird aus Aktivitäten der Produktentstehung & Problemlösung aufgespannt  Stellt den statischen Teil des iPeM dar (Matrix bleibt entlang eines PEP unverändert) dient somit als beständige Basis eines gemeinsamen Begriffs- und Verständnismodells. Motivation:  Für ganzheitliche Modellierung des PEP unterschiedliche Aktivitäten nötig  Generische Eigenschaft: projektunabhängige Modellierung  Unterstützung in jeder Lebenszyklusphase eines Produktes  Abspeicherung von Erfahrungswissen: hinterlegte Methodensammlung Nutzung:  Orientierung am Produktlebenszyklus (logisch) aber in ihrer zeitlichen Abfolge nicht an diesen gebunden.  Beinhaltung der Cluster „Kernaktivitäten“ und „Basisaktivitäten“. Jedes dieser Cluster beinhaltet einzelne Aktivitäten.  Die 84 Elemente der Matrix stellen dabei definierte Prozessbausteine dar, mit denen eine individuelle Prozessabfolge zusammengesetzt und so die Einzigartigkeit eines PEP abgebildet werden kann  Zwischen den Feldern „bewegt sich“ der Produktentwickler in realen Prozessen iterativ Die Aktivitäten haben folgende Eigenschaften:  Mehrfach anwendbar, Inhaltlich geschlossen, Triggert darauffolgende Aktivität 42 Basisaktivitäten Kernaktivitäten  Parallel zu anderen Aktivitäten  Synthese & Analyse des Systems  Wiederkehrend  Anwendbar auf jeden PEP  Unterstützung, Verbesserung &  Aktivitäten des Clusters: Absicherung o Profile finden  Aktivitäten des Clusters: o Ideen finden o Prinzipien & Gestalt modellieren o Projekte managen o Prototyp aufbauen o Validieren & Verifizieren o Produzieren o Markteinführung analysieren & o Wissen managen gestalten o Änderungen managen o Nutzung analysieren & gestalten o Abbau analysieren & gestalte Phasenmodell Definition: Phasenmodell  Modellkonzept, das zur Darstellung der zeitlichen Abfolge von Ereignissen, Aktivitäten oder Phasen verwendet wird  Wird im Projektmanagement verwendet, um verschiedene Phasen eines Prozesses oder Projektes, wie Konzeption, Planung, Implementierung, Überwachung und Abschluss, darzustellen  Dynamischer Teil des iPeM Motivation & Relevanz:  Unterstützung bei sauberer Dokumentation von Projekten  Vereinfachung & Verbesserung der Planung  Änderungen sind im Verlauf eines jeden PEP notwendig. Die Handhabung dieser Änderungen werden hiermit unterstützt Darstellung mit 3 Prozessen  Referenzprozess: Allgemeine Vorlage zur Orientierung bei Planung eines Projekts, gewonnen aus vorherigen Generationen des PGEs  SOLL-Prozess: Angepasste Version des Projektablaufs wegen Einzigartigkeit & Individualität des PEP  IST-Prozess: Aufzeichnung tatsächlicher Projektablauf; dient als Abgleich des aktuellen Standes und ermöglicht das rechtzeitige Einleiten von Maßnahmen bei Abweichungen; Hilfsmittel, um Referenzprozess für kommende PGEs anzupassen, dass Erfahrungswissen genutzt werden kann 43 Ressourcensystem Definition: Ressourcensystem  gesamtheitliche Zusammenstellung und Verwaltung aller Ressourcen  Ressourcenplanung und -steuerung auf Basis von Zielen und Aktivitäten  Ressourcenallokation (verfügbaren Ressourcen des HS zuordnen) gestaltet sich insbesondere in Multi- Projektsystemen schwierig, da hier mehrere Projekte auf gemeinsame Ressourcen zugreifen und es so zu Engpässen in deren Verfügbarkeit kommen kann. Motivation & Relevanz:  Um Aktivitäten durchzuführen Ressourceneinsatz notwendig  Ressourcen im Handlungssystem modellierbar, für wirtschaftlichen Erfolg optimal einzusetzen  Mit iPeM sowohl unternehmensweite & unternehmensübergreifende als auch projektweite & projektübergreifende Ressourcenplanung unterstützt Bestandteile sind Ressourcen des Handlungssystems  Verfügbares Budget  Bereitstehende Arbeitsmittel  Beteiligte Mitarbeiter Ebenen des PEP Folgende Ebenen gibt es:  Produktebenen  Validierungsebene  Produktionsebene  Strategieebene Produktebenen Produkte werden in Generationen entwickelt → Berücksichtigung in Prozessmodellen erforderlich. Viele Prozessmodelle berücksichtigen nur Entwicklung einer Generation, jedoch gibt es Wechselwirkungen zwischen einzelnen Generationen.  Produktentwicklung, PGE Gedanke, Produktportfolio (Summe aller Produkte) Validierungsebene Neben Produktentwicklung müssen auch Validierungssysteme (Prüfstände, Teststrecke) neu entwickelt werden. Die Entwicklung davon ist ein eigener PEP & muss so auch modelliert werden.  Validierungselemente zukünftiger Produkte Produktionsebene Die Entstehung des Produktionssystems ist eigener PEP & steht in starker Wechselwirkung zur Produktentstehung.  Erstellung der Produktion 44 Strategieebene Strategische Entscheidungen haben direkten Einfluss auf die PGE. Zukünftige Trends & deren Auswirkungen auf Produktentwicklungsaktivitäten müssen bekannt sein. o Erfordert Verbindung von Produktentstehungsaktivitäten mit strategischer Managementperspektive.  Strategische Operatoren (Variantenvielfalt, vertikale Integration, Technologien) Komplettübersicht des iPeM 45  Basisaktivitäten der Produktentstehung Projekte managen Definition: Projekte managen  Summe der Tätigkeiten zur Planung & Controlling (Steuerung, Regelung) von PEP durch kontinuierliche Wiederholung am Anfang (Planung ZS & HS) & kontinuierlich während des gesamten Prozesses Definition: Projekt  Instrument der Veränderung  Einzigartig  Klar definierte Anfangs- & Endpunkte  Unter Verantwortung von  Verfolgt spezifisches Ziel Einzelpersonen oder Ausschüssen  Mündet in ein Ergebnis  Erfordert Ressourcen Ziele  Definition von Projektzielen &  Kommunikation fördern Anforderungen  Andere Aktivitäten zeitlich &  Festlegen der Ressourcen individuell planen  Stakeholder Management Herausforderung  Komplexität der Probleme  Anforderungen an  Multidisziplinäre Problemstellungen Zeit/Kosten/Qualität  Viele Personen beteiligt Gründe für Misserfolg  Unklare Anforderungen & Ziele  Fehlende PM-Erfahrung und Methodik  Fehlende Ressourcen  Schlechte Kommunikation  Politik  keine Qualifizierung der Mitarbeiter  Stakeholder Management  technische Anforderung zu hoch Das magische Dreieck des Projektmanagements beschreibt, dass die Optimierung einer Größe auf Kosten der anderen beiden geht. Diesen Zielkonflikt gilt es zu lösen. Prozessebenen der Projektplanung 46 Projektlevel  Höchste Ebene der Organisation in einem Projekt  Beinhaltet die allgemeine Planung und Steuerung des Projektes, einschließlich der Definition von Zielen, der Zuweisung von Ressourcen und der Überwachung des Fortschritts Phasenlevel  Innerhalb des Projektlevels sind Projekte in verschiedene Phasen unterteilt  Jede Phase hat spezifische Ziele und Aufgaben, die erreicht und ausgeführt werden müssen Aktivitätslevel  Innerhalb jeder Phase gibt es spezifische Aktivitäten oder Aufgaben, die ausgeführt werden müssen Methoden-  Spezifischste Ebene der Organisation durchführungs-level  Bezieht sich auf die Durchführung einzelner Methoden oder Techniken, die zur Ausführung der Aktivitäten verwendet werden Wahl des Prozessmodells auf Projektebene bestimmt  Bis zu welchem Prozesslevel das Projekt geplant werden muss (vertikal)  Wie die weiteren Aktivitäten geplant werden müssen (horizontal) Methoden der Aktivität Allgemein sind vorgestellte Methoden nicht aktivitätenspezifisch, sondern situationsbedingt auch auf andere Aktivitäten anwendbar. Zielsystem (Arbeitspakete) Arbeitspakete (Ziele) müssen definiert werden:  Zu erbringende Leistung innerhalb Projekt einer Person/Team für festgelegten Termin mit vereinbartem Aufwand  Definierbare Aufgabe oder eine Reihe von Aufgaben, die im Rahmen eines Projektes oder Programms ausgeführt werden müssen  Durch eine einzelne Person oder organisatorische Einheit  Für einen festgelegten Termin mit vereinbartem Aufwand Eigenschaften  Zuordnung zu genau einem Projekt  Eindeutige Bezeichnung zur einfachen und intuitiven Benennung des Arbeitspakets  Benennung der verantwortlichen Person oder Organisationseinheit  Beschreibung der Aufgabenstellung  Beschreibung des Ergebnisses / der Zieldefinition  Festlegung eines Start- und Endzeitpunkts  Schätzwerte für Arbeitsaufwand und Kosten Zielformulierung des Arbeitspakets mithilfe SMART  Spezifisch: Jeder weiß immer was er zu tun hat  Messbar: Burndown Chart  Akzeptiert: Jeder nimmt sich Aufgabe, die er als nächstes möchte  Realistisch: Aufgaben realistisch gewählt  Termin: siehe Daily Scrum 47 Handlungssystem (Kapazitätsplan, RASI-Methode, Kostenplan) Kapazitätsplan Vorhandene Ressourcen  Darstellung der benötigten Ressourcen im Projektverlauf Eigenschaften Benötigte Ressourcen  Engpässe frühzeitig erkennen  Abstimmung mit anderen Abteilungen  Optimale Ressourcenauslastung RASI-Methode  Zuständigkeiten für Aktivitäten festlegen Kostenplan  Ergebnis der Projektkalkulation  Kosten zu welchem Zeitpunkt für welche Leistungen voraussichtlich anfallen  Auf Grundlage des Projektstrukturplans, der definierten Arbeitspakete und eingeplanten Ressourcen erstellt  Ermöglicht die Kostenkontrolle im Projektverlauf Gute Schätzung, wenn  Erfahrungswerte mit ähnlichen Aufgaben vorliegen  Schätzung auf Grundlage gut überschaubarer Arbeitspakete, so steigt die Schätzgenauigkeit.  Eine Person steht für die Arbeit zum Zeitpunkt der Schätzung bereit Objektsystem (Projektstrukturplan) Projektstrukturplan  Vollständige hierarchische Darstellung aller Aufgaben  Visualisierung durch Baumdiagramm Ziele  Vorgabe einer Struktur für PM-Aufgaben  Darstellung Leistungsumfang  Definition Projektziel, Überprüfung Zieldefinition  Gliederung aller Projektdokumente 48 SCRUM Framework Definition  Agiles Framework für das Projektmanagement, das insbesondere in der Softwareentwicklung  Basiert auf kurzen, iterativen Arbeitszyklen, sogenannten ‘Sprints‘ und legt großen Wert auf Teamkollaboration, Anpassungsfähigkeit und kontinuierliches Lernen Aufgebaut auf den 3 Säulen:  Transparenz o Wesentliche Aspekte des Prozesses für Scrum Team sichtbar o Gemeinsamer Standard o Gemeinsame Prozesssprache o Gemeinsames Verständnis der Definition von “Done”  Überprüfung o Artefakte & Fortschritt überprüfen auf Erreichen des Sprintziels mit Scrum Events  Anpassung o Bei Abweichung von Aspekten zu Grenzwerten → Prozessanpassung o Anpassungen durch Scrum Events Scrum Rollen  Product Owner o Pflege des Product Backlogs o Vertritt fachliche Auftragsgeberseite (Stakeholder) o Priorisiert die Product Backlog Items (Business Value maximieren) o Teilnahme am Daily Scrum o Steht für Rückfragen des Teams bereit  Scrum Master o Verantwortung für den Scrum-Prozess o Vermittler & methodischer Unterstützer o Beseitigt Hindernisse o Sorgt für Informationsfluss zwischen Product Owner & Team o Moderiert Scrum-Meetings o Hat Aktualität der Scrum-Artefakte im Blick o Schützt Team vor unberechtigten Eingriffen während Sprint  Scrum Team o 5 bis 10 Personen o Interdisziplinär o Selbstorganisiert o Entscheidet selbstständig über Zerlegen von Requirements in Tasks & deren Verteilung o Trifft sich täglich zum Daily Scrum o Liefert nach jedem Sprint Increment of Potentially Shippable Functionality ab o Jedes Team Member kennt das Big Picture 49 Scrum Events  Sprint Planning (Sprint-Ziele & Aufgaben aus dem Backlog in den Sprintbacklog festlegen)  Daily Scrum (Reflexion Gestern auf Heute, Wo Unterstützung? )  Sprint Review (Informelles Treffen, Präsentation des Inkrements soll Rückmeldungen hervorrufen und die Zusammenarbeit fördern )  Sprint Retrospektiv (Zukünftige Sprints verbessern) Scrum Artefakte  Product Backlog (Geordnete Anforderungsliste, zukünftige Änderungen)  Sprint Backlog (Der Satz der für den Sprint ausgewählten Product Backlog Items, Plan für Lieferung des Produktinkrements & Realisierung Sprintziel)  Increment (Entscheidungen zur Wertoptimierung und Risikokontrolle ) Validieren & Verifizieren  Wechselwirkung mit allen Aktivitäten, da alle Ergebnisse bei der Produktentstehung validiert & verifiziert werden müssen  Wird im Nachgang an jede Aktivität durchgeführt Definition: Validieren  Zentrale Aktivität zur Gewinnung von Erkenntnis & Wissen  Fortlaufende Eigenschaftsabsicherung mit steigendem Reifegrad & kontinuierlicher Soll-Ist-Vergleich von Prozessgrößen  Tun wir das Richtige → Eignung für Einsatzzweck des Produkts  Bestätigung, dass Produkt den zugedachten Sinn & Zweck erfüllt  Kundenwertigkeit sicherstellen Definition: Verifizieren  Nachweis der Wahrheit von Aussagen  Formal realisiert  Tun wir es richtig? →Übereinstimmung Realisierung mit Spezifikation  Bestätigung, dass Produkte ihre Anforderungen erfüllen  Technologische & marktseitige Unsicherheiten reduzieren Validierung ≠ Verifizierung „Wurde das richtige Produkt entwickelt” ≠ „Wurde das Produkt richtig entwickelt“ Verifizierung kann als Bestandteil der Validierung betrachtet werden Ziele  Absichern der Validität des Zielsystems  Feststellen, ob Objektsystem dem Zielsystem von Kunde/Anwender/Anbieter entspricht  Probleme im Laufe des Entwicklungsprozess finden  Verifikation: Abgleich zwischen OS & dazugehörigem ZS  Validierung: Abgleich zwischen ZS & Kunde bzw. OS & Kunde 50 Herausforderungen  Keine zweckmäßigen Modelle/Prototypen vorhanden  Validierungsziel zunächst unklar  Wenig Wissen über Modellumgebung  Unterscheidung zwischen Validierung und Verifizierung nicht ausgeprägt: Es wird nicht validiert, sondern lediglich gegenüber einer Anforderungsliste verifiziert  Falsche Modellannahmen &Validierungsziel durch Entwickler Die Aktivität Validieren & Verifizieren ist notwendig, da  je später ein Fehler im System gefunden wird, desto teurer ist seine Beseitigung (Zehner-Regel).  Sie stellt die Schnittstelle zwischen Produktentwicklung & Validierungssystementwicklung dar.  Die Aktivität unterstützt Entwicklerteams dabei, die Validierung mit den Zweckmäßigen Werkzeugen umzusetzen Zehner Regel  Spät erkannte Fehler verteuern sich  Die Bedeutung einer frühen Validierung in der Produktentwicklung nimmt immer mehr zu! Durch Versuchen virtuelle rund gemischter Art lässt sich die Lernkurve vorziehen, sodass Fehler frühzeitig entdeckt werden. Das notwendige Systemwissen über das Objektsystem wird durch Versuchsauswertung gewonnen:  Virtuell → Simulation  Gemischt → XR-Validierung  Physikalisch → Prototypen Methoden der Aktivität IPEK-X-in-the-Loop-Framework (IPEK-XiL) Nicht nur einzelne Systeme sollen auf den Prüfstand & einzeln validiert werden, sondern Informationen über anliegende Systeme sollen miteinbezogen werden.  Auswahl und Entwicklung problemspezifischer Validierungsumgebungen  Vernetzung von Validierungsumgebungen in durchgängigen Toolketten  Hohe Flexibilität o Beliebige Abstraktionsebene möglich (System, Subsystem, …) o Beliebige Integration der Teilsysteme physisch, virtuell, kombiniert 51 Kritikalitätsbewertung Ziel  Kritikalitätsniveau eines bestimmten Risikos ein schätzbar und vergleichbar machen  Grafische Darstellung der Kritikalitätsverteilung für bessere Übersicht der Risiken Input  Kriterien festlegen die Berücksichtigt werden sollen, zum Beispiel Technologie Output  Über alle Kriterien abgebildetes Kritikalitätsniveau  Risiken identifiziert die maximale Aufmerksamkeit verlangen Grundlagen der Versuchsplanung Die Wirkung von Eingangsgrößen (Störgrößen, Steuergrößen) nur durch Versuche identifizierbar (virtuell, physisch, gemischt). Versuchsplanung heißt die Versuche systematisch durchzuführen. Es gelten folgende Prinzipien der statischen Versuchsplannung:  Wiederholen von Versuchspunkten, um Information über Streuung & Fehler zu erhalten  Zufallsreihenfolge der Einzelversuche, um Fehler von Störeffekten auszuschalten  Blockbildung der Versuchspunkte, um Störgrößen zu unterdrücken  Symmetrie der Versuchspunkte, um Auswertung im Variablenraum zu vereinfachen und das Ergebnis besser interpretieren zu können  Nutzung des gesamten Versuchsraums unabhängiger Variablen, um durch Variablenvariation geringere Versuchsanzahl zu erreichen  Vermengen, um durch systematische Überlagerung von Effekten & Wechselwirkungen Reduktion der Versuche zu erhalten (Mixing)