Methodische Entwicklung technischer Produkte. Methoden flexibel und situationsgerecht anwenden (VDI-Buch)

Udo Lindemann Methodische Entwicklung technischer Produkte

Udo Lindemann

Methodische Entwicklung technischer Produkte Methoden flexibel und situationsgerecht anwenden

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Professor Dr.-Ing. Udo Lindemann Technische Universität München Lehrstuhl für Produktentwicklung Boltzmannstraße 15 85747 Garching e-mail: [email protected]

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isbn 3-540-14041-7

Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York

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Vorwort

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, Phillip 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.

VI Vorwort

Die Realisierung 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 Monten 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, 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...................................................15 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 ................................22 2.3.3 Unternehmenskultur ...........................................................................25 2.3.4 Kreativität...........................................................................................25 2.4 Situationen .................................................................................................28 2.5 Zusammenfassung .....................................................................................29 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden....................................31 3.1 Das Drei-Ebenen Modell für Entwicklungsprozesse .................................31 3.2 Vorgehensmodelle .....................................................................................33 3.2.1 Gibt es ein ideales Vorgehen bei der Produktentwicklung? ...............33 3.2.2 Wie lässt sich natürliches Vorgehen bei der Problemlösung beschreiben? .......................................................................................35 3.2.3 Welche Vorgehensmodelle zur Problemlösung sind bekannt?...........36 3.2.4 Das Münchener Vorgehensmodell (MVM)........................................39 3.3 Grundprinzipien des Handelns...................................................................45 3.4 Methoden ...................................................................................................47 3.4.1 Was sind Methoden? ..........................................................................48 3.4.2 Wie wählen wir Methoden aus und wie adaptieren wir sie? ..............49 3.4.3 Das Münchener Methodenmodell ......................................................50 3.4.4 Wie werden Methoden in diesem Buch beschrieben? ........................51 3.4.5 Werkzeuge zur Unterstützung von Methoden ....................................52 3.5 Zusammenfassung .....................................................................................53

VIII Inhalt

4 Produkt- und Prozessplanung ......................................................................... 55 4.1 Verfehltes Innovations- und Technologiemanagement ............................. 55 4.2 Methoden zur Produkt- und Prozessplanung ............................................. 58 4.2.1 Wie können wir unsere Situation analysieren?................................... 59 4.2.2 Wie können wir Analyseergebnisse verdichten und strukturieren?.... 61 4.2.3 Wie können wir Veränderungen der Merkmale abschätzen? ............. 66 4.2.4 Wie können wir alternative Zukunftsmodelle erarbeiten?.................. 67 4.2.5 Wie können wir konkrete Maßnahmen zur Produkt- und Prozessplanung ableiten? ............................................................................ 69 4.3 Produktplanung in der Anlagentechnik ..................................................... 71 4.4 Zusammenfassung ..................................................................................... 78 5 Anforderungsklärung ...................................................................................... 81 5.1 Folgen ungenügender Anforderungsklärung ............................................. 81 5.2 Methoden zur Anforderungsklärung.......................................................... 84 5.2.1 Wie können wir Anforderungen ermitteln?........................................ 84 5.2.2. Wie können wir Zusammenhänge zwischen den Anforderungen ermitteln?........................................................................................... 89 5.2.3 Wie können wir Anforderungen gewichten?...................................... 92 5.2.4 Wie können wir Anforderungen dokumentieren? .............................. 95 5.3 Anforderungsklärung für einen Fahrradgepäckträger................................ 97 5.4 Zusammenfassung ................................................................................... 102 6 Zielstrukturierung.......................................................................................... 103 6.1 Erfolgreiche Zielstrukturierung im Anlagenbau ...................................... 103 6.2 Methoden zur Zielstrukturierung ............................................................. 104 6.2.1 Wie können wir wichtige Anforderungen und Produktmerkmale verknüpfen?...................................................................................... 105 6.2.2 Wie können wir das Problem auf abstrahiertem Niveau beschreiben?..................................................................................... 107 6.2.3 Wie können wir Stärken und Schwächen ermitteln?........................ 109 6.2.4 Wie können wir Freiheitsgrade für die Entwicklung erkennen? ...... 111 6.2.5 Wie können wir Handlungsempfehlungen zu Problemformulierungen zusammenfassen? ............................................................................. 112 6.3 Ermittlung von Entwicklungsschwerpunkten .......................................... 113 6.3.1 Tischstaubsauger .............................................................................. 113 6.3.2 Siebanlage ........................................................................................ 115 6.4 Zusammenfassung ................................................................................... 119 7 Lösungssuche .................................................................................................. 121 7.1 Konzeptentwicklung für einen Mikrofonständer ..................................... 121 7.2 Methoden für die Lösungssuche .............................................................. 124 7.2.1 Wie können wir verfügbare Lösungen finden? ................................ 124 7.2.2 Wie können wir neue Lösungsideen generieren? ............................. 126 7.2.3 Wie können wir vorhandene Lösungen durch zusätzliche Lösungsideen erweitern?.................................................................. 133

Inhalt IX

7.2.4 Wie können wir Lösungsalternativen ordnen und kombinieren? .....135 7.2.5 Wie können wir geeignete Lösungsideen vorauswählen? ................136 7.3 Lösungsalternativen für ein Tischstaubsauggerät ....................................136 7.4 Zusammenfassung ...................................................................................141 8 Eigenschaften ermitteln .................................................................................143 8.1 Ein Analysevorgang an einer Produktionsmaschine................................143 8.2 Methoden zur Eigenschaftsanalyse..........................................................145 8.2.1 Wie können wir die zu analysierenden Eigenschaften ermitteln? ....146 8.2.2 Wie können wir Eigenschaftsanalysen planen?................................147 8.2.3 Wie können wir Eigenschaftsanalysen durchführen?.......................150 8.2.4 Wie können wir Analyseergebnisse auswerten?...............................153 8.3 Eigenschaftsanalyse bei einem Mikrofonständer.....................................154 8.4 Zusammenfassung ...................................................................................158 9 Entscheidung herbeiführen ...........................................................................161 9.1 Ein Entscheidungsprozess im Fahrzeugbau .............................................161 9.2 Methoden zur Entscheidungsvorbereitung...............................................164 9.2.1 Wie können wir geeignete Lösungsideen vorauswählen? ................164 9.2.2 Wie können wir eine Bewertung vorbereiten? .................................165 9.2.3 Wie können wir Alternativen bewerten? ..........................................169 9.2.4 Wie können wir Bewertungsergebnisse interpretieren? ...................170 9.2.5 Wie können wir das Treffen der Entscheidung unterstützen? ..........171 9.3 Entwicklung einer Werkzeugmaschine....................................................171 9.4 Zusammenfassung ...................................................................................177 10 Präventive Zielabsicherung .........................................................................179 10.1 Folgen eines Denkfehlers.......................................................................179 10.2 Methoden zur präventiven Zielabsicherung...........................................181 10.2.1 Wie können wir mögliche kritische Zielabweichungen und deren Ursachen identifizieren?.................................................................182 10.2.2 Wie können wir das Risiko bewerten? ...........................................185 10.2.3 Wie können wir das Risiko reduzieren? .........................................186 10.3 Zielabsicherung für ein Beschriftungsgerät ...........................................187 10.4 Zusammenfassung .................................................................................192 11 Bewältigung größerer und kleinerer Krisen ..............................................195 11.1 Krisensituationen ...................................................................................195 11.2 Krisenmanagement in der Produktentwicklung .....................................197 11.2.1 Wie können wir die Auswirkungen einer Krise ermitteln? ............198 11.2.2 Wie können wir in einer Krise Handlungsalternativen entwickeln?198 11.2.3 Wie können wir Maßnahmen in einer Krise umsetzen? .................199 11.2.4 Wie können wir ähnliche Krisen in Zukunft vermeiden?...............202 11.3 Ausfall der Steuerung einer Anlage .......................................................203 11.4 Zusammenfassung .................................................................................205

X Inhalt

12 Was leisten Arbeitsmethoden? .................................................................... 207 Literatur............................................................................................................. 211 Anhang ............................................................................................................... 217 A1 Methodenbeschreibungen ........................................................................ 217 ABC-Analyse ............................................................................................ 217 Abstraktion................................................................................................ 217 Ähnlichkeitsanalyse .................................................................................. 218 Analyse...................................................................................................... 219 Analyseplanung......................................................................................... 219 Anforderungsliste...................................................................................... 220 Benchmarking ........................................................................................... 221 Berechnung ............................................................................................... 222 Bewertung ................................................................................................. 223 Bionik........................................................................................................ 224 Blackbox ................................................................................................... 225 Brainstorming............................................................................................ 226 Checkliste nach Osborn............................................................................. 227 Checkliste.................................................................................................. 228 Clusteranalyse ........................................................................................... 229 Darstellung ................................................................................................ 229 Delphianalyse............................................................................................ 230 Effektliste .................................................................................................. 231 Eigenschaftsliste........................................................................................ 231 Einflussmatrix ........................................................................................... 232 Fehlerbaumanalyse.................................................................................... 234 FMEA (Failure Mode and Effects Analysis)............................................. 234 Formular.................................................................................................... 236 Fragebogen................................................................................................ 236 Fragetechnik.............................................................................................. 237 Freiheitsgradanalyse.................................................................................. 237 Funktionsmodellierung ............................................................................. 238 Galeriemethode ......................................................................................... 239 Gefährdungsanalyse .................................................................................. 240 Gewichtete Punktbewertung ..................................................................... 240 Gewichtung ............................................................................................... 241 Handlungsplanungsblatt ............................................................................ 242 Interview ................................................................................................... 243 Inventur ..................................................................................................... 243 Kano-Modell ............................................................................................. 244 Konsistenzmatrix....................................................................................... 244 Konstruktionskatalog ................................................................................ 245 Kreativität.................................................................................................. 246 Matrix........................................................................................................ 247 Methode 635 ............................................................................................. 249

Inhalt XI

Mind Mapping...........................................................................................250 Moderation mit Karten ..............................................................................250 Morphologischer Kasten ...........................................................................251 Negation ....................................................................................................252 Numerische Simulation .............................................................................253 Nutzwertanalyse ........................................................................................253 Ordnungsschema .......................................................................................254 Orientierender Versuch .............................................................................255 Paarweiser Vergleich.................................................................................256 Plausibilitätsanalyse ..................................................................................256 Portfolio.....................................................................................................257 Präsentation ...............................................................................................258 Prinzipien ..................................................................................................259 Problemformulierung ................................................................................260 Prognose....................................................................................................261 Punktbewertung.........................................................................................262 Punkten......................................................................................................262 QFD (Quality Function Deployment) .......................................................263 Recherche..................................................................................................264 Reizwortanalyse ........................................................................................265 Relationsorientierte Funktionsmodellierung .............................................266 Reverse Engineering .................................................................................267 Schätzen ....................................................................................................268 Sensitivitätsanalyse ...................................................................................269 Strukturierung............................................................................................270 Stufenweise Konsistenz.............................................................................270 SWOT-Analyse .........................................................................................271 Synektik.....................................................................................................272 Synthese ....................................................................................................273 Systemgrenze ............................................................................................273 Szenariotechnik .........................................................................................274 Target Costing ...........................................................................................275 Technische Evolution ................................................................................276 Textanalyse ...............................................................................................276 Trendanalyse .............................................................................................277 Umsatzorientierte Funktionsmodellierung ................................................278 Ursache-Wirkungsanalysen.......................................................................278 Variation....................................................................................................279 Vergleich ...................................................................................................280 Verknüpfungsmatrix..................................................................................281 Versuch .....................................................................................................281 Vorauswahl ...............................................................................................282 Vorteil-Nachteil-Vergleich........................................................................282 Wertfunktion .............................................................................................283 Wirkungsnetz ............................................................................................284 A2 Glossar .....................................................................................................285

XII Inhalt

Sachverzeichnis.................................................................................................. 293

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. 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 so 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 wird 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 beschrieben. In wieweit zusätzlich ein

2 1 Einführung

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 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

1.3 Was waren die wichtigsten Einflüsse auf dieses Buch? 3

auch für 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 1977], 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. 1977] 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

4 1 Einführung

Aura 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 aus der 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] und Ropohl [Ropohl 1975, Ropohl 1998] 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], Demers [Demers 2000], Giapoulis [Giapoulis 1998], Gerst [Gerst 2002], Gramann [Gramann 2004], Günther [Günther 1998], 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 (PMD der 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 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) und Nebenwirkungen (zum Beispiel hoher Zeitbedarf) 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

6 1 Einführung

unterstützt. Grundsätzliche Aspekte der Methodenbeschreibung, aber auch ihrer Auswahl und Adaption an die jeweilige Situation werden dargestellt. 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 das jeweils angesprochene Thema von erheblicher Bedeutung sein kann. Anschießend wird das jeweilige 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 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 genauso wichtig wie die wirtschaftliche Leistungserbringung der Anbieter. Die Vielfalt der in verschiedenen Märkten abgesetzten Produkte reicht von Dienstleistungen über Naturprodukte bis hin zu technischen Produkten. Wir wollen uns bei den Betrachtungen im Rahmen dieses Buches ausschließlich auf den Maschinenbaubereich konzentrieren. Dabei handelt es sich meist um mechatronische Produkte, in denen Elemente des Maschinenbaus, der Elektrotechnik/Elektronik sowie der Informatik intelligent zusammenwirken. Unsere Kunden finden wir neben dem Konsumbereich in vielen unterschiedlichen Branchen und Bereichen des öffentlichen Lebens, wie zum Beispiel in der Chemie, im Bauwesen, in der Energietechnik, im Maschinenbau, im Verkehrsbereich, in der Lebensmittelbranche oder auch in der Medizin. Daher sowie aufgrund der eingesetzten Technologien und der von Anwendern und Kunden gestellten Anforderungen müssen wir in der Entwicklung sehr häufig interdisziplinär arbeiten. Das Spektrum der entwickelten und produzierten Produkte reicht dabei von Sondermaschinen nach individueller Kundenspezifikation (zum Beispiel Montageanlagen) über Großserienprodukte (zum Beispiel Elektrorasierer, Pkw), die sich an definierten Marktsegmenten orientieren, bis hin zu Massenprodukten (zum Beispiel Schrauben, Dübel). Die Entwicklungsaufgaben selbst können von einer innovativen Neuentwicklung (zum Beispiel Brennstoffzellen im Pkw) bis hin zu einer Anpassungsentwicklung in Folge einer geänderten Gesetzeslage reichen. Es gibt viele Größen, die Einfluss auf die Produktentwicklung nehmen. Hierzu zählt zum Beispiel der Markt, welcher Produkte mit spezifischen Eigenschaften innerhalb eines eng gesteckten Qualitäts-, Zeit- und Kostenrahmens fordert. Weitere Größen können die zur Verfügung stehenden Ressourcen, die eingesetzten Technologien, die rechtlichen Rahmenbedingungen sowie die Mitarbeiter sein. Daher ist die Organisation der Entwicklung ein wichtiger Erfolgsbaustein. Dies betrifft sowohl die Planung der Unternehmensstruktur (Aufbauorganisation) als auch die Planung der Prozesse (Ablauforganisation). Ein grundsätzliches Dilemma der Produktentwicklung besteht darin, dass die Festlegung bestimmter Produktmerkmale (zum Beispiel Abmessungen) zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem daraus resultierende Eigenschaften wie Zuverlässigkeit, Wartungsfreundlichkeit oder Herstellkosten noch kaum ermittelt werden können. Daher müssen wir unsere Erfahrungen und unser Wissen erweitern und die aus vergangenen Projekten gewonnenen Informationen dokumentieren. So können wir

8 2 Produktentwicklung

unseren Kenntnisstand über die Zusammenhänge zwischen verschiedenen Produktmerkmalen erhöhen und in späteren Entwicklungen erfolgreich einsetzen. Bei der Entwicklung neuer Produkte müssen wir uns mit einigen grundsätzlichen Fragen zur Arbeitsweise des einzelnen Entwicklers wie auch ganzer Entwicklungsteams auseinander setzen. Da durch eine Produktentwicklung etwas Neues geschaffen wird, sollten wir die grundsätzlichen Mechanismen der hierfür einzusetzenden Kreativität kennen. In konkreten Situationen müssen die Betroffenen schnell und mit begrenztem Aufwand die vereinbarten Ziele erreichen und dabei möglichst optimale Ergebnisse generieren. Produktentwicklung ist ein komplexer Prozess mit vielen Beteiligten. Auch das Produkt an sich stellt sehr oft schon ein komplexes System dar. Mit beiden Formen der Komplexität müssen wir umgehen können.

2.1 Produkte, 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. Aber auch scheinbar einfache Produkte, wie zum Beispiel PVC-Einkaufstaschen, können eine hohe Komplexität aufweisen, die sich hier jedoch in den Prozessen der Auslegung (Minimierung der Herstellkosten bei hoher Haltbarkeit), Herstellung (Blasfolienextrusion) oder Distribution verbirgt.

Abb. 1. Beispiel eines komplexen Systems (kleiner Ausschnitt aus einem Pkw-Modell) [Steinmeier 1998]

Komplexität spielt aber nicht nur bei den von uns zu entwickelnden technischen Systemen eine Rolle. Soziale und soziotechnische Systeme weisen zum Teil eine noch viel höhere Komplexität auf. Ihre Einbeziehung in die Entwicklung techni-

2.1 Produkte, Systeme, Modelle 9

scher Systeme ist von großer Bedeutung, da wir Fertiger, Monteure, Eigentümer, Bediener und Instandsetzer berücksichtigen müssen. Zusätzlich wird die Komplexität durch Unschärfen (Überschlagsrechnungen, erste grobe Auslegung unter bestimmten Annahmen etc.) in der aktuellen Festlegung/Abgrenzung der Elemente und Relationen oder auch durch mangelndes Wissen erhöht. 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 das System „Motor“ zum Beispiel durch Kennlinien, Leistung sowie Drehmoment oder aber durch technische Zeichnungen beschrieben werden. Die Komplexität eines Systems können wir durch die nachfolgenden Merkmale beschreiben: x   

Elemente Art und Verschiedenartigkeit der Elemente Anzahl der Elemente Ungleichmäßigkeit der Aufteilung der Elemente

x   

Relationen Art und Verschiedenartigkeit der Relationen Anzahl der Relationen Ungleichmäßigkeit der Aufteilung der Relationen

x Dynamik: (Eigen-) Dynamik des Systems (Art und Anzahl der möglichen Zustände) Des Weiteren ist ein System nie unabhängig, sondern weist stets vielfältige Wechselwirkungen mit seiner Umfeld auf. Es gibt sowohl unter- als auch übergeordnete Systeme. Definieren wir zum Beispiel den Motor eines Fahrzeuges als System, so können wir das Fahrzeug selbst sowie den Straßenverkehr als übergeordnete Systeme verstehen.

10 2 Produktentwicklung

Abb. 2. Bestandteile und Merkmale eines Systems

Aufgrund der hohen Komplexität realer oder auch geplanter Produkte werden zum einfacheren Umgang damit mithilfe der Systembetrachtung Modelle entwickelt und eingesetzt: x Modelle dienen dem besseren Verständnis eines (zu entwickelnden oder existierenden) Systems. x Modelle entstehen durch Abstraktion und sind reduzierte Abbilder eines komplexeren Sachverhalts. x Modelle sind aufgabenspezifisch, zweckorientiert und trennen das für die jeweilige Aufgabe Wesentliche vom Unwesentlichen. x Modelle helfen ein System bezüglich bestimmter Parameter so zu erfassen, wie es sich aus einer aktuellen, oft subjektiven Perspektive darstellt. x Modelle erlauben eine Spezifikation der Struktur oder des Verhaltens eines Systems. x Modelle können als Vorgabe für die Entwicklung und Konstruktion eines Systems dienen. x Modelle können zur Dokumentation genutzt werden.

2.1 Produkte, Systeme, Modelle 11

Allerdings kann es passieren, dass bei einer intensiven Arbeit mit Modellen der Unterschied zur Realität nicht mehr bewusst ist und somit Modelle in ihrer Aussagekraft überschätzt werden. Da Modelle wegen ihrer spezifischen Ausrichtung nur eine einseitige Betrachtungsweise unterstützen, sind für umfassende Analysen eines Systems häufig mehrere Modelle notwendig. Folgende Aufzählung zeigt beispielhaft verschiedene Arten möglicher Modelle: x x x x

analytische oder numerische Berechnungsmodelle Gedankenmodelle, Vorstellungen Funktionsmodelle skalierte physische Modelle von sehr kleinen oder sehr großen realen Systemen (z. B. Anlagenbau) x Modelle aus einfach zu verarbeitenden Materialien (Hartschaum, Holz etc., zum Beispiel als Designmodelle) x kinematische Modelle in physischer oder in virtueller Form x digitale Geometriemodelle (CAD, VR …)

Einfache grafische Darstellungen beinhalten die Elemente eines Systems (Bauteile, Funktionen …) und die Relationen zwischen den Elementen. Damit können zum Beispiel Energie-, Stoff- und Informationsflüsse oder auch logische Abhängigkeiten abgebildet werden. Prozessabbildungen, zum Beispiel mit SADT (Structured Analysis and Design Technique) [Marca 1986], bieten die Möglichkeit, ergänzend zu den verschiedenen Flussarten, auch die erforderlichen Ressourcen und Bedingungen hierarchisch abzubilden. Eine objektorientierte Form der Modellierung bietet UML (Unified Modeling Language) [Rumbaugh et al. 1993], die im Umfeld der Softwareentwicklung entstanden ist. Hier wurden Syntax und Semantik definiert, um Objekte, Diagramme und Relationen in unterschiedlicher Form abzubilden. Durch die Standardisierung dieser Modellierungstechnik und wegen der zunehmenden Bedeutung von Software in den mechatronischen Produkten gewinnt die UML mit ihren Möglichkeiten der Dokumentation auch bei der Entwicklung von technischen Produkten immer mehr an Bedeutung. Die UML bietet sich zum Beispiel an, wenn unterschiedliche Anwendungsfälle eines Produkts („use cases“) betrachtet werden sollen.

12 2 Produktentwicklung

Abb. 3. Beispiele abstrakter Formen der Produktmodellbildung

Im Verlauf der Entwicklung eines Produkts entsteht eine Vielzahl unterschiedlicher Modelle. Diese können als Partialmodelle mit weiteren Dokumenten aus dem Entwicklungsgeschehen zum so genannten Produktmodell ergänzt und gesammelt verwaltet werden.

2.2 Produktentwicklung organisieren Wenn wir Produkte entwickeln und herstellen wollen, 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

2.2 Produktentwicklung organisieren 13

Aufbau- und der Ablauforganisation wird in der Produktentwicklung häufig in Form einer Projektorganisation realisiert. 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.

Abb. 4. 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.

14 2 Produktentwicklung

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 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 oder Fremdpatente erfordern dabei ein hohes Maß an Flexibilität und Reaktionsvermögen. Wie richten wir uns in diesem Spannungsfeld aus? 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: x Integrierte Produktentwicklung (auch Integrierte Produkt- und Prozessentwicklung) [Andreasen 1987, Ehrlenspiel 2003] x Projektmanagement [GPM 2003] x Simultaneous Engineering/Concurrent Engineering [Eversheim 2002] x Fraktale Unternehmen [Warneke 1992] x Total Quality Management [Pfeifer 2001] 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. Diese beinhalten Ansätze hinsichtlich der Verbesserung der Prozesse, der Beeinflussung des Verhaltens aller Beteiligter, der klaren Ausrichtung aller Handlungen auf Ziele sowie der Förderung ganzheitlichen Denkens:

2.2 Produktentwicklung organisieren 15

x Systemorientiertes Arbeiten basiert auf Vorgehensmodellen, denen das Systemdenken zugrunde liegt und die eine ganzheitliche Vorgehensweise unterstützen. Dieses Prinzip ist ein wesentliches Element im Umgang mit der Komplexität von Produkten und Prozessen. Dementsprechend betrachten wir eine Werkzeugmaschine als System mit Teilsystemen, den Relationen zwischen diesen Teilsystemen und dem Umfeld wie zum Beispiel der Logistik in der Fabrik. x Zielgerichtetes Vorgehen unter Nutzung geeigneter Methoden spiegelt sich zum Beispiel in der Orientierung an verbindlichen Anforderungslisten neuer Produkte wieder. Diese quantifizieren die gesetzten Ziele und ermöglichen die Überprüfung der erarbeiteten Ergebnisse. Bei der Entwicklung einer neuen Werkzeugmaschine orientieren wir uns dabei an Entwicklungszielen wie zum Beispiel den Leistungsdaten, dem vorgegebenen Zeitrahmen der Entwicklung, den Qualitätszielen etc. x Vorgehensweisen bestimmen den organisatorischen Rahmen. Im Sinne der Reduzierung von Entwicklungszeit werden einzelne Prozessschritte, zum Beispiel in der Konstruktion, der Berechnung, der Softwareentwicklung und der Erprobung, häufig überlappend beziehungsweise parallel durchgeführt. x Verhaltensweisen können die Individualarbeit durch das Bewusstmachen von Stärken und Schwächen sowie erfolgreichen Handlungsweisen unterstützen. Sie fördern in gleicher Weise sowohl interdisziplinäre Projekt- als auch Teamarbeit. Grundlage für eine erfolgreiche Arbeit sind Methoden und Werkzeuge der Kooperation und der Kommunikation, der Konsens- und Kompromissfindung sowie eine systematische Koordination der Handlungen. Auch stellt sich die Frage, wie wir bei Störungen reagieren und mit Fehlern umgehen. Daher 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 und deren konkrete Umsetzung und stetige Weiterentwicklung. 2.2.3 Prozesse in der Produktentwicklung Wenn die Verantwortlichkeiten geklärt und die übergeordneten Strategien abgestimmt sind, muss die Frage nach deren Umsetzung in den Unternehmensprozessen beantwortet werden. In der Produktentwicklung können wir unterschiedlichste Prozesse beobachten: Bestehende Produkte werden geändert, neue Produkte werden entwickelt, am Markt befindliche Produkte werden hinsichtlich Qualität und Sicherheit beobachtet, Patente werden geprüft etc. Aus dieser Vielzahl der insgesamt erforderlichen Prozesse wollen wir den Prozess der Produktentwicklung genauer betrachten, in dessen Rahmen ein neues Produkt entwickelt oder ein bereits vorhandenes Produkt weiterentwickelt wird. Produktentwicklungsprozesse sind häufig in Form von

16 2 Produktentwicklung

Projekten organisiert, können aber auch in vorhandenen Aufbauorganisationen etabliert werden. Im Produktentwicklungsprozess steht das Handeln der beteiligten Personen im Vordergrund. Aufbauend auf Informationen hinsichtlich Aufgabenstellung, Planung und Zielen werden weitere Informationen generiert, die das Produkt beschreiben. Sie werden beispielsweise in Form von Zeichnungen, CADModellen, Berechnungen, Versuchsberichten, Stücklisten oder technischen Beschreibungen dargestellt. Unter einem Prozess verstehen wir eine Folge von Aktivitäten unter Nutzung von Information und Wissen sowie materiellen Ressourcen. Dabei wird ein Input durch eine Aktivität zu einem Output verarbeitet. Zum Beispiel erhält ein Berechnungsingenieur ein CAD-Modell 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.

Abb. 5. Unterschiedlicher Auflösungsgrad des Produktentwicklungsprozesses

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 uns bei der Definition von Arbeitspaketen mit deren Inhalten, Ressourcen, Verant-

2.2 Produktentwicklung organisieren 17

wortlichkeiten 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 Projekts abbildet [Platz 1996]. 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. 6. Projektplanung und entsprechende Planungsmethoden [Platz 1996]

Das Projektmanagement ist auf die Planung ausreichend gut determinierbarer Abläufe ausgerichtet. Da in Prozessen der Produktentwicklung das eigentliche Ergebnis als Ziel zu Beginn noch offen ist, kann auch der Weg zu diesem Ziel nur mit begrenzter Genauigkeit vorgeplant werden. Um unter diesem Gesichtpunkt, den Randbedingungen der Dynamik und der geforderten Flexibilität dennoch eine Planungs- und damit auch eine Steuerungsbasis zu generieren, können wir ergänzend das Instrument der Prozessbausteine einsetzen. Der Einsatz von Prozessbausteinen [Grunwald 2002, Bichlmaier 2000] zur Feinplanung ist immer dann sinnvoll, wenn wir Prozesse mit hohem Vernetzungsgrad zwischen unterschiedlichen Teildisziplinen haben 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 die aktuellen Gegebenheiten angepasst und/oder durch weitere Prozessbausteine ergänzt. Da nur der jeweils zeitnahe Projektanteil fein

18 2 Produktentwicklung

durchgeplant wird, ist eine bessere Planungsgüte möglich, da ein wesentlich besserer Informationsstand vorliegt als bei einer langfristigen Projektplanung. Zum Beispiel ist bei einer Ventilentwicklung für die Großserie auch 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 planen wir mit Hilfe der Prozessbausteine die gemeinsame Entwicklung der zentralen Elemente von Produkt und Montageanlage (Gehäuse, Kolben, Deckel, Greifer, Teilezuführung). Anschließend werden die Entwicklungsschritte für die davon abhängigen Bauteile (Feder, O-Ring, Dichtring) sowie die zugehörigen Betriebsmittel (Magazine, Vereinzelungseinrichtungen, Fügehilfen) von uns geplant. Zuletzt detaillieren wir die Planung der gemeinsamen Entwicklung von Ventil und Anlage, um die einzelnen Komponenten und Bauteile aufeinander abstimmen zu können. Eine gute Planung ermöglicht bei Störungen oder sonstigen Abweichungen ein frühzeitiges Reagieren, da Abweichungen nur im Vergleich mit einem Plan sichtbar werden.

Abb. 7. Detaillierung des Prozessbausteins „Grobgestalten“ [nach Bichlmaier 2000]

2.3 Menschen als Handelnde in der Produktentwicklung 19

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. Operativ gesehen müssen wir neue Produkte zielgerichtet entwickeln und Änderungen an vorhandenen Produkten durchführen. Aus strategischer Sicht müssen wir unsere Kompetenzen ausbauen und neue Formen der Zusammenarbeit schaffen. Menschen als Individuen haben allerdings auch 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 uns voneinander. Darin liegen Herausforderungen und Chancen. Handlungen werden von uns entweder als Individuum oder in Teams ausgeführt. Wir bewegen uns dabei 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. Im Bereich der Produktentwicklung sind möglichst umfassende Kenntnisse über das Produkt und die in Produkt und Prozess genutzten Technologien erforderlich. Des Weiteren ist der Produktlebenszyklus von der Produktentstehung über die Formen der Produktnutzung bis hin zum Recycling zu berücksichtigen. Wissen ist nicht nur für die Individualarbeit von Bedeutung, es muss auch in die gemeinsame Gruppen- und Teamarbeit eingebracht und so mit anderen Personen geteilt werden. Auch die Erfahrung spielt neben dem erlernten Wissen in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle. Bei der Entwicklung eines Produkts muss uns klar sein, wie wir die Aufgabenstellung angehen müssen, um sie erfolgreich lösen zu können. Wir sprechen diesbezüglich von Handlungswissen, welches uns hilft, die richtigen Handlungen in der richtigen Abfolge zu veranlassen oder durchzuführen. Da die Zusammenarbeit mit anderen Personen und Organisationen in jedem Fall zwingend erforderlich ist, müssen wir ein Mindestmaß an Sozialkompetenz aufweisen. Schulungen im Bereich der sozialen Qualifizierung müssen auf Verhaltensänderungen zielen, auch wenn diese nur langsam erreicht werden können. Führungskräfte übernehmen dabei eine wichtige Rolle als Vorbilder, Multiplikatoren und Promotoren der angestrebten Unternehmenskultur. Produktentwicklung heißt auch, dass wir etwas Neues schaffen wollen. Daher müssen wir das richtige Maß an schöpferischer Kreativität ergänzend zur Systematik in unsere Arbeit einbringen.

20 2 Produktentwicklung

2.3.1 Mitarbeiter als Individuum Wie können wir als Individuen ein gutes Produkt entwickeln oder zumindest unseren Anteil zu einem guten Ergebnis beitragen? Zunächst muss die Komplexität der zu entwickelnden Produkte und der dazu benötigten Prozesse von uns beherrscht werden. Allerdings besitzt das menschliche Gehirn nur 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 unsere Begrenztheit, besonders im Fall dynamischer Systeme. Hinzu kommt eine eingeschränkte Fähigkeit zur Extrapolation nichtlinearer Zusammenhänge und zum Erkennen von Fernwirkungen. Unsere „angeborenen“ Grenzen führen daher immer wieder zu einem fehlerhaften Handeln [nach Dörner 2003]: x fehlende vorhergehende Analyse, x fehlende Berücksichtigung von Fern- und Nebenwirkungen, x fehlende Berücksichtigung der Art des Ablaufs von Prozessen (zum Teil Extrapolation), x mangelnde Einsicht in Zielkonflikte, x Lösen falscher Probleme, x mangelnde Reflexion, x fehlende Berücksichtigung implizierter Probleme, x zu hohes Maß an Methodismus, das heißt einem extremen Festhalten an starren Plänen und Abläufen. Diesem fehlerhaften Handeln können bestimmte Vorgehensweisen und Verhaltensmuster entgegenwirken, sofern sie ganzheitliche Ansätze unterstützen, Alternativen aufzeigen, einen Wechsel der Standpunkte fordern und kritisch hinterfragend (diskursiv) geprägt sind. Beim Vorgang der Produktentwicklung können wir uns an verschiedenen Konkretisierungsebenen orientieren. Diese Ebenen werden schrittweise von abstrakten

2.3 Menschen als Handelnde in der Produktentwicklung 21

hin zu konkreteren Ausprägungen bearbeitet. 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 Prozess kommt es dabei zwar zu zahlreichen Iterationen, dennoch lässt sich der Verlauf insgesamt als vom Abstrakten zum Konkreten bezeichnen. Eine Hilfestellung zur Einordnung der von dem Entwickler genutzten und verarbeiteten Informationen bietet das Modell der Informationscluster bei der Produktentwicklung. Der Entwickler wechselt in diesem Modell immer wieder zwischen den vier Partialmodellen „Wissensstand“, „Problemmodell“, „Entwicklungsmodell“ und „Verifikationsmodell“ [nach Giapoulis 1998, Gramann 2004].

Abb. 8. 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 ausreichender Informations- und Wissensstand ist die Voraussetzung für die Effektivität der weiteren Entwicklungsschritte. Das Problemmodell umfasst zunächst die individuelle und damit subjektiv geprägte Sicht auf ein Problem. Der Grund dafür liegt darin, dass wir nicht für das eigentliche, objektiv vorhandene Problem Lösungen suchen, sondern immer für unsere individuelle Interpretation davon. Die intensive Analyse des Ziels ist für den Erfolg eines Produktentwicklungsprozesses entscheidend, da auf diesem Weg unser Bild von der Problemstellung maßgeblich geprägt wird [Gramann 2004].

22 2 Produktentwicklung

Das Entwicklungsmodell bildet den momentanen Stand der Entwicklung in Form von Skizzen, Zeichnungen oder CAD-Modellen ab und wird durch weitere Arbeitsschritte vervollständigt beziehungsweise konkretisiert. So entsteht zunehmend eine detaillierte Beschreibung des neuen Produkts [Giapoulis 1998]. Das Verifikationsmodell ist ein Modell zur Lösungsanalyse und Erkenntnisgewinnung. Es soll ausgehend vom momentanen Informationsbedarf des Bearbeiters entwickelt werden. Es 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 funktionierenden Prototyps kann somit ein erfolgreicher Arbeitsschritt sein, wenn dieser als Verifikationsmodell erstellt wurde, aus welchem entsprechende Erkenntnisse gewonnen werden können [Giapoulis 1998]. Der Wissensstand und das Problemmodell haben einen starken Bezug zum Subjekt Entwickler, während das Entwicklungs- und das Verifikationsmodell als Objekt dem Produkt zuzuordnen sind. In der industriellen Praxis wird das Problemmodell sehr häufig zu wenig beachtet. Dies führt zu einem sehr schnellen Übergang von einer kurzen Aufgabenklärung hin zur Lösungsfindung anhand des Entwicklungsmodells. Mit dem Modell der Informationscluster soll die Bedeutung der Klärung der Problemstellung durch eine intensive Arbeit an der Zielstellung 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 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, kritische Situationen jedoch zu 90 % in Zusammenarbeit mit Kollegen meistern [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

2.3 Menschen als Handelnde in der Produktentwicklung 23

der Einzelleistungen der Teammitglieder liegen kann. Daher kommt der Frage der Zusammensetzung wie auch der Arbeitsweise des Teams eine herausragende Bedeutung zu. Immer wieder taucht die Frage nach der optimalen Teamgröße auf. 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 eine Mindestgröße erreicht werden, um die erwarteten Synergieeffekte zu erreichen. Eine sinnvolle Obergrenze ist eher durch den mit der Teamgröße steigenden Kommunikationsaufwand gegeben.

Abb. 9. Optimale 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 sein Handwerk kennen, um das Team durch die zu erwartenden Schwierigkeiten zu führen.

24 2 Produktentwicklung

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 sollten wir persönlichen Konflikten überhaupt keine Möglichkeit zur Entstehung geben. Sie lassen sich durch eine geeignete 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 durchaus förderlich sein. Dieser Fachkonflikt muss eventuell sogar provoziert werden. Generell sollte in die Lösung von Konflikten ausreichend Zeit investiert werden.

Abb. 10. Teamleistung

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 Menschen als Handelnde in der Produktentwicklung 25

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. 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 Fehlerkultur betrifft die Frage nach dem Umgang mit Fehlern und den daraus resultierenden Folgen. Sind sie eine Chance zum Lernen oder werden sie nur negativ gewertet? Die Kooperationskultur spiegelt die Bereitschaft sowie die Form der Zusammenarbeit wieder: Wie stark ist das Abteilungsdenken gegenüber den Gesamtinteressen ausgeprägt? 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? 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. 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. 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 bewegen wir uns, einem einfachen Modell folgend, im Spannungsfeld zwischen Fantasie und Intuition sowie Logik und Analytik.

26 2 Produktentwicklung

Abb. 11. Modell der Kreativität [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].

Abb. 12. Phasen des Kreativitätsprozesses [Schlicksupp 1989]

Während der Analyse eines Problems machen wir uns die Problemstellung bewusst und durchdringen 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

2.3 Menschen als Handelnde in der Produktentwicklung 27

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 wir uns selbst quasi in den zu realisierenden Prozess hineinversetzen und damit unser Bild und Empfinden hinsichtlich der erforderlichen Funktionen und Eigenschaften unterstützen. Der Kreativprozess der Lösungsfindung findet bei unserem alltäglichen Denken implizit immer statt, wenn wir ein Problem geistig verarbeiten. 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 uns 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. Sind sie uns einmal bewusst, können wir oft unmittelbar Wege zu ihrer Überwindung finden.

Abb. 13. Barrieren zwischen Problem und Lösung

Der Mechanismus der Assoziation kann helfen, Barrieren zwischen Problemstellung und möglicher Lösung dadurch zu umgehen, dass der ursprüngliche Problembereich gedanklich verlassen wird und Lösungen aus einem anderen Umfeld als Anregung herangezogen werden. Solche gedanklichen Assoziationen bei der Lösung beispielsweise des Problems der Reinigung des Fußbodens im Haushalt können zu Verknüpfungen zu ganz anderen Bereichen führen, in denen ebenfalls kleine Partikel aufgenommen werden. So kommen wir unter Umständen

28 2 Produktentwicklung

vom Staubsaugen auf das Saugen der Insekten, auf Filterfunktionen innerer Organe etc. Weiterhin können bewusste Abstraktion, Kombination, Variation, Analogiebildung oder Verfremdung Kreativitätsprozesse gezielt unterstützen und damit für den Einsatz im Lösungsfindungsprozess zur Überwindung von Barrieren genutzt werden. 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 Die ständige Veränderung von Märkten, Werten und Technologien fordert nicht nur Kreativität im Umgang mit ihnen, sie erlauben es uns außerdem nicht, Probleme auf gewohnte Weise zu lösen. Damit wir den richtigen Ansatz finden, müssen wir auf jeden Fall die aktuelle Situation ausreichend objektiv einschätzen können. Produkte werden unter aktuellen Bedingungen für zukünftige Situationen entwickelt. Kunden ändern ihre Meinung, Wettbewerber melden Patente an, ein wichtiger Wissensträger verlässt das Unternehmen, der Umsatz geht zurück. Viele Randbedingungen und Ereignisse prägen und verändern unsere Situation. Wir müssen als Entwickler immer mit den wesentlichen Aspekten der Situation vertraut sein und uns mit unseren Handlungen darauf einstellen. Zur jeweils aktuellen Beurteilung müssen wir unter anderem auf folgende Fragen eine Antwort finden: x Wer wird unser neues Produkt kaufen? x Ist unser Kunde ein Zwischenhändler oder der Nutzer des Produkts? x Entwickeln wir das Produkt für einen speziellen Kunden oder handelt es sich um eine kundenanonyme Entwicklung? x Welche Kompetenzen und Ressourcen können wir für die Entwicklung nutzen? x Wie erfolgt die Finanzierung unseres Unternehmens (ein einzelner Eigentümer, Kleinaktionäre etc.)? x Was machen wir selbst und was kaufen wir zu? x Wie arbeiten wir mit anderen Unternehmen zusammen? x Was geschieht auf den Absatzmärkten der verschiedenen Regionen? x Gibt es politische Veränderungen, neue gesetzliche Vorgaben, Import- oder Exportvorschriften? x Was machen wir mit unserem neuen Produkt, wenn ein verwendeter Werkstoff aus Umweltgründen in Misskredit gelangt? x Wie ist die Lieferfähigkeit von Zulieferern in nächster Zeit einzuschätzen?

2.5 Zusammenfassung 29

x Wann gestehen wir ein, dass etwas nicht funktionsfähig ist, nicht herstellbar ist, zu teuer sein wird oder am Markt und am Kundenbedarf vorbei entwickelt wurde? x Wie finden wir den Weg zu einer frühzeitigen Reflexion und einer Kurskorrektur? Der Hintergrund dieser Fragen hat Einfluss auf die Gestaltung unserer Entwicklungsprozesse, da wir uns auf die resultierenden Gegebenheiten einstellen müssen.

2.5 Zusammenfassung Wenn wir ein Produkt beschreiben wollen, können wir dies nur mit Hilfe von Modellen tun. Die Modellbildung orientiert sich am jeweiligen Zweck des Modells. Zur ganzheitlichen Beschreibung sind mehrere Partialmodelle erforderlich, die jeweils nur bestimmte Aspekte abbilden können und in einem Gesamtmodell zusammengefasst werden. Neben den Möglichkeiten der Modellbildung können wir mit Hilfe von Strukturierung und Abstraktion die Komplexität der Produkte beherrschen. Um effizient Produkte entwickeln zu können, benötigt jedes Unternehmen eine Aufbauorganisation, welche die Verantwortlichkeiten regelt. Außerdem brauchen wir für die grundsätzliche Orientierung unseres Handelns übergeordnete Strategien, um die Unternehmensprozesse entsprechend gestalten zu können. Die Unternehmensprozesse finden in einem Gefüge von Teams und Unternehmen statt und werden letztendlich von Individuen getragen. Um Neues zu schaffen, müssen wir unsere Kreativität einsetzen und weiterentwickeln. Dazu muss aber klar sein, wie Kreativität im Grundsatz „funktioniert“. Damit wir nicht ohne Orientierung agieren, muss der Einsatz bewährter Arbeitsmethoden in der jeweiligen Situation geprüft werden. Mit guter Methodenanwendung kommen wir typischerweise zu besseren Lösungen.

3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

Methoden werden in bestimmten Situationen von Individuen innerhalb bestimmter Prozesse zur Erreichung bestimmter Ziele eingesetzt. Da es eine nicht überschaubare Zahl von Arbeitsmethoden gibt, stellt sich die Frage, wie die Steuerung der Auswahl, der Anpassung und des Einsatzes unterstützt werden kann. Vorgehensmodelle und Grundprinzipien sowie das Verständnis über Methoden können hier helfen. Entwicklungsprozesse können relativ übersichtlich sein, wie bei der Entwicklung eines einfachen Hebels. Sie können 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 meist durch eine Person durchgeführt werden können, ist bei umfangreichen Entwicklungsprojekten eine große Zahl an Bearbeitern aus unterschiedlichen Bereichen (Entwicklung, Produktion, Versuch etc.) beteiligt, die koordiniert werden müssen. Um mit dieser Komplexität zurechtzukommen und den Gesamtprozess auch mit unseren eingeschränkten kognitiven Fähigkeiten überschauen zu können, werden die Abläufe der Entwicklung geplant und in einzelne logisch abgrenzbare Abschnitte unterteilt. Um diese Abschnitte jedoch bearbeiten und technisch umsetzen zu können, müssen sie in handhabbare Arbeitspakete zerlegt werden, die eine stufenweise Konkretisierung erlauben. Für jede dieser Konkretisierungsstufen existieren geeignete Hilfsmittel zur Planung und Durchführung der zu bearbeitenden Teilprozesse. Vorgehensmodelle unterstützen bei der Planung von Prozessen und bei der Navigation innerhalb von Prozessen zur zielorientierten Festlegung der nächsten Schritte. Grundprinzipien geben aus der Erfahrung abgeleitete Hinweise zu einer sinnvollen Steuerung der Prozesse. Methoden wiederum werden in Prozessen zu deren Unterstützung eingesetzt, sie müssen jedoch zu den jeweiligen Rahmenbedingungen passen.

3.1 Das Drei-Ebenen Modell für Entwicklungsprozesse Für die Planung und Beschreibung von Produktentwicklungsprozessen existieren in der Literatur zahlreiche Modellbeschreibungen [VDI 2221, Pahl et al. 2003,

32 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden Daenzer et al. 2002, Weule 2002, Gausemeier et al. 2000, Gausemeier et al. 2001]. Für

unsere Betrachtungen des Methodeneinsatzes eignet sich das Drei-Ebenen-Modell [nach Giapoulis 1998]: x 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 oder Vorgehensmodelle zur Planung des gesamten Produktentwicklungsprozesses Verwendung. x Auf der Ebene der operativen Planung sind die konkreten Arbeitsschritte zu finden, die innerhalb der einzelnen strategisch geplanten Phasen durchgeführt werden. Dazu zählt die Auflistung detaillierter Arbeitsschritte wie zum Beispiel „Kollisionen im CAD-Modell prüfen“ oder „CAD-Modell korrigieren“. Diese Arbeitsschritte können anhand einzelner Prozessbausteine abgebildet werden. Besonders in dieser Ebene können nun sowohl Grundprinzipien zur Unterstützung der Navigation im Entwicklungsprozess wie auch Methoden zur Anwendung kommen. x Über die Ausführung der Arbeitsschritte gelangt man auf die Ergebnisebene. Ergebnisse können zum Beispiel Skizzen, Berechnungen oder auch CADModelle sein.

Abb. 14. Drei-Ebenen-Modell [nach Giapoulis 1998]

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. Im Folgenden werden Vorgehensmodelle sowie Grundprinzipien und Methoden zur Unterstützung der Arbeitsschritte auf der operativen Ebene näher erörtert.

3.2 Vorgehensmodelle 33

3.2 Vorgehensmodelle Welche Handlungen führen Menschen aus, um innerhalb eines Entwicklungsprozesses zielorientiert zu navigieren? Wenn wir verstehen, welches Vorgehen dabei zum Erfolg führt, können wir bestimmte „Muster“ ableiten und Handlungsempfehlungen formulieren. Die erkennbaren Muster werden als Vorgehensmodelle in allgemeiner, abstrahierter Form beschrieben. In den meisten Situationen wird der Entwickler Routinehandlungen durchführen. Routinehandlungen sind sinnvoll zur Bearbeitung von Aufgaben, bei denen sowohl das Ziel wie auch der Weg dorthin bekannt sind. Die dabei oft „automatisiert“ ablaufenden Handlungen können durch das Auftreten von Problemen allerdings unterbrochen werden. Auch wenn diese Probleme zunächst klein scheinen, sind sie für den weiteren Fortgang der Entwicklung unter Umständen von erheblicher Bedeutung. Darüber hinaus werden viele Entscheidungen von größerer Tragweite auch weitgehend unbewusst getroffen, die Bearbeiter merken in der Situation nicht unbedingt, was ihr Vorgehen tatsächlich bewirkt. Es handelt sich also um „kritische Situationen“ [Badke-Schaub et al. 2004] hinsichtlich des Produktentwicklungsprozesses. In diesen so genannten kritischen Situationen muss eine bewusste Problembearbeitung mit einer systematischen Vorgehensweise stattfinden. Dabei können Vorgehensmodelle dem Entwickler in der Praxis bewährte Wege aufzeigen, ein gewünschtes Ziel zu erreichen. In solchen Vorgehensmodellen 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 an einem Vorgehensmodell reflektieren und es damit kontrollieren. In der empirischen Entwicklungsforschung wurde durch die Beobachtung von Entwicklern unter Laborbedingungen und in der Praxis erfolgreiches Vorgehen identifiziert und daraus Regeln abgeleitet. Aus deskriptiven Beschreibungsformen wurden schließlich zahlreiche präskriptive Handlungsanweisungen formuliert. Diese sind meist unter spezifischen Aspekten erstellt worden, wie zum Beispiel der Fokussierung auf Kosten oder eine kontinuierliche Produktverbesserung. Sie unterstützen daher unterschiedliche Ziele und eignen sich vorwiegend zur Planung, zur Orientierung im Prozess oder zur Reflexion des Vorgehens. Die Vorgehensmodelle unterscheiden sich in ihrem Aufbau und lassen sich somit auf bestimmte Problemstellungen anwenden, auf andere wiederum nicht. 3.2.1 Gibt es ein ideales Vorgehen bei der Produktentwicklung? In einem Projekt mit einem Unternehmen der Zulieferindustrie sollte eine Wertanalyse durchgeführt werden, um die Herstellkosten eines ganzen Produktspektrums zu reduzieren. Das Projektteam folgte dem in einer Richtlinie beschriebenen Arbeitsplan der Wertanalyse [VDI 2800], der bereits in vielen Projekten mit großem Erfolg eingesetzt wurde. Ein Aspekt dieser Methode ist die Zuordnung der

34 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

Kosten zu den Funktionen des Produkts. Das große Produktspektrum, die Komplexität einzelner Teilfunktionen sowie die mangelnde Übung hinsichtlich des Abstraktionsvermögens bei einigen Teammitgliedern führten im Rahmen dieses Arbeitspunkts zu keinem sinnvollen Ergebnis. Die Bearbeiter mussten erkennen, dass ein Vorgehen nach dem vorgegebenen Arbeitsplan der Wertanalyse in diesem Fall nicht zum Ziel führen kann. Also musste ein projektspezifischer, pragmatischer Ansatz unter Beibehaltung der Grundprinzipien entwickelt werden, um schließlich die geforderten 30 Prozent Kostenreduzierung bei gleicher oder besserer Qualität zu erreichen. Dies ist ein Beispiel dafür, dass im Rahmen der Produktentwicklung auch mehr oder weniger „genormte“ Vorgehensweisen unter bestimmten Bedingungen nicht zum Erfolg führen. Viele Parameter wie die verfügbare Zeit, Mitarbeiterressourcen, vorhandene Werkzeuge, die Aufgabe beziehungsweise das Ziel oder das zu entwickelnde Produkt selbst sorgen dafür, dass sich Entwicklungsprozesse auch bei Ähnlichkeiten nie vollständig gleichen. Ein einziges, ideales Vorgehen, „eine kanonisierbare Optimalform“ [Dörner 1999], für alle möglichen sich darstellenden Entwicklungsprozesse kann es aufgrund der Vielzahl und Verschiedenartigkeit der Einflussparameter nicht geben. Auch Pahl et al. [Pahl et al. 2003] sagen aus, dass es einen „Königsweg“ nicht geben kann. Ein wesentlicher Parameter ist auch der Mensch, der Entwickler selbst, welcher sich in verschiedenen Situationen in sehr unterschiedlicher Wechselwirkung mit seiner Umgebung befinden kann. Je nach Erfahrung, Wissen, persönlichen Neigungen und der jeweiligen Tagesform sowie abhängig von der Aufgabenstellung bevorzugt der Entwickler unterschiedliche Vorgehensweisen. 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 durch den Entwicklungsprozess zu navigieren. 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 Vorgangsbeschreibungen und 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

3.2 Vorgehensmodelle 35

dass der Grund des Versagens des Modells analysiert wurde. Ausgehend von einer sinnvollen Analyse ist es oft möglich, ein Vorgehensmodell schon im Vorfeld anzupassen. Ein ideales Vorgehen nach einer strikten Vorgabe ist eher selten möglich, sehr wohl aber eine Annäherung an das Ideal durch Adaption. 3.2.2 Wie lässt sich natürliches Vorgehen bei der Problemlösung beschreiben? Bevor wir ein Vorgehen bei der Lösung von Problemen gestalten und beeinflussen, sollten wir die natürlichen Vorgehensweisen kennen. Zur Beschreibung des Vorgehens des Menschen bei der Problemlösung existieren in der Literatur zahlreiche Modelle. Psychologen versuchten schon vor einigen Jahrzehnten menschliches Verhalten bei der Problemlösung zu erforschen und zu erklären. Ein bekanntes Modell zur Beschreibung der Vorgänge zur Handlungsregulation auf elementarster Ebene ist das TOTE-Modell [Miller et al. 1973]. Gegliedert wird TOTE in die Sequenz TEST („War ich erfolgreich?“), OPERATE („Ich handle!“), TEST (Was ist das Resultat?“) und EXIT („Problem gelöst!“). Aufgebaut als Iteration wechseln die Schritte TEST und OPERATE bis sich ein Erfolg einstellt und die Aufgabenstellung mit EXIT verlassen werden kann. Grundsätzlich wird das TOTE-Modell zur Erklärung einzelner Handlungsschritte wie auch ganzer Prozessabschnitte angewendet. Daher ist der mit dem TOTE-Modell beschriebene Handlungszyklus in allen Vorgehensmodellen als grundlegender Baustein enthalten. Komplexere Vorgehensmodelle müssen sich also an dem in TOTE beschriebenen Vorgehen orientieren, wenn sie nicht ganz bewusst dieses natürliche Vorgehen ausblenden wollen.

Abb. 15. TOTE-Modell zur Beschreibung grundlegender Handlungsregulation [Miller et al. 1973]

Hacker [Hacker 1998] erweiterte das TOTE-Schema zum VVR-Zyklus. Die Abkürzung steht für Vergleich - Veränderung - 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. Wulf [Wulf 2002] betont in dem Modell der diskursiven Problemlösung (DPS – dicursive problem solving) in Erweiterung des TOTE-Schemas besonders die abstrakte Formulierung von Zielen als wichtigen Schritt vor und während der

36 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

Lösungssuche. Die Zielformulierungen entstehen aus der Analyse einer bestimmten Situation oder der Evaluation einer vorhandenen Lösungsalternative und geben den entscheidenden Impuls zur Lösungsfindung. Im PDCA-Zyklus (Plan-Do-Check-Act) des Kaizen [Imai 1998] finden sich neben den Planungs- (Plan) und Prüfschritten (Check) zwei umsetzungsorientierte Handlungsschritte. Davon wird im ersten Schritt „Do“ ein Probeschritt im begrenzten Umfang durchgeführt, um dann in Folge nach einem positiven Check in die volle Umsetzung im Sinne des „Act“ (im Deutschen „Agieren/Anpassen“) zu gehen. Die Modelle der Psychologie (TOTE und VVR) helfen bei der Beschreibung der natürlichen Vorgänge zur Handlungsregulation. Auf diesen Modellen bauen die Vorschläge von Wulf und Imai (DPS und PDCA) auf.

Abb. 16. Problemlösen als diskursiver Prozess [nach Wulf 2002]

3.2.3 Welche Vorgehensmodelle zur Problemlösung sind bekannt? Auf Seiten der Entwicklungsmethodik, der Betriebswissenschaft sowie im Bereich 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 „abstrakte Hauptschritte“ für einen Standardprozess feststellen, die letztlich auch die Bausteine des TOTE-Modells ausmachen:

3.2 Vorgehensmodelle 37

x Ziel klären x Lösungsalternativen generieren x Eine Lösungsalternative auswählen Eine kleine Auswahl unterschiedlicher Modelle, welche diesem Anspruch in vielen Fällen gerecht werden, soll hier vorgestellt werden. Sie beschreiben das Vorgehen nicht auf grundlegender Ebene wie zum Beispiel das TOTE-Modell, sondern können komplexe Aspekte des gesamten Produktentwicklungsprozesses abbilden. Vorgehensmodelle heben sich auch dadurch ab, dass sie unterschiedliche Ziele verfolgen: x 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 einen Leitfaden für zielgerichtetes Vorgehen, andererseits erfordert die erfolgreiche Anwendung erhebliche Erfahrung mit den jeweiligen Modellen. x Dörner [Dörner 1996] beschreibt die psychologische Seite eines entwicklungsspezifischen Vorgehens beim Lösen von Problemen. Damit wird besonders die Beschreibung des Vorgehens unterstützt. x Die Analyse des Vorgehens zur Lösung von Entwicklungsproblemen sowie die Unterstützung der Planung sind die Hauptziele bei Schroda [Schroda 2000]. Der Problemlösezyklus nach Daenzer [Daenzer et al. 2002] wird innerhalb des Systems Engineering als so genannte Mikrologik verwendet, mit dem Ziel, als Leitfaden für die Bearbeitung jeder Art von Problemen zu dienen. Er beginnt mit den Schritten Situationsanalyse und Zielformulierung. Die Lösungsgenerierung hat hier aufgrund ihres Wechselspiels zwischen Analyse und Synthese einen stark iterativen Charakter, ähnlich dem TOTE-Modell. Schließlich folgen Bewertung und Entscheidung. Die Schritte in diesem ablauforientierten Modell lassen sich den drei bekannten Hauptschritte Zielsuche, Lösungssuche und Lösungsauswahl zuordnen. Innerhalb der Lösungssuche erfolgt ein zyklischer Wechsel von Synthese und Analyseschritten und ist damit dem natürlichen Vorgehen (TOTE) nachempfunden. Sie lässt in diesem Abschnitt dem Entwickler damit die Freiheit eines situativ angepassten Vorgehens. Aus dem Problemlösezyklus nach Daenzer ist der Vorgehenszyklus von Ehrlenspiel [Ehrlenspiel 2003] abgeleitet. Beginnend mit einer Aufgabe als Ausgangspunkt folgen die drei Hauptschritte „Aufgabe klären“, „Lösungen suchen“ und „Lösungen auswählen“. Die einzelnen Elemente sind nochmals in jeweils zwei oder 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.

38 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

Abb. 17. Vorgehensmodell nach Ehrlenspiel [Ehrlenspiel 2003]

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 mit Hilfe umfangreicher Patentrecherchen in der ehemaligen UdSSR bestimmte Muster zur Problemlösung und entwickelte daraus ARIZ (algoritm rešinija izobretatel´skich zadaþ – Vorgehen zum erfinderischen Problemlösen). Wirkprinzip dieses Vorgehensmodells ist eine unter Umständen extreme Abstraktion eines Problems, um dafür einen Lösungsansatz zu generieren. Dieser wird schließlich für das eigentliche Problem konkretisiert. Auch in ARIZ finden sich die Elemente der Analyse, Synthese und Auswahl wieder. Auch in der Psychologie wurde das erfolgreiche Vorgehen bei der Problemlösung erforscht, um daraus Vorgehenspläne abzuleiten. Dörner [Dörner 1999] beschreibt zum Beispiel mit der „Allgemeinen, rekursiven analytischsynthetischen Konzeptamplifikation“ ein deskriptives, also vorwiegend der Beschreibung eines Vorgehens dienendes, Modell. Elemente dieses ebenfalls 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 die aus der Entwicklungsmethodik bekannten Schritte „Systemanalyse“, „Erstellung des Lösungskonzepts“ und „Entwurf gestalten“ aus psychologischer Sicht beschrieben wieder. Ein Schwerpunkt, im Gegensatz zu vielen anderen Modellen, liegt auf der Prognose und Extrapolation,

3.2 Vorgehensmodelle 39

also die Entwicklung eines denkbaren zukünftigen Bildes in ähnlicher Weise, wie Hacker dieses mit seinem Ansatz der „Vorwegnahme“ beschreibt. Bedingt durch die Forschungsergebnisse zu Fragen der Komplexität, legt Dörner besonderen Wert auf die Berücksichtigung der Dynamik der betrachteten Systeme. Die im Modell enthaltenen Prognosen dienen dazu, das Handeln strikt an einer Zielorientierung auszurichten. Zur Abbildung beziehungsweise Reflexion durchgeführter Entwicklungsprozesse sowie als Planungshilfsmittel hat Schroda die Entwicklungslandkarte [Schroda 2000] 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 netzartigen Charakter. 3.2.4 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, den gemeinsamen Grundgedanken der bisher bestehenden Modelle, möglichst ohne deren Schwächen, für den hier angestrebten Zweck zu übernehmen. Die Mehrheit der in der Entwicklungsmethodik vorherrschenden Vorgehensmodelle besitzt beispielsweise eine lineare, oft zu sehr auf ein Grundmuster fixierte Darstellung. Obwohl oftmals notwendig unterlassen Anwender eine Adaption und bleiben beim starr vorgegebenen Grundmuster. Das Münchener Vorgehensmodell wollen wir für folgende Zwecke nutzen: x x x x x x x x

als Hilfsmittel zum Planen, als Orientierungshilfe in Prozessen zur Problemlösung, zur Reflexion des Vorgehens, zum Zerlegen komplexer Probleme in handhabbare Elemente (Teilprobleme, Teilprozesse), für die Organisation der Zusammenarbeit, zur Betonung der Lösungsvorbereitung, als Vorgabe eines Standardwegs zum Vorgehen für Anfänger sowie zur Unterstützung der flexiblen Anwendung für erfahrene Entwickler.

Dabei soll eine weitgehende Kompatibilität zu bestehenden Vorgehensmodellen zur Problemlösung erhalten bleiben. 3.2.4.1 Der Aufbau des Münchener Vorgehensmodells Ein Vorgehensmodell muss eine geeignete Struktur aufweisen, um die oben genannten Ziele zu erreichen. Grundsätzlich baut auch das MVM auf den drei Hauptschritten zur Problemlösung auf:

40 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

x Problem klären x Lösungsalternativen suchen x Entscheidung herbeiführen Die drei Hauptschritte teilen sich bei einem real stattfindenden Prozess zur Problemlösung in kleinere Teilschritte auf, die in der Regel sowohl sequenziell als auch iterativ durchlaufen werden können. Das Münchener Vorgehensmodell enthält die folgenden sieben Schritte als Elemente: x x x x x x x

Ziel planen Ziel analysieren Ziel strukturieren Lösungsalternativen suchen Eigenschaften ermitteln Entscheidungen herbeiführen Ziel absichern

Abb. 18. Das Münchener Vorgehensmodell (MVM)

Ein Unterschied zu bestehenden Vorgehensmodellen ist der besondere Aufbau in Form eines Netzwerkes. Diese Darstellung kommt realen Prozessen mit ihrem sprunghaften Verlauf näher als lineare Darstellungen mit erlaubten Rücksprüngen. Das Element Ziel planen enthält eine Analyse der Situation und des vorhandenen Produkts bezüglich der Einflussgrößen (Markt, Produkt, Gesetz etc.), sowie die Klärung übergeordneter Anforderungen an ein neues Produkt. Ziel ist hierbei die Entwicklung von konkreten Maßnahmen zur Produkt- und Prozessplanung.

3.2 Vorgehensmodelle 41

Bei der Analyse des Ziels werden konkrete und detaillierte Anforderungen an das neue Produkt geklärt. Zielkonflikte sollten bereits an dieser Stelle intensiv herausgearbeitet werden. Die Anforderungen werden in geeigneter Form, zum Beispiel einer Anforderungsliste, dokumentiert. Beim Strukturieren des Ziels werden die Handlungsschwerpunkte ermittelt. Das vorliegende Problem wird dazu zunächst in Teilprobleme zerlegt. Um Schwerpunkte zu fokussieren, werden wesentliche Kundenanforderungen, technisch-physikalische Widersprüche und Freiräume für die Entwicklung herausgearbeitet. Daraus kann ein Problemmodell mit konkret formulierten Entwicklungszielen abgeleitet werden. Das Element Suche nach Lösungsalternativen beschreibt die Suche nach vorhandenen Lösungen, das Generieren neuer Lösungen, sowie das Ergänzen, Ordnen und Vorauswählen von Lösungen für die jeweiligen Teilprobleme. Die Kombination von alternativen Teillösungen zu möglichst optimalen Gesamtlösungsvorschlägen schließt dieses Element ab. Unter Eigenschaften ermitteln ist die Analyse der Ausprägungen von technischen Systemen sowie von Lösungsalternativen hinsichtlich der als relevant erachteten Merkmale zu verstehen. Das Element Entscheidungen herbeiführen repräsentiert die Bewertung und Auswahl von Alternativen. Zur Verminderung von Risiken bei der Umsetzung trägt die Zielabsicherung bei. Mögliche Risiken sollen hierbei erkannt und bewertet werden. Gegebenenfalls müssen Maßnahmen festgelegt und umgesetzt werden, um die ermittelten Risiken zu minimieren. Eine Reflexion des eigenen Vorgehens stellt die Basis zur weiteren Planung dar. In der Praxis sind die einzelnen Elemente nicht immer klar voneinander abgrenzbar. Daher erfolgt die Darstellung der Elemente des MVM mit Hilfe sich überschneidender Kreise. 3.2.4.2 Wie arbeiten wir mit dem Münchener Vorgehensmodell? Das MVM 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 dabei durchzuführender Einzelschritte. Ausgehend von der gegebenen Situation werden einzelne Elemente aus dem Modell ausgewählt, der Situation entsprechend kombiniert und im Entwicklungsprozess abgearbeitet. Der Standardweg durch das MVM folgt zunächst der Sequenz: x x x x x x x

Ziel planen, Ziel analysieren, Ziel strukturieren, Lösungsalternativen suchen, Eigenschaften ermitteln, Entscheidungen herbeiführen, Ziel absichern.

42 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

Abb. 19. Standardweg der Problemlösung

Nachdem Ziele geplant, Anforderungen bei der Zielanalyse ermittelt und Schwerpunkte durch das Strukturieren der Ziele festgelegt sind, folgt die Suche nach Lösungsalternativen. Die gefundenen Alternativen werden hinsichtlich ihrer Eigenschaften analysiert. Anschließend werden diese bewertet und die geeignetste Lösung ausgewählt. Zur Minimierung des Risikos, das Entwicklungsziel nicht zu erreichen, schließt sich eine präventive Absicherung der ausgewählten Lösung an. Der vorgestellte Weg durch das MVM als Standard eines Entwicklungsprozesses unterstützt vor allem Entwickler ohne Methodenkenntnisse und Erfahrung. Je nach Erfahrung und Situation können wir auch einen anderen als den als Standard beschriebenen Weg wählen. So kann nach der Zielplanung bewusst die Analyse einer bestehenden Lösung (Eigenschaften ermitteln) gewählt werden, um anhand der ermittelten Schwachstellen Ziele und Anforderungen für ein neues Produkt abzuleiten (Ziel planen und Ziel analysieren). Ähnlich kann das Modell zum Beispiel bei der Planung und Durchführung eines Versuchs genutzt werden. Hier wird nach der Zielstrukturierung in Form von Hypothesenbildung direkt die Analyse im Sinne des Elements Eigenschaften ermitteln angesteuert.

3.2 Vorgehensmodelle 43

Abb. 20. Beispiel für alternativen Weg durch das MVM

Bei der erfolgreichen Lösung von Entwicklungsaufgaben ist häufig ein iteratives Vorgehen zu beobachten. Wird zum Beispiel bei der Eigenschaftsanalyse (Eigenschaften ermitteln) deutlich, dass eine differenziertere Zielanalyse (Ziel analysieren) als ursprünglich geplant notwendig wird, so erfolgt eine Wiederholung bereits durchlaufener Elemente (Iteration).

Abb. 21. Iteratives Vorgehen im MVM

44 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

Rekursionen, also die Verschachtelung mehrerer Vorgehensmodelle, sind ebenfalls möglich und darstellbar. In einem durch das MVM-unterstützten Entwicklungsprozess wird, beispielsweise nach der Generierung von Lösungsalternativen, festgestellt, dass zur Ermittlung der Eigenschaften Versuche notwendig sind. Diese können mit Hilfe 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.

Abb. 22. Beispiel für eine rekursive Anwendung des MVM

Wir haben auch die Möglichkeit, den Prozess an anderer Stelle zu starten, etwa mit der Ermittlung der Eigenschaften eines bestehenden Produktes, um dann mit der Zielplanung fortzufahren. Nach der Bearbeitung eines Elements oder spätestens beim Erkennen weiterer Probleme müssen wir entscheiden, ob eine Veränderung des geplanten Vorgehens notwendig ist oder ob wir den vorher geplanten Weg im Sinne der Zielsetzung weiter fortführen. Die Unabwägbarkeiten realer Entwicklungsprozesse 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. Wenn wir daraufhin einen Handlungsbedarf erkennen, können wir frühzeitig und bedarfsgerecht reagieren. Das MVM fordert also zur aktiven Gestaltung des Prozesses auf. Das MVM weist prinzipiell keine Restriktionen bezüglich der zeitlichen Reihung der einzelnen Elemente auf. Im Anschluss an einen durchgeführten Prozess sollten wir über das eigene Vorgehen anhand des Modells reflektieren, um Lernprozesse zu unterstützen und Wissen über geeignete Vorgehensweisen zu generieren.

3.3 Grundprinzipien des Handelns 45

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 jeden Entwicklungsprozess zu navigieren.

3.3 Grundprinzipien des Handelns Zusätzlich zu Vorgehensmodellen, die einen Entwicklungsablauf und seine Planung grundsätzlich unterstützen, können wir durch die Anwendung von Grundprinzipien des Handelns noch erfolgreicher durch einen Produktentwicklungsprozess navigieren. Unter einem Grundprinzip verstehen wir einen Grundsatz, den man seinem Handeln zugrunde legt. Grundprinzipien können uns als Entwickler bei unserer Tätigkeit problemunabhängig unterstützen. Auf Basis dieser Grundsätze werden laufend taktische Entscheidungen in der Produktentwicklung getroffen. Sie verkörpern präskriptive Verhaltensweisen und dienen als Gestaltungselemente des Vorgehens. 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 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. Grundprinzip „Denken in Alternativen“ [Daenzer et al. 2002] Grundsätzlich sollte bei der Entwicklung von Produkten in Alternativen gedacht werden. Entwickler sollten immer prüfen, ob nicht auch andere Lösungen in Frage kommen könnten. Hierbei werden nicht möglichst viele Lösungen gesammelt, sondern lediglich realistische Alternativen zur vorhandenen Lösung.

46 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

Die Erarbeitung von Alternativen kann bei Überlegungen zur Umgehung von bestehenden Patenten, bei der Absicherung von patentfähigen neuen Lösungsideen, bei anspruchsvollen Neuentwicklungen, bei Großserienprodukten und in vergleichbaren Situationen sinnvoll oder notwendig sein. Dieses Grundprinzip gilt in gleicher Weise auch für Prozessalternativen, was im Entwicklungsprozess zum Beispiel den Einsatz alternativer Vorgehensweisen oder auch 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. Dabei wollen wir zum Beispiel, angestoßen durch Reflexion, die Perspektive oder den Bearbeitungsgegenstand gezielt wechseln. Der Wechsel kann innerhalb oder zwischen bestimmten Kategorien stattfinden. Einige Beispiele für solche Kategorien sind: x x x x x x x x

abstrakt und konkret, Gesamtsystem und Detail, Gestaltung und Berechnung, Synthese und Analyse, geplant und opportunistisch, „bottom up“ und „top down”, bildhaft und begrifflich, bekannt und unbekannt.

Grundprinzip „Vom Abstrakten zum Konkreten“ [Pahl et al. 2003] Bei der Entwicklung und Konstruktion kann man sich an Konkretisierungsebenen orientieren. Diese Konkretisierungsebenen oder -stufen werden generell von abstrakten zu konkreteren Ausprägungen hin schrittweise bearbeitet. Im realen Prozess kommt es dabei zu Vor- und Rücksprüngen zwischen den Stufen. Sie können, ausgehend von einem Problem beziehungsweise einer Aufgabe, in Anlehnung an die VDI-Richtlinie 2221 [VDI 2221] zum Beispiel sein: x x x x x x x

Anforderungsliste, Funktionsstruktur und Funktionsliste, Konzept und Prinziplösung, modulare Produktstruktur, Vorentwürfe der wichtigen/kritischen Module, Gesamtentwurf, Vervollständigung der Produktdokumentation. Diese unterschiedlich konkreten Beschreibungsformen stellen Elemente der Produktrepräsentation dar.

Grundprinzip „Vom Ganzen zum Detail“ [Daenzer et al. 2002] Die Grundidee des Vorgehens „Vom Ganzen zum Detail“ (Top Down Prinzip) basiert auf dem systemhierarchischen Denken und dem Blackbox-Prinzip. Das Betrachtungsfeld ist dabei zunächst weiter zu fassen und anschließend schrittweise einzuengen. Anwendbar ist dieses Grundprinzip zum Beispiel bei der Strukturie-

3.4 Methoden 47

rung des Ziels 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. 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 und mit den Zielen zu vergleichen. 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 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 vor allem im Projektmanagement wieder, bei welchem Produkterstellungsprozesse in kleinere Abschnitte zerlegt werden. Darüber hinaus gibt es eine Fülle weiterer Prinzipien, die in der Literatur oft auch als Strategien bezeichnet werden [Daenzer et al. 2002, Pahl et al. 2003]. Grundprinzipien helfen uns also bei der Festlegung des Weges durch ein oder – bei rekursiver Anwendung – mehrere Vorgehensmodelle. Des Weiteren können Grundprinzipien auch innerhalb eines Elements des MVM, quasi auf einer Mikroebene, Unterstützung leisten. Vorteile von Grundprinzipien sind unter anderem eine einfachere Planbarkeit des Vorgehens, die Erleichterung bestimmter Entscheidungen sowie eine Reduzierung der Anzahl erforderlicher Analyseschritte bei der Problemlösung.

3.4 Methoden Wissen und Erfahrung ermöglichen es uns, den größten Teil von Entwicklungsprozessen durch routinemäßige Bearbeitung effektiv und effizient durchzuführen. Wenn wir aber bezüglich einer Problemstellung unerfahren oder unsicher und über das weitere Vorgehen im Unklaren oder über die Folgen unseres Handelns besorgt sind, so sind das Anzeichen für eine kritische Situation. Eine Situation ist in diesem Zusammenhang immer dann als „kritisch“ zu betrachten, wenn die Festlegungen und Entscheidungen in eben dieser Situation weitreichende positive oder negative Folgen haben können. Wir müssen die Routinehandlung dann unbedingt

48 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

unterbrechen und durch bewusstes, systematisch geprägtes Handeln ersetzen. Da wir diese kritischen Situationen nicht immer erkennen, müssen wir durch die Reflexion unserer Handlungen eine hohe Sensibilität dafür entwickeln. Anschließend können uns bei der Problemlösung Methoden unterstützen. 3.4.1 Was sind Methoden? Unter dem Begriff Methode wird die Beschreibung eines regelbasierten und planmäßigen Vorgehens verstanden, nach dessen Vorgabe bestimmte Tätigkeiten auszuführen sind. Methoden sind präskriptiv, das heißt als eine Vorschrift zu verstehen. Sie sind zielorientiert, also auf die Lösung eines Problems oder einer Aufgabenstellung fokussiert. Durch ihren operativen Charakter unterscheiden sich Methoden von einem Vorgehensmodell oder einem Grundprinzip. Auch sind sie formaler beschrieben, so dass nicht nur dargestellt wird was, sondern auch wie etwas auszuführen ist. Vorgehensmodelle und Prinzipien helfen uns eher bei der Navigation im Sinne des „Was“, Methoden führen zu den konkreten Arbeitsschritten im Sinne des „Wie“. Methoden bieten Vorschläge für die Abfolge bestimmter Tätigkeiten an. Eine Methode muss bei Bedarf variiert und so an die jeweilige Situation angepasst werden. Häufig genügt es schon, nur einzelne Module einer Methode zu adaptieren, um den aktuellen und spezifischen Randbedingungen gerecht zu werden. Das Verstehen der Funktionsweise einzelner Schritte einer Methode ist dabei für ihre Modularisierung und eine flexible Adaption unumgänglich. 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. Der Begriff wird jedoch ebenso für die Methode QFD (Quality Function Deployment) [Reinhart et al. 1996] verwendet, obwohl es sich in diesem Fall um die Kombination diverser Einzelmethoden handelt (Kundenbefragung, Benchmarking, Brainstorming etc.). Für derartige Methodenkombinationen wird auch der Begriff Methodik gebraucht. Selbst innerhalb Methoden mit geringer Komplexität können ebenfalls weitere Methoden Anwendung finden. Betrachten wir etwa die Methode Brainstorming, so können in deren Ablauf Methoden wie Mind Mapping1, Galeriemethode und andere beobachtet werden. Genauso kann sich zum Beispiel in der Galeriemethode auch wieder ein Brainstorming finden. Methoden lassen sich also nicht einfach 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.

1

Mind Mapping, Mind Map ist in Deutschland das eingetragene Warenzeichen von Maria Beyer und weltweit von Tony Buzan.

3.4 Methoden 49

3.4.2 Wie wählen wir Methoden aus und wie adaptieren wir sie? Zunächst müssen wir eine für die gegebene Situation möglichst passende Methode auswählen und bei Bedarf entsprechend adaptieren. Entscheidend für die richtige Auswahl sowie eine anschließende Adaption ist es, Ziele und Randbedingungen des Methodeneinsatzes zu klären. Für die Auswahl einer Methode sind deren erzielbarer „Output“ und auch der erforderliche „Input“ zu beachten. Der Output einer Methode verkörpert die von der Methode angestrebte Wirkung sowie zusätzliche Nebenwirkungen. Welcher Aspekt für die Auswahl und Anwendung einer Methode entscheidend ist, hängt von der jeweiligen Situation ab. Die Methode Brainstorming lässt sich beispielsweise nicht nur zur kreativen Suche nach Lösungsalternativen verwenden (Wirkung), sondern auch zur Teamentwicklung oder zur Verbesserung sozialer Kompetenz einsetzen (Nebenwirkungen). Unter bestimmten Rahmenbedingungen kann daher eine Methode auch gerade wegen ihrer Nebenwirkungen ausgewählt werden. 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. 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 ausgelassen werden. Ebenso ist es möglich, Teilschritte anderer Methoden zu integrieren. Die Anpassung von Methoden ist aufgrund der daraus resultierenden Folgen bezüglich ihrer Wirkung wie auch der Nebenwirkungen nicht trivial. Daher müssen wir auf jeden Fall über den Methodeneinsatz rückblickend reflektieren, um dadurch weitere Erfahrungen für spätere Anwendungen zu sammeln [Lindemann 2002].

50 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

3.4.3 Das Münchener Methodenmodell Das Münchener Methodenmodell fasst die Schritte zur Klärung des Einsatzes, zur Auswahl, zur Adaption und zur Anwendung von Methoden sowie ihren grundsätzlichen Eigenschaften zusammen.

Abb. 23. Das Münchener Methodenmodell

Wollen wir den Methodeneinsatz klären, sollten wir uns die Frage stellen, welche Ausgangsbedingungen für eine Methodenanwendung vorliegen (Projektsituation etc.). Zum Beispiel sollten wir uns darüber im Klaren sein, welche Ressourcen uns zur Verfügung stehen und vor allem, was wir durch den Methodeneinsatz erreichen wollen. Durch die Beantwortung dieser Fragestellungen können wir ein einfaches Wertesystem aufstellen, anhand dessen wir eine geeignete Methode auswählen können. Die Methodenauswahl ist primär davon bestimmt, ob eine Methode in unserer spezifischen Situation grundsätzlich anwendbar ist, angepasst werden muss oder nicht geeignet ist. Häufig lassen sich Methoden nicht unverändert auf verschiedene Situationen übertragen. Wir werden sie deshalb an unsere individuelle Situation adaptieren müssen (Methode anpassen). Durch dieses Vorgehen kann bei der anschließenden Anwendung der Methode deren Effizienz und Effektivität deutlich gesteigert werden.

3.4 Methoden 51

3.4.4 Wie werden Methoden in diesem Buch beschrieben? Dieses Buch soll dem Leser vermitteln, wie Methoden in der Produktentwicklung in verschiedenen Situationen einzusetzen sind und welche Vorteile sie bieten können. Die Notwendigkeit zum flexiblen Umgang mit Methoden soll verdeutlicht werden und den Leser befähigen, in seiner täglichen Arbeit über seine Vorgehensweise zu reflektieren sowie die Methoden der Produktentwicklung auf seine Situation anzupassen und erfolgreich anzuwenden. Zweck ist also das Vermitteln von Handlungskompetenz im Umgang mit Arbeitsmethoden. Um dies zu erreichen, wird in den folgenden Kapiteln eine Auswahl von Methoden in den Produktentwicklungsprozess eingeordnet, um anschließend ihre mögliche Anwendung sowie Adaption zu verdeutlichen. Eine Beschreibung der angesprochenen Methoden befindet sich im Anhang dieses Buches. Bei der Modellierung von Methoden für den Zweck ihrer Beschreibung ist ein Modell von Hacker [Hacker 2002] in Verbindung mit einer prozessorientierten Beschreibung in Anlehnung an das SADT-Modell [Marca 1986] verknüpft worden. Die Methodenbeschreibungen orientieren sich daher an folgendem Aufbau: x Zweck der Methode, x Situation, für welche die Methode üblicherweise geeignet ist, x Vorgehen bei der Anwendung mit Input und Output sowie Steuerinformationen und erforderlichen Ressourcen, x Hinweise auf die über den Zweck hinausgehenden Wirkungen und Nebenwirkungen. Die Anwendung der Methode bekommt dadurch Prozesscharakter und sie kann durch Input (Eingangsinformationen), Output (Ausgangsinformationen), erforderliche Ressourcen (Zahl der Mitarbeiter, Kompetenz, Werkzeuge etc.) sowie Steuerinformationen (Termine, Vernetzungen etc.) beschrieben werden.

52 3 Vorgehensmodelle, Grundprinzipien und Methoden

Abb. 24. Modell zur Methodenbeschreibung

Die Beschreibungen des Zwecks und der Situation helfen uns bei der Auswahl einer Methode und geben uns erste Informationen für eine mögliche Anpassung. Die Beschreibung der Wirkungen und Nebenwirkungen liefern uns weitere Hinweise für ihre Auswahl, Steuerung und Adaption. 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 Formularen, 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 53

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 leisten eine problemunabhängige Unterstützung zur flexiblen, situationsabhängigen Navigation im Entwicklungsprozess. Flexibilität findet sich auch im Münchener Methodenmodell wieder. Das Verständnis für den Aufbau, die Vernetzung, die Auswahl, die Adaption sowie die Anwendung einer Methode soll es dem Anwender ermöglichen, ihren Nutzen festzustellen und diesen für die Praxis verwertbar zu machen. Schlüsselfaktor bei der Anwendung des Vorgehensmodells, der Grundprinzipien wie auch der Methoden ist der Anwender selbst. Nur durch bewusstes und überlegtes Verwenden der vorgestellten Planungs- und Vorgehenshilfsmittel wird er in jeder Situation erfolgreich durch einen Entwicklungsprozess navigieren können.

4 Produkt- und Prozessplanung

Die Produkt- und Prozessplanung als Zielplanung ist der Ausgangspunkt für erfolgreiche Entwicklungsprozesse. Pkw-Hersteller bringen regelmäßig neue Baureihen auf den Markt. So erweiterte ein Sportwagenhersteller seine Palette um ein Sport Utility Vehicle, ein anderer Hersteller nahm Luxuslimousinen und einen sehr sparsamen Kleinwagen in sein Programm auf und ein dritter baute Motorroller für den Gebrauch in Großstädten. Einige der neuen Produkte akzeptierten die Kunden, sie wurden sogar zu Verkaufsschlagern. Andere Produkte lehnten die Kunden ab, sie wurden nur in geringen Stückzahlen verkauft und ihre Produktion wurde nach kurzer Zeit wieder eingestellt. Will ein Unternehmen ein neues Produkt entwickeln, sollte es sich vorher intensive Gedanken über seine Kunden, die Wettbewerber, vorhandene Technologien und die eigene Unternehmensphilosophie machen, um auf dem Markt erfolgreich sein zu können. Im diesem Kapitel sollen die wesentlichen Merkmale der Produkt- und Prozessplanung diskutiert sowie Methoden vorgestellt werden, welche diesen Abschnitt des Entwicklungsprozesses unterstützen können.

4.1 Verfehltes Innovations- und Technologiemanagement Ein Fahrzeugzulieferer mit hoher technologischer Kompetenz hatte früher seine hochwertigen Produkte in einer Marktnische mit einem festen Kundenstamm und geringem Wettbewerb abgesetzt. Allerdings war diese Marktnische begrenzt und unterlag zudem noch Nachfrageschwankungen. Daher traf das Unternehmen die Entscheidung, auf Basis der vorhandenen Kompetenz mit neuen Produkten in neue Märkte vorzustoßen. Die Entwicklungsabteilung lieferte schnell erste Konzeptideen für ein hervorragendes Produkt für einen deutlich größeren Markt. Aus der Technologiekompetenz des Unternehmens heraus sollte der Markt mit Produkten hoher mechanischer Leistung und Zuverlässigkeit bedient werden, da hier bei den Wettbewerbern Schwächen gesehen wurden. Der Vertrieb führte eine umfangreiche Marktanalyse durch. Jedoch fehlte hierfür die Kompetenz, da Marktanalysen in dieser Form und diesem Ausmaß vorher noch nicht durchgeführt worden waren. Daher wurde ein zu großes Marktvolumen prognostiziert was zu einer überzogenen Entwicklungs- und Absatzplanung führte. In der Entwicklung wurde nun alles, was aus Sicht der Entwickler zu einem sehr guten Produkt gehörte, konstruktiv umgesetzt. Damit erreichte das Produkt alle technischen

56 4 Produkt- und Prozessplanung

Anforderungen, allerdings nicht annähernd das Kostenziel. Aufgrund der unzureichenden Marktanalyse konnte allerdings auch dieses nur sehr vage formuliert werden. Ergebnis war eine Lösung, die hinsichtlich des unzureichenden PreisLeistungs-Verhältnisses am Markt kaum nachgefragt wurde. Da der Absatz der übrigen Produktpalette in der Phase nach der Markteinführung des neuen Produktes sehr gut war, konnte und wollte sich niemand intensiv um das Problem kümmern. Nach einigen Jahren wuchs allerdings der Handlungsdruck, worauf Vertrieb und Technik gemeinsam nach Marktnischen suchten, in denen die erforderlichen hohen Preise erzielbar waren. Tatsächlich erwies es sich als hervorragend geeignet für den Einsatz in extrem hohen Leistungsbereichen. Dieser Fall wurde am Weltmarkt allerdings selten nachgefragt, weshalb das Produkt nur in sehr geringen Stückzahlen verkauft wurde und dem Unternehmen somit erhebliche finanzielle Belastungen einbrachte. An diesem Beispiel sieht man typische Fehler bei der Produktplanung, allerdings bezogen auf nur ein Produkt. Was passiert, wenn die kompletten Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten schlecht koordiniert sind, zeigt das Beispiel AEG-Olympia [Weule 2002]. Auch wenn der im Folgenden geschilderte Fall extrem erscheinen mag, in dieser oder ähnlicher Form finden wir immer wieder Fälle in der industriellen Praxis. Das Unternehmen AEG wurde 1903 gegründet und erreichte bereits Ende der 30er Jahre große Bekanntheit mit seinen Produkten wie Schreibmaschinen und elektromechanischen Tischrechnern. 19 % Weltmarktanteil im Bereich mechanischer Schreibmaschinen und 12 % im Bereich elektrisch betriebener Schreibmaschinen demonstrieren die Stärke des Unternehmens sehr gut. 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 Verfehltes Innovations- und Technologiemanagement 57

Abb. 25. 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.

58 4 Produkt- und Prozessplanung

Abb. 26. Ergebnisentwicklung und Personalentwicklung bei AEG-Olympia 1965-1990 [Weule 2002]

Schlecht vorbereitete und/oder falsche strategische Entscheidungen treiben Unternehmen schnell in wirtschaftliche Schwierigkeiten, die bis hin zum Ruin führen können.

4.2 Methoden zur Produkt- und Prozessplanung Eine systematische Produkt- und Prozessplanung ist entscheidend für den langfristigen Erfolg des Unternehmens. Um auch in der Zukunft marktgerechte Produkte und Dienstleistungen anbieten zu können, ist es unumgänglich, dass wir uns intensiv mit denkbaren zukünftigen Entwicklungen, zum Beispiel von Kunden, Wettbewerbern, Technologien und der eigenen Unternehmensphilosophie, auseinander setzen. Im Sinne des Grundprinzips „Denken in Alternativen“ hat sich die Entwicklung alternativer möglicher Zukunftsmodelle als vorteilhaft herausgestellt, da uns die tatsächliche Zukunft heute weitgehend verschlossen bleibt. Aus diesen Modellen können wir dann konkrete Maßnahmen für die weitere Produkt- und Prozessplanung unseres Unternehmens ableiten. Zur Erarbeitung alternativer Zukunftsmodelle sind mehrere Arbeitsschritte erforderlich. Aufgrund ihrer diversen Merkmale und dynamischen Veränderungen ist es notwendig, dass wir uns zunächst einen Überblick über die aktuelle Situation verschaffen. Die dabei gewonnenen, häufig umfangreichen Analyseergebnisse müssen wir verdichten und strukturieren, um sie handhabbar zu machen und um

4.2 Methoden zur Produkt- und Prozessplanung 59

wichtige Merkmale der Modelle herausarbeiten zu können. Darauf aufbauend beschäftigen wir uns dann mit denkbaren zukünftigen Veränderungen dieser Merkmale. 4.2.1 Wie können wir unsere Situation analysieren? Die Situation, in der sich ein Unternehmen befindet, wird 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, die eigene Situation zu kennen, trügt meist. Bereits die bloße Beschäftigung mit den Merkmalen kann zu „AhaEffekten“ führen und wichtige Impulse für die Produktplanung geben. Allein das Sammeln und Beurteilen von Merkmalen in frühen Phasen kann Aufgrund ihrer Vielzahl erhebliche Zeit in Anspruch nehmen. Es empfiehlt sich deshalb, bei der Datenerhebung strukturiert dem Grundprinzip „Vom Ganzen zum Detail“ (Top Down) entsprechend vorzugehen. In diesem Sinne sollten wir also zunächst klären, woher Merkmale stammen können. Übergeordnete Bereiche können zum Beispiel die Gesellschaft, die Politik samt Gesetzgebung, Ökonomie, Umwelt, Technologien, Markt, Produkt und viele mehr sein. Eine derartige Festlegung der Systemgrenzen ist nicht ganz einfach. Daher empfiehlt es sich, das Vorgehen und die Ergebnisse für nachfolgende Projekte zu dokumentieren. Die Festlegung der Bereiche aus denen wir Merkmale gewinnen wollen und müssen, weist indirekt bereits auf die Informationsquellen hin, die wir dazu nutzen können. Bei Merkmalen, die sich durch uns direkt beeinflussen lassen (interne Merkmale), werden wir uns zur Datenerhebung auf Experten aus dem eigenen Unternehmen stützen können. Dazu zählen zum Beispiel Mitarbeiter aus Einkauf, Service, Vertrieb, Entwicklung und Controlling. Eine derartige Informationsgewinnung können wir sehr gut im Rahmen eines Workshops durchführen. 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, da sie anderenfalls die Tendenz zum „Ausufern“ haben. Hierzu bieten sich insbesondere eine Moderation mit Karten, ein Mind Mapping oder auch eine SWOT-Analyse an. Bei Merkmalen, die wir bestenfalls indirekt beeinflussen können (externe Merkmale), werden wir Recherchen im Wesentlichen mit Hilfe von Informationsquellen außerhalb des Unternehmens durchführen müssen. Wichtige Bereiche, die bei der Produkt- und Prozessplanung unabhängig von Unternehmensspezifika betrachtet werden sollten, sind zum Beispiel der Absatzmarkt, die eigenen Produkte und die des Wettbewerbers sowie die technologische Entwicklung. Eine zentrale Rolle für den Erfolg eines Produktes am Markt spielen sicherlich die Wünsche der Kunden. Diese können wir durch direkte Befragungen (Interviews) oder bei einem größeren Kundenkreis mittels Fragebögen erheben. Nicht nur wir bemühen uns um die Kunden. Dementsprechend erschließen sich eventuell auch aus den Aktivitäten unserer Wettbewerber sehr interessante Merkmale. Hierzu können mithilfe von Recherchen öffentlich zugängliche

60 4 Produkt- und Prozessplanung

Informationen wie Geschäftsberichte, Kataloge, Web-Seiten, Messeauftritte 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. Wollen wir unsere strategische Position am Markt selbst bestimmen, so sollte die eigene Wettbewerbsstärke (Marktanteil, Umsatzentwicklung etc.) in Relation zu der Attraktivität der von uns bedienten Märkte (Marktwachstum, Marktrisiken etc.) gesetzt werden. Um den Zusammenhang zwischen den internen und externen Merkmalen übersichtlich darzustellen, bietet sich das Portfolio an, in dieser speziellen Ausprägung als Marktportfolio.

Abb. 27. Marktportfolio am Beispiel von Verpackungsmaschinen

Unsere Produkte unterliegen technologischen Entwicklungen. 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 LCD-Bildschirme. Es kommt immer wieder vor, dass Unternehmen solche Technologiesprünge „verschlafen“. Sobald sich die neuen, anfangs vielleicht noch belächelten Technologien am Markt durchzusetzen beginnen, ist der Anschluss an die dann meist rasant verlaufende Weiterentwicklung bei den Wettbewerbern schnell verloren. 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

4.2 Methoden zur Produkt- und Prozessplanung 61

Möglichkeit zur Untersuchung eigener Produkte und der 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. Mit Hilfe weiterer Kenngrößen (Erfindungshöhe, Anzahl der Patentanmeldungen, Profitabilität) mit ebenfalls typischen Zeitverläufen können wir unsere Produkte sowie die der Wettbewerber auf der Technologie S-Kurve (zumindest grob) positionieren und aus dieser Betrachtung Strategien für die weitere Produktplanung ableiten. 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. Die Beschäftigung mit Merkmalen sowie die Recherchetätigkeiten und Gespräche mit Experten aus anderen Disziplinen und Kunden bringt uns in die Situation, bessere strategische Entscheidungen als einfach „aus dem Bauch heraus“ treffen zu können. Diese sehr pragmatische Entscheidungsvorbereitung kann bei kurz- bis mittelfristigen Planungen sowie bei Planungen mit begrenzter Tragweite bereits völlig ausreichend sein. Für Entscheidungen mit größerer Tragweite und langfristigen Wirkungen müssen wir mehr Aufwand für die Informationsverarbeitung und Prognose betreiben. 4.2.2 Wie können wir Analyseergebnisse verdichten und strukturieren? Durch die vorangegangenen Analysen haben wir eine Fülle an Informationen erhalten, oftmals über 50 Merkmale und deren Ausprägungen. Um diese Datenmenge überblicken zu können, sind wir gezwungen, sie zu strukturieren. Haben wir bei der Erfassung der Merkmale mit einem Mind Mapping oder der SWOT-Analyse gearbeitet, so liegt bereits eine Vorstrukturierung vor. Bildet die Basis eine Moderation mit Karten, muss die Vorstrukturierung zunächst nachgeholt werden. Dazu ordnen wir einzelne Merkmale festzulegenden Überbegriffen zu. Man spricht hierbei auch vom so genannten „Clustern“. Eine derartige Strukturierung kann auch von einem Team durchgeführt werden, wozu wiederum eine Moderation nötig ist. Die vorstrukturierten Merkmalsammlungen müssen nun hinterfragt und in ihrer Struktur korrigiert und detaillierter geordnet werden. Die Zuordnung zu Kriterien der Herkunftsbereiche der Merkmale (Markt, Gesetzgeber etc.) kann ein wichtiges Ordnungskriterium sein. Die unterschiedlichen Merkmale werden nicht in gleichem Maße entscheidend für unsere Produkt- und Prozessplanung sein. Bei sehr großen Datenmengen ist es sinnvoll, sich unter Berücksichtigung der Herkunftsbereiche auf die wichtigsten Merkmale zu beschränken. Dazu bieten sich grundsätzlich einfache Bewertungsmethoden an. Bei der Bearbeitung in größeren, moderierten Teams ist das so

62 4 Produkt- und Prozessplanung

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. 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. Wir sollten es deshalb nicht versäumen, über die Ergebnisse kritisch zu reflektieren und zu diskutieren. Für wichtige strategische Entscheidungen und bei ausreichend zur Verfügung stehenden Ressourcen kann es sinnvoll sein, mehr Aufwand in die Bestimmung der zentralen Merkmale zu stecken. Die Merkmale beeinflussen sich häufig gegenseitig. Diese Einflüsse sind in ihrer Wirkungsrichtung zu betrachten, da es eher beeinflussende und eher beeinflusste Merkmale gibt. Bevor man hier eine aufwändige Analyse der Zusammenhänge startet, um die dominierenden Merkmale zu bestimmen (auch als Schlüsselfaktoren bezeichnet), kann es sinnvoll sein, bestehende Wechselwirkungen zunächst einmal darzustellen. Dies ist zum Beispiel mit einem einfachen Wirkungsnetz machbar. Wir sollten ein solches Wirkungsnetz möglichst in einem interdisziplinären Team aufbauen, da man als Einzelperson nicht über den notwendigen gesamten Überblick verfügt.

Abb. 28. Beispiel für ein Wirkungsnetz

4.2 Methoden zur Produkt- und Prozessplanung 63

In einem Wirkungsnetz kann die Qualität (Stärke, Richtung etc.) der Wechselwirkung dargestellt werden, sie ist aber schwer zu überblicken. Man erkennt den Vernetzungsgrad einzelner Elemente relativ gut. Bei einer sehr großen Zahl an Merkmalen wird eine Darstellung der Zusammenhänge mittels eines Netzes schnell unübersichtlich. In diesem Fall und wenn die Intensität der Wechselwirkung von Interesse ist, empfiehlt es sich, die Zusammenhänge mit Hilfe einer Matrix zu ermitteln. In einer solchen Matrix stellt man die Merkmale sich selbst gegenüber. Es handelt sich also um eine quadratische Matrix, bei der eine Betrachtung der Felder der Diagonalen für die Analyse der Wechselwirkungen nicht sinnvoll ist, da in den entsprechenden Feldern eine Größe mit sich selbst kombiniert würde. Dadurch ergibt sich eine spiegelsymmetrische Matrix, die wir dementsprechend nur als Halbmatrix betrachten müssen. In die Felder der Matrix können Symbole oder Zahlenwerte eingetragen werden. So lassen sich Zusammenhänge qualitativ oder auch quantitativ, entsprechend ihrer Stärke, darstellen. Bei einer differenzierteren Analyse der Zusammenhänge zwischen Merkmalen kann zusätzlich die Berücksichtigung der Richtung der Wechselwirkung interessante Aussagen liefern. Wir gewinnen dann neben der Information über die Stärke von Wechselwirkungen auch Informationen darüber, 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] bezeichnet. Sie lässt sich nicht nur zur Analyse von Merkmalen einsetzen, sondern auch für Bauteile und Funktionen etc. Betrachtet man die Aktiv- und Passivsumme eines Merkmals, erkennt man also, ob es sich um ein eher aktives oder passives Element handelt. Will man übergreifend für alle Merkmale wissen, welche davon eher aktiv oder eher passiv sind, sollte man diese Aussage normieren. Am einfachsten ist dies möglich, indem wir das Verhältnis von Aktiv- zu Passivsumme eines jeden Merkmals bilden. Dieser Wert wird auch als „Aktivität“ bezeichnet. Analog dazu ließe sich auch eine „Passivität“ bestimmen, die einfach nur invertiert zur „Aktivität“ ist. Wollen wir in dieser Darstellung erkennen, wie stark eine Größe vernetzt ist und wie stark sie damit an Änderungen des Systems beteiligt ist, müssen wir ihre Aktiv- und Passivsumme berücksichtigen. Es erscheint auf den ersten Blick sinnvoll, dazu Aktiv- und Passivsumme zu addieren. 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 (z. B. 1 + 8 = 5 + 4). Die so genannte Kritikalität einer Größe wird deshalb über das Produkt aus Aktiv- und Passivsumme ausgedrückt (z. B. 8 * 1 = 8; 5 * 4 = 20). Größen mit einer hohen Kritikalität bezeichnet man als kritische, solche mit niedriger Kritikalität als träge Merkmale.

64 4 Produkt- und Prozessplanung

Abb. 29. Einflussmatrix mit gerichteter Vernetzung der Merkmale

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 graphische 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 Ursprungsgeraden. Je kleiner die Steigung dieser Kurven 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 Produkt- und Prozessplanung 65

Abb. 30. Einflussportfolio

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 unsere Situation eine besonders große Rolle spielen. Diese „kritischen“ Merkmale wählen wir bevorzugt für die weitere Arbeit aus und ergänzen sie durch einige wichtige „aktive“ Merkmale. Die so gewonnenen wesentlichen Merkmale werden in diesem Zusammenhang auch als Schlüsselfaktoren bezeichnet. Um unsere Situation noch übersichtlicher darzustellen, hat sich in der Praxis bewährt, nicht mehr als 15 Merkmale zu betrachten. Die intensive Auseinandersetzung mit den von uns gesammelten Merkmalen sowie ihre Bewertung und Selektion in interdisziplinären Teams ist sehr wertvoll. Neben der Gewinnung der Schlüsselfaktoren für unser Geschäft, bekommen wir Einblicke in die Priorisierungen anderer Fachbereiche. Häufig werden wir so nicht nur wichtige Anregungen für die in die Zukunft gerichtete Produkt- und Prozessplanung erhalten, sondern auch unmittelbar umsetzbare Maßnahmen identifizieren können, um unsere aktuelle Situation zu verbessern.

66 4 Produkt- und Prozessplanung

4.2.3 Wie können wir Veränderungen der Merkmale abschätzen? Für die Produkt- und Prozessplanung ist die Auseinandersetzung mit der zukünftigen Situation entscheidend. Natürlich können wir die Zukunft nicht wirklich voraussagen. Deshalb gilt der Ansatz einer systematischen Auseinandersetzung mit alternativen Möglichkeiten im Sinne von Zukunftsmodellen als zielführend. Wenn wir davon ausgehen, dass sich bestimmte Merkmale stetig entwickeln, so ist die Voraussage als Extrapolation der bisherigen Entwicklung möglich. Solche „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 oder auch aus Geschäftsberichten stammen können. 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, Simulationsverfahren wie auch Abschätzungen von Experten sein. Prognosen werden daher selten exakt zutreffen – sie sind auf jeden Fall mit einer gewissen Unsicherheit behaftet. Wie schwierig es ist eine ausreichend präzise Prognose zu erarbeiten, zeigen uns 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. Man wird deshalb auch gezwungen sein, 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 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 uns, dass diese Einschätzung falsch war. Die Einstellung der Weiterentwicklung hätte durchaus unternehmensgefährdende Konsequenzen haben können. 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.

4.2 Methoden zur Produkt- und Prozessplanung 67

Richten wir unsere Produkt- und Prozessplanung ausschließlich auf die von uns als am wahrscheinlichsten angenommenen Prognosen aus, kann es passieren, dass wir von unerwarteten Entwicklungen „überrumpelt“ werden. Genau diese Situation versuchen wir aber durch die Planung zu vermeiden. Deshalb ist es vorteilhaft, zusätzlich zwei bis drei deutlich unterschiedliche alternative Entwicklungen als Zukunftsprojektion der Merkmale anzunehmen und zu bewerten. Wir sollten diese allerdings kritisch hinterfragen, indem wir sie einer Plausibilitätsanalyse unterziehen. Bereits das Nachdenken über potenzielle zukünftige Entwicklungen kann wichtige Anregungen geben. Es lassen sich Optionen und Konsequenzen ableiten, welche die Qualität der Produktplanung positiv beeinflussen. 4.2.4 Wie können wir alternative Zukunftsmodelle erarbeiten? Welchen Situationen können wir in Zukunft gegenüberstehen? Für diese Frage haben wir umfangreiche Daten gesammelt, daraus die wichtigsten Merkmale herausgearbeitet und deren Entwicklung hinsichtlich ihrer möglichen Ausprägungen prognostiziert. Was uns zu der Beantwortung unserer Frage fehlt, sind schlüssige Modelle der Zukunft, die sich aus der Kombination dieser Projektionen ergeben. Aus dem gleichen Grund, aus dem wir alternative Projektionen erstellt haben, sollten wir uns auch hier nicht auf ein einziges Modell einer zukünftigen Situation beschränken. Bewährt hat sich die Betrachtung von drei bis fünf sich deutlich unterscheidenden Zukunftsmodellen. Eine geringe Anzahl unterschiedlicher Projektionen lässt sich mithilfeder MEthode Stufenweise Konsistenz noch relativ einfach zu einer begrenzten Anzahl an plausiblen Zukunftsmodellen kombinieren. In diesem Fall können wir die Zukunftsmodelle ohne besondere Systematik zum Beispiel mit Unterstützung im Rahmen eines Workshops erstellen. Mit zunehmender Zahl der Projektionen steigt auch die Zahl an Kombinationsmöglichkeiten für alternative Zukunftsmodelle. Bei 15 wesentlichen Merkmalen mit jeweils drei zugehörigen Projektionen haben wir es bereits mit über 14 Millionen theoretisch möglichen Alternativen zu tun. Um diese Situation beherrschen zu können müssen wir systematisch vorgehen. Wie für alle Arbeitsschritte, in denen wir Kombinationen bilden, bietet sich auch hier die Anwendung von Matrizen an. Es wird sicherlich nicht zielführend sein, zunächst alle theoretisch möglichen Kombinationen zu bilden und aus diesen dann die sinnvollen auszuwählen. Wir sollten vielmehr schon im Vorfeld versuchen, konsistente Kombinationen einzelner Projektionen von inkonsistenten zu unterscheiden und damit die möglichen Kombinationen für Zukunftsmodelle deutlich einschränken. Eine Matrix, mit der wir die Kombination einzelner Projektionen auf ihre Sinnigkeit hin untersuchen können, ist unter dem Begriff Konsistenzmatrix bekannt. Da wir mit ihr nur ungerichtete Bezüge bewerten, 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

68 4 Produkt- und Prozessplanung

durchzuführen. Eine anschließende Plausibilitätsanalyse sichert die erarbeiteten Ergebnisse ab. Die in der Matrix identifizierten Inkonsistenzen schließen bereits eine große Menge theoretisch möglicher Kombinationen aus. Wir konzentrieren uns somit auf die gefundenen wesentlichen Konsistenzen und „hangeln uns“ entlang der Zukunftsprojektionen der Merkmale durch die Matrix. Dieses Vorgehen ist bei überschaubaren Matrizen noch gut zu bewerkstelligen. Bei 15 Merkmalen können sich aus den kombinatorisch möglichen Millionen von Zukunftsbildern jedoch bereits über hundert hochkonsistente Zukunftsmodelle ergeben. Eine Zahl, die wir nicht mehr ohne weiteres handhaben können.

Abb. 31. Konsistenzmatrix

Um eine systematische Auswertung vor allem bei größeren Matrizen zu erreichen bietet es sich an, auf entsprechende mathematische Verfahren, wie die Clusteranalyse zurück zu greifen [Backhaus et al. 2003, Sachs 2004]. Aus der Konsistenzmatrix werden dabei aus der Fülle der kombinatorisch möglichen Zukunftsmodelle 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 Zukunftsmodelle zusammenzuführen. Je weiter die Zukunftsbilder zu einer immer geringeren Anzahl von Zukunftsmodellen verdichtet werden, umso größer ist dabei auch der Informationsverlust. Für die Durchführung von Clusteranalysen stehen rechnerbasierte Werkzeuge zur Verfügung [Gausemeier et al. 1996]. Wenn wir Zukunftsmodelle aus Kombinationen von Projektionen erstellen, liegen sie zunächst in einer sehr abstrakten Form vor, weswegen sie zur Ergän-

4.2 Methoden zur Produkt- und Prozessplanung 69

zung in Prosa formuliert werden müssen. Eine prägnante Überschrift, die in wenigen Worten die Kernaussage des Modells auszudrücken vermag, fördert hierbei das Verständnis hierbei ungemein. Das Zukunftsbild 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 sollten wir besonders achten. Eine weitere Form der Vermittlung alternativer Zukunftsmodelle, welche jedoch mit bedeutend höherem Aufwand verbunden ist, ist die Erstellung von Hörspielen oder VR-Animationen. Vor allem, wenn Zukunftsmodelle einem größeren Auditorium vorgestellt werden sollen, kann dadurch ein wesentlich höherer Aufmerksamkeitsgrad erreicht werden. 4.2.5 Wie können wir konkrete Maßnahmen zur Produkt- und Prozessplanung ableiten? Die Ableitung konkreter Maßnahmen aus Zukunftsmodellen bildet die zentrale Frage der Produkt- und Prozessplanung. Generell hängt die Qualität der abgeleiteten Maßnahmen sehr stark von den beteiligten Personen mit ihrer Erfahrung, Risikobereitschaft etc. ab. Insbesondere sollten wir darauf achten, dass Entscheidungsträger spätestens ab diesem Zeitpunkt an den Diskussionen beteiligt werden. Um Maßnahmen aus Zukunftsmodellen abzuleiten, werden wir zunächst deren Auswirkungen auf das Geschäft analysieren müssen. Betrachten wir dabei nur einzelne identifizierte Trendentwicklungen oder Prognosen, so gestaltet sich dieser Schritt noch einfach. Im Falle von mehreren alternativen Zukunftsmodellen mit etwas höherer Komplexität müssen wir systematischer vorgehen. Ein übersichtliches Verfahren besteht darin, den einzelnen Zukunftsmodellen tabellarisch die Bereiche zuzuordnen, die von Veränderungen betroffen sein werden. Die Auswirkungen werden anhand der Felder der Matrix diskutiert und dort dokumentiert (Auswirkungsanalyse). Auf diese Art können gerade in größeren Teams Diskussionen, die ansonsten leicht ausufern, sehr gut moderiert werden.

70 4 Produkt- und Prozessplanung

Abb. 32. Analyse möglicher Auswirkungen

Aufbauend auf der Untersuchung der Auswirkungen können wir Handlungsoptionen und Maßnahmen für die Produkt- und Prozessplanung ableiten. Dies kann in Form von Lösungsvorschlägen, Handlungsempfehlungen, Zielen und Strategien erfolgen. Handlungsoptionen sind zunächst hypothetische Maßnahmen, die wir ergreifen können, wenn sich eine prognostizierte Situation tatsächlich einstellt. In diesem Zusammenhang empfiehlt es sich, Handlungsoptionen nicht nur für das wahrscheinlichste Zukunftsmodell zu entwickeln, sondern für mehrere alternative Modelle. Haben wir diese Handlungsoptionen dokumentiert, sind wir beim Eintritt von derzeit noch nicht absehbaren, unseren Zukunftsmodellen ähnelnden Situationen in der Lage, sehr schnell zu reagieren. Diese Fähigkeit bietet dann einen enormen Wettbewerbsvorteil. Strategische Maßnahmen liegen stets im Spannungsfeld zwischen Risiko und Chance. Leiten wir Maßnahmen speziell für nur eine mögliche Ausprägung der Zukunft ein und entspricht diese Prognose der tatsächlichen Entwicklung, haben wir uns unter Umständen einen kaum einholbaren Vorsprung gegenüber den Wettbewerbern erarbeitet. Tritt die prognostizierte Situation allerdings nicht ein, kann sich herausstellen, dass wir letztlich eine Fehlentscheidung getroffen haben, die unser Unternehmen durchaus existenziell gefährden kann. Auch wenn wir sehr viel Energie in die Erstellung eines Zukunftsmodells gesteckt haben, besteht immer noch ein Restrisiko, dass sich die Zukunft doch anders als erwartet entwickelt. Die Risiken strategischer Entscheidungen können wir dadurch verringern, dass wir Maßnahmen definieren, welche nicht ausschließlich zu nur einem Zukunftsmodell passen, sondern auch mit den alternativen Modellen verträglich

4.3 Produktplanung in der Anlagentechnik 71

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. Generell sollten wir hierbei individuell abwägen, in welchem Verhältnis die Auswirkungen bei einer Fehlentscheidung zu den möglicherweise verpassten Chancen stehen. Gerade für die Diskussionsführung in größeren Gruppen bieten sich hierbei analog zu Vorteil-Nachteil-Vergleichen auch eine systematische Gegenüberstellung der Chancen und Risiken an.

4.3 Produktplanung in der Anlagentechnik 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 von 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 aber 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, unabhängig vom Projekt der Produktplanung. Die Zahl der gefundenen Merkmale war allerdings so groß, dass auf dieser Basis unmöglich sinnvolle Zukunftsbilder abzuleiten waren. Es war deshalb notwendig, 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

72 4 Produkt- und Prozessplanung

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 E-Mail 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 insgesamt 42 Merkmale. Durch die Auswertung der Kommentarzeilen aus den Fragebögen gewann man noch zusätzlich wertvolle Anregungen zur kurzfristig umsetzbaren Verbesserung der Produkte. 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 aufwändig 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.

4.3 Produktplanung in der Anlagentechnik 73

Abb. 33. Ausschnitt aus der Einflussmatrix

Die Mitarbeiter des Produktmanagements ermittelten 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.

74 4 Produkt- und Prozessplanung

Abb. 34. Liste der wesentlichen Merkmale, den Einflussbereichen zugeordnet

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 „High-Tech und Innovationsgrad“ entwickelt. Insgesamt ergaben sich so für die 16 Merkmale 47 Ausprägungen.

4.3 Produktplanung in der Anlagentechnik 75

Abb. 35. Zukunftsprojektionen des Merkmals »Kaufentscheidung«

Aus den 47 Ausprägungen der wesentlichen Merkmale sinnvolle Zukunftsbilder abzuleiten, erschien Aufgrund der hohen Zahl theoretisch möglicher Kombinationen zunächst sehr aufwändig. 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 eins (total inkonsistent) bis fünf (sehr starke Konsistenz). Da bei der Konsistenzprüfung nur ungerichtete Bezüge bestehen, war es ausreichend, nur eine Halbmatrix zu bearbeiten.

76 4 Produkt- und Prozessplanung

Abb. 36. 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 hochkonsistente Projektionen hinzugefügt. Nach mühsamen Diskussionen ergaben sich so fünf Szenarios.

Abb. 37. Ergebnis aus der Szenariobildung mittels stufenweiser Konsistenzbetrachtung

4.3 Produktplanung in der Anlagentechnik 77

Um die so gewonnenen Szenarios für die Produktplanungbesser 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, d. h. 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: … 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.

78 4 Produkt- und Prozessplanung

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. 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.

4.4 Zusammenfassung Wie sich gezeigt hat, hängt der Erfolg von Produkten und Unternehmen von einer Vielzahl von Merkmalen ab, deren zukünftige Entwicklung nur schwer zu überblicken ist. Daher sollten wir uns intensiv mit der Produkt- und Prozessplanung auseinandersetzen und entsprechende Ressourcen zur Verfügung stellen. Um konkrete Maßnahmen für unser Unternehmen zu definieren, kann es uns helfen, konsistente Zukunftsmodelle zu erarbeiten. Diese basieren auf der teilweise umfangreichen Sammlung, Verdichtung und Strukturierung von Merkmalen sowie

4.4 Zusammenfassung 79

der Abschätzung von deren Entwicklung in der Zukunft. Hieraus abgeleitete, kurzbis langfristige Maßnahmen können die unmittelbare Produktion von Nachfolgeprodukten, das Einführen neuer Produktlinien oder das Erschließen neuer Märkte sein, aber auch der Ausbau oder die Aufgabe von Unternehmenskompetenzen. Die Produkt- und Prozessplanung ist idealerweise der Ausgangspunkt für die Entwicklung konkreter Produkte. Merkmale aus dieser Planungsphase können als Anforderungen für ein Produkt dienen, werden aber nur in den seltensten Fällen für eine vollständige Beschreibung der Entwicklungsziele ausreichen. Es ist deshalb notwendig, das Entwicklungsziel in der Folge detailliert zu analysieren.

5 Anforderungsklärung

Auf die strategische Planung folgt typischerweise eine detaillierte Anforderungsklärung oder allgemeiner – die Zielanalyse: Auch wenn wir nach der strategischen Planung wissen, welche Produkte/Prozesse wir generell entwickeln wollen, sind für einen erfolgreichen Entwicklungsprozess noch viele wichtige Fragen zu beantworten. Wie viel darf das Produkt später kosten? Mit welchen Fertigungsverfahren soll es hergestellt werden? Welche Vorschriften sind bei Herstellung, Vertrieb, Nutzung und Entsorgung zu berücksichtigen? Die Quellen für Antworten auf derartige Fragen 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 wir die für unsere Produktentwicklung relevanten Informationen systematisch sammeln und aufbereiten können, um damit unsere Ziele trotz des in Produktentwicklungsprozessen üblichen Zeitdrucks so vollständig wie erforderlich zu analysieren und zu dokumentieren.

5.1 Folgen ungenügender Anforderungsklärung 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

82 5 Anforderungsklärung

für 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. 38. links: Taschentür der alten S-Bahngeneration; rechts: Flügeltür der neuen SBahngeneration. (mit freundlicher Genehmigung der DB AG)

Wie wir an diesem Beispiel sehen, können vergessene Anforderungen mit erheblichen Auswirkungen auf den weiteren Entwicklungsprozess verbunden sein, wie hohen Änderungskosten, Imageschäden und möglicherweise sogar Regressansprüchen. Die große Bedeutung von Kundenforderungen zeigt uns 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.

5.1 Folgen ungenügender Anforderungsklärung 83

Abb. 39. Ford Edsel (mit freundlicher Genehmigung der Ford-Werke AG Deutschland)

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 PkwVerkaufszahlen 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. 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.

84 5 Anforderungsklärung

5.2 Methoden zur Anforderungsklärung Bei der Entwicklung eines erfolgreichen Produkts müssen wir eine Vielzahl von Anforderungen berücksichtigen. Quellen hierfür 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. Im Folgenden werden entsprechende Methoden zur Unterstützung dieser Tätigkeiten erläutert. 5.2.1 Wie können wir Anforderungen ermitteln? Bevor wir mit der Lösungssuche beginnen, widmen wir uns üblicherweise der Sammlung von Anforderungen. 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 wollen wir betrachten, wie wir unterschiedliche Typen von Anforderungen ermitteln 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 beobachten wir, wenn vorhandenes Wissen aus einer falschen Einschätzung heraus nicht weiter gegeben wird. Implizites Wissen lässt sich nur näherungsweise mithilfe verschiedener 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 unsere Begriffswelt übersetzt werden. Liegt uns beispielsweise ein Auftragstext einer Firma vor, so erhalten wir mit Hilfe einer Textanalyse eine strukturierte Darstellung der Informationen. Bei der Textanalyse versuchen wir, zunächst den Aufbau des Textes zu erkennen. Dazu können wir ihn gedanklich in Teilaussagen zerlegen und unseren persönlichen Wissenskategorien zuordnen. Entsprechend unseren Vorkenntnissen werden wir uns während des Lesens mit bereits bekannten Dingen weniger auseinander setzen, neue und wichtige Inhalte dagegen hervorheben, um sie später intensiver zu verarbeiten. Dazu können wir zum Beispiel den Text markieren. Bei komplexen Texten ist das Aufdecken von Zusammenhängen, Querverweisen und Abhängigkeiten erforderlich. Dabei kann es sehr hilfreich sein, wichtige Passagen zu exzerpieren und bei

5.2 Methoden zur Anforderungsklärung 85

Bedarf grafisch darzustellen. Hierfür eignen sich zum Beispiel Mind Mapping, Wirkungsnetze und Ursachen-Wirkungsanalyse. Auf diese Weise können wir die für uns wichtigen Inhalte leichter erkennen. Generell gilt: Dokumente immer mit „gesundem Menschenverstand“ kritisch hinterfragen. Erkennen wir im Auftragstext eine eindeutige Abweichung von uns bekannten Informationen, müssen wir diesen Widerspruch mit dem Kunden besprechen. 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 wir die für uns relevanten Inhalte eines Dokumentes richtig, vollständig und in ihrem Gesamtzusammenhang erfassen.

Abb. 40. 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 wir als Basis für das neue Produkt nutzen können. Allerdings müssen wir zunächst prüfen, 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 wir strukturierte Sammlungen häufig wiederkehrender Anforderungsarten erstellen und uns dieser in zukünftigen Entwicklungsprojekten bedienen. Solche Sammlungen werden auch als Checklisten bezeichnet. Da Anforderungen einem stetigen Wandel unterliegen, müssen diese Checklisten kontinuierlich gepflegt werden.

86 5 Anforderungsklärung

Abb. 41. Checkliste für die Anforderungsklärung in allgemeiner Form [Pahl et al. 2003]

5.2 Methoden zur Anforderungsklärung 87

Markt- und Kundenanforderungen gewinnen kontinuierlich an Bedeutung. Kunden und Kundenmeinungen sind meist sehr vielfältig und verändern sich ständig. Den notwendigen Aufwand für das Sammeln von Kundenanforderungen sollten wir deshalb nicht unterschätzen. Wir können uns hier nicht alleine auf vorgefertigte Checklisten stützen, sondern müssen diese durch für unsere Kunden spezifische Anforderungen erweitern. Zum Erheben von Kundenanforderungen können wir Fragebögen (in Papierform oder per Internet) verwenden oder die Kunden mündlich, in Form von Interviews, befragen. 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 wir einige Parameter berücksichtigen. 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 Rücklaufquote der Bögen ab. Des Weiteren können wir nicht direkt nachfragen, wenn Unklarheiten in den Antworten auftreten. Mit persönlichen Interviews umgehen wir die angeführten Probleme 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 wir versuchen, Ergebnisse aus vorangegangenen Befragungen zu übernehmen. Wenn wir Produkte für den gewerblichen Einsatz entwickeln, so ist es für uns wichtig zu wissen, welche zusätzliche Anforderungen im Rahmen der Wertschöpfungskette zu erwarten sind. Dazu müssen wir die Kunden unserer Kunden kennen und uns mit ihnen auseinandersetzen. So ist im Falle eines Herstellers von Druckmaschinen der direkte Kunde ein Druckereibesitzer. Neben diesem direkten Kunden können auch Anforderungen der Endkunden der Produkte, die mit der Druckmaschine produziert werden (Zeitungen, Zeitschriften, Bücher, Plakate etc.), für uns von großer Bedeutung sein. Eine die Kaufentscheidung meist stark beeinflussende Kundenanforderung ist der Verkaufspreis eines Produkts. Um den am Markt erzielbaren Preis zu ermitteln, eignet sich zum Beispiel ein Vergleich des eigenen Produkts 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 unseres 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. Durch ein Benchmarking können wir die Stärken und Schwächen unseres Unternehmens sowie unserer Produkte herausarbeiten und auf dieser Basis gezielte Maßnahmen zur Verbesserung der aktuellen Situation einleiten. Häufig werden auch sprunghafte Verbesserungen ermöglicht, da indirekt Wissen und Erfahrungen

88 5 Anforderungsklärung

anderer über die Erkenntnisse aus dem Benchmarking genutzt werden können. In einem Benchmarking lassen sich nicht nur Produkte, sondern auch Prozesse und Dienstleistungen untersuchen. Wir wollen uns hier jedoch nur mit dem Produktvergleich beschäftigen.

Abb. 42. Verbesserung der Unternehmensentwicklung durch Benchmarking

Um ein Produkt-Benchmarking durchzuführen, müssen wir zunächst definieren, welche Produktmerkmale miteinander verglichen werden sollen. Häufig sind dies Kundenanforderungen, die für das Unternehmen oder das Produkt strategisch relevant sind [Fahrni et al. 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. Haben wir die zu vergleichenden Größen weitgehend festgelegt, stellt sich uns die Frage nach dem Benchmarking-Partner. Dieser kann in unserem (eigener, aber auch branchenfremder Geschäftsbereich) oder aber in fremden Unternehmen (gleiche beziehungsweise fremde Branche) 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. Wir können hierbei zwei Formen unterscheiden: 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 beiderseitigen 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). Dagegen ist der Erwerb kostenintensiver Investitionsgüter wirtschaftlich häufig nicht zu vertreten.

5.2 Methoden zur Anforderungsklärung 89

Vergleiche mit branchenfremden Partnern haben den Vorteil, dass beide Seiten profitieren können, ohne einem direkten Konkurrenten sensible Informationen preisgeben zu müssen. Allerdings müssen wir bei einem branchenfremden Benchmarking prüfen, ob und wie sich Ergebnisse beziehungsweise Anregungen auf unsere Situation übertragen lassen. Haben wir unseren Partner bestimmt, können wir uns der Informationssammlung widmen. Handelt es sich um ein feindliches Benchmarking, so müssen wir auf frei zugängliche Informationsquellen zurückgreifen. 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. Aus der Auswertung der Produktanalyse können schließlich Schlussfolgerungen gezogen werden, welche die eigenen Möglichkeiten und Potenziale aufzeigen sollten. 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, übertragen auf unser eigenes 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 unseren Geschäftsbereichen und denen des BenchmarkingPartners vorliegen. Aus der Anforderungsermittlung resultiert meist eine große Menge an Informationen. Da diese aus unterschiedlichen Quellen stammen, existieren hier in der Regel viele Redundanzen und sogar Widersprüche. Um diese zu erkennen und mit ihnen umgehen zu können, müssen wir diese Zusammenhänge näher betrachten. 5.2.2. Wie können wir Zusammenhänge zwischen den Anforderungen ermitteln? Unter der Vielzahl der zusammengetragenen Anforderungen können einige doppelt genannt sein. Auch können sie sich untereinander widersprechen, neutral gegenüberstehen oder positiv beeinflussen. Zielführend ist es, die ermittelten Anforderungen zunächst auf Doppelnennungen hin zu überprüfen. Liegt eine

90 5 Anforderungsklärung

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. Wollen wir 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. Zielkonflikten zwischen einzelnen Anforderungen müssen wir unsere erhöhte Aufmerksamkeit widmen. 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, stehen wir vor einer Herausforderung bei der Lösungssuche.

Abb. 43. Zielkonflikte beim Pkw [nach Eiletz 1999]

In den meisten Fällen wird es uns schwer fallen alle Anforderungen zu überblicken und Zielkonflikte zu erkennen. Es ist deshalb hilfreich, die Anforderungen systematisch zu durchsuchen. Dazu eignet sich eine Matrix, in der wir alle Anforderungen einander gegenüberstellen. Da Zielkonflikte zwischen Anforderungen

5.2 Methoden zur Anforderungsklärung 91

meist ungerichtet sind, genügt es hier eine Halbmatrix zu bearbeiten. In den Feldern der Matrix tragen wir die Abhängigkeiten ein. 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. 44. Konsistenzmatrix [Steinmeier 1998]

Wird eine Matrix zum Auffinden von Zielkonflikten unüberschaubar groß, sollten wir das System in Subsysteme unterteilen. 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).

92 5 Anforderungsklärung

Abb. 45. Zielkonflikte analysieren – Mind Map der Komponenten, Zusammenhänge und Einflüsse [Eiletz 1999]

Damit haben wir Transparenz bezüglich der gegenseitigen Abhängigkeiten geschaffen. Mehrfachnennungen müssen wir jetzt bereinigen und die erkannten Zielkonflikte aufzeigen. Die Auflösung der Zielkonflikte muss rechtzeitig im weiteren Prozess erfolgen. 5.2.3 Wie können wir Anforderungen gewichten? 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 wir einerseits nach technischwirtschaftlichen Anforderungen sowie nach organisatorischen Anforderungen 224

5.2 Methoden zur Anforderungsklärung 93

vornehmen. 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. 46. Strukturierungsmöglichkeiten von Anforderungen

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 von gleich hoher Bedeutung. Bei einer späteren Beurteilung von Lösungsalternativen stellt sich aber die Frage, wie wir den Grad der Übererfüllung einzelner Anforderungen werten sollen, 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. Kundenumfragen mit Hilfe von Interviews und Fragebögen liefern uns 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 Getränkehalter zum Abstellen offener Getränke ein wichtiges Kaufkriterium. Deutsche Pkw-Hersteller erkannten diesen Zusammenhang und entwickelten solche Cupholder, um mit amerikanischen Herstellern konkurrieren zu können, obwohl solche Vorrichtungen im europäischen Markt eher von untergeordneter Bedeutung sind.

94 5 Anforderungsklärung

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 bewerten wir einzelne Anforderungen nach Punkten. Bei der einstufigen Gewichtung werden die Anforderungen untereinander verglichen und ihnen der Rangfolge ihrer Bedeutung entsprechend Punkte zugewiesen. 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 Bewertung, wie zum Beispiel die Nutzwertanalyse, einfließen. Anhand des Kano-Modells können wir eine Gewichtung nach der Kundenrelevanz durchführen. Im Wettbewerb reicht es häufig nicht aus, die vom Kunden genannten Erwartungen zu erfüllen. Wir müssen versuchen, ihn durch über seine Erwartungen hinausgehende Produktmerkmale zu begeistern. 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: x Merkmale, die Grundanforderungen erfüllen (Grundmerkmale), x Merkmale, die Leistungsanforderungen erfüllen (Leistungsmerkmale) und x Merkmale, die bei den Kunden Begeisterung auslösen (Begeisterungsmerkmale).

Abb. 47. Das Kano-Modell am Beispiel eines Fahrrades [Reinhart et al. 1996]

Der Kunde erwartet, dass die Ausprägungen der Grundmerkmale gut erfüllt sind. Dies setzt er stillschweigend voraus, ohne es ausdrücklich zu fordern. So

5.2 Methoden zur Anforderungsklärung 95

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 wir dem Kunden Begeisterungsmerkmale anbieten, 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 das 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. 5.2.4 Wie können wir Anforderungen dokumentieren? Parallel zur Anforderungsklärung werden die Anforderungen 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 uns, während der Entwicklung stets alle relevanten Informationen konsistent und aktuell verfügbar zu haben. Bei der Bewertung und Auswahl von Lösungsmöglichkeiten greifen wir ebenfalls auf die Anforderungsliste zurück, da sie uns 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.

96 5 Anforderungsklärung

Abb. 48. Beispiel für den Aufbau einer Anforderungsliste

Nachfolgend wollen wir uns mit dem möglichen Aufbau einer Anforderungsliste befassen. Jede Anforderung sollte eine Nummer erhalten, um eindeutig identifiziert werden zu können. Die Nummerierung kann hierarchisch strukturiert werden, um den Zugang zu umfangreichen Listen zu erleichtern. Neben der textuellen Beschreibung der Anforderungen beziehungsweise ihrem Namen ist eine Bezeichnung (Variable) hilfreich, um den Bezug zu Berechnungen, Zeichnungen oder Ähnlichem herzustellen. Ein Zahlenwert mit Toleranz quantifiziert die Anforderung, das ist auch für die spätere Überprüfung der Ergebnisse erforderlich. Um die Bedeutung der Anforderungen beurteilen zu können, sollten wir diese gewichten. Anforderungen werden in den Anforderungslisten meist nur sehr knapp beschrieben. Gerade, wenn wir es mit komplexen Produkten zu tun haben, 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 den Verursacher der Anforderung. 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.

5.3 Anforderungsklärung für einen Fahrradgepäckträger 97

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 „Reduzierung der Montagezeit um mindestens 40 %“ legt ein lösungsneutral formuliertes Ziel fest. 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 vom Schienenfahrzeughersteller definiert. Das Pflichtenheft ist eine in der industriellen Praxis gebräuchliche Variante einer Anforderungsliste.

5.3 Anforderungsklärung für einen Fahrradgepäckträger 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 zu Freizeitaktivitäten 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.

98 5 Anforderungsklärung

Abb. 49. Alltagsnutzung eines Fahrrades (Bild TU München)

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-NutzenVerhältnisses 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: x Welche Art von Gepäck transportieren Sie gewöhnlich auf ihrem Fahrrad? x Welche Art von Gepäck würden Sie gerne auf ihrem Fahrrad transportieren?

5.3 Anforderungsklärung für einen Fahrradgepäckträger 99

Abb. 50. 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 Produkts 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. Im Entwicklungsteam wurde eingehend diskutiert, ob nicht an dieser Stelle die Informationen mit Hilfe der Methode QFD in einem „House of Quality“ verarbeitet werden sollten. Wegen des relativ hohen zu erwartenden Aufwands und der hohen Transparenz der bereits ermittelten Zusammenhänge wurde dieser Vorschlag jedoch verworfen.

100 5 Anforderungsklärung

Abb. 51. 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 ebenso in Anforderungen übersetzt Die gesammelten Anforderungen wurden in einer Anforderungsliste zusammengefasst.

5.3 Anforderungsklärung für einen Fahrradgepäckträger 101

Abb. 52. Ausschnitt aus der Anforderungsliste für einen innovativen Fahrradgepäckträger

Diese Anforderungsliste wurde entwicklungsbegleitend 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.

Abb. 53. Der fertige Gepäckträger (Bild TU München)

102 5 Anforderungsklärung

5.4 Zusammenfassung Ein Unternehmen kann mit einem Produkt nur dann erfolgreich sein, wenn alle Entwicklungsziele frühzeitig bekannt sind. Ansonsten läuft es Gefahr, an Markt und Kunden vorbeizuentwickeln. Um Anforderungen systematisch zu gewinnen, müssen wir zunächst ihre Quellen ermitteln. Bei einer Vielzahl von Anforderungen können wir ihre Überschaubarkeit durch eine geeignete Strukturierung sicherstellen. 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 wir sie dokumentieren und im weiteren Verlauf der Entwicklung pflegen. Basierend auf den Anforderungen wird es in Folge notwendig sein, zugrunde liegende Problemstellungen zu klären, um mit den in der Regel knappen zur Verfügung stehenden Ressourcen ein kundenwertes Produkt zu entwickeln.

6 Zielstrukturierung

Nach der Anforderungsklärung ist uns unter Umständen noch nicht ausreichend bewusst, wie die späteren Entwicklungsschwerpunkte aussehen werden. Immer dann, wenn wir vor einem komplexen Sachverhalt stehen, müssen wir mit Hilfe einer Strukturierung der Ziele die erforderliche Transparenz schaffen, die es uns erlaubt, die Entwicklungsschwerpunkte zu identifizieren. Nur so können wir erreichen, dass der sich anschließende, häufig arbeitsteilige Prozess der Lösungsfindung planbar wird. Entwicklungsschwerpunkte können zum Beispiel aus der funktionalen Betrachtung, der Schwachstellenanalyse oder der Analyse der Freiheitsgrade abgeleitet werden. Die Ergebnisse dieser Analysen können in Form von Problemformulierungen zu unserem Problemmodell in erheblicher Weise beitragen. Im diesem Kapitel werden unterschiedliche methodische Ansätze zur Erarbeitung von Entwicklungsschwerpunkten vorgestellt.

6.1 Erfolgreiche Zielstrukturierung im Anlagenbau Ein Unternehmen des Anlagenbaus erkannte, dass die Absatzzahlen eines seiner Produkte in den letzten Jahren stark gesunken waren. Die Entwicklungsabteilung führte dies auf einige Probleme zurück, die mittels einer Weiterentwicklung behoben werden sollten. Zunächst wurden die Anforderungen an das Produkt zusammengetragen und dokumentiert. Die Anforderungsliste beinhaltete Informationen, zum Beispiel zu Leistung, Material und Kosten. Der Entwicklungsabteilung waren bereits mehrere Schwachstellen des bisherigen Produkts gut bekannt, da die Ingenieure engen Kontakt zum Kunden hatten und bis zur Inbetriebnahme einer Anlage in das jeweilige Projekt involviert waren. Deshalb erreichten die Bedürfnisse des Kunden, also des Produktnutzers, direkt die Entwicklungsabteilung. Im Gegensatz zu den bisherigen Projekten bestand der Entwicklungsleiter darauf, noch zusätzliches Potenzial durch eine genaue Analyse der Schwachstellen zu ermitteln. Daraufhin wurde, erstmals in einer solchen Entwicklungssituation, ein Workshop organisiert, zu dem neben dem Entwicklungsteam auch Mitarbeiter der Fertigung und Montage, des Vertriebes und der Serviceabteilung eingeladen wurden. Zu Beginn des Workshops wurden wegen des zusätzlichen Zeitaufwands Zweifel über den Sinn der Veranstaltung ausgesprochen. Der Entwicklungsleiter stellte daraufhin die Frage, ob der Service nicht gelegentlich mit Problemen zu kämpfen habe, die durch konstruktive Änderungen

104 6 Zielstrukturierung

hätten behoben werden können. Der Mitarbeiter stimmte spontan zu und versicherte sogar, dass dies zu seinen alltäglichen Erfahrungen zähle. Damit war der Konsens bezüglich des weiteren Vorgehens grundsätzlich gegeben. Im Verlauf des Workshops wurden bereits erkannte Probleme des bisherigen Produkts auf ihre Ursachen hin analysiert und 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. Die durchgeführte Problemanalyse ermöglichte die Festlegung von Entwicklungsschwerpunkten. Aus diesen wurden dann wenige aber sehr konkrete Problemformulierungen für die Produktentwicklung abgeleitet. So wurde zum Beispiel festgelegt, welche Funktionen deutlich zu verbessern oder mittels welcher Fertigungsverfahren bestimmte Bauteile herzustellen sind. Im Nachhinein wurde der Workshop von den Beteiligten insgesamt sehr positiv aufgenommen. Einige Teilnehmer sahen sich in einer vollkommen neuen Situation, da das Einbringen ihres Wissens in die Entwicklung bisher nie in dieser Intensität eingefordert wurde und die Erfahrungen mit den genutzten Methoden für sie neu waren. Inwiefern hat die Methodenanwendung im interdisziplinären Workshop zu einer strukturierten Diskussion für die Problemformulierung beigetragen? Das Entwicklungsteam hatte bestehende Schwachstellen teilweise bereits vorher erkannt. Deren Zusammenhänge und Ursachen lagen der Abteilung jedoch nur rudimentär vor. Informationen und Erfahrungen anderer Fachbereiche wurden bisher nicht bewusst berücksichtigt. Ob wir zur Problemanalyse nun einen Workshop abhalten oder andere Hilfsmittel, wie zum Beispiel Einzelinterviews heranziehen, ist zunächst zweitrangig. Wichtig ist, dass wir mithilfe einer geeigneten Systematik eine möglichst ganzheitliche Perspektive auf die Problemstellung anstreben. Dabei müssen neben produktspezifischen Fragestellungen auch Prozesszusammenhänge berücksichtigt werden. Um die dabei entstehende Komplexität von Problemstellungen beherrschen zu können, sollten wir uns verschiedener Hilfsmittel bedienen. Bei unzureichender Problemklärung laufen wir nämlich Gefahr, nicht die richtigen Dinge zu priorisieren und damit die Potenziale einer Entwicklung nicht ausreichend zu nutzen.

6.2 Methoden zur Zielstrukturierung Aus der vorliegenden Anforderungsliste wollen wir mithilfe einiger ergänzender Analysen den für uns wesentlichen Kern der Problemstellung herausarbeiten. Das Resultat ist ein Problemmodell, welches uns maßgeblich durch die Problemlösung leitet. Da die Anforderungsliste bei vielen Entwicklungsprojekten viel zu umfangreich für eine ständige geistige Präsenz ist, muss das Problemmodell die tatsächlichen Herausforderungen für uns individuell und in prägnanter sowie komprimierter Form herausstellen. Die Möglichkeiten zur Strukturierung der Anforderungen können je nach Situation in unterschiedlicher Intensität eingesetzt werden. So können wir beispielswei-

6.2 Methoden zur Zielstrukturierung 105

se Verknüpfungen zwischen den Anforderungen und den Merkmalen der Produkte nutzen, um die Bedeutung eben dieser Merkmale für die Erfüllung von Marktanforderungen herauszuarbeiten. Eine Abstraktion bietet dagegen die Chance, sich von Fixierungen hinsichtlich bekannter Lösungen und unter Umständen auch Forderungen zu lösen. Die Diskussion der Stärken und der Schwächen der Produkte bis hin zur Herausarbeitung von Widersprüchen zwischen angestrebten Eigenschaften erlaubt eine Konzentration auf Arbeitspunkte, die deutliche Verbesserungs- und Innovationspotenziale aufweisen. Das Herausarbeiten der Freiheitsgrade für die Entwicklung zeigt auf, an welchen Stellen wir bei Weiterentwicklungen und Produktverbesserungen überhaupt wirken können. Von den genannten Möglichkeiten werden wir je nach Situation eine oder mehrere auswählen und anwenden. Ansätze der Durchdringung der Problemstellung und damit auch der Strukturierung der Zielsetzung formen die Sicht auf die Problemstellung als Ganzes und damit auch auf das Modell, welches wir uns von dem Problem machen. 6.2.1 Wie können wir wichtige Anforderungen und Produktmerkmale verknüpfen? Entwickler denken überwiegend in Funktionen und Bauteilen, während Kunden ihre Wünsche und Forderungen meistens in anderer Weise formulieren. So fordern Kunden bestimmter Pkws hohe Beschleunigungswerte des Fahrzeugs und wir müssen uns fragen, was das zum Beispiel für die Entwicklung des Sitzes bedeutet. Die vom Kunden ausgehenden Anforderungen gelangen über den Vertrieb, das Marketing oder einen Projektverantwortlichen in die Fachabteilungen. Bei jeder Informationsweitergabe können die Daten aus der Perspektive des jeweiligen Empfängers neu interpretiert, ergänzt, reduziert und adaptiert, also verändert oder manipuliert werden. Anforderungen sollen zwar die Erwartungen an ein Produkt eindeutig definieren aber nicht unbedingt eine konkrete Lösung für die Produktentwicklung vorgeben.

Abb. 54. Informationsweitergabe mit Interpretation und Informationsverarbeitung

106 6 Zielstrukturierung

Um der Problematik der Vermittlung der Anforderungen an den Entwickler zu begegnen, ist es notwendig, eine Verknüpfung der technikorientierten mit der kundenorientierten Sicht herzustellen. Da dies aber bei umfangreichen und komplexen Anforderungslisten ohne geeignete Hilfsmittel schwierig ist, sollten wir dabei systematisch vorgehen. In diesem Fall hilft uns eine Verknüpfungsmatrix. Kern einer solchen Matrix ist die Verknüpfung von Anforderungen mit Merkmalen des Produkts. Wünscht der Kunde beispielsweise einen ruhigen Motorlauf seines Pkws, so müssen dieser Anforderung die relevanten Merkmale des Produkts zugeordnet werden. Solche könnten zum Beispiel die Güte des Massenausgleichs an der Kurbelwelle oder des Ladungswechsels sein. Für eine qualitative Aussage über die Stärke einer Verknüpfung von Merkmal und Kundenanforderungen reicht eine einfache Kategorisierung, wie zum Beispiel „geringe/mittlere/hohe Beeinflussung“ aus. Die Erarbeitung einer solchen Matrix unterstützt das Verständnis des Entwicklers für die Sicht des Kunden aufgrund der intensiven und strukturierten Auseinandersetzung mit den Verknüpfungen und verbessert zusätzlich die interdisziplinäre Zusammenarbeit. Darüber hinaus werden Zusammenhänge nachvollziehbar dokumentiert.

Abb. 55. Verknüpfungsmatrix für das Beispiel „ruhiger Motorlauf“

6.2 Methoden zur Zielstrukturierung 107

Bei einer großen Zahl von Anforderungen und von Merkmalen ergeben sich sehr große Matrizen, die unter Umständen bedingt durch ihre Größe kaum noch bearbeitbar 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. 6.2.2 Wie können wir das Problem auf abstrahiertem Niveau beschreiben? In der industriellen Praxis gestalten sich Probleme häufig so komplex, dass wir sie nicht in einem einzigen Ansatz vollständig erfassen und bearbeiten können. Zusätzlich fixieren wir uns immer wieder auf uns bekannte Lösungen, von denen wir uns nur schwerlich trennen können. Wir sind dann gezwungen, die Fülle der Einzelinformationen auf größere und abstraktere Sinnzusammenhänge zu reduzieren. Diese Abstraktion wird dadurch ermöglicht, dass wir alle für die aktuelle Zielsetzung nicht relevanten Informationen ausblenden oder zu übergeordneten Begriffen zusammenfassen. Bei einer anschließenden Konkretisierung können wir uns je nach Bedarf einen vertiefenden Einblick in Teilbereiche verschaffen. Betrachtet man zum Beispiel einen Zweischalenwecker auf der Ebene seines Arbeitsprinzips, so reduziert man ihn auf die Klangkörper und das darauf schlagende Hämmerchen. Eine Abstraktionsstufe höher 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 [Ehrlenspiel 2003, Pahl et al. 2003].

Abb. 56. Verschiedene Abstraktionsstufen eines Zweischalenweckers [Ehrlenspiel 2003, Pahl et al. 2003]

108 6 Zielstrukturierung

Wechselwirkungen eines Systems mit seinem Umfeld sind von hoher Bedeutung. Um sie abzubilden, können wir unser System als Blackbox modellieren. Bei der Blackbox handelt es sich um eine spezifische Darstellungsform der Abstraktion. Dabei wird das betrachtete System auf eine Blackbox mit ihren spezifischen Ein- und Ausgangsgrößen reduziert, wobei ausschließlich der eigentliche Zweck des Produktes betrachtet wird. In unserem Beispiel können wir den Wecker auf eine Blackbox mit der Eingangsgröße Energie und der Ausgangsgröße Wecksignal reduzieren.

Abb. 57. Beispielhafte Blackbox Darstellung eines Weckers

Die Blackbox Methode stellt ein einfaches Vorgehen zur Unterstützung des Systemverständnisses dar, da sie helfen kann, auch sehr komplexe Maschinen und Anlagen in ihrer Kernfunktionalität zu begreifen. Bei der Betrachtung eines Weckers als Blackbox blenden wir sämtliche Information mit Ausnahme der Ein- und Ausgangsgrößen aus. „Innerhalb“ der Blackbox wird auf für uns zunächst nicht ersichtliche Weise die Eingangsgröße in eine Ausgangsgröße umgewandelt. Ist es nun unsere Aufgabe, einen Wecker zu entwickeln, müssen wir uns explizit Gedanken darüber machen, wie wir diese Umwandlung realisieren können. Hierbei kann uns eine Funktionsmodellierung unseres Systems unterstützen. Diese ist konkreter als eine Blackbox Betrachtung, aber immer noch so abstrakt und lösungsneutral, dass wir nicht Gefahr laufen, uns 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 gibt es verschiedene Formen der Funktionsmodellierung: Orientierung an den Nutzern (Monteur, Anwender, Instandsetzer etc.), am Umsatz (Stoff, Energie oder Signal) oder an der Art der Relationen zwischen den Funktionen. Wollen wir die Funktionalität eines Handrührgeräts für den Küchenbedarf zum Zeitpunkt der Benutzung betrachten, so könnten wir mithilfe einer umsatzorientierten Funktionsmodellierung die unterschiedlichen Zustände des Umsatzproduktes „Teig“ von den einzelnen Zutaten bis zum fertig gekneteten Teig darstellen. Ebenso könnten wir den Energiefluss von elektrischer Energie bis zur Bewegungsenergie im Teig analysieren. Ist für uns von Interesse, mit welchen Nutzern das Produkt in Berührung kommen kann, ist eine Betrachtung entlang des Produktlebenslaufes geeigneter. Wir können dabei verschiedene Anwendungsfälle skizzieren, um uns bewusst zu machen, welchen Beanspruchungen das Handrührgerät ausgesetzt sein wird. Wie

6.2 Methoden zur Zielstrukturierung 109

sehen zum Beispiel die Belastungen während des Transports hinsichtlich Stöße, Feuchtigkeit oder Temperaturen aus? Während der Nutzung kann das Produkt zum Beispiel die vom Hersteller vorgesehene Benutzung als Küchengerät erfahren oder aber für ganz andere Zwecke verwendet werden. Mit der nutzerorientierten Funktionsbetrachtung können wir beispielsweise die Überlegung zur Reinigungsmöglichkeit oder den Überlastschutz des Gerätes frühzeitig berücksichtigen. Im Netzwerk einer relationsorientierten Struktur können wir beispielsweise den Zusammenhang zwischen Gehäuseerwärmung und Viskosität des Teiges erkennen. Nützliche Funktionen (Teig kneten) und schädliche Funktionen (Gehäuse erwärmen) werden dazu durch spezifische Relationen (zum Beispiel „Teig kneten“ verursacht „Gehäuse erwärmen“) miteinander verknüpft. Die Methoden der Funktionsmodellierung tragen in jedem Fall zum Systemverständnis bei. Zu Beginn der Produktentwicklung ist es von herausragender Bedeutung, sich intensiv mit den gestellten Problemen auseinander zu setzen. Um im weiteren Verlauf zu möglichst guten Ergebnissen zu gelangen, hat es sich bewährt, die Probleme unabhängig von etwaigen vorhandenen Lösungen zu analysieren. Dabei helfen uns der Wechsel des Abstraktionsniveaus und das Denken in Funktionen. 6.2.3 Wie können wir Stärken und Schwächen ermitteln? Bei der Bearbeitung vieler Problemstellungen können wir auf bestehenden Lösungen aufbauen, da es ein Vorgängerprodukt gibt, auf dessen Basis ein neues Produkt entwickelt werden soll. Gründe für eine solche Weiterentwicklung können geänderte Anforderungen, gestiegene Kundenwünsche oder eine Änderung der gesetzlichen Lage sein. Entsprechen nun Eigenschaften des bestehenden Produkts nicht den neuen Anforderungen, so haben wir es mit Schwachstellen zu tun. In vielen Fällen ist eine solche Weiterentwicklung problematisch, da es unter Umständen schwierig sein kann, die Wirkzusammenhänge überhaupt zu erkennen, einen Überblick darüber zu bekommen oder ihre Wechselwirkungen zu erfassen. Im Rahmen einer hier notwendigen Schwachstellenanalyse ist es sinnvoll, wichtige Wissensträger wie Montage- und Servicemitarbeiter hinzuzuziehen, um unterschiedliche Sichten auf das Problem und damit ausreichend Hinweise zu erhalten. Die gemeinsame Analyse der Schwachstellen kann beispielsweise im Rahmen eines Workshops vorgenommen werden. Hierzu können wir auch gezielt Spezialisten befragen, die die Schwachstellen des Produktes sehr gut kennen, also Kunden, Vertriebs- und Servicemitarbeiter. Mitarbeiter können beispielsweise durch so genannte Betriebsblindheit Fehler übersehen. Auch aus politischen Gründen wird gelegentlich versucht, Schwachstellen nicht offen zuzugeben. Sie auf dieser Basis dennoch zu finden und zu beheben ist ein äußerst anspruchsvolles Unterfangen. Um bei komplexeren Zusammenhängen das Problemmodell klarer herauszuarbeiten, können wir eine Funktionsmodellierung durchführen. Bei der Analyse mithilfe der relationsorientierten Funktionsmodellierung wird das betrachtete System dazu in einzelne Funktionen zerlegt. Da sich zu jeder Funktion immer

110 6 Zielstrukturierung

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 sollen auf einem dem Problem angemessenen Detaillierungsgrad die Zusammenhänge kritischer Teilbereiche erkennbar sein. Vorteil dieser Methode ist, dass nicht nur die erwünschte („nützliche“) Funktionalität des Systems, sondern auch unerwünschte („schädliche“) Funktionen mit ihren Relationen abgebildet werden können [Terninko 1998]. Von wenigen, aber wichtigen nützlichen wie schädlichen Funktionen ausgehend wird schrittweise durch standardisierte Fragen das Funktionsnetz um zusätzliche nützliche und schädliche Funktionen erweitert. Oft kann schon nach etwa vier Erweiterungsiterationen abgebrochen werden, da die für die Ausgangsfunktionen wesentlichen Funktionen mit ihren zugehörigen Relationen erfasst wurden. Nützliche Funktionen werden eingeführt, um eine bestimmte Funktionalität des Systems hervorzurufen. Ein Beispiel hierfür wäre die Funktion „Glatteis auftauen“ des Systems „Streusalz“. Schädliche Funktionen tragen nicht zur erwünschten Funktionalität des Systems bei. Sie sind durch die Konstellation des betrachteten Konzepts gegeben. So kann die Salzstreuung zur Verunreinigung des Grundwassers führen. Um schädliche 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. Aus der erstellten Funktionsstruktur lassen sich Problemformulierungen ableiten.

Abb. 58. Ausschnitt aus der Funktionsstruktur für das System „Streusalz“

Es kommt häufig vor, dass die Beteiligten bei der Durchführung einer relationsorientierten Funktionsanalyse bereits während des Aufbaus der Funktionsstruktur und der Ableitung von Problemformulierungen viele Ideen haben und diese auch sofort einbringen wollen. Damit dies bei einem größeren Teilnehmerkreis nicht in unkoordinierte Gespräche abgleitet, können diese ersten Lösungsideen mithilfe einer geeigneten Moderation zum Beispiel mit Karten aufgefangen werden. Die ermittelten Schwachstellen zeigen uns deutlich den Entwicklungsbedarf und die Entwicklungsschwerpunkte eines Produkts.

6.2 Methoden zur Zielstrukturierung 111

6.2.4 Wie können wir Freiheitsgrade für die Entwicklung erkennen? Der Handlungsspielraum des Entwicklers in der Produktentwicklung kann unterschiedlich ausgeprägt sein. Üblicherweise sind viele Rahmenbedingungen, wie Anforderungen und definierte Schnittstellen zu angrenzenden Teilsystemen festgelegt. Eventuell hat das Unternehmen zum Beispiel in die zuverlässige Beherrschung einer Technologie investiert und will diesen Vorsprung gegenüber den Wettbewerben weiterhin nutzen. Wir werden bevorzugt die Merkmale als nicht veränderbar oder nicht veränderungswürdig einstufen, deren Änderung offensichtlich hohe Risiken beinhaltet, zu erheblichen Investitionen führt, viel Zeit oder eine erneute Zulassung durch eine Behörde erfordert. Vor dem Hintergrund der Kenntnis der nicht veränderbaren Elemente kann in Umkehr auf die bestehenden Freiheitsgrade geschlossen werden. Freiheitsgrade sind Merkmale, deren Ausprägung im Rahmen der Lösungssuche innerhalb gewisser Grenzen verändert werden darf. Mit der Analyse der Freiheitsgrade für die Lösungssuche geht es darum, den Prozess der Lösungssuche möglichst effizient ablaufen zu lassen und in eine Richtung der Problemlösung zu lenken, die in der jeweiligen Entwicklungssituation den größten Erfolg verspricht. Damit vermeiden wir, dass technisch hochinteressante Lösungsansätze erarbeitet werden, die aber vorgegebene Anforderungen verletzen oder hohe Risiken in sich tragen und aus diesem Grund nicht weiter verfolgt werden können. Dabei legen wir in einem „Top Down“-Ansatz stufenweise, ausgehend vom Gesamtsystem bis hin zu den Elementen und ihren beschreibenden Merkmalen, fest, 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 Randbedingungen. nicht zu veränderndes Teilsystem

Systemgrenze des veränderbaren Teilsystems

veränderbares Teilsystem

Abb. 59. Ermittlung der veränderbaren Teilsysteme auf Grundlage einer Funktions- oder Baustruktur des betrachteten Systems

Durch das Festlegen der Systemgrenze definieren wir einen Raum für die Lösungssuche. Damit wird vorgegeben, welche Funktionen und/oder Bauteile im Rahmen der Lösungssuche verändert werden dürfen und welche nicht. Für die

112 6 Zielstrukturierung

weitere Vorbereitung der Lösungssuche ist es nun wichtig, die innerhalb dieser Systemgrenze bestehenden Freiheitsgrade zu definieren. Wir können uns beispielsweise fragen, ob wir das bestehende mechanische Prinzip durch ein elektrisches oder hydraulisches ersetzen dürfen oder ob anstelle des bisher eingesetzten Stahls auch andere Werkstoffe möglich sind. Als Ergebnis der Analyse der Freiheitsgrade ergeben sich die Merkmale in Form von Freiheitsgraden, deren Ausprägungen innerhalb gewisser Grenzen verändert werden können. Aus der Problemstruktur, der Verknüpfung wichtiger Anforderungen mit Produktmerkmalen, den ermittelten Schwachstellen und der Diskussion der Freiheitsgrade lassen sich für die Entwicklung Handlungsempfehlungen in Form von Problemformulierungen ableiten. 6.2.5 Wie können wir Handlungsempfehlungen zu Problemformulierungen zusammenfassen? 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 aussprechen zu können. Eine Problemformulierung ist eine Aufforderung zu bestimmten Handlungen, die die Lösungssuche gezielt anregen sollen. Sie tragen damit zur Reduzierung der Komplexität einer Anforderungsliste im Sinne einer Fokussierung bei. Ihre Formulierung stellt ein wirksames Mittel dar, um x das Entwicklungsziel prägnant zu beschreiben, x zu gezielten Handlungen aufzufordern, x die zentralen Anforderungen während des Entwicklungsprozesses im Bewusstsein des Produktentwicklers zu verankern (Konzentration auf das Wesentliche), x die Kreativität des Produktentwicklers durch abstrakte, sprachliche Anreize gezielt zu stimulieren, x eine problemangepasste Methodenauswahl für die Lösungssuche anzustoßen und x einen stetigen Abgleich zwischen Ist- und Sollzustand herbeizuführen [Wulf 2002]. Daraus ergeben sich sowohl formale, als auch inhaltliche Anforderungen an die Definition der Problemformulierungen. Inhaltlich wird die Schwachstelle 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 Analyse der Freiheitsgrade, der Überprüfung der Verknüpfung zwischen Anforderungen und Produktmerkmalen sowie der Analyse der Schwachstellen können zu Problemformulierungen zusammengefasst werden. Haben wir im Rahmen der Schwachstellenanalyse mit einer relationsorientierten

6.3 Ermittlung von Entwicklungsschwerpunkten 113

Funktionsstruktur gearbeitet, lassen sich Problemformulierungen nach festen Regeln ableiten. Als Beispiel könnte eine Problemformulierung lauten: „Finde eine Lösung, die Glatteis auftaut, dabei aber nicht Grundwasser verunreinigt!“ 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. Die Problemformulierungen sollen unsere Gedanken und Handlungen nun in die „richtige“, das heißt zielorientierte Richtung lenken. Problemformulierungen können bereits auf der strategischen Ebene eines Entwicklungsprozesses eine Rolle spielen, wenn es darum geht, aus der Vielzahl der Anforderungen konkrete Entwicklungsaufträge für die Fachabteilungen abzuleiten. Auf operativer Ebene helfen uns Problemformulierungen, das Vorgehen, gegebenenfalls durch iterative Prozesse, auch individuell zielgerichtet zu steuern, indem sie uns zu einem Dialog mit uns selbst auffordern. Dieser basiert auf einem Wechselspiel zwischen der Reflexion des Vorgehens, der Bewertung der Zwischenergebnisse und der Weiterentwicklung der Problemformulierungen.

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 (Overengineering). Dieses Overengineering konnte unter anderem auf die mangelnde Zusammenarbeit der verschiedenen Abteilungen zurückgeführt werden. 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. Um das Produkt zukünftig den Kundenwünschen entsprechend entwickeln zu können, wurde zunächst eine Kundenbefragung 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.

114 6 Zielstrukturierung

ansprechendes Design Betriebsdauer Robustheit geringes Gewicht Preis-Leistungsverh. angenehmes Geräusch gute Saugleistung einfache Entleerung gutes Handling

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Abb. 60. Umfrageergebnis zu Kundenanforderungen an das Produkt „Tischstaubsauger“

Schon vor der Kundenbefragung hatte die Entwicklungsabteilung versucht, kundenrelevante Merkmale zu berücksichtigen. Allerdings verstand man unter kundenrelevanten Merkmalen bislang zum Beispiel eine hohe Standzeit des Filters oder eine geringe Lautstärke bei gleichzeitig hoher Motorleistung. Nun sollten unter Berücksichtigung der Kundenbefragung die wesentlichen Produktmerkmale innerhalb einer Teamsitzung festgelegt werden. Um die Diskussion im Team effizient führen zu können, fiel die Entscheidung für ein strukturiertes Vorgehen mithilfe einer Matrix. In dieser wurden die Kundenanforderungen aus der Befragung den technischen Merkmalen gegenübergestellt. In den Feldern der Verknüpfungsmatrix wurde eingetragen, wie stark sich Kundenwünsche und Produktmerkmale 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“ eingetragen.

6.3 Ermittlung von Entwicklungsschwerpunkten 115

Abb. 61. Ergebnis der Verknüpfungsmatrix zum Produkt „Tischstaubsauger“

Bereits die einzelnen Felder mit hohen Einträgen („9“) zeigten auf den ersten Blick, welche Merkmale des Produkts 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 wurden auf Basis der Umfrage eine Gewichtung der Kundenanforderungen vorgenommen, indem das Umfrageergebnis auf einen Zahlenwert von 1 bis 10 skaliert und anschließend mit dem Wert der jeweiligen Beeinflussung multipliziert wurde. Diese Ergebnisse wurden anschließend 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 zur Ermittlung von Schwachstellen mithilfe einer relationsorientierten Funktionsmodellierung. Ein mittelständisches Unternehmen aus dem Maschinen- und Anla-

116 6 Zielstrukturierung

genbau 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 bisherigen 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].

Abb. 62. Schematische Darstellung der Siebanlage [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

6.3 Ermittlung von Entwicklungsschwerpunkten 117

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 Presszone 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]. 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 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 sowie auch schädliche Funktionen erfasst und in der dokumentierten Struktur abgebildet werden. Durch spezielle Fragetechniken entstand innerhalb von zwei Stunden eine Darstellung, welche alle relevanten Schwachstellen in Form von schädlichen Funktionen abbildete.

118 6 Zielstrukturierung

Abb. 63. Darstellung des 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 erkannt wurden. 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 Feststoffes. 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.

6.4 Zusammenfassung 119

Um Anregungen für die Lösungssuche zu bekommen, wurden aus dem Funktionsmodell nach formalen Regeln entsprechende Problemformulierungen abgeleitet. Zwei Beispiele für die Problemformulierungen: x Finde einen alternativen Weg, der das Ablösen des Feststoffes vom Siebkorb verbessert, aber nicht das Aufbringen von Wasserdruck voraussetzt! x 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 bestanden.

6.4 Zusammenfassung Selbst wenn wir alle Anforderungen für eine Produktentwicklung geklärt haben, ist es meist nicht möglich, darauf aufbauend unmittelbar eine effiziente Lösungssuche durchzuführen. Da wir aufgrund der begrenzten Ressourcen nicht alle Aspekte in gleichem Maße berücksichtigen können, müssen wir uns auf ausgewählte Schwerpunkte konzentrieren. Dazu können wir das Problem auf der Basis der geleisteten Vorarbeiten auf abstrakterem Niveau strukturieren. Weitere Schwerpunkte ergeben sich aus der Verknüpfung von Kundenanforderungen mit den Produktmerkmalen. Besonders berücksichtigen sollten wir Schwachstellen von Vorgängerprodukten, soweit auf diese zurückgegriffen werden kann. In diesem gesamten Zusammenhang ist es von großer Bedeutung, sich über die Freiräume und ihre Freiheitsgrade in der Entwicklung im Klaren zu sein. Aus einem Funktionsmodell des Produkts abgeleitete Problemformulierungen sind der ideale Ausgangspunkt für eine strukturierte Suche nach Lösungen.

7 Lösungssuche

Die Lösungssuche ist ein zentrales Element innerhalb des Münchener Vorgehensmodells und steht zwischen der Zielklärung und der Entscheidungsfindung. Das Suchen nach Lösungen ist im Grunde ein ganz alltäglicher Prozess. Im industriellen Umfeld erfolgt die Lösungssuche in der Regel unter einem großen Zeitdruck. Dies führt häufig dazu, dass eine rasch gefundene Lösung vorschnell umgesetzt wird, ohne durch das Entwickeln von Alternativen eine möglichst ideale Lösung zu erzielen. Nur durch den Vergleich von Alternativen können wir letztlich die Qualität einzelner Lösungen erkennen. Im Folgenden sollen deshalb Herangehensweisen und Methoden vorgestellt werden, mit deren Hilfe entsprechende Lösungsalternativen, auch unter hohem Zeitdruck, entwickelt werden können.

7.1 Konzeptentwicklung für einen Mikrofonständer Ein Hersteller von Kabelsystemtechnik entwickelte für die Verwendung an Mikrofonständern eine neuartige Kabelführung. Hierbei bestanden hohe Ansprüche an die Optik des Gerätes, da Präsentationsveranstaltungen als Haupteinsatzzweck identifiziert worden waren. Unter dieser Vorgabe entwarf ein Designer eine neuartige Kombination von tragenden und Strom führenden Elementen. Am senkrechten Rohr eines Stativs ist eine Metallmuffe befestigt, in welcher zwei parallele Metallbänder in Längsrichtung verschiebbar gelagert sind. Am oberen Ende der Bänder ist das Mikrofon befestigt. Die Verschiebung der Metallbänder in Längsrichtung dient der individuellen Einstellung der Mikrofonposition. Die Metallbänder sind entlang der Längsachse gewölbt, wodurch eine hohe Steifigkeit erzielt wird. Der elektrische Anschluss wird durch ein zwischen den Schienen befestigtes Kabel realisiert, welches eine der Muffen kontaktiert und auf diese Weise mit der Stromversorgung verbunden ist. Aufgrund der Wölbung können die Bänder nur einseitig, in Richtung der konkaven Fläche, ohne größeren Kraftaufwand gebogen werden. Am Oberrohr des Stativs werden die Metallbänder durch eine Kunststoffmuffe geführt. Außerhalb der beiden Fixierungspunkte sind sie selbsttragend und bedürfen keiner weiteren Fixierung, da die Gewichtskraft des Mikrofons kleiner als die zur Biegung der Bänder notwendige Kraft ist. Die Metallbänder wurden so ausgelegt, dass an ihrem freien Ende verschiedene Mikrofonmodelle bis zu einem festgelegten maximalen Gewicht befestigt werden

122 7 Lösungssuche

können. Die Metallbänder können bis zu einem definierten Anschlag stufenlos in der Länge verstellt werden.

Abb. 64. Prinzipskizze des Mikrofonständers

Das beschriebene Konzept wies einen hohen Innovationsgrad auf und wurde von der Geschäftsleitung zur Entwicklung freigegeben. Die Entwicklungsabteilung des Unternehmens wurde daher mit der Detaillierung des Konzepts beauftragt. Nach Abschluss der Entwurfsarbeiten wurden erste Prototypen produziert, um Praxistests durchführen zu können. Bei diesen Versuchen traten erhebliche Probleme auf, die während der bisherigen Entwicklung nicht erkannt worden waren: Die für eine Verschiebung des Metallbandes entlang seiner Längsachse erforderlichen Kräfte übertrafen die gemäß der Anforderungsliste zulässigen um ein Vielfaches, was eine Einhand-Bedienung unmöglich machte. Eine Analyse der Schwachstellen ergab, dass zwischen dem Metallband und den Kanten der Kunststoffführung große Druckkräfte herrschen, die bei einer Verstellung große Reibungskräfte verursachen. Das gewölbte Metallband wird durch seine Führung zusätzlich auch um die Querachse gekrümmt. Aus den Rückstellmomenten der beiden überlagerten Krümmungen resultieren schließlich die stark erhöhten Druckkräfte in den Lagerungspunkten am Ein- und Ausgang der Führung.

7.1 Konzeptentwicklung für einen Mikrofonständer 123

Abb. 65.: Druckquerschnitt der Muffe mit Metallbändern

Der Entwicklungsleiter stellte umgehend ein Team aus Ingenieuren zusammen, das sich mit der Lösung des Problems auseinander setzen sollte. Da das Projekt schon sehr weit fortgeschritten war und die Produktion bald beginnen sollte, stand hierfür nur sehr wenig Zeit zur Verfügung. Hinzu kam, dass die Beteiligten die Komplexität des Problems und den Aufwand für dessen Lösung stark unterschätzten, so dass keine ausreichenden Ressourcen bereitgestellt wurden. Trotz aller Anstrengungen konnte in der verfügbaren Zeit keine Lösung gefunden werden. Dies führte dazu, dass der Produktionsstart zunächst mehrfach verschoben werden musste und das Entwicklungsprojekt letztendlich von der Geschäftsleitung eingestellt wurde. Analysieren wir das beschriebene Entwicklungsprojekt, so wird ersichtlich, dass das späte Auftreten von Problemen und der daraus resultierende Abbruch des Projektes durchaus vermeidbar gewesen wären. Zwar kommt es immer wieder vor, dass sich Lösungen im Projektverlauf als ungeeignet herausstellen, im beschriebenen Projekt jedoch wurde versäumt, mehr als eine Lösungsalternative zu generieren. Aus einem einzigen Lösungskonzept resultierte dementsprechend auch nur ein einziger Prototyp. Eine Bewertung der Lösungsqualität im Vergleich mit anderen Lösungsalternativen konnte somit nicht erfolgen. Aufgrund der gescheiterten Versuche das Problem zu beseitigen, musste letztendlich nach grundlegend neuen Konzepten gesucht werden. Wären im genannten Beispiel während der Lösungssuche mehrere Alternativen erarbeitet worden, hätte eine Beurteilung der Lösungsqualität durch einen Vergleich der Lösungen stattfinden können. Dies hätte die Chance geboten, dass die beste Lösung, und nicht, wie im Beispiel, die einzige weiterverfolgt worden wäre. Des Weiteren hätte auf diese Weise der geschilderte Fehler eventuell sogar früher erkannt werden können, beziehungsweise hätte eine Lösung des Problems keine konzeptionelle Neuentwicklung notwendig gemacht.

124 7 Lösungssuche

7.2 Methoden für die Lösungssuche Die Entwicklung von Lösungsalternativen befähigt uns zu schnellen Korrekturen innerhalb des Produktentwicklungsprozesses und erhöht zumeist die Güte der später umgesetzten Konzepte. Im Folgenden werden Methoden zur Erarbeitung von Lösungsalternativen beschrieben. Zunächst sollten wir uns mit der Suche nach vorhandenen und unter Umständen auch käuflichen Lösungen beschäftigen. Sind die erzielten Ergebnisse nicht ausreichend, werden wir nicht umhin kommen, neue Lösungen zu generieren. Meist empfiehlt es sich auf dieser Basis systematisch weitere Alternativen zu entwickeln, um den Lösungsraum zu erweitern. Da wir technische Systeme, aufgrund ihrer hohen Komplexität, in Teilprobleme zerlegt und dafür Teillösungen gesucht haben, ist es nun notwendig, diese zu ordnen und zu Gesamtlösungen zu kombinieren. Um den Prozess der Lösungssuche effizient zu gestalten, müssen wir die teilweise entstehende Lösungsflut rechtzeitig durch eine Vorauswahl wieder einschränken. 7.2.1 Wie können wir verfügbare Lösungen finden? Bei der Lösungssuche kann es vorteilhaft sein, zunächst zu versuchen auf bestehende Lösungen zurückzugreifen und nicht „das Rad neu zu erfinden“. Bereits bestehende Lösungen lassen sich häufig mit einem sehr viel geringeren Kostenund Zeitaufwand umsetzen als vollkommen neue Lösungen, 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 Lösungen, 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. Zwischen den beiden Extremen, der Suche nach vollständig neuen Lösungen und nach bereits bekannten, ist der Übergang fließend: Oftmals lassen sich bestehende Lösungen nicht „eins zu eins“ auf unsere Situation übertragen. Wir müssen sie etwas abwandeln und an unser Problem adaptieren, um sie einsetzen zu können. Eine einfache Adaption einer existierenden Lösung ist beispielsweise der Einsatz von ursprünglich aus der Wehrtechnik stammenden pyrotechnischen Anzündpillen in Airbags zur Zündung der Treibladungen. 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.

7.2 Methoden für die Lösungssuche 125

Wenn wir von einer „bekannten Lösung“ sprechen, ist damit nicht unbedingt gemeint, dass sie uns als Individuum bekannt ist. Angesichts der Vielfalt an bestehenden Lösungen, ist dies auch gänzlich unmöglich. Meist existiert bereits innerhalb von Unternehmen eine ganze Reihe von Lösungen, die nicht allen Mitarbeitern bekannt sind. Gerade einfache und häufig vorkommende Teile, wie zum Beispiel Gehäusedeckel, sind oftmals Bestandteil unterschiedlicher Produkte. Das erneute „Erfinden“ eines solchen Gehäusedeckels 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 Datenverwaltungssysteme, die eine so genannte „Wiederholteilsuche“ ermöglichen. Bieten sich keine Wiederholteile für die Lösung unseres 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. Neben Wettbewerbern können auch Unternehmen anderer Branchen, aber mit ähnlichen Problemstellungen, oder Forschungsinstitute 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 vorzunehmen. Nicht selten lassen sich Patente auch durch vergleichsweise einfache Änderungen umgehen. An Informationsquellen für bekannte Lösungen mangelt es also meist nicht. Ganz im Gegenteil – wir werden häufig einer Informationsflut gegenübersehen, die wir unmöglich vollständig komplett „durchforsten“ können. Es ist deshalb sinnvoll, dass wir uns zunächst einen Überblick über das prinzipielle Angebot verschaffen, bevor wir detaillierte Lösungen suchen. 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.

126 7 Lösungssuche

7.2.2 Wie können wir neue Lösungsideen generieren? Wir können bei technischen Problemstellungen nicht immer auf bestehende Lösungen zurückgreifen. Eine neuartige Lösung zu entwickeln kann ein sehr anspruchsvolles Problem sein, das wir als Einzelperson nicht ohne weiteres lösen können. Zwischen Problemstellung und der Lösung dieses Problems existiert eine gedankliche Barriere, die sich nicht ohne weiteres überwinden lässt. Solche Barrieren können aus Unkenntnis, aus einer Lösungsfixierung („das haben wir schon immer so gemacht“) oder auch aus der mangelnden Transparenz des Sachverhalts resultieren. In jedem Fall wird die Lösungssuche neben Zeit und Geld auch Kreativität von uns fordern.

Abb. 66. Barriere zwischen Problem 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 mehr oder weniger ausgeprägt kreativ sein kann. Wenn wir dennoch Probleme haben kreativ tätig zu sein, liegt das häufig an Umständen, die wir durch gezielten Methodeneinsatz positiv beeinflussen können. Ein Kreativitätshemmnis, das in unserer Natur liegt, ist die so genannte Lösungsfixierung. Es fällt uns relativ schwer, uns von bestehenden, uns bekannten technischen Systemen gedanklich zu lösen und „in eine neue Richtung zu denken“. Einerseits benötigen wir Wissen und Erfahrung für kreative neue Lösungen, auf der anderen Seite kann uns genau diese Erfahrung blockieren. Die Gründe für die Entstehung von Lösungsfixierungen sind in der Arbeitsweise unseres Gehirns zu suchen. Sie sind aber keineswegs unabänderlich. Ein weiteres sehr dominierendes Kreativitätshemmnis ist auf der motivationalen, zwischenmenschlichen Ebene zu sehen: Häufig werden wir technische Probleme in einem Team lösen. Hier herrschen eventuell Wechselwirkungen zwischen einzelnen Personen, welche die Kreativität des Individuums sehr stark behindern können. Stellen wir uns als Beispiel folgende Situation vor: Drei

7.2 Methoden für die Lösungssuche 127

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 sehr gering! Es gibt viele solcher Äußerungen, die wegen der damit verbundenen starken Hemmung der Kreativität auch als „Killerphrasen“ bezeichnet werden. Wie können wir nun den Kreativitätshemmnissen entgegenwirken? Um Lösungsfixierungen aufzulösen, bietet es sich an, sich mit anderen Personen zu unterhalten. Das können auch solche sein, die in die Problemlösung an sich nicht involviert sind. Oft reicht es schon, das Problem jemand anderem zu erläutern, um darüber selbst auf die Lösungsfährte zu kommen. Häufig nehmen wir in solchen Gesprächen auch Aspekte auf, die uns helfen, die „eingefahrenen Denkmuster“ zu verlassen. Aus gutem Grund wird deshalb in den meisten Unternehmen Teamarbeit favorisiert. Dabei ist es vorteilhaft, dieses Team interdisziplinär zusammenzusetzen. Die unterschiedliche Sicht auf das Problem, die gegenseitige Anregung und die vielen zusätzlichen Assoziationen können zu einer Teamleistung führen, die höher ist, als die Summe der Einzelleistungen der Individuen. Dies bezeichnet man auch als Nutzung von Synergien, die durch geeignete Methoden unterstützt werden kann. Dieses können zum Beispiel Kreativitätstechniken sein, die zum einen Verhaltensregeln aufstellen, 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 müssen wir dabei immer kritisch beobachten, denn eine ungünstige Teamzusammensetzung und –entwicklung sowie eine schlechte Methodennutzung führen häufig dazu, dass unsere individuell erbrachten Leistungen höher sind als der Team-Output. Wann immer wir in der Industrie nach Kreativitätsmethoden fragen, werden wir mit dem Brainstorming konfrontiert. Die formale Durchführung eines Brainstormings erscheint meist relativ einfach. Tatsächlich hängt der Erfolg dieser Methode aber sehr stark von der Qualität der Vor- und Nachbereitung ab. Zunächst müssen wir uns um rein organisatorische Angelegenheiten kümmern. Dazu zählen zum Beispiel die Teamzusammensetzung, die Einladung der Teilnehmer, die Wahl eines Ortes, an dem ungestört gearbeitet werden kann, sowie die Auswahl und Beschaffung nötiger Hilfsmittel (Papier, Stifte, Pinnwände etc.) für den eigentlichen Brainstormingprozess und dessen Dokumentation. Nicht zu unterschätzen ist die Rolle der Problemanalyse im Vorfeld. Bei komplexen Problemstellungen sollten wir den Teilnehmern des Brainstormings Gelegenheit geben, sich intensiv mit dem Thema auseinander zu setzen. Dazu muss rechtzeitig gut aufbereitetes und verständliches Informationsmaterial zur Verfügung gestellt werden. Eine Beschäftigung der einzelnen Teilnehmer einer Brainstormingsitzung mit der Suche nach Lösungsansätzen vor der eigentlichen Durchführung ist für das Ergebnis der Sitzung meist sehr positiv. Bei einfacheren Problemstellungen können wir tendenziell auf eine intensive Vorbereitung verzichten.

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Zu Beginn der Brainstormingsitzung vereinbaren wir die Verhaltensregeln sowie die Aufgabenverteilung für die gemeinsame Arbeit. Dadurch wollen wir erreichen, dass, zum Beispiel während des anschließenden Kreativprozesses, keine Kritik und schon gar keine „Killerphrasen“ geäußert werden. Im Anschluss daran erfolgt eine unter Umständen kurze aber doch intensive Diskussion der Problemstellung, um diese in ihren unterschiedlichen Facetten zu verinnerlichen. Damit ist die Basis für den eigentlichen kreativen Prozess geschaffen, der meist 20 - 30 Minuten andauert. Die entstandenen Ideen werden dabei von den Teammitgliedern gegenseitig aufgegriffen und durch Assoziationen weiterentwickelt. Eine parallele Visualisierung der Ideen unterstützt den Prozess wie auch die nachfolgende Dokumentation. Die Generierung von Ideen im Rahmen einer Kreativsitzung fällt oft nach einem ersten Hoch ab, kann aber bei geeigneter Moderation nochmals deutlich ansteigen. Deswegen sollten wir auch bei einem ersten Abfallen der Ideenproduktion die Sitzung noch nicht abbrechen.

Abb. 67. Phasen der Ideenproduktion [nach Knieß 1995]

Nach einer Kreativsitzung sehen wir uns oft einer relativ hohen Zahl von Ideen gegenüber. Bei etwa sieben Teilnehmern können leicht mehr als zwanzig Lösungsansätze entstehen. Die dokumentierten Ideen 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. Wissenschaftlich fundierte Untersuchungen in der industriellen Praxis [Furnham 2000] haben mehrfach gezeigt, dass der angestrebte Kreativprozess des Brainstormings im Team im Vergleich zur Einzelarbeit relativ wenig Ergebnisse bringt.

7.2 Methoden für die Lösungssuche 129

Daher kommt dem Moderator eine wesentliche Rolle zu, denn er kann in den Kreativteil des Brainstormings andere, wirklich anregende Teilmethoden einbringen. Assoziationen müssen gezielt provoziert werden. Das funktioniert zum Beispiel durch die Konfrontation mit (Reiz-) Wörtern, die nichts mit der Problemstellung zu tun zu haben scheinen. Diese Methode wird deshalb auch Reizwortanalyse genannt. Der Teilnehmer einer solchen Sitzung soll, basierend auf diesen Begriffen und angeregt durch Moderation und Diskussion, Assoziationen und Assoziationsketten bilden, die ihn zu bisher noch nicht berücksichtigten Lösungsansätzen führen können. Letztlich kann durch das Angebot von Reizwörtern die Problemstellung so weit verfremdet werden, dass die Lösung von Fixierungen ermöglicht wird. Wenn nicht im Team gearbeitet wird, kann es auch für die Einzelperson notwendig sein, sich von Fixierungen zu lösen. Dazu kann zum Beispiel ein Spaziergang helfen, der Besuch eines Museums, Literatur wie etwa Science-FictionRomane 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. Die Methode Bionik bedient sich, ergänzend zur Analogiebildung, aus biologischen Systemen, die uns hier als Quelle der Inspiration zur Lösung technischer Problemstellungen dienen sollen. Bionik ist ein aus den Begriffen Biologie und Technik gebildetes Kunstwort, das in anderen Disziplinen auch als technische Biologie verstanden wird. Biologische Systeme haben im Laufe Jahrmillionen dauernder Evolutionsprozesse eine Anpassung an teilweise sehr spezifische Randbedingungen erreicht. Die Natur bietet also ein potenziell sehr interessantes Spektrum denkbarer Analogien. Aus dieser Sicht stellt sich die Bionik als sehr wirkungsvolle Methode zur Lösungssuche dar.

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Abb. 68. Beispiel für die technische Umsetzung eines biologischen Prinzips [Pecquet 2003]

Beim Einsatz dieser Methode herrschen jedoch Randbedingungen, die ihre Anwendung aufwändig und komplex werden lassen. Potenzielle Analogien müssen wir zunächst erst einmal finden. Dazu ist ein gewisses Grundwissen in verschiedenen Bereichen der Biologie notwendig. Verfügen wir selbst nicht über dieses Wissen, ist es ratsam, „Experten“ in das Vorgehen zu integrieren, denen die Analogiebildung deutlich leichter fällt. Als Problem kann sich hierbei allerdings herausstellen, dass diese Experten der Biologie nicht technisch geprägt sind. Es existieren bisher nur wenige ausgereifte Hilfsmittel, die den Schritt der Analogiebildung auch für Personen mit geringem Wissensstand über biologische Fragestellungen erleichtern [Hill 1997, Gramann 2004]). Generell lässt sich dieser Prozess dadurch unterstützen, dass man das Problem auf abstrakter, funktionaler Ebene beschreibt. Eine weitere Schwierigkeit bei der Anwendung von Bionik besteht darin, dass für technische und biologische Systeme teilweise sehr unterschiedliche Randbedingungen herrschen. Versuchen wir also, das Prinzip biologischer Systeme auf technische Problemstellungen zu übertragen, sollten wir diese Möglichkeit sehr sorgfältig überprüfen. Pantoffeltierchen stellen zum Beispiel, 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

7.2 Methoden für die Lösungssuche 131

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. So weisen die von Haifischhaut abgeleiteten, den Wasserwiderstand mindernde Anzüge für Hochleistungsschwimmer kaum Ähnlichkeiten mit dem natürlichen Pendant auf. Das zugrunde liegende physikalische Prinzip wird aber von beiden Systemen auf vergleichbare Weise genutzt. Betrachten wir eine Problemstellung auf abstrakter funktionaler Ebene, bieten sich nicht nur biologische Analogien, sondern vor allem physikalische Effekte für die Lösungssuche an. Das ist nicht weiter verwunderlich, da technische Systeme physikalischen Gesetzen gehorchen. Um diesem Umstand gerecht zu werden, haben sich so genannte Effektlisten etabliert. Effekte umfassen nicht ausschließlich 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. Die Listen existieren sowohl in Papierform als auch in Form von Datenbanken. Letztere haben im Gegensatz zu den meisten physikalischen Listen den Vorteil, dass sich die Effektsammlungen nach unterschiedlichen Kriterien ordnen lassen, automatisierte Suchabfragen ermöglichen und somit eine größere Informationsmenge verarbeitbar wird. Die vorliegenden Problem- und Zielformulierungen können scheinbar unlösbare Widersprüche enthalten. Prinzipiell bieten sich zwei Möglichkeiten zu deren Auflösung an. Zum einen können wir einen Kompromiss zwischen den sich widersprechenden Zielen anstreben, zum anderen können wir versuchen, den Widerspruch durch eine Konzeptänderung zu umgehen. So stellt die Rumpfform von Verkehrsflugzeugen einen Kompromiss zwischen der idealen aerodynamischen Tropfenform zur Verringerung der Treibstoffkosten und einer zylinderförmigen Gestalt zur Begrenzung der Herstellkosten dar.

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Abb. 69. Lösung von Zielkonflikten durch Kompromissfindung

Als Beispiel für die Auflösung eines Widerspruchs 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 Widerspruch nicht aufweist, sieht so genannte Zyklotronfilter vor. In diesen wird die angesaugte staubhaltige Luft in eine schnelle Rotation 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 vom 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 entstanden verschiedene, bewährte heuristische Prinzipien als Hilfe zur Überwindung von Barrieren. Die Sammlung von Altschuller [Altschuller 1984] hat sich hier in vielen Fällen als nutzbringend erwiesen. Wenn auch dieses Vorgehen nicht zielführend ist, können wir noch versuchen, die Wirkungen der widersprüchlichen Eigenschaften zeitlich oder räumlich zu entkoppeln.

7.2 Methoden für die Lösungssuche 133

7.2.3 Wie können wir vorhandene Lösungen durch zusätzliche Lösungsideen erweitern? Selbst wenn wir bereits sehr gut erscheinende Lösungsansätze entwickelt haben, ist es sinnvoll, nach weiteren Alternativen zu suchen. Mit der Suche nach verfügbaren Lösungen und neu generierten Ideen haben wir häufig eine gute Basis für eine erfolgreiche Entwicklung geschaffen. Immer wieder ist 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. Das Erweitern vorhandener Lösungsideen ist nicht immer einfach. Gerade wenn wir selbst eine Lösung entwickelt haben, sind wir gedanklich auf diese fixiert. In solchen Situationen bieten sich systematische Methoden an, mithilfe derer wir, ausgehend von einer existierenden Lösung, zielgerichtet weitere Alternativen erzeugen können. Bestehende Lösungen weisen charakteristische Merkmale auf. Dies können zum Beispiel die Form eines Bauteils, die Anzahl eines bestimmten Elements, seine Größe, die Lage von Wirkflächen und vieles mehr sein. Eine systematische Variation dieser Merkmale ist letztlich die logische Konsequenz, wenn wir Alternativen erzeugen wollen. Da der grundsätzliche Variationsraum unüberschaubar groß ist, müssen wir unbedingt zielorientiert vorgehen. Im Sinne des diskursiven Vorgehens müssen wir uns vor jedem Variationsschritt klar machen, was wir damit erreichen wollen. So kann eine Parallelisierung der Wirkflächen zu einer Baugrößen- und Gewichtsreduzierung beitragen. Die Variation der Größe oder der Anzahl eines bestimmten Elements ist nahe liegend. Andere Merkmale weisen oftmals weniger offensichtliche Freiheitsgrade auf. Wollen wir zum Beispiel die Verbindungsart zwischen zwei Bauteilen verändern, 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 [z. B. Ehrlenspiel 2003]. Variationsmerkmale existieren in großer Fülle. Sie können die Gestalt betreffen, aber auch die Wirkstruktur, die Funktion oder technische Effekte. Dementsprechend umfangreich fällt die Anzahl der Alternativen bezüglich der Produktmerkmale aus. Um hier einerseits den Überblick zu behalten, andererseits aber auch möglichst vollständig zu variieren, bietet es sich an, die Lösungsansätze anhand ihrer Merkmale zu systematisieren. Um Merkmalskombinationen darzustellen, können wir uns zwei- und mehrdimensionaler Ordnungsschemata bedienen. Ein zweidimensionales Ordnungsschema würde dementsprechend die Ausprägungen von zwei Merkmalen kombinieren. 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. Nehmen wir noch die Zahl

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der Lagerreihen hinzu, so weitet sich das Ordnungsschema um eine Dimension auf drei Dimensionen aus. Tragen wir in dieses Schema bestehende Lagerkonzepte ein, ergeben sich so genannte „weiße Felder“.

Abb. 70. Ordnungsschema zu Wälzlagern [Roth 2000]

In einem Ordnungsschema für Wälzlager [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 Konzepten anregen. Es gibt aber auch weiße Felder, die wir als Lösungsansatz verwerfen müssen, da sie nicht realisierbare Lösungen identifizieren. Beispielsweise macht ein einreihiges Zylinderrollenlager für radiale und gleichzeitig große axiale Belastung keinen Sinn, da in diesem Fall der zylindrische Wälzkörper an seinen Stirnseiten, die nur auf den dünnen Stegen der Lagerringe abwälzen können, axiale Lasten aufnehmen müsste. Würden wir noch weitere Dimensionen einführen, benötigten wir aufgrund der Zweidimensionalität einer Tabelle weitere Hierarchiestufen. Wir könnten dies durch eine entsprechende Anzahl zweidimensionaler Tabellen erreichen, oder durch vorgegebene Merkmalskombinationen innerhalb einer Tabelle.

7.2 Methoden für die Lösungssuche 135

7.2.4 Wie können wir Lösungsalternativen ordnen und kombinieren? Um komplexe Problemstellungen zu bewältigen, werden wir sie in überschaubare und möglichst voneinander unabhängige Teilprobleme unterteilen. Bei Produkten mit größerer Komplexität werden Teilprobleme auch noch von unterschiedlichen, möglicherweise spezialisierten Personen bearbeitet. Entstehen für einzelne Teilprobleme jeweils mehrere Lösungen, müssen dementsprechend mehrere, in sich schlüssige Gesamtkonzepte erstellt werden. Bei sechs Teilproblemen mit jeweils fünf Teillösungen ergeben sich theoretisch bereits 15625 mögliche Gesamtkonzepte – eine Anzahl, die für uns nicht überschaubar ist. Um eine derartige Lösungsvielfalt handhabbar zu machen, können wir uns zum Beispiel eines Ordnungsschemas bedienen. Hierfür eignet sich der Morphologische Kasten [Zwicky 1966] als eindimensionales Ordnungsschema. Darin werden den einzelnen Teilproblemen, welche in die Kopfspalte eingetragen werden, die jeweiligen denkbaren Teillösungen zeilenweise zugeordnet. Prinzipiell kann ein Morphologischer Kasten die theoretische Anzahl der Kombinationsmöglichkeiten von Teillösungen zu einer Gesamtlösung nicht reduzieren. Realistische und unrealistische Kombinationsmöglichkeiten können allerdings durch die Visualisierung sichtbar gemacht und voneinander abgegrenzt werden. Durch das Erkennen von unrealistischen Lösungskombinationen reduziert sich die Lösungszahl in der Regel erheblich. Darüber hinaus müssen wir zusätzliche Strategien anwenden, um die verbleibende, sich aus dem Morphologischen Kasten ergebende Alternativenflut zu reduzieren. Dazu eignet sich sinnvollerweise ein gestuftes Vorgehen. Generell empfiehlt es sich, dass wir unser Augenmerk zunächst auf die wichtigsten Teilfunktionen richten. Gleichzeitig sollten wir darauf achten, innerhalb dieser Teilfunktionen zuerst die wichtigsten beziehungsweise Erfolg versprechendsten Teillösungen zu betrachten. Ebenfalls hilfreich ist es, Lösungsklassen zu bilden. Zu einer Lösungsklasse können wir zum Beispiel alle Teillösungen mit elektrischen, mechanischen oder hydraulischen Wirkprinzipien kombinieren. Kriterien, auf deren Basis wir Lösungsklassen bilden, können auch aus einem nichttechnischen Kontext, wie zum Beispiel den zu erwarteten Herstellkosten, stammen. Auch der Start mit einer ersten ausgewählten Lösungskombination, die dann stufenweise mit 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. Erstellen wir einen Morphologischen Kasten als Tabelle auf Papier, ist seine Handhabung nur mit relativ hohem Aufwand möglich. Besser eignen sich hierfür analoge oder digitale Pinnwände, auf denen wir Abbildungen der Teillösungen sehr viel leichter umgruppieren können.

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Neben der Hilfestellung bei der Bildung von Gesamtlösungen ist der Morphologische Kasten auch zur Dokumentation geeignet. Mit seiner Hilfe können wir festhalten, welche alternativen Ansätze wir erwogen und wieder verworfen haben. Auf dieser Basis können wir besser argumentieren, warum wir uns für die eine oder andere Gesamtlösung entschieden haben. 7.2.5 Wie können wir geeignete Lösungsideen vorauswählen? Bereits während wir uns Gedanken über mögliche Lösungsalternativen für ein technisches Problem machen, beginnen wir mehr oder weniger bewusst, diese zu bewerten. Das ist ein natürlicher Prozess, der die Effizienz einer Lösungssuche dadurch erhöht, dass wir unsinnig erscheinende Ansätze frühzeitig verwerfen. Riskant ist dabei, dass wir Entscheidungen ohne ausreichende Analyse der Eigenschaften treffen. Wir haben es ja gerade zu Beginn eines Entwicklungsprozesses eher mit diffusen Ideen, als mit fertig ausgearbeiteten Konzepten zu tun. Es besteht also durchaus die Möglichkeit, dass wir gute Ideen verwerfen, weil sie uns aufgrund mangelnder Informationen ungeeignet erscheinen. Wenn wir uns diese Sachlage vergegenwärtigen, wird das Problem erheblich entschärft. Dieses Risiko lässt sich weiter minimieren, indem wir systematische Bewertungsmethoden wie zum Beispiel die Vorauswahl zur Reduktion der Fülle von Lösungsalternativen anwenden. Diese unterstützen eine Entscheidung mittels der Bewertung eindeutig beurteilbarer Kriterien. Durch ihren Formalismus unterstützen sie uns bei der Beantwortung der Frage, ob die vorhandenen Kenntnisse für eine Entscheidung bereits ausreichend sind oder im Zweifelsfall erst noch gewonnen werden müssen.

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 Wettbewerbsprodukten abheben. Der Entwicklungsleiter initiierte aus diesem Grund eine prinzipielle Lösungssuche 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 Lösungsmöglichkeiten 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

7.3 Lösungsalternativen für ein Tischstaubsauggerät 137

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 Sitzung. 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. Um die Ideengenerierung zu initiieren, eröffnete er das Brainstorming mit zwei eigenen Lösungsvorschlägen. Da das Vorgehen bei dieser Methode für die Teilnehmer neu war und sich die Personen zudem gegenseitig kaum kannten, verlief die Sammlung von Ideen anfangs eher stockend. Um den Ideenfluss zu fördern, versuchte er, durch gezielt gesetzte Reizworte, eine Verfremdung des Problems zu erreichen und so neue Assoziationen zu schaffen. Außerdem regte er die Beteiligten durch gezieltes Hinterfragen der bis dahin geäußerten Ideen weiter zur Lösungsfindung an.

Abb. 71. Einige Ergebnisse der Brainstormingsitzung

Die gefundenen Lösungen wurden von den Teilnehmern mit einer kurzen schriftlichen Erläuterung auf Papier skizziert und anschließend vom Moderator für alle sichtbar aufgehängt. Beispiele für solche Lösungsideen sind eine Schmutzaufnahme mittels Schaufelrad und Bandförderer oder das Einsaugen in eine Unterdruckkammer. 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 Lösungsideen. 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 Brain-

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stormingsitzung beendet und die Ergebnisse für die weitere Bearbeitung dokumentiert. Später sichtete der Entwicklungsleiter, gemeinsam mit erfahrenen Mitarbeitern der Entwicklungsabteilung, die Lösungsideen des Brainstormingworkshops. Dabei sollten Erfolg versprechende Lösungsideen identifiziert werden. Unter der Vielzahl der geäußerten Ideen waren zwar viele hochinnovative und interessante Vorschläge, die aber zum Beispiel aufgrund der hohen technologischen Unsicherheit für eine Realisierung ungeeignet erschienen. Mittels einer Vorauswahl, bei der grundlegende Ausschlusskriterien, wie zum Beispiel Produktsicherheit, Machbarkeit etc. untersucht wurden, konnten die aussichtsreichsten Lösungsansätze herausgefiltert werden. Dabei erkannte man, dass die verbliebenen Lösungsansätze alle auf ähnlichen physikalischen Prinzipien beruhten. Aufgrund seiner Erfahrungen aus früheren Entwicklungsprojekten wollte der Entwicklungsleiter sich aber nicht zu einem so frühen Zeitpunkt auf ein Lösungsprinzip festlegen. Deswegen sollte die Zahl der Lösungsideen erweitert werden. Hierzu berief der Entwicklungsleiter wieder eine Teamsitzung ein. Dieses Team führte daraufhin eine relationsorientierte Funktionsmodellierung anhand eines aktuellen Tischstaubsaugermodells durch, um die nützlichen und schädlichen Funktionen zu ermitteln.

Abb. 72. Relationsorientiertes Funktionsmodell eines Tischstaubsauggerätes mit nützlichen Funktionen (weiße Textfelder) und schädlichen Funktionen (schwarze Textfelder).

Als wichtigste nützliche Teilfunktionen des bestehenden Gerätes wurden dabei „Schmutz aufnehmen“ und „Schmutz speichern“ identifiziert. Als die schädlichsten Funktionen des Gerätes wurden „Lärm erzeugen“, „Benutzer beeinträchtigen“

7.3 Lösungsalternativen für ein Tischstaubsauggerät 139

und „Energie verbrauchen“ ermittelt. Daraufhin wurden für die wichtigsten Widersprüche die drei folgenden Problemformulierungen abgeleitet: x Finde eine alternative Möglichkeit den „Schmutz aufzunehmen“, die es ermöglicht den „Schmutz zu speichern“ ohne die „Partikel aufzuwirbeln“. x Finde eine alternative Möglichkeit eine „Luftströmung zu erzeugen“, die es ermöglicht „Schmutz aufzunehmen“ ohne „Lärm zu erzeugen“. x Finde eine alternative Möglichkeit „Energie bereitzustellen“, mit der eine „Luftströmung erzeugt“ wird, die aber kein „hohes Gerätegewicht“ verursacht. Bei der sich anschließenden Lösungssuche wurden aufgrund der bestehenden Zielkonflikte die „Prinzipien zur Überwindung technischer Widersprüche“ zur Unterstützung herangezogen. Ein zentraler Widerspruch schien darin zu bestehen, dass das Ansaugen des Schmutzes zwar das Sammeln in einem Behälter ermöglicht, gleichzeitig aber zu einem unerwünschten Aufwirbeln von Schmutzpartikeln führt. Bei der Durchsicht der „Prinzipien zur Überwindung technischer Widersprüche“ erschienen folgende Prinzipien grundsätzlich geeignet: x x x x

Beseitigung und Regenerierung von Teilen Anwendung eines trägen Mediums periodische Wirkung billige Kurzlebigkeit statt teurer Langlebigkeit

Im weiteren Verlauf wurde die Lösungssuche bezüglich der gefundenen Problemformulierungen auf diese identifizierten Prinzipien fokussiert. Hierzu wurden weitere Workshops durchgeführt, um das bisherige Lösungsfeld zu erweitern. Im Laufe der beschriebenen Lösungssuche wurden viele unterschiedliche Ansätze zu einzelnen Teilproblemen gesammelt. Um dieses Lösungsfeld noch überblicken und handhaben zu können, war es notwendig, die Lösungsansätze für die weiteren Entwicklungsarbeiten zu ordnen. Hierfür bot sich zum Beispiel der Morphologische Kasten an, der nicht nur die übersichtliche Zuordnung von Teillösungen zu Teilproblemen ermöglicht, sondern auch bei der Bildung von Gesamtkonzepten durch Lösungskombinationen hilfreich sein kann. Dafür wurden in die Kopfspalte einer Tabelle die Teilprobleme und in die entsprechenden Zeilen die dazugehörigen Teillösungen eingetragen.

Abb. 73. Morphologischer Kasten für das Tischstaubsauggerät

140 7 Lösungssuche

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 können wir aus den 512 möglichen Kombinationen gezielt geeignete Lösungsalternativen auswählen. 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 32 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 von 56 Lösungskombinationen, einen Lösungsraum von 512 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.

Abb. 74. 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

7.4 Zusammenfassung 141

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. 75. Konzept eines Tischstaubsauggerätes mit Prinzipumkehr

Im weiteren Verlauf der Entwicklung wurden für beide Lösungskonzepte orientierende Versuche durchgeführt, um die grundsätzliche Machbarkeit zu überprüfen. Nur aufgrund der beschriebenen umfangreichen Lösungssuche und den damit gegebenen Vergleichsmöglichkeiten, konnten innovative Lösungsalternativen entstehen und zur Weiterentwicklung ausgewählt werden.

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 Lösungsalternativen 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. Damit wir einen Überblick über den generierten Lösungsraum gewinnen, können wir die Lösungsalternativen ordnen und anschließend zu Gesamtlösungen kombinieren. Mittels der Lösungsvorauswahl können wir zwar feststellen, ob eine unserer Lösungen die Anforderungen erfüllt. Wie gut sie das tut, sehen wir aber erst, wenn wir sie mit Alternativen vergleichen können. Hierzu ist es notwendig, die Eigenschaften der Lösungen zu analysieren.

8 Eigenschaften ermitteln

Das Element Eigenschaften ermitteln schließt sich in vielen Fällen an die Suche nach Lösungsalternativen an. Dieser Schritt kann in realen Entwicklungsprozessen, zum Beispiel bei einer Produktoptimierung, aber auch schon zu Beginn der Entwicklung sinnvoll sein. Analyseprozesse zur Ermittlung von Produkteigenschaften begegnen uns im privaten sowie im industriellen Umfeld. Wir sehen uns mit verschiedenen Alternativen konfrontiert, von denen wir eine, für unser Vorhaben geeignete, auswählen müssen. Hierzu sollten wir die unterschiedlichen Ausprägungen der wichtigsten Merkmale ermitteln. 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, welche nicht unmittelbar ersichtlich sind und deswegen nur durch spezifische Analysen ermittelt werden können. Die Eigenschaftsanalyse ist damit Voraussetzung für eine nachvollziehbare Bewertung beziehungsweise Entscheidung. Dieses Kapitel erläutert die Arbeitsschritte eines systematischen Vorgehens zur Ermittlung von Eigenschaften und erklärt einige Hilfsmittel.

8.1 Ein Analysevorgang an 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-NabeVerbindungen sowie einer unzureichend ausgelegten Regelung des Antriebs. Als Verbesserungsmaßnahmen schlug er daher eine steifere Auslegung der Naben sowie 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

144 8 Eigenschaften ermitteln

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 mehr durchgeführt werden. Die Ursache 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 uns, dass erst die Beobachtung der Maschine unter realen Bedingungen das Aufdecken von Fehlern beziehungsweise von Schwachstellen ermöglichte. Ohne diese abschließenden Versuche wären die Schwingungsprobleme sehr wahrscheinlich nicht entdeckt worden. Die Auslieferung des fehlerhaften Produkts 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. Die weitere Vorgehensweise dagegen muss differenzierter betrachtet 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 nicht und ordnete Schwingungsmessungen an, bei deren Planung Fehler begangen wurden. Es sollten alle möglichen Einflussfaktoren 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: x Systematisches Vorgehen unterstützt eine effektive und effiziente Durchführung von Eigenschaftsanalysen. x Erfahrung und Wissen können einen wesentlichen Einfluss auf die richtige Einschätzung der Sachverhalte haben. x Eigenschaftsanalysen erhöhen den Kenntnistand bezüglich der Produkteigenschaften und führen somit zu einem besseren Systemverständnis. So lassen sich mögliche Schwachstellen oder Fehler besser erkennen. x 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. x Bei komplexen Fragestellungen empfiehlt sich ein stufenweises Vorgehen. Bereits orientierende Analysen können Hypothesen widerlegen oder bestätigen. In den ersten Iterationsschleifen können wir über alle Phasen hinweg Schwachstellen beziehungsweise Fehler durch eine Eigenschaftsanalyse aufdecken und eine schrittweise Optimierung durchführen. Dadurch können große Änderungen in der späten Entwicklungsphase weitgehend vermieden werden. Frühe orientierende Analysen werden auch als Eigenschaftsfrüherkennung bezeichnet. Früh vorhandenes Wissen im Produktentstehungsprozess führt zu einer Reduzierung der Änderungsaufwendungen bei gleichzeitig höheren Änderungsmöglichkeiten.

8.2 Methoden zur Eigenschaftsanalyse 145

Abb. 76. Bedeutung der Eigenschaftsfrüherkennung

8.2 Methoden zur Eigenschaftsanalyse Da Eigenschaftsanalysen sehr komplex sein können, empfiehlt sich hierfür ein systematisches Vorgehen. Diese impliziert mehrere Arbeitsschritte, welche je nach Bedarf situationsgerecht abgearbeitet werden sollten. Dabei müssen wir uns im Klaren sein, was genau wir analysieren wollen beziehungsweise müssen. Da schon einfache Produkte eine schwer überschaubare Vielzahl an Merkmalen besitzen können, ist es sinnvoll, die kritischen und in der aktuellen Situation wichtigsten Eigenschaften zu ermitteln und sich bei der Analyse auf diese zu beschränken. Die Planung der Analyse ist ebenfalls Bestandteil eines systematischen Vorgehens. Hierzu wird neben dem Ablauf der Analyse auch der Zeitbedarf ermittelt sowie eine geeignete Analysemethode (Berechnung, Simulation, Schätzung etc.) ausgewählt. Nach der Durchführung sollten die Ergebnisse gesichtet, überprüft und für den weiteren Verlauf dokumentiert werden.

146 8 Eigenschaften ermitteln

8.2.1 Wie können wir die zu analysierenden Eigenschaften ermitteln? 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. 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. Beschaffenheitsmerkmale und Funktionsmerkmale hängen über bestimmte Gesetzmäßigkeiten voneinander ab. Das Drehmoment eines Motors (Funktionsmerkmal) hängt von dem wirksamen Hebelarm der Kombination aus Pleuel und Kurbelwelle (Beschaffenheitsmerkmal) und der am Ende aufgebrachten Kraft durch die Expansion im Zylinder (Relationsmerkmal) ab. Relationsmerkmale kennzeichnen die Merkmale eines Objektes, die erst in Verbindung mit anderen Objekten zum Tragen kommen. 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, müssen wir die in der gegenwärtigen Situation wichtigen Merkmale herausfiltern, um uns bei der Analyse auf diese beschränken zu können. Im Rahmen der Aufgabenklärung werden die Sollwerte für die Ausprägungen der Produkteigenschaften festgelegt. Somit ist die Anforderungsliste mit den strukturierten und gewichteten Daten ein wichtiges Dokument, das zur Ermittlung der relevanten Merkmale herangezogen werden 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. Merkmale können unter anderem eine hohe Fehleranfälligkeit aufweisen, so dass eine FMEA wertvolle Informationen liefern kann. Als Hilfsmittel zur Überwachung und Verfolgung von Merkmalen 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. Der Entwickler muss sich häufig entscheiden, mit welcher Genauigkeit die Ausprägungen einzelner Merkmale ermittelt werden müssen. Analysen mit einem hohen Präzisionsgrad bringen zwar ein Optimum an Aussagen über eine Lösung, sind aber in der Regel sehr zeit- und kostenintensiv. Auf der anderen Seite können Analysen mittels einfacher Modelle schnell zu Ergebnissen führen, jedoch besteht

8.2 Methoden zur Eigenschaftsanalyse 147

dabei 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. Befinden wir uns 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 denen einfacherer Analyseverfahren unterscheiden wird. Weiterhin sollten wir die Genauigkeit der Analyse auch von der Bedeutung der zu erfassenden Daten abhängig machen. 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 können wir den Umfang der Analyse nicht selbst bestimmen, vielmehr wird der Zeitraum durch Rahmenbedingungen wie Lieferzusagen oder die Verfügbarkeit von Prüfständen vorgegeben. Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Vorbereitung einer Analyse ist die Aufstellung einer Ergebnishypothese. Wir müssen uns überlegen, welches Ergebnis wir hinsichtlich der Ausprägung der ausgewählten Merkmale der jeweiligen Lösungsalternative erwarten. Die Gefahr, in absurde Ergebnisse Zusammenhänge hinein zu interpretieren, ist ohne das vorherige Aufstellen einer Hypothese groß. Die Erwartungshaltung beruht sehr oft auf einer subjektiven Einschätzung, basierend auf Erfahrungswissen. Ähnlichkeitsanalysen mit vergleichbaren Produkten sowie eine kurze Überschlagsrechnung können uns bei der Erstellung einer sinnvollen Ergebnishypothese helfen. Hypothesen sind auch die Basis für Erkenntnisgewinn und Lernen. Haben wir uns das Ziel einer Analyse verdeutlicht, also festgelegt, mit welcher Genauigkeit wir welche Merkmale untersuchen wollen, und eine entsprechende Hypothese gebildet, können wir die Analyse planen. 8.2.2 Wie können wir Eigenschaftsanalysen planen? Auf Basis des ermittelten Absicherungsbedarfs können wir in der Analyseplanung alle Größen erarbeiten, die den zu untersuchenden Prozess beeinflussen. Aus diesen Größen wählen wir die Eingangs- beziehungsweise Ausgangsgrößen aus. Eingangsgrößen sind dabei die Merkmalsausprägungen, welche dem zukünftigen Produkt vorgegeben werden sollen. Die Ausgangsgrößen stellen die, nach Durchlaufen des Prozesses, zu erfassenden Ausprägungen dar. Sie sind die Antwort des Prozesses auf die Variation der Eingangsgrößen. Der Prozess kann dabei durch Störgrößen negativ beeinflusst werden.

148 8 Eigenschaften ermitteln

Abb. 77. Wichtige Größen bei der Analyseplanung

Die Anzahl der Eingangs- und Ausgangsgrößen wird durch die Komplexität des zu untersuchenden Objektes beeinflusst. Um die organisatorischen Rahmenbedingungen ermitteln zu können, müssen wir den Aufwand (Personalaufwand, Versuchseinrichtungen, Kosten etc.) und die zur Durchführung benötigte Zeit abschätzen. Die Auswertung der Daten und eventuell notwendige Iterationen müssen in der Zeitplanung berücksichtigt werden. Es empfiehlt sich hierbei, bereits vorhandene Erfahrungen aus ähnlichen Projekten einzubeziehen. Nachdem wir alle Ein- und Ausgangsparameter sowie wichtige wahrscheinliche Störgrößen bestimmt haben, können wir die geeigneten Hilfsmittel für die Durchführung der Analyse auswählen. Hierbei sollten vor allem auch die Aspekte Genauigkeit und Zeitbedarf berücksichtigt werden. Durch Zurückgreifen auf vorhandene und bereits genutzte Hilfsmittel lässt sich der Aufwand der Planung, Durchführung und Auswertung der Analyse aufgrund von Erfahrungswerten möglicherweise reduzieren. Ein wichtiges Hilfsmittel zur Vorbereitung der Analyse ist die Analyseplanung. In der Literatur [Pfeifer 2001] wird diese Methode vor allem bei der Planung von Versuchen eingesetzt (statistische Versuchsplanung, DoE – Design of Experiments). Da es aber durchaus sinnvoll sein kann, das Vorgehen auch bei anderen Analyseverfahren, wie Berechnungen und Simulationen, einzusetzen, formulieren wir die statistische Versuchsplanung allgemeiner für alle Analysearten: x Vollfaktorielle Analyseplanung: Wenn wir alle Eingangsgrößen in ihren unterschiedlichen Ausprägungen in allen Kombinationsmöglichkeiten analysieren wollen, sprechen wir von einer vollfaktoriellen Analyse. Vollfaktorielle Analysepläne sollten eingesetzt werden, wenn wir keinerlei Vorkenntnisse über die Zusammenhänge zwischen Ein- und Ausgangsgrößen besitzen. Bei der vollfaktoriellen Analyse werden alle Ausprägungen miteinander kombiniert. Dies ermöglicht uns, 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.

8.2 Methoden zur Eigenschaftsanalyse 149

x Einfaktorielle Analyseplanung: Werden alle Ausprägungen der Eingangsgrößen jeweils nur in einer Kombination untersucht, sprechen wir von einer einfaktoriellen Analyse. Sie sollte eingesetzt werden, wenn wir ausreichende Vorkenntnisse über die Zusammenhänge zwischen Ein- und Ausgangsgrößen besitzen. 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. x Teilfaktorielle Analyseplanung: In vielen Fällen, gerade bei komplexen Problemstellungen, haben wir 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. Das Prinzip der statistischen Analyseplanung soll anhand des folgenden einfachen Beispiels veranschaulicht werden. Im Rahmen eines Projektes sollen die Betriebstemperatur und die Herstellkosten eines Zahnradgetriebes untersucht werden. Als Eingangsgrößen wurden dazu das Gehäusematerial (Stahl geschweißt, Gusseisen, Polymerbeton), die Art der Kühlung (Umlaufschmierung oder externe Ölversorgung) und die unterschiedlichen Bauformen (einstufig, zweistufig) identifiziert. x Bei einer vollfaktoriellen Analyse würden sich durch Kombination aller Eingangsgrößen (3 x 2 x 2) insgesamt 12 zu analysierende Varianten ergeben. x Bei der teilfaktoriellen Analyse könnte Guss in nur einer Kombination untersucht werden, das heißt, es würden sich nur noch 9 (2 x 2 x 2 + 1) zu untersuchende Varianten ergeben. Diese Planung wäre sinnvoll für den Fall, dass wir die Relationen zwischen einer Guss- und einer Stahlausführung bereits gut kennen. x Im Falle einer einfaktoriellen Analyse könnte man die drei Gehäusematerialien jeweils nur mit Umlaufschmierung und einstufig untersuchen. Zusätzlich könnte man das Stahlgehäuse einmal mit externer Ölversorgung und einmal zweistufig analysieren. Damit blieben 5 (3 + 1 + 1) zu untersuchende Varianten übrig. 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 Eingangs- und Ausgangsgrößen deutlich komplexer. Selten können alle Eingangsgrößen betrachtet werden, da der Aufwand dabei zu stark ansteigen würde. Taguchi und Shainin reduzieren den Analyseaufwand beispielsweise durch eine Verringerung der Zahl der Eingangsgrößen mithilfe einer Vorauswahl [Krottmaier 1994]. Die Planung der Analyse stellt einen sehr wichtigen Arbeitsschritt dar, da sie die Basis für alle weiteren Analyseaktivitäten bildet. Je detaillierter die Planung durchgeführt wird, desto einfacher wird sich die Durchführung der Eigenschaftsanalyse gestalten.

150 8 Eigenschaften ermitteln

8.2.3 Wie können wir Eigenschaftsanalysen durchführen? Nachdem wir uns bisher mit der Vorbereitung der Eigenschaftsanalyse beschäftigt haben, folgt in diesem Abschnitt die Erläuterung einiger Analysemethoden. Da sie sich in Aufwand und Durchführung stark voneinander unterscheiden, sollten alle Methoden der Situation entsprechend ausgewählt und bei Bedarf angepasst werden, um eine effektive und effiziente Durchführung zu gewährleisten. 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 soweit möglich zu nutzen. 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. Weiterhin sollten zum Schätzen erfahrene, am Projekt beteiligte sowie unbeteiligte Kollegen hinzugezogen werden. Mitarbeiter, die sich jahrelang mit Fragestellungen zum behandelten Problem beschäftigt haben, erkennen durch wiederholtes Wahrnehmen häufig unbewusst Gesetzmäßigkeiten. Dieser Umstand kann zu sehr guten Schätzergebnissen führen. Um die hierfür 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, 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 zu den Produkteigenschaften notwendig, um sie beispielsweise mit eng tolerierten Anforderungen zu vergleichen, können wir Berechnungen durchführen. 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 von uns selbst festgelegt werden und damit bekannt sind. Diese Methode ist, da sie einzelne Eigenschaften des Produkts mathematisch nachbildet, gut einsetzbar um ein ganzes System auszulegen und nachzurechnen. Sie fördert das Problemverständnis und macht Randbedingungen überschaubar. Der zeitliche Aufwand der Analyse kann erheblich variieren. Ob wir eine einzelne Eigenschaft oder ein ganzes Produkt mathematisch nachbilden können, hängt davon ab, inwieweit die physikalischen Zusammenhänge bekannt und formelmäßig erfassbar sind. Sind besonders kritische Eigenschaften bekannt,

8.2 Methoden zur Eigenschaftsanalyse 151

sollten wir unsere Berechnungen auf diese Merkmale begrenzen, um den Aufwand möglichst gering zu halten. Ein einfaches Beispiel für Überschlagsrechnungen sind Lagerreaktionen oder Spannungen in Bauteilen. Bei detaillierten Betrachtungen von Lösungsvorschlägen kann der Aufwand hierfür sehr schnell ansteigen. Oft können analytische Zusammenhänge auch nur aus empirisch ermittelten Kennfeldern abgeleitet werden. Zum Erstellen dieser Kennfelder sind im Normalfall aufwendige Versuche notwendig. Beispielhaft können Verspannungsdiagramme von Zahnradflanken bei Getrieben erwähnt werden. Wollen wir Eigenschaften analysieren, die nicht mittels einer analytischen Berechnung analysiert werden können, bieten sich für viele Fragestellungen numerische Simulationsverfahren an. Im Zuge stark steigender Rechnerleistungen nehmen numerische Simulationen zur Ermittlung von Eigenschaften an Bedeutung zu. Nach [VDI 3633] ist die Simulation die Nachbildung eines Systems mit seinen dynamischen Prozessen in einem experimentierfähigen Modell, um zu Erkenntnissen zu gelangen, die auf die Wirklichkeit übertragbar sind. Diese Definition schließt auch Versuche mit ein. 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 leicht und schnell zu variieren. Dies ermöglicht eine schnelle und umfassende Informationsbeschaffung, da ohne großen Aufwand viele Variationen analysiert werden können. Außerdem kann auch das Simulationsmodell selbst, im Gegensatz zu realen Bauteilen oder Baugruppen, schnell variiert werden, was große Vorteile bei der Analyse mehrerer vorhandener Lösungsalternativen bietet. Zudem sind Simulationsmodelle wieder verwendbar und reproduzierbar. Die numerische Simulation bildet damit eine kostengünstige Alternative zu aufwendigen Versuchsreihen. Jedoch ist zu berücksichtigen, dass die Erstellung von Simulationsmodellen einen relativ großen Aufwand bedeutet. 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 wir analysieren wollen, stehen uns diverse Simulationsverfahren zur Verfügung. Stellvertretend sollen im Folgenden zwei Simulationsverfahren vorgestellt werden: x 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. x Bei der Mehrkörper-Simulation (MKS) liegt der Fokus der Analyse auf dem kinematischen beziehungsweise dynamischen Verhalten von MehrkörperSystemen. Die Eigenschaftsanalyse durch Simulation bietet eine hohe Flexibilität in der Anwendung und gewinnt in allen Phasen der Produktentwicklung weiter an Einfluss.

152 8 Eigenschaften ermitteln

Abb. 78. Prognostizierter Anteil von Simulationen und Versuchen an der gesamten Entwicklungszeit [Wimmer 2002]

Oftmals sind wir in der Situation, dass wir Eigenschaften nicht durch eine Berechnung oder Ähnliches überprüfen können beziehungsweise dies zu aufwendig wäre. Das kann zum Beispiel der Fall sein, wenn wir in einer sehr frühen Phase der Entwicklung die grundsätzliche Funktionsweise einer Kinematik untersuchen wollen. Zu diesem Zeitpunkt liegen uns noch zu wenige Daten für eine Berechnung vor. Da außerdem nur die grundsätzliche Funktionsweise überprüft werden soll, wäre eine Berechnung auch zu aufwendig. In diesem Fall stellen Versuche eine weitere Möglichkeit zur Ermittlung von Eigenschaften dar. Da uns in den oben angesprochenen frühen Phasen oft wenig detaillierte Lösungen vorliegen, können wir mittels orientierender Versuche wesentliche Eigenschaften zwar nur grob ermitteln, aber dabei dennoch wertvolle Erkenntnisse sammeln. Diese Handversuche [Rodenacker 1976], als orientierende Versuche, werden mit einfachen Hilfsmitteln wie zum Beispiel Baukästen aufgebaut und möglichst schnell und aufwandsarm durchgeführt. Die gewonnenen Ergebnisse sind häufig qualitativer Art. Befinden wir uns in Phasen mit einem hohen Detaillierungsgrad der Lösungen und der physikalischen Modelle, können wir Testversuche durchführen. Dabei werden reale Bauteile beziehungsweise Baugruppen unter Einsatzbedingungen analysiert. Bevor das Produkt auf den Markt gelangt, können abschließend Feldversuche durchgeführt werden. Hier wird das Produkt unter realen Einsatzbedingungen im Detail getestet und überprüft, bevor es an den Kunden ausgeliefert wird. Versuche mit realen Bauteilen liefern meist sehr konkrete Aussagen, da nur noch geringfügige 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. Wollen wir verschiedene Varianten einer Lösung testen, zieht dies meist aufwendige Änderungen am Bauteil bis hin zu Neuanfertigungen nach sich. Außerdem können Versuche oft nicht unter vollständig realen Bedin-

8.2 Methoden zur Eigenschaftsanalyse 153

gungen durchgeführt werden. Hier ermöglicht eine Mischform zwischen Versuch und Simulation Abhilfe. Bei der so genannten Hardware-in-the-LoopUntersuchung (HiL) 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. 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. 8.2.4 Wie können wir Analyseergebnisse auswerten? Um für den weiteren Entwicklungsprozess abgesicherte Ergebnisse zu erhalten, müssen wir eine Eigenschaftsanalyse mit einer Auswertung der Daten abschließen. Hierbei werden die ermittelten Ergebnisse zuerst gesichtet 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, ebenso wie ein Rechenfehler bei einer Überschlagsrechnung. Trotz intensivster Planung können während der Durchführung auf den ersten Blick nicht erkennbare Störgrößen auftreten. Treten im Laufe der Auswertung deutliche Abweichungen zwischen den Hypothesen und den tatsächlichen Ergebnissen auf, sollten wir auf eine Plausibilitätsanalyse zurückgreifen. Die Plausibilitätsanalyse hinterfragt die ausgewerteten Ergebnisse anhand der aufgestellten Ergebnishypothese. Können die Gründe der Abweichungen mit dieser Maßnahme nicht ermittelt werden, sollte im weiteren Verlauf der Plausibilitätsanalyse der gesamte Analyseprozess kritisch betrachtet werden. Auf diese Weise können wir mögliche Ursachen der verfälschten Ergebnisse in der Planung sowie in der Durchführung der Analyse und ihrer Auswertung ermitteln und konkrete Maßnahmen einleiten. Es ist sinnvoll, auch die Ergebnisse der Plausibilitätsanalyse zu dokumentieren, um bei ähnlichen Analysen auf die gewonnenen Erkenntnisse zurückgreifen zu können. Die Dokumentation der gesichteten und überprüften Ergebnisse spielt für das weitere Vorgehen eine wesentliche Rolle. Wir müssen uns im Klaren darüber sein, wer welche Informationen benötigt. Abhängig davon können wir eine sinnvolle Ergebnisdarstellung, beispielsweise in grafischer oder tabellarischer Form, auswählen.

154 8 Eigenschaften ermitteln

8.3 Eigenschaftsanalyse bei einem Mikrofonständer Im Rahmen eines Projektes entwickelte ein Hersteller von Kabelsystemtechnik eine neuartige Kabelführung für Mikrofonständer. Am senkrechten Rohr eines Stativs ist eine Metallmuffe befestigt, in welcher zwei parallele Metallbänder in Längsrichtung verschiebbar gelagert sind. Am oberen Ende der Bänder ist das Mikrofon befestigt. Die Verschiebung der Metallbänder in Längsrichtung dient der individuellen Einstellung der Mikrofonposition. Die Metallbänder sind entlang der Längsachse gewölbt, wodurch eine hohe Steifigkeit erzielt wird. Der elektrische Anschluss wird durch ein zwischen den Schienen befestigtes Kabel realisiert, welches eine der Muffen kontaktiert und auf diese Weise mit der Stromversorgung verbunden ist. Aufgrund der Wölbung können die Bänder nur einseitig, in Richtung der konkaven Fläche, ohne größeren Kraftaufwand gebogen werden. Am Oberrohr des Stativs werden die Metallbänder durch eine Kunststoffmuffe geführt. Außerhalb der beiden Fixierungspunkte sind sie selbsttragend und bedürfen keiner weiteren Fixierung, da die Gewichtskraft des Mikrofons kleiner als die zur Biegung der Bänder notwendigen Kraft ist. Die Metallbänder wurden so ausgelegt, dass an ihrem freien Ende verschiedene Mikrofonmodelle bis zu einem festgelegten maximalen Gewicht befestigt werden können. Die Metallbänder können bis zu einem definierten Anschlag stufenlos in der Länge verstellt werden.

Abb. 79. Konzept des neuartigen Mikrofonständers

8.3 Eigenschaftsanalyse bei einem Mikrofonständer 155

Erste Versuche mit Prototypen zeigten jedoch, dass die Verschiebung der Metallbänder entlang ihrer Längsachse nicht zumutbare Bedienkräfte erforderte. Zudem unterschieden sich die Auszugskräfte sehr stark von den aufzubringenden Kräften beim Einschieben. Ersten Einschätzungen nach wurden die hohen Zugkräfte durch folgenden Effekt hervorgerufen. Die in sich konvexen Metallbänder werden durch die Führung um eine zweite Achse gekrümmt. Aus den Rückstellmomenten der beiden überlagerten Krümmungen resultieren stark erhöhte Druckkräfte in den Lagerungspunkten am Ein- und Ausgang der Führung, welche zu den großen Reibungskräften führen. Bei einem ersten Treffen des Projektteams wurden die Problemstellung und Vermutungen über deren Ursachen erläutert. Ziel sollte die Identifizierung kritischer Größen und die Verifizierung der angenommenen Ursachen sein. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse sollten anschließend neue Konzepte erarbeitet werden, mittels derer die Zugkraft auf das Niveau der Einschubkraft gesenkt werden kann. Zur Ermittlung der Reibeigenschaften wurde das untere und das obere Band mit Kreidestaub bestrichen. Anschließend wurden die Bänder aus ihrer Anfangslage (eingeschobener Zustand) in die Endlage gezogen (ausgezogener Zustand). Wie erwartet wurde die Kreide an den Orten hoher Druckkräfte abgetragen. Anhand des auf den Bändern entstandenen Kreidebildes konnte die Verteilung der Druckkräfte grob analysiert werden. Der gleiche Versuch wurde anschließend für das Einschieben der Bänder durchgeführt. Bei diesen orientierenden Versuchen konnte vor allem beim Herausziehen der Bänder ein starker Kreideabtrag an der Unterseite beobachtet werden. Beim Zurückschieben in die Ausgangsposition trat dieser Effekt weniger stark auf. An den Rändern war die Reibung sowohl am unteren wie am oberen Band am höchsten; hier verblieb keine Kreide auf der Oberfläche. Die Ursacheneinschätzung wurde somit bestätigt. Eine weiterführende Recherche nach den Ursachen ergab, dass das für die Führung gewählte Material gepaart mit den Stahlbändern für den sehr hohen Reibungskoeffizienten verantwortlich war. Aufbauend auf den Ergebnissen dieses sehr einfachen und schnellen Versuchs konnten neue Konzepte erstellt werden. Hierbei lag das Hauptziel in der Verminderung der Reibkräfte an den kritischen Punkten. Mögliche Ansatzpunkte waren dabei der Werkstoff des Führungselements und eine Variation der Bewegungsart. Insgesamt entstanden mit diesen neuen Ansätzen viele denkbare Lösungsalternativen für die Führung. Um sich einen Überblick über deren Güte zu verschaffen, sollte eine Analyse durchgeführt werden. Ein geeignetes Berechnungsmodell stand nicht zur Verfügung und der Aufwand für die erforderlichen Versuche wurde als gering eingeschätzt.

156 8 Eigenschaften ermitteln

Abb. 80. Versuchsplan für die Führungselemente

Im Rahmen der Analyseplanung wurde ein eingeschränktes Versuchsprogramm festgelegt. Für die Versuche standen als zu untersuchende Eigenschaften das Reibungsverhalten des Systems Kabelführung/Führungselement und die Haptik beim Ein- und Ausziehen im Vordergrund. Als zu messende Größe wurde die Auszugskraft identifiziert. Da der eingangs beschriebene Versuch gezeigt hat, dass die Auszugskraft sich in Abhängigkeit von der Länge verändert, sollte der minimale und maximale Wert der Kraft ermittelt werden. Ein aufwendiger Versuchsaufbau war nicht erforderlich. Nur die wichtigsten Elemente des Mikrofonständers wurden nachgebildet. Die Metallmuffe zur Befestigung der Bandenden wurde durch eine Schraubzwinge realisiert. Von der Kunststoffführung wurden nur die kritischsten Punkte nachgebildet. Dazu gehören die Unterkante des Eingangs sowie die Oberkante des Ausgangs. Diese Punkte wurden so variabel wie möglich gehalten, um einen schnellen Aufbau der geplanten Varianten zu gewährleisten. Die Anordnung der Elemente auf der Grundplatte entsprach exakt der Geometrie des Mikrofonständers. Dies war notwendig, damit die Bänder beim Versuch die entsprechenden Wölbungen des Mikrofonständers erfahren. Die Auszugskraft selbst wurde mit einer Federwaage gemessen.

8.3 Eigenschaftsanalyse bei einem Mikrofonständer 157

Abb. 81. Versuchsaufbau zur Ermittlung der Reibeigenschaften der Bänder beim Passieren des Kunststoffführungselementes

Die gewonnenen Daten aus den verschiedenen Varianten wurden abschließend ausgewertet und im Team diskutiert. Die Ergebnisse zeigten, dass die Verwendung von gefülltem PTFE beziehungsweise einer trocken gelagerten Rolle zu keinen nennenswerten Verbesserungen führte. Durch Fetten der Rolle konnten die Auszugskräfte stark verringert werden. Dies wäre jedoch aus Kundensicht nicht akzeptabel, da hierbei Schmierstoffreste auf den Bändern zurückblieben. Eine deutliche Verbesserung zeigte sich ebenfalls durch den Einsatz von Kugellagern. Bei der Verwendung von Kugellagern an der Ober- und Unterseite der Führung wurden die Reibungskräfte allerdings so weit reduziert, dass sich die Bänder aufgrund von Gewichtskraft und Spannungen selbstständig machten. Außerdem würde die Haptik dieser Lösung nach Aussage des Entwicklungschefs den Kunden nicht zufrieden stellen. Die beste Kombination aus Reibungsverhalten und Haptik konnte durch den Einsatz von ungefülltem PTFE an der Unter- und Oberseite der Führung erzielt werden. Die Druck- und Zugkräfte erreichten fast das gleiche Niveau. Zudem äußerte sich der Entwicklungschef positiv bezüglich der Haptik, da ein „weiches Laufen“ fühlbar war. Das Projektteam entschied sich für diese Lösung. Mit diesem neuen Konzept für das Führungselement konnte der Mikrofonständer realisiert und termingerecht präsentiert werden.

158 8 Eigenschaften ermitteln

Abb. 82. Ergebnisse der Versuche

Dieses Beispiel zeigt uns die Bedeutung eines systematischen Vorgehens und den Nutzen von einfachen, orientierenden Versuchen. Durch die Identifizierung der kritischen Merkmale konnte die Zahl der zu untersuchenden Größen minimiert werden. Zudem war der Versuchsaufbau simpel und die notwendige Variabilität dennoch gegeben. So wurde der Aufwand für die Versuche nicht unnötig in die Höhe getrieben und der enge Zeitrahmen konnte eingehalten werden. Auf Basis der anschließenden Auswertung und Diskussion wurde eine Bewertung der Konzepte durchgeführt und anschließend eine Entscheidung gefällt.

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 festge-

8.4 Zusammenfassung 159

legten 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 Entscheidung herbeiführen

Entscheidungen treffen heißt, eine Alternative unter mehreren bewusst oder unbewusst auszuwählen, wobei diese Alternativen sowohl Objekte (Produkte, Lösungen etc.) als auch Handlungen sein können. Dies tun wir bereits während des Entwickelns einer technischen Lösung auf elementarer und damit unbewusster Ebene (implizite Entscheidung). Eine solche Entscheidung kann zum Beispiel die Wahl des Radius für die Darstellung einer Verrundung in einer Freihandskizze sein. Es werden von uns aber auch bewusste Entscheidungen (explizite Entscheidungen) verlangt, wie die Auswahl der optimalen Lösung aus einer Menge von Alternativen. Typische Probleme hierbei sind, dass die Zahl der zu berücksichtigenden Gesichtspunkte nur schwer überschaubar ist und die beteiligten Personen ihre jeweilige subjektive Sicht vertreten. Im diesem Kapitel sollen kritische Einflussgrößen auf Entscheidungsprozesse diskutiert werden. Außerdem werden Methoden vorgestellt, die eine strukturierte Entscheidungsvorbereitung unterstützen können.

9.1 Ein 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 entsprechende Kosteneinsparungspotenziale identifiziert und anschließend durch konstruktive Anpassungen der Produkte zu einer Verbesserung der finanziellen Situation des Unternehmens umgesetzt werden. Ein derartiges Türsystem besteht im Wesentlichen aus einem Türflügel, einem aufwendigen Schließmechanismus, Scharnieren zur Befestigung am Fahrzeugrumpf sowie einer Abdichtung des Fahrzeuginneren gegen äußere Umwelteinflüsse. 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 unter dem oben genannten Aspekt nur sehr schwer zu erfüllende Anforderungen an das Gewicht des 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. Dazu wurden durch Biegen an die Fahrzeugwölbung

162 9 Entscheidung herbeiführen

angepasste Strangpressprofile nach einer spanenden Bearbeitung durch Schweißen zu einem Rahmen gefügt. 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 sowie einer Aluminiumwabe zur Versteifung zwischen zwei Aluminiumblechen verklebt. Die Aluminiumbleche als sichtbare Flächen, wurden anschließend in Fahrzeugfarbe lackiert. Die Profile für den Türrahmen erreichten wegen der vielen verschiedenen Fahrzeugtypen und den entsprechenden unterschiedlichen Befestigungen am Fahrzeugrumpf eine hohe Variantenzahl, was die Kosten zusammen mit den aufwendigen Fertigungsverfahren inakzeptabel in die Höhe trieb.

Abb. 83. links: geschweißter Rahmen; rechts: fertiger Türflügel im Schnitt

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 den Rahmen aus standardisierten Aluminiumprofilen derart stabilisierten, dass der Fertigungsschritt des Schweißens und des anschließenden Richtens entfallen konnte. Die Mitarbeiter des Ingenieurbüros stellten fest, dass weniger der Türrahmen als vielmehr das Blech an Außen- und Innenseite des Türflügels für dessen Steifigkeit verantwortlich war. Auf Basis dieser Erkenntnis hatten sie ein neuartiges Konzept erstellt, bei dem stärker dimensionierte, tief gezogene Bleche miteinander verklebt werden sollten. Die überschlägig berechnete Steifigkeit dieser Konstruktion war bei gleichzeitig niedrigerem Gewicht so hoch, dass auf einen zusätzlichen Rahmen vollständig verzichtet werden konnte.

9.1 Ein Entscheidungsprozess im Fahrzeugbau 163

Abb. 84. 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; Ihre Berechnungsergebnisse hatten sie nicht präsentationsfähig aufbereitet. Die Geschäftsführung entschied sich trotz des wesentlich höheren Einsparungspotenzials des von den externen Mitarbeitern vorgeschlagenen Konzepts für die konservative Lösung mit dem durch eingeschobene Winkel stabilisierten Aluminiumrahmen. Das realisierte Konzept wies zwar etwas niedrigere Fertigungskosten als die ursprüngliche Ausführung auf, die Einsparungen waren jedoch nicht ausreichend, um mit dem wichtigsten Wettbewerber, der ein mit dem Vorschlag der externen Mitarbeiter vergleichbares Konzept nahezu zeitgleich realisiert hatte, konkurrieren zu können. 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 nicht im selben Maße detailliert vorgestellt und der Nachweis, dass es ohne größere Risiken zu realisieren sei, wurde, zumindest in Relati-

164 9 Entscheidung herbeiführen

on zum konkurrierenden Konzept, nicht 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, dass wir mehr Energie in die Vorbereitung einer Entscheidung 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 Entscheidungsvorbereitung Es ist sinnvoll durch die Anwendung von systematischen Bewertungsmethoden eine möglichst objektive Entscheidungsgrundlage zu schaffen, um das Risiko von Fehlentscheidungen zu minimieren. Wir werden es in bestimmten Situationen, wie beim Bemühen um eine Patentumgehung, in der Regel mit einer Fülle von Lösungsmöglichkeiten zu tun haben. In derartigen Situationen scheint es deshalb zielführend, zweistufig vorzugehen und zunächst den Umfang an Alternativen durch eine Vorauswahl auf eine überschaubare Größe zu reduzieren. Anschließend können wir dann die intensive Vorbereitung sowie die Bewertung selbst durchführen. Das Ergebnis müssen wir abschließend kritisch hinterfragen, um eine fundierte Entscheidung treffen zu können. 9.2.1 Wie können wir geeignete Lösungsideen vorauswählen? Produktentwicklungsprozesse unterliegen meist einem enormen Zeitdruck bei gleichzeitig beschränkten Ressourcen. Oft werden wir uns, gerade wenn wir versuchen ein innovatives Produkt zu entwickeln, bereits in frühen Phasen der Suche nach Lösungsalternativen mit einer großen Zahl von Ideen und Konzepten konfrontiert sehen. 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

9.2 Methoden zur Entscheidungsvorbereitung 165

sein kann. Wir werden eine Vielzahl von Lösungsideen auf Basis unscharfer Informationen drastisch reduzieren müssen. Es dürfte einleuchtend sein, dass eine solche Auswahl unter Zeitdruck, verbunden mit einem teilweise deutlichen Informationsmangel, Fehlentscheidungen geradezu provoziert. In derartigen Situationen kann uns ein systematisches Vorgehen bei der Vorauswahl unterstützen. Zunächst empfiehlt es sich, Lösungsideen hinsichtlich wichtiger, eindeutiger und leicht einzuschätzender Kriterien zu beurteilen. Haben wir vor der Lösungssuche zum Beispiel eine Anforderungsliste mit Gewichtungen angefertigt, sollten wir also zuerst überprüfen, ob die wichtigsten Anforderungen von den Lösungsideen überhaupt erfüllt werden. Besonders von Vorteil sind dabei Forderungen nach Teilfunktionen, die wir rein qualitativ beurteilen können, etwa in der Form „die Funktion wird erfüllt oder nicht erfüllt“. Solche Anforderungen werden häufig als „KO-Kriterien“ bezeichnet. Da sich diese KO-Kriterien produktübergreifend stark ähneln, empfiehlt es sich, sie in einer Checkliste zu dokumentieren. Eine derartige Checkliste wird auch als Vorauswahlliste [nach Pahl et al. 2003] bezeichnet. Sollte sich die Fülle an Alternativen mittels eindeutig beantwortbarer KOKriterien 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 sollten wir gerade dann eigenen Einschätzungen ein angemessenes Maß an Skepsis entgegenbringen. In solchen Fällen kann es auch zielführend sein, Experten zu befragen. Diese müssen nicht außerhalb des Unternehmens gesucht werden – meist sitzen wir in einem Büro mit Personen, die in bestimmten Bereichen über mehr Erfahrung verfügen als wir. Da solche Erfahrungsträger aber ebenfalls mit einer gewissen Unsicherheit urteilen, die für uns jedoch nicht ersichtlich ist, müssen wir auch mit solchen Aussagen kritisch umgehen. Je größer die Unsicherheit und die Wichtigkeit der Entscheidung sind, desto mehr unabhängige Aussagen sollten wir berücksichtigen. 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 (etwa in der Art: „Die Konkurrenz hat diese und jene Lösung realisiert! Warum haben wir da nicht auch dran gedacht?“) nicht in Verlegenheit zu geraten. Bei zu großer Unsicherheit werden wir im Zweifelsfall die Durchführung einer vorher nicht eingeplanten Eigenschaftsanalyse in Kauf nehmen müssen. 9.2.2 Wie können wir eine Bewertung vorbereiten? Entscheidungen werden 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.

166 9 Entscheidung herbeiführen

Bewertungsmethoden sind in der Regel relativ einfach durchzuführende Methoden. Dennoch können Probleme auftreten, wenn wir eine Bewertung nicht genügend vorbereiten. Oftmals sind für einzelne Entscheidungen sehr viele Einflussgrößen relevant. Ein Produkt muss nicht nur entwickelt werden, es muss gefertigt, vertrieben, gewartet etc. werden. In den seltensten Fällen werden wir in allen entscheidenden Bereichen kompetent sein. 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 kann also sinnvoll sein, zunächst die an der Bewertung zu beteiligenden festzulegen. Dazu sollten aus allen für die Bewertung 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 entgegen, 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 die vereinbarten Regeln beachten. Es existieren einfache Bewertungsmethoden, welche Alternativen miteinander vergleichen und die dabei erkannten Unterschiede qualitativ beziehungsweise quantitativ bewerten. Bei der Mehrzahl der Bewertungsmethoden müssen wir zunächst festlegen wie wir die Wertigkeit von Alternativen beschreiben wollen – wir bilden ein so genanntes Wertesystem. Dazu bestimmen wir die für die spätere Entscheidung relevanten Kriterien. Bei der oben angesprochenen Vorauswahl sind dies so genannte KO-Kriterien, die der Anforderungsliste entstammen. Bei der hier beschriebenen, zunehmend differenzierteren Bewertung können auch Kriterien relevant sein, die sich nicht unmittelbar aus der Anforderungsliste erschließen lassen. Beispiele für solche Kriterien können das Entwicklungsrisiko, die Montierbarkeit oder der Innovationsgrad der Lösungsalternativen sein. Aus den oben genannten Gründen sollten wir möglichst abgestimmte Kriterien definieren. Anstelle einer Besprechung kann es gerade bei knappen Ressourcen auch sinnvoll sein, sie zumindest teilweise in Einzelgesprächen im Vorfeld zu erheben. Dies bringt meist gleich mehrere Vorteile mit sich. Zum einen können wir schon vor der eigentlichen Bewertung die individuellen Präferenzen einzelner Mitarbeiter erkennen und das weitere Vorgehen daran anpassen. Zum anderen bietet sich uns die Möglichkeit, derartig erhobene Eigenschaften, sollten wir sie bislang nicht als relevant erachtet haben, 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 haben wir durch eine frühzeitige Erhebung der Kriterien auch die Gelegenheit, das Bewertungsteam bei Bedarf um weitere

9.2 Methoden zur Entscheidungsvorbereitung 167

Experten zu erweitern. Es sollte uns aber bewusst sein, dass eine späte Änderung der Teambesetzung als Mittel zur Manipulation der Bewertung gesehen werden könnte. Haben wir Kriterien gesammelt, werden diese zunächst ungeordnet sein. Manche Bewertungsmethoden, insbesondere Punktbewertungen erfordern nicht nur ein ausreichendes, sondern auch ein konsistentes, also stimmiges Wertesystem. Bei Punktbewertungen werden für den Erfüllungsgrad einzelner Kriterien Punkte vergeben. 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 Wertesystems wird also die Montagefreundlichkeit im Endergebnis dreimal so stark bewertet wie die Funktionalität. In manchen Fällen mag dies berechtigt sein. Wir müssen uns 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 Produkts ist, desto höher sind die entstehenden Kosten. Solche eher versteckten Abhängigkeiten können besonders dann übersehen werden, wenn wir es mit einer Fülle von Kriterien zu tun haben. Dann kann es zum Beispiel hilfreich sein, Abhängigkeiten systematisch durch das Ausfüllen einer Einflussmatrix aufzudecken. 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. 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.

168 9 Entscheidung herbeiführen

Abb. 85. Beispiel einer Wertfunktion

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 Lösungsalternativen. Führt man eine Punktebewertung auf diese Art durch, dann spricht man von einer gewichteten Punktbewertung. 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 Wertesysteme bieten sich an, um Alternativen, die auf den ersten Blick nahezu gleichwertig erscheinen, stärker zu differenzieren.

Abb. 86. Beispiel für lineare und progressive Gewichtungen

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

9.2 Methoden zur Entscheidungsvorbereitung 169

werden. Diesen Gruppen ordnet man übergeordnete Bezeichnungen zu. Zum Beispiel können wir unter einem Punkt „Kosten“ die Kriterien Fertigungskosten, Montagekosten, Entwicklungskosten etc. zusammenfassen. Im nächsten Schritt gewichten wir die übergeordneten Kriterien. Anschließend teilen wir diese Gewichtung auf direkt untergeordnete Kriterien auf. Ein solches hierarchisches Wertesystem wird für die Durchführung einer so genannten Nutzwertanalyse benötigt. Das Erstellen eines Wertesystems und der Gewichtung ist nicht immer einfach, für die letztendliche Bewertung aber enorm wichtig. Zwar können wir das Wertesystem und die Gewichtungen auch als Einzelperson vorbereiten, wir sollten es aber vor der eigentlichen Bewertung intensiv mit den Mitgliedern des Bewertungsteams diskutieren und gegebenenfalls anpassen. Es muss uns auch bewusst sein, dass das erstellte Wertesystem und die nachfolgende Bewertungsmethode voneinander abhängen. Wir müssen uns also bereits im Vorfeld für eine Bewertungsmethode entscheiden. Von welchen Parametern eine solche Methodenauswahl abhängig sein kann, wird im Folgenden diskutiert. 9.2.3 Wie können wir Alternativen bewerten? Um die Komplexität bei der Bewertung von Alternativen besser handhaben zu können, bietet es sich an, strukturiert vorzugehen. Gerade wenn wir Bewertungen im Team durchführen, helfen Bewertungsmethoden sonst leicht ausufernde Diskussionen durch ihre Systematik effizient zu „moderieren“. 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 nachvollziehbar ist. Des Weiteren sollte die Bewertung nach Möglichkeit personenunabhängig reproduzierbare Ergebnisse liefern. 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 differenzierteres Bild der Lösungsalternativen verschaffen. Bei Vergleichen können wir Unterscheidungen nicht immer ausschließlich durch Vor- und Nachteile charakterisieren. 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. 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

170 9 Entscheidung herbeiführen

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 zwischen 1 und 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. Führen wir eine Punktbewertung ohne die Gewichtung der einzelnen Kriterien durch, sprechen wir von einer einfachen Punktbewertung. Liegen im Vorfeld gewichtete Kriterien vor, muss die Punktezahl je Kriterium vor dem Bilden der Gesamtsumme mit der zugehörigen Gewichtung multipliziert werden. Es handelt sich dann um eine gewichtete Punktbewertung. Es empfiehlt sich die Bewertung mittels Präsentationsmaterialien, wie zum Beispiel Tafeln oder Overheadprojektoren, zu unterstützen. Hilfreich können hierbei auch Programme zur Tabellenkalkulation sein, da sie Rechenoperationen übernehmen und Änderungen sofort in Diagrammen visualisiert werden können. 9.2.4 Wie können wir Bewertungsergebnisse interpretieren? Nach der Anwendung einer der erläuterten Bewertungsmethoden erhalten wir aus der Summe der Bewertungen der einzelnen Kriterien die rechnerische Wertigkeit einer gesamten Alternative. Um das Ergebnis anschaulicher zu machen, ist es sinnvoll, die Wertigkeit der Alternativen hinsichtlich einzelner Kriterien grafisch, etwa in der Form von Balken- oder Netzdiagrammen, darzustellen. Es kann ein großer Fehler sein, das errechnete Ergebnis der Methode kritiklos in die Entscheidung einfließen zu lassen. Das Ergebnis der Bewertung könnte schließlich falsch sein, wir müssen also zunächst die formale Richtigkeit des Vorgehens überprüfen. In vielen Fällen ist es aber auch schon ausreichend, eine Plausibilitätsanalyse durchzuführen. Dazu vergleichen wir das subjektiv erwartete Ergebnis mit dem errechneten. Sollten dabei signifikante Abweichungen zu erkennen sein, macht eine intensivere Überprüfung des Ergebnisses Sinn. Kriterien sind zumeist nicht vollständig unabhängig voneinander und können im Bewertungsmodell die komplexe Realität nur teilweise abbilden. Es ist also unabdingbar, dass wir ein Gefühl dafür entwickeln, warum und wie sich das errechnete Ergebnis ergibt. Die Durchführung einer Sensitivitätsanalyse kann uns dabei helfen. Dazu verändern wir zum Beispiel die Gewichtungen der Kriterien in einem sinnvollen Rahmen, lassen bestimmte Kriterien vielleicht auch exemplarisch weg. Wenn wir bei dieser „Simulation“ der Bewertung die Veränderungen der Ergebnisse beobachten, bekommen wir recht schnell ein Gefühl dafür, warum sich letztlich die einen oder anderen Ergebnisse einstellen, durchschauen also die kausalen Zusammenhänge. Lässt man bei einer bereits durchgeführten Bewertung im Sinne einer Sensitivitätsanalyse zum Beispiel die wirtschaftlichen Kriterien weg, kann man erkennen, welche Lösung aus rein technischer Sicht zu bevorzugen wäre. Auf diese Weise können wir praktisch jeden für die Entscheidung relevanten Aspekt näher betrachten und ein Verständnis für das Bewertungsergeb-

9.3 Entwicklung einer Werkzeugmaschine 171

nis entwickeln. 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. Sensitivitätsanalysen können je nach Bewertungsmethode durchaus zeitintensiv sein. Sehr nützlich ist es deshalb, wenn man Bewertungen mit einem Rechnerwerkzeug, etwa einem Programm zur Tabellenkalkulation durchführt. Wir können dann auch alternative Berechnungen automatisiert ablaufen und uns die Ergebnisse ohne großen Aufwand grafisch darstellen lassen. 9.2.5 Wie können wir das Treffen der Entscheidung unterstützen? Haben wir nun ein Gefühl für das Ergebnis unserer Bewertung bekommen, sollte es uns in der Regel deutlich leichter fallen, eine Entscheidung zu treffen und diese auch nachvollziehbar zu begründen. In der industriellen Praxis werden wir oftmals Bewertungen durchführen, die unsere 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 sollten wir darauf achten, dass der Mensch Zahlen nur in einem beschränkten Umfang erfassen kann, und deshalb überwiegend grafische Darstellungen benutzen. Wir sind auch trotz des Einsatzes von Bewertungsmethoden nicht davor gefeit, eine Entscheidung zu treffen, die sich im weiteren Verlauf der Entwicklung als falsch erweist. Faktoren für den Erfolg eines Produktes 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 wir uns für unsere Bewertung oder Entscheidung rechtfertigen müssen, zumindest sollten wir daraus Schlüsse ziehen und im Sinne des Lernens unsere Erfahrung bewusst weiterentwickeln. In diesen Fällen ist es dann von unschätzbarem Vorteil, wenn wir über eine ausreichend detaillierte Dokumentation des Bewertungs- beziehungsweise Entscheidungsprozesses verfügen. Dazu zählen neben den Bewertungsergebnissen auch Gesprächsprotokolle, die noch zusätzliche Informationen enthalten, welche die Bewertung aber auch die Entscheidung selbst nachvollziehbar machen. Wie der Bewertungsprozess in der industriellen Praxis sinnvoll gestaltet werden kann und an welchen Stellen Methodenanpassungen sinnvoll sein können, soll uns das im folgenden Kapitel beschriebene Beispiel verdeutlichen.

9.3 Entwicklung einer Werkzeugmaschine 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 Beschleuni-

172 9 Entscheidung herbeiführen

gungen 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. 87. 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 gesteigerten Anforderungen an die neue Maschine nicht mehr ausreichen würde. 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.

9.3 Entwicklung einer Werkzeugmaschine 173

Abb. 88. 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 Auslegungsrechnungen auf Basis von maschinenspezifischen Daten. Über diese Auslegungsrechnungen 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.

174 9 Entscheidung herbeiführen

Abb. 89. 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: x „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!“ x „Ich habe gehört, dass sich diese Spindeln aufgrund der hohen Vorspannung sehr stark erwärmen.“ x „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

9.3 Entwicklung einer Werkzeugmaschine 175

Teilnehmern zu Beginn des Workshops intensiv diskutiert und erweitert wurde. Die 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 Sensitivitätsanalyse, gering zu halten, war mittels eines Tabellenkalkulationsprogramms ein Werkzeug erstellt worden, das ein Formular für die Bewertung sowie eine detaillierte 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. 90. 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 Sensitivitätsanalyse 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

176 9 Entscheidung herbeiführen

waren sie auch die mit Abstand teuersten und aufgrund der mangelnden Erfahrung mit diesen Systemen auch die Alternativen mit dem höchsten Entwicklungsrisiko. 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 Sensitivitätsanalyse, 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 ebenfalls 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. Wir können nun spekulieren, 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 Variante hätten führen können. In diesem Zusammenhang ist auch hervorzuheben, dass jede Lösung letztlich einen Protagonisten benötigt, der sie bereits im Vorfeld argumentativ verteidigt.

9.4 Zusammenfassung 177

Es ist nicht auszuschließen, dass die hydrostatische Spindel, hätte sie einen aktiven Befürworter gehabt, besser abgeschnitten hätte.

9.4 Zusammenfassung Bei Bewertungsmethoden handelt es sich um relativ einfache, aber enorm wirkungsvolle Hilfestellungen zur Vorbereitung einer abgesicherten Entscheidung. Um das Potenzial dieser Methoden zu nutzen, müssen wir darauf achten, dass wir eine Vielzahl von Alternativen durch eine Vorauswahl zunächst sukzessive einschränken, bevor wir Methoden zur intensiven Bewertung anwenden. 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 wir auch selbstverständliche, nicht ausgesprochene Aspekte berücksichtigen. Die Bewertung sollte nach Möglichkeit immer unter Beteiligung der betroffenen Disziplinen sowie der Führungsebenen durchgeführt werden. Nach einer Bewertung ist es wichtig, dass wir eine Sensitivitätsanalyse durchführen, um das Bewertungsergebnis zu hinterfragen und zu interpretieren, bevor wir die eigentliche Entscheidung treffen. Von Bedeutung ist auch die transparente und damit nachvollziehbare Dokumentation und Darstellung der Bewertungsergebnisse. Auch ein sorgfältiges und strukturiertes Vorgehen bei der Zielklärung, der Suche nach Lösungsalternativen und der Entscheidungsfindung kann letztlich nicht ausschließen, dass einzelne Ziele eventuell doch nicht erreicht werden. Es ist daher sinnvoll, vor dem Abschluss eines Produktentwicklungsprozesses die Erreichung der Ziele abzusichern.

10 Präventive Zielabsicherung

Produktentwicklungsprozesse sollten von präventiven Maßnahmen zur Zielabsicherung begleitet und mittels dieser abgeschlossen werden. 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 zudem alle Anforderungen des Kunden beziehungsweise des Marktes erfüllt werden. Es kommt in Projekten 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 notwendig macht. Werden Fehler oder Mängel erst nach der Markteinführung deutlich, drohen sogar schwere Imageverluste, Schadensersatzforderungen oder strafrechtliche Schritte. Die präventive Zielabsicherung bedient sich Methoden und Maßnahmen, die zur Absicherung der zu Entwicklungsbeginn festgelegten Ziele dienen.

10.1 Folgen eines Denkfehlers Zahlreiche Beispiele aus der industriellen Praxis zeigen, welche Auswirkungen eine nicht ganzheitlich durchgeführte Betrachtung der Entwicklungsaufgabe oder auch mangelnde Sorgfalt haben können. Die Ursachen hierfür reichen von einer unzureichenden Zielklärung über Entwicklungsfehler bis hin zu nicht berücksichtigten Fehlern und Gefahren aus unsachgemäßem Gebrauch. Kommt in solchen Fällen noch eine mangelnde Zielabsicherung hinzu, das heißt, dass potenzielle Produktfehler vor einer Auslieferung nicht erkannt und beseitigt werden, 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. Trotzdem gab die Anzeige auf dem Kontrolltisch an, dass das Ventil geschlossen sei. Dieses so genannte FailSave-Magnetventil wird normalerweise durch einen Federmechanismus geschlossen gehalten und muss zum Öffnen bestromt werden. Die Fehlanzeige dadurch kam 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 geschlos-

180 10 Präventive Zielabsicherung

sen sein. Hier hatte der zuständige Entwickler nicht berücksichtigt, dass das Ventil auch klemmen könnte und somit offen wäre, obwohl kein Stromfluss angezeigt wird [Ferguson 1993]. 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. Das Prinzip „einfache Ursache, beziehungsweise kleine Nachlässigkeit – große Auswirkung“ ist in sehr vielen Bereichen zu finden und kann 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 Ingenieure dafür auch haftbar gemacht werden. Deshalb sollten Produkte auf mögliche Fehler und daraus entstehende Mängel oder Schäden sorgfältig untersucht werden. Viele Aspekte, die zu Fehlern führen, müssen nicht unbedingt technisch begründet sein. Auch mangelnde Kommunikation und Abstimmung, mangelnde Kenntnis der Einsatzbedingungen oder falsche Reaktionen auf bereits erkannte Fehler haben negative Folgen. Ebenso können knappe Ressourcen sowie späte Konstruktions-, Produktions- oder Planungsänderungen zur Missachtung von Problemen und zur „Erprobung beim Kunden“ und damit zu 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 abgesichert oder vermieden werden. Dabei können strukturierte Vorgehensweisen, unterschiedliche Arbeitstechniken und Verfahren unterstützend hinzugezogen werden. Das Aufdecken möglicher Fehler und Gefahrenquellen kann in unterschiedlicher Intensität Änderungen am Produkt nach sich ziehen. Wir müssen berücksichtigen, dass der dazu notwendige Aufwand und die entstehenden Kosten mit dem Fortschreiten im Entwicklungsprozess stark ansteigen. Studien hierzu ergaben, dass Änderungskosten mit jeder Entwicklungsphase um den Faktor zehn steigen (Zehnerregel) [Reinhart et al. 1996].

10.2 Methoden zur präventiven Zielabsicherung 181

Abb. 91. Zehnerregel der Kosten zur Fehlerbehebung, abhängig vom Abstellzeitpunkt [nach Reinhart et al. 1996]

10.2 Methoden zur präventiven Zielabsicherung Selbst scheinbar unbedeutende Fehler können schwerwiegende Folgen nach sich ziehen. Daher ist es von großer Bedeutung, frühzeitig mit einer Absicherung der Zielerreichung zu beginnen. Wir sollten eine Zielabsicherung nicht nur einmalig, sondern über den gesamten Entwicklungsprozess begleitend vornehmen. So müssen wir bereits die Planung des Produktes und im nächsten Schritt auch die entwickelten Grobkonzepte präventiv absichern, also auf die mögliche Gefährdung der Zielerreichung hin überprüfen. Für eine präventive Zielabsicherung müssen wir frühzeitig potenzielle Fehler oder Mängel und deren mögliche Ursachen identifizieren. Dabei werden wir mit einer unüberschaubaren Menge an denkbaren Fehlern und Mängeln oder Schäden konfrontiert. Da wir diese Flut nicht vollständig bewältigen können und der Aufwand dafür außerdem viel zu hoch wäre, ist es sinnvoll, die möglichen Abweichungen zu bewerten, um die für die Zielerreichung besonders kritischen zu identifizieren.

182 10 Präventive Zielabsicherung

10.2.1 Wie können wir mögliche kritische Zielabweichungen und deren Ursachen identifizieren? 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 Gefahr ausgehen kann. Hierbei hilft uns die Fragestellung, welche Fehler sich besonders kritisch auf die Produkteigenschaften, den Entwicklungsprozess oder die Unternehmensziele auswirken würden. Bei der Beurteilung müssen wir zusätzlich Fragen nach der Bedeutung sowie der Wahrscheinlichkeit des Eintretens möglicher Fehler betrachten. Prinzipiell können auf diese Weise sowohl Produktziele, als auch Prozess- und Marktziele abgesichert werden. x Produkte können Fehler und Mängel beinhalten, die sich auf die Produktkonzeption und -gestaltung beziehen und damit die Funktion sowie bestimmte Eigenschaften, wie die Sicherheit des zu entwickelnden Produktes, beeinträchtigen. x 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. x Marktziele können auf falschen Einschätzungen oder einem Verfehlen der realen Markterfordernisse sowie auf ungünstigen Rahmenbedingungen beruhen. Dieser Sachverhalt führt dazu, dass der angestrebte Markterfolg des zu entwickelnden Produktes und die damit verbundenen Gewinnerwartung nicht erfüllt werden. Wir beschäftigen uns vorwiegend mit der Absicherung von Produkt- und Prozesszielen. Die folgende Auswahl zeigt beispielhaft Situationen, in denen eine Zielabsicherung in der Praxis durchgeführt wird: x Die Absicherung bestimmter Ziele ist vorgeschrieben (Produkthaftungsgesetzes, ISO 9000, Vertragsforderungen, etc.). x Ein potenzielles Versagen von Systemen, Bauteilen oder Prozessen könnte schwerwiegende Auswirkungen haben (Schäden an Leib und Leben, großer Imageverlust für das Unternehmen, …). x Es handelt sich um eine Neuentwicklung, bei der noch keine Erfahrungswerte aus Vorgängerprodukten vorliegen. x Es kommen neue Technologien, Werkstoffe oder Verfahren zum Einsatz. x Ein bestehendes Produkt wird konstruktiv und/oder fertigungstechnisch geändert. x Die Einsatzbedingungen eines Produktes verändern sich und erfordern eine erneute oder zusätzliche Zielabsicherung (zum Beispiel Zulassung eines Jets für größere Flughöhen). x Es wurden in früheren Projekten negative Erfahrungen gemacht, weshalb man nun Vorsichtsmaßnahmen treffen will.

10.2 Methoden zur präventiven Zielabsicherung 183

x Es steht ein ungewöhnlich schneller Serienanlauf bevor, der aufgrund zeitlicher Engpässe Risiken in sich birgt. x Es werden bei Nichterfüllung der Entwicklungsziele hohe Konventionalstrafen fällig. Risikoquellen 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. Wir müssen stets beachten, dass auch nach der Entwicklung in allen Leistungsprozessen, wie in der Produktion oder dem Versand, Fehler entstehen können. Bearbeitungsfehler ziehen zum Beispiel bei der Wärmebehandlung Spannungen nach sich und können folglich zu Rissen beim 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. Als Entwickler können wir schon bei der Produktgestaltung viele dieser Risikoquellen berücksichtigen und negative Wirkungen vermeiden beziehungsweise möglichst gering halten. Wie können wir nun die kritischen Zielabweichungen identifizieren? Fehlerquellen können sowohl auf grober, konzeptioneller Ebene als auch im Detail vorliegen beziehungsweise entstehen. Potenzielle Gefahren aufgrund der Funktionalität oder des physikalischen Wirkprinzips erkennen wir bei der Betrachtung des Gesamtsystems. Dabei kann eine Zergliederung in Teilsysteme sinnvoll sein, um zum Beispiel den Einfluss von einzelnen Bauteilmerkmalen zu erkennen (Wirkflächen, Geometrien, Werkstoffe etc.). Haben wir bereits Fehlerquellen in Vorgängerprodukten aufgedeckt, so können uns 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, die allesamt Aufschluss über in der Vergangenheit unterlaufene Fehler und damit potenzielle Schwachstellen geben können. Risiken lassen sich beispielsweise mithilfe von Befragungen oder einem Brainstorming mit Mitarbeitern aus unterschiedlichen Abteilungen erschließen. 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. Bei einer Ablaufanalyse werden die einzelnen Handlungs- oder Verfahrensschritte in eine

184 10 Präventive Zielabsicherung

zeitliche Reihenfolge gebracht und ihre eventuellen logischen Verknüpfungen oder kausalen Abhängigkeiten dargestellt. Eine Form, in der Abläufe auf diese Weise transparent dargestellt werden können, ist der Netzplan. Aus der Darstellung einzelner Abhängigkeiten und der Identifizierung des so genannten „kritischen Pfades“ können kritische Elemente im Projektablauf aufgedeckt werden. Der kritische Pfad markiert dabei die Folge von Prozessschritten, bei denen sich die Verzögerung eines Einzelschrittes aufgrund gegenseitiger Abhängigkeiten unmittelbar auf die Gesamtlaufzeit auswirkt. Diese Prozessschritte sind deshalb markante Schwachstellen, weil sie keine zeitlichen Puffer aufweisen und Einzelfehler ohne zusätzliche Maßnahmen sofort zu Abweichungen im Projektablauf und damit zu Zielabweichungen beim Produkt führen. Aus Ablaufanalysen können aber auch andere Schwachstellen, wie besonders häufig frequentierte Schritte oder Schleifen, abgeleitet werden. Die Analyse der Funktionen und/oder der Baustruktur bildet die Basis zur Ermittlung der potenziellen Mängel, besonders des möglichen Versagens von Teilfunktionen und Bauteilen. Eine wirksame Methode, um Fehlerquellen zu identifizieren, ist die Negation. Dabei stellen wir uns im Kontext der Zielabsicherung die Frage, wie wir das Gegenteil unserer eigentlichen Zielsetzung, also einen möglichst großen Schaden hervorrufen könnten, um im Anschluss daran Möglichkeiten zur Vermeidung dieses fiktiven Schadens zu erarbeiten. Fehler treten selten isoliert auf, das heißt, sie sind meist mit anderen Ursachen und Wirkungen verknüpft. Bei deren Betrachtung mit Hilfe einer UrsacheWirkungsanalyse werden also diese Auswirkungen sowie ihre Ursachen ermittelt. 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, einen Fehlerbaum einzusetzen. Zur übersichtlichen Darstellung können ein Mind Map, eine Tabelle oder eben eine Baumstruktur genutzt werden. In Kombination, zum Beispiel mit einem Brainstorming, können so 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 „OderVerknüpfungen“ von Ereignissen. Daraus können Gesamtausfallwahrscheinlichkeiten und kritische Punkte der Fehlerentstehung und Fehlervermeidung abgeleitet werden. 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 können

10.2 Methoden zur präventiven Zielabsicherung 185

wir auch auf andere Merkmale, wie das Gewicht oder die Zuverlässigkeit, übertragen und damit ein umfassenderes „Target Management“ etablieren. Bei der Festlegung von Meilensteinen können neben inhaltlichen auch zeitliche Ziele kontrolliert werden. Hierbei werden Termine für die Erfüllung von Arbeitspaketen sowie eventuelle Abweichungen in den Terminzielen über den Entwicklungsverlauf erfasst. Der Erfahrungsschatz aus abgeschlossenen Projekten wird oftmals leider kaum dokumentiert. Die Ermittlung der Fehler, Ursachen und Auswirkungen dient aber nicht nur der Absicherung des aktuell betrachteten Produktes. Vielmehr können 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 kritischen 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). 10.2.2 Wie können wir das Risiko bewerten? Nicht alle ermittelten potenziellen Fehler sind als gleichwertig bezüglich ihrer potenziellen Risiken zu bewerten. Dementsprechend müssen nicht alle möglichen Fehler oder ihre Ursachen behoben werden. Das Nutzen-Aufwand-Verhältnis einer Absicherung aller potenziellen Fehler wäre nicht zu rechtfertigen. Ziel einer Risikobewertung ist es, Aufschluss über die Einordnung und Priorität der einzelnen Fehler oder Ursachen zu erhalten und die Entscheidung, ob Gegenmaßnahmen eingeleitet werden sollen zu unterstützen. Um mögliche Risiken bewerten zu können, ist es sinnvoll, Charakteristiken potenzieller Fehler zu betrachten. Zu diesen Charakteristiken zählen unter anderem 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 erkannt wird. Konzeptionelle Schwachstellen sind mögliche Ursachen für eine geringe Entdeckungswahrscheinlichkeit. 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 hierbei im Vordergrund. Fehler mit einer hohen Bedeutung können beim Kunden beispielsweise gesundheitliche Schäden oder zumindest seine Verärgerung hervorrufen. Imageverlust und wirtschaftliche Konsequenzen wären die Folge.

186 10 Präventive Zielabsicherung

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, auch im Sinne einer Wertfunktion eingesetzt werden. Wenn wir die Bedeutung eines Fehlers betrachten, dann steigt die Wertung mit der Höhe der Auswirkungen auf den Kunden. Als Hilfsmittel können Checklisten eingesetzt werden.

Abb. 92. Checkliste für die Ermittlung der Bedeutung eines Fehlers [nach Viertlböck 2000]

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. 10.2.3 Wie können wir das Risiko reduzieren? Nachdem durch die Bewertung Schwerpunkte für das Einleiten von Maßnahmen gelegt wurden, müssen wir nun noch geeignete Maßnahmen zur Minimierung einer Zielabweichung festlegen. Vorrangig sollten Fehler vermieden werden. Ist dies nicht möglich, werden Hilfsmittel benötigt, welche die Auswirkungen von Fehlern so gering wie möglich halten.

10.3 Zielabsicherung für ein Beschriftungsgerät 187

Abb. 93. Reduktion des Risikos

Um das Risiko einer Zielabweichung so gering wie möglich zu halten, 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 Entscheidungen zu dokumentieren, um vorhandenes Wissen festzuhalten, welches dann in Folgeprojekten genutzt werden kann. 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. 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 prognostizierte Wirkung nicht einstellen, müssen wir eventuell neue oder weitere Maßnahmen ergreifen.

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

188 10 Präventive Zielabsicherung

Abb. 94. Aufbau des Resonators

Der Q-Switch dient zum Ein- und Ausschalten des Laserstrahls beim zeilenweisen Abfahren des Beschriftungsfeldes, was mithilfe einer Fokussieroptik und eines Scannerkopfs geschieht. 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 neueren Konstruktion 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 des Prismas zum 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.

10.3 Zielabsicherung für ein Beschriftungsgerät 189

Abb. 95. 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. Die FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) unterstützt in der Planungs-, Entwicklungs- und Produktionsphase, das Risiko möglicher Mängel oder Schäden eines Produkts oder Prozesses abzuschätzen. Nach einer Bewertung der einzelnen Versagensmöglichkeiten entsprechend ihrer Auftretenswahrscheinlichkeit, der Bedeutung ihrer Auswirkungen sowie der Entdeckungswahrscheinlichkeit, wird das Produkt (Risikoprioritätszahl = RPZ) der drei Einzelbewertungen gebildet. In Abhängigkeit von den Einzelbewertungen sowie der berechneten Risikoprioritätszahl können Gegenmaßnahmen definiert werden. Je nach Bedarf kann das veränderte Konzept einer weiteren Bewertung unterzogen werden. Zur Dokumentation der FMEA stehen spezielle Formblätter zur Verfügung. Für die Mitwirkung an der FMEA wurden Mitarbeiter aus den Abteilungen Forschung und Entwicklung, Arbeitsvorbereitung, Fertigung sowie Qualitätssicherung ausgewählt und organisatorische Maßnahmen wie Zeit 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.

190 10 Präventive Zielabsicherung

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 ihnen die wichtigsten Funktionen zugeteilt werden. Zu den wichtigsten Funktionen ordnete die Arbeitsgruppe beispielsweise die Drehbarkeit des Magneten im geforderten Bereich oder die Einleitung der auftretenden Strahlenenergie in den Kühlkreis durch den Strahlenabsorber zu. 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.

Abb. 96. Baustruktur der Baugruppe „Shutter“ mit potenziellen Fehlfunktionen

10.3 Zielabsicherung für ein Beschriftungsgerät 191

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 eines unvollständigen Schwenkens des Magneten um die Achse war 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. Zur Reduzierung der Auftretenswahrscheinlichkeit wurde die Durchführung von Kollisionsuntersuchungen in der CAD-Umgebung beschlossen. Bei den durchgeführten Simulationen zeigte sich, dass die Ablenkeinrichtung des Shutters etwas zu breit war und die Gefahr einer Kollision mit dem Lasergehäuse akut war. Es erfolgte eine Reduzierung der Breite der Ablenkeinrichtung. Weitere Kollisionsuntersuchungen mit dem neuen Prismenträger zeigten 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.

192 10 Präventive Zielabsicherung

Abb. 97. Ausschnitt des erarbeiteten FMEA Formblatts

Dieses Beispiel einer FMEA zeigt ihren Charakter als präventiven und korrigierenden Qualitätssicherungsansatz. 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 einen Wissensspeicher für weitere Projekte dar.

10.4 Zusammenfassung Die präventive Zielabsicherung unterstützt uns dabei, Folgen für das Unternehmen, die aus Fehlern oder Mängeln resultieren könnten, bereits im Vorfeld abzuwenden. Je früher im Produktentwicklungsprozess wir Fehler und Mängel erkennen und auf sie reagieren, desto geringer sind deren Auswirkungen. Es ist daher zielführend, sich rechtzeitig über mögliche Fehler und ihre Ursachen Gedanken zu machen. Dabei können uns systematische Methoden unterstützen. Da nicht alle ermittelten potenziellen Zielabweichungen von gleicher Tragweite sind, sollten wir deren Risiken, also die Kombination aus Entdeckungs-, Auftretenswahrscheinlichkeit und ihrer Auswirkung, abschätzen. Im Anschluss daran können wir Gegenmaßnahmen entwickeln, um möglichst eine Vermeidung der Ursache, zumindest aber die Reduzierung ihrer Auswirkung, zu erreichen.

10.4 Zusammenfassung 193

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 Bewältigung größerer und kleinerer Krisen

Was tun wir, wenn doch etwas schief geht? Warum sollen wir uns diese Frage stellen, wenn wir doch einer systematischen Vorgehensweise gefolgt sind und auch durch die Anwendung entsprechender Methoden wie einer Risikoabschätzung oder einer FMEA versucht haben, mögliche Fehler auszuschließen? Bei der Produktentwicklung handelt es sich um einen komplexen Prozess mit vielen unterschiedlichen Aspekten. Das Risiko, dass unerwartete und unerwünschte Ereignisse während des Produktentwicklungsprozesses auftreten, lässt sich nicht vollständig ausschließen. Wir werden Methoden und Hilfsmittel kennen lernen, mit deren Unterstützung krisenartige Situationen erkannt und bewältigt werden können.

11.1 Krisensituationen In der Produktentwicklung wird es immer ein gewisses Restrisiko bezüglich des Eintretens unerwünschter Ereignisse geben. Hinzu kommt, dass, je später im Entwicklungsprozess sie auftreten, der Änderungsaufwand aufgrund der zunehmenden Detaillierung immer größer wird. Im Falle einer unerwarteten Krise ist die Zahl möglicher Wege aus dieser Krise bedingt durch den Zeitdruck häufig deutlich eingeschränkt. Wollten wir alle Eventualitäten von Beginn an im Detail einplanen, kämen wir über die Planungsphase wohl nie hinaus. 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 Krisensituation 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 des „Electronic Stability Programs“ (ESP). Dieses System erkennt frühzeitig ein seitliches Ausbrechen des Fahrzeugs und greift in die Brems- und Antriebssysteme ein, um genau dieses zu verhindern. Mit dem ESP 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 Fahrzeuge und die dadurch deutlich verspätete Markteinführung belasteten das Unternehmensergebnis spürbar. Die schnelle Lösungsfindung und

196 11 Bewältigung größerer und kleinerer Krisen

-Umsetzung sowie die eingeleiteten Marketingmaßnahmen haben aber dazu beigetragen, dass dieses 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 uns bei der diesbezüglichen Beurteilung helfen. Bei Entwicklungsbeginn sind wir noch relativ weit von der Lösung, also dem angestrebten Ziel entfernt; hier handelt es sich um eine normale Problemlösung und nicht um eine Krise. Das Gleiche gilt für übliche Iterationen im Rahmen eines konstruktiven Optimierungsprozesses. Wenn ein kleiner, kurzfristig behebbarer Softwarefehler auftritt, sprechen wir sicherlich noch nicht von einer Krise. Fehlt uns aber zunächst jeglicher Ansatz zur Lösung und sind sowohl der Termin- als auch der Ergebnisdruck sehr hoch, so haben wir es mit einer Krisensituation zu tun. 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, so müssen wir ganzheitlich prüfen, 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 können. Die Höhe der Zielabweichung in Relation zum Zeitpunkt im Lebenszyklus des Produkts 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 wir eruptive, schleichende und periodische Krisen unterscheiden. Für die Produktentwicklung dient als Indikator dafür die Größe der unerwünschten Abweichung vom Zielzustand. Dabei müssen wir differenzieren zwischen tolerierbaren und nicht tolerierbaren Auswirkungen dieser Abweichungen.

Abb. 98. Erscheinungsformen von Krisen [in Anlehnung an Töpfer 1999]

11.2 Krisenmanagement in der Produktentwicklung 197

Eine eruptive Krise kommt überraschend und ihre Auswirkungen bewegen sich sehr schnell in den schwerwiegenden Bereich. Bei einem neu entwickelten Flüssigkeitstank für die Lebensmittelindustrie zum Beispiel kam es 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 grundsätzlich zu lösen. In diesem Fall hatten chemische Reaktionen des Klebers, der für die Befestigung einer Wärmeisolierung aufgebracht worden war, mit dem Tankmaterial zu Korrosion geführt. Die Auswirkungen der schleichenden Krise werden anfangs meist kaum realisiert, bis sie schließlich zur Eskalation der Situation führen und der Druck auf die Beteiligten enorm groß wird. Ein Hersteller von Produktionsmaschinen hat 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 etwa einem Jahr gab es die erste Reklamation, da eine dieser Schienen, bedingt durch die doch relativ 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). Charakteristisch ist hierbei der kontinuierlich zunehmende Handlungsdruck. Die Gründe für einen periodischen Krisenverlauf können darin liegen, dass kaum Lerneffekte aus den einzelnen Krisen gezogen wurden und, aufgrund einer mangelnden Analyse, nicht die grundlegenden Ursachen erkannt sondern nur die Symptome kuriert wurden [nach Töpfer 1999]. Dies kann dazu führen, dass eventuell an anderen Stellen des Systems oder zu einem späteren Zeitpunkt weitere Störungen auftreten, die auf die gleiche Grundursache zurückzuführen sind. Werden auch diese Störungen nur symptomatisch beseitigt, dann kann die Zielabweichung einen periodisch ansteigenden Verlauf aufweisen. Im schlimmsten Fall lässt sich das Ziel dann nur durch eine umfangreiche Änderung des Gesamtkonzepts erreichen.

11.2 Krisenmanagement in der Produktentwicklung Krisenmanagement ist in jeweils unterschiedlicher Deutung in Politik, Psychologie, Wirtschaftswissenschaft sowie Technik ein wichtiges Thema. Die Inhalte sind verschieden, die Methoden jedoch weisen Ähnlichkeiten auf. Wir werden vor allem solche Krisen betrachten, die einen direkten Bezug zum Produkt und zur Produktentwicklung haben. Entsprechend erfordert die Lösung einer Krise eine Änderung des Produkts oder eines damit verknüpften Prozesses beziehungsweise einer Handlung beim Hersteller oder beim Nutzer. Die prinzipielle Vorgehensweise bei der Produktentwicklung im Krisenfall unterscheidet

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sich nicht von der unter normalen Randbedingungen. Allerdings rücken folgende Aspekte im Falle einer Krise in den Mittelpunkt: x Es besteht eventuell die Notwendigkeit, Sofortmaßnahmen zur Schadensbegrenzung einzuleiten, bevor die eigentliche Problemlösung vorliegt. x Nicht die Innovationshöhe der Lösung ist ausschlaggebend, sondern deren schnelle und risikoarme Umsetzbarkeit. x Die zeitlichen Rahmenbedingungen erlauben keine langwierigen Planungen. x Erneute Rückschläge müssen von Beginn an vermieden werden, der präventiven Absicherung kommt also eine besonders hohe Bedeutung zu. 11.2.1 Wie können wir die Auswirkungen einer Krise ermitteln? Tritt ein Krisenfall, zum Beispiel in Form einer Schadensmeldung durch einen Kunden ein, dann müssen wir zunächst bewerten, wie brisant die Situation tatsächlich ist. Dabei müssen wir beleuchten, welche Auswirkungen beim Kunden, bezogen auf das Umfeld (Umwelt, Gesetze, Öffentlichkeit etc.) sowie auf unser Unternehmen zu erwarten sind. Dies kann durch die Bildung von Auswirkungsszenarios erfolgen, die neben einer wahrscheinlichen auch eine optimistische (best case) und eine pessimistische (worst case) Einschätzung beschreiben. Dazu rufen wir Experten zusammen, die sich auf Basis ihrer Kompetenzen mit den möglichen Konsequenzen auseinander setzen. Zur Unterstützung sind an dieser Stelle Fragelisten zweckdienlich, die unternehmensindividuell die Krisensituation aus Sicht des Kunden und des Unternehmens abfragen. Typische Fragestellungen können zum Beispiel sein: x x x x x

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 ursprünglich zur Risikominimierung vorgesehen waren, ist an dieser Stelle ebenfalls denkbar. So können wir mithilfe einer Störfallablaufanalyse [DIN 25419 Teil 1] unerwünschte Ereignisse prognostizieren, die aus dem gemeldeten Schaden resultieren können. 11.2.2 Wie können wir in einer Krise Handlungsalternativen entwickeln? Ist die Tragweite eines Krisenfalls durch die Bildung von Auswirkungsszenarios abgeschätzt worden, müssen wir uns im nächsten Schritt klar machen, was wir tun können beziehungsweise tun müssen, um das Problem zu lösen. Verschiedene mögliche Maßnahmen müssen darauf hin überprüft werden, in wie weit sie Erfolg versprechend sind. Die erarbeiteten Handlungsalternativen sollten dabei unter-

11.2 Krisenmanagement in der Produktentwicklung 199

schiedliche Ebenen (Service, Vertrieb, Entwicklung etc.) fokussieren. So kann es beispielsweise von enormer Wichtigkeit sein, parallel zur Entwicklung von konstruktiven Lösungsalternativen, flankierende Aktionen des Service, der Öffentlichkeitsarbeit und des Marketing einzuleiten. Als Entwickler steht für uns 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 ist für uns von enormer Bedeutung. Die relevanten Freiheitsgrade beziehen sich dabei auf das Produkt selbst und auf die Prozesse. 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 Einfluss- und die Verknüpfungsmatrizen. Wegen des erheblichen Aufwands zur Erarbeitung dieser Matrizen ist es 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 idealerweise 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 alternative Maßnahmen formuliert und hinsichtlich ihres Erfolgs und Aufwands gewichtet. 11.2.3 Wie können wir Maßnahmen in einer Krise umsetzen? Durch die Bildung von alternativen Auswirkungs- und Handlungsszenarios haben wir uns einen Überblick über die Situation sowie unsere Möglichkeiten verschafft. Eine Übersicht über die möglichen Folgen und über die Freiheitsgrade des Prozesses und die Freiheitsgrade des Produkts sollte ebenfalls vorliegen. Zur Einschätzung der Notwendigkeit von Sofortmaßnahmen können wir auf die Ergebnisse der Bildung der Auswirkungsszenarios zurückgreifen. Je nach Zeitdruck und Gefahrenlage sind der Situation entsprechende Maßnahmen zu ergreifen. Eine konstruktive Sofortmaßnahme könnte eine unter Umständen kostspielige Modifikation des Produkts 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 noch unangenehmere Sofortmaßnahme wäre die Einleitung einer Rückrufaktion von bereits auf dem Markt befindlichen Produkten. Sofortmaßnahmen müssen wir bei Bedarf parallel zur Entwicklung konstruktiver Maßnahmen oder sogar noch vor der Bildung von Auswirkungs- und Handlungsszenarios einleiten. Es kann

200 11 Bewältigung größerer und kleinerer Krisen

sich dabei auch ausschließlich um eine Symptombekämpfung handeln, die aber zur Verhinderung von weiteren Schäden unerlässlich ist. Eine zu detaillierte Planung ist unter Umständen nicht sinnvoll, da dazu wertvolle Ressourcen eingesetzt werden müssen. In zeitkritischen Situationen jedoch ist eine dynamische, rollierende Planung von enormer Bedeutung. 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 die Gefahr des zusammenhanglosen Agierens ohne roten Faden [Strohscheider et al. 1993]. Daher sollte auf Basis einer Grobplanung die ergebnisabhängige Feinplanung rollierend im Prozess folgen 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 intensiv untersucht worden, 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. Um aber einer falschen Filtration vorzubeugen, sollte eine Checkliste mit grundlegenden Fragen (W-Fragen) 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 Merkmale gemacht. Dieses Verhalten wird auch Horizontalflucht genannt. Vor dem Hintergrund der Planbarkeit und der Gefahr von Horizontalflucht bietet sich die Verwendung eines Handlungsplanungsblatts [Jokele 2004] an. Das Handlungs-Planungsblatt unterstützt die Planung auf operativer Ebene und auf der Ergebnisebene des Drei-Ebenen-Modells, indem die Aspekte Ziel, Motivation, geplantes Vorgehen sowie die erwarteten Ergebnisse abgefragt 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.

11.2 Krisenmanagement in der Produktentwicklung 201

Dadurch wird einer möglichen Horizontalflucht entgegengewirkt und der Ansatz einer ergebnisabhängigen Planung in die Praxis umgesetzt.

Abb. 99. Handlungs-Planungsblatt

Im Hinblick auf den Zeitdruck wird es häufig kaum möglich sein, die Ursachenanalyse vollständig abzuschließen und dann erst mit der Lösungssuche zu beginnen. Wir müssen also bereits an Lösungen arbeiten und uns parallel noch mit der Ursachenanalyse mit Hilfe von Methoden sowohl der Problemstrukturierung als auch der Eigenschaftsanalyse befassen. 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 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

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ausschließlich in Bezug auf die wirklich kritischen Merkmale und auch dies geschieht auch nur so genau wie unbedingt erforderlich. Im Anschluss an die Lösungssuche und -verifikation folgt die Auswahl der umzusetzenden Lösung. Dabei müssen besonders die verfügbaren Ressourcen in Fertigung, Montage, Service etc. berücksichtigt werden. Für die Umsetzung können wir fünf alternative Schritte unterscheiden, die bei der Bearbeitung einer konstruktiven Aufgabenstellung eingeschlagen werden können [Giapoulis 1998]: x x x x

eine zusätzliche, eingehende Analyse, korrigierendes Entwickeln (Weiterentwicklung, Verbesserung), generierendes Entwickeln (Neuentwicklung), ignorieren der ersten spontanen Analyseergebnisse (bei Bedarf spätere Aktivitäten) und x eine 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. 11.2.4 Wie können wir ähnliche Krisen in Zukunft vermeiden? Ist das Problem erfolgreich behoben worden, sollten wir nicht sofort zum Tagesgeschäft übergehen, sondern versuchen aus der Krise zu lernen. Zielsetzung dabei ist die Prävention zukünftiger Krisen. Dabei soll nicht nur das wiederholte Auftreten des gleichen Problems sondern auch ähnlicher Fehler verhindert werden. Voraussetzung für einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess ist eine Dokumentation des aufgetretenen Krisenfalls. Dies umschließt die Beschreibung des Problems sowie das Vorgehen zu dessen Lösung. Erfolgte die Planung der Vorgehensweise anhand des Handlungs-Planungsblatts, 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 konkrete Maßnahmen sein, die im Sinne der Prävention ein erneutes Auftreten einer solchen Krise vermeiden oder zumindest ihre Folgen in Grenzen halten. 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 203

11.3 Ausfall der Steuerung einer Anlage Ein Hersteller in Kleinserie produzierter maschinenbaulicher 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 nicht hochgefahren werden konnte. 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 in Betrieb genommen 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: x x x x x

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? etc.

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 möglichen Auswirkungen der Krise auf das eigene Unternehmen und den Kunden besser einschätzen zu können. Mit Hilfe von Ursache-Wirkungsanalysen wurden die verschiedenen Szenarios beurteilt und es wurde abgeschätzt, wie die Auswirkungen zu quantifizieren sind. 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. Durch diese Szenariobildung war der Handlungsdruck in dieser Krise schnell ermittelt und den agierenden Personen die möglichen Auswirkungen auf das Unternehmen bekannt. Parallel zum Auswirkungsszenario wurden alternative 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.

204 11 Bewältigung größerer und kleinerer Krisen

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 5 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 alternativen Handlungsszenarios bewertet werden. Eine Abschätzung des Änderungsaufwands und des erwarteten Erfolgs hinsichtlich der Problemlösung, führte zur Festlegung von mehreren Maßnahmen, die auf Handlungs-Planungsblättern definiert wurden.

Abb. 100. Beispiele für ausgefüllte Handlungs-Planungsblätter

11.4 Zusammenfassung 205

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 5 Sekunden und 95 % des Druckes, sondern bei 3 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 Handlungs-Planungsblätter 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 Fehler treten auf und können nicht alle rechtzeitig vor ihrer negativen Wirkung erkannt werden. Hat ein Fehler gravierende Auswirkungen und ist die zur Verfügung stehende Zeit für die Lösung des Problems sehr knapp, sprechen wir von einer Krise. Das prinzipielle Vorgehen bei der Problemlösung im Sinne des Münchener Vorgehensmodells wird dadurch nicht beeinflusst. Entscheidend ist, dass wir uns möglichst schnell einen Überblick über die Auswirkungen und unsere Handlungsmöglichkeiten in dieser Situation machen. 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 Was leisten Arbeitsmethoden?

Methoden leisten einen wertvollen Beitrag zur Erhöhung der Effizienz und Effektivität unserer täglichen Arbeit in der Produktentwicklung. Mit methodischer Hilfe erreichen wir unsere Ziele direkter und können dadurch so manchen „Umweg“ vermeiden. Natürlich sind auch beim Einsatz von Arbeitsmethoden Iterationsschritte notwendig, doch können wir diese auf ein sinnvolles und dadurch handhabbares Maß reduzieren. Gleichzeitig führt die Systematik eines methodischen Vorgehens dazu, Fehler und Schwachstellen zu vermeiden. Die Reduzierung von Fehlentwicklungen ist ein messbares Ergebnis. Die Arbeitsmethoden sind in diesem Buch bewusst in einer weitgehend modularen Art und Weise dargestellt. Dieses lässt den Anwender gleiche oder ähnliche Bausteine in unterschiedlichen Methoden erkennen. Dadurch ist der Anwender befähigt, bei einer vorliegenden Problem- und Aufgabenstellung die passenden Bausteine auszuwählen und diese dann auch situationsspezifisch anzupassen. Scheinbar starre Vorgaben der Methodenanwendung werden dadurch aufgelöst und ein flexibles und an die Situation angepasstes Vorgehen erreicht. Methoden unterstützen uns, mit den Möglichkeiten und Grenzen unserer individuellen intellektuellen Fähigkeiten gezielt umzugehen, weil sie Stärken zur Wirkung bringen und Schwächen weitgehend ausgleichen. Nachfolgende Stichpunkte sind nur ausgewählte Belege dafür: x Barrieren wie zum Beispiel Denkblockaden, die ein zielgerichtetes Handeln erschweren, werden mithilfe von Methoden überwunden, x komplexe Aufgabenstellungen werden durch ein strukturiertes Arbeiten bewältigt, x Methoden tragen dazu bei, zum Beispiel aus individuellen Opportunitätsgründen resultierende voreilige Festlegungen zu vermeiden, x diskursiv geprägte Prozesse im Sinne eines positiv kritischen Verhaltens werden gefördert, x eine konstruktive Selbstkritik und Selbstreflexion wird durch Methoden unterstützt, ja sogar oftmals gefördert, x die Entstehung von Kreativität, welche für die Produktentwicklung von essentieller Bedeutung ist, wird durch Methoden zielgerichtet unterstützt, x wesentliche und kritische Punkte eines Sachverhalts (zum Beispiel eines Produkts, einer Situation, einer Aufgabe) werden schneller herausgearbeitet, x die Objektivität bei der Einschätzung von Sachverhalten wird gefördert, x durch gezielte Variationen im methodischen Vorgehen wird Gewöhnung und das Einlaufen oftmals alt hergebrachter Denkmuster vermieden.

208 12 Was leisten Arbeitsmethoden?

Der zunehmende 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 zur Unterstützung der Arbeit im Team hier in folgender Weise unterstützend wirksam: x abgestimmtes und strukturiertes Arbeiten fördert das Kooperationsverhalten mehrerer Personen, x die Verbesserung des Sozialverhaltens einzelner Mitarbeiter wird durch systematisches Vorgehen gefördert, x voreilige Festlegungen (zum Beispiel durch die Dominanz einzelner Personen) werden durch Arbeitsmethoden verhindert, x methodisches Vorgehen forciert diskursive Prozesse und Selbstkritik in Gruppen, x Arbeitsmethoden unterstützen die Fokussierung auf wesentliche und kritische Punkte, x Arbeitsmethoden unterstützen eine möglichst objektive Beschreibung von Situationen oder Lösungsalternativen und stärken somit deren sachbezogene Handhabung. Der Umgang mit Information und Wissen gewinnt als wesentlichen Wettbewerbsfaktor in den Unternehmen zunehmend an Stellenwert. Information und Wissen zu vermehren, zu teilen, zu überliefern und gemeinsam im Unternehmen zu nutzen, setzt neben einer adäquaten Unternehmenskultur auch die Anwendung geeigneter Arbeitsmethoden voraus: x durch ihren reflektierenden Charakter unterstützen Methoden den Wissenserwerb in hohem Maße, x Methoden fördern eine nachvollziehbare Dokumentation, x Mechanismen der Weitergabe von Information und Wissen sind methodeninhärent und bereichern dadurch den Umgang mit Information und Wissen ganzheitlich im Unternehmen, x die Schaffung neuer Informationen und neuen Wissens ist zentraler Bestandteil methodischen Handelns. Ein Kennzeichen heutiger Produkte und Prozesse ist eine hohe Komplexität, die nicht zuletzt durch ihre starken Wechselwirkungen mit dem Umfeld entsteht. Mit dieser Komplexität gilt es verantwortlich umzugehen und sie möglichst sicher zu beherrschen. Dabei unterstützen uns Arbeitsmethoden in vielfältiger Weise: x Abstraktion ermöglicht Generalisierungen und unterstützt den Überblick, x Strukturierung unterstützt geeignete Formen der Zerlegung des Gesamtproblems, x Stufenweise Konkretisierung und Rekombination nach einer Zerlegung ermöglichen kontrollierbare Prozesse.

12 Was leisten Arbeitsmethoden? 209

Arbeitsmethoden leisten also einen erheblichen Beitrag zur Bewältigung von Entwicklungsaufgaben und stehen uns bei der Durchführung unserer Arbeitsprozesse hilfreich zur Seite. Das Erlernen und die Einführung von Methoden in der industriellen Praxis sind essentielle 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.

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Anhang

A1 Methodenbeschreibungen

ABC-Analyse Nach der analytischen Erfassung von Daten müssen häufig Schwerpunkte ermittelt werden. Dazu werden immer wieder typische Fragen gestellt, wie zum Beispiel: x Wo werden die meisten Teile verbaut? x Wo sind die höchsten Gewichts- oder Kostenanteile zu finden? x Wie oft werden bestimmte optionale Baugruppen an bestimmte Kunden verkauft? Die ABC-Analyse bietet die Möglichkeit einer einfachen Klassifikation, indem die Elemente mit den größten spezifischen Anteilen die Klasse A (häufig etwa 20 % der Elemente mit 70 % Anteil an der Zielgröße) und die Elemente mit den kleinsten Anteilen die Klasse C (häufig etwa 50 % der Elemente mit nur 10 % Anteil an der Zielgröße) bilden. Die ABC-Analyse ist sehr einfach und transparent, die Konzentration auf die A-Elemente darf allerdings nicht den Blick auf die C-Elemente und ihre Implikationen verstellen. Literatur: [Daenzer et. al. 2002] Abstraktion Die Abstraktion ermöglicht das bessere Verständnis eines Sachverhalts oder das Auflösen von Fixierungen auf bekannte Lösungen und Vorgehensweisen durch die Konzentration auf die wesentlichen Aspekte und die Reduzierung der Detailinformationen. Die Abstraktion wird eingesetzt, wenn zu einem Sachverhalt sehr viele Informationen vorliegen, deren Zusammenhänge für den Handelnden nur schwer durchschaubar sind. Abstraktion kann auch angewandt werden, wenn in einem

218 Anhang

kreativen Prozess kein Fortschritt erzielt wird, weil die Beteiligten auf vorhandene Lösungen und Gegebenheiten fixiert sind. Die Abstraktion als eine Form der Modellbildung ist besonders in den frühen Phasen der Entwicklung und bei der Analyse von Systemen hilfreich. Abstraktion folgt einer spezifischen Zielsetzung der Fokussierung auf das Wesentliche. Daher ist zunächst das Ziel zu formulieren. Anschließend sind schrittweise alle Merkmale des zu abstrahierenden Sachverhalts auszublenden, die nicht zur Zielsetzung beitragen. Begriffe oder Teilsysteme werden dabei zusammengefasst und verallgemeinert. Durch das Auflösen von bestehenden Fixierungen ist der Bearbeiter in der Lage neue Lösungswege zu erarbeiten. Durch den veränderten Blickwinkel wird die Analogiebildung unterstützt, sodass eine Situation mit Hilfe von Erkenntnissen aus anderen Disziplinen besser verstanden werden kann oder neue Ansätze aufgezeigt werden können. Das Arbeiten auf einem hohen Abstraktionsniveau ist nicht jedem gleichermaßen zugänglich und muss intensiv trainiert werden. Literatur: [Pahl et al. 2003] Ähnlichkeitsanalyse Mit der Ermittlung von Ähnlichkeiten wird angestrebt, bei der Synthese neuer Lösungen Hinweise (Analogien, Gesetzmäßigkeiten etc.) zu finden oder bei der Analyse von Eigenschaften den Arbeitsaufwand zu reduzieren. So lassen sich häufig aus Produkten, die bekannt sind, und dem neu zu entwickelnden Produkt in bestimmter Hinsicht ähnlich sind, wertvolle Erkenntnisse gewinnen. Beispielsweise kann mithilfe von Ähnlichkeitsgesetzen auf die Beanspruchung eines noch nicht realisierten Produktes geschlossen und eine verbesserte Werkstoffausnutzung erreicht werden. Im Rahmen der Ähnlichkeitsanalyse werden Erkenntnisse, beispielsweise bezüglich der Funktion, der physikalischen Effekte, der Gestalt, des Designs oder der Fertigungsprozesse, auf das zu untersuchende Produkt übertragen. Dazu werden Regeln gesucht, die im Sinn eines Ähnlichkeitsgesetzes die Übertragung der Aussagen von dem einen auf das andere Objekt ermöglichen. Eine wichtige Form stellen die Ähnlichkeitsgesetze dar, die auf der geometrischen Ähnlichkeit beruhen. Viele technische (bezüglich Verformung, Strömung, Wärme etc.) und wirtschaftliche (bezüglich Herstellkosten etc.) Aussagen über ein neues Produkt lassen sich mithilfe von Ähnlichkeitsgesetzen zumindest grob aus einem bekannten Produkt ableiten. Die Analyse von Ähnlichkeiten und die Anwendung von Ähnlichkeitsgesetzen können den Arbeitsaufwand in der Entwicklung gegenüber Analysen durch Versuch oder Simulation deutlich verringern. Müssen dennoch Versuche oder Simulationen durchgeführt werden, so kann mithilfe der Ähnlichkeit eine Hypothese als Abschätzung der voraussichtlichen Analyseergebnisse hergeleitet werden. Literatur: [Ehrlenspiel et al. 2003, Pahl et al. 1984, Pahl et al. 2003]

A1 Methodenbeschreibungen 219

Analyse Analysen werden eingesetzt, um erforderliche Informationen über ein betrachtetes System (Produkt, Bauteil, Ablauf, Prozess etc.) zu erhalten. Im Rahmen einer Produktentwicklung ist es notwendig, Systeme immer wieder hinsichtlich bestimmter Eigenschaften zu analysieren. Die Eigenschaften (125 g Gewicht) werden durch die Ausprägungen (125 g) von Merkmalen (Gewicht) charakterisiert. Bei der Analyse von Systemen muss zunächst das Ziel der Analyse sowie durch die Systemgrenzenfestlegung das tatsächlich zu untersuchende System definiert werden. Damit wird auch das Systemumfeld mit den entsprechenden Ein- und Ausgangsgrößen sowie den Störgrößen identifiziert und festgehalten. So wird das Analysemodell beschrieben und es wird im Sinne einer Hypothese das zu erwartende Ergebnis prognostiziert. Mithilfe der Analyseplanung wird ein geeignetes Analyseverfahren ausgewählt und das Analyseprogramm bestimmt. Anschließend erfolgt die eigentliche Analyse des Systems. Die Ergebnisse werden erfasst, ausgewertet und dokumentiert sowie mit der erstellten Hypothese verglichen. Ausschlaggebend für eine erfolgreiche Analyse sind eine gute Analyseplanung sowie die Verwendung geeigneter Analysemittel (Schätzung, Berechnung, Simulation, Versuch oder Befragung, Beobachtung etc.). Literatur: [Daenzer et al. 2002, Ehrlenspiel 2003, Pahl et al. 2003] Analyseplanung Ziel der Analyseplanung ist es, die benötigten Informationen über die jeweiligen Ausprägungen wichtiger Merkmale mit minimalem Aufwand bei einer ausreichenden Qualität der Ergebnisse zu beschaffen. Mithilfe der Analyseplanung sollen die entsprechenden Tätigkeiten auf das erforderliche Analyseziel fokussiert und damit die Anzahl der Iterationen bis zum angestrebten Erkenntnisgewinn auf ein Minimum reduziert werden. Eine ausreichend abgesicherte Kenntnis der Ausprägung der jeweils entscheidenden Merkmale kann durch Schätzungen, Berechnungen, numerische Simulationen oder Versuche erarbeitet werden. Ausgehend von den angestrebten Ergebnissen, der Ergebnishypothese sowie einer Einschätzung der aktuellen Randbedingungen bezüglich der verfügbaren Ressourcen und des Zeitrahmens wird zunächst hinterfragt, ob die geforderte Information tatsächlich die derzeit benötigte ist und in welcher Qualität (Genauigkeit, statistisch abgesichert etc.) sie vorliegen muss. Darauf aufbauend wird das Analyseverfahren (Schätzung, Berechnung, numerische Simulation oder Versuch) und die Menge der zu untersuchenden Ausprägungskombinationen festgelegt. Es folgt die Bestimmung der Abläufe, Hilfsmittel sowie der sonstigen Ressourcen. Zum Abschluss müssen noch die Form der Auswertung und der Dokumentation bestimmt werden.

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Die Analyse 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 komplexerer Fragestellungen sinnvoll. Der Erfolg der Analyseplanung hängt in hohem Maße von einer angemessenen Systemanalyse bezüglich der zu betrachtenden Merkmale sowie ihrer Ausprägungen ab. Die Analyseplanung ermöglicht die Reduzierung des Analyseaufwands, sowie die Anwendung der jeweils „richtigen“ Analyseverfahren. Literatur: [Krottmaier 1994, Schwankl 2002, Taguchi 1989] Anforderungsliste Der Grundgedanke der Anforderungsliste ist die geordnete, schriftliche Zusammenstellung aller qualitativen und quantitativen Anforderungen als Grundlage für die Entwicklung und Konstruktion eines Produkts. Eine Anforderung bezeichnet eine knappe und präzise Formulierung eines geforderten Sachverhalts in der Terminologie des Entwicklers. Sie enthält Angaben zu Prioritäten, organisatorische Hinweise (Auftrag, Termine, Verantwortlichkeit etc.) und bei Bedarf weitere Dokumente (Skizzen, Spezifikationen etc.). Die Dokumentation der Anforderungen dient im weiteren Verlauf eines Entwicklungsprozesses der Identifikation von Entwicklungsschwerpunkten und ist Grundlage für Bewertung und Auswahl von Lösungsalternativen. Die Anforderungsliste wird zu Beginn der Entwicklungsarbeiten erstellt. Sie enthält das mit dem Kunden vertraglich vereinbarte Pflichtenheft, wird jedoch ergänzt durch unternehmensinterne, gesetzliche sowie sonstige Anforderungen. Damit ist die Anforderungsliste ein Arbeitshilfsmittel für die Lösungssuche bis zur Detaillierung einzelner Konzepte sowie für die Bewertung und Entscheidung. Daneben stellt sie auch eine verbindliche Vertragsgrundlage für den Entwicklungsauftrag dar. Alle an der Entwicklung Beteiligten müssen die Anforderungen und deren Hintergründe ausreichend gut kennen und alle Punkte der Anforderungsliste für sich (messbare Kriterien) und im Zusammenhang eindeutig verstehen. Den aufgeführten Anforderungen gegenüber dürfen keine Zweifel und/oder Missverständnisse existieren. Alle Punkte der Anforderungsliste müssen den Entwicklern bekannt und akzeptiert sein. Anforderungslisten werden sinnvollerweise mit EDV-Unterstützung erfasst und bei Änderungen und Ergänzungen aktualisiert. Diese Änderungen müssen durch ein zielorientiertes Änderungsmanagement organisiert werden. Die aus dem Pflichtenheft übernommenen Inhalte können jedoch nicht ohne eine neue vertragliche Vereinbarung verändert werden. Für die Erstellung einer Anforderungsliste wird folgendes Vorgehen empfohlen. Zunächst muss der Kern der Aufgabe/des Problems erkannt beziehungsweise erarbeitet werden. Anschließend wird die Anforderungsliste erstellt:

A1 Methodenbeschreibungen 221

x Sammeln der Anforderungen mit Hilfe von Systembetrachtungen, Checklisten, und anderen Methoden. x Ordnen der Anforderungen durch Gliederung zum Beispiel nach Lebenslaufphasen, Verantwortlichkeiten, Anforderungsarten etc. x Dokumentation in einem Formblatt als Anforderungsliste, dabei die "Veranlasser" einer Anforderung als Verantwortliche festhalten. x Vorgegebene geometrische Verhältnisse (zum Beispiel Schnittstellen) und andere Sachverhalte (zum Beispiel Zeitfolgen einer Ablaufsteuerung) durch Skizzen veranschaulichen. x Anforderungsliste prüfen und von allen Verantwortlichen (mit Unterschrift) bestätigen lassen. x "Dynamisieren" der Anforderungsliste (ergänzen/verändern etc. unter Berücksichtigung von Tragweite und Auswirkungen) – Änderungsmanagement beachten! Die Arbeit mit Anforderungslisten verursacht zwar einigen Aufwand, ist jedoch wegen der notwendigen Zielorientierung in der Produktentwicklung unbedingt notwendig. Grundsätzliche Vorteile der Arbeit mit Anforderungslisten sind: x Das Problem/die Aufgabe wird umfassend geklärt, bevor Folgekosten durch Änderungen und Nacharbeiten auftreten, Probleme und Schwerpunkte werden bewusst gemacht. x Der Informationsaustausch wird unterstützt. x Neue Mitarbeiter werden schnell auf einen guten Kenntnisstand gebracht. Das Einarbeiten (auch nach längerer Pause) wird erleichtert. x Die Anforderungen werden übersichtlich und komprimiert gespeichert, Rechnerunterstützung ist möglich. x Die Kunden/Auftraggeber und Entwickler/Konstrukteure verständigen sich auf eine gemeinsame Basis. x Die Beurteilung von Lösungsalternativen wird durch die Zusammenstellung der Kriterien, die der Anforderungsliste entnommen werden können, erheblich erleichtert. x Die Anforderungsliste kann Entscheidungsgrundlage für eine Produktabnahme sein. Literatur: [Ehrlenspiel 2003, Pahl et al. 2003] Benchmarking Das übergeordnete Ziel eines Benchmarkings ist das Streben nach bestmöglichen Prozessen und Produkten durch Vergleich mit anderen. Dabei gilt es zu identifizieren, welches Unternehmen in welcher Hinsicht das branchenbeste ist, um aus diesem Wissen zu profitieren und daraus Anregungen für Verbesserungen im eigenen Unternehmen zu gewinnen. Benchmarking kann für alle Unternehmensprozesse (Prozesse der Entwicklung, Methodeneinführung, Logistik, Personalsuche etc.) und Produkte eingesetzt werden.

222 Anhang

Bezogen auf die Produkte wird die Methode Benchmarking vor allem in den frühen Phasen des Produktentwicklungsprozesses eingesetzt, wenn es um die Klärung der Anforderungen an ein Produkt geht. Das grundsätzliche Wirkprinzip ist der Vergleich wichtiger Kenngrößen unterschiedlicher Systeme (Produkte im Wettbewerb), aus dem dann Schlussfolgerungen gezogen werden. Ein Benchmarkingprozess lässt sich anhand der Kriterien Betrachtungsobjekt und Benchmarkingpartner einordnen. Beim Betrachtungsobjekt kann zwischen Produkt, Prozess und Dienstleistung unterschieden werden. Benchmarkingpartner können in irgendeiner Weise vergleichbare Einheiten (z. B. Produkte, Abteilungen etc.) aus dem eigenen Unternehmen, aus Wettbewerbsunternehmen oder aus branchenfremden Unternehmen sein. Der Prozess des Benchmarkings wird in mehrere Schritte eingeteilt. Zur Vorbereitung und Planung muss zunächst das Ziel (Reduzierung der Produktkosten, Erhöhung der Maschinenlaufzeit, Reduzierung der Entwicklungsfehler etc.) festgelegt werden. Damit steht das Objekt des Benchmarkings (zum Beispiel Produktfamilie A) häufig bereits fest und es muss nun noch ein Benchmarkingpartner (Wettbewerber, Unternehmen einer anderen Branche etc.) gefunden werden. Üblich ist es, mit dem Partner dann die wichtigen Vergleichsgrößen (Merkmale von Produkten oder Prozessen) zu bestimmen. Ist jedoch der unmittelbare Wettbewerber als „feindlicher Partner“ ausgewählt worden, so muss bei der Festlegung der Vergleichsgrößen darauf geachtet werden, dass nicht nur die interne Einschätzung der Bedeutung einzelner Merkmale zum Tragen kommt. In der Analysephase werden nun die jeweiligen Kenngrößen (Teilezahl, Gewicht, Zeitbedarf etc.) ermittelt und in geeigneter Form verglichen, um darüber die bestehenden Unterschiede aufzuzeigen. Aus den Vergleichen sind nun Potenziale abzuleiten, die über zu definierende Maßnahmen im Rahmen eines Umsetzungsprojekts zur Zielerreichung führen sollen. Benchmarking auf Produktebene gehört in vielen Unternehmen zu den sehr häufig eingesetzten Methoden. Ein auf Prozesse ausgerichtetes Benchmarking kann zwar mit erheblichem Aufwand verbunden sein, bietet aber große und vor allem langfristig wirksame Potenziale. Literatur: [Camp 1994, Sabisch et al. 1997] Berechnung Bei Berechnungen geht es um die Ermittlung von Ausprägungen ausgewählter Merkmale in Abhängigkeit von anderen Eigenschaften auf Basis analytischer Modelle, die mithilfe physikalischer Zusammenhänge oder aber empirisch ermittelt wurden. In Abhängigkeit vom zu erwartenden Aufwand, der verfügbaren Kompetenz, der geforderten Aussage (Genauigkeit, Reproduzierbarkeit, Abhängigkeiten etc.), den Forderungen hinsichtlich der Termine sowie weiterer Randbedingungen erfolgt die Wahl der Methode Berechnung oder einer alternativen Methode zur Analyse.

A1 Methodenbeschreibungen 223

Wird eine Berechnung geplant, so müssen das Modell für die Berechnung, die zu betrachtenden Parameter und die Grenzen des Berechnungsmodells, die erforderlichen Eingangsinformationen sowie die Auswertung und Dokumentation festgelegt werden. Aufwand und Nutzen von Berechnungen sind in hohem Maße abhängig von der Situation. Besonders in frühen Entwicklungsphasen sind Überschlagsrechnungen hilfreich. Bewertung Bewertungsmethoden dienen dazu, eine Entscheidung vorzubereiten. Dafür soll eine ausreichend objektive Grundlage geschaffen und damit das Risiko von Fehlentscheidungen gesenkt werden. Eine systematische Bewertung muss dann durchgeführt werden, wenn ein bewusster Entscheidungsschritt zur Auswahl einer Lösungs- oder Vorgehensalternative notwendig ist. Die Tragweite der Entscheidung muss dabei entsprechend hoch sein und die Lösungen müssen wesentliche Merkmale aufweisen, die für die Bewertung ausgewählt und als Kriterien bezeichnet werden können. Weitere Voraussetzungen sind ein ausreichender Kenntnisstand der Produkteigenschaften sowie ein vergleichbarer Konkretisierungs- und Detaillierungsgrad der Lösungsalternativen. Die Bewertung erfordert zunächst eine Vorbereitung, bei der ein Wertesystem gebildet und die Kriterien definiert werden. Die Bewertungskriterien müssen unter Umständen, je nach Art und Anzahl, noch auf Abhängigkeiten untersucht, strukturiert und gewichtet werden (Gewichtung). Ferner ist bei einem mangelhaften Kenntnisstand vor der Bewertung eine Analyse der Eigenschaften vorzunehmen. Für die Durchführung der Bewertung ist eine geeignete Methode (zum Beispiel Paarweiser Vergleich oder Punktbewertung) sowie die Vorgehensweise zu wählen (Bewertung aller Alternativen hinsichtlich eines Kriteriums oder einer Alternative hinsichtlich aller Kriterien). Die erarbeiteten Ergebnisse sind anschließend in geeigneter Weise darzustellen (Darstellung, Portfolio) und gegebenenfalls mittels Plausibilitäts- und Sensitivitätsanalysen kritisch zu hinterfragen. Schließlich müssen die Bewertungsergebnisse transparent und nachvollziehbar vermittelt werden (Präsentation), woraufhin eine Entscheidung getroffen wird. Eine solche Bewertung sollte vor allen anstehenden wesentlichen Entscheidungen in einem Team unter der Leitung eines Moderators durchgeführt werden. Dabei eignen sich Tabellenkalkulationsprogramme zur Unterstützung mathematischer Rechenschritte, zur Vermeidung formaler Fehler sowie zur Durchführung von Sensibilitätsanalysen.

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Eine systematische Bewertung von Lösungsalternativen führt zu nachvollziehbaren und abgesicherten Entscheidungen, nimmt aber, je nach angewandter Methode, erhebliche Ressourcen (Zeit, Kapazität) in Anspruch. Positive Nebeneffekte sind das gesteigerte Bewusstsein bezüglich der Eigenschaften der Lösungen (auch Aufdecken von Informationsmängeln) und gewisse Teambildungseffekte bei Bewertungen im Rahmen moderierter Teamsitzungen. Literatur: [Daenzer et al. 2002, Pahl et al. 2003] Bionik Die Methode Bionik bedient sich, ergänzend zur Analogiebildung, aus biologischen Systemen, die uns hier als Quelle der Inspiration zur Lösung technischer Problemstellungen dienen sollen. Bionik ist ein aus den Begriffen Biologie und Technik gebildetes Kunstwort, welches in anderen Disziplinen auch als technische Biologie verstanden wird. Biologische Systeme haben im Laufe Jahrmillionen dauernder Evolutionsprozesse eine Anpassung an teilweise sehr spezifische Randbedingungen erreicht. Die Natur bietet also ein sehr großes Spektrum denkbarer Analogien zu technischen Problemen. Bionik kann die Suche nach Lösungsalternativen unterstützen, besonders bei der Suche nach Innovationen – auch bei scheinbar ausgereiften Produkten. Bei der Anwendung der Bionik werden die Handlungsabschnitte „Formulieren des Suchziels“, „Zuordnung biologischer Systeme“, „Analyse der zugeordneten Systeme“ und „technische Umsetzung“ durchlaufen. Sie beinhalten wiederum selbst Schritte zur Analyse, Synthese und Bewertung, die hier nicht gesondert dargestellt werden. Die Handlungsabschnitte werden durch drei Entscheidungspunkte erweitert, welche Iterationen oder auch das Verlassen der Sequenz erlauben. Die Sequenz beginnt mit der Formulierung eines Suchziels. Die Definition des technischen Ziels ist die Basis, zu welcher natürliche Systeme zugeordnet werden können. Diese müssen in einem weiteren Schritt analysiert werden, um zu prüfen, ob sich daraus tatsächlich sinnvolle technische Analogien ableiten lassen. Erscheint eine technische Umsetzung sinnvoll, kann die Suche abgebrochen werden. Erscheinen die gefundenen Ansätze nicht umsetzbar und/oder nicht der technischen Problemstellung angemessen, geht man zum nächsten Entscheidungspunkt über. Hier muss die Frage gestellt werden, ob der Abstraktionsgrad der Betrachtung richtig gewählt war. Gegebenenfalls ist das gefundene System auf höherem Abstraktionsniveau erneut zu analysieren. Scheinen die gefundenen Ansätze nicht angemessen, aber der Abstraktionsgrad richtig gewählt, gilt es zu prüfen, ob die Suche nicht erfolgreich war, weil die Zielformulierung nicht angemessen war oder weil die Suche bislang einfach noch nicht erschöpfend genug erfolgte. Je nachdem erfolgt eine Iteration entweder beginnend mit der erneuten Formulierung des Suchziels, oder direkt mit der Zuordnung biologischer Systeme. Die Schwierigkeiten bei der Lösungssuche mittels Bionik liegen in der Barriere zwischen den unterschiedlichen Fachterminologien, den unterschiedlichen Struk-

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turierungszielen der jeweiligen Fachkenntnisse und nicht zuletzt in dem hohen Aufwand. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, dass für technische und biologische Systeme teilweise sehr unterschiedliche Randbedingungen herrschen. Falls zielführende Lösungshinweise gefunden werden, bietet sich unter Umständen ein großes Chancenpotenzial für eine innovative Lösung.

Abb. 101. Bionik Vorgehensmodell

Literatur: [Gramann 2004, Hill 1997, Nachtigall 1998, Rechenberg 1973] Blackbox Anhand einer Blackbox können die Zusammenhänge zwischen einem System und seiner Umgebung auf übersichtliche Art und Weise dargestellt werden. Die Blackbox beinhaltet lediglich die Ein- und Ausgangsgrößen des Systems (Input/Output), die innere Struktur des Systems wird nicht dargestellt. Die Blackbox ist eine spezifische Form der Abstraktion. Durch eine Blackbox wird keine Festlegung der Struktur des zu entwickelnden Systems getroffen, sie eignet sich daher besonders für die frühe Entwicklungsphase. Durch die Darstellung eines Systems als Blackbox können Fixierungen auf bereits bekannte Lösungen aufgehoben werden, da nur die für die Funktion wesentlichen Ein- und Ausgangsgrößen des Systems dargestellt werden. Zur Erstellung einer Blackbox werden die folgenden Vorgehensschritte ausgeführt:

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x x x x

Ziel der Abstraktion in der aktuellen Situation bestimmen, Wesentliches von Unwesentlichem im Hinblick auf das Ziel trennen, Systemgrenze festlegen, die das zu betrachtende System vom Umfeld trennt, wesentliche Ein- und Ausgangsgrößen des Systems bestimmen. Literatur: [Daenzer et al. 2002]

Brainstorming Das Brainstorming ist eine Kreativitätsmethode, mit deren Hilfe in kurzer Zeit möglichst viele, auch unkonventionelle Lösungsideen produziert werden sollen. Durch die Anwendung der Methode wird in einem Team von Teilnehmern ein ausgeprägter Ideenfluss angeregt. Um die Methode Brainstorming nutzbringend anzuwenden, muss das Problem genügend durchdrungen und eine klare Zielformulierung vorhanden sein. Ein Brainstorming ist prinzipiell ungeeignet, wenn es für ein Problem nur sehr wenige Lösungen gibt oder zu seiner Lösung unbedingt spezielles Fachwissen erforderlich ist, was allerdings im Vorfeld nicht immer bekannt ist. Schwierig wird es auch, wenn sich die Teilnehmer innerlich gegenüber der Methode verweigern, sich nicht von bestehenden oder nahe liegenden Lösungen trennen können oder nur „vernünftige“, abgesicherte Lösungsideen äußern. Außerdem sind eine zu schwach ausgeprägte Kommunikation, zu starke Hierarchien im Brainstormingteam, ständige Fachdiskussionen oder die mangelnde Bereitschaft/Fähigkeit, geäußerte Ideen symbolisch und fantasievoll zu interpretieren, häufige Fehler in der Anwendung. Diesen Umständen muss mit dem Einsatz eines Moderators entgegengewirkt werden. Der Ablauf der Sitzung und die nötigen Rahmenbedingungen folgen dem generellen Schema bei der Anwendung von Methoden zur Unterstützung der Kreativität. Im Vorfeld der Brainstormingsitzung werden die Themenstellung und geeignete Teilnehmer (interdisziplinär, fachkundig und fachfremd) sowie ein Moderator bestimmt. Die Sitzung wird vom Moderator vorbereitet und einberufen. Er kann die Sitzungsteilnehmer bereits vorab über die Problemstellung informieren, um Ihnen Möglichkeiten zur Vorbereitung zu geben. Die Sitzung beginnt mit der Vereinbarung von Verhaltensregeln während des Brainstormings. Anschließend wird das Problem ausführlich erläutert und im gemeinsamen Gespräch hinterfragt. Bereits bei der Diskussion sind spontane Einfälle und Assoziationen ausdrücklich erwünscht und sollten geäußert werden. Hinsichtlich der Ideen hat Quantität zunächst Vorrang vor Qualität. Während der gemeinsamen Sitzung werden von den Teilnehmern Lösungsideen gleichberechtigt geäußert und möglichst für alle sichtbar skizziert/notiert, zum Beispiel durch Moderation mit Karten oder in Form eines Mind Mapping. Im Dialog soll auf Ideen anderer Teilnehmer aufgebaut werden, indem man zum Beispiel interessante Details näher betrachtet und sie nach Belieben verändert oder ausgestaltet.

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Ebenso darf während des eigentlichen Brainstormings grundsätzlich keine Wertung vorgenommen werden. Langatmige Diskussionen über das Für und Wider sowie Einzelmonologe müssen vom Moderator unterbunden werden. Diese Regeln dienen vor allem dazu, dass der Ideenfluss in Gang kommt und nicht unterbrochen wird. Nach der Brainstormingdiskussion werden die Ergebnisse zusammengefasst und bewertet. Außerdem ist das weitere Vorgehen zu bestimmen, zum Beispiel welche Lösungen in welchem Rahmen weiterzuverfolgen sind. Beim Brainstorming soll durch die Aufforderung zu Spontaneität und ungebremstem Äußern von Ideen der rationale Filter der Problemlösenden teilweise aufgehoben und Denkansätze aus dem Unterbewussten hervorgeholt werden. Wichtige Elemente eines wirkungsvollen Brainstormings sind daher das Aufkommen von Gruppendynamik, die gegenseitige Stimulierung sowie die Nutzung von verteiltem Wissen. Unterstützend wirkt dabei der Appell zum Hervorbringen auch ungewöhnlicher Ideen und zur Anknüpfung an die Ideen anderer Teilnehmer sowie das strikte Untersagen von Kritik im eigentlichen Kreativprozess. Fragen zum Urheberrecht an den aus der Brainstormingsitzung resultierenden Ideen müssen vorab geklärt werden. Brainstorming kann die Teamentwicklung und den generellen Informationsaustausch zwischen beteiligten Abteilungen unterstützen. Das eigentliche Ziel der Ideengenerierung kann leicht verfehlt werden, wenn der Ablauf und die Wirkmechanismen der Unterstützung von Kreativität nicht beachtet werden. Andere Methoden der Kreativitätsförderung wie zum Beispiel die Galeriemethode oder die Reizwortanalyse können in den Ablauf integriert werden. Literatur: [Daenzer et al. 2002, Furnham 2000, Osborn 1957, Pahl et al. 2003] Checkliste nach Osborn Mithilfe der von Osborn entwickelten Checkliste werden verschiedene Variationsmöglichkeiten einer Problemlösung systematisch abgefragt. Auf diese Weise soll das kreative Denken gezielt von althergebrachten Lösungsmöglichkeiten abgelenkt und das betrachtete Umfeld eines Problems oder einer Lösung konsequent erweitert werden. Die Checkliste nach Osborn dient der Veränderung bestehender Produkte oder Verfahren und wird daher besonders bei der Varianten- oder Alternativenbildung sowie zur Optimierung oder Weiterentwicklung eines bestehenden Produktes eingesetzt. Für abstrakte oder gänzlich neue Problemstellungen ist die Checkliste nach Osborn ungeeignet, da sie auf der Variation ausgehend von einer Lösung oder Lösungsidee beruht. Die Checkliste nach Osborn besteht aus Fragesequenzen (zum Beispiel „Was kann ich kopieren?“ oder „Was kann ich hinzufügen?“), mit denen eine gezielte Variation der Ursprungslösung in mehrere alternative Richtungen ermöglicht werden soll. Die Variationsmöglichkeiten beziehen sich auf Zweckänderung,

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Adaption, Modifikation, Vermehrung, Verminderung, Substitution, Umgruppierung, Umkehrung oder Kombination des Objektes oder seiner Elemente. Die einzelnen Fragen der Checkliste werden im Rahmen einer Ideenfindungssitzung zum Beispiel im Rahmen eines Brainstormings behandelt. Sie sollen nicht nur grob überflogen, sondern ausführlich diskutiert und erst anschließend sollten die Ergebnisse bewertet werden. Es ist vorteilhaft, wenn beim Durcharbeiten der Liste genügend Anschauungsobjekte der bestehenden Lösung zur Verfügung stehen (Zeichnungen, Modelle, Baugruppen), an denen einzelne Eigenschaften identifiziert und variiert werden können. Mit der Checkliste nach Osborn kann auch eine zielgerichtete systematische Variation von Produktmerkmalen unterstützt werden. Durch die Anwendung der Checkliste nach Osborn werden in der Regel keine gänzlich neuen Lösungen entwickelt, sondern vorhandene Lösungsmöglichkeiten systematisch verändert. Allerdings beleuchtet der Gebrauch der Checkliste nach Osborn ein Problem aus einer mitunter ungewohnten, noch nicht in Erwägung gezogenen Sichtweise, führt zu einer intuitiven Anregung und kann damit das Auflösen von Fixierungen in Bezug auf ein zu betrachtendes Problem bewirken. Literatur: [Osborn 1957] Checkliste Mittels Checklisten wird eine Hilfestellung bei der Bearbeitung von Aufgaben/Problemen gegeben sowie das Vergessen wichtiger Punkte vermieden. Checklisten enthalten Aufzählungen relevanter Aspekte, Aktivitäten oder (gängiger) Ablaufreihenfolgen, die zur Bearbeitung einer Aufgabe erforderlich sind. Sie dienen als Organisationshilfen und unterstützen das systematische Verfolgen und die Kontrolle des Erreichens einer Zielstellung. Ebenso können sie die intuitive Anregung fördern. Checklisten lassen sich in jeder beliebigen Entwicklungssituation einsetzen und sind in ihrem Anwendungsbereich kaum beschränkt. Es werden drei Arten von Checklisten unterschieden: x Checklisten zur Unterstützung des Gedächtnisses, zum Beispiel zur Vorbereitung bestimmter Aktivitäten, wie Besprechungen etc.; x Checklisten mit Handlungsanweisungen als verbindliche Auflistung eines Arbeitsprogramms wie zum Beispiel bei Wartungsaufgaben oder Funktionstests vor der Inbetriebnahme von Maschinen; x Checklisten mit relevanten Aspekten als Aufzählung von Stichpunkten, die zum Nachdenken anregen sollen, zum Beispiel als Unterstützung bei der Erstellung von Anforderungslisten oder Lösungssammlungen. Eine ausgearbeitete Checkliste ist ihrer Natur nach allerdings sehr anwendungsspezifisch, sie wird also in der Regel nur in einer ganz bestimmten Situation oder für einen bestimmten Sachverhalt erstellt und verwendet.

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Wichtige Kriterien für die Nützlichkeit einer Checkliste sind die Qualität, Vollständigkeit und Aktualität der enthaltenen Gesichtspunkte. Sie basieren auf gründlicher und fundierter Recherche und systematischer Situationsanalyse. Checklisten können sich auf bisherige Erfahrungen beziehen oder aus Ablaufanalysen, Arbeitsstudien und anderen logischen/funktionalen Gegebenheiten abgeleitet werden. Anschließend werden die enthaltenen Informationen strukturiert und als Anweisung formuliert. Ebenso müssen Kriterien gefunden werden, welche die Ausführung eines Checklistenschrittes bedingen - das kann zum Beispiel das spezifische Ergebnis eines Arbeitsschrittes sein. Die Punkte einer Checkliste sind schrittweise in der vorgegebenen Reihenfolge, entsprechend der Checklistenanweisung systematisch abzuarbeiten. Checklisten müssen regelmäßig auf ihre Gültigkeit hin überprüft und gegebenenfalls aktualisiert werden. Checklisten eignen sich gut bei häufig wiederkehrenden Routinetätigkeiten, insbesondere auch bei sicherheitsrelevanten Aktivitäten, bei denen das Vergessen eines Schrittes oder eines Aspekts schwerwiegende Folgen haben kann. Checklisten dienen auch als Anregung zur Kreativität. Zusätzlich können sie als Wissensdokumentation genutzt werden. Literatur: [Daenzer et al. 2002] Clusteranalyse Das Erkennen von Schwerpunkten in mehrdimensionalen Feldern ist das Ziel von Clusteranalysen. Wenn bedingt durch eine große Zahl von Parametern die Zusammenhänge relativ undurchsichtig werden und dennoch eine Klassifikation notwendig ist, dann kann eine Clusteranalyse hilfreich sein. Die Clusteranalyse beinhaltet mathematische Verfahren, die ähnliche Objekte erkennen und zu Einheiten zusammenfassen, die sich von anderen Objekten klar genug unterscheiden. Für die Arbeit mit der Clusteranalyse sind Kompetenz und ein geeignetes Rechnerwerkzeug erforderlich. Literatur: [Backhaus et al. 2003, Gausemeier et al. 1996, Sachs 2004] Darstellung Darstellungen sind Abbildungen/Beschreibungen von Informationen, die unmittelbar bei der Erstellung oder zu einem späteren Zeitpunkt an eine oder mehrere Personen vermittelt werden sollen. Darstellungen können sehr unterschiedliche Formen annehmen: das gesprochene oder geschriebene Wort (textuelle Darstellung), Grafiken (Diagramme, Skizzen, Zeichnungen), Bilder (Fotos, Videos), Gesten etc. Es gibt natürlich viele Varianten und Kombinationen der genannten

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Ausprägungen. Sie unterstützen die effiziente Vermittlung auch komplexer Sachverhalte und ermöglichen eine nachvollziehbare Dokumentation. Immer dann, wenn Informationen, Gedanken und Zusammenhänge festgehalten und/oder anderen vermittelt werden sollen, kommen Methoden der Darstellung zum Einsatz. Mit jeder Form der Darstellung wird etwas ausgesendet. Deswegen muss sich der Absender genau vergegenwärtigen, wer der Empfänger ist, was er ihm vermitteln und vor allem, welches Ziel er damit erreichen möchte. Die Wahl einer Darstellungsmethode hängt erheblich von diesen Punkten ab. Ein wichtiges Kriterium für die Auswahl einer Darstellungsmethode (Text, Diagramm, Graph, Portfolio, Bericht, Vortrag etc.) ist die Art der Zusammenhänge zwischen den einzelnen Teilinformationen sowie das Ziel (Information, Dokumentation, Überzeugung etc.) der Darstellung. Ingenieure in der industriellen Praxis müssen heute nicht nur gute Produkte entwickeln, sondern auch Ergebnisse vermitteln und andere Personen überzeugen können. Ein sicherer Umgang mit den verschiedenen Methoden der Darstellung sowie die Fähigkeit zu präsentieren sind hier eine entscheidende Voraussetzung. Darüber hinaus sind diese Methoden auch bei der eigentlichen Produktentwicklung wichtig: Sie helfen uns auf individueller Basis, kreativ zu arbeiten. Literatur: [Daenzer et al. 2002] Delphianalyse Ziel der Delphianalyse ist es, basierend auf einem mehrstufigen Befragungsprozess, Wissen zu sammeln, zu filtrieren, zu konvergieren und daraus abgeleitet heuristische Entscheidungen zu treffen. Gegenstand einer solchen Befragung sind zum Beispiel die Beurteilung von Entwicklungstrends oder die Einschätzung möglicher zukünftiger Ereignisse. Der Einsatz der Delphianalyse bietet sich bei komplexen Problemstellungen an, die durch einen sehr weiten Prognosehorizont (oft mehr als zehn Jahre) gekennzeichnet sind. Die Prognose beispielsweise von Technologieentwicklungen stellt einen typischen Anwendungsbereich dar. Mittels Fragebögen werden ausgewählte Experten über ihre Einschätzung zu einem Sachverhalt befragt. Die abgegebenen Antworten werden ausgewertet und als Basis für eine weitere Befragungsrunde zusammengefasst. In dieser folgenden Runde sind die Experten aufgefordert, ihre prognostizierten Aussagen zu überprüfen und die abgefragten Sachverhalte gegebenenfalls neu einzuschätzen. Bei starken Abweichungen in den Bewertungen soll versucht werden, eine Begründung dafür anzugeben. Nach diesem Verfahren können weitere Befragungsrunden durchgeführt werden, bis eine deutliche Konvergenz der Expertenmeinungen zu beobachten ist. Die Delphianalyse ermittelt durch das Zusammenführen von individuellem Expertenwissen eine Gruppenmeinung. Durch die anonyme Durchführung der Befragung werden die Einflüsse einer offenen Gruppendiskussion vermieden.

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In der Annäherung der Expertenmeinungen durch die mehrmalige Wiederholung der Befragungsrunden ist gleichzeitig auch eine gewisse Problematik der Prognosen auf Basis von Delphianalysen zu sehen. Durchaus wertvolle, jedoch von einer konvergenten Expertenmeinung deutlich abweichende Einzeleinschätzungen werden in dem mehrstufigen Annäherungsprozess ausgeblendet. Kritisch muss auch die Anzahl der mitwirkenden Experten und deren jeweilige Expertise gesehen werden. Literatur: [Daenzer 2002] Effektliste Als meist tabellarische Aufstellungen von Effekten aus unterschiedlichen Fachgebieten (Physik, Biologie, Chemie etc.) werden Effektlisten als Quelle zur Lösung von Problemstellungen herangezogen. Für lösungsneutral beschriebene Problemstellungen ermöglichen Effektlisten einen schnellen Zugriff auf Lösungsalternativen. Durch die Betrachtung von Effekten aus anderen Fachgebieten wird die Lösungssuche angeregt. Der Einsatz von Effektlisten ist nach erfolgter Anforderungsklärung und Zielstrukturierung empfehlenswert. Effektlisten sind nach bestimmten Ordnungskriterien wie zum Beispiel Problem, Situation, Anwendungszweck, Eingangs- und Ausgangsgrößen etc. zusammengestellt. Mithilfe der Orientierung an einem geeigneten Ordnungskriterium ist die ausgewählte Effektliste nach einer adäquaten Lösung für das analysierte Problem zu durchsuchen. Durch die Zuordnung geeigneter Effekte können Wirkstrukturen generiert und variiert werden, welche die Grundlage für eine konstruktive Umsetzung bilden. Effektlisten kommen in unterschiedlichen Ausprägungen zur Anwendung. Neben Checklisten und Katalogen verbessern Datenbanken die Suchmöglichkeiten und den Zugriff auf geeignete Effekte. Obgleich ein erheblicher Wissensvorrat an Effekten vorhanden ist, wird oft nur ein geringer Prozentsatz der tatsächlich verfügbaren Effekte genutzt. Literatur: [Klein 2002] Eigenschaftsliste Die Eigenschaftsliste unterstützt eine ausreichende Absicherung der Zielerreichung. Sowohl bei Neu- als auch bei Anpassungskonstruktionen ist es notwendig, einen Überblick über den Status der Produkteigenschaften zu behalten. Die Eigenschaftsliste ist als Tabelle aufgebaut, deren erste Spalte die Eigenschaften enthält, die jedes Bauteil durch seine Gestaltung und Materialeigenschaften erfüllen muss. Kann diese Eigenschaft weiter unterteilt werden, werden in der zweiten Spalte die Eigenschaften differenziert aufgeführt. Drei weitere Spalten beschreiben den Status der Eigenschaft bezogen auf bestimmte Abschnitte des

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Entwicklungsprozesses (zum Beispiel Konzept, Entwicklung und Detaillierung). Eigenschaften eines Bauteils können in jedem Abschnitt den Status erfüllt, nicht erfüllt oder offen haben. Erst wenn alle Detaileigenschaften erfüllt sind, kann auch die übergeordnete Gesamteigenschaft als erfüllt angesehen werden. Bei einer Neukonstruktion eines Bauteils oder einer Baugruppe werden alle Eigenschaften als offen bewertet. Mit dem Verlauf der Konstruktion steigt die Informationsmenge über das Produkt an, sodass der Status auf erfüllt geändert werden kann. Eigenschaftslisten können in eine hierarchisch gegliederte Produktstruktur eingebunden werden. In Eigenschaftslisten wird die Absicherung von Produkteigenschaften dokumentiert. Der Status der einzelnen Produkteigenschaften zeigt darüber hinaus den aktuellen Projektstand und damit den Handlungsbedarf an. Literatur: [Bernard 1999, Schwankl 2002] Einflussmatrix Elemente eines Systems (beispielsweise Funktionen, Bauteile, Merkmale von Produkten oder Prozessen, Abteilungen von Unternehmen) beeinflussen sich gegenseitig auf unterschiedliche Weise. Um die Art und Intensität der gegenseitigen Beeinflussung in einer Übersicht zu ermitteln, bietet sich die Einflussmatrix (auch Design Structure Matrix = DSM) als Methode an. Als Ergebnis erhält man Aussagen über die Intensität der jeweiligen Wechselwirkung (sehr stark bis sehr schwach) und die Art (eher aktiv wirkend, neutral oder passiv). Daraus können dann Schlussfolgerungen gezogen und Maßnahmen abgeleitet werden. Bei nur zwanzig Elementen muss bereits eine Matrix mit 380 Feldern (20 x 20 Felder minus Diagonale) ausgefüllt werden, was in einem teilweise nicht unerheblichen Zeitbedarf mündet. Bei der Einflussmatrix werden aus den zu betrachtenden Elementen sowohl die Zeilen als auch die Spalten einer Matrix aufgebaut. Da bei der Beurteilung der Wirkintensität ihre Richtung von entscheidender Bedeutung ist, wird nur die Wirkrichtung „Zeilenelement wirkt auf Spaltenelement“ betrachtet. Die Bewertung erfolgt dabei mithilfe einer Werteskala (beispielsweise null bis vier), welche die Intensität der Wirkung angibt. Basierend auf der Bewertung können dann Spaltensummen (Passivsumme) und Zeilensummen (Aktivsummen) berechnet werden. Beide Summen geben darüber Auskunft, wie die Elemente andere Bauteile beeinflussen (Aktivsumme) oder wie sie durch andere Bauteile beeinflusst werden (Passivsumme). Auf Grund der unterschiedlichen Ausprägungen können die Elemente vier Quadranten in einem Portfolio zugeordnet werden:

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x Aktive Elemente: stark beeinflussend und wenig beeinflusst, Aktivsumme groß, Passivsumme klein x Kritische Elemente: stark beeinflusst und wenig beeinflussend, Aktivsumme klein, Passivsumme groß x Passive Elemente: stark beeinflussend und stark beeinflusst, Aktivsumme groß, Passivsumme groß x Träge Elemente: wenig beeinflussend und wenig beeinflusst, Aktivsumme klein, Passivsumme klein Aus den Aktiv- und Passivsummen können anschließend die Quotienten und Produkte gebildet werden, die darüber informieren, ob sich einzelne Elemente selber beeinflussen oder nicht. Der Quotient von Aktiv- zu Passivsumme wird auch als „Aktivität“ bezeichnet. Die so genannte „Kritikalität“ einer Größe wird durch das Produkt aus Aktiv- und Passivsumme ausgedrückt. Aktivität: x Großer Quotient: Dies entspricht einer „aktiven“ Größe. Diese Elemente beeinflussen andere Elemente am stärksten. Die eigene Beeinflussung durch eine Rückkopplung ist am schwächsten. x Kleiner Quotient: Dies entspricht einer „passiven“ Größe. Passive Elemente beeinflussen die anderen am schwächsten, werden hingegen selber am stärksten beeinflusst. Kritikalität: x Großes Produkt: Hier werden „kritische“ Größen beschrieben. Die Beeinflussung anderer Elemente ist groß, allerdings werden sie selber am stärksten beeinflusst. x Kleines Produkt: Hier werden „träge“ Größen beschrieben. Die Beeinflussung durch andere Elemente und durch sich selber ist gering. Mithilfe des Portfolios werden geeignete Maßnahmen diskutiert und festgelegt. Durch Matrix und Portfolio werden Entscheidungen nachvollziehbar und sind nach außen auch leicht zu vermitteln. Um bei der Anwendung der Einflussmatrix keine (un-)gewollte Gewichtung ins Spiel zu bringen, sind alle Aspekte in gleichem Umfang zu integrieren. Bei der Anwendung der Methode sollte ausreichend Zeit eingeplant werden, da selbst bei relativ kleinen Matrizen viele Einzelbeurteilungen erfolgen müssen. Durch die systematische Vorgehensweise werden Teamprozesse strukturiert und gewinnen dadurch an Objektivität. Eine Verschachtelung von Einflussmatrizen kann eine interdisziplinäre Zusammenführung verschiedener Sichten unterstützen. Weitere Auswertungen beispielsweise durch Umsortierung der Matrizen [Lindemann et al. 2004] lassen zusätzliche Erkenntnisse bezüglich der Zusammenhänge von Elementen in komplexen Systemen zu. Literatur: [Lindemann et al. 2004, Ulrich et al. 2000]

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Fehlerbaumanalyse Die Fehlerbaumanalyse (FBA; Fault Tree Analysis = FTA) ist eine Methode, mit der die Verknüpfungen von Komponenten- beziehungsweise Teilsystemausfällen, die zu einem unerwünschten Ereignis führen, systematisch ermittelt und anschließend grafisch dargestellt und ausgewertet werden können. Dieses Vorgehen wird in der Produktentwicklung angewandt, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Produkten/Systemen zu optimieren. Aus der Analyse lassen sich gezielt Maßnahmen zur Verringerung der Wahrscheinlichkeit des Eintretens eines unerwünschten Ereignisses ableiten. Die Fehlerbaumanalyse soll den Anwender in die Lage versetzen, alle kritischen Pfade zu ermitteln, die zu einem bestimmten negativen Ereignis wie zum Beispiel einem Systemausfall führen. Zu diesem Zweck werden zuerst alle gefährlichen sowie kritischen Ereignisse gesammelt. Anschließend werden sämtliche Kombinationen von Einzelfehlern, die zu einem bestimmten Ereignis führen können, logisch in den hierarchischen Aufbau des Fehlerbaums eingegliedert. Gleichzeitig können den einzelnen Fehlern Auftretenswahrscheinlichkeiten zugeordnet werden. Die Verknüpfung der einzelnen Fehler basiert auf Basis von booleschen Operationen (NICHT-, ODER-, UND-Verknüpfungen). Zur quantitativen Auswertung bezüglich der Eintrittswahrscheinlichkeit eines Ereignisses werden die Fehlereinzelwahrscheinlichkeiten gemäß der zugrunde liegenden Verknüpfungen berechnet. Mithilfe der Fehlerbaumanalyse lassen sich die Auswirkungen von Veränderungen am Produkt oder in einem System schnell und übersichtlich einschätzen. Zur Berechnung der Zuverlässigkeit komplexer Systeme oder Komponenten sind zumeist viele Annahmen und schematisierte Fehlerbäume erforderlich. Für elektronische Bauteile liegen häufig bereits statistische Untersuchungen über Ausfallzahlen vor, welche im Rahmen einer Fehlerbaumbetrachtung auswertbar sind. Bei mechanischen Bauteilen oder Teilsystemen ist die Verfügbarkeit solcher Informationen nur in bestimmten Branchen (zum Beispiel Luftfahrt) oder Objekten (zum Beispiel Wälzlager) gegeben. Ergebnisse aus Versuchen oder spezifische Erfahrungswerte tragen dazu bei, eine entsprechende Aussage treffen zu können. Literatur: [Reinhart et al. 1996] FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) Ziel der Failure Mode and Effects Analysis (FMEA, frei übersetzt als Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse) ist die frühzeitige Vermeidung eines Produktsowie Prozessversagens (Fertigungsabläufe). Mithilfe der FMEA können Versagensmöglichkeiten systematisch ermittelt werden, deren Ursachen zum Beispiel in der Planung, Entwicklung oder in der Produktion liegen können. Basierend auf den Ergebnissen der FMEA können gezielt Abhilfemaßnahmen festgelegt werden.

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Die FMEA wird in allen Phasen der Produkt- oder Prozessentwicklung eingesetzt. Wichtig ist dabei die Einbindung aller am Prozess beteiligten Personen, damit im Rahmen der Ermittlung von Versagensmöglichkeiten und deren Auswirkungen auf ein möglichst breites Wissensspektrum aufgebaut werden kann. Anwendung findet die FMEA zum Beispiel x x x x x

bei der Neuentwicklung von Produkten, bei Produkt- oder Prozessänderungen, beim Einsatz neuer Anlagen, Maschinen oder Werkzeuge, bei Risiken für die Sicherung der Qualität sowie bei der Entwicklung und Herstellung sicherheitsrelevanter Bauteile.

Generell wird die FMEA in Situationen angewandt, in denen unangenehme Auswirkungen (zum Beispiel hohe Änderungskosten, Imageverlust, Gefahr für Personen etc.) vermieden werden müssen. Die FMEA ist eine formalisierte Methode zur Untersuchung potenzieller Versagensmöglichkeiten in Systemen, Produkten und Prozessen, um so einer vorbeugenden Qualitätssicherung gerecht zu werden und um Risiken zu minimieren. Ausgehend vom jeweiligen Betrachtungsgegenstand werden denkbare Versagensmöglichkeiten (zum Beispiel Versagen einer PKW-Bremse) und deren möglichen Ursachen (falsche konstruktive Auslegung der Bremsanlage, zu große Fertigungstoleranzen etc.) ermittelt. Fehlerart, Fehlerfolgen und Fehlerursachen werden in einem Formular eingetragen. Anschließend erfolgt eine Bewertung des aktuellen Zustandes mithilfe einer Risikoabschätzung und der Ermittlung der Risikoprioritätszahl (RPZ). Dazu wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens (A) und der Entdeckung (E) sowie die Bedeutung (B) des Fehlers mithilfe einer Punkteskala bewertet. Die RPZ ist das Produkt aus A, B und E und ist ein Indikator für die Dringlichkeit der Reduzierung der jeweiligen Fehlermöglichkeiten. Eine hohe RPZ oder auch hohe Einzelbewertungen sind ein Hinweis darauf, dass Abhilfemaßnahmen erforderlich sind. Bei der Bewertung werden jeweils Werte zwischen 1 und 10 vergeben, was dementsprechend zu einem Wertebereich der RPZ zwischen 1 und 1000 führen kann. Mithilfe der FMEA erhält man ein breites Feld von Erfahrungswissen über die Zusammenhänge von möglichen Fällen des Versagens und der Versagensfolgen. Durch die Dokumentation von entsprechendem Know-how steht dieses Wissen den Mitarbeitern im Unternehmen auch langfristig zur Verfügung. Die Vermeidung von Fehlern reduziert Fehlerbeseitigungskosten, Fehlerfolgekosten und verkürzt die Entwicklungszeiten. Gleichzeitig ist mit der Durchführung einer FMEA jedoch auch ein höherer personeller sowie zeitlicher Aufwand verbunden. Das Abschätzen der einzelnen Zahlenwerte stellt zudem einen hohen Anspruch an das FMEA-Team und wird häufig als Belastung empfunden. Literatur: [Reinhart et al. 1996]

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Formular Standardisierte Vorlagen werden als Formulare bezeichnet. Sie dienen als Hilfsmittel zur standardisierten Abfrage und Dokumentation und stellen somit eine Basis für die strukturierte und systematische Beschaffung und Weiterbearbeitung von Informationen dar. Formulare sind möglichst einfach und nutzergerecht zu gestalten. Es muss klar ersichtlich sein, welche Informationen in welcher Art und Weise in das Formular einzutragen sind. Das gilt gleichermaßen für Formulare auf Papierbasis sowie für die digitale Variante. Das Arbeiten mit Formularen ermöglicht eine Zeit sparende und Ressourcen schonende Informationsbeschaffung. Formulare fördern strukturiertes Arbeiten und verbessern die Dokumentation. Sie sind unter Nutzung der eingesetzten Medien möglichst eindeutig und nutzergerecht zu gestalten. Fragebogen Eine repräsentative Umfrage mithilfe eines Fragebogens ermöglicht es, einen Einblick in das Denken und Handeln der befragten Personen zu bekommen. Mit einer korrekt angelegten und durchgeführten Befragung lassen sich die Meinungen und Verhaltensweisen aber auch die Motive von Ansichten und Reaktionen erforschen. Fragebogenaktionen sind immer dann sinnvoll, wenn die Meinung der Verbraucher im Hinblick auf Produktinnovationen untersucht werden soll. Die Befragung mittels Fragebögen wird auch zur Ermittlung der Kundenzufriedenheit bezüglich bestehender Produkte oder Dienstleistungen erfolgreich eingesetzt. Zur Durchführung einer Befragung wird zunächst der Fragegegenstand festgelegt. Anschließend sollte die Gruppe der Zielpersonen bestimmt werden. Den nächsten Schritt stellen die Strukturierung sowie das Layout des Fragebogens dar. Daraufhin werden die Fragestellungen formuliert und eine Testbefragung durchgeführt, um die sprachliche Adäquatheit der gewählten Formulierungen und die Auswertbarkeit der Antworten zu prüfen. Erst dann wird die Fragebogenaktion durchgeführt. Nach Abschluss der Befragung erfolgt die Auswertung der Antworten anhand vorher festgelegter Maßgaben. Die Ergebnisse einer Befragung hängen sehr stark von den Fragestellungen ab. Bei einer offenen Befragung, bei der die Befragten frei antworten, ist die Auswertung oft schwierig und aufwendig. Können sich die Befragten jedoch lediglich zwischen bereits vorgegebenen Antwortmöglichkeiten entscheiden, so spiegeln die Antworten den wirklichen Sachverhalt oft nicht wieder. Die Art der Fragestellung und die Fragen sollten immer sehr genau geprüft werden. Literatur: [Krtiz et al. 1988, Lamnek 1995]

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Fragetechnik Mithilfe der Fragetechnik kann die strukturierte Analyse von komplexen Zusammenhängen in Form von Befragungen unterstützt werden. Die Fragetechnik ist zur Informationsgenerierung grundsätzlich in allen Phasen des Produktentwicklungsprozesses anwendbar. In unterschiedlichen Ausprägungen wie Fragebögen, Checklisten oder Interviews kommt die Fragetechnik zur gezielten Beschaffung von Informationen jedoch meist im Rahmen der Aufgabenklärung zum Einsatz. Zur Erhöhung der Verständlichkeit sollten Fragen kurz und präzise formuliert sein. In Fragebögen, Fragechecklisten, Interviews etc. sind Fragefolgen klar zu strukturieren. Je nach Situation sind geeignete Fragearten auszuwählen: Zum Beispiel lassen offene Fragen dem Befragten die Möglichkeit, eine eigene Wahl für seine Antwort zu treffen, geschlossene oder auch Alternativfragen lassen dem Befragten nur die Möglichkeit, sich für eine Alternative zu entscheiden. Fragen zur Absicherung oder Bestätigung sind ein wichtiges Element, um in der Kommunikation die richtige Interpretation der bereits gegebenen Antwort abzusichern. Eine sehr prägnante Frageform ist durch das Formulieren der Fragen als „WFragen“ (Wer? Was? Wie? …) möglich. Die Eignung der Fragestellung für das zu erreichende Ziel der Befragung sollte durch das Vordenken möglicher Auswertungsergebnisse bereits bei der Erstellung der Fragen beachtet werden. 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 idealerweise auch ausreichend Erfahrung. Literatur: [Kriz et al. 1988, Lamnek 1995] Freiheitsgradanalyse Die Analyse von Freiheitsgraden ist notwendig, um die Lösungsspielräume einer Entwicklung und das zugehörige Betätigungsfeld der Entwickler festlegen zu können. Zusätzlich kann die Methode genutzt werden, um Ziele hinsichtlich ihrer Realisierbarkeit zu hinterfragen. Strenge strategische Festlegungen auf der einen Seite und das Streben nach möglichst vielen Freiheitsgraden auf der anderen Seite stellen die Randbedingungen einer Entwicklungsaufgabe dar. Gerade bei ausgereiften Produkten bietet die systematische Analyse von verbleibenden Freiheitsgraden oft wichtige Hinweise zur zielorientierten Weiterentwicklung von Produkten. Zur Eingrenzung des Lösungsraumes des betrachteten Problems erfolgt die Systemgrenzenfestlegung für alle veränderlichen Teilsysteme. Dabei wird festgelegt, welche Funktionen und/oder Bauteile im Rahmen der Lösungssuche betrachtet beziehungsweise verändert werden dürfen. In diese Überlegungen fließen auch strategische Vorgaben zu Entwicklungsrisiken ein. Anschließend ist

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es notwendig, die Freiheitsgrade, die innerhalb dieser Systemgrenzen bestehen, explizit zu benennen. Dazu werden genau die Merkmale oder deren Ausprägungen bestimmt, die bei der Lösungssuche verändert werden dürfen. Die ermittelten Freiheitsgrade werden in Form von Problemformulierungen dokumentiert. Durch die Beschreibung der technischen Eigenschaften, die während der Entwicklung direkt beeinflusst werden können, legt die Freiraumanalyse den Rahmen für ein mögliches Handeln bei der Lösungssuche fest. Mit der Festlegung der Grenzen für die Lösungssuche soll nicht die Kreativität der Produktentwickler eingeschränkt werden, vielmehr ist es Ziel, den Prozess der Lösungssuche zu optimieren, wozu nur solche Lösungsansätze verfolgt werden, die in der jeweiligen Entwicklungssituation den größten Erfolg versprechen. Hierdurch wird die Bearbeitung von technisch interessanten Lösungsansätzen vermieden, die in der gegenwärtigen Situation aus Gründen, wie zum Beispiel zu hohe wirtschaftliche Risiken, nicht zielführend sind. Literatur: [Daenzer et al. 2002] Funktionsmodellierung Funktionsmodelle bilden Eigenschaften und Relationen von Produkten/Systemen auf abstrakter Ebene ab. Sie dienen der Strukturierung komplexer Gesamtfunktionen in einfachere leichter zu bearbeitende Teilfunktionen und stellen somit eine Hilfe beim Umgang mit Komplexität dar. Das Erstellen von Funktionsmodellen fördert das Verständnis für das zu entwickelnde System und die gewünschte Struktur sowie das Verhalten des Systems werden in geeigneter Form (zum Beispiel lösungsneutral oder mit dem Fokus auf Stärken und Schwächen) abgebildet. Hieraus können Maßnahmen zur Vereinfachung und Wiederverwendung von Teilsystemen aber auch andere Entwicklungsschwerpunkte identifiziert werden. Weiterhin unterstützt die Funktionsmodellierung das Erkennen von Zusammenhängen, das Aufdecken von Widersprüchen und die Dokumentation von Systemen. Funktionsmodelle werden zum Beispiel eingesetzt, um den grundlegenden Aufbau eines vorhandenen oder neu zu entwickelnden Systems zu analysieren. Dabei findet die Durchführung einer Funktionsbetrachtung nach erfolgter Anforderungsklärung statt und dient somit der Vorbereitung zur Suche nach Lösungsalternativen. Für eine nachfolgende Variation der Funktionsstruktur und der Wirkprinzipien eröffnet die Funktionsbetrachtung ein weites Handlungsfeld. Große Bedeutung kommt der Funktionsmodellierung auch als Hilfsmittel zur Übersetzung abstrakter Kundenwünsche in konkrete Entwicklungsaufgaben zu. Zu Beginn der Funktionsbetrachtung muss das Ziel des spezifischen Funktionsmodells festgelegt werden. Bei der Betrachtung der Stoff-, Energie- und Signalumsätze vorhandener Produkte wie auch zur lösungsneutralen Abbildung der Vorgänge in neu zu schaffenden Produkten bietet sich die umsatzorientierte Funktionsmodellierung an. Wollen wir allerdings Stärken und Schwächen oder auch Widersprüche in einem System erkennen, eignet sich eher das relationsori-

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entierte Funktionsmodell. Wird der Schwerpunkt auf die Interaktion zwischen Produkt und Mensch gelegt, so kann das Anwendungsdiagramm einer objektorientierten Modellierung Hilfestellung bieten. Die Betrachtung eines Systems anhand seiner Funktionen beschreibt das Produkt auf einer abstrakten Ebene. Bei der umsatzorientierten Funktionsmodellierung können die Operatoren gut systematisiert werden, die Relationen werden hierbei unter Umständen noch in ihrer Wirkungsrichtung unterschieden. Bei der relationsorientierten Funktionsmodellierung sind die Relationen streng systematisiert, die zu verknüpfenden Objekte sind aus der Problemsicht heraus festzulegen. Das Arbeiten mit Funktionsmodellen erfordert die Fähigkeit, sich auf einem abstrakten Niveau der Produktbeschreibung zu bewegen. Eine funktionale Beschreibung eröffnet den Zugang zu Lösungen aus anderen Bereichen/Disziplinen. Literatur: [Ehrlenspiel 2003, Terninko 1998] Galeriemethode Die Galeriemethodeist eine die Kreativität unterstützende Methode, die vor allem auf der offenen, zeichnerischen Darstellung, wechselseitigen Anregungen und Gruppendiskussionen von Lösungsideen beruht. Sie kann sehr gut eingesetzt werden, wenn vorhandene Lösungsideen gesammelt, dargestellt und in Gruppenarbeit durch weitere Ideen ergänzt werden sollen. Aufgrund der illustrativen Darstellung der Lösungsideen kann die Methode besonders gut zur Bearbeitung von Gestaltungsproblemen benutzt werden. Die Methode eignet sich aber ebenso, wenn man sich zum Beispiel im Rahmen der Bewertung eine Übersicht über die vorhandenen Lösungsalternativen verschaffen möchte. Bei der Galeriemethode werden alle Ideen auf großen Papierbögen festgehalten und nebeneinander aufgehängt. Danach werden neu gewonnene Ideen in der Gruppe präsentiert und durch weitere Ideen ergänzt. Ideen anderer Teilnehmer sollten immer konstruktiv aufgenommen und als Basis für weitere Assoziationen genutzt werden. Das Wechseln zwischen verschiedenen Anregungen und Zeichnungen oder auch Zwiegespräche sollen die intensive Beschäftigung mit den Lösungsvorschlägen anderer unterstützen und zu neuen Ansätzen anregen. Bei der Galeriemethode wirken insbesondere die offene Visualisierung und die wechselseitigen Diskussionen förderlich. Jeder Teilnehmer kann dabei seinen eigenen Arbeitsrhythmus finden und jede beliebige Idee ohne Zeitdruck ausgestalten. Die Galeriemethode ist eine gute Ergänzung zu anderen Methoden, welche die Lösungsfindung ebenfalls unterstützen. Literatur: [Hellfritz 1978]

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Gefährdungsanalyse Die Gefährdungsanalyse (Preliminary Hazard Analysis = PHA) ist eine Methode zur Feststellung der möglichen Gefährdungen von Menschen, die von einem Produkt in all seinen Lebensphasen ausgehen können und dabei eventuell zu Verletzungen oder gesundheitlichen Schäden führen. Eine Gefährdung setzt das Vorhandensein einer vom Produkt ausgehenden Gefahr (zum Beispiel hoher Lärmpegel einer Maschine), die Überschreitung von den Menschen beeinflussenden Grenzwerten (Lärm über 90 dbA) und das Zusammentreffen von Produkt und Mensch (Arbeit an der Maschine) voraus. Die Gefährungsanalyse wird bereits in der Konzeptphase der Produktentwicklung angewandt und ist gemäß der EG-Maschinenrichtlinie 98/37/EG verpflichtend für die Entwicklung von Maschinen. Sie ist Teil der Dokumentation für die EG-Konformitätserklärung, welche die Kennzeichnung von Produkten/Maschinen mit dem CE-Zeichen erlaubt. Mit der Gefährdungsanalyse werden zunächst Gefahren ermittelt, die von einem Produkt ausgehen können, und es wird untersucht, welche Möglichkeiten es gibt, diese konstruktiv zu beseitigen oder wenigstens zu vermindern. Die Methode beschäftigt sich dabei in einem ersten Schritt mit möglichen Unfallmöglichkeiten und schätzt das entsprechende Gefährdungspotenzial (zum Beispiel gesundheitlicher Schaden) ab. Anschließend werden entsprechende konstruktive Schutzmaßnahmen definiert und das Ergebnis ihrer Anwendung dokumentiert. Die Ergebnisse der Analyse werden mittels verschiedener Darstellungsarten (zum Beispiel Tabelle, Fehlerbaum, Fischgrätendiagramm etc.) festgehalten. Können die Gefahren nicht beseitigt oder reduziert werden, müssen Schutzmaßnahmen für die betroffenen Menschen erfolgen. Durch die frühzeitige Analyse von potenziellen Gefährdungen sowie Gefährdungssituationen kann durch die Gefährdungsanalyse das Produkthaftungsrisiko gegenüber dem Kunden minimiert werden. Literatur: [Neudörfer 2002] Gewichtete Punktbewertung Ziel der Methode ist die Ermittlung einer Rangfolge für Lösungsalternativen beziehungsweise von Favoriten innerhalb der Lösungsmenge bei einer größeren Zahl relevanter Bewertungskriterien. Voraussetzung für eine erfolgreiche Durchführung der Bewertung ist ein ausreichender Kenntnisstand bezüglich der in der spezifischen Situation relevanten Ausprägungen der Merkmale der Lösungsalternativen. Die Methode bietet sich an, wenn eine eher qualitative Bewertung (Vorteil-Nachteil-Vergleich oder Paarweiser Vergleich) nicht ausreicht, um eine Entscheidung zu unterstützen. Ferner ist sie anzuwenden, wenn eine deutlich unterschiedliche Gewichtung der einzelnen Bewertungskriterien erforderlich ist.

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Die Methode stellt eine Erweiterung der einfachen Punktbewertung um die Gewichtung der Bewertungskriterien dar. Zunächst erfolgt eine Festlegung der Bewertungskriterien als Teilmenge der in der Anforderungsliste aufgeführten Anforderungen. Anschließend werden die Gewichtungen der Kriterien festgelegt, sofern dies bei der Erstellung der Anforderungsliste nicht schon geschehen ist. Es folgt die Bestimmung der Punktwerte für jedes Kriterium und jede Alternative. Die Punktwerte leiten sich aus den absoluten Ausprägungen der Produktmerkmale ab, die im Rahmen der Bewertung als Kriterien betrachtet werden. Die Übersetzung in Punktwerte kann beispielsweise mit Hilfe von Wertfunktionen 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. Die mathematische Ermittlung eines Gesamtpunktwertes für jede Lösungsalternative geschieht schließlich 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 Sensitivitätsanalyse zu überprüfen, bevor eine endgültige Entscheidung getroffen wird. Die Anwendung der Methode sollte in einem interdisziplinären Team erfolgen. Die Benennung eines neutralen Moderators ist sinnvoll, da Bewertungen in hohem Maße von der emotionalen Bindung der Teammitglieder an die eigenen oder andere favorisierte Lösungen charakterisiert sind und eine vollkommene Objektivität nicht erreichbar ist. Für die formalen mathematischen Schritte sowie eine systematische Erfassung und Visualisierung der Ergebnisse bietet sich die Verwendung eines Tabellenkalkulationsprogramms an. Die gewichtete Punktbewertung ist zwar im Vergleich zu anderen Bewertungsmethoden mit einem höheren Aufwand verbunden, bewirkt jedoch eine intensive Auseinandersetzung mit den Lösungsalternativen, die im Rahmen der Bewertung auf diese Weise eine objektivere Chance erhalten. Literatur: [Ehrlenspiel 2003] Gewichtung Durch eine in Zahlen ausgedrückte Gewichtung wird die unterschiedliche Bedeutung von Objekten hervorgehoben. Im Rahmen der Aufgabenklärung kann dadurch die Wichtigkeit unterschiedlicher Anforderungen an das zu entwickelnde System in der Anforderungsliste dokumentiert werden. Bei einer späteren Bewertung berücksichtigt man durch die Gewichtung der Kriterien deren relative Bedeutung und ermöglicht so eine gesamthafte Beurteilung der Lösungsalternativen. Dies ist nur bei quantitativen Bewertungsverfahren wie zum Beispiel der Punktbewertung möglich und

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sinnvoll, da ein Kriteriengewicht als multiplikativer Faktor mathematisch in das Endergebnis der Bewertung mit eingeht. Zunächst muss man sich für eine linear oder progressiv verteilte Gewichtung entscheiden. In einem linearen System steigt die Gewichtung direkt proportional, in einem progressiven System überproportional zur Wichtigkeit an. Letzteres führt zu einer stärkeren Differenzierung der Ergebnisse. Als Gewichtungsfaktoren werden in der Regel ganze Zahlen bei einer Breite der Gewichtungsskala von eins bis drei (alternativ auch vier, fünf oder zehn). Bei einem hierarchischen System mit mehreren Ebenen ist, beginnend auf der obersten Stufe, eine mehrstufige Durchführung der Gewichtung notwendig. Hierbei wird, zum Beispiel in der Nutzwertanalyse, 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 wird. Die Gewichtung von Bewertungskriterien ist mitunter ein subjektiver Vorgang und sollte daher im Team vorgenommen und abschließend mithilfe einer Sensitivitätsanalyse auf Angemessenheit überprüft werden. Eine Gewichtung hat den Effekt, dass der unterschiedlichen Bedeutung von Anforderungen oder Bewertungskriterien Rechnung getragen wird. Die Ausprägung eines „wichtigen“ Kriteriums besitzt somit eine höhere Auswirkung auf das Endergebnis als die eines „unwichtigen“ Kriteriums. Jedoch kann eine Gewichtung auf der anderen Seite die Komplexität und den Aufwand einer Bewertung erhöhen, da ein zusätzlicher Faktor berücksichtigt werden muss. Literatur: [Daenzer et al. 2002] Handlungsplanungsblatt Die Steuerung von Handlungsfolgen erfolgt oft opportunistisch, also dem Weg des scheinbar geringsten Aufwands folgend. Dies führt jedoch häufig nicht zum angestrebten Ziel, da besonders in krisenhaften Situationen den notwendigen und unter Umständen unangenehmen Aktionen ausgewichen wird. Eine Planung der auszuführenden Handlungsschritte kann unterstützend wirken. Geplante Handlungen sollten besonders unter hohem Zeitdruck und einer hohen Erwartungshaltung bezüglich der erwarteten Ergebnisse dokumentiert werden. Bevor eine Handlung initiiert wird, beschreibt der Entwickler dabei, welches Ziel er verfolgt und warum er dieses Ziel erreichen möchte. Es folgt eine 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.

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Der zeitliche Aufwand beim Einsatz der Handlungsplanungsblätter ist gering. Der resultierende Nutzen dagegen kann sehr groß sein, weil die Gefahr „falscher“ Aktivitäten reduziert wird. Gründe dafür sind der Zwang zu einer strukturierten Planung sowie der Reduzierung der Gefahr einer möglichen Horizontalflucht. Literatur: [Jokele 2004] Interview Interviews werden in der Regel zur Exploration bestimmter Themen oder Sachverhalte und der jeweiligen Bedeutung für den einzelnen Befragten durchgeführt. Während des Produktentwicklungsprozesses kann das Interview in verschiedenen Situationen eingesetzt werden, beispielsweise bei der Aufnahme von Produktanforderungen, bei der Beurteilung eines Produkts im Rahmen eines Produkttests oder bei einer Kundenzufriedenheitsanalyse. Grundsätzlich kann zwischen qualitativen und quantitativen Interviews unterschieden werden. Das quantitative Interview ist eine standardisierte und strukturierte mündliche Befragung über einen oder mehrere Sachverhalte. Im Unterschied zum offenen, qualitativen Interview, bei dem nur die Gesprächsthemen festgelegt werden, liegt dem quantitativen Interview ein konkreter Fragebogen mit überwiegend geschlossenen Fragen zugrunde. Die Fragen sowie die Antwortkategorien sind hierbei in Formulierung und Reihenfolge verbindlich festgelegt. Im Vergleich zu einer schriftlichen Befragung mit einem Fragebogen weisen mündliche Befragungen eine höhere Motivation zur Teilnahme auf. Verständnisfragen sind möglich und Missverständnisse bei der Beantwortung der Fragen können leichter vermieden werden. Für die Vorbereitung, Durchführung und Auswertung ist ein hoher Aufwand notwendig. Damit die erhofften Ziele des Interviews erreicht werden, sollte die Fragetechnik den Zielen entsprechen und die Auswertung der erhofften Ergebnisse bereits in der Vorbereitung durchdacht werden. Literatur: [Kriz et al. 1988, Lamnek 1995] Inventur Eine Inventurals Methode der Sekundärerhebung wird auf vorhandene Informationen aus verschiedensten Quellen angewendet. Es kann sich dabei um Informationsobjekte wie Dokumente, Dateien, Datenbanken, Notizen, Berichte etc. handeln. Die Durchführung einer Inventur bietet sich sowohl im Rahmen der Aufgabenklärung als insbesondere auch zur Bestandsaufnahme bei Prozessanalysen zur Identifikation und Aufnahme von Geschäftsprozessen sowie deren Zusammenhängen an. Oft wird die Inventur als Ergänzung zu primären Erfassungsmethoden (Interview, Fragebogen, Prozessbeobachtung etc.) eingesetzt.

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Die zu betrachtenden Bereiche werden nach den gesuchten Informationen durchforstet. Je nach der Art der zu erfassenden Informationen können dabei unterschiedliche Hilfsmittel sinnvoll zur Anwendung kommen. Die Anwendung von Modellierungstechniken zur systematischen Abbildung der extrahierten Informationen für die anschließende Analyse und Dokumentation ist zu empfehlen. Die Inventur stellt eine Basismethode zur internen Informationssammlung im Unternehmen dar. Sie erhöht so das Prozess- und Problemverständnis. Literatur: unter „Informations-Beschaffungstechnik“ in [Daenzer et al. 2002] Kano-Modell Das Kano-Modell wird eingesetzt, um den Zusammenhang zwischen den Produktmerkmalen und der Kundenzufriedenheit darzustellen. Das Modell findet entweder in der frühen Phase der Produktdefinition zur Planung der Funktionen/Eigenschaften eines Produkts oder aber bei der Bewertung von Produkteigenschaften Anwendung. Die Merkmale von Produkten werden in drei Klassen gegliedert: Grundmerkmale, Leistungsmerkmale und Begeisterungsmerkmale. Grundmerkmale setzt der Kunde quasi als erfüllt voraus, anhand von Leistungsmerkmalen vergleicht der Kunde alternative Angebote. Ab einem bestimmten Niveau steigert eine weitere Erfüllung der Grundmerkmale die Kundenzufriedenheit nicht mehr. Der größte Einfluss auf die Kundenzufriedenheit kann mit Begeisterungsmerkmalen erzielt werden. Begeisterungsmerkmale werden eigentlich nicht erwartet. Das führt dazu, dass sich bereits mit wenigen Begeisterungsmerkmalen, zumindest zeitlich befristet, Wettbewerbsvorteile erzielen lassen. Grundmerkmale eines PKW sind beispielsweise elektrische Fensterheber und Antiblockiersysteme, Leistungsmerkmale sind Beschleunigungsvermögen oder das Volumen des Kofferraums und Begeisterungsmerkmale sind etwa im Jahr 2000 elektronische Stabilitätsprogramme oder Navigationssysteme gewesen. Für die Produktentwicklung ergeben sich wichtige Hinweise für die Priorisierung von Produktmerkmalen sowie für die Steuerung des Entwicklungsprozesses. Die Zuordnung zu Begeisterungsmerkmalen besitzt nur temporäre Gültigkeit, sie werden sehr schnell zu Grundforderungen. Literatur: [Reinhart et al. 1996] Konsistenzmatrix Als eine spezifische Ausprägung der Matrixmethoden fokussiert die Konsistenzmatrix die Untersuchung der Verträglichkeit/Konsistenz von Elementen untereinander. Durch die Bildung der paarweisen Kombination von Elementen (Deskriptoren) und die Überprüfung von deren Verträglichkeit können mit der

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Konsistenzmatrix, systematisch widerspruchsarme Kombinationen und ebenso signifikante Unverträglichkeiten ermittelt werden. Die Konsistenzmatrix wird in Situationen verwendet, in denen es erforderlich ist, Elementkombinationen zu ermitteln, die eine hohe Verträglichkeit beziehungsweise Unverträglichkeit aufweisen. Bei der Entwicklung und Verdichtung von alternativen schlüssigen Zukunftsmodellen kann die Konsistenzmatrix Anwendung finden, indem die Projektionen wesentlicher Einflussgrößen (Merkmale) auf ihre gegenseitige Konsistenz geprüft werden. Bei der Suche nach Widersprüchen und Zielkonflikten innerhalb der Anforderungen an ein Produkt kann ebenfalls mithilfe der Konsistenzmatrix die Ermittlung von Unverträglichkeiten durchgeführt werden. Das Prinzip der Konsistenzmatrix beruht auf einer Matrix, in der die zu betrachtenden Elemente in die Zeilen und Spalten eingetragen werden. Da bei der Untersuchung der Konsistenz nicht die Wirkrichtung einer Beziehung berücksichtigt wird (ungerichtete Matrix), reicht es aus, nur die untere Halbmatrix zu betrachten. In dieser Halbmatrix werden nacheinander sämtliche Kombinationen der eingetragenen Elemente gegenübergestellt und ihre Konsistenz diskutiert. Das Ergebnis der abgegebenen Beurteilung wird in die jeweiligen Felder der Matrix eingetragen. Um den Aufwand der Konsistenzbewertung möglichst niedrig zu halten, ist es möglich, die Matrix in mehrere Abschnitte aufzuteilen und die Bewertung getrennt durchzuführen. Eine anschließende Plausibilitätsbetrachtung kann die erarbeiteten Erkenntnisse absichern. Die Auswertung der Konsistenzmatrix kann bei kleineren Matrizen durch stufenweise Konsistenzbetrachtung und bei größeren Matrizen durch mathematische Verfahren der Clusteranalyse erfolgen. Das Arbeiten mit der Konsistenzmatrix ist sehr aufwändig, fördert jedoch in hohem Maße eine strukturierte Diskussion des zugrunde liegenden Sachverhalts. Das Ergebnis der Auswertung einer Konsistenzmatrix ist weitgehend davon abhängig, wie sorgfältig bei der Bewertung vorgegangen wird. Werden die Kombinationspaare nicht gründlich hinterfragt, ist die Aussagekraft der daraus zu entwickelnden Elementkombinationen stark beeinträchtigt. Literatur: [Gausemeier et al. 1996] Konstruktionskatalog Konstruktionskataloge unterstützen den Einsatz technischer Standardlösungen (Prinziplösungen, Bauteile, Baugruppen) bei der Entwicklung neuer Produkte. Standardlösungen werden bei der Entwicklung eines Produktes in großem Umfang eingesetzt. Immer dann, wenn die Betrachtung von Alternativen in diesem Zusammenhang sinnvoll ist, können Konstruktionskataloge hilfreich sein. Kataloge im konstruktionsmethodischen Sinn sind oft als mehrdimensionale Ordnungsschemata aufgebaut. Sie ermöglichen einen schnellen, aufgabenorientierten Zugriff auf ein größeres Lösungsspektrum und erleichtern die Auswahl der

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geeigneten Lösung durch die verschiedenen Merkmale des Zugriffteils. Meist sind diese Kataloge aus vier Teilen aufgebaut: Gliederungsteil, Hauptteil, Zugriffsteil und Anhang. Dem Entwickler wird damit ein Hilfsmittel an die Hand gegeben, mit dem in relativ kurzer Zeit technisch bewährte Lösungen für bestimmte Aufgabenstellungen gefunden werden können. Es besteht allerdings die Gefahr, nur auf bestehende Konzepte zurückzugreifen und Produktkonzepte an diese anzupassen, wodurch die Möglichkeit für Innovationen geschmälert sein kann. Literatur: [Pahl et al. 2003, Roth 2000] Kreativität Methoden zur Förderung der Kreativität können den Entwickler beim Finden neuer Ideen zur Lösung von Problemen unterstützen. Durch die gezielte Förderung kreativer Prozesse, wie das Aufheben von Blockaden oder eine bewusste Gestaltung von Umfeldbedingungen, soll die Problemlösung verbessert werden. Diese Methoden zielen darauf ab, das intuitive Vorgehen des Menschen bei der Problemlösung in einer gewissen Form systematisch nachzubilden. Sie orientieren sich in ihrem Ablauf dabei häufig an einem Modell des Ideenfindungsprozesses, das aus den Phasen Problemanalyse, Inkubation („Verinnerlichung, Reifung“), Illumination („Erleuchtung“) und Verifikation [Schlicksupp 1989] besteht. Kreativität kann helfen, die dem Lösungsfindungsprozess eigenen Barrieren (Denkblockade, Lösungsfixierung etc.) zu überwinden. Kreativitätsmethoden beinhalten oft auch konkrete Ansätze, wie die Randbedingungen von Problemlösungsprozessen so zu gestalten sind, dass sie das Finden neuer Ideen begünstigen. Zum Beispiel wird empfohlen, Ideenfindungssitzungen in ruhiger, entspannter, aber doch anregender Atmosphäre abzuhalten. Dazu müssen geeignete Räumlichkeiten zur Verfügung stehen, die auch über entsprechende Präsentations-, Moderations- und Visualisierungsmittel verfügen. Für die freie und ungehemmte Ideenfindung ist es wichtig, den Teilnehmern genug Zeit zur Auseinandersetzung mit den einzelnen Lösungen zu geben. Um zudem eine ausreichende Vorbereitungszeit zu gewähren, müssen alle Teilnehmer rechtzeitig über den Termin sowie den Inhalt der Sitzung informiert werden. Die Motivation zur kreativen Lösungsfindung bei den einzelnen Teilnehmern ist Voraussetzung für eine erfolgreiche Anwendung von Kreativitätsmethoden. Den meisten Kreativitätsmethoden liegt ein charakteristischer Zyklus zugrunde. Dieser besteht aus der Vorbereitungsphase (Einladung, Vorbereitung, Randbedingungen klären, Problembeschreibung versenden etc.), der Teamphase (Einleitung, Einstimmung, Problemklärung, Kreativphase, unmittelbare Bewertung und Feedback) und der Auswertungsphase (Aufarbeitung, Bewertung der Ergebnisse, Dokumentation). Diese Folge gibt den groben Ablauf bei der Vorbereitung, Durchführung und Nachbereitung der Kreativitätssitzung vor. Als besonders

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wichtig ist die Trennung von der Ideenfindung und deren Bewertung hervorzuheben, die eine ungehinderte Ideengenerierung unterstützen soll. Das Team für die Anwendung einer Kreativitätsmethode sollte möglichst interdisziplinär zusammengesetzt sein. Es sollen sowohl Personen eingeladen werden, die mit dem Problem vertraut sind, als auch hinsichtlich des Problems unbelastete Personen. Große hierarchische Unterschiede zwischen den Teilnehmern sollten besser vermieden werden. Als günstigste Gruppengröße hat sich ein Team zwischen fünf und sieben (unter bestimmten Randbedingungen wie der gewählten Methode, den Beteiligten etc. auch deutlich mehr) Personen erwiesen, jedoch kann auch ein Einzelner als Individuum Mechanismen der Kreativitätsmethoden nutzen. Generell stellen Kreativitätsmethoden hohe Anforderungen an den Moderator. Er ist für die Steuerung der Ideenfindungssitzung verantwortlich, führt in das Thema ein, kann die Richtung der Diskussion lenken und mit Hinweisen die Generierung von Ideen neu anregen. Dazu muss er gut vorbereitet und mit dem Problem vertraut sein, während der Sitzung vorzugsweise aber mit Zurückhaltung bezüglich eigener Ideen und Präferenzen agieren. Typische Methoden zur Förderung der Kreativität können sein: Bionik, Brainstorming, Checkliste nach Osborn, Galeriemethode, Methode 635, Reizwortanalyse oder Synektik. Für die Anwendung von Kreativitätsmethoden sind zwar in der Regel keine besonderen Qualifikationen notwendig, sie sind aber entgegen ihrem Anschein auch nicht ohne Tücken in der Anwendung. Daher ist oft Erfahrung und viel Übung in der Praxis notwendig, bis sie als mächtige Werkzeuge im Problemlöseprozess eingesetzt werden können. Generell liegt Kreativitätsmethoden kein determinierter Lösungsalgorithmus zugrunde. Das heißt in der Anwendung, dass das Finden einer Lösung durch die Methoden zwar unterstützt wird, keinesfalls jedoch eine Gewähr für eine gute Problemlösung gegeben werden kann. Literatur: [Bono 1986, Daenzer 2002, Dörner 1999, Gordon 1961, Higgins 1994, Holliger 1982, Schlicksupp 1989] Matrix Als tabellarische Zuordnungsform werden Matrixmethoden zur Untersuchung von Relationen, Vernetzungen und kausalen Zusammenhängen eingesetzt. Matrizen werden in unterschiedlichen Ausprägungen in vielfältigen Situationen der Produktentwicklung, insbesondere zur Analyse, eingesetzt. Als Einflussmatrix kommen sie zum Beispiel zur Identifikation der wichtigsten oder kritischsten Elemente eines Systems zum Einsatz. Verknüpfungsmatrizen dienen der Verknüpfung von zwei unterschiedlichen Elementarten, wie zum Beispiel Bauteile und Funktionen oder Anforderungen und Merkmale. Grundsätzlich können Matrizen danach unterschieden werden, ob sie innerhalb eines Systems zur Betrachtung von Elementbeziehungen untereinander eingesetzt werden oder ob sie Zusammenhänge von Elementen unterschiedlicher Systeme gegenüberstellend betrachten.

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Weiterhin kann die Qualität der Beziehung – die Richtung – von Bedeutung sein. Es werden daher gerichtete und ungerichtete Matrizen unterschieden. Die zu untersuchenden Elemente werden in den Zeilen und Spalten einer Matrix gegenübergestellt. Die Bewertung der Beziehung der Elemente zueinander erfolgt geordnet nacheinander durch Zuweisung eines Wertes nach einer im Vorfeld definierten Skalierung. Zur Auswertung der Matrizen bieten sich vielfältige Möglichkeiten an. Angefangen bei der Bildung von Zeilen und Spaltensummen ist es durch Ankopplung spezieller Algorithmen an Felder, Zeilen oder Spalten möglich, auch mehrstufige Zusammenhänge zu verfolgen. Eine Visualisierung der analysierten Zusammenhänge erfolgt sehr oft in einem Portfolio.

Abb. 102. Anwendungsmöglichkeiten der Matrix in Arbeitsmethoden

Das Arbeiten mit Matrizen fördert in hohem Maß eine strukturierte Diskussion der betrachteten zugrunde liegenden Sachverhalte und deren komplexer Zusammenhänge. Die durch die Anwendung von Matrizen entstehende Dokumentation ist die Grundlage zur Vorbereitung von Entscheidungen und ermöglicht deren Nachvollziehbarkeit und Vermittlung. Dem oft hohen Aufwand, besonders bei größeren Matrizen, steht der Nutzen einer strukturierten Arbeit gegenüber. Literatur: [Gausemeier et al. 1996, Akao 1992, Ulrich et al. 2000]

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Methode 635 Die Methode 635 ist eine gruppenorientierte Ideenfindungsmethode, bei der Lösungsideen in einem festgelegten Ablaufschema auf Formularen niedergeschrieben oder skizziert werden, um sie anschließend gegenseitig auszutauschen und in mehreren Zyklen zu ergänzen. Ursprünglich geht die Methode von sechs Teilnehmern aus, die je Zyklus drei Ideen generieren und das Formular nach jeweils fünf Minuten oder aber – je nach Interpretation der Methode - fünfmal weitergeben. Die Methode 635 eignet sich bei Verwendung von Skizzen sehr gut für konzeptionelle technische Probleme. Ihre Anwendung ist insbesondere auch dann zu empfehlen, wenn in der Problemlösungsgruppe Spannungen zu erwarten sind oder die Gefahr besteht, dass einzelne Personen eine Diskussion auf Grund ihrer Position oder ihres Expertengrades dominieren würden. Ebenso ist sie ideal zur Unterstützung von räumlich verteilten Ideenfindungsteams. Bei der Methode 635 werden vorbereitete Lösungsformulare mit drei Spalten und 6 Zeilen verwendet, mit deren Hilfe die Ideen generiert und dokumentiert werden sollen. Nach der Vorstellung des Problems trägt zunächst jeder Teilnehmer in die oberste Zeile seines Formulars drei Lösungsideen ein. Nach fünf Minuten wird dieses dann an den nächsten Teilnehmer weitergegeben, der auf demselben Formular drei weitere Ideen hinzufügt. Dabei kann er neue Ideen hervorbringen, auf eigenen Ideen oder denen seiner Vorgänger aufbauen. Auf diese Weise werden die Formblätter durch das Weiterreichen sukzessive gefüllt. Der Umlauf ist beendet, wenn jeder wieder sein eigenes Formular vor sich hat. Das relativ starre Vorgehensmuster bezüglich der Teilnehmer- und Ideenzahl sowie der Dauer der einzelnen Stufen kann selbstverständlich variiert werden. Ebenso bietet es sich an, im Verlauf der Sitzung die Zeitintervalle bis zum Weitergeben des Formulars etwas auszuweiten, damit genügend Zeit bleibt, sich mit den bereits gezeichneten Lösungen auseinander zu setzen. Die Methode basiert auf gegenseitiger Anregung durch die Weitergabe der Ideen. Dabei werden alle Teammitglieder jeweils individuell in die Lösungssuche eingebunden, wodurch sie sich nur durch ihre Ideen gegenseitig beeinflussen. In der Regel kann problemlos auf Vorgängerlösungen aufgebaut werden, sofern sie ausreichend dokumentiert und ohne zusätzliche Informationen verständlich sind. Durch die sukzessive Ergänzung, Variation und Ausgestaltung soll es zu einer Steigerung der Lösungsqualität kommen. Allerdings entwickelt sich bei dieser Methode keine Gruppendynamik. Durch die isolierte Ideensuche, die damit verringerten unmittelbaren Anreize und den systematischen Rahmen kann es zu einer positiven oder negativen Beeinflussung der Kreativität kommen. Für die praktische Anwendung in technischen Bereichen hat sich gezeigt, dass auf der einen Seite ein gewisser Zeitdruck hinsichtlich der Weitergabe des Ideenformulars förderlich ist, andererseits aber auch ausreichend Zeit für die Skizzierung der Ideen zur Verfügung stehen muss. Literatur: [Daenzer et al. 2002, Rohrbach 1969]

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Mind Mapping Das Mind Mapping dient der Auflistung, Strukturierung und Darstellung von zusammenhängenden Begriffen. Es ist besonders zur Verdeutlichung von Problemelementen und -beziehungen geeignet, aber auch zur Vorbereitung und Protokollierung von Sitzungen, zum Argumentieren, als Gedankenstütze oder zur Planung von Vorhaben. Bei der Erstellung eines Mind Map wird für einen Problembereich eine sich verzweigende, vernetzte Gedankenstruktur aufgebaut, die sich von übergeordneten zu untergeordneten Gesichtspunkten immer weiter verzweigt und vernetzt. Das Problem beziehungsweise die Kernidee stehen dabei im Zentrum der Darstellung. Bei der Suche nach Elementen helfen die Fragestellungen: „Was gehört zu …?“, „Was führt zu …?“, „Welche Ursache hat ...?“ oder „Was hängt zusammen ...?“. In der entsprechenden Darstellung im Mind Map werden inhaltliche Zusammenhänge zwischen einzelnen Problemelementen dann durch Linien repräsentiert. Grafisch kann die Darstellung durch Farben oder Illustrationen unterstützt werden. Mind Mapping ist leicht erlernbar und schnell und einfach durchzuführen. Die Methode kann alleine oder im Team angewendet werden. Zur Erstellung werden Tafeln oder großformatiges Papier und Stifte benötigt, eventuell auch weitere Moderationsmaterialien. Zudem gibt es kommerzielle Software zur rechnergestützten Anfertigung von Mind Maps. Mind Maps unterstützen Assoziationen, da Zusammenhänge im Überblick sichtbar werden. Die Idee des Mind Mappings lehnt sich dabei an die Arbeitsweise unseres Gehirns an, indem analytische (begriffliche) mit bildhaften Darstellungen verbunden werden. Im Gegensatz zu einer linearen Gliederung (zum Beispiel ein Inhaltsverzeichnis) sollen Querverbindungen aufgezeigt und grafisch unterstützt werden. Der Aufbau eines Mind Maps folgt aber in der Regel keinem systematischen Muster. Das Fehlen wichtiger Problemelemente wird nicht zwangsläufig aus dem (strukturellen) Aufbau erkenntlich. Die Methode kann damit keinen Anspruch auf vollständige Durchdringung eines Problembereiches erheben. Literatur: [Buzan 1993] Moderation mit Karten Die Moderation mit Karten ist eine Methode, bei der Gedanken mehrerer Teilnehmer (auch größerer Gruppen) auf der Basis von Schriftkarten erfasst, visualisiert und geordnet werden. Diese Moderationsmethode kann in jeder beliebigen Phase eines Problemlöseprozesses schnell und unkompliziert eingesetzt werden und dient der Sammlung von Themen, Stichpunkten, Informationen oder Ideen. Die Methode ist dann besonders geeignet, wenn es um Themen beziehungsweise Probleme geht, deren Behandlung das Wissen oder das Einverständnis einer größeren Gruppe erfordert.

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Zunächst wird ein Problem oder eine Fragestellung formuliert, vor der Gruppe erläutert und an einer Pinwand visualisiert. Anschließend schreiben oder skizzieren alle Teilnehmer ihre dazugehörigen Einfälle und Ideen auf Karten. Jeder Gedanke wird dabei festgehalten und für alle Teilnehmer sichtbar an eine Tafel geheftet. Abschließend können die Karten erläutert und ergänzt sowie zu Gruppen zusammengefasst und damit strukturiert werden. Mithilfe der Moderation mit Karten können in der Gruppe vorhandene Ideen sehr schnell und unkompliziert erfasst werden, wechselseitige Anregungen werden dabei unterstützt. Durch die Kartensammlung entsteht die Grundlage für ein Protokoll. Allerdings kann die Arbeit mit Kartenabfrage bei vielen Teilnehmern oder komplexen Problemen sehr zeitaufwendig werden. Dies gilt insbesondere für die Sortierung und Weiterverwendung der Karten, in diesen Fällen muss der Moderator durch eine zweite Person unterstützt werden. Als Alternative kann eine verbal geprägte Behandlung des Themas gesehen werden, die jedoch anstelle des stark parallelen Arbeitens beim Schreiben der Karten eher sequenziell abläuft und damit deutlich zeitaufwendiger ist. Literatur: als Kärtchentechnik in [Daenzer 2002] Morphologischer Kasten Der Morphologische Kasten ist ein nach bestimmten Kriterien aufgebautes eindimensionales Ordnungsschema. Im Rahmen der Produktentwicklung wird die Methode angewendet, um ein Lösungsfeld abzubilden und weiter zu verarbeiten. Dazu werden für Teilprobleme beziehungsweise Teilfunktionen eines Systems die jeweils erarbeiteten Lösungsalternativen systematisch in einer Matrix erfasst. Der Morphologische Kasten ist damit ein Hilfsmittel, das zur Ergänzung von vorliegenden Teillösungen, für deren Dokumentation und für die Zusammenstellung von Gesamtlösungskonzepten eingesetzt wird. Auf Grund der systematischen Zerlegung eines Sachverhaltes ist die Methode aber auch sehr gut zur Analyse eines Systems und zum Aufbau des Systemverständnisses geeignet. Daneben kann der Morphologische Kasten auch zur vergleichenden Bewertung und zur Auswahl von Teil- und Gesamtlösungen herangezogen werden. Die Methode basiert auf der Zerlegung komplizierter Sachverhalte in abgegrenzte Strukturen, der Visualisierung und Zuordnung von Lösungselementen, der Variation und Ergänzung von Einzelelementen und deren Kombination zu einem integrierten Gesamtkonzept. Um einen Morphologischen Kasten zu erstellen, wird zunächst das entsprechende Problem analysiert und für alle Beteiligten verständlich definiert. Die allen potenziellen Lösungen gemeinsamen Ordnungskriterien (häufig die Teilfunktionen) müssen dabei systematisch erfasst werden. Hierzu können Ablauf- oder Funktionsstrukturen, Bauteilstücklisten oder andere Produktstrukturierungen verwendet werden. Ebenso können die bei allen potenziellen Lösungen wiederholt auftretenden, ordnenden Gestaltungsmerkmale bestimmt werden. Die Fragestellung, welche Merkmale, Eigenschaften oder Komponenten bei allen denkbaren

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Lösungen gleichermaßen, aber in jeweils unterschiedlicher Ausprägung auftreten, kann dabei hilfreich sein. Sie entspricht der Zerlegung des vorliegenden Problems in Teilprobleme, denen nachfolgend Teillösungen zugeordnet werden können. Als Ausgangsbasis für die Systematik kann aber auch die Analyse und Struktur bereits bekannter Lösungen dienen. Diese Systematik wird in vertikaler Richtung in die erste Spalte des Morphologischen Kastens übertragen. Die jeweiligen Teillösungen können dann durch Methoden der Lösungssuche erarbeitet und in horizontaler Richtung eingefügt werden. Schließlich kann der Morphologische Kasten dazu verwendet werden, um Teillösungen zu Gesamtkonzepten zusammenzustellen. Dies geschieht durch die Kombination von Alternativen einzelner Teillösungen. Für jedes Teilproblem wird dabei eine Lösung ausgewählt und in die Gesamtlösung integriert. Das Finden guter Gesamtlösungen kann ein iterativer Prozess sein und das Durchspielen mehrerer Teilkombinationen voraussetzen, zumal eine Kombination der jeweils besten Teillösungen nicht zwangsläufig möglich oder auch sinnvoll ist, um das beste Gesamtkonzept zu generieren. Durch die Systematisierung des Lösungsprozesses wird beim Morphologischen Kasten der Versuch unternommen, ein sehr umfangreiches und reichhaltiges Feld an Lösungsmöglichkeiten für ein Problem und auf diesem Wege entsprechend auch die optimale Lösung abzubilden. Er unterstützt es auch, sehr viele Informationen und Lösungen zu einem Problem in verdichteter und übersichtlicher Form aufzunehmen, darzustellen und einer vergleichenden Betrachtungsweise zu unterziehen. In den meisten Fällen ist die gewonnene Lösungsmenge aber so groß, dass sie für den Anwender nicht mehr überschaubar ist. Es wird dann schwierig zu erkennen, welche Teillösungen besonders zueinander passen und die optimale Lösung auszuwählen. Es ist hier sinnvoll, das theoretisch mögliche Lösungsfeld durch kluge Gestaltung der Morphologischen Struktur und durch Vorauswahl der Lösungen sowie durch geeignete Vorgehensstrategien auf ein sinnvolles Maß einzuschränken. Literatur: [Birkhofer 1980, Ehrlenspiel 2003, Pahl et al. 2003, Zwicky 1966] Negation Die Methode der Negation stellt das bewusste Verwerfen beziehungsweise die bewusste Umkehrung von vorhandenen Annahmen oder Problemsituationen in den Vordergrund, um so Raum für neue Denkansätze und Lösungen gewinnen zu können. Die Negation (auch Kopfstandtechnik genannt) beginnt mit der Neuformulierung des Problems als „Anti-Problem“. Zum Beispiel wird das Problem „Wie können wir die Sicherheit verbessern?“ durch das Anti-Problem „Wie können wir die Sicherheit verschlechtern?“ neu formuliert. Anschließend werden hierzu „Anti-Lösungen“ generiert (zum Beispiel „keine Gefahrenhinweise anbringen“). Die Generierung der Anti-Lösungen kann durch Methoden der Lösungssuche

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unterstützt werden. Anschließend werden die Anti-Lösungen wieder in Lösungen für die ursprüngliche Aufgabe umgewandelt. Die Methode der Negation hilft, Denkblockaden zu umgehen und neue Lösungsideen zu generieren. Numerische Simulation Bei numerischen Simulationen geht es um die Ermittlung von Ausprägungen ausgewählter Merkmale in Abhängigkeit von anderen Eigenschaften auf Basis numerischer Modelle. In Abhängigkeit vom zu erwartenden Aufwand, der verfügbaren Kompetenz, der geforderten Aussage (Genauigkeit, Reproduzierbarkeit, Abhängigkeiten etc.), den Forderungen hinsichtlich der Termine und weiterer Randbedingungen erfolgt die Wahl der Methode der numerischen Simulation oder einer alternativen Methode zur Analyse. Wird eine numerische Simulation geplant, so müssen das Modell für die Simulation, die zu betrachtenden Parameter, die Grenzen des Simulationsverfahrens, die Form der Durchführung sowie die Auswertung und Dokumentation festgelegt werden. Aufwand und Nutzen von numerischen Simulationen sind in hohem Maße abhängig von der Situation. Besonders vorteilhaft ist ihre Reproduzierbarkeit. Nutzwertanalyse Zweck einer Nutzwertanalyse ist es, vorliegende Lösungsalternativen anhand einer großen Zahl von Kriterien mit unterschiedlichster Gewichtung im Sinne einer Entscheidungsvorbereitung nach ihrem Gesamtwert zu ordnen. Von den vorgestellten Bewertungsmethoden ist die Nutzwertanalyse diejenige, die mit dem höchsten Aufwand verbunden ist. Sie entspricht weitgehend der gewichteten Punktbewertung, nutzt aber die Vorteile einer stufenweisen Gewichtung im Rahmen eines hierarchischen Aufbaus der Kriterien. Der erste Schritt der Nutzwertanalyse ist die Aufstellung eines hierarchischen Systems von Bewertungskriterien. Anschließend erfolgt eine schrittweise Gewichtung. Übergeordnete Kriterien gliedern sich in untergeordnete Kriterien, was sich über mehrere Ebenen hinweg fortsetzen kann. Als Gewichtungsskala wird das Intervall von 0 bis 1 gewählt, die Gewichte werden so verteilt, dass ihre Summe innerhalb einer Gruppe immer 1 beziehungsweise 100 % ergibt. Das Absolutgewicht eines Kriteriums ermittelt sich als Produkt aus dem eigenen Relativgewicht und dem Absolutgewicht des übergeordneten Kriteriums. Die nächsten Arbeitsschritte erfolgen entsprechend denen einer gewichteten Punktbewertung. Ergänzend sollten die Möglichkeiten der aus Nutzwertprofilen, Sensitivitäts- und Plausibilitätsanalysen zu ziehenden Schlussfolgerungen genutzt werden. Die Anwendung der Nutzwertanalyse sollte, wie auch alle anderen Bewertungsmethoden, in einem interdisziplinären Team erfolgen. Zur Bewahrung der

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Übersicht bietet sich eine strukturierte Darstellung anhand eines Formblatts an. Ferner ist eine Teilautomatisierung der Schritte zur Ergebnisauswertung (Berechnung, Visualisierung) mittels eines Tabellenkalkulationsprogramms hilfreich. Die Nutzwertanalyse ist zwar im Vergleich zu anderen Bewertungsmethoden mit einem erhöhten Aufwand verbunden, bewirkt jedoch eine intensive Auseinandersetzung sowohl mit den der Bewertung zugrunde liegenden Kriterien als auch mit den Eigenschaften der Lösungsalternativen. Der wichtigste erzielbare Effekt ist die Erhöhung der Entscheidungssicherheit. Literatur: [Daenzer et al. 2002, Zangemeister 1976] Ordnungsschema Das Arbeiten mit Ordnungsschemata ist ein wichtiger Bestandteil der methodischen Produktentwicklung und wird zur systematischen Lösungssuche und besonders zur systematischen Variation verwendet. Dabei bilden die Merkmale eines Lösungsfeldes das Ordnungsschema, in dem dann vorhandene und neue Lösungen oder Lösungselemente für die vorliegende Aufgabe systematisiert und dargestellt werden können. Der Zweck der Anwendung dieser Methode innerhalb des Entwicklungsprozesses ist es, x x x x x x

ein reichhaltiges und systematisches Lösungsfeld zu erarbeiten, wesentliche Lösungsmerkmale zu erkennen, nach „weißen Feldern“ zu suchen (bei mehrdimensionalen Ordnungsschemata), nach weiteren Lösungen für Teilprobleme zu suchen, Verknüpfungsmöglichkeiten/Kombinationen zu erkennen sowie intuitive Methoden systematisch zu unterstützen und zu ergänzen.

Ordnungsschemata können nach der Anzahl der Ordnungskriterien und damit nach den Dimensionen des Lösungsfeldes unterschieden werden. Häufig lassen sich Lösungen nach einem ordnenden Gesichtspunkt wie zum Beispiel der Funktion darstellen. Die Zahl der Spalten je Teilfunktion ergibt sich je nach der Zahl der gefundenen zuzuordnenden Lösungen. Dieses eindimensionale Schema wird deshalb auch als offenes morphologisches Schema bezeichnet und ist als „Morphologischer Kasten“ bekannt.

Abb. 103. Ein- und zweidimensionales Ordnungsschema

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Ein zweidimensionales Ordnungsschema (geschlossenes morphologisches Schema) wird durch die ordnenden Gesichtspunkte jeweils für die Spalten und für die Zeilen bestimmt. Ein Ordnungsschema kann auch auf mehr als zwei Dimensionen erweitert werden, wenn die ordnenden Gesichtspunkte eine hierarchische Untergliederung erhalten. Das Vorgehen zum Aufbau und zu der Anwendung von Ordnungsschemata kann in die folgenden vier Schritte gegliedert werden: 1. Analysieren der bekannten Lösungen und Lösungsvorstellungen. 2. Identifizieren der ordnenden Kriterien der Lösungen (Energieart, Wirkgeometrie, Bewegungsart etc.). 3. Ordnen der Lösungsvorstellungen nach festgelegten Gesichtspunkten. 4. Identifizieren und gegebenenfalls ergänzen der „weißen Felder“. Innerhalb mehrdimensionaler Ordnungsschemata lassen sich „weiße Felder“ identifizieren. Lösungen mit diesen Merkmalskombinationen sind bisher unbekannt, sie können daher gezielt gesucht und ergänzt werden. Literatur: [Ehrlenspiel 2003, Pahl et al. 2003] Orientierender Versuch Ein Orientierender Versuch ist ein einfaches, schnelles und zugleich pragmatisches Hilfsmittel zur Absicherung der Eignung einzelner physikalischer Effekte, Funktionen oder Produkt- und Systemeigenschaften mittels einfacher Vorrichtungen. Er wird vor allem in Situationen eingesetzt, in denen man sich mit geringem Aufwand, also möglichst rasch und kostengünstig, einen orientierenden Überblick über verschiedene Eigenschaften (zum Beispiel Bewegungsabläufe, physikalische Wirkprinzipien) des zukünftigen Produktes verschaffen will. Orientierende Versuche finden also vor allem in den frühen Phasen der Produktentwicklung Anwendung, solange das Produkt noch nicht (exakt) definiert worden ist. Zur Vorbereitung eines Orientierenden Versuchs ist es notwendig, das zu entwickelnde System oder Produkt auf die wesentlichen Elemente und einfache Wirkprinzipien zu reduzieren (zum Beispiel Kraftübertragung mittels Hebeleffekt). Anschließend wird eine Prinzipvorrichtung für die Durchführung des Versuches erstellt. Hierfür eignen sich verschiedene Hilfsmittel, die von einem einfachen Blatt Papier und einem Stift bis zu umfangreichen Modellbaukästen oder auch realitätsnahen Versuchsteilen reichen können. Die Ergebnisse eines Orientierenden Versuchs können erste Hinweise zu bestimmten Produkteigenschaften liefern, jedoch sind diese aufgrund des Prinzipcharakters der Versuche nur mit entsprechender Vorsicht auf das endgültige Produkt übertragbar. Durch die im Entwicklungsprozess frühe Verfügbarkeit von Versuchsergebnissen können unter Umständen erhebliche Entwicklungsaufwendungen eingespart werden. Literatur: [Ehrlenspiel 2003, Schwankl 2002]

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Paarweiser Vergleich Ziel des Paarweisen Vergleichs ist das Aufstellen einer Rangfolge gegebener Objekte hinsichtlich eines bestimmten, bei allen Objekten ausgeprägten Kriteriums. Die Methode ist insbesondere dann geeignet, wenn die Ausprägung des zu untersuchenden Kriteriums mehr qualitativ als quantitativ bestimmbar ist oder deutlich subjektiven Charakter aufweist (zum Beispiel Produktdesign). Im Rahmen einer Bewertung können Kriterien auch hinsichtlich ihrer Bedeutung oder die Lösungsalternativen hinsichtlich eines wichtigen Merkmals verglichen werden. Es werden je zwei Objekte mittels einer Präferenzaussage im Sinne des betrachteten Kriteriums beurteilt (zum Beispiel „A ist besser als B“) und aus der Gesamtheit aller Vergleiche wird eine Rangfolge der Objekte abgeleitet. Zunächst stellt man die zu vergleichenden Objekte in einer Matrix gegenüber (Präferenzmatrix), woraufhin jedes einzelne Objekt mit jedem anderen direkt verglichen wird. Bei der Betrachtung von Lösungsalternativen werden die Aussagen „besser“ oder „schlechter“ getroffen, eine Erweiterung stellt zum Beispiel ein „ebenbürtig“ dar. Der Vergleich wird numerisch in Punkten ausgedrückt (zum Beispiel -1 = schlechter, 0 = ebenbürtig, +1 = besser). Beim Vergleich von Bewertungskriterien gelten die Prädikate „weniger wichtig“ oder „wichtiger“ (-1, +1). Schließlich werden die Werte zeilenweise aufaddiert und es erfolgt die Bildung einer Rangfolge der Alternativen anhand der Punktesummen. Als Hilfsmittel zur übersichtlichen Darstellung des Vergleichs und der mathematischen Auswertung der Ergebnisse ist die Benutzung eines Tabellenkalkulationsprogramms sinnvoll. Dem im Vergleich zu anderen Bewertungsmethoden niedrigeren Aufwand steht eine geringere Aussagekraft der Ergebnisse gegenüber, da lediglich eine Reihenfolge der Betrachtungsobjekte, aber keine quantitativen Unterschiede gebildet werden. Wenn genauere Aussagen gefordert sind, kann der beschriebene einfache paarweise Vergleich mittels einer Angabe der Abstände zwischen den Objekten erweitert werden. Dadurch wird letztendlich die Breite der Werteskala erhöht (Paarweiser Vergleich mit Gewichtung, zum Beispiel „A ist bezüglich des sportlichen Aussehens dreimal besser als B“). Literatur: [Ehrlenspiel 2003] Plausibilitätsanalyse Mithilfe der Plausibilitätsanalyse soll eine kritische Überprüfung der Ergebnisse von Analysen oder Bewertungen erreicht werden, um darauf basierende Entscheidungen sicherer zu machen und eine „Zahlengläubigkeit“ zu vermeiden. Die Methode wird dann eingesetzt, wenn aus einer Analyse oder einer formalen Bewertung Ergebnisse vorliegen, hinsichtlich deren Güte noch Unsicherheit

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besteht. Wichtig ist, dass das Vorgehen und die Rahmenbedingungen jeweils sorgfältig dokumentiert werden und entsprechende Unterlagen verfügbar sind. Das Ergebnis aus Analyse oder Bewertung wird bei der Plausibilitätsanalyse mit dem subjektiv erwarteten Ergebnis oder der vorausgegangenen Ergebnishypothese verglichen. Sollten sich dabei signifikante Abweichungen abzeichnen, muss das Ergebnis intensiver überprüft werden. Die Analyse besteht aus vier aufeinander aufbauenden Ansätzen, wobei nach jedem Schritt zu prüfen ist, inwieweit die Ergebnisse abweichen und ob der nächste Schritt angebracht ist. Der erste Schritt ist eine reine Überprüfung auf formale Fehler. Im zweiten Schritt wird die ausreichende Vollständigkeit der berücksichtigten Merkmale geprüft. Unter Umständen wurden bei der Analyse 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. Als letzter Schritt kann eine Sensitivitätsanalyse erfolgen. Falls die Differenz zwischen ermitteltem und intuitiv erwartetem Ergebnis nicht behoben wird, soll diese zumindest begründbar sein. Auf keinen Fall sind die Zahlenwerte solange zu manipulieren, bis das subjektiv erwartete Ergebnis rechnerisch bestätigt werden kann. Die Untersuchung eines Bewertungsergebnisses auf Plausibilität hin bewirkt durch die Kombination von Systematik und Intuition eine kritische Auseinandersetzung mit dem Ergebnis, welches in einer erhöhten Entscheidungssicherheit resultiert. Unter Umständen kommt auch der Effekt hinzu, dass intuitive Vorstellungen korrigiert werden können, insbesondere wenn diese auf einer unbewussten Überbewertung einzelner Kriterien beruhen, deren Bedeutung mittels dieser Methode in geordneter Form überdacht wird. 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. Literatur: [Daenzer 2002] Portfolio Ziel der Anwendung eines Portfolios ist es, Entscheidungen auf Basis einer Analyse durch eine geeignete Darstellung vorzubereiten. Ein Portfolio verdichtet und visualisiert auf einfache, anschauliche und einprägsame Weise grafisch eine größere Zahl von Informationen. Es stellt die untersuchten Objekte eher qualitativ gegenüber, es können also auch nicht quantifizierbare Größen wie zum Beispiel die Attraktivität einer Technologie gegenüber der aktuellen Kompetenz bezüglich dieser Technologie dargestellt werden.

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Zunächst werden die zwei Dimensionen (Achsen) des Portfolios festgelegt, die üblicherweise in einem Spannungsverhältnis (zum Beispiel Innovationsgrad zu Reifegrad eines Produkts) zueinander stehen. Die Achsen können qualitative Stufungen wie „gering – mittel – hoch“ enthalten. Anschließend werden die zu betrachtenden Objekte (zum Beispiel Produktfamilien, Technologien) im Portfolio eingetragen, indem sie durch Kreise oder andere Symbole gekennzeichnet werden. Die Symbole können genutzt werden um zum Beispiel durch ihre Größe oder Farbgebung auf die Bedeutung, eine Klassifizierung oder Umsatzgröße hin zu weisen. Auf diese Weise erhält man ein Ist-Portfolio. Je nach Einordnung im IstPortfolio werden mögliche Strategien diskutiert. Optional werden die SollPositionen für den betrachteten Planungshorizont erstellt. Auf diesem Wege erhält man das Soll-Portfolio, das die zukünftig angestrebte Lage der betrachteten Objekte wiedergibt. Die Stärke der Portfolios liegt vor allem in ihrer Anschaulichkeit. Jedoch muss darauf hingewiesen werden, dass Portfolioanalysen kein "Allheilmittel" sind, da Informationen sehr stark abstrahiert und damit reduziert werden. Daher werden hohe Anforderungen an den Benutzer sowohl beim Aufstellen als auch bei der Beurteilung eines Portfolios gestellt. Literatur: [Bürgel et al. 1996, Seibert 1998] Präsentation Präsentationen dienen der Vermittlung von vorbereiteten Inhalten an einen ausgewählten Teilnehmerkreis. Das jeweilige Publikum (Kunden, Vorgesetzte, Kollegen, Mitarbeiter etc.) muss mithilfe einer Präsentation hinsichtlich bestimmter Inhalte und Zusammenhänge, die ihm noch nicht bekannt sind, informiert, motiviert und/oder überzeugt werden. Die Darstellung der Inhalte muss in übersichtlicher Form erfolgen. Dies kann durch den Einsatz unterschiedlicher Medien unterstützt werden. Bei der Vorbereitung werden das genaue Thema und das Ziel der Präsentation festgelegt. Auch muss geklärt werden, welches die Zielgruppe sein wird, um die Präsentation auf die entsprechenden Vorkenntnisse und Interessen abstimmen zu können. Anschließend wird ein sinnvoller Ablauf erarbeitet. Die Präsentation sollte so aufgebaut sein, dass Zusammenhänge vom Zuhörer schnell erfasst und verstanden werden können. Hieraus ergeben sich die benötigten Hilfsmittel, wie ein passender Medieneinsatz und die Organisation der Präsentation. Zur Eröffnung erfolgen zuerst die Begrüßung des Publikums, die eigene Vorstellung und eine kurze Darstellung des Grundes für die Präsentation. Dann folgt ein kurzer Überblick über die Inhalte und die Gliederung der Präsentation sowie im Hauptteil die strukturierte Darlegung der Inhalte. Der Vortragende setzt gezielt Gestik und Mimik ein. Hilfsmittel wie Karten oder Zeiger, Stifte etc. müssen routiniert eingesetzt werden. Besondere Beachtung sollte dem freien Sprechen gewidmet werden, wobei die Stimme gezielt eingesetzt werden kann (Lautstärke, Tempo,

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Stimmlage). Während des Vortrags ist es wichtig, Blickkontakt zu den Teilnehmern zu halten. Zum Schluss der Präsentation erfolgen eine Zusammenfassung der Inhalte und die Wiederholung der Kernaussage des Vortrags. Schließlich steht der Vortragende für weitere Fragen zur Verfügung. Präsentationen können sich sehr gut eignen, um selbst komplexe Inhalte einem Publikum anschaulich näher zu bringen. Ein zu schnelles Vorgehen, bei dem komplexe Zusammenhänge nicht ausreichend erklärt werden, lässt jedoch die Aufmerksamkeit des Publikums schnell sinken. Auch ein zu ausführliches Darlegen von Zusammenhängen oder ein Vorlesen von Texten auf Folien führt zu gelangweilten Zuhörern. Wie gut die Aussage der Präsentation bei den Zuhörern ankommt, ist vor allem eine Frage des Selbstbewusstseins und der inneren Überzeugung des Vortragenden. Literatur: [Seifert 2003, Will 2001] Prinzipien In Situationen mit scheinbar unlösbaren Widersprüchen kann die Anwendung von Prinzipien wesentlich zur Lösungsfindung beitragen. Diese Prinzipien haben einen heuristischen Charakter, sie sind aus Erfahrungen oder der empirischen Untersuchung von Praxisbeobachtungen abgeleitet worden. Statt eines Kompromisses soll mit ihrer Hilfe durch die gezielte Änderung des technischen Konzeptes eine Lösung des Widerspruchs gefunden werden. Die Prinzipien werden zur Überwindung von Widersprüchen, Zielkonflikten und auch bei der Verbesserung von technischen Lösungen eingesetzt. Die Nutzung der heuristischen Prinzipien kann auch ganz allgemein zur Anregung der Kreativität während der Lösungssuche dienen. Ausgehend von einer Problemformulierung wird geprüft, welche der Prinzipien grundsätzlich zielführend sein könnten. Damit werden dem Entwickler auf abstraktem Niveau Anregungen zur Lösung von Problemen und Überwindung von technischen Widersprüchen/Zielkonflikten und damit zur Lösungsfindung gegeben. Grundsätzlich kann auf die Sammlungen von Prinzipien [Pahl et al. 2003, Altschuller 1984] unmittelbar zugegriffen werden. Im Fall der Prinzipiensammlung von Altschuller ist auch eine Auswahlunterstützung in Form einer speziellen Zugriffsmatrix gegeben. Beispiele für Prinzipien nach Pahl/Beitz [Pahl et al. 2003]: x x x x

Prinzip der Kraftleitung, Prinzip der Aufgabenteilung, Prinzip der Selbsthilfe, Prinzip der Stabilität und Bistabilität.

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Beispiele für Prinzipien nach Altschuller [Altschuller 1984, Herb 2000]: x x x x x

Prinzip der Zerlegung, Prinzip der Abtrennung, Prinzip der Gegenmasse, Prinzip der Rückkopplung, Prinzip der Anwendung zusammengesetzter Stoffe.

Der Anwender erhält unter Umständen entscheidende Anregungen bei der Suche nach neuen Lösungen, wobei natürlich nicht jedes geeignet erscheinende Prinzip zwingend zu einer technisch realisierbaren Lösung führt. Literatur: [Altschuller 1984, Herb 2000, Pahl et al. 2003] Problemformulierung Problemformulierungen werden im Entwicklungsprozess vorgenommen, um die Handlungen stets an den wesentlichen Entwicklungszielen auszurichten. Wegen der sich im Verlauf des Prozesses ändernden Situation müssen die Problemformulierungen fortlaufend aktualisiert und ergänzt werden. Die Ermittlung von Anforderungen führt zu einer unüberschaubar großen Anzahl von Anforderungen und deren Beziehungen, wodurch ohne geeignete Maßnahmen das Risiko einer zunehmenden Handlungsunfähigkeit entsteht. Zur Reduzierung dieses Risikos ist eine Fokussierung auf die jeweils wesentlichen Anforderungen für die Entwicklung erforderlich. Auch im laufenden Entwicklungsprozess sind, bedingt durch eine ständige Neuorientierung, die Problemformulierungen für den einzelnen Entwickler wie auch ein Team von grundlegender Bedeutung. Problemformulierungen sollen als möglichst konkrete Handlungsanweisung die gezielte Lösungssuche anstoßen. Sie können aus der diskursiv geprägten Betrachtung des Vorgehens resultieren. Die Analyse mittels der relationsorientierten Funktionsmodellierung zeigt Schwachstellen und Widersprüche auf, die in Form von Problemformulierung Leitlinien für die weiteren Handlungen in der Entwicklung bieten. Ähnlich sind auch die Ergebnisse der Freiheitsgradanalyse zu verarbeiten, die aufzeigen, was überhaupt an einem System geändert werden kann oder darf. Diese Änderungsmöglichkeiten gepaart mit den Zielen der Anforderungsliste führen zu weiteren Problemformulierungen. Die generierten Problemformulierungen wirken im Sinne von Handlungsaufforderungen und fördern zielgerichtete Aktivitäten durch die Konzentration auf die jeweiligen Konflikte oder Widersprüche. Außerdem wird die Kreativität der Produktentwickler durch abstrakte, sprachliche Anreize gezielt stimuliert und es wird eine problem- und situationsangepasste Methodenauswahl für die Lösungssuche unterstützt. Literatur: [Terninko 1998, Wulf 2002]

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Prognose Prognosen dienen der Erarbeitung begründeter Zukunftsaussagen mit spezifischem Wahrscheinlichkeits- und Bedingungscharakter über bestimmte Objekte. Das Ziel der Prognosetätigkeit ist, eine möglichst genaue Auskunft über bestimmte zukünftige Ereignisse zu erhalten, um eine optimale Handlungsentscheidung treffen zu können [Khosrawi-Rad 1991]. Prognosen können immer dann erstellt werden, wenn ausreichend Informationen zur Entwicklung bestimmter Sachverhalte vorliegen und die Abhängigkeiten der jeweils wesentlichen Merkmale grundsätzlich in Form von Modellen beschreibbar sind. Zur Erstellung von Prognosen sind gleichzeitig analytische und kreative Fähigkeiten gefragt. Ein Verfahren zur Prognose der Entwicklung von Merkmalen zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Zukunft kann nicht allgemein gültig angegeben werden. Es gibt aber einige grundsätzliche Vorgehensweisen: x Entwicklung fortschreiben oder simulieren: Ist die bisherige Entwicklung eines Merkmals bekannt, so kann sie mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit in die Zukunft fortgeschrieben werden. x Entwicklungen und ihre Merkmale überzeichnen: Vor allem Extremprojektionen können ermittelt werden, indem die Entwicklung der Merkmale überzeichnet wird. x Entwicklungen bewusst beschleunigen: Auch die Beschleunigung gegenwärtiger Entwicklungen kann zu interessanten Zukunftsmodellen führen. Dieses Vorgehen wird häufig bei technischen Merkmalen angewendet. x Umfeldentwicklungen bewusst einbeziehen: Insbesondere für Merkmale mit hohen Passivwerten (werden stark von anderen beeinflusst) können Projektionen gefunden werden, indem die Wirkungen anderer Einflussgrößen beziehungsweise Umfeldparameter auf dieses Merkmal überprüft werden. x Zukunftsprojektionen aus Prozessen ermitteln: Häufig können Entwicklungsmöglichkeiten von Merkmalen an aktuell laufenden Prozessen und damit verbundenen Weichenstellungen festgemacht werden [Gausemeier 2001]. Die Verlässlichkeit einer Prognose hängt vor allem von den Eingangsdaten und der Sorgfalt der Durchführung der Methode ab. Eine gute Prognose enthält immer retrospektive, aktuelle und vor allem perspektivische Aspekte. Zukünftige Entwicklungen lassen sich nie genau vorhersagen. Je nach Interessenlage wird die Zukunft oft „rosarot“ oder „schwarz“ prognostiziert. Daher sollte die Durchführung von Prognosen sehr behutsam und fundiert geschehen und die jeweilige Eintrittswahrscheinlichkeit nicht zu hoch eingeschätzt werden. Literatur: [Gausemeier et al. 2001, Khosrawi-Rad 1991]

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Punktbewertung Mit einer Punktbewertung können aus einer Menge alternativer Lösungen der oder die Favoriten hinsichtlich der Erfüllung einer bestimmten Anzahl von Kriterien ermittelt werden. Die Methode eignet sich beim Vorliegen mehrerer Lösungsalternativen sowie der Betrachtung von Kriterien, die etwa die gleiche Bedeutung haben und deren Ausprägungen sich, zumindest näherungsweise, quantitativ erfassen lassen. Besitzen die Kriterien eine stark unterschiedliche Bedeutung, so ist eine gewichtete Punktbewertung durchzuführen. Die Bildung eines Gesamturteils erfolgt mithilfe von Punktwerten durch die Addition von Einzelurteilen bei gleichwertiger Betrachtung aller Kriterien. Zunächst werden die Bewertungskriterien bestimmt, welche sich an den Anforderungen sowie der aktuellen Entscheidungssituation orientieren. Über die einzelnen Kriterien werden für jede Lösungsalternative Einzelurteile gebildet, indem je nach Erfüllungsgrad Punktwerte vergeben werden. Wertfunktionen können helfen, diesen Bewertungsschritt möglichst objektiv zu gestalten. Die Bildung des Gesamturteils ergibt sich durch die Addition der Einzelpunkte. Die Punktesumme der verschiedenen Alternativen dient als Entscheidungshilfe bei der Auswahl einer Lösung. Ergibt sich kein eindeutiger Favorit, können die verbleibenden Lösungsalternativen in einer gewichteten Bewertung genauer untersucht werden. Es ist vorteilhaft, zur Generierung strukturierter Darstellungen der Bewertung und automatischen Bildung der Summenwerte ein Tabellenkalkulationsprogramm zu verwenden. Die Methode ermöglicht quantitative Aussagen über die bestehenden Alternativen bei geringerem Aufwand als beispielsweise bei einer gewichteten Punktbewertung oder einer Nutzwertanalyse. Literatur: [Ehrlenspiel 2003] Punkten Das Punkten ist Teil der Moderationstechnik und wird vorrangig bei Abstimmungsprozessen oder zur Ermittlung von Meinungsbildern genutzt. Das Anbringen von Punkten zur Bewertung erarbeiteter Alternativen oder Themensammlungen auf Pinnwänden, Tafeln etc. wird eingesetzt, um Prioritäten aus Sicht der Teilnehmer zu ermitteln. Das Punkten lässt sich in eine „Ein-Punkt-“ und in eine „Mehr-Punkt-Vergabe“ gliedern. Bei der Ein-Punkt-Vergabe erhält jeder Teilnehmer nur einen Punkt, wodurch die Beantwortung einer eher polarisierenden Frage unterstützt wird. Bei der Mehr-Punkt-Abfrage erhält jeder Teilnehmer mehrere Punkte. Ist n die Zahl der zur Abstimmung stehenden Alternativen, so stehen jedem Teilnehmer üblicherweise n/2 Punkte, maximal jedoch 5 zur Verfügung. Zur Vermeidung einer zu starken Häufelung von Punkten kann vereinbart werden, dass jeder Teilnehmer

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zum Beispiel nur maximal zwei oder drei Punkte pro Antwortalternative anbringen darf. Im Anschluss an die Verteilung der Punkte wird das Ergebnis ausgewertet und gemeinsam mit den Teilnehmern interpretiert. Mithilfe des Punktens lässt sich häufig ein schnelles Ergebnis erzielen, das lange Diskussionen erübrigt und Entscheidungsprozesse beschleunigt. Bei komplexen Entscheidungssituationen kommt es jedoch zu einem wenig differenzierten Gesamturteil. Auch hat der Moderator unter Umständen großen Einfluss auf den Abstimmprozess. QFD (Quality Function Deployment) Quality Function Deployment (QFD) ist eine Methode, um in fachübergreifender Teamarbeit Kundenforderungen und Kundenerwartungen zielorientiert in die Umsetzung in Produkte einzubinden. Die Entwicklungsschwerpunkte müssen aus den wesentlichen Anforderungen potenzieller Kunden abgeleitet werden. Durch die Konzentration auf diejenigen Produktmerkmale mit starkem Kundenbezug wird „Overengineering“ verhindert, was zu einer verkürzten Entwicklungszeit, niedrigeren Kosten und dadurch verbesserten Marktchancen führt. Da QFD nur in einem interdisziplinären Team durchgeführt werden kann, wird dadurch auch die Kommunikation im Produktentwicklungsprozess verbessert. QFD lässt sich prinzipiell in allen Phasen der Produktentstehung anwenden. Im Rahmen der Produktplanungsphase wird QFD eingesetzt, um die Merkmale zu erkennen beziehungsweise herauszustellen, mit denen die Kundenanforderungen an das Produkt erfüllt werden. Die Methode eignet sich besonders gut bei einem relativ geringen Neuheitsgrad der Entwicklung und einem bereits bestehenden Markt (zum Beispiel Anpassungskonstruktionen). Sie kann aber auch auf technische Prozesse, Dienstleistungen, die Entwicklung von Marketing- und Geschäftsstrategien etc. angewendet werden. Das QFD-Team besteht aus ungefähr drei bis acht Personen und verfügt über entsprechende Fachkompetenz bezüglich Produktplanung, Entwicklung/Konstruktion, Qualitätsmanagement, Beschaffung, Herstellung/Prüfung, Controlling, Marketing/Vertrieb und Service. Bei der Anwendung von QFD wird gemeinsam ein „House of Quality“ (HoQ) erarbeitet. Dazu werden Einflussfaktoren auf das neue Produkt und Zusammenhänge besonders zwischen Anforderungen und Merkmalen des Produkts systematisch ermittelt und anhand einer Verknüpfung mehrerer Tabellen und Matrizen übersichtlich dargestellt und bewertet. Der Einsatz von QFD unterstützt die Übersetzung der recht allgemein formulierten Kundenforderungen in quantifizierbare Merkmale für die Entwicklung. Folgende Schritte sind für einen erfolgreichen Einsatz von QFD während der Produktdefinition sinnvoll:

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x Ermitteln der Kundenforderungen (Interview, Fragebogen, Auswertung von Reklamationen und Garantiefällen etc.), x Benchmarking des eigenen (Vorgänger-)Produkts mit Wettbewerbsprodukten (bezüglich der Erfüllung von Kundenforderungen und der technischen Daten), x Zusammenstellung der wesentlichen Produktmerkmale bezüglich der Kundenforderungen, x Bewertung der Stärke der Verknüpfungen zwischen Kundenforderungen und Produktmerkmalen (manchmal auch Qualitätsmerkmale genannt) über eine Matrix, x Analyse der Produktmerkmale auf mögliche Inkonsistenzen und Zielkonflikte (mittels Korrelationsmatrix), x Festlegen der technischen Zielwerte für das neue Produkt, x Ermitteln der zukünftigen Entwicklungsschwerpunkte unter Berücksichtigung starker Beziehungen zu Kundenwünschen, Zielkonflikten, technisch anspruchsvollen Lösungen etc., x Reflexion und Diskussion des Ergebnisses, Überprüfung auf Plausibilität. Durch die Aufforderung, ein HoQ als Komposition der relevanten Matrizen und Tabellen zu errichten, wird das QFD-Team angehalten, alle notwendigen Informationen zu beschaffen, und transparente, nachvollziehbare Entscheidungsgrundlagen zu erarbeiten. Der Einsatz von QFD hinterlässt als Ergebnis nicht nur ein ausgefülltes HoQ und damit eine dokumentierte Entscheidungsgrundlage. Die intensive Beschäftigung mit dem zu entwickelnden Produkt verbessert das Verständnis des Gesamtsystems, was bei der Lösungssuche einen großen Nutzen darstellt. Das Team wird angehalten, strukturiert vorzugehen und sich auf das Wesentliche zu konzentrieren. Dadurch, dass QFD immer in interdisziplinären Teams durchgeführt wird, lassen sich die erarbeiteten Ergebnisse besser im Unternehmen kommunizieren, weil alle wichtigen Abteilungen eingebunden sind. Durch den „Zwang“ zum interdisziplinären Arbeiten wird abteilungsbezogenes Denken durch Denken in Prozessen abgelöst und betriebsinterne Mauern werden „reduziert“. Wichtig bei der Durchführung ist, dass man sich auf die wesentlichen Kundenforderungen und Produktmerkmale konzentriert, da ansonsten der Aufwand zu groß wird. Dies kann dann zu einer frustrierend langen Bearbeitungsdauer, unübersichtlichen Matrizen und zur Demotivation des Teams führen. Literatur: [Akao 1992, Danner 1997, King 1994, Reinhart et al. 1996] Recherche Die Recherche dient der Informationsbeschaffung bei offenen Sachverhalten und wird in allen Phasen der Produktentwicklung, zum Beispiel zur Klärung von Anforderungen oder zur Lösungssuche, angewandt. Zu Beginn muss geklärt werden, welches Ziel mit der Recherche verfolgt wird und auf welche Art und Weise diese durchgeführt werden soll. Zur Recherche

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eignen sich ergänzend zu internen Berichten (Inventur) besonders Bibliotheken, Datenbanken, Fachzeitschriften, Kataloge sowie Expertengespräche. Rechnergestützte Werkzeuge wie Agentensysteme können hilfreiche Unterstützung bieten. Rechercheergebnisse müssen zum Beispiel mithilfe einer Vorauswahl hinsichtlich der jeweiligen Bedeutung wie auch der Inhalte klassifiziert werden. Die Recherche kann zur gezielten Informationsbeschaffung oder auch zur Analogiebildung für offene Fragestellungen genutzt werden. Problematisch ist die enorme Informationsflut, die heutzutage beispielsweise durch das Internet oder auch viele papierbasierte Publikationen entsteht. Schwierig ist auch die Beurteilung der Qualität und Aktualität der reichlich vorhandenen Informationen. Reizwortanalyse Die Reizwortanalyse wird in Situationen eingesetzt, in denen ein Loslösen von gedanklichen Fixierungen oder Barrieren erforderlich ist. Als eine der Kreativitätsmethoden wird sie insbesondere dann zur Lösungsfindung eingesetzt, wenn die Entwicklung neuartiger Lösungen angestrebt wird. Das Anwenden der Reizwortanalyse ermöglicht es, sich einem Problem von einem anderen mentalen Standpunkt aus zu nähern. Dabei wird die Aufmerksamkeit zunächst sehr intensiv auf andere Sachverhalte gelenkt, um später wieder zum Problem zurückzukommen. Zu Beginn werden die Gedanken auf etwa sechs bis zehn Reizwörter gerichtet. Diese können zufällig aus einer vorgegebenen Liste oder aus einem Lexikon ausgewählt werden. In einem Team von ungefähr drei bis acht Personen werden zu diesen Reizwörtern jeweils etwa fünf bis zehn Assoziationen gebildet und selbst ebenso in Assoziationsketten weiterentwickelt. Zur Unterstützung können Fragen zum Reizwort oder den ersten Assoziationen gestellt werden. Abschließend wird aus diesen Assoziationen auf die eigentliche Problematik zurückgeschlossen. Diese Rückkopplungen – man spricht auch von bisoziativen Verbindungen – können nun Ansätze für Lösungsalternativen des gegebenen Problems liefern. 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. Die Reizwortanalyse fördert in erheblichem Maß das laterale Denken und den bewusst vollzogenen Perspektivenwechsel und bietet so Unterstützung bei angestrebten Innovationen. Eventuell können Personen, welche die Methode noch nicht kennen, stark gehemmt sein und so das erfolgreiche Durchführen der Methode erschweren. Für die Anwendung ist daher ein erfahrener Moderator sinnvoll. Dem hohen Zeitaufwand steht die Chance entgegen, einen wichtigen Schritt in der Entwicklung machen zu können. Literatur: [Backerra et al. 2002]

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Relationsorientierte Funktionsmodellierung Die relationsorientierte Funktionsmodellierung dient dazu, eine Problemstellung darzustellen und zu analysieren, um im nächsten Schritt Zielkonflikte beheben zu können. Diese können dann mit weiteren Teilmethoden bearbeitet werden. Die Modellierung der Funktionen (auch Elemente oder Eigenschaften) eines Produktes erfolgt mit festgelegten Arten von Verknüpfungen. Die relationsorientierte Funktionsmodellierung hilft, die betrachtete Problemstellung hinsichtlich ihrer Stärken und Schwächen geistig zu durchdringen. In einem relationsorientierten Funktionsmodell werden für das System nützliche und schädliche Funktionen unterschieden. Bei der Erstellung dieses Funktionsmodells wird nach den folgenden Schritten vorgegangen: 1. Ermittlung der wesentlichen nützlichen Funktionen des betrachteten Systems. 2. Ermittlung der wesentlichen schädlichen Funktionen des betrachteten Systems. 3. Beantwortung von vier Fragen an die (wesentliche) nützliche Funktion und Ergänzung des Funktionsmodells um die daraus resultierenden zusätzlichen Funktionen:  Wird diese nützliche Funktion für die Erfüllung einer weiteren nützlichen Funktion benötigt?  Verursacht diese nützliche Funktion irgendwelche schädlichen Funktionen?  Wurde diese nützliche Funktion eingeführt, um eine schädliche Funktion zu unterdrücken?  Setzt diese Funktion die Erfüllung weiterer nützlicher Funktionen voraus? 4. Beantwortung von vier Fragen an die (wesentliche) schädliche Funktion und Ergänzung des Funktionsmodells um die daraus resultierenden zusätzlichen Funktionen:  Wird diese schädliche Funktion durch eine andere schädliche Funktion verursacht?  Verursacht diese schädliche Funktion weitere schädliche Funktionen?  Wird diese schädliche Funktion durch eine nützliche Funktion verursacht?  Wurde eine nützliche Funktion eingeführt, um diese schädliche Funktion zu unterdrücken? 5. Für die neu hinzugekommenen Funktionen werden die Punkte 3. und 4. wiederholt und das Funktionsmodell wird um weitere Funktionen und ihre Verknüpfungen ergänzt. 6. Der Aufbau des Funktionsmodells wird dann abgebrochen, wenn alle relevanten nützlichen und schädlichen Funktionen des betrachteten Systems abgebildet sind.

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Die Methode kann alleine oder in einem Team durchgeführt werden. Die Durchführung im Team hat den Vorteil, dass viele Vorfixierungen überwunden werden können und in klärenden Gesprächen viel Wissen ausgetauscht werden kann. Häufig entstehen dabei schon viele Ideen für die spätere Umsetzung. Als Ergebnis der Methode können Problemformulierungen für die weitere Entwicklung abgeleitet werden. Literatur: [Terninko 1998] Reverse Engineering Reverse Engineering als „umgekehrtes Entwickeln“ wird eingesetzt zur Beschaffung von Informationen über bereits vorhandene Lösungen/Produkte. Daraus können zum Beispiel Anforderungen und nützliche Anregungen für neue oder verbesserte Lösungen resultieren. Auch im Rahmen eines Produktbenchmarking wird das Reverse Engineering eingesetzt. Voraussetzung für die Anwendung des Reverse Engineering ist die Möglichkeit, eine umfassende Analyse des zu untersuchenden Objektes durchführen zu können. Bei der Analyse technischer Produkte muss das Objekt im Original zur Verfügung stehen. Beim Reverse Engineering werden Objekte analysiert, die einen gewissen Bezug zur aktuellen Problemstellung haben oder eine Lösung dafür anbieten. Dabei werden die Lösungen bereits realisierter Produkte oder Systeme schrittweise und damit nachvollziehbar betrachtet. Die Untersuchung besteht in einem gedanklichen oder sogar tatsächlichen Zerlegen der zu analysierenden Objekte. Üblich ist die Analyse von vergleichbaren Produkten oder Prozessen eines Wettbewerbers oder aus dem eigenen Unternehmen. Auch ähnliche Produkte oder Baugruppen und Prozesse, die über für die Betrachtung relevante Teilfunktionen verfügen, sind von Interesse für ein Reverse Engineering. Die gefundenen Lösungen können entweder direkt (soweit das patentrechtlich zulässig ist) oder indirekt als Ausgangspunkt für gezielte Variationen verwendet werden. Das Reverse Engineering ermöglicht einen umfassenden Einblick in den Stand der Technik, auch bei Wettbewerbsprodukten. Die ermittelten Lösungen sind bereits erprobt und ihre Qualität kann sicher beurteilt werden. In Abhängigkeit vom Analyseumfang ist eine mehr oder weniger aufwendige technische Ausstattung sowie das Hinzuziehen von Experten erforderlich. Bei komplexen Produkten kann das Reverse Engineering einen hohen Aufwand an Zeit und Kosten erfordern. Darüber hinaus verleitet das Suchen in alten Lösungen dazu, keine neuen und innovativen Ansätze zu entwickeln. Literatur: [Dreger 1992, Pahl et. al. 2003]

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Schätzen Schätzen erlaubt ein schnelles Generieren geforderter Informationen, die nicht vorliegen oder nicht in der geforderten Zeit auf anderem Wege beschafft werden können. Wenn Berechnungen, numerische Simulationen oder Versuche aus Gründen des zu hohen Aufwands nicht durchgeführt werden können, so muss geprüft werden, ob ausreichende Erfahrungen und Kenntnisse für eine Schätzung vorliegen. Das Schätzen muss sich auf abrufbare Erfahrungen mit ähnlichen Situationen, das Aufteilen der Gesamtschätzung sowie Vergleiche mit ähnlichen Objekten nicht aber auf ein „vages Gefühl“ gründen. Durch folgende vier Maßnahmen kann die Schätzgenauigkeit erhöht werden: 1. Unterteilendes Schätzen: Infolge des Fehlerausgleichs hinsichtlich zufälliger Fehler ist die Genauigkeit des Gesamtergebnisses höher als die einzelner Schätzungen. Es ist also zweckmäßig, möglichst eine größere Zahl von Teilschätzungen vorzunehmen. Diese sind meist auch leichter und genauer zu ermitteln als eine direkte Gesamtschätzung. 2. Schätzung durch mehrere Personen: Es wirkt sich günstig auf die Genauigkeit aus, wenn mehrere kompetente Personen unabhängig voneinander eine Schätzung abgeben. Wissen und entsprechende Erfahrung sind dazu notwendig. In der Praxis hat es sich bewährt, wenn mit der Thematik vertraute Spezialisten kurz zusammenkommen und das Thema gemeinsam behandeln. 3. Kombination von Schätzung und genauer Ermittlung: Im Allgemeinen kann man bestimmende Faktoren durch Berechnung oder Vergleich mit vorhandenen Daten ähnlicher Sachverhalte genauer bestimmen als weniger bestimmende Faktoren. Der relative Gesamtfehler ist auf jeden Fall gering, wenn ein erheblicher Anteil des Schätzgegenstandes genau bestimmt wird. 4. Vergleichendes Schätzen: Schätzergebnisse werden verbessert, wenn man gewisse Stützpunkte, wie Daten ähnlicher Sachverhalte oder Mittelwerte heranzieht. Durch Vergleiche mit ähnlichen Lösungen kann (unter Umständen unter Berücksichtigung von Ähnlichkeitsanalysen) eine wesentliche Unterstützung erreicht werden. Bei einer großen Zahl von Einzelfaktoren hat es sich bewährt, über die Aufsummierung der Mittelwerte dann den Gesamtbetrag zu bestimmen. Es sollte aber nicht nur ein Mittelwert für alle Faktoren, sondern es sollten eher mehrere Mittelwerte für bestimmte Faktorarten verwendet werden. 5. Schätzen aus Erfahrung: Wird das Schätzen als Arbeitsmethode häufiger angewendet, so stellt sich aus dieser Erfahrung heraus eine gewisse Sicherheit ein. Um einen guten Lerneffekt zu erzielen, ist es immer erforderlich, die tatsächlichen Werte mit den Ergebnissen der vorherigen Abschätzung zu vergleichen und so ein Feedback zur Qualität der Schätzung zu erhalten. 6. Schätzungen lassen sich schneller durchführen als Versuche oder Berechnungen, sind dafür aber ungenauer. So vorteilhaft das Schätzen bezüglich Schnelligkeit und geringen Aufwands ist, so verbleiben doch die folgenden Nachteile:

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 Erkannte Fehler können nur ungenügend zur Verbesserung des Schätzens verwertet werden. Das Schätzen bleibt zumindest teilweise auch eine Angelegenheit „des Gefühls“.  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 kurzfristig nicht lehrbar. Die Schätzergebnisse müssen deshalb festgehalten und später mit den tatsächlich entstandenen Ausprägungen sowie deren Ursachen verglichen werden. So wird eine kontinuierliche Verbesserung der Ergebnisse erreicht. Literatur: [Ehrlenspiel et al. 2003] Sensitivitätsanalyse Die Sensitivitätsanalyse verfolgt den Zweck, die Auswirkungen einer innerhalb eines als zulässig erachteten Rahmens vorgenommenen Parametervariation auf das Endergebnis hinsichtlich der Gültigkeit und Richtigkeit sowie der Empfindlichkeit gegenüber den Parametervariationen zu überprüfen. Die Methode kann im Rahmen einer Entscheidungsvorbereitung angewandt werden, so zum Beispiel bei fast allen Verfahren der Bewertung, die mit quantifizierten Aussagen und der Bildung von Gesamturteilen aus Einzelurteilen arbeiten (Beispiele: gewichtete Punktbewertung, Nutzwertanalyse, FMEA). Vorrangig ist eine Sensitivitätsanalyse vorzunehmen, wenn die Aussagen aus bestimmten Gründen mit einer größeren Unsicherheit behaftet sind. Dies kann bedeuten, dass Kriterienausprägungen schwer zu bestimmen oder die Bewerter sehr unterschiedlicher Meinung waren. Das Wirkprinzip der Methode basiert aus der Analyse der durch eine Variation von Inputgrößen hervorgerufenen Veränderung des Gesamtergebnisses. Zunächst werden die zu variierenden Eingangsgrößen festgelegt (beispielsweise Gewichtungen und/oder Punktwerte). Sodann erfolgt die Variation der Größen in verschiedenen Kombinationen. Anschließend werden die Auswirkungen der kombinierten Variation von Inputgrößen auf das Endergebnis betrachtet, wobei eine Visualisierung der Abweichungen vom Originalergebnis hilfreich ist. Es ist in vielen Fällen sinnvoll, einerseits eine relativ geringe Parametervariation von zum Beispiel zehn oder zwanzig Prozent vorzunehmen und andererseits einzelne Parameter radikal zu verändern. Diese Simulationen zeigen sehr gut auf, wie empfindlich das Ausgangsergebnis auf Veränderungen reagiert und welche Parameter die wesentlichen Einflüsse darstellen. Sensitivitätsanalysen können aufgrund der Vielzahl an Berechnungen durchaus zeitintensiv sein. Sehr nützlich ist es deshalb, ein Rechnerwerkzeug zur Tabellenkalkulation zu verwenden, um die Berechnungen teilautomatisiert ablaufen zu lassen und die Ergebnisse ohne großen Aufwand grafisch darstellen zu können.

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Mithilfe dieser Methode lassen sich die Grenzen ermitteln, zwischen denen Inputwerte abweichen dürfen, ohne Einfluss auf die Entscheidung zu nehmen. Es können die Risiken der Entscheidung analysiert und der Abstand zwischen erwartetem Ergebnis und kritischem Wert visualisiert werden. Auch das Überblicken von "best/worst case"-Szenarios ist dadurch möglich. Literatur: als Sensibilitätsanalyse in [Daenzer et al. 2002] Strukturierung Mithilfe der Strukturierung können vorliegende Informationen in eine übersichtliche Darstellung und für den Anwender in eine für ihn nützliche Ordnung überführt werden. Durch die Strukturierung ist der Bearbeiter in der Lage, Zusammenhänge und die Auswirkung von vorgenommenen Änderungen besser zu erkennen. Ergänzend kann auch die Abstraktion zur Unterstützung eingesetzt werden, da durch diese Methode abstraktere Oberbegriffe gefunden werden können. Eine Strukturierung ist dann erforderlich, wenn Informationen in einer nicht mehr ohne weiteres überschaubaren Menge vorliegen. So müssen bei der Vorbereitung einer Analyse die Schwerpunkte identifiziert werden, die bei eben dieser Analyse zu berücksichtigen sind. Das kann durch eine Strukturierung beispielsweise nach Klassen von Einflussgrößen erfolgen. Auch bei einer Synthese ist eine Strukturierung zum Beispiel der festzulegenden Eigenschaften hilfreich, um darüber dann auch den Entwicklungsprozess zumindest teilweise zu strukturieren. Bei der Bildung einer Struktur muss, wie bei jeder Modellbildung, zunächst das Ziel der Struktur geklärt werden. Anschließend wird das System entsprechend der gewählten Gesichtspunkte auf Teilsysteme oder Elemente aufgeteilt. Häufig müssen parallel unterschiedliche Strukturen aufgebaut und betrachtet werden, um ein System hinsichtlich seiner Inhalte ausreichend zu durchdringen. Durch eine Strukturierung ist der Bearbeiter der Gefahr ausgesetzt, in festgelegten Strukturen zu denken, die so nicht der Wirklichkeit entsprechen. Er darf sich nicht dogmatisch einer Strukturierung unterwerfen, sondern sollte offen für Ergänzungen und Änderungen bleiben. Die Strukturierung ist ein individuell geprägter Prozess, bei dem die Ergebnisse sehr unterschiedlich ausfallen können. Literatur: [Daenzer et al. 2002, Dörner 2003] und unter Kostenstruktur [Ehrlenspiel et al. 2003]

Stufenweise Konsistenz Zweck einer stufenweisen Konsistenzbetrachtung ist es, basierend auf der paarweisen Zuordnung von Verträglichkeitswerten in einer Konsistenzmatrix, schrittweise konsistente Bündel der Ausprägungen von Einflussgrößen zu bilden. Ein stufenweises Vorgehen zur Ermittlung konsistenter Bündel ist insbesondere dann angezeigt, wenn mit möglichst geringem Aufwand ohne Einsatz komplexer

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mathematischer Berechnungsalgorithmen, wie zum Beispiel einer Clusteranalyse, eine pragmatische Lösung in Form einer ersten Übersicht gefunden werden soll. Ausgangspunkt für die Konsistenzbetrachtung ist die Festlegung von Konsistenzwerten in einer Konsistenzmatrix zwischen den Ausprägungen der unterschiedlichen Elemente (Einflussgrößen mit ihren Ausprägungen). Die in der Matrix identifizierten Inkonsistenzen schließen grundsätzlich eine große Menge möglicher Kombinationen aus. Beginnend bei einer wesentlichen konsistenten Kombination der Ausprägungen zweier Elemente werden nun schrittweise jeweils weitere „passende“, das heißt zu den bereits im Bündel vorhandenen Elementen konsistente Ausprägungen hinzugefügt. In dieser Weise erfolgt ein stufenweises „Durchhangeln“ durch die Konsistenzmatrix mit dem Ziel, in sich möglichst homogene Bündel zu bilden, welche sich aber untereinander bestmöglich differenzieren. Das pragmatische Vorgehen der stufenweisen Konsistenzbetrachtung ermöglicht bei kleineren Matrizen eine rasche Bildung von schlüssigen Kombinationen der Faktorausprägungen. Mit zunehmender Anzahl der zu betrachtenden Elemente verringert sich jedoch die Übersichtlichkeit einer Matrix und erhöht die Gefahr des Übersehens von Zusammenhängen. Zur vollständigen und lückenlosen Auswertung ist vor allem bei steigender Anzahl der Elemente die Verwendung entsprechender Algorithmen mathematischer Berechnungsverfahren (Clusteranalyse) hilfreich. SWOT-Analyse Die SWOT-Analyse (Strengths, Weaknesses, Opportunities and Threats) soll helfen, durch ein systematisches Vorgehen den Blick für Chancen und Risiken, Stärken und Schwächen zu öffnen und geeignete Erkenntnisse sowie Maßnahmen daraus abzuleiten. Wenn eine strukturierte Auseinandersetzung bezüglich einer Situation (beispielsweise des Unternehmens, eines Produkts oder eines Prozesses) gefragt ist, kann eine SWOT-Analyse zur Transparenz beitragen und Entscheidungen erleichtern. Die Analyse der gegenwärtigen Situation sowie zukünftiger Entwicklungen erlaubt den Einsatz der SWOT-Analyse sowohl bei vorwiegend strategischen wie auch operativ geprägten Fragestellungen. Zunächst werden die Stärken behandelt. Dazu wird mithilfe einer geeigneten Fragetechnik („Was läuft gut?“, „Wo sind wir stark?“ etc.) das Thema systematisch hinterfragt. Danach werden in gleicher Weise die Schwächen analysiert. Nach dieser Situationsanalyse werden die zukünftig zu erwartenden Chancen und Risiken behandelt. Auf jeden Fall müssen alle vier Felder nacheinander und gründlich durchleuchtet werden. Zusätzlich werden noch Fragen zu den Wechselwirkungen zwischen jeweils zwei der vier Felder gestellt („Wie können wir unsere Stärken einsetzen, um die Chancen nutzen zu können?“ oder „Was müssen wir bezüglich unserer Schwächen ändern, um die Chancen realisieren zu können?“). Die jeweiligen Ergebnisse werden zum Beispiel mit einem Mind Map festgehalten.

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Für die Bestimmung der geeigneten Maßnahmen wird nun geprüft, wie die Unterstützung der Stärken die Realisierungsmöglichkeiten für die Chancen verbessern können, wie die Wirkung von Schwächen ausgeglichen und wie eine Absicherung bezüglich der Risiken geschaffen werden kann. Der Nutzen der Methode liegt in einer strukturierten Diskussion innerhalb der Gruppe und zeigt neben den inhaltlichen Ergebnissen wertvolle Beiträge zur Teamentwicklung und zum Informationsaustausch. Literatur: [Thompson et al. 1994] Synektik Die Methode Synektik bietet eine Vorgehensweise für die kreative Lösungssuche an. Dazu werden zur Überwindung von Barrieren auf dem Weg zur Lösung Analogien mittels Elementen der Verfremdung gesucht und im Sinne der Lösungsfindung bearbeitet. Die Methode versucht das Modell der Ideenfindung mit den Elementen Problemanalyse, Inkubation, Illumination und Verifikation abzubilden. Dabei wird durch bewusste und intensive Verfremdung der Teil der Inkubation stark unterstützt. Die Zusammensetzung der Gruppe sollte der bei der Anwendung allgemeiner Kreativitätsmethoden entsprechen. Die einzelnen Verfahrensschritte erfordern eine qualifizierte Moderation. Zunächst werden in der Analyse- oder Vorbereitungsphase die Problemstellung erörtert und Informationen zum Problem gesammelt. Erste Lösungsideen werden aufgenommen und dokumentiert, um danach in den Verfremdungsprozess gehen zu können, ohne dass man sich mit seinen doch vorhandenen Ideen beschäftigen muss. Es schließt sich die Inkubationsphase an, in der eine gezielte örtliche und zeitliche Verfremdung des Problems erfolgen soll. Dies wird durch Analogiebildung beispielsweise in Form eines Brainstormings erreicht. Zunächst werden direkte Analogien zum Beispiel aus Natur, Technik, Literatur oder anderen Feldern gesucht und anschließend durch die Bildung persönlicher Analogien weiter verfremdet. Die zentrale Frage im Sinne einer Identifikation lautet dabei: „Wie fühle ich mich als …?“. Anschließend sollen die persönlichen Analogien weiter verdichtet werden, was durch die Entwicklung symbolischer Analogien geschieht, wobei möglichst paradoxe, in sich scheinbar widersprüchliche Formulierungen (Adjektiv + Substantiv) gebildet werden sollen (Kontradiktionen, zum Beispiel „verändernder Stillstand“). Schließlich werden diese Analogien wieder mit einem gegenständlichen Bereich durch erneute Bildung direkter Analogien verknüpft. Damit ist der Verfremdungsprozess abgeschlossen und viele Begriffe stehen zur Verfügung, die nun die Ausgangspunkte für die Ideenfindung bilden. Dies geschieht durch Herstellung von Verknüpfungen. Zunächst sollen die Begriffe der letzten Analogiestufe auf markante Merkmale hin untersucht werden. Diese Merkmale werden dann durch eine erzwungene Rückführung auf das Ausgangsproblem zurückgeführt. Ziel ist das spontane Bewusstwerden von

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Lösungsideen im Sinne der Illumination. Diese werden abschließend auf ihre Brauchbarkeit untersucht und weiterentwickelt. Synektik bildet natürlich ablaufende Denkprozesse einer kreativen Lösungsfindung modellhaft ab, was dazu führt, dass sie trotz ihres systematischen Aufbaus eine der wirkungsvollsten intuitiven Kreativitätsmethoden ist. Die Methode ist sehr anspruchsvoll, daher ist eine gute Moderation erforderlich. Es sind intensive Trainingsmaßnahmen erforderlich. Literatur: [Daenzer et al. 2002, Gordon 1961, Schlicksupp 1989] Synthese Die Synthese wird allgemein eingesetzt um einzelne Elemente zu einem System zu vereinigen. Dabei ist das Ziel nicht die Optimierung einzelner Baugruppen oder Teilschritte sondern das Erreichen einer guten Gesamtlösung. Die Synthese steht in intensiver Wechselwirkung mit der Analyse. Voraussetzung für eine Synthese ist das Vorliegen von Elementen, die zu einem System zusammengefügt werden können. Beispielsweise können aus mehreren Lösungsvorschlägen für Teilsysteme geeignete Gesamtlösungen oder aus mehreren Teilprozessen Gesamtprozesse geschaffen werden. Unter Synthese versteht man Informationsverarbeitung durch Bilden von Verbindungen. Im Gegensatz zur Analyse geschieht die Informationsgewinnung nicht durch Zerlegung sondern durch die (gedankliche, modellhafte) Zusammenführung einzelner Teile zu einem Ganzen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf dem Vorgang des Zusammensetzens und Kombinierens. Bei der Synthese ist generell das so genannte Ganzheits- oder Systemdenken zu empfehlen. Daraus folgt, dass immer die Gegebenheiten der Gesamtaufgabe oder des Gesamtablaufs betrachtet werden müssen. Literatur: [Daenzer et al. 2002, Pahl et al. 2003] Systemgrenze Ausgehend von der Analyse des Umfeldes eines Systems soll durch die Veränderung der (bestehenden) Systemgrenze gezielt der Betrachtungsraum bei der Suche nach Lösungsmöglichkeiten erweitert beziehungsweise eingegrenzt werden. Eine bestehende Systemgrenze infrage zu stellen empfiehlt sich immer dann, wenn nach erfolgter Lösungssuche noch keine zufrieden stellenden Lösungen für das betrachtete Problem identifiziert wurden. Auch im Rahmen der Anforderungsklärung kann die Systemgrenzenfestlegung zur Hinterfragung von Anforderungen Anwendung finden. Bei der Weiterentwicklung eines Produkts kann durch die Diskussion der Systemgrenze der Schwerpunkt der Änderungsmaßnahmen auf bestimmte Teilsysteme konzentriert werden, die zum Beispiel wenig Risiken oder Aufwand zur Folge haben werden.

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Basis für eine Festlegung der Systemgrenze ist zunächst die Diskussion und Überlegung, was betrachtet beziehungsweise nicht betrachtet werden soll. Ist der Betrachtungsbereich zu eng gewählt, besteht die Gefahr, dass wichtige Teilsysteme und Einflüsse nicht berücksichtigt werden. Bei der Systemgrenzenfestlegung werden gezielt alternativ mögliche Systemgrenzen gesucht. Im Sinne der Erweiterung oder auch der Einengung wird dabei die Systemgrenze verschoben. Damit werden auch Schnittstellen zu Systemen im Umfeld verändert. Die Festlegung der Systemgrenze kann sich auf unterschiedliche Arten von Nachbarsystemen beziehen: technische Produkte, Personen, Umwelt etc. Die Auflösung einer bestehenden Systemgrenze führt in vielen Fällen zur Generierung neuer Lösungsmöglichkeiten. Durch die Systembetrachtung wird das Verstehen erleichtert und die Konzentration auf das Wesentliche der Betrachtung geschärft. Literatur: [Ehrlenspiel 2003] Szenariotechnik Mithilfe der Szenariotechnik werden auf Basis der gegenwärtigen Situation alternative Zukunftsmodelle (so genannte Szenarios) – das heißt allgemein verständliche Beschreibungen von möglichen und in sich konsistenten Zukunftsausprägungen – erarbeitet. Durch die Analyse der Auswirkungen der Zukunftsmodelle auf das zugrunde liegende Untersuchungsfeld lassen sich Erfolgspotenziale aber auch potenzielle Gefahren erkennen und daraus wesentliche Hinweise zur Entwicklung und Bewertung von Unternehmensstrategien ableiten. Die Szenariotechnik kann somit das Treffen strategischer Entscheidungen im Führungsprozess und insbesondere den Produktentwicklungsprozess unterstützen. Die Anwendung der Szenariotechnik empfiehlt sich, wenn strategische Entscheidungen über die zukünftige Ausrichtung des Unternehmens, wie die Bildung von Entwicklungsstrategien und Entwicklungsschwerpunkten zu treffen sind. Insbesondere zur Diskussion und Beratung der Entwicklung von Geschäftsfeldern oder auch Teilen des Produktprogramms wird die Szenariotechnik herangezogen. Als erster Schritt bei der Durchführung der Szenariotechnik ist zunächst ein Gestaltungsfeld (Produkt, Produktfamilie, Geschäftsfeld etc.) festzulegen, welches durch die zu entwickelnden Szenarios betrachtet werden soll. Im nächsten Schritt werden relevante Merkmale, die nennenswerten Einfluss auf das zu betrachtende System haben, identifiziert. Diese Merkmale (Einflussfaktoren) können/sollen dabei aus unterschiedlichen Bereichen stammen (globale aber auch produktspezifische Einflussfaktoren etc.). Mithilfe einer Einflussmatrix werden die „Schlüsselfaktoren“, also die entscheidenden kritischen Merkmale aus der Vielzahl der Einflussfaktoren ermittelt. Für jeden dieser Schlüsselfaktoren werden anschließend denkbare Entwicklungsmöglichkeiten – so genannte Zukunftsprojektionen – (meist nicht mehr als drei) formuliert. Dabei kann es sich durchaus auch um extreme Annahmen handeln.

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Die Schlüssigkeit der Kombinationen einzelner Ausprägungen der Schlüsselfaktoren wird mithilfe der Konsistenzmatrix bestimmt. Mit einer anschließenden Clusteranalyse werden zueinander passende Zukunftsprojektionen zu einigen wenigen in sich hinreichend konsistenten Paketen gebündelt. Aus verschiedenen „Bündeln“ konsistenter Ausprägungen können dann Szenarios gebildet werden. Die identifizierten Szenarios gilt es „in Prosa“ zu beschreiben. Die Szenarios müssen im weiteren Vorgehen interpretiert und ihre Auswirkungen untersucht werden. Daraus abgeleitete Chancen und Gefahren sowie Maßnahmen und Konsequenzen können dann als Grundlage für die strategische Unternehmensplanung herangezogen werden. Dem Unternehmen wird es somit ermöglicht, sein strategisches Verhalten so auszurichten, dass es für verschiedene mögliche Entwicklungen tauglich ist. Man spricht dann von so genannten zukunftsrobusten Strategien mit entsprechenden Leitbildern, also Zielen, die durch die entwickelten Szenarios erreicht werden sollen. Zukunftsrobuste Strategien dienen als Grundlage für die Produktplanung und den sich anschließenden Entwicklungsprozess. Um bei der Anwendung der Szenariotechnik sinnvolle/zufrieden stellende Ergebnisse zu erreichen, ist ein vergleichsweise hoher Einsatz an Ressourcen Voraussetzung. Bei der Zusammenstellung des bearbeitenden Teams sollte darauf geachtet werden, möglichst Bearbeiter aus unterschiedlichen Bereichen des Unternehmens (Geschäftsführung, Vertrieb, Entwicklung etc.) mit einzubeziehen. Es kann durchaus sinnvoll sein, auch externe Experten in das Team zu integrieren. Für die erfolgreiche Durchführung ist ein erfahrener Moderator wichtig. Bei der Durchführung der Einfluss- wie auch der Konsistenzanalyse empfiehlt sich in den meisten Fällen die Anwendung adäquater Rechnerwerkzeuge. Die Szenariotechnik ist eine wertvolle Methode zur systematischen Auseinandersetzung mit der möglichen und denkbaren Zukunft. Bei der Erarbeitung einer zukunftsorientierten Ausrichtung regt sie die Bearbeiter als Nebeneffekt zu einer intensiven Diskussion untereinander an und fördert damit die Kommunikation. Durch das Denken in Alternativen schult das Arbeiten mit Szenarios eine strategische und zukunftsorientierte Sichtweise. Sie sensibilisiert hinsichtlich des Erkennens möglicher Chancen und Gefahren und fördert die Identifikation zukunftsrobuster Handlungsoptionen. Literatur: [Gausemeier et al. 1996] Target Costing Target Costing unterstützt die Erreichung von vereinbarten Kostenzielen. Der hohe Kostendruck ist allgegenwärtig und fordert geeignete Vorgehensweisen und Methoden. 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

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Kostensenkung gegenüber bisherigen Lösungen. Wesentlicher Teil des Target Costing ist die darauf folgende Kostenverfolgung (Ermittlung, Vergleich mit den Zielen, Maßnahmen zur Kostensenkung) während des gesamten Produktentstehungsprozesses. Dem erheblichen Aufwand stehen eine bessere Chance zur Zielerreichung und die Vermeidung eines Teils der Iterationen zur Kostenreduzierung von bereits bestehenden Produkten gegenüber. Literatur: [Ehrlenspiel et al. 2003] Technische Evolution Die Prinzipien der Evolution technischer Systeme erlauben grundsätzliche Vorhersagen über die zukünftige Entwicklung technischer Systeme, da diese in ihrer Entwicklung allgemein gültigen Grundregeln folgen. Gelingt es, ein betrachtetes System evolutionsgeschichtlich einzuordnen, kann mithilfe der Evolutionsprinzipien versucht werden, die mögliche zukünftige Entwicklung damit zu antizipieren. Die Prinzipien zur technischen Evolution werden im Rahmen der Produktplanung genutzt. Technische Systeme entwickeln sich entlang so genannter Evolutions- oder Technologie-S-Kurven. Dabei werden unterschiedliche Kennziffern des Systems (Leistung, Innovationsgrad etc.) bezüglich ihrer zeitlichen Entwicklung betrachtet. Überlegungen zur technischen Evolution beginnen mit der Einordnung des betrachteten Systems auf einer Technologie-S-Kurve. Aus der Positionierung können dann Schlüsse bezüglich der nächsten Ziele für die Weiterentwicklung des betrachteten Systems abgeleitet werden. Die Einordnung eines Produktkonzeptes oder eines bestehenden Produkts in die Phasen der Technischen Evolution unterstützt den Prozess der Produktplanung. Dadurch kann das Entwicklungspotenzial einer Technologie abgeschätzt und die Entscheidung, ob eine Technologie weiter entwickelt oder durch eine Nachfolgetechnologie ersetzt werden soll, erleichtert werden. Literatur: [Altschuller 1984, Bürgel et al. 1996, Gausemeier et al. 2001, Weule 2002] Textanalyse Mithilfe der Textanalyse kann ein Dokument schnell, ausreichend und sicher erfasst und strukturiert werden. Textdokumente in der Produktentwicklung sind beispielsweise Anfragen und Aufträge, Problembeschreibungen, Berichte, Fachartikel oder Patentschriften. Ziel ist die richtige und aufwandsarme Erfassung aller wichtigen Inhalte. Die Vorgehensweise bei der Textanalyse erfolgt vom Ganzen zum Detail, was den Umgang mit komplexen Dokumenten erleichtert. Im ersten Schritt ist es wichtig, die Strukturierung des Textes zu erkennen. Eventuell vorhandene Zwischenüberschriften oder Absätze, die das Dokument in Blöcke aufteilen, bilden die

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Grobstruktur. Durch die inhaltlichen Zusammenhänge zwischen den Überschriften und Textblöcken kann die Grundaussage des betrachteten Dokumentes extrahiert werden. Im nächsten Schritt wird die Feinstruktur über die wesentlichen Aussagen der einzelnen Textblöcke analysiert. Die Textaussagen müssen dabei nach der Qualität ihrer Inhalte strukturiert werden (abgesichert oder hypothetisch, Forderung oder Wunsch etc.). Hierbei dient die Hervorhebung von essenziellen Textpassagen oder Schlagwörtern mittels Textmarker oder Ähnlichem unterstützend. Durch Anmerkungen am Rand des Dokumentes wird das eigene Verständnis unterstützt sowie weitergehende Gesamtzusammenhänge dargestellt. Darüber hinaus kann es zielführend sein, die Aussagen des zu analysierenden Textdokumentes beispielsweise in Form eines Mind-Maps darzustellen. Auch eine kurze Zusammenfassung des Dokumentes mit eigenen Worten vereinfacht die Weiterverarbeitung der wesentlichen Aussagen des zu analysierenden Textes. Das strukturierte Vorgehen ermöglicht es dem Anwender, Inhalte verschiedenster Textdokumente rasch und aufwandsarm zu extrahieren. Neben dem Überlesen von wichtigen Aussagen wird eine mögliche Fehlinterpretation weitestgehend verhindert. Dies kann zusätzlich durch einen zweiten Leser abgesichert werden. Trendanalyse Aufgabe der Trendanalyse ist es, Trends als sich langfristig abzeichnende Entwicklungen zu ermitteln, zu quantifizieren, ihre Ursachen zu ergründen und ihre Einflussnahme beispielsweise auf das Unternehmen und seine Märkte zu beschreiben. Dabei sind Trendentwicklungen aus verschiedensten Bereichen des Unternehmensumfeldes von Bedeutung. Allgemein gültige Trendentwicklungen aus Gesellschaft und Politik sind ebenso in die Betrachtung mit einzubeziehen wie Modetendenzen und technische sowie technologische Trends. Der Einsatz einer Trendanalyse empfiehlt sich dann, wenn die Entwicklung bestimmter beschreibender Merkmale aufgrund träger Relationen als relativ stabil beurteilt werden kann. Die Veränderungen der Altersstruktur einer Gesellschaft können 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. Zur Durchführung der Trendanalyse sind alle relevanten Informationen aus dem Unternehmensumfeld zu beschaffen und zu verarbeiten. Mögliche Informationsquellen wie Patentanmeldungen, Fachmessen, Fachliteratur, Statistiken, Studien, Geschäftsberichte, Internet etc. sind fallspezifisch auszuwählen. Darauf aufbauend können Kunden- und Marktbedürfnisse sowie technologische Entwicklungen von morgen abgeschätzt werden. Nach Möglichkeit ist eine quantitative Angabe über die Wahrscheinlichkeit einer Trendentwicklung anzugeben. Neben der Eintrittswahrscheinlichkeit einer Trendentwicklung ist zudem zu untersuchen, wie stark sich der Einfluss eines Trends auf das Geschäft des Unternehmens beziehungsweise den Betrachtungsgegenstand auswirken kann.

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Die Ergebnisse einer Trendanalyse können in Prognosen einfließen. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Diagnose von Trends stets mit Unsicherheiten und subjektiver Sichtweise behaftet ist. Die Qualifikation und Erfahrung des Bearbeiters/Trendforschers sind in diesem Zusammenhang von entscheidender Bedeutung. Der Verlauf von Trends in der Zukunft ist und bleibt grundsätzlich nicht voraussagbar. Trends können sich schlagartig umkehren, oft widersprechen sich einzelne Trendentwicklungen auch gegenseitig. Literatur: [Daenzer 2002] Umsatzorientierte Funktionsmodellierung Umsatzorientierte Funktionsmodelle bilden bestimmte Eigenschaften und Relationen in Produkten in abstrakter Form ab. Sie unterstützen das Verständnis für das System und bilden seine Struktur und sein Verhalten bezüglich der Umsatzprodukte (Stoff, Energie, Information) ab. Umsatzorientierte Funktionsmodelle werden eingesetzt, um den grundlegenden Aufbau eines bestehenden oder zu entwickelnden Systems zu analysieren. Nach erfolgter Anforderungsklärung hilft die Durchführung einer Funktionsbetrachtung beim Systemverständnis und zur Vorbereitung der Suche nach Lösungsalternativen. Zunächst werden die zu sammelnden oder zu identifizierenden Funktionen gegliedert und im Funktionsmodell so dargestellt, dass zur jeweiligen Operation (Getränk abfüllen) der Zustand davor (Getränk im Tank) und danach (Getränk in Flasche) abgebildet wird. Durch die Aufgabenstrukturierung oder die Analyse eines Produkts kann ein grobes Gerüst an Funktionen definiert und in einem ersten Entwurf einer möglichen Funktionsstruktur modelliert werden. Ausgehend von diesem Entwurf werden auf abstraktem, lösungsneutralem Niveau die Funktionen abgebildet und vernetzt. Die Betrachtung eines Systems anhand von umsatzorientierten Funktionen beschreibt das Produkt auf einer lösungsneutralen Ebene und vermeidet damit das Denken in eingefahrenen, vorfixierten Lösungen bei einer sich anschließenden Beurteilung oder Ideen- und Lösungssuche. Eine funktionale Beschreibung eröffnet damit auch den Zugang zu Lösungen aus anderen Bereichen oder Disziplinen. Die Strukturierung des Systems durch die Betrachtung in Funktionen ist gleichzeitig wertvoller Bestandteil der Dokumentation. Literatur: [Ehrlenspiel 2003] Ursache-Wirkungsanalysen Ursache-Wirkungsanalysen helfen, den kausalen Zusammenhang und die Abhängigkeit zwischen Ursachen und Wirkungen zu ermitteln. Die Analyse zielt dabei in zwei Richtungen: Zum einen erfolgt eine Analyse von Ursachen („Was ist der

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Grund?“) und zum anderen eine Analyse von Wirkungen („Was könnte passieren?“). 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. Da diese Wirkungskette beinahe beliebig fortgeführt werden kann, muss ein sinnvoller Abschluss festgelegt werden. Grundsätzlich kann die Ursache-Wirkungsanalyse sowohl vorwärts als auch rückwärts gerichtet sein. Im ersten Fall wird von der am Anfang liegenden Ursache ausgegangen, während im zweiten Fall die am Ende stehende Wirkung als Ausgangspunkt herangezogen wird. 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. Die Suche nach den Ursachen steht dagegen bei Schadensanalysen im Vordergrund. Zur Darstellung und Dokumentation solcher Ketten bieten sich beispielsweise ein Mindmap, das Fischgrätendiagramm sowie eine Beeinflussungsmatrix an. Der Anwender erhält durch Ursache-Wirkungsanalysen einen Überblick über die zu erwartenden beziehungsweise vorhandenen Kausalzusammenhänge von Ursachen und Wirkungen. Diese Informationen dienen in Entwicklungsprozessen als Basis zur Optimierung. Oftmals sind verschiedene Wirkungsketten untereinander vernetzt. Literatur: [Daenzer 2002] Variation Mithilfe der Variation soll die systematische Veränderung bekannter Lösungsalternativen erreicht werden, mit dem Ziel, weitere denkbare Lösungen zu finden und damit deutlich unterschiedliche Alternativen einer Problemlösung zu erhalten. Die Variation ist eine sehr wirkungsvolle Methode, um den bestehenden Lösungsraum systematisch zu erweitern und Lösungsalternativen bezüglich einzelner Ausprägungen gezielt zu verbessern. Dies ist insbesondere in folgenden Situationen wichtig: x Die gefundenen Lösungsansätze sind noch nicht zufrieden stellend, weil sie zum Beispiel nicht den Anforderungen entsprechen oder nicht in das Gesamtkonzept passen. x Eine Lösung ist hinsichtlich bestimmter Kriterien zu optimieren, zum Beispiel hinsichtlich des Gewichts oder der Kosten. x Zu einem bestimmten Problem sollen alle denkbaren Lösungsmöglichkeiten gefunden werden, beispielsweise weil ein Patent abgesichert oder umgangen werden soll. x Es soll ein Überblick über die Freiheitsgrade einer Lösung geschaffen werden.

280 Anhang

Die Methode der Variation kann auf allen Konkretisierungsebenen einer Problemlösung angewendet werden. So ist es möglich, die Elemente der Funktionsstruktur, physikalische Lösungseffekte oder spezifische Gestaltmerkmale systematisch zu verändern. Die Funktionsstruktur kann durch Umkehrung, Reihen- oder Parallelschaltung verändert werden oder es können auch Teilfunktionen weggelassen, hinzugefügt, vertauscht oder ersetzt werden. Gestaltvarianten entstehen beispielsweise durch die Modifikation der Lage, Form, Farbe, Anzahl, Größe, Material, Zusammenhalts und Verbindungsart von Lösungselementen. Die Variation ist eine Methode, mit der man sehr schnell und relativ leicht eine große Menge an Alternativen erzeugen kann. Hinsichtlich der Qualität der Lösungen bestehen manchmal jedoch nur graduelle Unterschiede. Das kann die Bewertung und Auswahl schwierig machen. Durch die systematische Variation können Fixierungen auf bestimmte Lösungsausprägungen gelöst werden. Das gezielte Denken in alternativen Richtungen zwingt außerdem dazu, bereits eingeschlagene Lösungswege wieder zu verlassen und Bestehendes zu hinterfragen. Literatur: [Ehrlenspiel 2003, Osborn 1957] Vergleich Beim Vergleichen werden alternative Möglichkeiten kritisch gegenübergestellt. Die zu vergleichenden Objekte müssen dazu über eine ausreichende Menge gemeinsamer Merkmale verfügen, anhand derer ein sinnvoller Vergleich möglich ist. Weiterhin sind ausreichende Informationen über die zu vergleichenden Objekte erforderlich. Nach dem Auswählen der Objekte werden die Merkmale, anhand derer der Vergleich durchgeführt werden soll, mittels einer sachgerechten Analyse der Objekteigenschaften festgelegt. Die Ausprägungen dieser Merkmale werden prüfend gegeneinander abgewogen. Dabei ist sowohl ein absoluter als auch ein relativer Vergleich möglich. 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 geprägt. Unter bestimmten Randbedingungen (beispielsweise bei der Analyse von physikalischen Vorgängen oder Fertigungsprozessen) kann eine Ähnlichkeitsanalyse helfen. Probleme treten beim Vergleich von sehr komplexen Objekten auf, da hier schnell Zusammenhänge übersehen oder falsch eingeschätzt werden. Auch eine zu große Zahl von Merkmalen macht den Vergleich sehr aufwendig und unübersichtlich.

A1 Methodenbeschreibungen 281

Verknüpfungsmatrix Als eine spezifische Ausprägung der Matrixmethoden fokussiert die Verknüpfungsmatrix die Untersuchung der Verknüpfungen von Elementen unterschiedlicher Kategorien untereinander. Der Zweck der Verknüpfungsmatrix ist durch paarweise Überprüfung von deren Verknüpfungen, systematisch Schwerpunkte und Abhängigkeiten zu ermitteln. Die Verknüpfungsmatrix wird in Situationen verwendet, in denen es erforderlich ist, Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen Kategorien zu ermitteln. Dazu wird die Intensität eines Zusammenhangs mithilfe einer Werteskala bewertet. Das Arbeiten mit der Verknüpfungsmatrix ist aufwendig, fördert jedoch in hohem Maße eine strukturierte Diskussion des zugrunde liegenden Sachverhalts. Das grundsätzliche Vorgehen entspricht der Arbeit mit einer Einflussmatrix. Literatur: [Akao 1992, Danner 1997, King 1994] Versuch Bei Versuchen geht es um die Ermittlung von Ausprägungen ausgewählter Merkmale in Abhängigkeit von anderen Eigenschaften auf Basis physischer Objekte. Abhängig vom zu erwartenden Aufwand, der verfügbaren Kompetenz, der geforderten Aussage (Genauigkeit, Reproduzierbarkeit, Abhängigkeiten etc.), den Forderungen hinsichtlich der Termine und weiterer Randbedingungen erfolgt die Wahl der Methode Versuch oder einer alternativen Methode zur Analyse. 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. Aufwand und Nutzen von Versuchen sind in hohem Maße abhängig von der Situation. Besonders in frühen Entwicklungsphasen sind orientierende Versuche hilfreich. Literatur: [Bernard 1999, Rodenacker 1976, Schwankl 2002, Ullman 1992]

282 Anhang

Vorauswahl Die Methode Vorauswahl erleichtert den Umgang mit einer großen Fülle von Lösungsalternativen. Die hohe theoretisch denkbare, aber praktisch nicht verarbeitbare Zahl von Alternativen soll damit auf ein überschaubares Maß reduziert werden, um den Aufwand der intensiven Auswahl möglichst gering zu halten. Ein Ausschlussverfahren wie die Vorauswahl wird vorwiegend dann angewandt, wenn die vorliegende Alternativenmenge sehr groß ist und die Informationen bezüglich der Lösungen noch recht unscharf sind, der Analyseaufwand für eine detailliertere Bewertung also nicht akzeptabel wäre. Die Methode arbeitet mit einer geringen Anzahl an Kriterien, welche weitgehend allgemein gültig, wichtig und eindeutig sein sollten. Die Beurteilung der Alternativen erfolgt auf eher grober Ebene, die anschließende Entscheidung erfolgt binär: Das offensichtlich Brauchbare wird weiterverfolgt, das sicher Ungeeignete ausgeschieden. Zunächst erfolgt die Festlegung der Kriterien für die Vorauswahl. Denkbar sind hier die Verträglichkeit der Teillösungen untereinander, die Erfüllung der wichtigsten Forderungen der Anforderungsliste, die grundsätzliche Realisierbarkeit, die Zulässigkeit des zu erwartenden Aufwands und die Erfüllung der unmittelbaren Sicherheitstechnik. In einem nächsten Schritt werden die Lösungsalternativen auf Erfüllung oder Nichterfüllung eines Kriteriums hin beurteilt. Ist dies nicht möglich, da Informationsmängel beziehungsweise Unstimmigkeiten in der Anforderungsliste auftreten, so müssen die Alternativen nach der Klärung offener Fragen neu beurteilt werden. Auf der Grundlage dieser Beurteilung wird über die weitere Verwendung der Lösungsalternativen entschieden. Diejenigen Lösungen, die alle Kriterien erfüllen, werden weiterverfolgt beziehungsweise intensiver bewertet. Alternativen, bei denen mindestens ein Kriterium nicht erfüllt ist, scheiden aus, man spricht hier auch von KO-Kriterien. Als Hilfsmittel für die Vorauswahl kann ein Formular dienen; die Auswahlkriterien sind hier in einer Art Checkliste dokumentiert. Man erhält mithilfe der Vorauswahl eine schnelle Reduktion der Alternativenfülle auf ein sinnvolles Maß. Mögliche negative Nebenwirkungen sind das Aussortieren viel versprechender innovativer Lösungen aufgrund von Unsicherheiten oder Informationsmängeln sowie die intuitive Favorisierung bekannter abgesicherter Lösungen. Hier ist die Auswahl der richtigen Kriterien von hoher Bedeutung. Literatur: als Auswahlliste in [Pahl et al. 2003] Vorteil-Nachteil-Vergleich Zweck des Vorteil-Nachteil-Vergleichs ist es, sich schnell und aufwandsarm Klarheit über die Eigenschaften und die Unterschiede betrachteter Lösungsalternativen im qualitativen Vergleich zueinander zu verschaffen.

A1 Methodenbeschreibungen 283

Vorteile und Nachteile einer Lösungsalternative werden einer vorhandenen oder auch nur gedachten Referenzalternative relativ gegenübergestellt. Dazu werden zunächst die zu vergleichenden Alternativen sowie die Referenz bestimmt. Die bekannten Eigenschaften der Alternativen werden verbal beschrieben und dabei in Vorteile und Nachteile aufgegliedert. Dabei ist auf eine gute Dokumentation zu achten. Die Definition eines Wertesystems und die explizite Bestimmung von Bewertungskriterien im Vorfeld entfällt, was den Aufwand bei der Vorbereitung des Vergleichs gering hält. Vergleiche können alleine oder im Team durchgeführt werden. Man erhält auf einfache Weise ein differenziertes Bild der Lösungsalternativen, jedoch muss man dort, wo sich Unterschiede in den Lösungen nicht ausschließlich durch Vor- oder Nachteile charakterisieren lassen, auf andere Bewertungsmethoden zurückgreifen. Diese Art der Bewertung ist schnell durchführbar, zielt allerdings nicht auf quantitative Aussagen ab und eignet sich nicht bei komplexen Objekten mit vielen Kriterien unterschiedlicher Wichtigkeit. Aufgrund der begrenzten Aussagekraft ist sie daher auch nicht als Grundlage für wichtige Entscheidungen sinnvoll, eignet sich aber für grobe Bewertungen, die nur mit einer gewissen Unschärfe erfolgen müssen. Literatur: [Ehrlenspiel 2003] Wertfunktion Eine Wertfunktion ermöglicht den Vergleich von Ausprägungen unterschiedlicher Merkmale in einem Wertesystem. Wertfunktionen werden im Rahmen von Bewertungen eingesetzt, insbesondere dann, wenn die vorliegenden Lösungsalternativen anhand mehrerer unterschiedlicher Kriterien beurteilt werden sollen, wie es zum Beispiel bei der Punktbewertung der Fall ist. Die Methode verwendet dimensionslose Punktwerte, welche den Merkmalsausprägungen zugewiesen werden und eine Aussage über den Erfüllungsgrad des Merkmals zulassen. Die Wertfunktion gibt die Zuweisung der Punkte in Abhängigkeit von der jeweiligen Ausprägung des betrachteten Merkmals eindeutig vor. Zunächst muss ein Verlauf für die Funktion gewählt werden, der dem Kriterium am besten gerecht wird, also linear, progressiv oder degressiv, steigend oder fallend. Als Wertesystem bietet sich eine ganzzahlige Punkteskala an, deren Breite vom Abstraktions- beziehungsweise Konkretisierungsgrad der vorliegenden Lösungen abhängt (zum Beispiel 1-3, 1-10). Niedrige Punktezahlen drücken in der Regel schlechte, hohe Punktezahlen gute Werte aus. Die Wertfunktionen können zur besseren Übersicht grafisch dargestellt werden. Alternativ hierzu können die Wertzuweisungen in einer Tabelle erfolgen. Die Methode bewirkt, dass ohne großen Aufwand Kriterien einer Bewertung vergleichbar und damit die Unterschiede zwischen bestehenden Lösungsalternativen im Sinne einer Wertung (gut/schlecht) besser überschaubar werden. Literatur: als Nutzenfunktion in [Daenzer 2002]

284 Anhang

Wirkungsnetz Wirkungsnetze dienen der Ermittlung und der grafischen Darstellung von Systemelementen und deren Wirkzusammenhängen. Das Wirkungsnetz wird in Zusammenhang mit der Analyse eingesetzt und kann als Grundlage für die Erstellung einer Einflussmatrix dienen. Zu Beginn der Erstellung eines Wirkungsnetzes werden alle Systemelemente innerhalb einer vorher festgelegten Systemgrenze identifiziert (zum Beispiel Bauteile einer Baugruppe) und beispielsweise mittels einer Tabelle festgehalten. Anschließend werden die Elemente entsprechend der gegenseitigen Beeinflussung oder Abhängigkeiten durch Pfeile miteinander verknüpft. Die Intensität der Verknüpfungen kann durch Variation der Pfeildicke oder durch unterschiedliche Farben grafisch hervorgehoben werden. Es entsteht ein Netz aus Beziehungen, das den Wirkverlauf zwischen den Systemelementen kennzeichnet. Dabei kann das Wirkungsnetz auch Ketten und Regelkreise beinhalten. Das Ergebnis dieser Methode ist eine grafische Übersicht über das betrachtete System und dessen Systemelemente. Durch die Visualisierung wird die zielführende Diskussion über Zusammenhänge im Team unterstützt. Bei sehr umfangreichen Systemen kann diese Darstellung aber schnell unübersichtlich werden. Hier empfiehlt sich eine weitere Unterteilung des Systems oder direkt die Anwendung der Methode Einflussmatrix. Literatur: [Daenzer 2002]

A2 Glossar Adaption Anpassung eines Objekts oder einer Handlungsfolge an veränderte Randbedingungen. Analogie Betrachtung funktionsgleicher Strukturen unterschiedlicher Wissendomänen. Anforderung Geforderte Eigenschaft, Ausprägung eines Merkmals. ARIZ Vorgehensplan zum erfinderischen Problemlösen innerhalb der Methode TRIZ. Assoziation Bewusste oder unbewusste Aneinanderreihung und Verknüpfung von Vorstellungen auch unterschiedlicher Wissensdomänen. Aufgabe Mit bekannten Mitteln erreichbare Zielsetzung. Ausprägung Merkmale (Werkstoff, Wandstärke etc.) stellen in ihrer konkreten Ausprägung (GGG 60, 12 mm etc.) die Eigenschaften des Systems und seiner Elemente dar. Barriere Barrieren beruhen auf mangelnder Information, falsch ausgelegter Erfahrung, einer negativ wirkenden Unternehmenskultur, falscher Zielvorgabe oder anderen Ursachen. Einige der Barrieren sind eher ambivalent wie 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. Chance Potenzial zur Erreichung eines angestrebten Ziels im Sinne einer günstigen Aussicht.

286 Anhang

Diskursiv Schrittweise und weitgehend bewusst, durch Vorgehenspläne strukturiert und von einem kritischen Hinterfragen begleitet. DOE Design of Experiment ist eine Ausprägung der Analyseplanung. Effekt Gesetz oder Grundsatz, wodurch ein physikalisches, chemisches, biologisches usw. Geschehen voraussehbar beschrieben wird. Eigenschaft Kann aufgrund von Beobachtungen, Messergebnissen oder Aussagen von einem Objekt festgestellt werden, setzt sich aus einem Merkmal (beispielsweise Kosten) und einer Ausprägung (123 €) zusammen. Element Teil eines Systems. Entwicklungsprozess Unternehmerischer Prozess, der bei den Marktanforderungen startet und mit der Abnahme des Entwicklungsergebnisses durch den Auftraggeber abschließt. Erfahrung Erworbenes Wissen, das explizit und/oder implizit abrufbar vorliegt. Evolution Entwicklung von Leistungsmerkmalen eines System in Abhängigkeit von der Zeit. Experte Derjenige, der von anderen als ein solcher eingeschätzt wird. Fehler Abweichung von einem optimalen, normierten oder erwarteten Zustand. FEM Finite Elemente Methode: Modellierung physikalisch-technischer Abhängigkeiten mittels partieller Differentialgleichungen und Diskretisierungsmethoden zur numerischen Lösung der entsprechenden Differentialgleichungen. Fixierung Mentale Festlegung auf einen bestimmten Sachverhalt.

A2 Glossar 287

Funktion Abstrakte Beschreibungsform für Systeme, beispielsweise zur formalen Dokumentation der Wirkung oder des Zwecks von Objekten, der Relationen zwischen Objekten etc. Wichtige Formen der Funktionsmodellierung bezüglich der Produktentwicklung sind umsatz- und relationsorientierte Funktionmodelle. Grundprinzip Den Handlungen zugrunde gelegter Grundsatz, bewährt, häufig heuristisch geprägt mit strategischem Charakter. Handlung Tätigkeit, ruft Wirkungen in der Außenwelt hervor (im Gegensatz zu Denken und Wahrnehmung), hat ihren Zweck in sich. Idee Einfall, neuer Gedanke. Information Daten, die in einem Bedeutungskontext stehen, explizit vorliegen und zur Vorbereitung von Handlungen und Entscheidungen dienen. intuitiv Einfallsbetont, nach Gefühl (im Gegensatz zu diskursiv). Iteration Wiederholung einer Handlung beispielsweise bezogen auf das gleiche Problem bei gleicher Eingangssituation. 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) und der Dynamik (Art und Anzahl der möglichen Zustände). Kompromiss Ausgleich durch beiderseitige Zugeständnisse bei sich widersprechenden Zielen. Konsistenz Verträglichkeit untereinander.

von

Elementen

oder

Entwicklungstrends/Prognosen

288 Anhang

Konzept Prinzipielle Lösung. Kriterium Merkmal einer Lösung, das mit Anforderungen verglichen werden kann und im aktuellen Auswahlprozess für die Entscheidung als wesentlich deklariert wurde. Lastenheft Umfasst die Gesamtheit der Anforderungen des Auftraggebers an die Lieferungen und Leistungen eines Auftragnehmers [DIN 69905]. Lösung Erfüllt die gegebenen Anforderungen und wurde gegebenenfalls aus Lösungsalternativen ausgewählt. Lösungsalternative Alternative Lösung. Mangel Nichterfüllung einer Anforderung oder einer angemessenen Erwartung. Merkmal Charakteristikum eines Systems, das durch seine Ausprägung als Eigenschaft wahrgenommen wird. Methode Planmäßiges, regelbasiertes Vorgehen zum Erreichen eines bestimmten Ziels. Methodik Zusammenwirken verschiedener Einzelmethoden. Modalität Art und Weise, wie etwas geschieht, gemacht oder gedacht wird. 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. Navigation Bestimmung der Situation, Planen Beibehaltung der Zielorientierung.

des

weiteren

Vorgehens

unter

A2 Glossar 289

Operation Handlung/Prozess, der die Änderung zwischen Ein- und Ausgangsgrößen eines Systems bestimmt. Organisation Definiert sich durch ihre Elemente, die Art der Wechselwirkungen zwischen den Elementen, den Grad der Autonomie der Elemente und Regeln gegenüber Veränderungen im Umfeld. Ein Objekt kann eine Organisation sein, eine Organisation haben oder organisiert werden. Pflichtenheft Eine in der industriellen Praxis gebräuchliche Variante einer umsetzungsorientierten Anforderungsliste, es schließt das Lastenheft ein. Prinzip Bewährte, heuristisch geprägte Maßnahme zur Steuerung des Vorgehens unabhängig von konkreten Problemstellungen aber bezogen auf eine typische Situation. Problem Liegt vor, wenn ein bestimmtes Ziel erreicht werden soll, jedoch der Weg dorthin oder die erforderlichen Mittel dafür nicht bekannt oder verfügbar sind. Problemmodell Dient zur Strukturierung von Problemen und verschafft Kenntnis über die wesentlichen Herausforderungen. Produktlebenszyklus Umfasst den gesamten Zeitraum von der strategischen Produktplanung bis zur Außerbetriebnahme und Beseitigung des Produkts. Projekt Komplexes, einmaliges Vorhaben mit festgelegtem Ziel, definierten Umfängen in Zeit und Resourcen, welches geplant, umgesetzt und kontrolliert wird. Prozess Mithilfe von Ressourcen wie Personal, Methoden, Softwarewerkzeugen, Anlagen etc. ausgeführte Menge von Handlungen, um ausgehend von einer Eingangssituation (Input) ein bestimmtes Ziel (Output) unter gegebenen Randbedingungen zu erreichen.

290 Anhang

Prozessbaustein Beschreibt einen abgegrenzten Arbeitsinhalt als Teil eines Gesamtprozesses in allgemeiner Form. Dadurch können Prozesse mithilfe eines Netzes von dann konkretisierten Prozessbausteinen gestaltet werden. Prozessbausteine werden durch einen mindestens erforderlichen Input, den erreichbaren Output, die erforderlichen sowie alternativ möglichen Ressourcen beschrieben. 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 Negatives Ereignis, welches mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit eintreten könnte. SADT Structured Analysis and Design Technique - Methode zur Beschreibung von Prozessabläufen unter Berücksichtigung der Ressourcen und der Steuerinformationen. Schaden Beeinträchtigung von Rechtsgütern aufgrund eines Vorganges oder Zustandes. Schwachstelle Eigenschaft eines Systems, dessen Veränderung Verbesserung des Gesamtsystems erwarten lässt.

eine

wesentliche

Simulation Nachbildung eines Systems mit Hilfe eines Modells, wobei die mit dem Modell gewonnenen Ergebnisse möglichst mit denen des ursprünglichen Systems übereinstimmen sollen.

A2 Glossar 291

Situation Verknüpfungen und Umstände, auf die das Handeln aktuell (räumlich, zeitlich, persönlich, sachlich) bezogen ist. 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-/Output-Größen mit diesem Umfeld verbunden. Systemdenken Denkweise, die es unterstützt, komplexe Erscheinungen (Systeme) verstehen und gestalten zu können. Systemgrenze Abgrenzung der im zu betrachtenden System enthaltenen Elemente von den außerhalb des Systems liegenden Elementen und Systemen (Elemente und Systeme im Umfeld). 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. TRIZ Methodik zur Unterstützung Produktoptimierung.

von

Innovationsproblemen

und

Umfeld Bereich außerhalb der Systemgrenze. UML Unified Modelling Language - Beschreibung von Objekten, Relationen, Diagrammen, Syntax und Semantik mit grafischer Notation.

zur

292 Anhang

Verifikationsmodell Modell zur Lösungsanalyse und Erkenntnisgewinnung, orientiert am momentanen Informationsbedarf mit dem primären Ziel des Erkenntniszuwachses. Versuch Möglichkeit der Analyse von Produkteigenschaften für den Fall, dass die Gesetzmäßigkeiten zur Ermittlung der Eigenschaften oder die Einflussgrößen auf das Produkt nicht bekannt oder sehr komplex sind. Vorgehensmodell Beschreibung grundsätzlicher Vorgehensmuster für bestimmte Situationen oder spezifische Zielsetzungen. Werkzeug Mittel, die das Handeln effektiver und effizienter gestalten und den Handelnden bei seiner Arbeit unterstützen. Widerspruch Form des Gegensatzes, bei dem sich absolute Bejahung und absolute Verneinung (im Satz) oder absoluter Ausschluss (im Begriff) gegenüberstehen. Wissen Sinngebende Verknüpfung von Information. Ziel Durch absichtsvolle Handlungen angestebter Zustand eines Systems. Zielkonflikt entsteht durch Anforderungen an Produkte, welche sich offensichtlich gegenseitig negativ beeinfussen oder ausschließen, wobei tatsächliche Widersprüche oder wahrgenommene Barrieren möglich sind.

Sachverzeichnis

ABC-Analyse 72, 217 Abstraktion 10, 38, 105, 107, 108, 208, 217, 225, 226, 270 Adaption 34, 39, 45, 48, 49, 50, 51, 52, 124 Ähnlichkeitsanalyse 218, 280 Analogie 28, 285 Analyse 21, 26, 37, 143, 219 Analyseplanung 148, 149, 156, 159, 219 Anforderung 90, 97, 106, 167, 221 Anforderungsliste 15, 21, 84, 95, 100, 104, 106, 146, 220, 241, 282 ARIZ 38 Assoziation 27 Aufgabe 285 Ausprägung 285 Barriere 27, 126 Baustruktur 89, 111, 184, 190 Benchmarking 48, 60, 87, 88, 89, 221, 264 Berechnung 150, 222 Bewertung 37, 93, 95, 123, 136, 143, 165, 169, 175, 185, 223 Bionik 129, 130, 224, 247 Blackbox 108, 225 Brainstorming 48, 49, 127, 136, 226, 247 Chance 70, 71, 285 Checkliste 86, 165, 186, 200, 202, 228, 247, 282 Checkliste nach Osborn 227, 247 Clusteranalyse 68, 76, 229, 245, 275 Delphianalyse 66, 230 Design of Experiment 148, 286 diskursiv 20, 24, 45, 186, 200, 207, 260

Effekt 131, 231 Effektlisten 131, 231 Eigenschaft 146, 150, 231 Eigenschaftsliste 146, 231 Einflussmatrix 63, 73, 167, 232, 247, 274, 281, 284 Element 9, 232, 286 Entscheidung 161, 164, 165, 170 Entwicklungsprozess 32, 41, 46, 286 Erfahrung 27, 34, 286 Evolution 276 Experte 286 Failure Mode and Effects Analysis 189, 234 Fehler 15, 25, 179, 181, 182, 185, 234, 286 Fehlerbaumanalyse 234 FEM 16, 151 Finite Elemente 151 Fixierung 100, 121, 154 FMEA 146, 189, 190, 191, 192, 195, 234, 269 Formular 95, 235, 236 Fragebogen 236, 243, 264 Fragetechnik 87, 237, 243 Freiheitsgradanalyse 237, 260 Funktion 11, 287 Funktionsmodellierung 91, 108, 109, 238, 260 Galeriemethode 48, 227, 239, 247 Gefährdungsanalyse 240 Gewichtete Punktbewertung 240 Gewichtung 91, 93, 94, 168, 170, 174, 241 Grundprinzip 45, 59, 110, 287 Handlung 35, 45, 197, 200, 242, 287 Handlungsplanungsblatt 242

294 Sachverzeichnis Handlungsplanungsblatts 200 Idee 45, 81, 130, 239, 287 Information 20, 63, 208, 287 Interview 243, 264 intuitiv 257, 287 Inventur 243, 265 Iteration 35, 43, 287 Kano-Modell 94, 244 Klassifikation 229, 287 Komplexität 8, 287 Kompromiss 131, 171 Konsistenz 68, 75, 244, 287 Konsistenzmatrix 67, 68, 75, 91, 244, 270, 275 Konstruktionskatalog 245 Konzept 288 Kreativität 25, 226, 239, 246, 249, 259, 265 Krise 195 Krisenmanagement 197 Kriterium 168, 170, 175, 282, 288 Lastenheft 97, 288 Lösung 121, 124, 288 Lösungsalternative 40, 121, 288 Lösungssuche 121, 124 Mangel 196, 288 Matrix 67, 69, 90, 133, 232, 247 Merkmal 106, 146, 288 Methode 14, 288 Methode 635 247, 249 Methodik 48, 288 Mind Mapping 48, 59, 250 Modell 10, 288 Moderation mit Karten 250 Morphologischer Kasten 135, 139, 251, 254 Münchener Methodenmodell 50 Münchener Vorgehensmodell 39 MVM 39, 288 Navigation 31, 53 Negation 184, 252, 288 Numerische Simulation 151, 253 Nutzwertanalyse 94, 169, 242, 253 Operation 289

Ordnungsschema 133, 135, 251, 254 Organisation 12, 289 orientierender Versuch 152 Orientierender Versuch 255 Paarweiser Vergleich 256 PDCA 36 Pflichtenheft 97, 220, 289 Plausibilität 153, 170, 253 Portfolio 60, 73, 174, 199, 232, 248, 257 Präsentation 163, 171, 258 Prinzip 46, 112, 130, 132, 139, 259, 289 Problem 289 Problemformulierung 112, 260 Problemlösezyklus 37 Problemmodell 104, 109, 289 Produktlebenszyklus 19, 289 Produktplanung 56, 59, 71, 113, 275 Prognose 38, 61, 66, 70, 74, 230, 261 Projekt 15, 33, 289 Prozess 15, 289 Prozessbaustein 18, 289 Punktbewertung 168, 170, 186, 241, 253, 262, 269, 283 Punkten 62, 262 Qualität 14, 290 Quality Function Deployment 48, 99, 263 Recherche 61, 71, 85, 99, 155, 172, 183, 264 Reflexion 20, 29, 33, 39, 47 Reizwortanalyse 129, 227, 247, 265 Relation 9, 60, 64, 164, 196, 290 Relationsorientierte Funktionsmodellierung 109, 115, 138, 266 Reverse Engineering 89, 267 Risiko 42, 182, 186, 290 SADT 11, 51, 290 Schaden 184, 198, 240 Schätzen 150, 268 Schwachstelle 112, 144, 290 Sensitivitätsanalyse 170, 175, 242, 257, 269 Simulation 52, 153, 290 Situation 28, 195, 290 Strategie 15, 140, 291

Sachverzeichnis 295 Structured Analysis and Design Technique 11 Struktur 12, 17, 39, 61, 109, 125, 168, 184, 225, 238, 291 Stufenweise Konsistenz 67, 270 SWOT-Analyse 59, 61, 71, 271 Synektik 247, 272 Synthese 37, 46, 270, 273 System 8, 291 Systemdenken 15, 45, 273, 291 Systemgrenze 111, 226, 273, 291 Systemgrenzenfestlegung 59, 219, 237 Szenario 78, 203, 291 Szenariotechnik 71, 274 Target Costing 87, 184, 275 Team 19, 22, 291 Technische Evolution 61, 276 Textanalyse 84, 276 TOTE 35 Trendanalyse 66, 277 TRIZ 291 Umfeld 15, 27, 35, 45, 291 UML 11, 291 Umsatzorientierte Funktionsmodellierung 108, 278

Unternehmenskultur 19, 25 Ursache-Wirkungsanalysen 203, 278 Variation 28, 133, 155, 251, 254, 279 Verifikationsmodell 21, 291 Verknüpfungsmatrix 106, 114, 281 Versuch 153, 155, 281, 292 Vorauswahl 136, 138, 149, 165, 172, 252, 282 Vorgehensmodell 33, 34, 38, 39, 225, 292 Vorteil-Nachteil-Vergleich 71, 282 Werkzeug 52 Wertfunktion 167, 168, 186, 283 Widerspruch 85, 131, 139, 292 Wirkungsnetz 62, 91, 284 Wissen 7, 19, 21, 292 Ziel 14, 292 Zielabsicherung 179 Zielanalyse 81 Zielkonflikt 90, 292 Zielplanung 55 Zielstrukturierung 42, 103 Zukunftsmodell 70

Druck: Krips bv, Meppel Verarbeitung: Litges & Dopf, Heppenheim