ENTWICKLUNG UND BEWERTUNG EINES METHODEN-KONZEPTS FÜR. 1 Ausgangssituation und Zielsetzung. 2 Stand der Technik: Plattformen. 2.1 Definition Plattform

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1 ENTWICKLUNG UND BEWERTUNG EINES METHODEN-KONZEPTS FÜR DIE PLATTFORMDEFINITION Sebastian Schenkl 1 Ausgangssituation und Zielsetzung Aufgrund der Globalisierung und wachsender Individualisierung steigt die Komplexität von Produkten und Prozessen. In zunehmend gesättigten Märkten müssen die Kundenbedürfnisse immer besser befriedigt werden, was heute zu explodierender Produktdiversifizierung führt. Durch neue Wettbewerber steigt der Kostendruck und das Bedürfnis der Unternehmen nach Differenzierung. Werden Produkte in unterschiedlichen Märkten angeboten, müssen auch die Anforderungen an Kosten, Qualität, Handhabung etc. der einzelnen Länder berücksichtigt werden. Unterschiedliche Vorschriften, Richtlinien und Gesetze müssen beachtet werden. (RENNER 2008, S. 25) Ein Ansatz zum Umgang mit Komplexität und steigendem Kostendruck sind Plattformen. Hierbei werden über die produktfamilienübergreifende Standardisierung von Baugruppen Skaleneffekte geschaffen. Ziel dieser Arbeit ist, die bestehenden methodischen Ansätze zur Unterstützung der Plattformdefinition weiterzuentwickeln, zu konkretisieren und zu evaluieren. Der Schwerpunkt der Betrachtungen liegt auf der Definitionsphase. Der Grund hierfür ist, dass in den frühen Phasen der größte Einfluss auf den Projekterfolg besteht. Einerseits sind dort die Änderungsmöglichkeiten am größten und andererseits die Änderungskosten am geringsten. Im Mittelpunkt der Betrachtung liegen Aktivitäten, in denen eine Abstimmung zwischen Fachbereichen stattfindet. Die Diplomarbeit wurde in Zusammenarbeit mit einem weltweit führenden Anbieter von Elektrowerkzeugen angefertigt. Die Betrachtungen wurden anhand zweier aktuell in Entwicklung befindlicher Plattformprojekte durchgeführt. 2 Stand der Technik: Plattformen 2.1 Definition Plattform Basierend auf gängigen Definitionen aus der Literatur wurde eine eigene Definition des Plattformbegriffs für den Kontext der Arbeit erarbeitet. Eine Plattform ist ein technisches System zur Standardisierung. Hierbei werden verschiedene Aspekte berücksichtigt:

2 Entwicklung und Bewertung eines Methoden-Konzepts für die Plattformdefinition 2 technischer Aspekt Eine Plattform ist ein Modul, welches in einer Vielzahl von Produkten verwendet werden kann. Neben der Plattform gibt es weitere Baugruppen. Diese können ebenfalls als Plattform ausgeführt sein. Durch einen modularen Aufbau können Plattformen an die spezifische Anwendung angepasst werden. organisatorischer Aspekt Die Entwicklung einer Plattform ist von vornherein geplant und wird innerhalb eines gesonderten Projektes durchgeführt. Um Synergien optimal zu nutzen sind Fertigungsprozesse und Produktdokumentation standardisiert. 2.2 Vor- und Nachteile von Plattformen Aufgrund der steigenden Konkurrenzsituation nimmt die Komplexität von Produkten und Prozessen immer mehr zu. Plattformen sind ein Ansatz um diese Situation zu beherrschen. Durch sie können Synergieeffekte realisiert werden (ROBERTSON & ULRICH 1998, S. 20), jedoch entstehen auf Produktebene auch Kompromisse. Gegenüber einer Einzelkonstruktion müssen Plattformen nicht nur die Anforderungen eines, sondern einer Vielzahl von teilweise unterschiedlichsten Produkten erfüllen (SIMPSON ET AL. 2001). Dadurch können sich die technischen Eigenschaften der Endprodukte, welche die Plattform verwenden, verschlechtern. Damit die technischen Kompromisse von den Kunden akzeptiert werden, müssen deren Anforderungen an die Zielgeräte bereits während der Plattformdefinition berücksichtigt werden. Eine Herausforderung ist die Komplexität von Plattformentwicklungen. Das Marketing muss mögliche Segmente sowie deren Anforderungen analysieren und die Entwicklung mögliche Plattformarchitekturen konzipieren. Dies kann aufgrund von Unterschieden in der zeitlichen Planung, Sprache, Zielen und Annahmen sehr kompliziert sein (ROBERTSON & ULRICH 1998, S. 20F.). Ein weiterer Aspekt der Komplexität bei Plattformen ist die höhere technische Vernetzung, da für die Entwicklung der Plattform die Anforderungen aller Zielgeräte berücksichtigt werden müssen (SIMPSON ET AL. 2006, S. 1). 3 Plattformentwicklung in der Praxis 3.1 Vorgehen der Analyse Die Logik des Vorgehens während der Analyse des aktuellen Vorgehens zum Anforderungsmanagement während der Plattformdefinition ist in Abbildung 1 dargestellt. Das Vorgehen wurde anhand zweier Plattformprojekte in unterschiedlichen Phasen analysiert. Beide Projekte hatten die Entwicklung einer neuen Antriebsplattform zum Ziel. In einem ersten Schritt wurde aus dem aktuellen Vorgehen ein Vorgehensmodell abgeleitet. Zu (ausgewählten) Schritten wurden die heutigen Lösungsansätze analysiert und die jeweiligen Lösungskompetenzen und Herausforderungen abgeleitet. Herausforderungen sind hierbei kritische Aktivitäten, denen mit den vorhandenen Lösungsansätzen nicht oder nur unzureichend begegnet wird. Lösungskompetenzen sind Herausforderungen, die mit den

3 Entwicklung und Bewertung eines Methoden-Konzepts für die Plattformdefinition 3 vorhandenen Lösungsansätzen erfolgreich gelöst werden. Mit Hilfe der in der Arbeit zu entwickelnden Lösungsansätze sollen die bestehenden Herausforderungen in Lösungskompetenzen umgewandelt werden. Hierfür werden zu den bedeutendsten Herausforderungen neue Lösungsansätze entwickelt. Vorgehen WAS? Lösungsansätze Lösungsansätze heute WIE? Aufgaben Lösungskompetenzen WARUM? Lösungsansätze neu WIE? Herausforderungen WARUM? Abbildung 1: Beschreibungsmodell 3.2 Plattformentwicklung in der Praxis Im Folgenden wird das grobe Vorgehen der Plattformentwicklung bei dem Unternehmen, wo die Arbeit angefertigt wurde, beschrieben. Die Plattformentwicklung ist den Geräteentwicklungsprojekten zeitlich vorgelagert. Während der Plattformentwicklung beginnt das erste Geräteprojekt. Das letzte Gerät wird in der Regel einige Jahre nach Abschluss der Plattformentwicklung gestartet. Im Rahmen der Plattformdefinition werden Anforderungen für Geräte gesammelt, die in einem Zeitraum von zwei bis zu mehr als fünf Jahren am Markt erscheinen. Wird eine Plattform entwickelt, werden zuerst die für die Plattform relevanten Anforderungen in Abstimmung zwischen Plattform- und Geräteentwicklung sowie dem Marketing der zukünftigen Plattformprodukte auf Basis der Produktroadmap ermittelt. Sie werden mit Hilfe einer sogenannten Anforderungsmatrix gegenübergestellt. In Abhängigkeit der Geräteanforderungen werden die Anforderungen der Plattform definiert und auf diese Basis die Plattform entwickelt. Diese wird im Anschluss daran in die jeweiligen Zielgeräte integriert. 3.3 Herausforderungen Während der Analyse wurden Herausforderungen identifiziert, bewertet und priorisiert, um daraus Schwerpunkte für die weiteren Betrachtungen abzuleiten. Die Herausforderungen sind nach ihren Auswirkungen auf Aufwand und Ergebnisqualität bewertet. Herausforderungen, die Mehraufwand verursachen, haben Auswirkungen auf die Projektdauer und darüber hinaus auch auf die Projektkosten. Sie sind durch einen höheren Arbeitsaufwand zu bewältigen. Wird die Ergebnisqualität beeinträchtigt, hat dies Auswirkungen auf die Herstellkosten der Plattform, ihre Performance und Qualität, im Sinne

4 Entwicklung und Bewertung eines Methoden-Konzepts für die Plattformdefinition 4 von Gerätedefekten und Fehlfunktionen. Mögliche Folgen davon sind beispielsweise Rückrufaktionen, Verlust von Kosteneinsparungen oder ungenügende Befriedigung von Kundenbedürfnissen. Für eine weitere Priorisierung wurden die Mitarbeiter der begleiteten Projekte gebeten, drei Herausforderungen auszuwählen, die aus ihrer Sicht zuerst bewältigt werden sollten. Am kritischsten wurde dabei die Unsicherheit der Anforderungen bewertet, die auch bei der Bewertung der Auswirkungen anhand der ausgewählten Kriterien zu den bedeutendsten gehört. Unsicherheit der Anforderungen Da viele Anforderungen nur geschätzt oder vorläufig sind und Kundenbedürfnisse sich ändern, was sich als Änderungen in den Vorgaben des Marketings an die Entwicklung zeigt, sind viele Anforderungen nur unsicher. Diese Herausforderung ist grundsätzlich bei allen Entwicklungsprojekten gegenwärtig. Bei Plattformprojekten ist sie aufgrund des zeitlichen Versatzes zwischen Plattform- und Kundenprojekten jedoch besonders kritisch. 4 Lösungsansätze für die Plattformdefinition Es wurden fünf mögliche Lösungsansätze entwickelt, mit Hilfe derer die identifizierten Herausforderungen gelöst werden können. Im Anschluss daran wurden die zur weiteren Konkretisierung ausgewählt, die den höchsten Erfolg versprechen. Im Einzelnen waren diese die UMEA (Uncertainty Mode and Effects Analysis) und die Anforderungen-Gestaltparameter-Matrix. 4.1 UMEA Uncertainty Mode and Effects Analysis Überblick UMEA Die UMEA basiert auf dem Prinzip der FMEA, das für die Verwendung für das Anforderungsmanagement im Rahmen der Plattformdefinition abgewandelt wurde. Während mit Hilfe der FMEA Fehler, Schwachstellen und Qualitätsmängel von technischen Systemen aufgedeckt werden, bezieht sich die UMEA auf das Änderungsrisiko von Anforderungen im Kontext der Plattformentwicklung. Die Anforderungen der Zielgeräte, aus denen die Plattformanforderungen abgeleitet werden, werden hinsichtlich ihres Einflusses auf das Plattformkonzept und ihrer Verbindlichkeit bewertet. Aus Sicht der Plattformentwicklung werden mit Hilfe des ersten Kriteriums die Auswirkungen von Änderungen bewertet. Das zweite gibt Auskunft darüber, ob die Anforderungen aus Sicht der Geräteentwicklung verbindlich sind, oder ob mit Änderungen zu rechnen ist. Hieraus werden die, hinsichtlich des Änderungsrisikos, kritischen Anforderungen abgeleitet und geeignete Maßnahmen definiert. Das Änderungsrisiko bezieht sich hierbei einerseits auf die Eintrittswahrscheinlichkeit (in Form der Verbindlichkeit) und die Auswirkungen (in Form des Einflusses auf das Plattformkonzept) von Änderungen. Dies ist in Abbildung 2 grafisch dargestellt. Abbildung 3 stellt dar, wie eine für die Anwendung der UMEA angepasste Anforderungsmatrix aussieht.

5 Entwicklung und Bewertung eines Methoden-Konzepts für die Plattformdefinition 5 Einfluss auf das Plattformkonzept! kritische Anforderungen Verbindlichkeit von Anforderungen Definition von Maßnahmen Abbildung 2: Wirkprinzip UMEA Einfluss auf Plattformkonzept Termin Maßnahmen Gerät 1 Verbindlichkeit der Anforderungen von Gerät 1 Gerät 2 Verbindlichkeit der Anforderungen von Gerät 2 Kriterium 1 Kriterium 2 Abbildung 3: UMEA-Matrix Während der Plattformdefinition gibt es Termine, an denen eine hohe Verbindlichkeit der Anforderungen gefordert wird. Diese werden in die Spalte Termin eingetragen und können aus dem Projektplan entnommen werden. Über den Termin wird dokumentiert, zu welchem Zeitpunkt eine hohe Verbindlichkeit einer Anforderung notwendig ist. beispielsweise für einen Variantenentscheid oder vor der Durchführung einer Werkzeugbestellung. Die Bewertungsskalen von Einfluss und Verbindlichkeit werden durch eine zwei- bzw. dreistufige Bewertung bewusst einfach gehalten, um die Einstiegsschwellen zur Methodenanwendung auf ein geringstmögliches Maß zu beschränken Vorgehen UMEA Grundsätzlich existieren zwei Möglichkeiten die UMEA in das Vorgehen zur Plattformentwicklung einzubinden.

6 Entwicklung und Bewertung eines Methoden-Konzepts für die Plattformdefinition 6 projektbegleitender Ansatz In diesem Fall werden Einfluss und, soweit möglich, Verbindlichkeit bereits während des Ermittelns der Anforderungen bewertet. Im Rahmen von Workshops vor den Terminen, an denen einen hohe Verbindlichkeit gefordert ist werden die Anforderungen und deren Bewertung aktualisiert, diskutiert und geeignete Maßnahmen definiert. punktueller Ansatz Hier wird die UMEA ausreichend früh vor dem Termin durchgeführt, an dem eine hohe Verbindlichkeit von bestimmten Anforderungen gefordert ist. Die hinsichtlich ihres Einflusses relevanten Anforderungen werden unter Einbindung der Plattformentwicklung ausgewählt und an die Geräteentwicklung kommuniziert. Im Rahmen eines Workshops werden die Verbindlichkeit diskutiert und Maßnahmen definiert. Die Methodenanwendung findet hier zu definierten Zeitpunkten, beispielsweise vor Investitionsentscheiden oder Werkzeugfreigaben, statt. 4.2 Anforderungen-Gestaltparameter-Matrix Als weitere Methode wurde die Anforderungen-Gestaltparameter-Matrix konkretisiert. Sie wird zur Unterstützung der UMEA verwendet. Gestaltparameter sind Merkmale der Plattform, die vom Konstrukteur direkt beeinflussbar sind (wie z.b. Werkstoff oder Abmessungen). Sie werden mit dem Aufwand, der durch eine Änderung entsteht, gewichtet. Mit Hilfe der Matrix werden Anforderungen mit den Gestaltparametern verknüpft, durch die sie technisch umgesetzt werden. Aus der Summe der gewichteten Verknüpfungen pro Anforderung lässt sich ein Hinweis ableiten, welchen Einfluss eine Anforderung auf das Plattformkonzept hat. Durch den methodisch-systematischen Ansatz kann verhindert werden, dass der Einfluss (fast) aller Anforderungen als hoch bewertet wird. 5 Evaluation Die UMEA wurde zur Evaluation exemplarisch durchgeführt. Auf dieser Basis wurden erste Hinweise darauf gefunden, dass sie in der Praxis erfolgreich durchführbar ist. Im Folgenden sind die wesentlichen Erkenntnisse dargestellt. 5.1 Abschätzung Nutzen Hauptnutzen der Methode ist die Analyse, Kommunikation und Dokumentation von Unsicherheit und der damit verbundenen Risiken für den Plattformerfolg. So können Maßnahmen getroffen werden, um unerwartete Anforderungsänderungen zu vermeiden. Im Vergleich zum aktuellen Vorgehen, ist die UMEA ein Werkzeug, mit dem diese Aktivitäten gesteuert werden können. Aktivitäten zur Konkretisierung von Anforderungen können gezielt an den kritischsten Punkten angesetzt werden. Durch die Bestimmung des Einflusses auf das Plattformkonzept wird ein Bewusstsein geschaffen, was eine Änderung zu welchem Zeitpunkt bedeutet.

7 Entwicklung und Bewertung eines Methoden-Konzepts für die Plattformdefinition 7 Als Zusatznutzen der Methodenanwendung wird der Dialog zwischen Geräte- und Plattformentwicklung vertieft. Durch die Diskussion der Anforderungen zwischen dem Projektleiter, sowie Plattform- und Geräteentwicklern werden die Anforderungen verifiziert. Möglicherweise falsche Annahmen aus den einzelnen Entwicklungsbereichen können aufgedeckt werden. Im Rahmen der UMEA wird der Einfluss von Anforderungen auf das Plattformkonzept bestimmt. Wird dieser Arbeitsschritt vor dem Einholen der Geräteanforderungen durchgeführt, können die Anforderungen in diesen Interviews priorisiert werden. Die Anforderungen mit dem höchsten Einfluss können so gezielt konkretisiert werden. 5.2 Wirksamkeit UMEA Die Wirksamkeit der Methode wurde auf Basis der durchgeführten Tätigkeiten im Rahmen der Evaluation mit dem Projektleiter eines der analysierten Projekte diskutiert. Im Folgenden sind die Ergebnisse dargestellt: Es findet eine Priorisierung der Anforderungen hinsichtlich Wichtigkeit über Bewertung Einfluss Dringlichkeit über Verknüpfung mit Terminen und Verbindlichkeit statt. Weiterhin werden Zeitkonflikte transparent. Es kann gezielter und schneller auf geänderte Rahmenbedingungen reagiert werden, da kritische Themen identifiziert werden. Jedoch kann die Motivation der Beteiligten durch zu viele Workshops während der Methodendurchführung beeinträchtigt werden. 6 Zusammenfassung und Ausblick Ziel der Arbeit war, die methodische Unterstützung der Plattformdefinition weiterzuentwickeln. Hierfür wurde eine Methode entwickelt, mit deren Hilfe Unsicherheit während der Plattformdefinition gehandhabt werden kann. Mit den aufgezeigten Ansätzen werden für die Plattform relevante Anforderungen identifiziert und Unsicherheiten erkannt. Diese können anschließend gezielt bereinigt werden. So kann die disziplinübergreifende Zusammenarbeit unterstützt und der Mehraufwand hinsichtlich Zeit und Kosten durch späte Anforderungsänderungen reduziert werden. Im Folgenden werden Ansatzpunkte genannt, um die Aktivitäten der Arbeit fortzuführen. Mit dem aktuellen Vorgehen der UMEA werden die einzelnen Geräte isoliert betrachtet. Es bestehen jedoch Wechselwirkungen zwischen den Anforderungen der einzelnen Produkte. Eine Reihe von Funktionalitäten der Plattform können mit geringem Aufwand nachträglich in die einzelnen Varianten integriert werden, wenn sie für die Plattform grundsätzlich vorgesehen sind. Ein Beispiel für solche Anforderungen sind Funktionalitäten der Steuerungselektronik von Antriebsplattformen. Es stellt sich die Frage, wie viele Geräte diese

8 Entwicklung und Bewertung eines Methoden-Konzepts für die Plattformdefinition 8 Funktionalität fordern und ob dies bezogen auf das einzelne Produkt wirtschaftlich darstellbar ist. Falls die Zahl der Geräte zu gering ist oder sich durch Anforderungsänderungen reduziert, muss geprüft werden, ob die Funktionalität noch mit vertretbaren Kosten zu realisieren ist. Die Wirtschaftlichkeit einer Plattformvariante hängt von ihrer Stückzahl ab, die wiederum vom Volumen der einzelnen Zielgeräte abhängt. Für eine Betrachtung der Wechselwirkungen muss also auch die Unsicherheit hinsichtlich der Plattformverwendung der einzelnen Zielgeräte berücksichtigt werden. In der Arbeit wurde das Vorgehen während der Plattformdefinition analysiert. In weiteren Aktivitäten sollte das Vorgehen in der darauffolgenden Plattformumsetzungsphase untersucht werden. Auf Basis der dabei gefundenen Herausforderungen sollten weitere Lösungsansätze generiert werden. Mit Hilfe der UMEA werden Anforderungen mit einem hohen Änderungsrisiko identifiziert. Dieses kann durch eine flexible Gestaltung der Plattform reduziert werden. Während die UMEA Hinweise gibt, welche Anforderungen in der technischen Umsetzung flexibel bleiben sollten, wurde die Frage, wie dies konstruktiv umgesetzt werden soll, bisher noch nicht beantwortet. Ein möglicher Schwerpunkt für weitere Aktivitäten im Rahmen der Plattformumsetzung wäre demnach, wie eine Plattform während der Umsetzungsphase flexibel gestaltet werden kann. 7 Literatur RENNER 2007 Renner, I.: Methodische Unterstützung funktionsorientierter Baukastenentwicklung am Beispiel Automobil. Diss. TU München (2007). München: Dr. Hut (Produktentwicklung München, 68). ROBERTSON & ULRICH 1998 Robertson, D.; Ulrich, K.: Planning for Product Platforms. MIT Sloan Management Review 39 (1998) 4. S SIMPSON ET AL Simpson, T. W.; Supersad, C. C.; Mistree, F.:Balancing Commonality and Performance within the Concurrent Design of Multiple Products in a Product Family. Concurrent Engineering 9 (2001) 1. S SIMPSON ET AL Simpson, T. W.; Siddique, Z. Jiao, R.: Platform-Based Product Family Development. In: Simspon, T. W. et al. (Hrsg.): Product Platform and Product Family Design. Methods and Applications. New York: Springer S