Vom Fachbereich Produktionstechnik der UNIVERSITÄT BREMEN. zur Erlangung des Grades Doktor-Ingenieur genehmigte

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1 Formale Interaktionsanalyse Ein Beitrag zur systematischen Gestaltung von Informations- und Kommunikationsstrukturen im Concurrent Enterprise durch die Berücksichtigung von Informationseigenschaften Vom Fachbereich Produktionstechnik der UNIVERSITÄT BREMEN zur Erlangung des Grades Doktor-Ingenieur genehmigte Dissertation von Dipl.-Ing. Frithjof Weber Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Dieter H. Müller, Universität Bremen o. Univ.-Prof. Dr. techn. Dimitris Karagiannis, Universität Wien Tag der mündlichen Prüfung: 26. Juli 2007

2 Frithjof Weber: Formale Interaktionsanalyse Ein Beitrag zur systematischen Gestaltung von Informations- und Kommunikationsstrukturen im Concurrent Enterprise durch die Berücksichtigung von Informationseigenschaften. Bremer Schriften zu Betriebstechnik und Arbeitswissenschaft, Bd. 61, Aachen, Mainz Verlag. Zugl. Dissertation, Universität Bremen, ISBN

3 Vorwort zur Schriftenreihe Das Bremer Institut für Betriebstechnik und angewandte Arbeitswissenschaft an der Universität Bremen (BIBA) ist ein interdisziplinär arbeitendes Forschungsinstitut. Es entwickelt technische und technisch organisatorische Innovationen und realisiert diese in Unternehmen aller Größenordnungen, vom Industriebetrieb bis zum Handwerk. Weiterhin werden Qualifizierungsmaßnahmen für Mitarbeiter aller Hierarchiestufen von produzierenden Betrieben und Dienstleistungs-Unternehmen durchgeführt. Mit seinen vier Forschungsbereichen Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft (MAQ) Produktentwicklung, Prozessplanung und Computerunterstützung (PPC) Intelligente Produktions- und Logistiksysteme (IPS) Informations- und kommunikationstechnische Anwendungen in der Produktion (IKAP) bietet das BIBA eine Plattform, integrative Ansätze für die kooperative Produktion zu verwirklichen. Hierbei arbeitet das BIBA in der Region, in Europa und weltweit mit vielen Partnern und Projektgruppen aus Praxis und Wissenschaft zusammen. Die technische Infrastruktur des Institutes wird durch das Kompetenzzentrum für die innovative und nachhaltige Produkt- und Produktionsentwicklung gebildet. Dessen Einrichtungen der Produktions- und Informationstechnik sowie die Einbindung in informationstechnische Netzwerke bildet die Basis für grundlegende wissenschaftliche Arbeiten und angewandte Forschung in den Schwerpunktbereichen Rechnergestützte Konstruktions- und Planungsverfahren Virtuelle Produktentwicklung Produktionstechnische Systeme, Kommunikation und Telematik Rechnergestützte Fertigungsverfahren Arbeitsgestaltung und Industrial Engineering Logistik und global verteilte Produktion Messtechnik und Sensorik Automatisierungstechnik Qualitätswissenschaft Unternehmensmodellierung und Simulation i

4 Produktionssysteme und produktionstechnische Netzwerke Reaktive Planung Selbstorganisation, Selbststeuerung. Darüber hinaus steht das Kompetenzzentrum der regionalen und überregionalen Wirtschaft zur Verfügung. Es eröffnet neue Wege der universitären und nicht universitären Aus- und Weiterbildung und bietet praxisorientierte Formen der Personalentwicklung und Qualifizierung an. Die Aktivitäten des BIBA werden entscheidend unterstützt durch die enge Anbindung des Institutes an den Fachbereich Produktionstechnik und die vielfältigen Kooperationsbeziehungen zu anderen Fachbereichen der Universität Bremen. Gleichzeitig stellt der Trägerverein des Institutes, der Verein zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung in der Freien Hansestadt Bremen e.v., die Verbindung zu relevanten Institutionen des Landes sicher. Das Institut veröffentlicht die Ergebnisse seiner Arbeiten u. a. in dieser Schriftenreihe. In ihr werden Dissertationen publiziert, Projektergebnisse zusammengefasst und Vorträge von Tagungen, die das Institut regelmäßig durchführt, einem weiten Interessentenkreis zugänglich gemacht. Die Herausgeber der Schriftenreihe Prof. Dr.-Ing. Bernd Scholz-Reiter Prof. Dr.-Ing. Dieter H. Müller Prof. Dr.-Ing. Klaus-Dieter Thoben Prof. Dr.-Ing. Gert Goch ii

5 Vorwort Die vorliegende Arbeit entstand während meiner Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Bremer Institut für Betriebstechnik und angewandte Arbeitswissenschaft (BIBA) an der Universität Bremen. Bereits in meinen ersten Monaten am Institut entwarf ich in der gemeinsamen Arbeit mit Dr. Roland Drewinski die grundlegenden Konzepte zur Formalen Interaktionsanalyse (FIA). Ein früher Methoden-Prototyp war bald entwickelt und über die Jahre erprobte und verfeinerte ich die FIA in verschiedenen europäischen Forschungsprojekten. Das Leitbild, das die Arbeiten in unserem Forschungsbereich dabei bestimmte, war die Verfügbarkeit von Information als zentralem Erfolgsfaktor der Produktentwicklung. Auch in meiner heutigen Tätigkeit bei der Airbus Deutschland GmbH bildet die Optimierung von Informationsverfügbarkeit und Wissensaustausch wieder einen Schwerpunkt meiner Arbeit. Die Faszination des Themas ist unverändert und die wissenschaftlichen Fragestellungen finden sich äquivalent in den praktischen Herausforderungen der unternehmensinternen Verbesserungsinitiativen im Engineering wieder. Die Erkenntnisse aus der Forschung leisten mir dabei wichtige Dienste. Gerade konnte ich die FIA z. B. wieder praktisch nutzen, um die projektübergreifende Kommunikation in parallelen Projekten zu optimieren. So ist die FIA also zu einem täglichen Begleiter geworden und endlich ist es mir auch gelungen, meine Forschungen in dieser Dissertationsschrift zu dokumentieren. Bei der Entstehung dieser Arbeit haben mich viele Menschen unterstützt, denen ich aufs Herzlichste mit persönlichen Worten danken möchte: Vor allem danke ich meinem Doktorvater, Herrn Prof. Dr.-Ing. Dieter H. Müller, für die konsequente Unterstützung. Durch die klare Orientierung an anwendungsorientierter Forschung hat er dafür gesorgt, dass die Arbeit ihre praktische Problemlösungsrelevanz nicht verliert. Auch danke ich ihm für die vielen Freiheiten und das große Vertrauen, dass er mir bei der Bearbeitung des Themas und der Tätigkeit im BIBA eingeräumt hat. Ich habe es zu jeder Zeit genossen. Mein besonderer Dank gilt Herrn o. Univ.-Prof. Dr. Dimitris Karagiannis für die freundliche Übernahme des Zweitgutachtens und die ermutigenden Worte zum Abschließen der Arbeit. Ein hilfreicher Ansporn, der beflügelte. Herrn Prof. Dr.- Ing. Bernd E. Hirsch danke ich für die anregenden Visionen in meiner Zeit am BIBA. Sie sind unvergesslich. Prof. Dr.-Ing. Klaus-Dieter Thoben verdanke ich einen Winter in Finnland, in dem mein Interesse am Thema geweckt wurde. Seitdem begleitet er mich als kollegialer Mentor bei der Optimierung der Produktentwicklung. In anregenden Diskussionen wurde vieles hinterfragt und vieles aufgebaut. In unserer gemeinsamen Vorlesung zum Concurrent Engineering ist die FIA heute Teil des Curriculums. Dr.-Ing. Roland Drewinski gilt mein Dank für die gemeinsame Entwicklung der ersten iii

6 Ideen zur FIA. Die anspruchsvollen Diskurse schulten meine Abstraktionsfähigkeit und machten mich mit Metamodellen und konzeptioneller Modellierung vertraut. Besonderer Dank gilt auch meinen Kollegen und ehemaligen Studenten am BIBA, die durch kontroverse Diskussionen in den Promotionsrunden und durch Studienund Diplomarbeiten zu dieser Arbeit beigetragen haben: Bernd Bredehorst, der endlich ein bisschen Empirie ins Haus brachte, Mathias Holsten, dem es gelang, die Richtlinien für gute IuK-Strukturen zu ordnen, Stefan Gregorzik, der die Grenzen des informationstechnisch Möglichen aufgezeigt hat, die sich aus den sozialen Anforderungen im Concurrent Engineering ergeben, Patrick Klein, der die FIA so gut erfasste und mit seinen Ideen das Potential für weitere Arbeiten aufgedeckt hat, Olaf Peters, dem besten Informatiker, für die Programmierung des FIA-Tools, Stephan Peick, für die industrielle Fallstudie zur FIA, Jörg Puckhaber, für die Untersuchungen zu Informations- und Medieneigenschaften, Andreas Steffen, für das Konzept zur Darstellung der FIA im Web, Marc Stickfort, für die ersten industriellen Fallstudien zur FIA und Michael Wunram, für die Überlegungen zur Kosten-Nutzen-Bewertung von Interaktionsszenarien und die entsprechende Fallstudie. Danke an Dr. Marita Sperga und Dr.-Ing. Joachim Kaebler für die Durchsicht des Exposés. Besonderen Dank auch an Dr.-Ing. Heiko Gsell, dass er meine Forschungsarbeiten aufgegriffen und mit der erweiterten FIA fortgeführt hat es freut mich, dass die wissenschaftliche Arbeit am Institut in diesem Themenfeld damit über mehr als 15 Jahre Kontinuität erhält. Bei allen Kolleginnen und Kollegen am BIBA bedanke ich mich für die kooperative und professionelle Zusammenarbeit und das tolle Klima eine fruchtbare Umgebung für unternehmenslustige Forscher. Ich habe die gemeinsame Zeit am Institut genossen und viel Spaß gehabt. Danke auch meiner Mutter für das gründliche Korrekturlesen des Manuskriptes. Der Abschluss einer Dissertation ist immer auch ein Punkt der Reflektion über den vergangenen Lebens- und Bildungsweg und veranlasst zum Dank an die beteiligten Personen und Institutionen: meinen Eltern, die mir mit einer ordentlichen Schulbildung einen wichtigen Grundstein legten, meinem verstorbenen Onkel und Lehrherrn Johann Heinrich Glade, der mir eine stimulierende Ausbildung zum Elektromaschinenbauer und Realisierungsmöglichkeiten für meine privaten Produktentwicklungsprojekte ermöglichte und der Studienstiftung des Deutschen Volkes, die mir mit ihrer Förderung Sorgen genommen und Möglichkeiten geboten hat. Danke auch meinen Freunden für die interessierte Anteilnahme am Fortgang dieser Arbeit. Mein ganz besonderer Dank gilt natürlich meiner Frau Kathy für die kontinuierliche Motivation und Unterstützung und meinem Sohn Colin für den Verzicht auf gemeinsame Spielzeit. Bremen, im Juli 2007 Frithjof Weber iv

7 Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis... ix 1 Einleitung Motivation Ziel und These der Arbeit Wissenschaftliche Einordnung des Themas Vorgehensweise Aufbau der Arbeit Begriffliche Voraussetzungen und vorliegende Arbeiten Concurrent Engineering und Extended Enterprising Besonderheiten der Produktentwicklung Das Paradigma des Concurrent Engineering Das Paradigma des Extended Enterprise Information, Kommunikation und Kommunikationsmittel Information als Produktionsfaktor Kommunikation als Prozess Kommunikationsmittel und ihre Auswahl Informations- und Kommunikationsstruktur Prozesse und Strukturen Aufgaben, Prozesse und Stellen Formale und informelle Strukturen Methoden und Werkzeuge zur Gestaltung von IuK-Strukturen Methodologische Grundgedanken und Fragestellungen Methodisches Vorgehen und Methode Zum Verständnis von Methode in Wissenschaft und Praxis Das Paradoxon der Methodenentwicklung Techniken und Werkzeuge Analyse existierender Methoden, Werkzeuge und ihrer Metamodelle Ansätze zur organisatorischen Gestaltung Überblick über grundlegende Methoden Überblick über anerkannte Werkzeuge Generische Ideen zur Komplexitätsreduzierung Bewertung der Ansätze, Methoden und Werkzeuge Gestaltung von IuK-Strukturen Praxis und Anforderungen Stand der industriellen Praxis v

8 Inhalt vi Fallstudien zur Ermittlung und Bewertung von Kommunikationsproblemen in der Produktentwicklung Untersuchung des Methodeneinsatzes in Unternehmen des deutschen Maschinenbaues Zur Nachhaltigkeit existierender Methoden Ermittlung von Anforderungen an eine Methode Theoretische Anforderungen aus dem Concurrent Enterprise Ermittlung industrieller Anforderungen Generelle Anforderungen an eine Methode Zusammenfassung Formale Interaktionsanalyse eine Methode zur Gestaltung von IuK- Strukturen Perspektive und Metamodell Interaktion als zweckdienliches Gestaltungsfeld Informationseigenschaften und Kommunikationsmittel als Gestaltungselement Weitere Perspektiven zu Informationseigenschaften und Kommunikationsmitteln Metamodell der Interaktion Methode Übersicht Identifikation des Interaktionsproblems Benennung der Aufgabe Ermittlung des Informationsbedarfs Ermittlung der Informationseigenschaften Gestaltung von Interaktionsszenarien Nutzwert-Kosten-Analyse der Szenarien Entscheidung für ein Interaktionsszenario Umsetzung der Lösung Weitere Prinzipien der Methode Skalierbarkeit Partizipativität Autodidaktische Erlernbarkeit Formale und informelle Kommunikation Modellierung der Ist- oder Soll-Situation Einbettung in einen ganzheitlichen Ansatz zur Prozessgestaltung Werkzeuge zur Unterstützung der FIA Softwarewerkzeug Konzept und Architektur Datenmodell

9 Inhalt Funktionalität Anmerkung zur Nutzung des Softwaretools Weitere Hilfsmittel Übersichten zu Kommunikationsmitteln Checkliste zur Überprüfung von Informationseigenschaften Praktische Richtlinien zur Gestaltung von IuK-Strukturen Schulungsmaterialien und Online-Hilfe Fallstudien zur Erprobung der FIA Fallstudie 1: Verbesserung der Kommunikation zwischen Konstruktion, Einkauf und Werkstatt Fallstudie 2: Gestaltung der unternehmensübergreifenden Kommunikation von Preisanfragen und Angeboten Fallstudie 3: Kommunikation von Konstruktionsänderungen Fallstudie 4: Gestaltung eines projektbezogenen Dokumentenmanagements Weitere Anwendungen Diskussion der Methode und der Werkzeuge Validierungsproblematik in komplexen Systemen Diskussion der theoretischen Anforderungserfüllung Diskussion des FIA-Metamodells im Verhältnis zu anderen Metamodellen Diskussion der Fallstudien Grenzen der Methode Zusammenfassung und Ausblick Zusammenfassung Nachhaltige Verbreitung Zukünftige Forschungsbedarfe Literaturverzeichnis Anhang: Erfüllung der aufgestellten Anforderungen durch die FIA vii

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11 Abkürzungsverzeichnis 3D-CAD ADONIS API ARIS BPMN BPMS BPR CAD CAM CASE CD CD-ROM CE CIM CIMOSA CMC CMS CSCW DfA DfM DfX DIN DMS DSL DV DVD EDI dreidimensionales Computer Aided Design (Markenname) Software zur Geschäftsprozessmodellierung Application Programming Interface Architektur integrierter Informationssysteme Business Process Modeling Notation Business Process Management System Business Process Reengineering Computer Aided Design Computer Aided Manufacturing Computer Aided Software Engineering Computer Disk Compact Disc Read-Only Memory Concurrent Enterprise Computer Integrated Manufacturing Open Systems Architecture for Computer Integrated Manufacturing Computer Mediated Communication Content Management System Computer Supported Cooperative Work Design for Assembly Design for Manufacturing Design for X Deutsches Institut für Normung e.v. Dokumenten Management System Digital Subscriber Line Datenverarbeitung Digital Versatile Disc Electronic Data Interchange ix

12 Abkürzungsverzeichnis EDIFACT Electronic Data Interchange for Administration, Commerce and Transport EDM EDV EE eepk EPK ER ERP FEM FIA FMEA FTP GERAM ICAM IDEF IGES ISDN ISO IT IuK- KMU KODA KSA LMBM OLE OMT OO OSI x Engineering Data Management Elektronische Datenverarbeitung Extended Enterprise Erweiterte Ereignisgesteuerte Prozesskette Electronic Mail Ereignisgesteuerte Prozesskette Entity Relationship Enterprise Resource Planning Finite-Elemente-Methode Formale Interaktionsanalyse Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse File Transfer Protocol Generalized Enterprise Reference Architecture and Methodology Integrated Computer Aided Manufacturing Integrated Definition Methods Initial Graphics Exchange Specification Integrated Services Digital Network International Organization for Standardization Informationstechnologie Informations- und Kommunikations-(~) Kleine und mittelständische Unternehmen Kommunikationsdiagnose Kommunikationsstrukturanalyse Lieferant-Mitarbeiter-Benutzer-Modell Object Linking and Embedding Object Modeling Technique Objektorientierung Open Systems Interconnection

13 Abkürzungsverzeichnis OSSAD PDA PDM PPS QFD REFA RTF SADT SE SMS SSM TRIZ UEML UML VE WWW ZIP Office Support Systems Analysis and Design Personal Digital Assistant Produktdatenmanagement Produktionsplanung und steuerung Quality Function Deployment heute: Verband für Arbeitsgestaltung, Betriebsorganisation und Unternehmensentwicklung e.v. Rich Text Format Structured Analysis and Design Technique Simultaneous Engineering Short Message System Soft Systems Methodology Theory of Inventive Problem Solving Unified Enterprise Modelling Language Unified Modeling Language Virtual Enterprise World Wide Web Speichermedium xi

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15 1 Einleitung...die richtige Information zur richtigen Zeit am richtigen Ort Motivation Information ist zu einem wichtigen Produktionsfaktor geworden [Weule 1992], [Mertens, Martinetz 1998] und hat bei der Gestaltung von Geschäftsprozessen eine Schlüsselrolle [Davenport 1993]. Insbesondere in der Produktentwicklung hat Information eine zentrale Bedeutung und ist wichtigstes Handlungsobjekt, da meist kein materielles Prozessergebnis, sondern Informationen erzeugt werden [Aich, Goldstein 1996]. Oehlmann zeigt in seiner Arbeit, dass die Verfügbarkeit von Information ein entscheidendes Erfolgskriterium für die Produktentwicklung ist und Effektivität und Effizienz maßgeblich beeinflusst [Oehlmann 1996]. [Lauche 2005] betont zusätzlich die qualitätssteigernde und motivationale Bedeutung der Informationsverfügbarkeit. Der Gestaltung von aufgabenangemessenen Informations- und Kommunikationsstrukturen (IuK-Strukturen) kommt damit eine große Bedeutung zu. Dies gilt umso mehr für Produkte, die nach den Prinzipien des Concurrent Engineering in unternehmensübergreifenden Kooperationsbeziehungen entwickelt werden (d.h. im Concurrent Enterprise). Gleichzeitig haben sich in den letzten 20 Jahren die in der Produktentwicklung genutzten Kommunikationsmittel entscheidend verändert. Zeichenbrett, Blaupausen und Papprollen wurden durch 3D-CAD, und Groupware abgelöst. Papiergestützte Kommunikationsmittel wurden durch elektronische Werkzeuge ersetzt, die gänzlich neue Möglichkeiten der Kommunikation bieten. Die Anzahl der zur Verfügung stehenden Kommunikationsmittel hat rapide zugenommen und damit auch die Anzahl der zu ihrer Beschreibung und ihrem Verständnis notwendigen unterscheidenden Eigenschaften. Informationstechniken und Telekommunikation sind einerseits zu Basistechnologien der Produktentwicklung geworden, andererseits aber auch zu einem komplexen Gestaltungsfeld. Dementsprechend konnte Bredehorst durch seine Untersuchungen in Konstruktionsabteilungen mittelständischer Unternehmen zeigen, dass eine methodische Unterstützung bei der Gestaltung von IuK-Strukturen von den Unternehmen als sinnvoll erachtet wird. Andererseits musste er allerdings feststellen, dass in den Unternehmen keine Methoden zur Gestaltung von IuK-Strukturen bekannt sind und demzufolge auch keine Methoden angewendet werden. Unternehmen gestalten IuK-Strukturen also in der Regel intuitiv und nach dem Trial and Error Prinzip [Bredehorst 1999]. 1

16 1 Einleitung Vor diesem Hintergrund wird davon ausgegangen, dass in der Produktentwicklung ein Bedarf an aufgabenangemessenen Hilfsmitteln zur Gestaltung von IuK-Strukturen besteht. Hierzu soll die Arbeit einen Beitrag liefern. 1.2 Ziel und These der Arbeit Ausgangspunkt dieser Dissertation ist die Arbeit von Oehlmann und die darin beschriebene Verfügbarkeit von Information als Erfolgsfaktor für die Produktentwicklung. Ziel der Dissertation ist es, eine neue Methode zur Gestaltung von formalen IuK-Strukturen zu entwickeln und zu erproben, die die Besonderheiten des Concurrent Enterprise berücksichtigt und den Prozessgestalter dabei unterstützt, die Verfügbarkeit von Information in der Produktentwicklung zu erhöhen. Als formale IuK-Strukturen werden hierbei die geplanten und im Sinne der Ablauforganisation gewollten Strukturen verstanden [Voßbein 1987, S. 68ff]. Besonderer Ansatzpunkt der zu entwickelnden Methode und des dahinterliegenden Metamodells soll die bestehende Erkenntnis von Moenaert et al. sein, dass eine Information Eigenschaften besitzt und dass diese für die Nützlichkeit der Information zur Aufgabenerledigung von entscheidender Bedeutung sind [Moenaert, Deschoolmeester, De Meyer et al. 1992]. Typische Informationseigenschaften sind z. B. Vollständigkeit, Aktualität, Editierbarkeit oder Strukturiertheit. In der zu entwickelnden Methode soll diese Erkenntnis so umgesetzt werden, dass die Informationseigenschaften als zentrales Gestaltungselement zur Gestaltung von IuK- Strukturen genutzt werden, um geeignete Kommunikationsmittel auszuwählen. Aus diesem Ansatz formuliert sich die zentrale These der Arbeit als: 2 Um in der Produktentwicklung eine aufgabenangemessene Verfügbarkeit von Informationen sicherzustellen, ist bei der Gestaltung von IuK- Strukturen eine systematische Berücksichtigung von Informationseigenschaften notwendig. Für ihren Einsatz im Concurrent Enterprise soll die Methode über besondere Eigenschaften verfügen: Die Methode soll Hilfestellung bei der Gestaltung einzelner kommunikativer Problemsituationen (Interaktionen) geben, d. h. problemorientiert angewendet werden und nicht zum Ziel haben, die gesamte Kommunikation in der Produktentwicklung zu gestalten. Die Methode soll skalierbar sein, d. h. sowohl auf große als auch auf kleine Problemstellungen aufgabenangemessen anwendbar sein. Die Methode soll im Unternehmen von einem qualifizierten Anwender unter Einbeziehung der Aufgabenträger angewendet werden (partizipativ).

17 1.3 Wissenschaftliche Einordnung des Themas Unter Berücksichtigung bestimmter Einschränkungen soll die Methode autodidaktisch leicht erlernbar sein. Die Methode soll speziell die IuK-Strukturen im Produktentwicklungsprozess gestalten, nicht aber den gesamten Prozess selbst. Sie muss deshalb für eine ganzheitliche Prozessgestaltung mit anderen Methoden kombiniert werden. Neben der eigentlichen Methode sollen entsprechende Hilfsmittel zur Anwendung der Methode entwickelt werden. Diese umfassen insbesondere ein Methodenhandbuch, das die Anwendung der Methode ausführlich beschreibt, und Checklisten u.ä., die den Einsatz unterstützen. Weiterhin soll ein Softwarewerkzeug konzipiert und realisiert werden, welches eine rechnergestützte Anwendung der Methode ermöglicht und damit durch Aspekte wie Dokumentations- und Analyseunterstützung, Wiederverwendung von Modellen, Bereitstellung von Bibliotheken u.ä. die Methode ergänzt. Die Methode und die unterstützenden Werkzeuge sollen anhand von theoretischen Überlegungen und realen Fallstudien erprobt und validiert werden. Insbesondere soll ein konzeptioneller Vergleich mit anderen Methoden erfolgen. 1.3 Wissenschaftliche Einordnung des Themas Die Beantwortung der hier aufgeworfenen Problemstellung berührt mehrere Wissenschaftsdisziplinen: Der untersuchte Forschungsgegenstand ist durch die Betrachtung der Produktentwicklung in erster Linie von ingenieurwissenschaftlicher Natur: Fokus der Untersuchungen sind die bei der Entwicklung technischer Systeme genutzten Informations- und Kommunikationsstrukturen. Dabei geht es zum einen um die formalen Abläufe bei der Entwicklung, zum anderen um die Hilfsmittel, die dabei angewendet werden. Da diese Hilfsmittel in zunehmendem Maße computergestützte Hilfsmittel sind, werden entsprechende Bereiche der Informatik berührt. Dort sind es insbesondere die Theorien zu Information und Kommunikation, die für die Untersuchungen relevant sind. Die technischen Aspekte der Kommunikation schlagen die Brücke zur Kommunikationswissenschaft, die wiederum zu den sozialen Aspekten führt. Da die IuK-Strukturen von handelnden und sich verhaltenden Menschen als Produzenten und Konsumenten im Rahmen von Organisationen genutzt werden, enthalten die Untersuchungen ebenfalls eine betriebswirtschaftliche und sozialwissenschaftliche Komponente [Schanz 1988, S. 9-16]. Durch die Nutzung systemtheoretischer Ansätze und die Reflektion zu methodischen Vorgehensweisen kommt zusätzlich eine formalwissenschaftliche Natur hinzu. Eine intensivere Auseinandersetzung mit dem Stand der Wissenschaften in den einzelnen Disziplinen erfolgt in den Kapiteln 2 und 3. 3

18 1 Einleitung Die vorliegende Arbeit betreibt angewandte Wissenschaft, indem sie auf vorhandene Erkenntnisse zurückgreift, diese zur Anwendung bringt und daraus neue Erkenntnisse mit praktischer, gestalterischer Zielsetzung erzeugt. Sie liefert damit gleichzeitig einen Beitrag zu einem Praxisproblem und zu einem Erkenntnisproblem. Als wissenschaftlichen Beitrag liefert die Arbeit insbesondere ein neues Metamodell für eine Methode zur Gestaltung von IuK-Strukturen und trägt somit zur Theoriebildung bei. Der praxisorientierte Beitrag sind die Methode als praktische Handlungsanleitung, das entsprechende Softwarewerkzeug und die Erprobung in unterschiedlichen Organisationen. Die Arbeit ist somit im ingenieurwissenschaftlichen Sinne eine methodisch-entwickelnde Arbeit, was sich in der gewählten Vorgehensweise abbildet. 1.4 Vorgehensweise Die Berührung unterschiedlicher Wissenschaftsdisziplinen hat zur Folge, dass den Untersuchungen keine rein experimentelle, empirische, oder logisch-analytische Vorgehensweise zugrunde gelegt werden konnte, sondern unterschiedliche Aussagen mit unterschiedlichen methodischen Ansätzen untersucht und entwickelt werden mussten. Allgemein wurde den Forschungsarbeiten ein systemtheoretischer Ansatz zugrunde gelegt und für die Methodenentwicklung eine Vorgehensweise genutzt, die sich an Checklands Modell des developing subject orientiert [Checkland 1981, S. 7 ff]. Dies erschien für die gegebene Problemstellung am geeignetsten, da sie eine angemessene Balance im Spannungsfeld zwischen systematischer Entwicklung und weicher Problemsituation unterstützt (soft systems) 1. Die Vorgehensweise gliederte sich in 5 Hauptphasen: 1. Exploration: Beginn der Untersuchungen war die Exploration des Problems der Informationsverfügbarkeit in der Produktentwicklung, um damit Ansatzpunkte für Optimierungsmöglichkeiten zu finden. Hierzu wurden der Stateof-the-Art ermittelt, aktuelle Kommunikationsprobleme in Unternehmen analysiert und die bestehende unternehmerische Praxis bei der Gestaltung von IuK-Strukturen untersucht. Gleichzeitig wurden Anforderungen von Unternehmen an die Gestaltung von IuK-Strukturen ermittelt und theoretische Besonderheiten und Bedarfe, die sich aus dem Concurrent Enterprise ergeben, identifiziert. 2. Theoriebildung: Aus den explorativen Untersuchungen konnte eine Idee für einen neuen Lösungsansatz generiert werden. Die Idee war die Basis für die 1 Zur ausführlicheren Begründung und den damit verbundenen Lücken in der ingenieurwissenschaftlichen Wissenschaftstheorie siehe Kap

19 1.5 Aufbau der Arbeit Formulierung der zentralen These der Arbeit und die Bildung einer entsprechenden Theorie. Dazu wurden die relevanten Begrifflichkeiten festgelegt, verwandte wissenschaftliche Arbeiten und Theorien identifiziert, analysiert und mit der Idee in Beziehung gesetzt. Hieraus wurde ein Metamodell entwickelt, das die relevanten Elemente der Theorie für die Nutzung in einer Methode beschreibt. 3. Methodenentwicklung: Darauf aufbauend wurde der Prototyp für eine neue Methode entwickelt. Vorab wurden die grundsätzlichen Anforderungen an methodisches Vorgehen und die methodische Entwicklung von Methoden untersucht, um daraus Handlungsrichtlinien für die eigene Entwicklungsarbeit ableiten zu können. Die Einzelschritte der Methode wurden festgelegt und detailliert, und die Techniken, die in ihrem Rahmen eingesetzt werden können, wurden ausgewählt. Die Methode wurde in einem Handbuch beschrieben und ein unterstützendes Softwarewerkzeug konzipiert und entwickelt. Daneben wurden weitere Hilfsmittel zur Anwendung der Methode erstellt. 4. Erprobung: Die Methode wurde in unterschiedlichen Anwendungssituationen in Unternehmen durch verschiedene Anwender erprobt. Einzelaspekte der Methode wurden in weiteren Untersuchungen detailliert. Die Ergebnisse wurden für eine iterative Erweiterung und Verfeinerung der Methode und des Softwarewerkzeuges genutzt. 5. Bewertung: Abschließend erfolgte eine qualitative Bewertung der Methode, Werkzeuge und Theorie. Das Metamodell wurde im Verhältnis zu den Metamodellen anderer Methoden beurteilt und die Anwendbarkeit und Nützlichkeit der Methode anhand der Ergebnisse der Fallstudien bewertet. Die Methode diente damit gleichfalls als Hilfsmittel zur Validierung der These. So ist sie gleichzeitig praktisches Ergebnis und wissenschaftliches Hilfsmittel. Die Übertragbarkeit auf andere Anwendungsfälle außerhalb von IuK-Strukturen wurde ebenfalls beurteilt. 1.5 Aufbau der Arbeit Der Aufbau der Arbeit orientiert sich unter Berücksichtigung der Lesbarkeit an der Chronologie der oben beschriebenen Vorgehensweise. Die einzelnen Kapitel und Unterkapitel werden jeweils durch die Fragen eingeleitet, die in ihnen maßgeblich behandelt werden. Das folgende Kapitel schafft die begrifflichen Voraussetzungen für ein gemeinsames Verständnis der Arbeit und umreißt die relevanten wissenschaftlichen Theorien im Untersuchungsfeld. Es geht insbesondere auf die Produktentwicklung und die Paradigmen des Concurrent Engineering und Extended Enterprising ein. Es 5

20 1 Einleitung betrachtet die Rolle von Information als Produktionsfaktor, beschreibt das Verständnis von Kommunikation als Prozess und erläutert die existierenden Theorien zur Auswahl von Kommunikationsmitteln. Abschließend interpretiert es Informations- und Kommunikationsstrukturen und positioniert die Arbeit hinsichtlich formaler und informeller Strukturen. Kapitel 3 untersucht Methoden und Werkzeuge zur Gestaltung von IuK-Strukturen. Vorab findet ein kurzer wissenschaftstheoretischer Exkurs zu den methodologischen Grundlagen statt, um damit eine Basis für die wissenschaftliche Entwicklung der Methode zu schaffen. Das Verständnis von Methoden in Wissenschaft und Praxis wird beschrieben, der Mangel an Ansätzen zur methodischen Entwicklung von Methoden thematisiert und eine geeignete Vorgehensweise für die eigene Arbeit dargestellt. Anschließend erfolgt ein Überblick über existierende Methoden und Werkzeuge und ihre Metamodelle. Besonderer Augenmerk wird auf die den Methoden zugrunde liegenden Ideen zur Komplexitätsreduzierung gelegt. Die generischen Ideen werden abstrahiert und bewertet. Kapitel 4 beschreibt die industrielle Praxis und Anforderungen zur Gestaltung von IuK-Strukturen. Es werden Fallstudien mit typischen Kommunikationsproblemen vorgestellt und der tatsächliche Methodeneinsatz in Unternehmen mit einer empirischen Untersuchung geschildert. Auch die Nachhaltigkeit von entwickelten Methoden wird beschrieben. Anschließend erfolgt eine Schilderung der Anforderungen an ein Methode zur Gestaltung von IuK-Strukturen, die aus industriellen und theoretischen Bedarfen abgeleitet wurde. In Kapitel 5 wird die Formale Interaktionsanalyse (FIA) als neue Methode zur Gestaltung von IuK-Strukturen entwickelt. Hierbei wird zuerst die besondere Perspektive der Methode erläutert. Diese liegt in der Wahl der Interaktion als zentralem Gestaltungsfeld und der Nutzung von Informationseigenschaften und Kommunikationsmitteln als besonderen Gestaltungselementen. Darauf aufbauend wird das Metamodell der Interaktion erläutert, das die Modellelemente der Methode und deren Beziehungen bestimmt. Anschließend wird dann die eigentliche Vorgehensweise der Methode anhand der einzelnen Schritte erklärt. Einige hervorzuhebende Prinzipien der Methode werden gesondert beleuchtet und abschließend die Rolle der Methode in einer ganzheitlichen Prozessgestaltung definiert. Kapitel 6 gibt einen kurzen Überblick über die Werkzeuge zur Unterstützung der Anwendung der Methode. Dies sind insbesondere das Softwarewerkzeug, das speziell für die Methode entwickelt wurde, als auch verschiedene Checklisten, Richtlinien, Schulungsmaterialien und die Online-Hilfe. Kapitel 7 schildert vier Fallstudien, in denen die Methode in Unternehmen angewendet wurde. Aus der Menge der vorhandenen Anwendungen wurden diese ausgewählt, um die Einsatzmöglichkeiten der Methode im Rahmen der Produkt- 6

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