Produktionssysteme

Einführung einer Systems-Engineering-Lösung

Ingo Dengel Willstätt

Schneller, besser, günstiger – die Unternehmen stehen heute der Herausforderung gegenüber, eine immer größer werdende Anzahl von Produkten in verschiedenen Ausführungen immer schneller, in besserer Qualität und zu günstigen Preisen auf den Markt zu bringen. Dieser Umstand hat eine Umlagerung der Anforderungen eines Unternehmens zur Folge. Waren früher noch eine langwierige Entwicklung und handgefertigte Produkte von hochqualifizierten Mitarbeitern ein Garant für den Erfolg eines Produktes, so sehen sich Unternehmen in der heutigen Zeit mehr und mehr dem Umstand einer industriell gefertigten Produktion gegenüber gestellt.

Um die damit verbundenen, schnell wechselnden Unternehmensanforderungen zu bewältigen und die damit zusammenhängenden zeitlichen, qualitativen und funktionalen Vorgaben nicht zu unterschreiten – respektive zu überschreiten – bedarf es einiger auf das Unternehmen angepasster Methoden. Diese unterstützen das Unternehmen in der Entwicklung des Prozesses, von der Ideenfindung über die Marktbedürfnisse bis hin zur Entwicklung eines Produktes. Hierbei ist Systems-Engineering ein Lösungsmodell, das den Unternehmen eine Vielzahl an Möglichkeiten und Methoden zur genaueren und schnelleren Bearbeitung, Dokumentation und Organisation von Arbeitsabläufen im Produktionsvorlauf bietet, mit dem Ziel, ein Produkt schneller auf den Markt zu bringen.

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Dass schneller in diesem Fall nicht schlechter sein muss, ist dabei keine Selbstverständlichkeit. Systems-Engineering, in Kombination mit einem modernen EDV-System, ermöglicht es einem Unternehmen, eine effizientere Arbeitsweise und einen höheren Effektivitätsgrad trotz gleichbleibender oder sogar steigender Qualität und Dokumentationsfähigkeit zu realisieren. Unternehmen die sich für einen intensiven Einsatz von Systems-Engineering entscheiden, werden sogar einen spürbaren Anstieg der Produktqualität und eine verbesserte Dokumentation von Entwicklung und Produktionsprozess bemerken. Als zentraler Punkt, im Rahmen des Systems-Engineering, wird dabei das Zusammenspiel von Lebensphasenmodell (LPM) als Makrostrategie und Problemlösungszyklus (PLZ) als Mikrostrategie angesehen. Diese Bereiche stellen die benötigten Strukturen und Vorgehensmodelle bereit, die für eine strukturierte und fehlerfreie Entwicklung und Realisierung eines Projektes von Nöten sind. Die Basis von Systems-Engineering bilden dabei die Methoden und Stärken einer Vielzahl von Ingenieursdisziplinen, beispielsweise Algorithmen (mathematische Berechnungen), Techniken (wie statistische Berechnungsmodelle), Heurismen (systematisches Probieren), Expertenbefragungen (bei speziellen Fragestellungen sinnvoll) oder Literaturrecherchen (Fachliteratur zu speziellen Fragestellungen oder Anforderungen). Diese werden dank Systems-Engineering in einem strukturierten Prozess gebündelt und somit eine schnellere und genauere Entwicklung und Realisierung fördern. Abgerundet wird das Modell des Systems-Engineering durch eine Reihe von Voraussetzungen, die ein Unternehmen sich aneignen sollte, wenn es Systems-Engineering einführen will. Dazu gehören unter anderem Änderungen in der Denkweise, was im konkreten Fall von Systems-Engineering den Wechsel hin zu einem Systemdenken bedeutet (Bild 1).

Systems-Engineering versteht dabei unter Systemdenken eine betont antireduktionistische, respektive holistisch/ganzheitlich orientierte und kontextbezogene Denkweise. Dabei sollte das Systemdenken prinzipiell interdisziplinär sein (Interdisziplinär steht synonym für die Nutzung von Ansätzen, Denkweisen oder zumindest Methoden verschiedener Fachrichtungen). Dadurch lassen sich Lösungen für viele drängende Probleme finden, welche die traditionellen Disziplingrenzen sprengen würden. Weiterführend sollte der gesamte Planungsprozess sinnvoll gegliedert und strukturiert werden, um somit die schrittweise und variantenreiche Annäherung an eine Lösung zu fördern.

Ferner lässt sich das Prinzip des Systemdenkens in drei Punkte gliedern:
Denken in Varianten: Frei nach den beiden Sprichwörtern »Eine Lösung ist keine Lösung« oder »Die erste Lösung ist nicht immer die beste Lösung« sollten sich die Projektverantwortlichen vorrangig Gedanken um potenzielle Einflussgrößen machen und eventuelle Verhaltensmöglichkeiten erkennen, um ein umfangreiches Lösungsspektrum zu erschließen.
Vom Ganzen zum Detail: »Was will ich im Allgemeinen erreichen?« – sollte die Hauptfragestellung sein und nur im Nachgang sollten Detailfragen zu Teilgebieten des Ganzen gestellt werden.
Berücksichtigung zeitlicher Veränderungen: Für die Entwicklung eines Produktes bedarf es eines bestimmten Zeitfensters. In diesem Zusammenhang sollte bedacht werden, dass sich Anforderungen, zum Beispiel Emissionsgrenzen, Gesetzgebungen oder Marktanforderungen, ändern können.

Das Modell des Systems-Engineering hilft also die Zusammenarbeit und das Verständnis verschiedener Abteilungen, der Abteilungen verschiedener Unternehmen oder ganzer Unternehmensgruppen bei der Entwicklung und Herstellung eines Produktes zu stärken, zu fördern und zu koordinieren. Zu den von Systems-Engineering betroffenen Unternehmensorganen gehören unter anderem das Produktmanagement, das Anforderungsmanagement, das Qualitätsmanagement, das Risikomanagement und das Systemdesign. Durch die Kopplung jeder dieser einzelnen für die Entwicklung und Realisierung benötigten Organe eines Unternehmens, wird eine einheitliche Informationsplattform geschaffen. Diese ermöglicht es den verschiedenen Mitarbeitern eines Projektes, egal aus welcher Abteilung oder aus welchem Organ er kommt, sich schnell und ausreichend über den aktuellen Stand des Produktes zu informieren. Dabei spielt es keine Rolle, aus welchem der verschiedenen Bereiche Informationen benötigt werden.

Um auf das Prinzip genauer einzugehen, ist es von Vorteil, sich die beiden Hauptstrategien des Systems-Engineering noch etwas zu verdeutlichen. Außen vor steht, wie eingangs schon erwähnt, das Lebensphasenmodel, das den Produktlebenszyklus in sinnvolle Teilgebiete untergliedert. Bei genauerer Betrachtung wird deutlich, dass hier schon das Prinzip des Systemdenkens, das ein Bestandteil des Systems-Engineering ist, seine Anwendung findet. Jeder der so geschaffenen großen Makrostrategieblöcke wird in kleinere Teilblöcke unterteilt, um eine Vereinfachung des Gesamtprozesses zu erreichen.

Die Umsetzung und Gestaltung eines solchen Projektes, mit all seinen beteiligten Mitarbeitern, Abteilungen und Unternehmen, wird unter Zuhilfenahme aktueller IT-Systeme im Vorfeld, bei der Definition und Gliederung des Projektes definiert. Somit kann vor Projektbeginn festgelegt werden, welche Abteilung mit welchem Mitarbeiter welche Berechtigung im Gesamtprozess hat und wer für welches Teilgebiet verantwortlich ist. Dadurch ist es im Nachgang oder bei einer anfallenden Recherche immer möglich nachzuvollziehen WER, WANN und WO an einem Projekt mitgearbeitet hat, ohne dass es zu langwierigem Suchen im Verlauf eines Projektes kommt. Systems-Engineering fungiert somit als zentrale Sammelstelle aller Daten, die in einem Projekt anfallen, und dient als Kommunikationsgrundlage zwischen den verschiedenen projektbetroffenen Abteilungen eines oder mehrerer Unternehmen. Als konkretes Beispiel sei hier angemerkt, dass Anforderungen, die von einem Kunden an ein Produkt gestellt werden, schon in der Entwicklungsphase von Mitarbeitern des Projektmanagements direkt in das System eingespielt werden können. Diese Daten sind anschließend direkt mit den von dem Qualitäts- und Risikomanagement hinterlegten Eigenschaften des geplanten Produktes vergleichbar. Fehler oder Unstimmigkeiten werden so direkt erkannt und können noch in der Planungsphase besprochen und behoben werden. Nachdem im Vorlauf eines Projektes anhand des Lebensphasenmodels die Gliederung und Bearbeitungsreihenfolge festgelegt wurde, ist es dann an der Zeit, sich drei grundlegende Fragen zu stellen:

Was wollen wir?

Welche Lösungsvarianten gibt es?

Welche Lösungsvariante ist die beste?

Diese Fragen sind Hauptbestandteil des Problemlösungszyklus und beschreiben eine Abfolge von Schritten, die arbeitslogisch aufeinander aufbauen. Um hierbei den Ablauf und die Qualität der Abfolgen zu verbessern, empfiehlt es sich, auf die Prinzipien des QFD (Quality Function Deployment) zurückzugreifen und unter Zuhilfenahme entsprechender Analysen und Konzepte den Problemlösungszyklus zu optimieren (Bild 2). Dabei sollte die Bearbeitung der einzelnen Schritte und somit der gesamten Mikrostrategie zyklisch – und zu einem späteren Zeitpunkt, wenn möglich sogar simultan – erfolgen. Die Mikrostrategie definiert, den oben erwähnten Fragen entsprechend, drei Gliederungspunkte, die beim Durchlauf beachtet werden müssen.

1. Zielsuche

Wo wollen wir hin?

Wie wollen wir das Ziel erreichen?

Diese und ähnliche Fragestellungen sind Teil der Situationsanalyse und der Zielformulierung im Bereich der Mikrostrategie.

2. Lösungssuche

Nachdem geklärt ist was gebraucht wird und wohin die Reise führen soll, wird im Rahmen der Konzeptsynthese und der Konzeptanalyse eine gewisse Anzahl an detaillierten Lösungsansätzen definiert.

3. Auswahl

Sind nach der Lösungssuche mehrere Lösungsvarianten vorhanden, so wird eine gewichtete Bewertung vorgenommen und anhand dieser eine Entscheidung getroffen, welche der Lösungsvarianten als sinnvoll erachtet wird (Bild 3).

Viele Unternehmen investieren bereits in ihr Vorhaben, eine Vielzahl der vom Systems-Engineering betroffenen Gebiete testweise anzuwenden oder – wenn sie schon angewendet werden – weiter auszubauen. Dieser Schritt hat oft zur Folge, dass die Prozesse im Allgemeinen zwar optimiert werden, aber im Ganzen nicht immer stimmig sind. Dieser etwas paradoxe Umstand ist das Resultat einer nicht ausreichend aufeinander abgestimmten Kommunikation zwischen den einzelnen innerbetrieblichen Organen.

Durch die Einführung eines ganzheitlichen Systems-Engineering werden solche Probleme beseitigt, da alle Projektbeteiligten auf einer einzigen Kommunikationsplattform arbeiten und somit dauerhaften Zugriff auf die gleichen und immer aktuellen Daten haben. Damit entfallen Wartezeiten, diee beispielsweise durch das Suchen nach dem richtigen Ansprechpartner einer Abteilung, der richtigen Anforderung oder einer »vermeintlich verloren« gegangenen Anfrage anfallen. Die Bündelung von Informationen zur schnelleren Bearbeitung und besseren Wiederverwendbarkeit von Daten ist nicht nur ein Vorteil von Systems-Engineering, sondern erleichtert, in Verbindung mit einem leistungsstarken IT-System, die Suche nach Daten oder Informationen aus der Vergangenheit (Bild 4). Die Einführung neuer Richtlinien und die Anwendung von IT-gestützten Prozessen sind aber immer noch kein Garant für einen besseren Prozessablauf. Systems-Engineering ist eine Strategie, die von der Führungsebene unterstützt und vorangetrieben und von den Mitarbeitern konsequent und diszipliniert umgesetzt werden sollte. Hierbei gilt »Das beste System und die besten Prozesse bringen nichts, wenn sie nicht von jedem angewendet werden …«. Darum ist es in erster Linie die Aufgabe der Führungskräfte, die sich für die Einführung von Systems-Engineering entschieden haben, die Mitarbeiter an die entsprechenden Umstellungen und Arbeitsweisen heran zu führen. Ebenso ist von essentieller Bedeutung, jedem im Unternehmen zu verdeutlichen, dass beim Systems-Engineering in erster Linie »das Ganze« im Vordergrund steht. Denn nur wer Systems-Engineering schon sehr früh im Entwicklungsprozess ansetzt, kann – durch das richtige Zusammenspiel und eine lückenlose Anwendung – einen spürbaren Erfolg in der Prozessoptimierung verzeichnen.

Allen voran haben Unternehmen aus dem Mechatronics-Umfeld die Vorteile von Systems-Engineering für sich entdeckt, indem sie es zur Abbildung und Vereinfachung komplexer Zusammenhänge zwischen elektronischen und mechanischen Komponenten verwenden. Diese Vorteile sind auch auf andere Produktstrukturen, mit denen sich der heutige Mittelstand befasst, übertragbar. Somit bietet Systems-Engineering einem modernen Unternehmen beispielsweise Einsparungspotenziale im Bereich der Entwicklung sowie der System- und Prozessoptimierung. Um den Worten von Henry Ford etwas mehr Nachdruck zu verleihen sei noch angemerkt, dass viele Unternehmen denken, dass es noch zu früh ist, um an den Umstieg – respektive die Weiterentwicklung – zu einer IT-gestützten Systems-Engineering-Lösung zu denken.

Jedoch darf nicht vergessen werden, dass sich die Produktlebenszyklen weiterhin verkürzen werden und der Markt mehr und mehr dazu tendieren wird, sehr personalisierte Produkte zu fordern. -fr-

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