Wissensmanagement in der Produktentwicklung
durch Qualitätsmethodenverbund
und Qualitätsmethodenintegration

Korreferent: Prof. Dr.-Ing. Prof.h.c. Dr.h.c. Tilo Pfeifer

Die Wirklichkeit ist nicht so oder so,
sondern so und so

Harry Mulisch

1. Einleitung

Nach Diebold müssen "mit der rasanten Verkürzung der Produktzyklen heute zahlreiche Industriebranchen leben". Deshalb konzentrieren sich die Bemühungen der Unternehmen darauf, "die Entwicklungszeiten, aber auch die Durchlaufzeiten von der Angebotsabgabe bis zur Lieferung an den Kunden deutlich zu verkürzen, das Qualitätsniveau der Produkte zu verbessern und die Kosten zu senken." Eine gute Ablauforganisation, aber auch eine effiziente Informationsversorgung, bilden dafür eine wesentliche Voraussetzung".

In welchem Spannungsfeld sich insbesondere die Produktentwicklung dabei bewegt, zeigt Abbildung 1-1.

In der Produktentwicklung muß die geforderte Qualität trotz steigender Produktkomplexität erreicht werden. Die Produktkomplexität erfordert aber wiederum mehr Produktentwicklungszeit bzw. um diese zu halten, umfangreichere Ressourcen. Das wirkt sich zwar negativ auf die Kosten aus, sollte aber durch ein besseres "Time-to-market" wieder ausgeglichen werden.

Abbildung 1-1: Spannungsfelder der Produktentwicklung

Aufgrund der sich schnell weiterentwickelnden Techniken und der Verkürzung der Produktlebenszyklen bei gleichzeitig hohem Qualitätsniveau sowie international konkurrenzfähigen Produktionskosten werden somit veränderte Anforderungen an die Entwicklung und Fertigung gestellt. Die Senkung der Entwicklungs- und Planungszeiten sowie der Kosten in diesen Bereichen, eine effiziente Umsetzung der Kundenanforderungen in der Produktpolitik wie auch flexible Fertigungsstrukturen sind einige dieser Anforderungen.

Höchste Priorität zur Realisierung dieser Punkte erfordert zum einen den Einsatz von präventiven Qualitätsmethoden, zum anderen die bedarfs- und zeitgerechte Erfassung und Bereitstellung von Informationen entlang des gesamten Produktlebenszyklus. Nur mit aktuellen und hochwertigen Daten, Informationen bzw. Wissen kann die Reaktionszeit der verschiedenen Unternehmensfunktionen verkürzt und ihr Zusammenspiel deutlich verbessert werden. Durch die derart reduzierten Zusatzzeiten und Fehlerkosten können Ressourcen eingespart bzw. für das Kerngeschäft verwendet werden.

Eine besondere Rolle kommt hierbei den Qualitätsinformationen zu. Da die Planung und Sicherung der Qualität eine ausgeprägte Querschnittsfunktion darstellt, sind grundsätzlich mehrere Bereiche des Unternehmens betroffen, wenn es um die Sicherstellung eines hohen Qualitätsniveaus geht. Hieraus resultiert der Bedarf an Wissensmanagementsystemen, die eine abteilungs- und bereichsübergreifende Akquisition, Verfügbarkeit sowie Wiederverwendung von Wissen in Form von qualitätsrelevanten Informationen, die auch elektronisch vorhanden sind, ermöglichen.

Die Realisation eines solchen bereichsübergreifenden Qualitätsinformationssystems stößt jedoch in der Praxis auf zahlreiche Probleme.

Hierzu gehören vor allem:

in Form von unterschiedlichen Benennungen von Produkten, Prozessen, Eigenschaften, Funktionen und Fehlern innerhalb verschiedener Unternehmensbereiche oder Abteilungen

in Form von starkem Bereichs-/Abteilungsdenken und damit verbundenem "Datenisolationismus", Restriktionen durch Geheimhaltungsverpflichtungen sowie stark arbeitsteilige, tayloristische Arbeitsstrukturen

in Form von inkompatiblen Rechnerwelten, dem Fehlen eines gemeinsamen Modells zur Strukturierung der Daten sowie des großen Umfangs der anfallenden Datenmenge

Die Produktentwicklung ist immer noch durch Arbeitsteilung verbreitet und durch wiederholte Grunddatengenerierung gekennzeichnet. Hinzu kommen sequentielle Arbeitsweisen und mangelnde Synchronisation der beteiligten Funktionsträger. Insgesamt führt dieses zu beträchtlichen Zeit- und Effektivitätsverlusten.

Daraus ergeben sich zunächst Anforderungen aus Sicht des

Produktentwicklungsprozesses

dahingehend, daß eine nachvollziehbare Entwicklung eines Produktes über seine Entstehungsphasen hinaus erreicht werden muß. Hiller erkennt dieses ebenfalls und erarbeitet ein Konzept zur Gestaltung von Änderungsprozessen in der Produktentwicklung.

Eine weitere Anforderung stellen die einzelnen

Phasen eines Produktentwicklungsprozesses

in der Weise dar, daß eine phasenbegleitende Unterstützung erfolgen muß, und daß auf die einmal erarbeiteten Inhalte über die einzelnen Phasen hinaus zurückgegriffen werden kann.

Eine Produktentwicklung wird in der Regel von einem

Projektteam

durchgeführt, das zunächst zusammen mit den

Projektmitarbeitern

aus den verschiedenen Unternehmensbereichen und –funktionen in bezug auf Wissensmanagement unterstützt werden muß. Das bedeutet, daß zunächst die Wissensakquisition bewerkstelligt wird. Nächster Schritt ist, das erarbeitete Wissen wiederzuverwenden und in und über die Projektphasen hinaus weiterzuverwenden. Des weiteren ist besonders die Wissensrückführung gefordert, da lediglich dadurch die aufgebaute Wissensbasis einen langfristigen Nutzen bekommt.

Möglichkeiten zur Erreichung dieser Anforderungen ergeben sich durch einen verstärkten Einsatz rechnergestützter Hilfsmittel. Ziel muß es sein, Daten nur einmal zu erzeugen und überall dort so aufbereitet zur Verfügung zu stellen, wie sie jeweils benötigt werden. Datenintegration durch dezentralen und vernetzten Einsatz rechnergestützter Hilfsmittel ist ein wichtiger Ansatz zur Verkürzung von Durchlaufzeiten.

Abbildung 1-2: Produktentwicklung und QM-Methoden

Dazu muß zum einen das Team bei der Produktentwicklung durch den

Methodeneinsatz

unterstützt und geführt werden. Die Methoden, die dabei zum Einsatz kommen, sind in der Regel geeignete Werkzeuge, um Wissen zu akquirieren, d.h. "Informationen mit Wert" zu sammeln und um das Wissen kontextabhängig zu machen. Werden Methoden eingesetzt, so ist der

Verbund der Methoden

untereinander zu erarbeiten, um den zuvor gestellten Anforderungen der Wissenswieder- und -weiterverwendung zu genügen. Der Verbund der Methoden alleine wird jedoch nicht ausreichen, so daß eine

Methodenintegration

in ein zu definierendes Datenmodell erzielt werden muß. Mit dem Datenmodell wird in dieser Arbeit das Produkt als das zentrale Gerüst (bzw. Skelett, Strukturierungselement) verstanden, an dem jede Information angehängt werden muß.

Dann ist schließlich auch die methodische Unterstützung des Produktteams über den Entwicklungsprozeß hinaus möglich, was durch die

IV-technische Unterstützung

aus dem Datenmodell heraus abgerundet wird.

Damit lautet das grundsätzliche Ziel aus den Anforderungen, ein Wissensmanagement in der Produktentwicklung zu realisieren, in dem ein Qualitätsmethoden-Verbund und deren -Integration erarbeitet wird, so daß eine effektive und effiziente Entwicklung über alle Produktentstehungsphasen erfolgt.

Markus Werner

Das lernende Unternehmen muß Methoden, Systeme und Prozesse einsetzen, die das Wissen kontinuierlich mehren, es schneller dorthin bringen, wo es gebraucht wird und den Übergang von der Idee bis zur Marktreife eines Produktes oder Services effektiver und schneller gestalten. Entscheidungs- und Kommunikationsprozesse zielen nicht mehr auf die Eliminierung von Problemen, sondern auf das Verwerten von Wissen.

Mit diesen hochgesteckten Anforderungen von Gerhard setzen sich heute Unternehmen auseinander; es existieren aber noch keine Werkzeuge, die diese Anforderungen auch nur annähernd erfüllen würden (siehe Kapitel 3.2). Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Hauptaugenmerk auf die Produktentwicklung gelegt, die einen sehr wissensintensiven Prozeß darstellt. In diesem Geschäftsprozeß der Produktentwicklung kommen immer häufiger Qualitätsmanagementmethoden zum Einsatz, die helfen sollen, die geforderte Qualität von Produkten sicherer zu erreichen. Stellvertretend für die Fülle der existierenden Werkzeuge soll an dieser Stelle nochmals für die QFD und die FMEA auf die heute bestehenden Probleme beim Einsatz dieser Methoden hingewiesen werden.

Analysiert man die Schwierigkeiten bei der Anwendung von QFD, so weisen die in japanischen, amerikanischen und europäischen Unternehmen gemachten Beobachtungen deutliche Parallelen auf. Eine Reihe von Gemeinsamkeiten lassen sich herausstellen:

Die FMEA ist im Gegensatz zur QFD sehr viel verbreiteter. Dieses liegt vor allem daran, daß die FMEA von den Automobilherstellern gefordert wird. Doch auch für die FMEA gelten die beiden zuletzt genannten Problemfelder der QFD bzgl. des Begriffsverständnisses und des Formalisierungsgrades. Das Problem aller Methoden liegt jedoch sehr viel tiefer. Knickel weist darauf hin, daß die Methodenbeschreibungen vielfach nur in Ansätzen erkennen lassen, wie die jeweilige Methode in konkrete Produktentwicklungsprojekte eingebunden werden kann. Viele Ansätze der Literatur versuchen aus diesem Grund, einen organisatorischen Rahmen für die einzusetzenden Methoden zu schaffen und eine Entscheidungshilfe an die Hand zu geben, wann welche Methode für welche Problematik einzusetzen ist.

Der vorliegende Ansatz dieser Arbeit hat aufgrund dieser Randbedingungen den Einstieg über das Wissensmanagement genommen, um aus den aktuellen Erkenntnissen des Wissensmanagements zu lernen und diese auf die Belange der methodenunterstützten Produktentwicklung zu übertragen (siehe Kapitel 2.3).

Die im Rahmen dieser Arbeit diskutierten Konzepte anderer Autoren ergaben darüber hinaus eine Fülle weiterer Anforderungen, die den Bereich der Organisation sowie das Informations- und Kommunikationstechnikkonzept betreffen (Kapitel 2.4). Auffällig ist, daß keiner der betrachteten Ansätze die aufgestellten Kriterien in ihrer Gesamtheit erfüllen kann. Insbesondere Aspekte des Wissensmanagements wie die Verhaltenssteuerung und kognitive Handlungsmuster werden von keinem der Ansätze behandelt. Die Durchgängigkeit der Rechnerunterstützung wird vielerorts verlangt, zu einer Umsetzung dieser Forderung ist es aber in keinem der Ansätze gekommen.

Mit diesem Anforderungskatalog wurde schließlich aus der in Kapitel 3 formulierten Zielsetzung ein Softwaresystem zur Steuerung der integrierten methodenunterstützten Produktplanung und Produktentwicklung herausgearbeitet.

Die bei der Erarbeitung des Konzeptes betrachteten Methoden in Kapitel 4 waren die QFD, die System-FMEA Produkt, die System-FMEA Prozeß, die Prüfplanung, das Design Review sowie das Projektmanagement. Für diese Methoden wurde zunächst das notwendige Datenmodell (Kapitel 4.1) definiert und im nächsten Schritt die inhaltliche Verknüpfung der Methoden erarbeitet (Kapitel 4.2). Mit Kapitel 4.3 wurden die aus dem Wissensmanagement stammenden Konzepte des Sichtenverständnisses bzw. der Wissensbestandskarten auf das Datenmodell, die kognitiven Handlungsmuster und die Verhaltenssteuerung konzeptionell eingebunden.

Der in dieser Arbeit in Kapitel 5 vorgestellte Softwareprototyp Q-Step stellt im Vergleich zu allen bisher diskutierten Ansätzen ein ausgereiftes System zur Unterstützung der Informations- und Kommunikationstechnik in der Produktentwicklung dar. Erreicht wurde das insbesondere durch eine konsequent objektorientierte Programmierung (Kapitel 5.1) sowie eine äußerst benutzerfreundliche und leicht erlernbare Oberfläche. Durch die Darstellung der Informationen in Form von instanziierten Informationsobjektklassen mit den entsprechenden Verknüpfungstypen hat man im Vergleich zu einer listen- oder matrixorientierten Eingabe sehr viel mehr Möglichkeiten, komplexe Sachverhalte darzustellen und bei wachsenden Umfängen entsprechend wieder in beliebige Sichten zu splitten, um damit die notwendige Übersicht zu bewahren.

Das in Kapitel 6 demonstrierte Validierungsbeispiel zeigt die Offenheit und Flexibilität von Q-Step auf. Ziel weiterer Arbeiten sollte es sein, die bereits implementierten Methoden in Q-Step zu einem umfassenden und vollständigen Methodenbaukasten zu erweitern. Weitere wichtige Anforderungen, die von Seiten der Anwender formuliert wurden, sind die Multiuserfähigkeit und die Benutzung eines solchen Softwaresystems in einer Intranet-/Internet-Umgebung. Damit würde eine plattformunabhängige Applikation geschaffen und es bestünde die Möglichkeit, die Anwendung standort- und unternehmensübergreifend einzusetzen.