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© 2003 GPS GmbH
Dieser Bericht ist ausschließlich für das AIK-Symposium 2003 bestimmt. Die Verteilung, Zitierung und Vervielfältigung – auch auszugsweise – zum Zwecke der Weitergabe an Dritte ist nur mit vorheriger schriftlicher Zustimmung der GPS GmbH gestattet. Die hier zusammengefassten Texte und Grafiken wurden von der GPS GmbH im Rahmen einer Präsentation eingesetzt; sie stellen keine vollständige Dokumentation dar.
GPS GmbHMonnetstr. 9D-52146 WürselenTelefon 02405 459 - 01Telefax 02405 459 - 200www.schuh-komplexitaetsmanagement.com
Innovationsgrenze Komplexität überwindenInnovationsgrenze Komplexität überwinden
Dr. Reinhard Große Wienker
GPS GmbH
2Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
© 2003 GPS GmbHwww.schuh-komplexitaetsmanagement.com
Agenda
Die GPS-Gruppe – Komplexitätsmanagement als Kernkompetenz
IT-Komplexität im Produkt – Ursachen und Wirkung
Methoden zur Komplexitätbeherrschung
Markt- und kundengerechte Produktgestaltung
Funktionsorientierung im Requirements Engineering
VMEA – Variant Mode and Effects Analysis
Architekturbildung und Modularisierung
Fazit
3Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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GPS-Gruppe
Gründungsjahr: 1989Mitarbeiter: 40
Ste
phan
Kru
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Gün
ther
Sch
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Rei
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roß
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rem
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Ste
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Sch
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Mic
hael
Frie
dric
h
Nor
bert
Gro
ße
Ent
rup
Un
ser
Fü
hru
ng
stea
mAachen
Atlanta
St. GallenStandorte:
4Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Unser Themenspektrum
Strategieentwicklung
Komplexitätskostenmanagementund -controlling
OrganisationProduktvarianten-
managementVerhaltens-
management
Managementvon internerund externer
Komplexität
Managementvon IT-Komplexität- im Produkt- im Unter-nehmen
Entwicklung Unternehmensstrategie /Strategieaudit
Geschäftsprozessoptimierung /Wissensorganisation /
Supply Chain Management /Innovationsprozess-
gestaltung
Variantenkosten- /Zielkosten- / Prozesskostenmanagement /
Dienstleistungscontrolling
Modularisierung / Plattformkonzept /Mass Customization / eEDM / VMEA
Konfigurationsmanagement
Portfolio-management /
Integrationsmanagement /
M&A
Optimierung desPlanungs- und
Führungsprozesses Managementforum /Kompetenzentwicklung /
Inhouse-Seminare /Coaching
IT-Complexity Check
Produktdaten-management
Software- und Elektronik-Komplexität
beherrschen
5Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Ausgewählte Referenzen
ABBADtranzAllweilerArsomaAudi BarmagBauknechtBayerBBraunBecker GroupBlumBMW GroupBoschBSH HausgeräteCellpackClaasDaimlerChryslerDiosnaDräger Medizintechnik Dürr SystemsEspera-Werke
LEWALear CorporationLeyboldLindeLindt & SprüngliListaMann & Hummel Mannesmann SachsMannesmann VDOMaschinenfabrikRheinhausen MCCMielePaulanerPeiniger RöroPhilipsPhoenix ContactPiattiPicanolPrymRieter
EvoBusFESTOFordGallus HamelHDMHella KG HueckHeraeusHettichHilgeHuber + SuhnerHenkelINOVANJgemaJohnson ControlsMAN RolandKeiperKerpenwerkKreyenborgKüpper-WeisserLeica
Saurer AGSchmitz CargobullSchottSchuler AGSEWSiemens AGSiemens KWUSiemens MedizintechnikSiemens SchweizStadt AachenSteinelStillThyssenKrupp ServVoith-TurboVolkswagen Walter Rau (Neusser Fette)ZehnderZF LenksystemeZF Getriebe
6Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Agenda
Die GPS-Gruppe – Komplexitätsmanagement als Kernkompetenz
IT-Komplexität im Produkt – Ursachen und Wirkung
Methoden zur Komplexitätbeherrschung
Markt- und kundengerechte Produktgestaltung
Funktionsorientierung im Requirements Engineering
VMEA – Variant Mode and Effects Analysis
Architekturbildung und Modularisierung
Fazit
7Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Die Komplexitätstreiber im Bereich Software / Elektronik
Auch im Bereich der IT hat die Komplexität zwei Dimensionen: Vielfalt und Dynamik! Gerade die Dynamik ist wegen der leichten Änderbarkeit im IT-Bereich extrem hoch
Anzahl der elektronisch gesteuerten Komponenten EntwicklungssystemeHW-KomponentenDatenstrukturenVernetzungsformen/BussystemeInterne Schnittstellen (Organisation)Externe Schnittstellen(Zulieferer, Absatzkanäle)…
SW-ReleasesHW-EntwicklungAnforderungen
Markt (Lieferanten)Mitarbeiter…
hoch
hoch
niedrig
niedrig
Vielfalt
Dynamik
Kompliziertes SystemÄußerst
komplexes System
Einfaches SystemRelativ
komplexes System
8Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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IT-Leistung(Moore’s Law)
IT-Komplexität
1
10
100
1000
1980 1990 Heute
Innovationsgrenze Komplexität: Leistungslimitierung wird ersetzt durch Komplexitätslimitierung
IT-Komplexität/IT-Leistung
ZeitZeit
9Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Bis zu 80 vernetzte Steuergeräte finden sich schon heute in Premium-Fahrzeugen
Quelle: Automobil Elektronik Sept. 2002/Audi
10Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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22 %
35 %
Entwicklung des Software-/Elektronik-Anteils in Produkten
… und das bei gleichzeitiger Verlagerung der Wertschöpfung vom OEM hin zum Zulieferer (75 %), gerade auch im Bereich Software/Elektronik !
… und das bei gleichzeitiger Verlagerung der Wertschöpfung vom OEM hin zum Zulieferer (75 %), gerade auch im Bereich Software/Elektronik !
10
20
30
40
2000 2010
Elektronik-/Software-Anteil
im Automobilin %
Zeit
?
Nach: Mercer
40 %20
40
60
80
1998
Wertanteil im Maschinen- und
Anlagenbauin %
100
Nach: Prof. Benderitm. TU München
40 %
20 %
Software
Elektrik/Elektronik
Mechanik
11Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Zunahme des Software-Anteils im Fahrzeug
Quelle: Automotive Engineering Int., May 2003
0
1
2
3
4
5
6
7
'94 '95 '96 '97 '98
Durchschn. # von Programmen
Durchschn. Programmgröße
Jährl. Entwicklungsaufwand
12Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Produktlebenszyklen bei Software- und Elektronik-Komponenten
Produktinnovation wird heute im wesentlichen durch Elektronik und Software-Komponentengetrieben (Anteil von bis zu 90 % an der Innovation).
In einem Automobil der Premiumklasse findet sich heute (2002) mehr Elektronik als imAirbus A300 bei seinem Markteintritt 1972.
Komplexitätsmanagement bei Embedded Software im Laufe des Modell-Lebenszyklus ist imwesentlichen ein Kompatibilitätsmanagement zwischen der Vielzahl von Elektronik- und Software-Komponenten verschiedener Generationen (Überlagerung von Entwicklungszyklen).
Länge des Produktzyklus1 2 3 4 5 6 7 8
[Jahre]
Software ca. 4 Monate
Elektronik ca. 7 Monate
Komponenten/Module/Modelle
(Automotive)
3 - 7 Jahre
Quelle: Mercer/Wildemann
13Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Situation in der Automobilindustrie “HEUTE”
Beim Kraftfahrtbundeamt (KBA) registrierte Rückrufe
• 1993: 35• …….• 2001: 113• 2002: 185
Kosten der Gewährleistungen
• 1998: 0,5 Mrd €• 2000: 1,7 Mrd €
Faktor > 5 Faktor > 3
© Nach ADAC 2002, Automobil-Entwicklung 07/02, CAR
Rückrufaktionen Gewährleistung
Bis zu 55 % der Fehler beim Automobil sind heute auf Elektrik / Elektronik zurückzuführen !
Aber auch: Bei einer Verdopplung der Zahl der PKW in den vergangenen 30 Jahren sank die Zahl der Unfallopfer um 70 % !
14Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Komplexitätsfolgen
Kostenwirkung Beeinflussung der Leistung am Markt
• Entwicklungskosten(Prozess und Produkt)
• Qualitätskosten
• Mengeneffekte in Beschaffung,Produktion etc.
• Gemeinkosten / Zuschläge
• Einfluss auf die Effizienz, Transparenzin der Wertschöpfungskette
• . . .
• Effektivität des Vertriebssystems
• Aktions- und Reaktionsgeschwindigkeit
• Ablenkung von den Entwicklungen inden Kerngeschäftssegmenten
• Zeitplanung der Produktlebenszyklenim Programm
• Produktkannibalismus im eigenenProgramm
• …
15Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Erfolgsfaktor Marktorientierung
Gesamt-Kapital-
rentabilität
sehr hoch0%
2%
4%
6%
8%
10%
gering
Marktorientierung
< 3 3 - 4 4 - 5 > 5
Quelle: Backhaus / Schlüter
16Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Handlungsbedarf im Komplexitätsmanagement
Menge - Preise - Kosten
Verursachungsgerechtverteilte Kosten
Preise
Wettbewerbs-nachteil
Verlust
Exoten Standard Exoten
Häufigkeits-verteilung
heute gestern
17Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Die Herausforderungen in der Entwicklung von Software / Elektronik
Markt- und kundengerechte Entwicklung der Funktionen und
Zusammenstellung der Module
Änderungsmanagement und Freigabeprozesse bei kurzen
Lebenszyklen
Kompatibilitätsmanagement bei unterschiedlichen Entwicklungszyklen
einzelner Komponenten
Konfigurationsmanagement bei der Vielfalt der Komponenten
18Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Agenda
Die GPS-Gruppe – Komplexitätsmanagement als Kernkompetenz
IT-Komplexität im Produkt – Ursachen und Wirkung
Methoden zur Komplexitätbeherrschung
Markt- und kundengerechte Produktgestaltung
Funktionsorientierung im Requirements Engineering
VMEA – Variant Mode and Effects Analysis
Architekturbildung und Modularisierung
Fazit
19Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Es gibt eine optimale Komplexität
Degressive Nutzenzunahme bei zusätzlichen Varianten
Minimale Variantenvielfalt ? optimale Variantenvielfalt
Nettonutzen
Kosten(Brutto-)Nutzen
Vielfalt
Kosten / Nutzender Vielfalt
(Kosten-)Beherrschung
der Vielfalt
Maximaler Nettonutzen = optimale Variantenvielfalt
Produkt-differenzierung
MaximalerNettonutzen
20Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Komplexitätsmanagement umfasst die Gestaltung, Steuerung und
Entwicklung der Vielfalt des Leistungsspektrums (Produkte, Prozesse und
Ressourcen) im Unternehmen. Durch die Verstärkung und Dämpfung der Komplexität
wird die Fähigkeit angestrebt, die Vielfalt in allen Wertschöpfungsstufen so zu
beherrschen, dass ein maximaler Beitrag zum Kundennutzen bei gleichzeitig
hoher Wirtschaftlichkeit des Leistungserstellers erzielt werden kann.
Definition Komplexitätsmanagement
Quelle: Schuh
21Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Komplexitätsmanagement ist ganzheitlich zu betrachten:Potenzialabschätzung in allen Bereichen
nach McKinsey, 1994
Kostenstruktur eines Automobilherstellers:
75-85
15-25
20-40
5-10
30-40
10-20
10-20
100%
Kostenabhängig von:
- Produktvolumen
- Produktqualität
- Unternehmens-infrastruktur
- Produkt-komplexität
Gesamt-kosten
Komplexi-tätskosten
Entwurf, Im-plementierung,Erprobung,Dokumen-tation
Lieferanten-auswahl,Disposition
Entwicklungs.UmgebungToolsIntegrations-,Testequipment…
Steuerungs-aufgaben,Konfig-Mgmt.Bestände,Transport,Inventur
Dokumentation,Ersatzteil-bestände
Bis zu 25 Prozent der Gesamtkosten entstehen durch Sortimentskomplexität – der Anteil ist im Software-/Elektronikbereich eher höher
Forschung,Entwicklung
Einkauf,Material-wirtschaft
ProduktionLogistik,
VerwaltungVertrieb
22Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Agenda
Die GPS-Gruppe – Komplexitätsmanagement als Kernkompetenz
IT-Komplexität im Produkt – Ursachen und Wirkung
Methoden zur Komplexitätbeherrschung
Markt- und kundengerechte Produktgestaltung
Funktionsorientierung im Requirements Engineering
VMEA – Variant Mode and Effects Analysis
Architekturbildung und Modularisierung
Fazit
23Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Parametris.Software
Implement.Software
Bestückung mit kundenspez. IC´s
Bestückung mit Standard IC´s
FertigungLeiterplatte
Rohmaterial-beschaffung
=Kern-modul C
+
auftragsneutrale Erstellung der Basiskomponenten
(ggfs. auf Lager)
Plan
Einfluss desKundenauftrags
VEP
VEP: Variantenentstehungspunkt,Auftrag trifft Plan(engl. „Order Penetration Point“, OPP)
kundenauftragsbezogeneProdukterstellung und -konfiguration
Positionierung des Variantenentstehungspunktes (VEP) anhand des Kernmoduls
So lange wie möglich so standardisiert wie möglich,über Parametrisierung „(Mass) Customization“ sicherstellen
In Anlehnung an: ITEM
Option X + Kern-modul C
Option X Op
tion
Y
Op
tion
Y
24Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Regelkreis des Variantenmanagements
Legende: Technische Beherrschung der Varianten Kostenbeherrschung der VariantenAnwendungsgebiet des Variantenmanagements
FunktionendefinierenKombinatorikfestlegen
Zielkostenfestlegen
Merkmalbaumdes Vorgängers
Kunde/Markt
ProduktionProdukt-
entwicklungProduktprogramm-
entwicklung Vertrieb
Optimierung der Implementierung/Integration
Bewertung vonAlternativen Implemen-tierungstechniken
Exoten vermeiden(durch vorgeplanteProdukte)
Effiziente Auftrags-abwicklung
VariantenorientierteProduktgestaltungPakete -> Module
Bewertung vonGestaltungs-alternativen
Merkmalbaumdes Nachfolgersmarktseitige Produktweiterentwicklung
Implementierung
253 VMEA-Methode für Software-/Elektronik-Entwicklung.ppt
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Der Prozess der Entwicklung von Software-/IT-Systemen
Klassische Vorgehensweise in der SW-Entwicklung im Überblick
1. Anforderungsspezifikation / Requirements Engineering
2. Definition der notwendigen SW-Funktionen
3. Bilden funktionaler SW-Module(Aspekt: funktionale Zusammengehörigkeit / Schnittstellen)
4. Realisieren der Funktionsmodule und Test
5. Integration und Test Gesamtsystem
26Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Ansatzpunkte zur Komplexitätsbeherrschung im Entwicklungsprozess
Die klassische Vorgehensweise in der SW-Entwicklung berücksichtigt nur unzureichend die Aspekte einer markt- und kundengerechten Produkt-Entwicklung und -Strukturierung
1. Anforderungsspezifikation / Requirements Engineering
2. Definition der notwendigen SW-Funktionen
3. Bilden funktionaler SW-Module(Aspekt: funktionale Zusammengehörigkeit / Schnittstellen)
4. Realisieren der Funktionsmodule und Test
5. Integration und Test Gesamtsystem
Markt- und kundengerechte
Definition der SW-Funktionen
undBildung der Module
Modularisierung
VMEA
VMEA: Variant Mode and Effects Analysis
27Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Agenda
Die GPS-Gruppe – Komplexitätsmanagement als Kernkompetenz
IT-Komplexität im Produkt – Ursachen und Wirkung
Methoden zur Komplexitätbeherrschung
Markt- und kundengerechte Produktgestaltung
Funktionsorientierung im Requirements Engineering
VMEA – Variant Mode and Effects Analysis
Architekturbildung und Modularisierung
Fazit
283 VMEA-Methode für Software-/Elektronik-Entwicklung.ppt
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Zweck einer funktionsorientierten Produktsicht
• Die Funktion ist die lösungsunabhängige Darstellung einer Aufgabe; der Überblick über das Ganze durchbricht die Ideenfixierung durch Bekanntes.
• Die funktionsorientierte Sicht erlaubt die Modellierung komplexer Systeme auf abstraktem Niveau zur Vergrößerung der Lösungsvielfalt; die Strukturierung kann rein hierarchisch oder vernetzt erfolgen.
• Mit dem Aufbau einer Funktionsstruktur wird die zu beherrschende Produktkomplexität transparent gemacht. Je feiner die Detaillierung gewählt wird, desto stärker wird der Lösungsraum eingegrenzt, da für die Formulierung von Teilfunktionen schon Vorstellungen von der Lösung von Oberfunktionen existieren müssen (Ehrlenspiegel). Eine hohe Detaillierung der Funktionsstruktur hat demnach den Vorteil, dass man sich die Varianten gut vorstellen kann, aber auch den Nachteil, dass man von den bereits konkreten Lösungsbausteinen mental nicht mehr weg kommt.
293 VMEA-Methode für Software-/Elektronik-Entwicklung.ppt
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Abstrakte Funktionsdefinition – Beispiele Elektronik/SW
Funktion ? Technische Komponente
Schnelle, unmittelbare Erwärmung ? Elektrische Sitzheizung Fahrersitz
des Fahrers
Automatisches Öffnen und Schließen ? Elektr. Steuergerät Fenster
des Fensters
Absicherung gegen Druckverlust ? Reifendrucksensor im Rad
(Leichtes) Öffnen des Behälters ? Elektromotor Behälterdeckel
Flexibilisierung der Funktionen durch Einsatz von Steuerungslogik und Parametrisierung
30Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Beispiel: Entwicklung militärischer Systeme
• Die Disziplinen Systementwicklung und Softwareentwicklung sind traditionell nicht gut integriert.
• Der Anteil der Software in Systemen ist in den letzten 20 Jahrendramatisch gestiegen
© nach Material DoD
Zunehmende Wichtigkeit der Software Wichtigkeit der Prozesse!
Beispiel: Anteil der Anforderungen, die Software zugeordnet sind:
31Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Anforderungsspezifikation (Requirements Engineering)
Bei der Definition der Anforderungen werden die Weichen gestellt.
Notwendige Eigenschaften der Spezifikation eines Software-Produktes sind:
Adäquatheit: das beschreiben, was der Kunde will bzw. braucht,
Vollständigkeit: alles beschreiben, was der Kunde will bzw. braucht,
Widerspruchsfreiheit: sonst ist die Spezifikation nicht realisierbar,
Verständlichkeit: für den Kunden/Anwender und den Programmierer,
Eindeutigkeit: damit Fehler durch Fehlinterpretation vermieden werden,
Prüfbarkeit: damit feststellbar ist, ob das realisierte System die
Anforderungen erfüllt
Quelle: Glinz
32Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Anforderungs-Spezifikation
Wirtschaftlichkeit von Anforderungsspezifikationen
Gesamtkosten
Funktions-Definition
Modul-Design Codierung
Integration,Test
Aufwand für Anforderungsspezifikation
Aufwand für Fehlerbeseitigung entsprechend dem Fehlerursprung
(Entwicklung und Nutzung)
WirtschaftlichesOptimum
Die 80 : 20 –Regel hat auch hier Gültigkeit. Entscheidend ist, die kritischen Anforderungen zu erkennen und genügend klar zu spezifizieren.
33Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Beispiel: Werkzeuggestützte Strukturierung und funktionale Erfassung derAnforderungen
Anforderung Funktion LösungStruktur
34Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Agenda
Die GPS-Gruppe – Komplexitätsmanagement als Kernkompetenz
IT-Komplexität im Produkt – Ursachen und Wirkung
Methoden zur Komplexitätbeherrschung
Markt- und kundengerechte Produktgestaltung
Funktionsorientierung im Requirements Engineering
VMEA – Variant Mode and Effects Analysis
Architekturbildung und Modularisierung
Fazit
35Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Ermitteln der Typen nachArt und Anzahl
Simulationen
Merkmale definieren
Beschreibung der Produktfunktionen
Beschreibung der Kombinierbarkeitder Funktionen
Kombinatorik definieren
VMEA:
• Welche Auswirkungen haben veränderte Produktfunktionen und deren Kombinatorik auf die Typenvielfalt ?
• Was wäre, wenn ... ?
Neue Produktfunktionen anbieten
Produktfunktionen einschränken
Kombinationen von Funktionen ändern
Funktionspakete bilden
SystematischeBeschreibungder Produktgruppe
Definition der notwendigen Funktionalitäten in komprimierter Form
36Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Beschreibung der Funktionen mit Ausprägungen
mögliche Kombinationen: 2 * 4 * 4 * 3 * 4 = 384
Beispiel Steuerungselektronik: Schritt 1: Merkmale und Ausprägungen definieren
37Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Beispiel Kraftfahrzeug-Elektronik: Schritt 2: Kombinatorik definieren – Zwänge und Verbote
Beschreibung der Funktionen,Teil 2: Zwänge und Verbote
2.
Typenliste
192
108
40
384
38Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Beispiel Steuerungselektronik: Visualisierung und weitere Optimierung im Merkmalbaum
Nachrichtenübermittlung (2)
Bus A
Bus A+B
Display-Ausführung (4)
Std. Low
Std. High
Univ. Low
Univ. High
Länder-Ausf. Software (4)
ECE
ECE
ECE
US
Fernost
Japan
ECE
US
Fernost
Japan
Ausführung SG 1 (3)
A
A
A
B
C
C
A
B
C
C
Nachrichtenkatalog
N1N2N3N4N1N2N3N4N1N2N3N4N1N2N3N4N1N2N3N4N1N2N3N4N1N2N3N4N1N2N3N4N1N2N3N4N1N2N3N4
Aus 384 potentiellen
Kombinationen ergeben sich
noch 40 verkaufsfähige Typen,
dargestellt im Merkmalbaum!
39Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Einsatz der VMEA-Methode im Bereich Software-/Elektronik-Entwicklung
Auf Basis der funktionalen Anforderungsdefinition: Definition von SW-Funktionen und möglicher Alternativen, dann Ableitung der zugehörigen Merkmale
Prüfung und Verifikation der marktgerechten Funktionszusammenstellung / Modulbildung
Eliminieren unnötiger Funktionen/Optionen
Entscheidung über: Parametrisierung/Wiederverwendung vs. Bildung eigenständiger Komponenten (vgl. Integralteilbildung bei mech. Komponenten)
1. Anforderungsspezifikation / Requirements Engineering
2. Definition der notwendigen SW-Funktionen
3. Bilden funktionaler SW-Module(Aspekt: funktionale Zusammengehörigkeit / Schnittstellen)
4. Realisieren der Funktionsmodule und Test
5. Integration und Test Gesamtsystem
40Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Agenda
Die GPS-Gruppe – Komplexitätsmanagement als Kernkompetenz
IT-Komplexität im Produkt – Ursachen und Wirkung
Methoden zur Komplexitätbeherrschung
Markt- und kundengerechte Produktgestaltung
Funktionsorientierung im Requirements Engineering
VMEA – Variant Mode and Effects Analysis
Architekturbildung und Modularisierung
Fazit
41Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Die interne Sicht von Software/Elektronik-Komponenten erfordert zusätzlich den Abgleich zwischen verschiedene Ebenen
Strukturierung/Modulbildung
4. Hardware
3. Kommunikation
2. Software-Funktionen
1. Marktseitig geforderte FunktionenStrukturierungs-Aspekte:
Sicherheit (Eigenständigkeit/Redundanz)(Echt-) ZeitanforderungKorrektheitsanforderung (100%-Test)Abgegrenzter KontrollflussAbgegrenzte DatenobjekteBeherrschbare KommunikationSchlanke SchnittstellenFit von Hardware und SoftwareFit von Markt- und Techniksicht
VorteileDatenintegration in ModulenKommunikationsreduzierungReduzierte Abhängigkeiten zw. Einzelkomponenten der Module
42Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
© 2003 GPS GmbHwww.schuh-komplexitaetsmanagement.com
Die vom Markt geforderten Funktionen werden in eine klare Abhängigkeit zurProduktstruktur gestellt.
(Hau
pt-
/Su
b-)
Mo
du
le
Aktuelle undzukünftige Funktionen
TechnischeProduktstruktur
E
B B B
B T T T B
T T T T T T T
Leistung (2)
10kW
20kW
B471
Antrieb (2)
Keilr.
Zahnr.
Kühlung (2)
Wasser
Öl
Wasser
Öl
Übersetzung (4)
3.0
3.5
3.0
3.5
3.0
3.5
4.0
4.5
3.0
3.5
4.0
4.5
Temperatur (2)
100C
100C
120C
100C
120C
100C
120C
120C
120C
120C
120C
120C
120C
120C
Typ (1)
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
T10
T11
T12
T13
T14
Funktionsstruktur
43Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Durch Modularisierung werden klar abgrenzbare und definierte funktionale Einheiten entwickelt.
Aus
präg
ung
1.1
Aus
präg
ung
1.2
Aus
präg
ung
1.3
Aus
präg
ung
1.4
Aus
präg
ung
2.1
Aus
präg
ung
2.2
Aus
präg
ung
2.3
Aus
präg
ung
2.4
Aus
präg
ung
3.1
Aus
präg
ung
3.2
Aus
präg
ung
3.3
Aus
präg
ung
3.4
Funktion 1 Funktion 2 Funktion 3
Submodul 1.1
Submodul 1.2
Submodul 1.3
Submodul 1.4
Mod
ul 1
Submodul 2.1
Submodul 2.2
Submodul 2.3
Submodul 2.4
Mod
ul 2
Submodul 3.1
Submodul 3.2
Submodul 3.3
Submodul 3.4
Mod
ul 3
Bisher
Aus
präg
ung
1.1
Aus
präg
ung
1.2
Aus
präg
ung
1.3
Aus
präg
ung
1.4
Aus
präg
ung
2.1
Aus
präg
ung
2.2
Aus
präg
ung
2.3
Aus
präg
ung
2.4
Aus
präg
ung
3.1
Aus
präg
ung
3.2
Aus
präg
ung
3.3
Aus
präg
ung
3.4
Funktion 1 Funktion 2 Funktion 3
Submodul 1.1
Submodul 1.2
Submodul 1.3
Submodul 1.4
Mod
ul 1
Submodul 2.1
Submodul 2.2
Submodul 2.3
Submodul 2.4
Mod
ul 2
Submodul 3.1
Submodul 3.2
Submodul 3.3
Submodul 3.4M
odul
3
Idealzustand
Aus
präg
ung
1.1
Aus
präg
ung
1.2
Aus
präg
ung
1.3
Aus
präg
ung
1.4
Aus
präg
ung
2.1
Aus
präg
ung
2.2
Aus
präg
ung
2.3
Aus
präg
ung
2.4
Aus
präg
ung
3.1
Aus
präg
ung
3.2
Aus
präg
ung
3.3
Aus
präg
ung
3.4
Funktion 2 Funktion 3
Submodul 1.1
Submodul 1.2
Submodul 1.3
Submodul 1.4
Submodul 2.1
Submodul 2.2
Submodul 2.3
Submodul 2.4
Mod
ul 2
Submodul 3.1
Submodul 3.2
Submodul 3.3
Submodul 3.4
Mod
ul 3
Mod
ul 1
Funktion 1
Möglicher Zustand
Strukturelle Änderungen einzelner
oder aller Module.
Aus
präg
ung
1.1
Aus
präg
ung
1.2
Aus
präg
ung
1.3
Aus
präg
ung
1.4
Aus
präg
ung
1.5
Aus
präg
ung
2.1
Aus
präg
ung
2.2
Aus
präg
ung
2.3
Aus
präg
ung
3.1
Aus
präg
ung
3.2
Aus
präg
ung
3.3
Aus
präg
ung
3.4
Funktion 3
Submodul 1.1a
Submodul 1.1b
Submodul 1.2
Submodul 1.3
Submodul 1.4
Submodul 1.5
Submodul 2.1
Submodul 2.4M2
Submodul 3.1
Submodul 3.2
Submodul 3.3
Submodul 3.4
Mod
ul 3
Mod
ul 1
Funktion 1Strukturelle
Änderungen und sinnvolle
Zusammenfassung von Funktionen und
Submodulen.
Möglicher Zustand
44Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Beispiel 1 (I): Modulbildung unter dem Aspekt KommunikationAusgangssituation: 3 einzelne Steuergeräte
SG 1In: 21/ Out: 20
SG 2In: 21/ Out: 24
SG 3In: 23/ Out: 22 8
8
8
9
9
7
64
5
7 6
5
45Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Beispiel 1 (II): Kommunikationsmatrix zur Bewertung des Nachrichtenaufkommens
Bewertete Kommunikationsmatrix
Bewertung interner/externer Kommunikation
100%82Summe Nachrichten
40%33Summe externer Nachrichten
60%49Summe interner Nachrichten:
65516SGx
78722SG3
69924SG2
48820SG1
17232121N ges in
SGxSG3SG2SG1N ges
out
46Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Beispiel 1 (III): Modulbildung durch Clusterung der 3 Steuergeräte: Reduzierung des externen Nachrichtenaufkommens um 60 % !
Modul 123In: 16 / Out: 17
Intern: 60 %
extern: 40 %
SG 1In: 21/ Out: 20
SG 2In: 21/ Out: 24
SG 3In: 23/ Out: 22 8
8
8
9
9
7
64
5
7 6
5
47Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Beispiel 1 (IV): Datenintegration in Modulen reduziert Fehlerpotenziale
Modul 123In: 16 / Out: 17
SG 1In: 21/ Out: 20
SG 2In: 21/ Out: 24
SG 3In: 23/ Out: 22
64
5
7 6
5
Speicherzugriff statt KommunikationsprotokollEinheitliche gemeinsame Datenstrukturen
48Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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System Architektur
Funktions-ArchitekturWas?
Netzwerk-ArchitekturAntrieb
FahrzeugbewegungSteer-by-wireBrake-by-wire
Gateway
Getriebe-steuerung
Motor-Steuerung
Karosserie/InnenraumGateway
GatewayFirewall
Licht-module
Klima-regelung
Tür-module
NavigationMobil-telefon
www
Wo?
Treiber-SoftwareTreiber-Software
BetriebssystemBetriebssystem
Basis-Systemfunktionen+ Kernfunktionen
Basis-Systemfunktionen+ Kernfunktionen
CARTRONIC LayerInterfaces + Koordination + ÜberwachungCARTRONIC Layer
Interfaces + Koordination + Überwachung
Fkt.Fkt. Funktionen (Fkt.)
Funktionen (Fkt.)
Kunden-spez.
Funktion
Kunden-spez.
Funktion
HardwarespezifischeTreiber Software
Standard OS
Embedded Software
Offene Schnittstelle
Fahrzeugfunktionen- Kunden- und Fahrzeugspezifisch- modular- wiederverwendbar- plug & playWie?
Multimedia
Fahrzeug-Koordinator
Multimedia
Karosserie/Innenraum
Antrieb
Fahrzeugbewegung
Energie-Management
Software
Hardware
Beispiel 2: Software-Architektur für Fahrzeuge (Bosch Cartronic Architektur)
49Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Agenda
Die GPS-Gruppe – Komplexitätsmanagement als Kernkompetenz
IT-Komplexität im Produkt – Ursachen und Wirkung
Methoden zur Komplexitätbeherrschung
Markt- und kundengerechte Produktgestaltung
Funktionsorientierung im Requirements Engineering
VMEA – Variant Mode and Effects Analysis
Architekturbildung und Modularisierung
Fazit
50Innovationsgrenze Komplexität überwinden.ppt
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Fazit
Funktionsorientierung führt zu einer Abstraktionebene, die die interne und externe Kommunikation der Produktkomplexität erleichtert
Die Modulbildung muss Technik- und Marktaspekten, sie bietet großes Potenzial zur Komplexitätsbeherrschung
Software macht Produkte flexibel änderbar, um so wichtiger ist die Klarheit des definierten Leistungsspektrums
Parametrisieren ist immer besser als Kopieren (und Ändern)
Komplexitätsmanagement ist eine ganzheitliche Aufgabe,von der Produktdefinition bis zum Produktservice