Return on Engineering Agile Rahmen für die Hardware-Entwicklung · 2020-04-28 · Entwicklung neuer Frameworks (z.T. mit beabsichtigten Abweichungen vom agilen Manifest) Frameworks

Return on Engineering –Agile Rahmen für die Hardware-EntwicklungMarc Dörfer20. April 2020

Nicht schon wieder Scrum…

Page 3 © PEM Aachen GmbH 2020 · Return on Engineering – Agile Rahmen für die Hardware-EntwicklungPage 3 © PEM Aachen GmbH 2020 · Return on Engineering – Agile Rahmen für die Hardware-Entwicklung

Empirische Prozesssteuerung: Entscheidung anhand von Erfahrungen Iteratives Vorgehen, inkrementelle EntwicklungViele formalisierte Elemente statt eines festen Prozesses+ Ereignisse (Sprint, Sprint

Planning, Daily Scrum, Sprint Review, Sprint Retrospektive)

+ Artefakte (ProductBacklog, Sprint Backlog, Definition of Done)

Agile Methoden nehmen zunehmen Einfluss

Historischer Ablauf

1. Verschiedene „leichtgewichtige“ Methoden zur Softwareentwicklung in der Praxis entwickelt

2. 2. Treffen von 17 Methoden-Entwickler & Interessierten ◦„Agile Allianz“ gebildet ◦ „Agiles Manifest“ erarbeitet (Werte, gemeinsame Prinzipien)

3. 3. Anpassungen alter Frameworks an neue Erkenntnisse Entwicklung neuer Frameworks (z.T. mit beabsichtigten Abweichungen vom agilen Manifest)

Frameworks

Prinzipien+ Auf selbstorganisierte Teams vertrauen+ Zusammenarbeit von motivierten

Fachexperten & Entwicklern in konstanter Intensität

+ Informationsaustausch durch persönliche Gespräche

+ Funktionierende Software in kurzen Zyklen herausgeben

+ Offenheit für Anforderungsänderungen + Technisch einfache & exzellente Lösungen

anstreben + Regelmäßige Reflexion & Verhalten

anpassen

Eigenschaften Annahmen+ Anforderungen & Vorgaben

sind anfangs unvollständig/unklar oder ändern sich während des Projekts

Methoden & Elemente+ Iteratives Vorgehen bei

allen Aufgaben, inkrementelle Entwicklung

+ Regelmäßige Reflexion+ Frühes Implementieren &

Release+ Regelmäßiges Testen

während der Entwicklung

Vorteile+ frühe(r) Nutzen/Erfolgserlebnisse durch

Produktinkremente & Anforderungspriorisierung+ vollständiger Projektabbruch + Neustart bei stark

veränderter Zielsetzung nicht unbedingt nötig+ Kein Totalverlust bisheriger Investitionen+ stärkere Einbeziehung von Kunden und ggf.

Anwender kann Akzeptanz bei Einführung steigern

Scrum Formelle Kommunikation zur Strukturierung + informelle Kommunikation (kreativer, schneller)Qualitätsanspruch soll steigen, nie sinken (bei Überschätzung: Leistungs-/Arbeitsumfang senken)

Rollen

Scrum Master („Coach“): + Idee von Scrum vermitteln+ Einhaltung von Theorie, Praktiken, Regeln durchsetzen+ Kommunikation mit Außenstehenden effizient

gestalten

Product Owner (einzelne Person):+ Nutzen der Arbeit und des Produkts maximieren+ Product Backlog (Aufgaben, Funktionsanforderungen)

managen alleinverantwortlich!+ Verständlich, transparent, sinnvoll sortiert/priorisiert

steuert als einziger Arbeit des Teams

ProjektablaufMehrere Iterationen = „Sprints“ (maximal 1 Monat) Definierter LeistungsumfangPotenziell auslieferbares Produkt-Inkrement als Ziel

1. Sprint Planning (max. 8 Std.) Sprint Backlog anlegen+ Was wird im Inkrement umgesetzt?+ Verständnis über Arbeitsinhalte erarbeiten+ Sprint-Ziel formulieren: Zweck des Inkrements+ Wie wird das Ziel erreicht? (nur

Entwicklungsteam)+ Arbeiten der ersten Tage in kleine Einheiten

zerlegen

2. Daily Scrums – nur Entwicklungsteam (bis zu 15 Min.)+ Überprüft Arbeit seit letztem Daily Scrum+ Prognostiziert Ergebnisse bis zum nächsten Daily Scrum+ Identifiziert ggf. Hindernisse+ Informelle Treffen für detaillierte Diskussionen und Umplanungen im

Anschluss

3. Sprint Review – mit Stakeholdern (max. 4 Std.)+ Vorführung des Inkrements + Fragen beantworten (Feedbackmöglichkeit)+ Ggf. Probleme inkl. Lösung schildern+ Anpassung des Product Backlogs, neue Prioritäten+ Aktualisierung der Prognose zur Fertigstellung

4. Sprint Retrospektive (max. 3 Std.)+ Einsatz der Beteiligten, Beziehungen, Prozesse & Werkzeuge überprüfe+ Erfolge & mögliche Verbesserungen identifizieren+ Verbesserung von Arbeitsweise & Produktqualität planen

Grenzen des EinsatzgebietsStabile & vollständige Anforderung: geringe/keine Vorteile Räumliche Nähe der Entwickler notwendig (globale Forscherteams? Open Source Projekte?)Akzeptanz veränderlicher Kundenanforderungen Konfliktpotenzial Angebote mit Festpreis schwierig:+ Aufgrund von Anforderungsänderungen sind Preis / Gesamtdauer anfangs u.U. nicht abschätzbar+ (XP Empfehlung: Pay-per-Use)

Entwicklungsteam (interdisziplinäres Team):+ Erstellen Produkt(inkremente)+ Keine weitere Unterteilung / Hierarchie+ Gemeinsam für Umsetzung verantwortlich (auch außerhalb des

individuellen Spezialgebiets)

Vorgehensmodelle vor agiler Produktentwicklung: Wasserfallmodelle + V-Modell

(ursprüngliche Variante)

+ Unified Process

+ Spiralmodell


Herausforderungen in der Entwicklung von Hardware

Checkliste Software-Entwicklung

RedBull

Computer

Checkliste Hardware-Entwicklung

DesignersEngineers TechniciansInvestors IT Specialists

Prototype ProductionMachines for Prototyping Homologation

Certificates Pre-series ProductionSeries Model Development

Production FacilitiesDistribution Supplier ManagementPizza

Garage


Was es zur erfolgreichen Hardware-Entwicklung braucht

…ein sicherer Platz, um sich zu entwickeln

Zuhause

…die dich bei Allem unterstützen

Eltern

…zu denen du aufschauen kannst

Geschwister

…mit den nötigen finanziellen Ressourcen

Reicher Onkel

… ein großes Unterstützer-Netzwerk

Freunde und Partner


Und wenn dann alle glücklich beisammen sind…

Schnelle Generierung von Kundennutzen durch die „Return on Engineering“-Methodik!

2011 2013


Success Story: Agile Entwicklung bei StreetScooter

2010

2011

2012

2013

2018

2015

2016

2017

2014

SOP

Produktion von

Work XL

Streetscooter

geht nach

Japan

2019

Über 7.500 Fahrzeuge im

Einsatz auf deutschen

Straßen.

StreetScooter Produktion in

Aachen und Düren mit

20.000 Stück pro Jahr

SOP der

Serien-

produktion

Gründung der

StreetScooter

GmbH

Aufbau eines

Partner-

netzwerks

200

Fahrzeuge in

Betrieb

Kleinserien-

fertigung (20

Fahrzeuge in

Betrieb)

Beginn der

Vorserien-

produktion

Produktion von

20.000

Fahrzeugen

pro Jahr

Erster

Prototyp auf

der IAA in

Frankfurt

Bis zu 90%

entwickelte

Produkt-

plattform

Präsentation des

StreetScooter

Work auf der IAA

in Hannover

Übernahme

durch

Deutsche

Post DHL

Betrieb des

Innovationspark


Success Story: Agile Entwicklung bei StreetScooter

Ausgehend vom weißen Blatt Papier in …

▪ unter 2 Jahre von der Unternehmens-gründung bis Präsentation des 1. Prototypen!

▪ unter 2 Jahre von der Präsentation des 1. Prototypen bis zur 1. Kleinserienfertigung!

…mit hunderten Iterationsschleifen dazwischen.

2010

2011

2012

2013 2015

2014

SOP der

Serien-

produktion

Gründung der

StreetScooter

GmbH

Aufbau eines

Partner-

netzwerks

200

Fahrzeuge in

Betrieb

Kleinserien-

fertigung (20

Fahrzeuge in

Betrieb)

Erster

Prototyp auf

der IAA in

Frankfurt

Bis zu 90%

entwickelte

Produkt-

plattform

Präsentation des

StreetScooter

Work auf der IAA

in Hannover

Übernahme

durch

Deutsche

Post DHL

Betrieb des

Innovationspark

Return on Engineering


Reduktion der Industrialisierungskosten durch RoE

10.000Stück

100.000 Stück

Zie

lko

sten

Anzahl

Kosten

10.000Stück

100.000 Stück

Zie

lko

sten

Anzahl

Kosten Kosten

10.000Stück

100.000 Stück

Zie

lko

sten

Anzahl

Ziel: Reduzierung der Entwicklungskosten um 50% und der Innovationskosten um 90%

Return on Engineering: ROE = t/2 + I/10

SkaleneffekteLerneffekte und

Steigerung der ProduktivitätReduktion

der Innovationskosten


3 Komponenten des Return on Engineering Frameworks

Organisatorische Struktur

Disruptive Network Approach (DNA)

DezentraleNetzwerkstruktur

Betriebsstruktur

LearnovationalSystem

Parallelisierung von Entwicklung & Wissenserweiterung

Kundenbeziehung

CustomerEngineering

Einbindung des Kunden in die Entwicklung

Erster Primotyp desStreetScooter Work

Optimierter Innenraum desStreetScooter Work

Fahrzeugentwicklung mit über 80gleichberechtigten Unternehmen


20

10

26

Früh scheitern, um schnell erfolgreich zu sein

Learnovational System: Hardware Engineering

Erste Erfahrungen mit dem Aufbau von Prototypen: Die Marshmallow-Turm-Challenge

Zeit

Zeit

Anzahl der Prototypen

1

1 2 3 4 5

KindergartenDurchschnitt BusinessStudenten

-62%

Erste Primotypen sind schnell aufgebaut, Verbesserungen sind iterativ enthalten

2. Konstruktion

4. Topologieoptimierung

1. Idee

3. Aufbau Primotyp

Ergebnis nach IterationGewicht: -9%Biegevorgang: -46%Schweißzeit: -92%

Höhe des Turms [Zoll]


Hochiterative Entwicklung mit schneller Erprobung

Learnovational System: Primotypen


Einbindung des gesamten Unternehmens

Learnovational System: Kulturwandel

UnternehmensweiteImplementierung eines

agilen Gesamtkonzeptes

Kulturwandel

Anwendung spezifischer Methoden

Punktuelle Verbesserung

…


Vom Konsumieren zur Teilnahme

Customer Engineering: Einbeziehung des Kunden

Kunden-anforderungen

Offenes Interface

Individuale Produktion

Abgedeckt durch das Basisprodukt Spezialwünsche

%


Kundenintegration über den gesamten Prozess

Termingeschätzt

Kostengeschätzt

Lastenheftfix

Terminfix

Kostenfix

SpezifikationVariable

Kunden-Integration

Kunden-Integration

t t

Customer Engineering: Einbeziehung des Kunden

Klassische Entwicklung: Lastenheft-getrieben Agile Entwicklung: Annahmen-getrieben

Lastenheft fix Beginn Individualisierung


Push vs. Pull: Dezentrale Steuerung der Supply Chain

Legend: OEM = Original Equipment Manufacturer

Disruptive Network Approach : Dezentrale Netzwerkstruktur

OEM

Lieferant

Konzept System Design Test

Detail-Design

Spezifikation Lösung

OEM

Lieferant

Konzept System Test

Technologie

Nutzung existie-render Lösungen

Industrialisierungsprozess Heute Industrialisierungsprozess Zukunft

Integration der Tier-Supplier steigt weiter: „Tier 0.5“


Produktentwicklung wird zur Lösungsintegration

Asynchron-motor Var. 1

Range Extender

A 12

B 14

C 16Pro

du

kte

Mo

du

le

Mehrmotoren-antrieb

Asynchron-motor Var. 2

2010 2011 2012 2013 2014 2015

Homologierte Produkte

Technologieplattform seriennaher Module

Homologation und Integration

Disruptive Network Approach : Beispiel StreetScooter

Hoher Kundennutzen → Qualitätsführer

Geringerem Kundennutzen → Kosten-Performer

Rahmenwerke& Ecosysteme


Langfristige Erfolge für den agilen Ansatz

Reife

Entwicklungsdauer

Reife Serienprodukt

1

2

3

m

Produktentwicklungsprozess

Disruptive Network Approach : Involvierung der in- und externen Beschaffungsprozesse

Beauftragungsprozesse

Artifacts

Methodisch

Beauftragungsprozesse

QG

Entwicklungsstruktur

SerienKonzept Design Prototyp Vorserien QG4QG3QG2QG1

Scrum

Projekt-Rahmenwerk

Return on Engineering

EntwicklungsansatzOrganisatorische Struktur

Disruptive Network Approach (DNA)

Betriebsstruktur

LearnovationalSystem

Kundenbeziehung

CustomerEngineering

Product Backlog Sprint BacklogSprint Planung Sprint Task Board

Beauftragung Agile Beauftragung


ProjektErgebnis

Sp

rin

t 2

Wei

tere

Sp

rin

ts

Sp

rin

t 1

Referenz Projekt Framework

PEM Weg zur Zielerreichung

Beauftragung Agile Beauftragung

Sprint-Ticket-System

Kriterium 2 Kriterium 3Kriterium 1

51 2 3 4

DefinitionErgebnisbaustein

Agile Bearbeitung

Artifacts

Sprint5-20 days

ScrumTeams

Sprint of

sprints

VISIONPRODUCT BACKLOG

SPRINT BACKLOG

PRODUCT INCREMENT

ChiefProductOwner

Scrum Master

Sprint Integrator

Scrum Master

Support

Campus Sprint*

Product Owner

Rollen durch PEM

Ggf. weitere Partner

Weitere externe

Projektteams

Deliverables 1 Deliverables 2 Deliverables n


Referenz Kooperation Framework

“Vor-“ Kooperation-Einzelprojekte-

Kooperationspartner-Projektlandschaften-

Strategische Kooperation-Projektprofilierung-

Schaffung einer Plattform zur gemeinsamen Bearbeitung von

Projektlandschaften

Aufbrechen des „Silo-Denkens“ durch Profilierung

der Projektlandschaften

Planung von Produktions-

systemen

Kreation Digital Services

Anforderungs-Engineering zur

Prozess-optimierung

Integrierte Produkt- und Produktions-entwicklung

Verbindung zu Studenten mit

Ideen-wettbewerben

Techathon

Workforce Training

Campus Sprints

Übergang in agiles Arbeiten


PEM Netzwerk

PEM X

Bu

sin

ess

So

luti

on

sB

usi

nes

s U

nit

s

PE

M M

oti

on

E-Components E-Logistic Investment & Consulting

PEM International

ScaleNew venturesCompany scaling

Innovate

ServicesNetworkingTraining

Alternative Energy (AE) Driven Solutions GmbH

Batterie Testing

Batterie Produktion

e.GO Mobile AG (Exit in 07/2019)

uze! Mobility GmbH

Velocity Mobility GmbH

Droid Drive GmbH

5P Capital GmbH

PEM Academy

StreetScooter Research GmbH (Exit in 07/2019)

PEM Mexico S.A. de C.V.

PEM Motion USA Inc.

PEM China (Gründung in Planung)


Anwendungsbeispiel: California Mobility Center

California Mobility Center

Become the leading global innovation center for future mobility

CMC workforce developmentResearch and public network Industry and testing network

Digital services

Hardware services

Market entry services

Innovation services

Certification services

Policy / regulation

support

Prototyping, small

and pre-series

productionGrant support

Market launch

support

Business model

development

Technical test

equipment

Linking companies,

investors, partners

Providing CMC

certification and

own standards

Workforce training

Engineering support

Software

development

Technical consulting

support

Data driven

innovation

Concept

development

Simulation tests

Software in the

loop testing

Digital concepts

Lab and field test

execution

Use case testing

Training and workforce

services

Legal advisory

Providing network

Market research

Knowledge and expert build upInvestor and partner relationsClient and resource management


PEM Motion GmbHBohr 12 | 52072 Aachen | Germany

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Marc DörferHead of Business Development & Industrialization+49 152 – 5371 [email protected]

mailto:[email protected]


Unu Motors GmbH

Spezifikation Wert Einheit

Top Speed 45 km/h (begrenzt)

Max Reichweite 100 km (mit 2 Batterien)

Batteriekapazität 30 Ah

Batteriespannung 48 V (nominal)

Motorleistung 1 – 3 kW (optional)

Motortyp Hub

Sitze 2 Personen

Gewicht 57 kg


Best practice: Low-Cost EV-assembly

Zielsetzung+ Erhöhung der strategischen Flexibilität von

Automobilherstellern durch Reduktion von Investitionskosten und Anlaufzeiten

Vorgehensweise+ Entwicklung des Konzepts “Selbstfahrende

Fahrzeugchassis”+ Automatisierter Vorrichtungsbau für die

Montage+ 3D-gedruckte Ausgleichselemente für kürzere

Justage Prozesse+ Flexible Montagesteuerung für operative

Flexibilität

Ergebnis+ Aufbau eines Demonstrators, der die

entwickelten Konzepte veranschaulicht und validiert

+ Erkenntnisse zur Reduktion von Investkostenund Anlaufzeiten innerhalb der Elektromobil-Montage


LiVe: agile Entwicklung eines kundenindividuell adaptierbaren Antriebsstrang für elektrifizierte Lkw

Bedarfsorientierter, modularer Antriebsstrang für

ein breites Anwendungsspektrum

Batterie betrieben

Pantograph

Brenn-stoffzelle

Varianten in Fahrzeuggewicht

H2

Varianten des Antriebstranges

7.5 t 36 t

30.11.18LiVe1BEV7.5t

Juni `19LiVe2

BEV18t

Okt `19LiVe3FCEV

18t

Mai `20LiVe4

PG18t

Aug `20Okt `17 Projektplan


Ein breites Netzwerk unterstützt schnelle Entwicklung

Successfully implemented; Under development

Planetary infrastructure Multi-purpose technologiesNew mobility concepts

Documents

Return on Engineering Agile Rahmen für die Hardware-Entwicklung · 2020-04-28 · Entwicklung neuer Frameworks (z.T. mit beabsichtigten Abweichungen vom agilen Manifest) Frameworks