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Tanja Klostermann
Optimierung kooperativer Dienstleistungen im Technischen Kundendienst des Maschinenbaus
GABLER EDITION WISSENSCHAFT
Tanja Klostermann
Optimierung kooperativerDienstleistungen im Technischen Kundendienst des Maschinenbaus
Mit einem Geleitwort von Prof. Dr. Erich Zahn
GABLER EDITION WISSENSCHAFT
Bibliografische Information Der Deutschen NationalbibliothekDie Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über<http://dnb.d-nb.de> abrufbar.
1. Auflage 2007
Alle Rechte vorbehalten© Betriebswirtschaftlicher Verlag Dr. Th. Gabler | GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2007
Lektorat: Frauke Schindler / Ingrid Walther
Der Gabler Verlag ist ein Unternehmen von Springer Science+Business Media.www.gabler.de
Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt.Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzesist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbe-sondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und dieEinspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesemWerk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solcheNamen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachtenwären und daher von jedermann benutzt werden dürften.
Umschlaggestaltung: Regine Zimmer, Dipl.-Designerin, Frankfurt/MainGedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem PapierPrinted in Germany
ISBN 978-3-8349-0903-9
Dissertation Universität Stuttgart, 2007 u.d.T.: Regelbasierte Optimierung kooperativer Dienstleistungen im Technischen Kundendienstdes Maschinenbaus
D 93
V
Geleitwort
Die Dynamik des Maschinenbaus ist gleichermaßen technik- und kundengetrieben. Das gilt insbesondere für den Spezialmaschinenbau, in dessen Wettbewerbsarenen die Messlatten der ohnehin hohen Leistungsanforderungen als Ergebnis endogener Mechanismen offenbar ständig steigen. Diese erfordern zusammen mit den hier vorherrschenden differenzierten Kundenbedürfnissen hohe Qualität nicht nur im Produktgeschäft, sondern auch in dem deut-lich an Bedeutung gewonnenen Dienstleistungsgeschäft. Die Kunden suchen für ihre kom-plexen Problemstellungen nach möglichst ganzheitlichen Lösungen, nach Anbietern von hybriden Leistungen – bestehend aus Produkten und produktbegleitenden kundenspezifi-schen Dienstleistungen.
Im Interesse der Erhaltung und Verbesserung ihrer Wettbewerbsfähigkeit tendieren Unter-nehmen des Maschinenbaus deshalb vermehrt zur Kooperation mit komplementären Dienstleistern neben der traditionell engen Zusammenarbeit mit Zulieferern und Kunden. Eine Schwachstelle in solchen Wertschöpfungsnetzwerken ist das oft noch unterschiedliche Niveau von Entwicklungsaktivitäten im Produktgeschäft einerseits und im Dienstleistungsge-schäft andererseits.
Die in jüngerer Zeit erzielten Fortschritte auf dem Gebiet des Service Engineering konnten die in der Praxis nach wie vor bestehenden Defizite bislang offenbar nicht beseitigen. Im Produktgeschäft ergänzenden und begleitenden Dienstleistungsgeschäft werden noch häufig ineffiziente, ad hoc organisierte Leistungsprozesse beklagt. Als Ursachen für diesen Zustand und die daraus resultierenden Schwierigkeiten für eine kooperative Wertschöpfung werden vor allem eine fehlende Kommunikations-, Koordinations- und Kooperationsunterstützung, mangelnde Informationsrückkopplungen innerhalb der Wertschöpfungspartnerschaften und die geringe Eignung bestehender Optimierungsansätze ausgemacht.
Als Beitrag zur Beseitigung dieser Schwachstellen entwickelt Frau Klostermann ein System zur regelbasierten Optimierung kooperativer Dienstleistungen. Dabei geht sie von der An-nahme aus, dass sich kooperativ erbrachte Dienstleistungen des Technischen Kundendiens-tes im Maschinenbau regelbasiert gestalten und fortlaufend innerhalb eines geschlossenen Optimierungskreislaufs (Regelkreis) verbessern lassen. Unter Nutzung der Statistischen Versuchsplanung als Regler demonstriert sie die Potentiale dieses dynamischen Lösungs-ansatzes.
Den Nachweis der Eignung ihres Systems zur regelbasierten Optimierung der Leistungspro-zesse führt die Autorin am Beispiel einer kooperativen Störungsbehebung im Technischen Kundendienst eines Herstellers von Robotersystemen.
Stuttgart, Juli 2007 Prof. Dr. Erich Zahn
VII
Vorwort
Die vorliegende Dissertationsschrift entstand während meiner Forschungstätigkeit als wis-senschaftliche Mitarbeiterin der Competence Center Informationssysteme und Dienstleis-tungsmanagement am Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) inStuttgart.
Die Arbeit wurde durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rah-men des Forschungsvorhabens KoProNetz – Kooperatives Produktengineering in einemKunden-Zulieferer-Produzenten-Netzwerk – der Förderinitiative „Forschung für die Produkti-on von morgen“ sowie durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)im Rahmen des Projektes DLV – Dienstleistungsverkehr in industriellen Wertschöpfungsket-ten – gefördert.
Die Veröffentlichung dieser Arbeit nehme ich zum Anlass, allen zu danken, die zu ihremGelingen beigetragen haben. Prof. Dr. Erich Zahn von der Universität Stuttgart gilt meinaufrichtiger Dank für die Betreuung der Arbeit. Er stand mir jederzeit als wertvoller An-sprechpartner mit konstruktiv-kritischen Anregungen zur Verfügung. Ebenfalls danke ichProf. Dr. Wolfgang Burr für die Übernahme des Mitberichts.
Ein besonderer Dank gilt meinem akademischen Lehrer, Prof. Dr.-Ing. habil. Hans-JörgBullinger, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft und ehemaliger Leiter des IAO. Die von ihmgelebte Institutskultur drückte sich in einer sehr angenehmen Arbeitsatmosphäre aus undermöglichte mir lehrreiche, motivationsfördernde und spannende Jahre an seinen Instituten,an die ich mich gerne zurückerinnere.
Mein besonders herzlicher Dank gilt dem ehemaligen Competence Leiter Prof. Dr. Antoniusvan Hoof für seine tatkräftige Unterstützung als engagierter Diskussionspartner. Seine inten-sive Begleitung über die gesamte Laufzeit der Promotion und die kritische Durchsicht desManuskriptes trugen maßgeblich zur Motivation und zum Gelingen dieser Arbeit bei.
Den Mitarbeitern am IAO und am Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanage-ment (IAT), insbesondere den Kollegen des ehemaligen Competence Centers Informations-systeme, möchte ich herzlich für die gute Zusammenarbeit und freundschaftliche Arbeitsat-mosphäre danken. Stellvertretend seien hier Dr. Wolf Engelbach und Dr. Thomas Spechtgenannt, denen ich auch für die zahlreichen fachlichen Diskussionen danke. Mein Dankschließt auch alle jene mit ein, die als wissenschaftliche Hilfskräfte vielfältige Unterstützunggeleistet haben. Besondere Erwähnung gebührt meinen langjährigen Mitarbeitern Dipl.-Inform. Georg Bischoff und Dipl.-Wirt. Ing. Karolina Vukojevic. Für die fach- und instituts-übergreifende Diskussion danke ich zudem Prof. Dr. Bernd Klein von der Universität Kasselund für die orthografische Durchsicht der Arbeit Dipl.-Phys. Eva Wallhäußer.
Mein persönlicher Dank gilt Roland Kipper, Andrea Behrens und Tamara Beck für die moti-vierende Unterstützung bei der Erstellung der Arbeit, und dafür, dass sie immer dafür ge-sorgt haben, dass über die Arbeit das Freizeitleben nicht zu kurz kam. Nicht zuletzt möchteich mich bedanken bei meinen Eltern Anneliese und Enno Klostermann, die dies alles erstermöglicht haben, sowie bei meinem Bruder Jens für den jederzeitigen Rückhalt.
Stuttgart, Juli 2007 Tanja Klostermann
IX
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis...........................................................................................................XIII
Tabellenverzeichnis............................................................................................................. XVII
Abkürzungsverzeichnis ........................................................................................................ XIX
Zusammenfassung............................................................................................................... XXI
Summary ............................................................................................................................ XXIII
1 Einleitung.............................................................................................................................1
2 Ausgangssituation, Problemstellung, Zielsetzung und Aufbau der Arbeit ...........................3
2.1 Ausgangssituation und Problemstellung.......................................................................3
2.2 Zielsetzung und Lösungsansatz ...................................................................................6
2.3 Aufbau der Arbeit..........................................................................................................7
3 Grundlagen zu kooperativen technischen Kundendienstleistungen im Maschinenbau und regelbasierter Optimierung ...........................................................................................9
3.1 Maschinenbau ..............................................................................................................9
3.2 Dienstleistung .............................................................................................................10
3.3 Technische Kundendienstleistung ..............................................................................12
3.3.1 Begriff und Merkmale ........................................................................................12
3.3.2 Implikationen für die Optimierung......................................................................15
3.4 Kooperation ................................................................................................................19
3.5 Regelung ....................................................................................................................25
3.5.1 Regelungssystem..............................................................................................25
3.5.2 Typologie von Regelungen................................................................................27
3.6 Regelbasierte Optimierung .........................................................................................29
4 Ansätze zur Gestaltung einer regelbasierten Optimierung ................................................31
4.1 Ansätze zur Beschreibung von Dienstleistungsqualität (Regelgröße)........................31
4.1.1 Qualitätsbegriff ..................................................................................................31
4.1.2 Beschreibung der Dienstleistungsqualität .........................................................32
4.2 Ansätze zur Entwicklung und Darstellung von Dienstleistungen (Regelstrecke)........33
4.2.1 Service Engineering ..........................................................................................33
4.2.2 Vorgehensmodelle im Service Engineering.......................................................34
4.2.3 Service Blueprinting...........................................................................................36
4.3 Ansätze zur Messung und Bewertung von Dienstleistungsqualität (Messeinrichtung) .......................................................................................................38
4.3.1 Messtheorie .......................................................................................................38
X
4.3.2 Messung von Dienstleistungsqualität ................................................................39
4.3.3 Bewertung von Dienstleistungsqualität..............................................................41
4.3.4 Qualitäts- und Managementwerkzeuge.............................................................42
4.4 Ansätze zur Lösung von Optimierungsproblemen (Regelglied) .................................43
4.4.1 Problemlösungszyklus.......................................................................................43
4.4.2 Operations Research-Verfahren........................................................................43
4.5 Ansätze zur Qualitäts- und Prozessoptimierung (Steller und Stellglied) ....................46
4.5.1 Qualitätsoptimierung..........................................................................................46
4.5.2 Prozessoptimierung...........................................................................................48
4.6 Ansätze zur Regelung von Qualität und Dienstleistungen (Regelkreise) ...................50
4.7 Eignung bisheriger Ansätze und Forschungsbedarf...................................................53
4.7.1 Zusammenfassen de Bewertung der Ansätze...................................................53
4.7.2 Ableitung des theoretisch und praktisch begründeten Forschungsbedarfs.......55
5 Anforderungen an die regelbasierte Optimierung kooperativer technischer Kundendienstleistungen (TKDL)........................................................................................57
5.1 Empirische Ermittlung der Anforderungen von Kooperationspartnern .......................57
5.1.1 Erhebungsdesign...............................................................................................57
5.1.2 Erbringung technischer Kundendienstleistungen ..............................................57
5.1.3 Qualitätsanforderungen im Technischen Kundendienst....................................58
5.1.4 Kooperationen im Technischen Kundendienst ..................................................59
5.2 Empirische Überprüfung methodischer Defizite im Technischen Kundendienst ........60
5.3 Anforderungen an ein System zur regelbasierten Optimierung..................................62
5.3.1 Allgemeine Anforderungen................................................................................62
5.3.2 Dienstleistungsspezifische Anforderungen........................................................62
5.3.3 Qualitätsspezifische Anforderungen..................................................................63
5.3.4 Regelungsspezifische Anforderungen...............................................................64
5.3.5 Personelle und organisatorische Anforderungen ..............................................66
6 Methodisches Vorgehen in der Arbeit................................................................................67
6.1 TKDL-Regelungssystem.............................................................................................67
6.2 Statistische Versuchsplanung.....................................................................................68
6.2.1 Grundsätze der Versuchsplanung.....................................................................68
6.2.2 Versuchsplanung nach Taguchi ........................................................................70
6.3 TKDL-Reengineering und Blueprinting .......................................................................75
6.3.1 Collaborative TKDL-Reengineering...................................................................75
6.3.2 Collaborative TKDL-Blueprinting .......................................................................77
XI
7 Entwicklung eines Systems zur regelbasierten Optimierung kooperativer technischer Kundendienstleistungen (TKDL)........................................................................................81
7.1 Definition der Optimierungsaufgabe ...........................................................................81
7.2 Systemanalyse ...........................................................................................................81
7.2.1 Identifikation der Regelstrecke ..........................................................................81
7.2.2 Prozessanalyse der Regelstrecke .....................................................................83
7.2.3 Potenzialanalyse der Regelstrecke ...................................................................84
7.2.4 Methoden zur Erhebung und Modellierung der Regelstrecke ...........................89
7.3 Formulierung von Optimierungszielen ........................................................................90
7.3.1 Definition von Optimierungszielen.....................................................................90
7.3.2 Optimierungsziele im Technischen Kundendienst.............................................92
7.4 Definition von Einflussgrößen der Regelung ..............................................................95
7.4.1 Synthese, Analyse, Bewertung und Auswahl von Einflussgrößen ....................96
7.4.2 TKDL-Regel- und Führungsgrößen...................................................................99
7.4.3 TKDL-Störgrößen ............................................................................................100
7.4.4 TKDL-Stellgrößen............................................................................................103
7.5 Auswahl der Messeinrichtung...................................................................................109
7.5.1 Operationalisierung von Einflussgrößen..........................................................110
7.5.2 Auswahl geeigneter Messmethoden ...............................................................111
7.5.3 Messvorschriften und Gütekriterien der Messung ...........................................113
7.5.4 Probleme und Grenzen der Messung..............................................................114
7.6 Definition der Regeleinrichtung.................................................................................115
7.6.1 Soll-Ist-Vergleichsglied ....................................................................................115
7.6.2 Regelglied........................................................................................................115
7.6.3 Steller und Stellglied........................................................................................116
7.7 Wirkungsplan des TKDL-Regelungssystems ...........................................................116
8 Regelbasierte Optimierung ..............................................................................................119
8.1 Spezifikation der Regelung.......................................................................................119
8.2 Modellbildung für den Regler....................................................................................121
8.2.1 Festlegung eines Versuchsplans.....................................................................124
8.2.2 Messung..........................................................................................................131
8.2.3 Soll-Ist-Vergleich zur Ermittlung der Regeldifferenz........................................132
8.2.4 Verarbeitung der Regeldifferenz im Regelglied...............................................133
8.2.5 Ermittlung der optimalen Einstellung der Stellgrößen im Steller .....................135
8.2.6 Reengineering der Regelstrecke.....................................................................139
8.2.7 Bewertung und Kontrolle .................................................................................139
XII
9 Evaluierung des Regelungssystems am Beispiel einer kooperativen Störungsbehebung ..........................................................................................................141
9.1 Ausgangssituation und Definition der Optimierungsaufgabe....................................141
9.2 Systemanalyse .........................................................................................................142
9.2.1 Identifikation der Regelstrecke ........................................................................142
9.2.2 Prozessanalyse der Regelstrecke ...................................................................143
9.2.3 Potenzialanalyse der Regelstrecke .................................................................146
9.3 Formulierung der Optimierungsziele und Anforderungen.........................................148
9.4 Definition und Operationalisierung der Einflussgrößen ............................................149
9.4.1 Führungs- und Regelgrößen ...........................................................................149
9.4.2 Störgrößen.......................................................................................................151
9.4.3 Stellgrößen ......................................................................................................152
9.5 Regelbasierte Optimierung .......................................................................................156
9.5.1 Auswahl des Versuchsplans (Design of Experiments) ....................................156
9.5.2 Messung..........................................................................................................159
9.5.3 Auswertung......................................................................................................160
9.5.4 Optimalvorschlag.............................................................................................161
9.5.5 Reengineering der Regelstrecke.....................................................................163
9.5.6 Bewertung und Kontrolle .................................................................................168
10 Kritische Diskussion.........................................................................................................175
11 Zusammenfassung und Ausblick.....................................................................................179
Anhang .................................................................................................................................183
Literaturverzeichnis ..............................................................................................................263
XIII
Abbildungsverzeichnis
Abb. 2-1: Aufbau der Arbeit ...................................................................................................8
Abb. 3-1: Elemente einer Dienstleistung .............................................................................12
Abb. 3-2: Merkmale technischer Kundendienstleistungen ..................................................13
Abb. 3-3: Typische Kooperationspartner im Technischen Kundendienst............................24
Abb. 3-4: Grundstruktur eines Regelungssystems nach DIN 19226...................................25
Abb. 3-5: Beispiel eines technischen Regelkreises.............................................................27
Abb. 4-1: Einordnung bestehender Optimierungsansätze in den Regelkreis......................31
Abb. 4-2: Dienstleistungsqualität nach Donabedian............................................................32
Abb. 4-3: Modelle zur Unterstützung der Entwicklung von Dienstleistungen ......................34
Abb. 4-4: Service Blueprint..................................................................................................36
Abb. 4-5: Methoden zur Messung von Dienstleistungsqualität ...........................................39
Abb. 4-6: Methoden zur Bewertung von Dienstleistungsqualität .........................................41
Abb. 4-7: Elementare Qualitätswerkzeuge (Q7)..................................................................42
Abb. 4-8: Elementare Managementwerkzeuge (M7)...........................................................42
Abb. 4-9 Problemlösungszyklus nach Haberfellner et al. 1992..........................................43
Abb. 4-10: Unternehmensbezogene Ansätze zur Qualitätsoptimierung................................46
Abb. 4-11: Ablauf der statistischen Prozessregelung nach Theden/Colsmann.....................47
Abb. 4-12: Ansätze zur Prozessoptimierung .........................................................................48
Abb. 4-13: Zyklus der kontinuierlichen Verbesserung (PDCA und ISO) ...............................49
Abb. 4-14: Regelkreis für das Qualitätsmanagement............................................................50
Abb. 4-15: Regelkreis für das Servicemanagement..............................................................52
Abb. 5-1: Erbringung technischer Kundendienstleistungen ................................................58
Abb. 5-2: Qualitätsanforderungen im Technischen Kundendienst ......................................58
Abb. 5-3: Einsatz von Service Engineering im Technischen Kundendienst ........................60
Abb. 5-4: Nutzung von Messmethoden im Technischen Kundendienst ..............................61
Abb. 5-5: Nutzung von Optimierungsansätzen im Technischen Kundendienst...................61
Abb. 5-6: Anforderungen des Qualitätsmanagements DIN ISO 9004:2000........................63
Abb. 6-1: Qualitätsverlustfunktionen ...................................................................................70
Abb. 6-2: Engineering und Reengineering kooperativer Dienstleistungen..........................75
Abb. 6-3: Collaborative TKDL-Reengineering .....................................................................76
Abb. 6-4: Beispiel für ein Benutzer-Rechte-Rollen-Konzept................................................77
Abb. 6-5: Schematische Darstellung des „Collaborative TKDL Blueprint“...........................80
XIV
Abb. 7-1: Vorgehensweise zur Entwicklung des TKDL-Regelungssystems........................81
Abb. 7-2: Regelstrecke „Kooperative technische Kundendienstleistung“............................82
Abb. 7-3: Regelstrecken der technischen Kundendienstleistung ........................................82
Abb. 7-4: Personelle Ressourcen der Regelstrecke............................................................85
Abb. 7-5: IuK-Technologien zur Kommunikationsunterstützung .........................................87
Abb. 7-6: IuK-Technologien zur Koordinationsunterstützung..............................................88
Abb. 7-7: IuK-Technologien zur Kooperationsunterstützung...............................................88
Abb. 7-8: Collaborative TKDL-Blueprint des Teilprozesses „Störungsmeldung“.................90
Abb. 7-9: Bedeutung qualitätsbezogener Ziele im Technischen Kundendienst ..................93
Abb. 7-10: Bedeutung zeitbezogener Ziele im Technischen Kundendienst ..........................94
Abb. 7-11: Bedeutung kostenbezogener Ziele im Technischen Kundendienst .....................95
Abb. 7-12: Definition der Einflussgrößen der Regelung ........................................................96
Abb. 7-13: Ishikawa-Diagramm zur Analyse von Einflussgrößen im Technischen Kundendienst.......................................................................................................97
Abb. 7-14: GRID-Analyse zur Auswahl von Einflussgrößen..................................................98
Abb. 7-15: IKT-Stellgrößen im Technischen Kundendienst ................................................106
Abb. 7-16: Auswahl der Messeinrichtung............................................................................110
Abb. 7-17: Operationalisierung von Einflussgrößen zur Regelung .....................................110
Abb. 7-18: Definition der Regeleinrichtung..........................................................................115
Abb. 7-19: Regelungssystem für kooperative technische Kundendienstleistungen............117
Abb. 8-1: Ablauf der Versuchsplanung (DoE) nach Taguchi.............................................122
Abb. 8-2: Regelbasierte Optimierung mit Statistischer Versuchsplanung (DoE)...............123
Abb. 8-3: Standardgraphen für den Versuchsplan L8 (27) .................................................127
Abb. 8-4: Qualitätsverlustfunktion und Verteilungsfunktion der Regelgröße.....................133
Abb. 8-5: Exemplarisches Effektediagramm aus der S/N-Funktion ..................................138
Abb. 9-1: Bewertungsportfolio zur Identifikation der Regelstrecke....................................142
Abb. 9-2: Ablauf der Regelstrecke „Kooperative Störungsbehebung“...............................143
Abb. 9-3: TKDL-Blueprint der Ist-Teilstrecke „Störungsannahme“ ....................................144
Abb. 9-4: TKDL-Blueprint der Ist-Teilstrecke „Störungsidentifikation“ ...............................145
Abb. 9-5: TKDL-Blueprint der Ist-Teilstrecke „Störungsdiagnose“ ....................................146
Abb. 9-6: Kooperationspartner der Regelstrecke „Kooperative Störungsbehebung“ ........147
Abb. 9-7: Qualitätsanforderungen an die technische Kundendienstleistung.....................148
Abb. 9-8: Einsatz einer webbasierten Kooperationsplattform ...........................................154
Abb. 9-9: Prozessdiagramm der Regelstrecke „Kooperative Störungsbehebung“............156
XV
Abb. 9-10: Graphen zur Versuchsanordnung......................................................................158
Abb. 9-11: Messwerte der Regelgröße „Auftragsbearbeitungszeit“. ...................................159
Abb. 9-12: Pareto-Chart für die Regelgröße „Auftragsabwicklungszeit“ .............................161
Abb. 9-13: Produktmodell der Regelstrecke „Kooperative Störungsbehebung“..................163
Abb. 9-14: TKDL-Blueprint der Teilstrecke „Kooperative Störungsannahme“.....................164
Abb. 9-15: TKDL Blueprint der Teilstrecke „Kooperative Störungsidentifikation“ ................165
Abb. 9-16: TKDL Blueprint der Teilstrecke „Kooperative Störungsdiagnose“ .....................166
Abb. 9-17: Störungsdiagnose durch Kunden-Hersteller-Zulieferer-Kooperation .................166
Abb. 9-18: Störungsdiagnose durch Remote-Verbindung...................................................167
Abb. 9-19: Effektediagramm aus der S/N-Funktion.............................................................168
Abb. 9-20: Effektediagramm aus Mittelwerten ....................................................................169
Abb. 9-21: Änderung der Auftragsabwicklungszeit nach regelbasierter Optimierung .........170
Abb. 9-22: Effektediagramm für die Regelgröße „Sofortlösungsquote“...............................172
XVII
Tabellenverzeichnis
Tab. 2-1: Maschinenbau am Wirtschaftsstandort Deutschland 2004....................................3
Tab. 3-1: Differenzierung von Sach- und Dienstleistung.....................................................11
Tab. 3-2: Implikationen von Dienstleistungsmerkmalen für technische Kundendienstleistungen ......................................................................................16
Tab. 3-3: Typologie für Kooperationen................................................................................20
Tab. 3-4: Grundtypen von Kooperationsnetzwerken...........................................................22
Tab. 3-5: Typologie von Regelungen ..................................................................................28
Tab. 3-6: Typologie der Optimierung nach DIN 19236 .......................................................30
Tab. 4-1: Typologie zur Beschreibung der Dienstleistungsqualität .....................................32
Tab. 4-2: Vergleich von Vorgehensmodellen zur Entwicklung von Dienstleistungen..........35
Tab. 4-3: Skalentypen der Messtheorie ..............................................................................38
Tab. 4-4: Qualitätskriterien und -dimensionen von Dienstleistungen (ServQual)................40
Tab. 4-5: Typische Verfahren des Operations Research....................................................44
Tab. 4-6: Regelkreise im Vergleich .....................................................................................53
Tab. 5-1: Kooperationsrichtung im Technischen Kundendienst..........................................59
Tab. 5-2: Anforderungen an Maßnahmen zur ständigen Leistungsverbesserung ..............64
Tab. 6-1: Einflussgrößen mit variierenden Merkmalen........................................................68
Tab. 6-2: Beispiel eines Versuchsplans ..............................................................................69
Tab. 6-3: Beispiel eines Versuchsplans mit orthogonalem Feld .........................................69
Tab. 6-4: Beispiel eines Versuchsplans nach Taguchi .......................................................73
Tab. 6-5: Statistische Verfahren zur Auswertung der Versuchsplanung.............................74
Tab. 6-6: Systematisierung standardisierter orthogonaler Felder nach Taguchi.................74
Tab. 6-7: Weiterentwicklung des Service Blueprinting........................................................78
Tab. 7-1: Eignung von Methoden zur Modellierung der Regelstrecke ................................89
Tab. 7-2: Intensitäts-Beziehungsmatrix zur Bewertung von Einflussgrößen.......................98
Tab. 7-3: Exemplarische Regel- und Führungsgrößen im Technischen Kundendienst ....100
Tab. 7-4: Exemplarische Störgrößen im Technischen Kundendienst ...............................102
Tab. 7-5: Exemplarische Stellgrößen im Technischen Kundendienst...............................104
Tab. 7-6: Kooperationsspezifische Anforderungen an IKT-Stellgrößen............................109
Tab. 7-7: Eignung von Messmethoden im Technischen Kundendienst ............................112
Tab. 7-8: Typologie von Maßen ........................................................................................113
Tab. 8-1: Spezifikation der Regelung im Technischen Kundendienst...............................119
Tab. 8-2: Spezifikation der Optimierung im Technischen Kundendienst...........................120
XVIII
Tab. 8-3: Beispiel einer Faktorbelegung mit Einstellstufen ...............................................124
Tab. 8-4: Ermittlung der Freiheitsgrade für den Versuchsumfang ....................................125
Tab. 8-5: Triangularmatrix für den Versuchsplan L8 (27) ...................................................126
Tab. 8-6: Beispiel für die Versuchsplananpassung bei Wechselwirkungen......................127
Tab. 8-7: Taguchi-Versuchsplan L8 mit innerem und äußerem orthogonalem Feld..........128
Tab. 8-8: Exemplarische Modifikation durch Spaltenzusammenlegung am Feld L8 .........129
Tab. 8-9: Exemplarische Modifikation durch Scheinstufen am Feld L9 .............................129
Tab. 8-10: Exemplarische Zuordnung von Leerspalten im Versuchsplan...........................130
Tab. 8-11: Exemplarischer Versuchsumfang bei der Verwendung von Leerspalten ..........130
Tab. 8-12: Exemplarische Modifikation durch eine Leerspalte am Feld L8 .........................131
Tab. 8-13: Exemplarischer Versuchsplan mit fiktiven Messwerten.....................................136
Tab. 8-14: Reaktionstabelle mit Faktoreinzelwirkungen auf den Stufen .............................137
Tab. 9-1: Anforderungen, Regel-, Führungsgrößen und Regelbereiche...........................151
Tab. 9-2: Störgrößen und Stufeneinstellung .....................................................................152
Tab. 9-3: Stellgrößen und Stufeneinstellung.....................................................................155
Tab. 9-4: Faktorbelegung der Stell- und Störgrößen ........................................................156
Tab. 9-5: Dimensionierung des Versuchsplans mit Freiheitsgraden.................................157
Tab. 9-6: Leerpaltenzuordnung im Versuchsplan .............................................................157
Tab. 9-7: Matrixexperiment mit Taguchi-Versuchsplan L8 ................................................158
Tab. 9-8: Durchführung des Matrixexperiments ................................................................159
Tab. 9-9: Reaktionstabelle mit Faktoreinzelwirkungen auf den Stufen .............................161
Tab. 9-10: Auflösung der Leerspaltenzuordnung................................................................162
Tab. 9-11: Optimalvorschlag für die Einstellung der Stellgrößen........................................162
Tab. 9-12: Auswahl der Optimallösung ...............................................................................170
Tab. 9-13: Reaktionstabelle für die Regelgröße „Sofortlösungsquote“ ...............................171
Tab. 9-14: Reaktionstabelle für die Regelgröße „Termineinhaltungsquote“........................172
Tab. 9-15: Gesamtergebnis der regelbasierten Optimierung..............................................173
XIX
Abkürzungsverzeichnis
AD ..................... Anlagendaten
ARIS .................. Architektur Integrierter Informationssysteme
BPR................... Business Process Reengineering
CAD................... Computer Aided Design
CCP................... Customer Communication Portal
COM.................. Component Object Model
CMM.................. Capability Maturity Model
CMMI................. Capability Maturity Model Integration
CRM .................. Customer Relationship Management
CTI..................... Computer Telefonie Integration
DB ..................... Datenbank
DCOM ............... Distributed Component Object Model
DIN .................... Deutsches Institut für Normung
DoE ................... Design of Experiments
EFQM................ European Foundation for Quality Management
E-Mail ................ Electronic Mail
ERP................... Enterprise Resource Planning
ET...................... Ersatzteil
Exp. ................... Experiment
FAQ................... Frequently Asked Question
FHG................... Freiheitsgrad
FMEA ................ Fehler-Möglichkeits- und Einflussanalyse
GIS .................... Geographische Informationssysteme
GoM................... Grundsätze ordnungsmäßiger Modellierung
GPRS ................ General Packet Radio Service
HF...................... Herstellerbefragung
Hrsg................... Herausgeber
HTML................. Hypertext Markup Language
IT ....................... Informationstechnologie
IKT..................... Informations- und Kommunikationstechnologie
IuK ..................... Information und Kommunikation
ISO .................... International Standardization Organization
XX
IVR .................... Interactive Voice Response
KD ..................... Kundendaten
KF...................... Kundenbefragung
KMU .................. Klein- und mittelständische Unternehmen
KVP ................... Kontinuierlicher Verbesserungsprozess
MD..................... Mitarbeiterdaten
MPMS................ Multi Projekt Management-System
OEM .................. Original Equipment Manufacturer
P-CMM .............. People Capability Maturity Model
PDCA ................ Plan-Do-Check-Action
PLM................... Product Lifecycle Management
QFD................... Quality Function Deployment
SCM .................. Supply Chain Management
ServQual ........... Service Quality
SLA.................... Service Level Agreement
SMMM............... Service Management Maturity Model
S/N .................... Signal-to-Noise
SPC................... Statistical Process Control
STM................... Service Ticket Management
SQL ................... Structured Query Language
SVP ................... Statistische Versuchsplanung
TCT ................... Total Cycle Time
TKD ................... Technischer Kundendienst
TKDL ................. Technische Kundendienstleistung
TQM .................. Total Quality Management
UMTS ................ Universal Mobile Telecommunications System
VDMA................ Verband deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V.
WfMS................. Workflow Management System
WWW ................ World Wide Web
XXI
ZusammenfassungDifferenzierte Kundenbedürfnisse im Technischen Kundendienst des Maschinenbaus sowie steigende Anforderungen an die Leistungserbringung in globalen Kooperationsverbünden erfordern eine hohe Qualität nicht nur des Produktgeschäftes, sondern in zunehmendem Maße auch des produktbegleitenden Dienstleistungsgeschäftes. Hohe Servicequalitäten, schnelle Auftragsabwicklungen und ubiquitäre Verfügbarkeiten technischer und personeller Ressourcen im Technischen Kundendienst charakterisieren steigende Kundenanforderun-gen an den Maschinenhersteller.
Den steigenden Anforderungen stehen häufig ineffiziente und stark ad hoc geprägte Leis-tungsprozesse in der Hersteller-Kunde-Lieferanten-Interaktionsbeziehung gegenüber. Ursa-chen werden in der fehlenden Kommunikations-, Koordinations- und Kooperationsunterstüt-zung, in mangelnden Rückkopplungen von Informationen innerhalb der Wertschöpfungspart-nerschaft sowie in der fehlenden Praktikabilität bestehender dynamischer Optimierungsan-sätze gesehen. Bislang fehlt ein Ansatz zur methodischen kontinuierlichen Optimierung kooperativ erbrachter technischer Kundendienstleistungen, der zur Lösung des Zielkonflikts zwischen Kundennähe einerseits und der Effizienz des Technischen Kundendienstes ande-rerseits beiträgt und eine fortlaufende Bewertung und Kontrolle der Leistungsprozesse als Voraussetzung einer kontinuierlichen Optimierung unterstützt.
In dieser Arbeit erfolgt zunächst eine Beschreibung und Analyse der Grundlagen zu Dienst-leistungskooperationen im Technischen Kundendienst des Maschinenbaus sowie eine Erläu-terung der Regelungsthematik. Diese wird als Ansatz einer rückkopplungsbasierten Optimie-rung auf die Dienstleistungsthematik übertragen.
Bisherige Ansätze zur Optimierung von Dienstleistungsprozessen liefern einen Beitrag zur Verbesserung der Dienstleistungsqualität, z.B. durch eine optimierte Entwicklung und Gestal-tung von Dienstleistungen (Service Engineering). Diese primär qualitätsorientierten Ansätze werden den Anforderungen der Praxis jedoch nur in Teilen gerecht, weil sie die für die Opti-mierung erforderliche Messung, Bewertung und Rückkopplung im hier vorliegenden Kontext nicht berücksichtigen. Die Problematik ist u.a. in der schwierigen Quantifizierbarkeit von Dienstleistungsprozessen zu sehen, welche eine genaue Messung und Bewertung von Leistungsmerkmalen erschwert. Zudem verwenden die bekannten Vorgehensweisen meist statische Optimierungsansätze, die für die dynamisch heuristisch geprägten Dienstleistungs-prozesse mit ihren interaktionsintensiven Kunden- und Zulieferer-Beziehungen wenig geeig-net sind.
Erst jüngste Ansätze gehen auf die Anforderungen an eine kontinuierliche rückkopplungsba-sierte Optimierung durch den Einsatz von Qualitätsregelkreisen ein. Bisher wurden diese Ansätze aber noch nicht auf die Gestaltung des Reglers bei Dienstleistungsprozessen und noch nicht im Kontext kooperativer Leistungsbeziehungen untersucht.
Hier setzt die vorliegende Arbeit mit der Hypothese an, dass sich kooperativ erbrachte Dienstleistungen im Technischen Kundendienst des Maschinenbaus regelbasiert gestalten und fortlaufend innerhalb eines geschlossenen Optimierungskreislaufs (Regelkreis) verbes-sern lassen. Diesbezüglich wird in der Arbeit ein System zur regelbasierten Optimierung der Leistungsprozesse mit allen notwendigen Komponenten sowie ein Modell für den Rege-lungsvorgang entwickelt. Mit Hilfe des Reglers werden Leistungsmerkmale der technischen Kundendienstleistung gemessen, über einen Soll-Ist-Vergleich bewertet und über verschie-dene Stellgrößen im Sinne eines Prozess-Reengineering optimiert. Die anschließende Rück-
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kopplung der erhaltenen Optimierungsergebnisse schließt den Regelkreis und stößt glei-chermaßen einen neuen Optimierungskreislauf an.
Die Modellbildung für den Regler (Optimierungsalgorithmus) verwendet einen modernen Ansatz der Statistischen Versuchsplanung (Taguchi Design), welcher dem heuristischen Dienstleistungscharakter Rechnung tragen soll. Der Ansatz ermittelt die optimale Kombinati-on alternativer Stellgrößen (Optimierungsmaßnahmen) zur Verbesserung des technischen Kundendienstleistungsprozesses und analysiert die Wirkung dieser Größen und damit das Verhalten des Dienstleistungsprozesses unter Berücksichtigung dynamischer Bedingungen, welche durch den Einfluss von Störgrößen bei der Dienstleistungserbringung gegeben sind.
Die vorliegende Arbeit stellt Maschinenbauunternehmen eine methodische Grundlage für die Vorgehensweise zur Entwicklung eines Regelungssystems sowie zur Durchführung einer regelbasierten Optimierung ihrer kooperativ erbrachten technischen Kundendienstleistungs-prozesse zur Verfügung. Der gewählte Lösungsansatz erhöht die Transparenz erfolgskriti-scher Leistungs- und Qualitätsmerkmale der Leistungsprozesse und unterstützt eine frühzei-tige Einleitung von Optimierungs- bzw. Korrekturmaßnahmen bei auftretenden Zielabwei-chungen im Unternehmen, woraus eine Verbesserung der Effektivität und Effizienz der ko-operativ erbrachten technischen Kundendienstleistungen resultiert.
Die Wirksamkeit des entwickelten Regelungssystems und die praktische Anwendung des Regelungsvorgangs werden am Beispiel einer kooperativen Störungsbehebung im Techni-schen Kundendienst eines Herstellers von Robotersystemen und seinen kooperierenden Endkunden und Zulieferern nachgewiesen.
XXIII
Summary Varied customer-needs in the technical customer service of mechanical engineering as well as rising requests for the performance in global cooperation networks require a high quality of not only the product-business but also to increasing extents of the product-accompanied, service-business. High service-qualities, fast order processing and ubiquitous availabilities of technical and personnel resources characterize rising customer-requests to the machine-manufacturer. However, customer service processes face inefficient and strongly ad hoc interactions between the cooperation partners. Direct cause is seen in the lack of communi-cation, coordination, and cooperation-support, in the lack of feedback control mechanisms within the value added-partnership as well as in the lack of existing suitable optimization methods. Techniques as operations research or service blueprinting were applied, but pro-gress in the methodological optimization has been slow. Previous approaches deliver a contribution to the improvement of service-quality, e.g. service engineering. However, these primarily on a quality-oriented basis are limited usable in practice because they do not con-sider measurements and feedback loops that are necessary for the optimization and control in the given context. The problem is to be seen in the difficult practicable quantification of service-processes, which impedes an exact measurement. Moreover, the known procedures usually are on a static optimization-basis that is not suitable for the dynamically heuristically embossed service-processes with its interaction-intensive relationships. So far an approach to the methodical continuous optimization, that contribute to the solution of the goal-conflict between customer-proximity on one hand and the efficiency of the technical customer ser-vice on the other hand, is not in place.
The approach of the thesis is to conceptualize a service as a feedback control system, to apply process control principles, and to transfer the technical to a socio-technical control system, that meets the collaboration partners requirements. Thus, the objective of the thesis is the development of a service control system to support the measurement, evaluation, optimization and feedback control of performance process parameters in order to improve the technical customer services within the collaboration network of the manufacturer. The control system is aimed at keeping variables with its values on a constant performance level whereas disturbances influence the system. This will be solved using a closed loop control, a proceeding, in which a controlled variable is measured continuously and compared with the reference variable. The difference of both variables affects the plant (service collaboration process) via a control mechanism suchlike a controlled variable will be adapted to the refer-ence variable. The mechanism uses a modern approach “Design of Experiments”, specifi-cally the research design of Taguchi, which will be transformed to service processes. It de-termines the optimum combination of alternative manipulated variables (optimization meas-ures) under the influence of noise factors (disturbances). Thus the dynamic character of service processes can be considered adequately.
The thesis provides methodical fundamentals for the proceeding of development for a con-trol-system to mechanical engineering-businesses. The advanced systematic design and optimization conduct an efficient trade-off between the requirements of different stakeholders in a collaboration environment and their competitiveness.
To validate the control based approach, a practical scenario will follow, in which a typical repair service exemplifies a cooperative delivery of a technical customer service within a network of a manufacturer of robot systems and its cooperating customers and suppliers.
