Verbesserung von Effizienz und Zuverlässigkeit der Produktentwicklung durch adaptives Anforderungsmanagement

Die Produktentwicklung physischer Produkte stellt in produzierenden Unternehmen eine Kernaufgabe dar, die die Unternehmensstrategie und den Unternehmenserfolg nachhaltig beeinflusst. Nach wie vor ist die Entwicklung neuer Produkte unter technischen und finanziellen Unsicherheiten aber einer der Kernprozesse von Unternehmen, deren Erfolg immer wieder durch Projektabbrüche, Projektverzögerungen, ausufernde Kosten oder fehlerhafte Endergebnisse gefährdet oder gar in Frage gestellt wird. Insbesondere in frühen Phasen der Produktentwicklung lässt sich empirisch eine mangelnde Komplexitätsbeherrschung und eine zu geringe Ressourcenallokation zu Entwicklungstätigkeiten beobachten. Konsequenterweise sollte eine Verschiebung von Entwicklungsressourcen zu Aktivitäten der frühen Phasen wie das Anforderungsmanagement bei diesen Unternehmen weithin verbreitet sein. Einer Studie zufolge stellen aber insbesondere mittelständische Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus in Deutschland eine starke Diskrepanz zwischen dem hohen eigenen Bedarf und der geringen eigenen Kompetenz im Bereich Anforderungsmanagement fest. Eine effiziente Nutzung von etablierten Software-Lösungen für das Anforderungsmanagement gestaltet sich aus unterschiedlichen Gründen schwierig. Zudem sind die realen Kosten sowohl für die Einführung als auch für die Anwendung im täglichen Gebrauch für die Unternehmen kaum abzuschätzen. Ziel dieser Arbeit ist die Herleitung und Entwicklung eines Modells, dass unter Einbezug relevanter Einflussfaktoren ein adaptiv gestaltetes Anforderungsmanagementsystem entwirft. Im Kern wird der Frage nachgegangen, wie dieses System gestaltet sein muss, um zu einer optimalen Komplexität in der Produktentwicklung zu führen. Durch das Prinzip der Adaptivität ist das Modell insbesondere auf die Produktentwicklung von mittelständischen Unternehmen anwendbar. Auf einen „Prozesszwang“ bei der Gestaltung des Anforderungsmanagementsystems wird verzichtet, da die Prozessgestaltung als Teil des Modells generisch gehalten ist. Um den Nutzen eines individuellen Anforderungsmanagementsystems zu ermitteln, werden in dieser Arbeit aus den Begriffen „Effizienz“ und „Zuverlässigkeit“ Kenngrößen abgeleitet, die eine Messbarkeit auf Basis einer Selbsteinschätzung ermöglichen. Zur Validierung des Modells wurden Anwendungsfälle aus dem industriellen Umfeld mit unterschiedlichen Ausprägungen der Modulkombinationen des Modells simuliert. Dabei wurde ein Software-Demonstrator verwendet, der die jeweils individuellen Anforderungen an das Anforderungsmanagementsystem erfüllte. Ergebnis der Arbeit ist die Beantwortung der Frage, ob und wie ein vorgehensorientiertes Prozessmodell des Managements von Anforderungen und dazugehöriger Produktinformationen in der physischen Produktentwicklung eine Verbesserung von Zuverlässigkeit und Effizienz im Produktentstehungsprozess erwirken kann.

Product development is a key task of producers of industrial goods that greatly affects a company’s success and business model. As of today, the development of physical products underlies great technical and financial risks that lead to delayed market entries, higher costs, error-prone products, or project aborts. In early development phases these unwanted results often originate from deficient control of complexity within the development process and an insufficient allocation of resources to development activities. Consequentially, shifting resources to those activities, also called frontloading, should be widely disseminated in these companies. Yet a study in Germany finds that especially medium-sized enterprises of the machinery and equipment sector greatly lack competence in the field of requirements management. Reasons can be found in the complex alignment of an individual requirements management system for a company with an appropriate software solution. This is further complicated through the difficulty to estimate the true initial and recurring costs for the establishment of such a requirement management system. The goal of this thesis is the derivation and development of a model that proposes an adaptive and integrated requirements management system based on company specific and product specific influence factors. In essence, the question is pursued how a requirement management system should be designed, so that it establishes an optimal level of complexity. The adaptive character of the proposed model makes it applicable to product development environments of medium-sized companies. Process design is part of the model, so any existing requirements management processes can be adapted. To assess the benefit of an individually designed requirements management system, this thesis introduces its own parameters that embody ‘efficiency’ and ‘reliability’. These parameters enable measurability and can be used in self-assessment. This is consequentially applied to the use cases that were designed to validate the model of the thesis. Therefore, two different industrial use case scenarios based on the proposed model were simulated and analysed. The result of this thesis is an integrated model for establishment and application of a requirements management system that can lead companies to improving efficiency and reliability of product development.