Komplexitätsbeherrschung bei vernetzten Systemen hilft Wettbewerbsvorteile zu sichern Zusammenhänge erkennen

Komplexität ist nicht nur in elektronischen Systemen allgegenwärtig. Verursacht durch die zunehmend geforderte Multifunktionalität und Individualität nimmt sie gerade in technischen Produkten beständig zu. Ein Komplexitätsanstieg in Prozessen und Organisationsstrukturen leitet sich direkt daraus ab. Im Unternehmen effizient mit vielfältigen Arten von Komplexität umzugehen, wird mehr und mehr zum entscheidenden Erfolgsfaktor.

Komplexitätsbeherrschung bei vernetzten Systemen hilft Wettbewerbsvorteile zu sichern 

Komplexität ist nicht nur in elektronischen Systemen allgegenwärtig. Verursacht durch die zunehmend geforderte Multifunktionalität und Individualität nimmt sie gerade in technischen Produkten beständig zu. Ein Komplexitätsanstieg in Prozessen und Organisationsstrukturen leitet sich direkt daraus ab. Im Unternehmen effizient mit vielfältigen Arten von Komplexität umzugehen, wird mehr und mehr zum entscheidenden Erfolgsfaktor.

Der Schlüssel zur Komplexitätsbeherrschung liegt in der Betrachtung der strukturellen Zusammenhänge innerhalb hochgradig vernetzter Systeme. Hier setzen die Methoden und Werkzeuge an, die es möglich machen, Potentiale zu entdecken, zu verstehen und zu nutzen.

Die Kernkompetenz zur Strukturhandhabung der Teseon GmbH liegt in den entwickelten Software-Werkzeugen. Sie ermöglichen zu jedem Zeitpunkt die dynamisch interaktive Kombination von Matrix- und Grafdarstellung (Bild 1). Das Matrixwerkzeug ermöglicht die einfache Erfassung jeder Struktur. Um signifikante Merkmale in der Struktur zu entdecken, steht ein breites Repertoire an Auswertetechniken zur Verfügung. Dieses reicht von einfachen Standardfunktionen bis hin zu generischen Algorithmen der Systemoptimierung. Die Strukturvisualisierung mittels selbstordnender Grafen schafft dabei das notwendige Systemverständnis auch für ungeübte Anwender. Die Vorgehensweise bei der strukturellen Komplexitätsbeherrschung wird im Folgenden am Beispiel einer erfolgreich durchgeführten Produktoptimierung dargestellt.

Die Ausgangssituation des Herstellers maschinenbaulicher Anlagen war durch folgende Problemstellung gekennzeichnet: Individuelle Kundenforderungen führten bei dem Hersteller zu häufiger Variantenbildung der betrachteten Produktionsmaschinen-Baureihe. Bei Produktadaptionen ergaben sich oft unerwartete Nebeneffekte. Generell war ein mangelndes Produktverständnis bei Anpassungen festzustellen. Zielsetzung war es somit, unbekannte Zusammenhänge im Produkt beherrschbar zu machen und die Variantenbildung auf ein notwendiges Maß zu mindern, um Kosten zu reduzieren. Gleichzeitig sollten Risiken und Potentiale für die Produktanpassung aufgezeigt werden.

Systemdefinition

Im ersten Schritt der Systemdefinition werden stets die zu betrachtenden Systemelemente und Relationen festgelegt. In dem vorliegenden Fall konzentrierte sich die Analyse auf die Elemente „Baugruppen der Maschinen-Baureihe“. Als Relation zwischen den Baugruppen wurden Änderungsabhängigkeiten betrachtet, da die Anpassung einer Baugruppe Änderungen bei anderen Baugruppen hervorrufen kann.

Informationserfassung

Im Rahmen eines moderierten Workshops mit den verantwortlichen Entwicklern wurden die Baugruppen sowie die Änderungsabhängigkeiten zwischen den Baugruppen erfasst. Als Arbeitsmedium diente dabei zunächst die Matrix. Bild 2 zeigt die mit dem Matrixwerkzeug erfassten Änderungsabhängigkeiten. Ähnlich der Kommentarmöglichkeit bei MS Excel können mit dem Werkzeug auch Zusatzinformationen zu den Abhängigkeiten aufgenommen werden, um die im Rahmen des Workshops ermittelten Informationen auch später an entsprechender Stelle zur Verfügung zu stellen.

Basierend auf der erfassten Matrix wurde mit dem Grafwerkzeug eine Modellierung der Gesamtstruktur sowie von Teilstrukturen vorgenommen. Grundsätzlich eignet sich auch die Grafdarstellung für die Aufnahme der Strukturinformationen. Die Auswahl des geeigneten Erfassungswerkzeugs ist situationsspezifisch vorzunehmen. Graf- und Matrixwerkzeug können zudem auch dynamisch parallel verwendet werden.

Mit der Grafdarstellung wird das Navigieren durch eine Produktstruktur ermöglicht. Somit kann sich der Entwickler in jedes Element der Produktstruktur hineinversetzen und dessen strukturelle Umgebung betrachten. Bild 3 zeigt die mit Hilfe des Werkzeugs aufgenommene Vernetzung der Baustruktur. Es handelt sich hier um die über die Zeit gewachsene Produktstruktur der betrachteten Baureihe.

Strukturanalyse

Die Strukturanalyse dient zur Identifikation charakteristischer Strukturmerkmale. Entsprechende Berechnungsalgorithmen stehen im Werkzeug dafür zur Verfügung. Die charakteristischen Merkmale einer Struktur, wie z.B. Module, Kreisschlüsse oder Auswirkungsketten, sind entscheidend für die Eigenschaften eines Systems verantwortlich, also hier des Produkts „Produktionsmaschine“. So konnten in dem betrachteten Beispiel automatisiert Funktionseinheiten als Basis für eine Modularisierung der Produktstruktur abgeleitet werden. Auswirkungsketten konnten als Problem verursachendes Strukturmerkmal identifiziert werden. Sie verursachen in der Produktstruktur hohe Anpassungskosten.

Die Auswirkungen durchgeführter Anpassungen streuten im betrachteten Produkt sehr breit und konnten nicht mehr intuitiv beherrscht werden. Weiterhin konnten in der Struktur insgesamt knapp 1400 Kreisschlüsse identifiziert werden (Bild 4). Diese enorme Kreisschlusshäufigkeit stellte die Ursache für die mangelhafte Beherrschbarkeit von Anpassungen dar. Dabei wirken Bauteilanpassungen über unterschiedlich umfangreiche Schleifen auf sich selbst zurück.

Potentialableitung

Ziel der Potentialableitung musste es somit sein, die Auswirkungsketten und vor allem die hohe Zahl an Kreisschlüssen zu reduzieren. Diese zunächst jeweils festzulegenden strukturellen Ziele sind durch die Bildung verschiedener geeigneter Szenarien zu erreichen. So wurde in dem vorliegenden Fall mittels Anwendung generischer Algorithmen ein Szenario entwickelt, welches durch die Eliminierung von nur zwei signifikanten Änderungsabhängigkeiten über 95 % der Kreisschlüsse beseitigte (Bild 5).