PLM integriertes Anforderungsmanagement

SITIO-Ein Ansatz zur PLM-integrierten Anforderungskommunikation in verteilten Produktentwicklungsprozessen unter Nutzung von Aspekten der linguistischen Pragmatik.

PLM integriertes Anforderungsmanagement

Die Erfüllung der Kundenanforderungen hat wesentlichen Einfluss auf den Produkterfolg. Eine Steigerung der Dokumentationsqualität ist daher das vorrangige Ziel im Anforderungsmanagement. Da trotz korrekt formulierter Anforderungen häufig Fehler durch Missinterpretation entstehen rückt aktuell die Qualität der Interpretation von Anforderungsdokumenten in den Fokus der Betrachtung. Vor diesem Hintergrund wurde von den Autoren der Ansatz eines PLM integrierten Anforderungsmanagements entwickelt dessen Teilaspekt, die SITIO die Interpretationsqualität durch Nutzung von Effekten der linguistischen Pragmatik nachhaltig verbessern kann.

Voraussetzungen für den Produkterfolg

Nachhaltige Kundenzufriedenheit lässt sich nur dann erreichen, wenn die Kundenanforderungen erfüllt sind. Damit hängt der Erfolg eines Produkts entscheidend von der genauen Erfüllung der definierten Anforderungen ab. Den Unternehmen wird, insbesondere vor dem Hintergrund von steigender Komplexität der Produkte, der notwendigen Integration verschiedener Domänen wie z.B. Mechanik, Elektrik und Elektronik sowie der notwendigen globalen Zusammenarbeit, bewusst, dass ein zielgenauer Entwurf nur gelingt, wenn im gesamten Produktentwicklungsprozess eine ausgezeichnete Qualität der Dokumentation von Anforderungen sichergestellt werden kann.

Damit diese dann auch vollständig und richtig in einen Entwurf umgesetzt werden können, müssen die Anforderungen für den für deren Umsetzung verantwortlichen Produktentwickler vollständig bekannt sein und von diesem auch vollständig verstanden und richtig interpretiert werden. Dieser Prozess gestaltet sich infolge einer fortschreitenden -Unternehmensgrenzen überschreitenden- Dezentralisierung der Produktentstehung zunehmend schwierig so, dass die existierenden Methoden zur Unterstützung desselben nicht mehr ausreichen.

Es wird damit notwendig Methoden und informationstechnische Werkzeuge zu entwickeln, die den Prozess der Definition der Anforderungen, deren Verteilung im Unternehmen sowie deren Umsetzung in geeigneter Weise unterstützen können.

Transformation von Anforderungen im Produktentwicklungsprozess 

Eine Zusammenstellung aller Anforderungen an ein Produkt ist nach VDI-Richtlinie 2221 und 2222 das erste Arbeitsergebnis im Entwicklungs- und Konstruktionsprozess. Die Anforderungen werden dabei i.d.R. verbal formuliert. Kramer (zitiert nach [1]) schlägt zur Spezifizierung einer Anforderung eine hierarchische Gliederung in drei Granularitätsstufen vor, die zwischen Stufe 1 (Aussage), Stufe 2 (Vertiefung) und Stufe 3 (Präzisierung) unterschiedet.

Bild 1: Typische Granularitätsebenen von Anforderungen in der AutomobilindustrieDer Vorschlag entspricht weitgehend auch dem Vorgehen der Automobilindustrie. Hier wird mit der Ableitung von Kundenerwartungen – typischerweise handelt es sich hierbei um Anforderungen aus Sicht des Marketing – in konkrete Eigenschaften und Funktionen begonnen. Im Automobilbau würden hier – also auf der Fahrzeugebene – beispielsweise Anforderungen zu Treibstoffverbrauch, Sicherheit oder Platzangebot stehen. Nachfolgend werden die Eigenschaften und Funktionen über die verschiedenen Granularitätsebenen hinweg bis zur Ebene der Einzelkomponenten weiter detailliert (Bild 1, linke Pyramide).

Der Verfeinerungsprozess findet dabei über Abteilungsgrenzen und durch die Einbeziehung von global verteilten Lieferanten auch über Unternehmensgrenzen hinweg statt. Dabei kann nicht davon ausgegangen werden, dass sich Kommunikation zwischen Abteilungen und Lieferanten auf lediglich eine einzige definierte Granularitätsebene bezieht (vgl. Bild 1, gesamt).

Bis zu einer detaillierten und endgültigen Definition des Produkts durch Anforderungen sind zahlreiche Informationstransformationen über die Dimensionen „Granularität“ und „Abteilungs- bzw. Unternehmensgrenze“ notwendig in denen die Anforderungen verbal formuliert, erklärt, diskutiert und nachfolgend weiter verfeinert werden müssen. Jeder dieser Transformationsschritte birgt ein Risiko, dass Anforderungen missinterpretiert werden, wesentliche Elemente fehlen oder aber ihr Kontext verloren geht.

Kann jedoch die Qualität der Anforderungen über die Transformationsschritte hinweg nicht aufrechterhalten werden, wird es schwer eine hohe Kundenzufriedenheit zu erreichen.

Qualität von Anforderungen

In der Folge stellt sich die Frage was Qualität von Anforderungen bedeutet. Qualität gilt allgemein als Grad zu dem eine Summe enthaltener Merkmale die Forderungen die an ein Objektes gestellt werden erfüllt [2]. Aktuell fokussiert sich das Anforderungsmanagement im Wesentlichen auf der Vollständigkeit und formaler Richtigkeit von Anforderungen. Die DIN EN ISO 9000:2005 konstatiert hierzu, dass qualitativ hochwertige Anforderungen durch Angemessenheit, Vollständigkeit, Eindeutigkeit, Widerspruchsfreiheit und Verifizierbarkeit erreicht werden. Einen Schritt weiter geht die VDA-Standardstruktur für Komponentenlastenhefte. Der VDA-Standard [3] listet Eindeutigkeit, Identifizierbarkeit, Nachweisbarkeit, Notwendigkeit, Redundanzfreiheit, Verständlichkeit, Vollständigkeit und Widerspruchsfreiheit als wesentliche Kriterien.

Die oben erläuterte Sichtweise bedingt häufig die Forderung, Anforderungen detaillierter und umfangreicher auszuformulieren als diese bisher in der Praxis üblich war. Dies führt in der Folge zu einem höheren Aufwand und damit einem erhöhten Ressourcenbedarf bei der Dokumentation der Anforderungen. Um hier aufwandsreduzierend gegenzusteuern ist ein weiterer Ansatz eine automatisierte Prüfung von Anforderungen durchzuführen. Dies wird technisch z.B. durch Prüfung auf sogenannte Weak- und Stop-Words durchgeführt. Vorrangiges Ziel dabei ist die Eindeutigkeit von Anforderungen sicherstellen, indem unscharfe Formulierungen wie könnte, sollte, wäre, etc. vermieden werden.

Das beschriebene Vorgehen zur Sicherstellung von qualitativ hochwertigen Anforderungen ist nicht ausreichend, da eine wesentliche Schwachstelle bestehen bleibt. Dies lässt sich durch Betrachten des Kommunikationsmodells erkennen (Bild 2).

Bild 2: Kommunikationsmodell nach Shannon & Weaver [4]Die bisherigen Ansätze fokussieren auf die Senderseite (Bild 2, Detail A). Der Gedanke der dem Zugrunde liegt ist, dass es lediglich notwendig ist eine Anforderung richtig und vollständig zu beschreiben und der Empfänger diese dann „ganz von selbst“ auch richtig versteht. In der Praxis zeigen sich an dieser Stelle jedoch, dass das richtige Interpretieren der formulierten Anforderung ein wesentliches Problem im Anforderungsmanagement ist (hierzu Bild 2, Detail B).

Aus der bisherigen Denkweise ergibt sich ein weiteres Problem. Die Erstellung von detailliert ausformulierten Anforderungen sowie das spätere Interpretieren dieser kosten Ressourcen und Zeit. In vielen Fällen, insbesondere bei eingespielten Entwicklungsteams zeigt die Erfahrung, dass es nicht unbedingt notwendig, ja häufig sogar hinderlich ist Anforderungen bis ins letzte Detail auszuformulieren. Beim Interpretieren solch detaillierter Anforderungen verlieren die Mitarbeiter viel Zeit Informationen zu interpretieren die letztendlich bereits bekannt sind.

Demzufolge muss es das Ziel sein, Ansätze fürs Anforderungsmanagement zu finden mit denen es gelingt die Qualität beim interpretieren von Anforderungen entscheidend zu erhöhen und dabei den Detaillierungsgrad der Ausformulierung von Anforderungen flexibel an den Bedürfnissen der Empfängerseite auszurichten.

Aspekten der linguistischen Pragmatik im Anforderungsmanagement

Damit rücken Fragestellungen der linguistischen Pragmatik in den Fokus. Im Wesentlichen geht es darum auch den Kontext in dem sich eine Person befindet die eine Information interpretiert oder auch kodiert im Anforderungsmanagement zu berücksichtigen. Dieser Kontext lässt sich über den persönlichen Referenzrahmen einer Person fassen. Der persönliche Referenzrahmen beschreibt, wie ein Mensch die Welt und die Informationen die er findet, interpretiert. Dies ist einerseits abhängig vom erlernten Schema in das eine Information eingeordnet wird und andererseits vom Blickwinkel welcher sich aus der Rolle in der die Person bei der Interpretation agiert ergibt (siehe hierzu [5]).

Bezogen auf Mitarbeiter im Produktentstehungsprozess stellt sich der dort relevante Referenzrahmen im Wesentlichen durch die in Bild 3 aufgezeigten Aspekte dar. Zum einen ist er bedingt durch Aspekte aus dem erlernten Schema, was außer der Muttersprache und dem kulturellen Kontext auch die Qualifikation sowie die erlangte Berufserfahrung abdeckt (Bild 3, Aspekt A). Zum anderen durch Aspekte getrieben aus der Rolle die die Person im Unternehmen einnimmt (Bild 3, Aspekt B). Dies werden im Wesentlichen von der fachliche Domäne (Mechanik, Elektrik/Elektronik, Mechatronik), der Rolle sowie der fachlich zugeordneten Thematik beeinflusst.

Bild 3: relevante Aspekte des persönlichen Referenzrahmen im ProduktentstehungsprozessEin einfaches Beispiel kann diesen verdeutlichen. In den meisten Sprachen sowie im natürlichen Sprachgebrauch wird das Wort ODER vorrangig als ausschließende Disjunktion bzw. exklusives Oder genutzt („Ich gehe ins Stadion ODER mit den Kindern auf den Spielplatz“). Im Referenzrahmen der Domänen Informatik und Elektrotechnik hat sich die Unterscheidung zwischen nicht-ausschließender Disjunktion (Adjunktion) differenziert (OR und XOR). Diese unterschiedliche Interpretation kann also schon zu Missverständnissen führen, obwohl der Autor diese wahrscheinlich als eindeutig eingestuft hätte.

Die Analyse und Systematisierung der Einflüsse des Referenzrahmens ist ein vielschichtiges Thema das im Zusammenhang mit dem Anforderungsmanagement zukünftig weitere Forschungsarbeiten erfordert. Allerdings kann konstatiert werden, dass Personen die sich über Anforderungen austauschen zur korrekten Interpretation dieser ihre Referenzrahmen abgleichen müssen (z.B. durch Gespräch, Dokumentation etc.). Für die Ausgestaltung der hier vorgestellten, Securing Information Transformation for Input and Output (SITIO) Methode stellt sich demzufolge die Frage wie dieser Aspekt im Anforderungsmanagement auf einfache Weise praktisch genutzt werden kann.

Ziel muss es dabei sein einen Abgleich der Referenzrahmen in der Methodik zu verankern und darüber hinaus ein vorhandenes hochgradiges, übereinstimmen der Referenzrahmen der handelnden Personen in der Prozesskette derart auszunutzen, dass in solchen Fällen der Aufwand bei der Formulierung von Anforderungen bei gleichzeitige Qualitätssteigerung reduziert wird.

Securing Information Transformation for Input and Output (SITIO)

Im Rahmen industrieller Forschungsarbeiten wurde von den Autoren ein methodischer Ansatz entwickelt der es erlaubt eine IT-unterstützte Integration des Anforderungsmanagement in eine offenen PLM Plattform wie z.B. Teamcenter zu realisieren. Ein besonderer Mehrwert einer solchen Integration liegt in der systemgestützten Abbildbarkeit der Abhängigkeiten von Anforderungen untereinander sowie deren konkreten Umsetzung in einem Komponentenentwurf oder einer konkreten Konstruktion. Dies ermöglicht insbesondere eine schnelle und kostengünstige Abwicklung von Änderungen am Produkt ohne Verzögerung und Störeinflüssen von System- oder Kommunikationsbrüchen.

Ein Teilaspekt dieser Methodik ist die SITIO. Sie fokussiert auf der Sicherstellung einer qualitativ hochwertigen Transformation von Anforderungen über die Dimensionen „Granularität“ und „Abteilungs- bzw. Unternehmensgrenze“. Durch ihren Einsatz kann sichergestellt werden, dass die Beteiligten der Prozesskette über alle Transformationsschritte von Anforderungen ein gemeinsames Verständnis dieser aufrechterhalten können.

Bild 4: Grundkonzeption der SITIOIn Bild 4 ist der Ablauf einer Transformation einer formulierten Anforderung dargestellt. Die Person A formuliert ein Anforderungsdokument. Dieses Input-Dokument wird an Person B zur weiteren Detaillierung weitergegeben. Person B transformiert die Anforderungen auf eine detailliertere Granularitätsebene. Ist dieser Schritt erfolgt, gibt Person B das so entstandene Output-Dokument an den Nachfolger in der Prozesskette (in Bild 4, Person C) weiter der dann z.B. die Konstruktionsaufgabe erfüllt.

Im bisherigen Anforderungsmanagement werden zur Sicherung der Qualität im Wesentlichen Prüfungen durchgeführt, die die SITIO durch Realisierung des Prozessschrittes „Craftsmanship“ berücksichtigt. In diesem Prozessschritt (Bild 4, 2) [6]  wird durch eine verantwortliche Person aus der Abteilung von Person B das Output-Dokument auf formale Einhaltung vereinbarter Qualitätsstandards sowie die Einhaltung des festgelegten Prozessablaufs zum Erstellen des Outputs geprüft. Der Fokus liegt dabei in der Überprüfung der Redundanzfreiheit und Widerspruchsfreiheit der von Person B erstellten Informationen.

Die SITIO fügt dem Prozess die zwei weiteren Elemente „Fitness for Use“ (Bild 4, 1&4) und „Conformance“ (Bild 4, 3) hinzu.

Der Schritt „Fitness-for-use“ (Bild 4, 1) fokussiert dabei auf die richtige Interpretation des Input-Dokuments durch Person B. Person B bestätigt, dass und welche Punkte des Dokuments von seiner Seite vollständig verstanden wurden und spiegelt sein Verständnis durch ein Ergebnisdokument oder im Rahmen eines Arbeitsmeetings an Person A zurück. Person A stellt seine ursprüngliche Intension dem Verständnis von Person B gegenüber. Ist auch Person A der Überzeugung, dass Person B alle Anforderungen des Inputs eindeutig, vollständig und verständlich verstanden hat gibt sie den Prozess zur eigentlichen Bearbeitung durch Person B frei. Falls des Input-Dokument Schwachstellen aufweist, muss der Input durch den jeweiligen Autor der Information überarbeitet werden, bis alle Schwachstellen beseitigt sind.

In der Folge führt Person B den eigentlichen Transformationsprozess durch indem sie z.B. die im Input-Dokument beschrieben Anforderungen auf eine feinere Granularitätsebene präzisiert und das Ergebnis als Output Dokument festhält. Als erster Schritt zur Freigabe des so erstellten Dokuments folgt wie oben beschrieben der Schritt Craftmanship. Um nun die Übereinstimmung, dass das Output-Dokument auch tatsächlich die im Input-Dokument spezifizierten Anforderungen vollständig und richtig wiederspiegelt wird im Schritt „Conformance“  (Bild 4, 3) von Person A das Output-Dokument entsprechend geprüft. Erst dann erfolgt die Freigabe und Übermittlung des Dokuments an die Folgeaktivität und der beschriebene Ablauf beginnt von neuem.

Durch die zwei Elemente „Fitness for Use“ (Bild 4, 1&4) & „Conformance“ (Bild 4, 3) wird eine Überprüfung der Anforderungen auf der Empfängerseite realisiert. Darüber hinaus entsteht der Vorteil der organisatorisch genau zugeordneten Verantwortung für die Prozessschritte. So kann z.B. Person A sich nicht darauf zurückziehen alle Informationen entsprechend im Input-Dokument beschrieben zu haben. Sie muss auch die Verantwortung dafür übernehmen, dass Person B die Aussagen richtig verstanden hat.

Ein IT-gestützter SITIO Prozess und die Nutzung persönlicher  Referenzrahmen

Die Einführung zusätzlicher Schritte im Anforderungsmanagement durch die SITIO erscheint insbesondere vor dem Hintergrund der aktuell vorherrschenden Tendenz zur Forderung von immer detaillierten Formulierung von Anforderungen auf den ersten Blick aufwanderhöhend.

Betrachtet man die Situation jedoch genauer, zeigt sich, dass ein Mehraufwand allein durch die Sicherstellung qualitativ hochwertiger Anforderungen und die dadurch bedingte Vermeidung von Folgefehlern bereits gerechtfertigt wäre. Tatsächlich finden -den Prozessschritten „Fitness for Use“ und „Conformance“ vergleichbare- Kommunikationsprozesse in der Industrie bereits statt, da ein Abgleich der Referenzrahmen der beteiligten Personen unabdingbar für das korrekte Verständnis der Anforderungen ist. Bisher sind dies jedoch implizite Prozesse, die, durch die schiere Notwendigkeit, von den beteiligten Personen aus eigenem Antrieb durchgeführt werden.

Wird die Transformation von Anforderungen mit Hilfe von SITIO IT-basiert implementiert, werden die bisherig implizit erfolgten Kommunikationsprozesse expliziert. Dabei findet die organisationale Systematisierung der Kommunikationsprozesse ihre Basis in definierten Workflows die über die PLM Plattform abgewickelt werden und damit nachverfolgbar und transparent sind statt.

Darüber hinaus kann der aufwandsreduzierende Effekt gemeinsamer Referenzrahmen durch die Implementierung im Unternehmen genutzt und verankert werden. Damit lässt sich eine Aufwandsverminderung im Vergleich zu bisherigen Prozessen erzielen.

Die Implementierung erfolgt z.B. mit der offenen PLM Plattform Teamcenter. Der in Bild 3 aufgezeigte Prozessablauf wird dabei über die „Workflow Engine“ von Teamcenter modelliert und damit die Kommunikation, der Dokumentenaustausch und die Dokumentenfreigabe direkt über das System realisiert. Dabei ist es u.A. möglich die Traceability (d.h. die Verknüpfung und Rückverfolgbarkeit) zwischen Input- und Output-Dokument auf Unterkapitel- und Absatzebene revisionssicher aufrechtzuerhalten.

Der aufwandsreduzierende Effekt bereits existierender, gemeinsamer Referenzrahmen wird in den „Fitness-for-use“ und „Conformance“ Schritte verwendet. Teamcenter ermöglicht es, die am Anforderungsmanagement beteiligten Personen, deren Rollen und organisationale Einordnung, sowie deren Qualifikation abzubilden so das während des Ablaufes einer Transformation eine Analyse der beteiligten Personenkombinationen und in der Folge eine Analyse des Grades der Gemeinsamkeit deren Referenzrahmens durchgeführt werden kann.

Aufgrund der so analysierten Überschneidung der Referenzrahmens können in Abhängigkeit der vorhandenen Referenzrahmen unterschiedliche Dokumentationstemplates zur Verfügung gestellt werden.

Die unterschiedlichen Dokumentationstemplates verlangen in diesem Zusammenhang eine kontextabhängige Detaillierung der Anforderungsdokumente so dass unnötige -weil schon bekannte Informationen- weggelassen werden können.

Dadurch wird der Kommunikationsaufwand zwischen Beteiligten der Prozesskette bei erhöhter Qualität der Informationstransformation entsprechend vermindert, die Prozesse beschleunigt und damit Kosten bei gleichzeitiger Qualitätserhöhung eingespart.

Fazit

Durch Einsatz der SITIO kann der Informationsverlust und die Verfälschung von Informationen im Prozess der Anforderungstransformation nachhaltig minimiert werden.

Die aktuell verwendeten Kriterien zur Wahrung der Qualität werden durch Integration von „Conformance“ und „Fitness-for-use“ erweitert, der Prozess systematisiert und in der Organisation verankert.

Die Transformation von Anforderungen wird gebündelt und lässt sich mit Hilfe von offenen PLM Plattform wie z.B. Teamcenter systemgestützt umsetzen. Der Arbeitsaufwand bei der Erstellung von Anforderungen kann durch Ausnutzung des Effekts der  persönlichen Referenzrahmen bei gleichzeitig erhöhter Qualität der Anforderungen reduziert werden.

Mit der SITIO steht somit ein methodisches Werkzeug bereit das Anforderungsmanagement nachhaltig zu verbessern.

Originalquelle:

FISCHER, Jörg W.; Michielsen, Cees; Rebel, Martin; Hasse, Armin:
PLM integriertes Anforderungsmanagement.
SITIO-Ein Ansatz zur PLM-integrierten Anforderungskommunikation in verteilten Produktentwicklungsprozessen unter Nutzung von Aspekten der linguistischen Pragmatik.
In: ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb,
München, 107(2012)3, S. 163-167.
(ISSN: 0947-0085)

Literatur

[1]        Pahl, G.; Beitz, W.; Feldhusen, J.; Grote, K.-H.: Konstruktionslehre – Grundlagen erfolgreicher Produktentwicklung – Methoden und Anwendung, 6. Auflage, Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2005, S. 221.

[2]        Beuth Verlag (Hrsg.): Qaulitätsmanagementsysteme – Grundlagen und Begriffe Dreisprachige Fassung (DIN EN ISO 9000:2005), Berlin: Beuth Verlag GmbH, 2005

[3]        VDA/QMC: Das gemeinsame Qualitätsmanagement in der Lieferkette – Automotive VDA-Standardstruktur Komponentenlastenheft, 1. Auflage, 2007

[4]        Shannon, Claude E.; Weaver, W.: The mathematical Theory of Communication, University of Illinois Press, 1949

[5]        Gabriel, Paulette: Personal Transformation: The Relationship of  Transformative Learning Experiences and Transformational Leadership, Washington University, 2008, S. 15.

[6]        Deming, Edwards W.: Out of the Crisis, MIT Press 1986

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert

Weitere Artikel

Im Beitrag werden Bezeichnungen und Kategorisierungen von Stücklisten (BOMs) sowie das RIM-360°-Multi-Structure-Model vorgestellt....