Table Of ContentSystem zur dezentralen Planung von
Entwicklungsprojekten im Rapid Product
Development
Von der FakulUit Konstruktions-und Fertigungstechnik
dcr Universitat Stuttgart
zur Erlangung der Wtirde eines Doktor-Ingenieurs (Dr.-Ing.)
gcnehmigte Abhand1ung
vorgelegt von
Dipl.-Ing. Kai Worner
aus Stuttgart
Hauptberichter: Prof. Dr.-Ing. habil. H.-I. Bullinger
Mitberichter: Prof. Dr.-Ing. E. Westklimper
Tag der Einreichung: 22.Apri1 1998
Tag der mtind1ichen Prtifung: 7. Dezember 1998
Kai Worner
System zur dezentralen
Planung von Entwicklungs
projekten im Rapid Product
Development
mit 48 Abbildungen
, Springer
Dr.-Ing. Kai Worner
Fraunhofer-Institut fOr Arbeitswirtschaft und Organisation (lAO), Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult. H. J. Warnecke
o. Professor an der Universitat Stuttgart
Prasident der Fraunhofer-Gesellschaft, MOnchen
Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. E. Westkamper
o. Professor an der Universitat Stuttgart
Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. e. h. Dr. h. c. H.-J. Bullinger
o. Professor an der Universitat Stuttgart
Fraunhofer-Institut fOr Arbeitswirtschaft und Organisation (lAO), Stuttgart
093
ISBN-13: 978-3-540-65637-1 e-ISBN-13: 978-3-642-47973-1
DOl: 10.1007/978-3-642-47973-1
Dieses Werk ist urheberrechtlich geschOtzt. Die dadurch begrOndeten Rechte, insbesondere
die der Obersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und
Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfaltigung auf anderen Wegen
und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser
Verwertung, vorbehalten. Eine Vervieltaltigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes
ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheber
rechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils
gOltigen Fassung zulassig. Sie ist grundsatzlich vergOtungspflichtig. Zuwiderhandlungen
unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes.
© Springer· Verlag, Berlin, Heidelberg 1999.
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem
Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daB solche
Namen im Sinne der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten
waren und daher von jedermann benutzt werden dOrften.
Sollte in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z. B.
DIN, VDI, VDE) Bezug genommen oder aus ihnen zitiert worden sein, so kann der Verlag keine
Gewahr fOr die Richtigkeit, Vollstandigkeit oder Aktualitat Obernehmen. Es empfiehlt sich, ge
gebenenfalls fOr die eigenen Arbeiten die vollstandigen Vorschriften oder Richtlinien in der
jeweils gOltigen Fassung hinzuzuziehen.
Gesamtherslellung: Copydruck GmbH, Heimsheim
SPIN 10716409 62/3020-543210
Geleitwort der Herausgeber
Ober den Erfolg und das Bestehen von Unternehmen in einer marktwirtschaftlichen
Ordnung entscheidet letztendlich der Absatzmarkt. Das bedeutet, m6glichst fruhzeitig
absatzmarktorientierte Anforderungen sowie deren Veranderungen zu erkennen und
darauf zu reagieren.
Neue Technologien und Werkstoffe erm6glichen neue Produkte und er6ffnen neue
Markte. Die neuen Produktions- und Informationstechnologien verwandeln signifikant
und nachhaltig unsere industrielle Arbeitswelt. Politische und gesellschaftliche Verande
rungen signalisieren und begleiten dabei einen Wertewandel, der auch in unseren Indu
striebetrieben deutlichen Niederschlag findet.
Die Aufgaben des Produktionsmanagements sind vielfaltiger und anspruchsvoller ge
worden. Die Integration des europaischen Marktes, die Globalisierung vieler Industrien,
die zunehmende Innovationsgeschwindigkeit, die Entwicklung zur Freizeitgesellschaft
und die ubergreifenden 6kologischen und sozialen Probleme, zu deren L6sung die Wirt
schaft ihren Beitrag leisten muB, erfordern von den Fuhrungskraften erweiterte Perspek
tiven und Antworten, die uber den Fokus traditionellen Produktionsmanagements deut
lich hinausgehen.
Neue Formen der Arbeitsorganisation im indirekten und direkten Bereich sind heute
schon feste Bestandteile innovativer Unternehmen. Die Entkopplung der Arbeitszeit von
der Betriebszeit, integrierte Planungsansatze sowie der Aufbau dezentraler Strukturen
sind nur einige der Konzepte, welche die aktuellen Entwicklungsrichtungen kennzeich
nen. Erfreulich ist der Trend, immer mehr den Menschen in den Mittelpunkt der
Arbeitsgestaltung zu stellen - die traditionell eher technokratisch akzentuierten Ansatze
weichen einer starkeren Human- und Organisationsorientierung. Qualifizierungspro
gramme, Training und andere Formen der Mitarbeiterentwicklung gewinnen als Diffe
renzierungsmerkmal und als Zukunftsinvestition in Human Resources an strategischer
Bedeutung.
Von wissenschaftlicher Seite muB dieses Bemuhen durch die Entwicklung von Methoden
und Vorgehensweisen zur systematischen Analyse und Verbesserung des Systems
Produktionsbetrieb einschlieBlich der erforderlichen Dienstleistungsfunktionen unter
stutzt werden. Die Ingenieure sind hier gefordert, in enger Zusammenarbeit mit anderen
Disziplinen, z. B. der Informatik, der Wirtschaftswissenschaften und der Arbeitswissen
schaft, L6sungen zu erarbeiten, die den veranderten Randbedingungen Rechnung
tragen.
Die von den Herausgebern langjahrig geleiteten Institute, das
Institut fur Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart (IFF),
- Institut fur Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement (lAT),
Fraunhofer-Institut fUr Produktionstechnik und Automatisierung (IPA),
- Fraunhofer-Institut fur Arbeitswirtschaft und Organisation (lAO)
arbeiten in grundlegender und angewandter Forschung intensiv an den oben aufgezeig
ten Entwicklungen mit. Die Ausstattung der Labors und die Qualifikation der Mitarbeiter
haben bereits in der Vergangenheit zu Forschungsergebnissen gefOhrt, die fOr die Praxis
von groBem Wert waren. Zur Umsetzung gewonnener Erkenntnisse wird die Schriften
reihe "IPA-IAO - Forschung und Praxis" herausgegeben. Der vorliegende Sand setzt
diese Reihe fort. Eine Obersicht Ober bisher erschienene Titel wird am SchluB dieses
Suches gegeben.
Dem Verfasser sei fOr die geleistete Arbeit gedankt, dem Springer-Verlag fOr die Auf
nahme dieser Schriftenreihe in seine Angebotspalette und der Druckerei fOr saubere und
zOgige AusfOhrung. Mage das Such von der Fachwelt gut aufgenommen werden.
H. J. Warnecke E. Westkamper H.-J. Sullinger
Vorwort
Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher
Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut fUr Arbeitswirtschaft und Organisation (lAO),
Stuttgart.
Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. e. h. Dr. h. c. H.-J. Bullinger, Leiter des Instituts
fUr Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement (lAT) der Universitat
Stuttgart und des Fraunhofer-Instituts fUr Arbeitswirtschaft und Organisation
(lAO) in Stuttgart, gilt fUr die wissenschaftliche Unterstutzung und wohlwol
lende Forderung dieser Arbeit mein herzlicher Dank.
Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. E. Westklimper, Leiter des Instituts fUr Industrielle
Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) der Universitat Stuttgart und des Fraunhofer
Instituts fUr Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) danke ich fUr die
Ubernahme des Mitberichts, die eingehende Durchsicht meiner Dissertation und
das Interesse an der Arbeit.
Allen ehemaligen Kollegen und wissenschaftlichen Hilfskraften, die zum Gelin
gen dieser Arbeit beigetragen haben, mochte ich meinen herzlichsten Dank aus
sprechen. Dieser Dank gilt insbesondere Dr.-Ing. D. Fischer, Dipl.-Ing. P.
Ohlhausen, Dipl.Math. M. Scheiffele, Dipl.-Ing. K. Wagner sowie Dr.-Ing. habil.
J. Wars chat. Fur die wertvollen (und meist arbeitsreichen) Hinweise und Denk
anstOBe mochte ich Dr.-Ing. J. Frech meinen herzlichen Dank aussprechen. Her
vorheben mochte ich Dipl.-Inform. M. Diederich, der die Programmierarbeiten
maBgeblich bestimmt hat. U. Pfluger und A. Conrad trieben dem Manuskript die
Fehler aus, dafiir ein herzliches Dankeschon.
An dieser Stelle mochte ich mich vor allem bei meiner Frau Antje bedanken,
ohne deren Ruckhalt und Geduld diese Arbeit nicht moglich gewesen ware.
Stuttgart, Dezember 1998 Kai Worner
Vorwort 7
o
Abkiirzungen und Abbildungsverzeichnis 12
0.1 Abktirzungen ........................................... 12
0.2 Verzeichnis der Abbildungen ............................... 13
1 Einleitung 15
2 Stand der Technik in der rechnergestiitzten
Projektplanung 18
2.1 Begriffsbestimmungen .................................... 19
2.2 Ableitung von Anforderungen an ein System zur dezentralen Pla-
nung von Entwicklungsprojekten im Rapid Product Development . 23
2.2.1 Produktentwicklung mit einem Rapid Product Development Ansatz 24
2.2.2 Rechnergesttitzte Projektplanung in der Produktentwicklung ...... 27
2.2.3 Anforderungen an ein rechnergesttitztes Planungssystem ......... 29
2.3 Stand der Forschung ...................................... 34
2.3.1 Planungsprinzipien ....................................... 34
2.3.2 Rechnergesttitzte Systeme zur Planerstellung in
Entwicklungsprojekten .................................... 39
2.3.3 Koordinationsmechanismen in verteilten Planungssystemen ...... 44
2.3.4 Systeme zum integrierten Management von Planungsinformationen 46
2.4 Fazit und Zielsetzung ..................................... 48
2.4.1 Fazit der Analyse des Forschungsstandes ..................... 48
2.4.2 Zielsetzung der Arbeit .................................... 49
3 Referenzmodell zur Ableitung von
Systemfunktionen 52
3.1 Ermittlung der Anforderungen an das Referenzmodell ........... 52
3.2 Systemanalyse .......................................... 53
3.2.1 Festlegung der Systemgrenze ............................... 53
3.2.2 Auswahl der Modellierungsmethode ......................... 55
3.3 Modellbildung .......................................... 57
3.3.1 Systemelementrelationen .................................. 57
3.3.2 Systemelemente ......................................... 60
3.3.2.1 AktiviUitenmodell ........................................ 60
-10-
3.3.2.2 Infonnationsmodell ...................................... 63
3.3.2.3 Methodenmodell ......................................... 64
3.3.3 Integrierte Partia1modelle .................................. 65
3.4 Ab1eitung von Systemfunktionen ............................ 71
4 Aufbau und Funktion des Systems 73
4.1 P1anungsansatz .......................................... 74
4.2 P1anberechnung ......................................... 75
4.2.1 P1anrepriisentation mit Zeitre1ationen ......................... 76
4.2.1.1 Zeitbegriff. ............................................. 76
4.2.1.2 Spezielle Anforderungen an die P1anreprasentation .............. 76
4.2.1.3 Darstellung zeitlogischer Abhangigkeiten ..................... 77
4.2.1.4 Auswah1 eines geeigneten Zeit1ogikmodells ................... 79
4.2.2 Berechnung von P1anen ................................... 80
4.3 Bewertung und Auswah1 von P1anen ......................... 85
4.3.1 P1anbewertung mit Kennzah1en ............................. 85
4.3.2 P1anauswah1 ............................................ 90
4.3.2.1 Herleitung und Auswahl des entscheidungstheoretischen
Ansatzes ............................................... 90
4.3.2.2 Planauswahl mit Alternativszenarien ......................... 92
4.4 Mechanismen zur Koordination von Teilplanen ................ 97
4.4.1 Vernetzung von Teilplanen ................................ 97
4.4.2 Integration phasen-und ergebnisorientierter Planung ............ 99
4.4.3 Planen mit inkonsistenten und unvollstandigen Daten ........... 101
4.4.4 Integration fonnaler und infonneller Planungsprozesse ......... 102
4.5 Integriertes Management von Planungsinfonnation ............ 104
4.5.1 Semi-strukturierte Dokumente und Botschaften ............... 105
4.5.2 Sprech-Akt theoretischer Ansatz filr das Management der
Infonnationslogistik ..................................... 108
5 Softwaretechnische Realisierung 111
5.1 Architektur ............................................ 111
5.2 Systemintegration ....................................... 115
5.3 Hard-und Softwareplattfonn .............................. 117
5.3.1 Hardwareplattform ...................................... 117
5.3.2 Softwareplattfonn ....................................... 117
- 11 -
6 Beispielhafte Anwendung 118
6.1 Planberechnung ........................................ 118
6.2 Bewertung und Auswahl ................................. 123
6.3 Koordination der EinzelpHine .............................. 124
6.4 Management von Planungsinformation ...................... 125
7 Zusammenfassung und Ausblick 127
8 Schrifttum 130
A Referenzmodell 144
B Grundrelationentabelle 157
C Objektorientiertes Klassenschema 158
o
Abklirzungen und Abbildungs
verzeichnis
0.1 Abkurzungen
A Anforderung
AA Aufgabenbezogene Anforderung
AIM Aktivitaten-Inforrnations-Matrix
AM Informationsabstimmende Methoden
BM Inforrnationsbewertende Methoden
CAD Computer Aided Design
CIMOSA CIM Open System Architecture
CPM Critical-Path-Method
CSCW Computer Supported Cooperative Work
DB Datenbank
DIN Deutsches Institut fUr Norrnung
DSM Design Structure Matrix
DV Datenverarbeitung
EDM Engineering Data Management
EDV Elektronische Datenverarbeitung
EM Informationserzeugende Methoden
ERD Entity-Relationship Diagram
FA Forrnal-Iogische Anforderung
FAZ Friihester Anfangszeitpunkt
FEM Finite Elemente Methode
FEZ Friihester Endzeitpunkt
F&E Forschung und Entwicklung
FOK First Order Kriterium
GERT Graphical Evaluation and Review Technique
lAM Informations-Abhangigkeits-Matrix
IUM Integriertes U ntemehmensmodell
JSD Jackson System Development
K Kennzahl
KI Ktinstliche Intelligenz
KSA Kommunikationsstrukturanalyse
MADM Multi-Attributive Decision Making
MAPS Multi-Agenten Planungssystem
MIM Methoden -Inforrnations-Matrix
MODM Multi-Objective Decision Making
MPM Metra-Potential-Method
K. Wörner et al., System zur dezentralen Planung von Entwicklungsprojekten
im Rapid Product Development © Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 1999
