Trotz zahlreicher schon seit Jahrzehnten existierender Ansätze, zeigen aktuelle Studien dass im industriellen Umfeld der Umgang mit der Ressource Wissen viele Unternehmen weiterhin vor große Herausforderungen stellt. Aus diesem Grund entwickelt das Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design (IKTD) der Universität Stuttgart ein produktentwicklungsspezifisches Wissensmanagementverfahren für kleine und mittlere Unternehmen (WMKMU) für eine durchgängige und zielgerichtete Unterstützung des Produktentwicklungsprozesses. Der Fokus der Forschung ist bewusst auf den wissensintensivsten Geschäftsprozess im Unternehmen ausgerichtet, da hier das größte Unterstützungspotenzial mit zweckmäßigen Wissensmanagementlösungen vorhanden ist. WMKMU bietet einen an das Unternehmen anpassbaren „Fahrplan“ an, welcher unter Einsatz einfacher Hilfsmittel realisiert werden kann.
Herausforderungen des Wissensmanagements
Das Management der Unternehmensressource Wissen stellt viele produzierende Unternehmen trotz zahlreich zur Verfügung stehender Wissensmanagementlösungen weiterhin vor große Herausforderungen. Obwohl bestimmte Methoden des Wissensmanagements im internationalen Forschungs- und Wirtschaftsumfeld große Aufmerksamkeit genießen, bleibt die Wissenschaft dem industriellen Umfeld ein konkret anwendbares bzw. praxisnahes Konzept für ein durchgängiges Wissensmanagement schuldig. Aktuelle Studien beschreiben folgende wissensmanagementspezifische Herausforderungen:
- Tools für die zentrale Verwaltung von Wissensmanagement fehlen
- Wissen ist vorhanden, der Ablageort ist jedoch unbekannt oder das Auffinden zu kompliziert
- Fehlendes Wissensmanagement hat Mehrarbeit, Fehlentscheidungen und mangelnde Motivation zur Folge
- Prozesse zur Nutzung und Ablage von organisationalem Wissen sind nicht vorhanden
- Konkretes Verständnis für Wissensmanagement fehlt
Ansätze des IKTD
Viele Methoden, Konzepte und Ansätze des Wissensmanagements sind konzipiert zur Unterstützung sämtlicher Geschäftsprozesse für unterschiedliche Unternehmen. Die Produktentwicklung stellt den wissensintensivsten Geschäftsprozess eines produzierenden Unternehmens dar. Somit birgt ein produktentwicklungsspezifisches Wissensmanagementverfahren großes Potenzial, die beschriebenen Herausforderungen zu lösen und erfolgreich umzusetzen. Aus diesem Grund verfolgt das IKTD mit dem Projekt WMKMU eine zielgerichtete und durchgängige Wissensmanagementunterstützung entlang des unternehmensspezifischen Produktentwicklungsprozesses (PEP) anzubieten. Hierfür werden folgende Ansätze verfolgt:
- Analyse des unternehmensspezifischen Produktentwicklungsprozesses mit Hilfe von intuitiv bedienbaren Unterstützungstools
- Prozessmodellierung (KMDL) des unternehmensspezifischen Produktentwicklungsprozesses, um Informationsflüsse, Wissensträger und Unterstützungspotenziale zu identifizieren
- Praxisnahe Forschung durch gezielten Austausch mit Industriepartnern
Vorgehensweise von WMKMU
Die genannten Ansätze fördern einen produktiven Umgang mit Wissen innerhalb der Produktentwicklung und steigern dabei die Prozesstransparenz. In Anlehnung an den generischen Produktentwicklungsprozess (VDI 2221) ist das WMKMU-Rahmenwerk (siehe Bild 1) entstanden. Das Rahmenwerk repräsentiert die Vorgehensweise in einem WMKMU-Projekt und wird schrittweise durchgeführt. Hierbei ist zu beachten, dass ähnlich wie bei der VDI 2221 die Schritte 3 - 8 iterativ durchgeführt werden können.
Die Vorgehensweise von WMKMU kann in vier Phasen und den dazugehörigen Aufgaben bzw. Arbeitsschritten aufgegliedert werden. Jeder Arbeitsschritt hat ein definiertes Arbeitsergebnis zur Folge, welches wiederum benötigt wird, um den nachfolgenden Arbeitsschritt erfolgreich umzusetzen. Für die Erarbeitung der einzelnen Arbeitsergebnisse werden zweckmäßige Methoden empfohlen, WMKMU-spezifische Tools angeboten oder im Unternehmen bevorzugte Methoden angewendet. Die übergeordneten Phasen orientieren sich am allgemeinen Lösungsfindungsprozess und werden als Vorbereitungs-, Analyse-, Synthese- und Pflegephase definiert.
Vorbereitungsphase
Die Vorbereitungsphase umfasst die beiden Arbeitsschritte "Planen des Wissensmanagementssystem" und "Anforderungen an das Wissensmanagementsystem definieren". In dieser frühen Projektphase wird das unternehmensspezifisch zu entwickelnde Wissensmanagementsystem initial geplant. Die Projektverantwortlichen und sämtliche Projektbeteiligte erstellen einen groben Projektplan und implementieren das WMKMU-Projekt in die Projektlandschaft des Unternehmens (siehe Arbeitsschritt 1). Im nächsten Arbeitsschritt werden Anforderungen und Wünsche an das Wissensmanagementsystem formuliert und wenn möglich quantifiziert. Zur Erstellung einer strukturierten Anforderungsliste bietet WMKMU für diesen Arbeitsschritt eine unterstützende Hauptmerkmalleitlinie an. Im Folgenden wird die Anforderungsliste mit allen Projektbeteiligten diskutiert und in Form eines Pflichtenhefts verabschiedet (siehe Arbeitsschritt 2).
Analysephase
Die Analysephase beinhaltet drei umfangreiche Arbeitsschritte und stellt die Basis der nachfolgenden Synthesephase dar. In einem ersten Schritt wird der Produktentwicklungsprozess erfasst und analysiert. Der vorliegende Formalisierungsgrad des unternehmensspezifischen Produktentwicklungsprozesses beinflusst diesen Arbeitsschritt maßgeblich. Als erstes Arbeitsergebnis ist eine grobe Prozesssicht mit aufeinanderfolgenden Prozessschritten vorhanden (siehe Arbeitsschritt 3). Im nächsten Arbeitsschritt wird das erarbeitete mentale Modell des unternehmensspezifischen Produktentwicklungsprozesses in ein digitales Prozessmodell überführt. Hierfür wird die wissensmanagementspezifische Modellierungssprache "Knowledge Modeling and Description Language" (KMDL) verwendet. Die semiformale Modellierungssprache hat eine definierte Anzahl an Objekten und unterscheidet zwischen Prozess- und Aktivitätssichten. Ein bedeutender Vorteil von KMDL sind die Visualisierungsmöglichkeiten von Informationsflüssen und Entstehungswege von Wissen. Als Arbeitsergebnis liegt ein digitales KMDL-Prozessmodell des unternehmensspezifischen PEP vor, welches als Grundlage zur nachfolgenden KMDL-Analyse dient (siehe Arbeitsschritt 4). Der Prozessschritt "KMDL-Analyse" umfasst eine umfangreiche Untersuchung des zuvor erstellten KMDL-Prozessmodells (siehe Arbeitsschritt 5). Es gibt zahlreiche Analysemöglichkeiten, die in diesem Arbeitsschritt angewendet werden können. Je nach Optimierungszweck werden unterschiedliche Analyseschwerpunkte adressiert. Die übergeordnete Prozessmusteranalyse unterstützt beispielsweise bei der Identifikation von möglichen Optimierungspotenzialen innerhalb des PEP. Auch in diesem Arbeitsschritt können verschiedene WMKMU-spezifische Tools angewendet werden. Der WMKMU-Lösungskatalog umfasst sämtliche Produktentwicklungsmethoden zur Lösung individueller Probleme. Diese sogenannten Wissensmanagementlösungen sind ebenfalls in KMDL modelliert und sind zusätzlich zu einem umfangreichen Steckbrief ebenfalls auch als KMDL-Prozessmodell modelliert. Dies ermöglicht eine einfache Integration in das bestehende Produktentwicklungsprozessmodell und dient der nachfolgenden Synthesephase.
Synthesephase
In dem sechsten Arbeitsschritt wird der unternehmensspezifische PEP zielgerichtet durch passende Wissensmanagementlösungen unterstützt. Die in der Analysephase identifizierten Optimierungspotenziale dienen einerseits der Lokalisierung (Wo und Wann im PEP sollte unterstützt werden?) und der Charakterisierung der Unterstützungsmaßnahme (Was und Wie kann unterstütz werden?). Für die Charakterisierung eignet sich die Anwendung des WMKMU-Lösungskatalogs, welcher anhand der zuvor angewendeten Analysemöglichkeiten, eine oder mehrere passende Wissensmanagementlösungen anbietet und in Form eines Steckbriefs sämtliche Informationen zur Implementierung bzw. Einsatz der vorgeschlagenen Wissensmanagementlösungen bereithält (siehe Arbeitsschritt 6). Anschließend wird die empfohlene Wissensmanagementlösung in das digitale Prozessmodell integriert und auf digitaler Ebene hinsichtlich Zweckmäßigkeit überprüft und bewertet (siehe Arbeitsschritt 7). Hierfür kann ein WMKMU-spezifisches Tool angwendet werden. Die erarbeiteten Arbeitsergebnisse der Synthesephase dienen als Grundlage für die abschließende Betreuungsphase.
Betreuungsphase
Die letzte Phase beinhaltet die Pflege des entwickelnden Wissensmanagementsystems. Die Wissensinhalte der Datenbanken sowie die Prozessmodelle müssen kontinuierlich aktualisiert und gepflegt werden. Hierzu bietet es sich an, die Arbeitsschritte 5,6 und 7 in einen bestehenden oder neu zu etablierenden kontinuierlichen Verbesserungsprozess (KVP) regelmäßig durchzuführen (siehe Arbeitsschritt 8).
Aktueller Stand und Ergebnisse des Projekts
In den ersten Schritten des Projekts wurden die bestehenden Strategien und Methoden, die im allgemeinen Wissensmanagement angewendet werden, umfassend analysiert. Basierend auf dieser Analyse wurden Schwachstellen existierender Wissensmanagementverfahren identifiziert und die Fokussierung auf ein ganzheitliches produktentwicklungsprozessspezifisches Wissensmanagement abgeleitet. Bei einer ersten Anwendbarkeitsüberprüfung eines produktentwicklungsprozessspezifischen Wissensmanagementverfahren am Beispiel des generischen Produktentwicklungsprozesses nach VDI 2221, konnten wertvolle Erfahrungen gesammelt und weitere Konzepte abgeleitet werden. Ein wesentliches Arbeitsergebnis stellt das WMKMU-Rahmenwerk dar, welches Aufbau- und Ablaufstruktur des Forschungsprojekts übersichtlich darstellt. Um die einzelnen Arbeitsschritte vollziehen zu können, sind bereits erste Methoden und Unterstützungsmaßnahmen entworfen worden. Aktuell werden diese Konzepte weiter ausgearbeitet. Diese Vorgehensweisen und Methoden werden weiterentwickelt und in das Rahmenwerk eingearbeitet. Um die Anforderungen aus Industrie und Wissenschaft erfüllen zu können, müssen die Methoden und Vorgehensweisen evaluiert werden.
Planen des Wissensmanagementsystems
Im ersten Arbeitsschritt wird das bevorstehende Wissensmanagement-Projekt initial geplant. Ein Kick-Off Meeting mit allen Projektverantwortlichen und Projektbeteiligten Mitarbeitern ist notwendig und dient dazu, dass alle beteiligten Personen auf dem gleichen Wissensstand sind. Inhalte eines Kick-Off Meeting können die Ressourcenplanung, Meilensteindefinition oder eine allgemeine Diskussionsrunde sein. Es sollten theoretische Grundlagen des Wissensmanagements und die unternehmensspezifische Adaption dieser Grundlagen besprochen werden. Dabei wird empfohlen, die im Unternehmen bevorzugten Tools und Methoden zur Projektplanung anzuwenden, damit die beteiligten Mitarbeiter sich trotz neuartiger Thematik nicht überfordert fühlen und ein schneller Projekteinstieg möglich ist. Einheitliche Kommunikationskanäle, regelmäßige Abstimmungen und eine gegenseitige Erfolgskontrolle sind Erfolgsfaktoren, die in der initialen Planungsphase bestimmt und definiert werden können.
Anforderungen an das Wissensmanagementverfahren definieren
Nachdem theoretische Grundlagen des Wissensmanagements und die unternehmensspezifische Adaption im ersten Arbeitsschritt besprochen wurden und das WMKMU-Projekt grob geplant ist, werden mit Hilfe einer Anforderungsliste konkrete Forderungen und Wünsche an das zu entwickelnde Wissensmanagementsystem formuliert. Für eine einfache und zweckmäßige Strukturierung der Anforderungsliste bietet WMKMU eine 
-basierte Anforderungsliste mit definierten Hauptmerkmalen, die sich an den Kernaktivitäten des Wissensmanagement (Wissen bewahren, nutzen, (ver)teilen, entwickeln, erwerben, identifizieren) orientieren. Wenn die iterativ erstellte Anforderungsliste abgeschlossen ist, kann daraus ein für das Projekt geltendes Pflichtenheft abgeleitet werden. Dieses Pflichtenheft ist für jeden Projektbeteiligten einsehbar und dient als Grundlage zur Erstellung der projektspezifischen Arbeitspakete.
Produktentwicklungsprozess analysieren
Die umzusetzenden Anforderungen sind bekannt und beschreiben die Eigenschaften des produktentwicklungsspezifischen Wissensmanagementsystems. Um diese umsetzen zu können ist eine detaillierte und umfassende Analyse des unternehmensspezifischen Produktentwicklungsprozess erforderlich. Je nach Formalisierungsgrad des gelebten PEP ist dieser Arbeitsschritt mehr oder weniger zeitintensiv. Für die Prozesserfassung wird ebenfalls ein -basiertes WMKMU-Tool zur Verfügung gestellt
Produktentwicklungsprozess mit KMDL modellieren
Auf Basis der vorangegangenen Analysen und Arbeitsergebnissen, wird der gelebte unternehmensspezifische PEP mit der Modellierungssprache KMDL in ein digitales Prozessmodell überführt. Das -basierte WMKMU-Tool hat im Hintergrund eine Design Structure Matrix (DSM) erstellt, welche in diesem Schritt genutzt wird, um eine halbautomatische Modellierung vorzunehmen. Die Modellierung ist abgeschlossen, wenn die zugeordnete Prozesssicht mit deren zugeordneten Aktivitätssichten verknüpft und modelliert ist.
KMDL-Prozessmodell analysieren
Die Modellierungssprache KMDL beinhaltet zusätzlich zu den Objekten für Erstellung verschiedener Prozessmodelle auch vielfältige Analysemöglichkeiten. Einfache Häufigkeitsanalysen bis hin zu komplexen Prozessmustererkennungen können durchgeführt werden. Auf diese Weise können Wissensmonopole, Probleme beim Informationsaustausch oder Parallelisierungen von Wissensarbeit innerhalb des PEP komfortabel identifiziert werden. Die KMDL- Analysemöglichkeiten wurden mit spezifischen WMKMU-Analysemöglichkeiten erweitert, um die Besonderheiten des Produktentwicklungsprozesses zu berücksichtigen.
Produktentwicklungsprozess zielgerichtet unterstützen
Die KMDL-Analyse kann Herausforderungen und Schwachstellen in einem digitalen Prozessmodell identifizieren. Somit sind Ort (Wo) und Zeit (Wann) des Optimierungspotenzials innerhalb des PEP bekannt. Für eine zielgerichtete Unterstützung wird die Prozessstelle detaillierter betrachtet und analysiert, um die Charakteristiken (Was und Wie) des Optimierungspotenzials zu definieren. Der -basierte WMKMU-Lösungskatalog beinhaltet zahlreiche produktentwicklungsspezifische Wissensmanagementlösungen, welche zweckmäßig vorgeschlagen werden und ausgewählt werden können. Die Wissensmanagementlösungen werden in Form eines Steckbriefs mit KMDL-Prozessmodell und weiterführenden Informationen bereitgestellt.
Produktentwicklungsprozess prüfen und bewerten
Der Nutzwert der vorgeschlagenen Unterstützung muss nach erfolgreicher Implementierung in den Produktentwicklungsprozess kritisch betrachtet und bewertet werden. Die zu überprüfenden Kriterien entsprechen den Kriterien zur Identifizierung der Optimierungspotenziale (Arbeitsschritt 5). Die vorgeschlagene und implementierte Wissensmanagementlösung wird mit einem WMKMU-Analysetool überprüft. Hierfür werden die vorhandenen KMDL-Prozessmodelle mit einem Simulationsmodell verknüpft und können auf digitaler Ebene mit verschiedenen Parametern simuliert werden. Das Simulationsergebnis wird in einem Analysebericht aufbereitet und repräsentiert die Auswirkungen der Wissensmanagementlösung auf den Prozess und die Vorteile gegenüber der nicht unterstützenden Variante.
Wissensmanagementsystem pflegen
Nachdem in Arbeitsschritt 6 unternehmensspezifische Lösungen für ein durchgängiges Wissensmanagement in der Produktentwicklung empfohlen und anschließend in Arbeitsschritt 7 überprüft wurden, folgt die Pflege und die damit verbundene kontinuierliche Anwendung von WMKMU in der Betreuungs-Phase. Anhand von Checklisten, Leitfäden, Handbüchern etc. kann die Zuverlässigkeit der Wissensmanagementunterstützungen durch WMKMU gewährleistet werden. Die durch die Anwendung von WMKMU erarbeitete unternehmensspezifische Wissensbasis wird stetig weiterentwickelt und gewährleistet für zukünftige Produktentwicklungsprojekte eine optimierte Produktentwicklungsarbeit.
Partner
Wir sind auf der Suche nach Kooperationen mit Industrieunternehmen zur Erprobung und Weiterentwicklung unserer Arbeiten. Wenn Sie Interesse an einer Kooperation haben, würden wir uns freuen, wenn Sie uns eine Anfrage an den unten aufgeführten Ansprechpartner senden.
Ansprechpartner
Daniel Roth
Dr.-Ing.Leiter Finanzen und Verwaltung;
Stlv. Leiter Konstruktionstechnik;
Gruppenleiter Methodische Produktentwicklung