Just-in-Time in Forschung und Entwicklung

Ausgangssituation

Traditionelle Zielgrößen der Entwicklung sind niedrige Kosten bei hoher Qualität. Was lange Zeit durch große Stückzahlen und lange Produktlebenszyklen realisiert werden konnte, wird heute zunehmend schwieriger. Die Dynamik des technologischen Wandels und die sich dadurch ständig verändernden Marktbedürfnisse setzen neue Schwerpunkte. So kristallisieren sich als weitere Erfolgsfaktoren einer effizienten Produktentwicklung Schnelligkeit und Flexibilität heraus.

Abb. 1: Ermittlung der optimalen Projektdauer

Konzept

Just-in-Time in F&E und Konstruktion zur Steigerung der Effizienz von Innovationsprozessen basiert auf fünf Gestaltungssäulen:

Abb. 2: Gestaltungssäulen des Konzepts Just-in-Time in F&E

Basis ist die Verlagerung von Erkenntnisprozessen. Ziel ist es, diese vom Ende an den Anfang der Innovationskette vorzuverlegen. Ergebnis ist die Reduzierung der Änderungen und Schleifen im Ablauf, die teilweise bis zu 40% Zeitanteil beinhalten. Das traditionelle Kapazitätsverteilungsprofil eines Entwicklungsprojektes hat einen progressiv zunehmenden Verlauf, der erst sehr spät einsetzt. Ursache dafür ist die sequentielle Abarbeitung der verschiedenen Themen durch die verschiedenen Disziplinen. So sind über weite Strecken der Innovationskette oftmals nur Marketing, v.a. am Anfang, und die Entwicklung intensiv an den Aktivitäten beteiligt. Begründet wird dies mit der fehlenden Informationsbasis. Viele Informationen und Erkenntnisse entstehen erst im Projektverlauf mit einer ebenfalls progressiv zunehmenden Tendenz. Simultaneous Engineering heißt, diese Informationsprozesse durch geeignete Abläufe, Strukturen und Methoden vorzuverlagern.

Entwicklungsprozesse enthalten planbare, d.h. deterministische und nur mittelbar planbare, d.h. stochastische Prozesse. Ziel muss sein, die Planbarkeit der Prozesse und damit den deterministischen Anteil zu erhöhen. Die Determinierbarkeit wird maßgeblich von der Geschwindigkeit und Häufigkeit der Lernprozesse beeinflusst. Gelingt es, durch Installation kurzer Regelkreise die Zahl der Lernprozesse zu erhöhen, steigt die Frequenz und Qualität der Rückkopplungen. Die Reduzierung der Informationsbearbeitungszeiten geht einher mit kurzen Informationsliegezeiten und führt zu einem Informationsgewinn je Zeiteinheit. Die dadurch verbesserte Planungsbasis führt zur Reduktion stochastischer Prozessanteile.

Ein weiteres Prinzip ist die Parallelisierung von Aktivitäten. Diese Art der Vorgehensweise stellt die üblichen Sequenzen im Ablauf massiv in Frage. Die Parallelisierung von Aktivitäten ist nur möglich bei voneinander unabhängigen Tätigkeiten. Der Grad der Abhängigkeit wird determiniert von den relevanten Informationen und der personellen Verteilung.

Viertes Prinzip ist die Zusammenfassung und Integration von Aktivitäten. Dieser, auf eine Reduzierung der Arbeitsteilung abzielende, Aspekt setzt bestimmte Qualifikationen bei den Mitarbeitern voraus; dabei sind insbesondere die Qualifikationen, die sich nicht auf bestimmte Tätigkeitsinhalte beziehen, sondern im Bereich der sozialen Kompetenz liegen, wie Verständnis für die Verflechtung der individuellen Leistungsprozesse, Kommunikationsfähigkeit und Kooperationsbereitschaft sowie Lernfähigkeit und Lernbereitschaft von Bedeutung.

Weiteres Prinzip zur Realisierung der JIT-Ideen in der Innovation ist die Beschleunigung von Aktivitäten durch Sachmittel und Tools. Ziel ist die Verkürzung der Ver- bzw. Bearbeitungszeiten. Besonders in der Entwicklung liegen hier Potenziale, die durch den Einsatz neuer Technologien erschlossen werden können. Bisher relativ zeitkritische Aktivitäten wie das Erstellen von Zeichnungen, das Ändern sowie die Definition von Stücklisten können durch Einsatz geeigneter Tools wesentlich beschleunigt werden.

Vorgehensweise

Als notwendige Schritte zur Verkürzung der Entwicklungszeit und damit zur Effizienzsteigerung sind die Integration von Tätigkeiten, die Zusammenfassung durch Reduzierung der Arbeitsteilung und Teambildung sowie die Beschleunigung von Aktivitäten durch den Einsatz von Hilfsmitteln und Werkzeugen zu beachten. JIT zielt somit auf die gravierende Änderung von Ablauf und Organisation, Methoden und Werkzeugen in der Innovation, bewirkt so Verhaltensänderungen der Mitarbeiter und ermöglicht dadurch die integrale Optimierung der Erfolgsfaktoren Zeit, Kosten und Qualität in der Innovation. Dazu sind verschiedene Bausteine im Innovationsprozess zu installieren.

Ausgangspunkt für die traditionelle Vorgehensweise waren Defizite im Projekt- und Zeitmanagement, so dass ein paralleles, zeitgleiches Arbeiten verschiedener Abteilungen am gleichen Projekt als ineffizient erscheinen musste. Tatsächlich lassen sich aber – ein entsprechendes Projektmanagement vorausgesetzt – zahlreiche Tätigkeiten innerhalb sowie zwischen den verschiedenen Phasen der Konzeptdefinition und der Realisierung modularisieren und somit parallelisieren. Ziel ist eine andere Kapazitätsverteilung über den Innovationsverlauf, bei der durch entsprechende Entkopplung der Aktivitäten eine Parallelbearbeitung möglich wird. Schwerpunkt der Parallelisierung ist die Realisierungsphase. Die interdisziplinäre Diskussion in der Konzeptphase – systematisiert und strukturiert durch die Methoden – erlaubt es, aufgrund der frühzeitigen und breit gestreuten Informationen, gezielt Parallelaktivitäten einleiten zu können, da der Strukturiertheitsgrad bereits sehr hoch, die Änderungswahrscheinlichkeit sehr gering ist.

So lassen sich parallel zur Produktentwicklung bereits Montageabläufe, Fertigungsprozesse, Service-, Logistik- und Markteinführungskonzepte erstellen. Voraussetzung dafür ist eine frühzeitige Informationsweitergabe; die Dokumente müssen dabei aber nicht unbedingt definitiven Charakter haben. Vielmehr sind provisorische Zeichnungen und Stücklisten, CAD-Bilder und -Listen als Basis zu nutzen für den Start von Aktivitäten in den produktionsnahen Bereichen. Die Anforderungen an die Mitarbeiter bezüglich der Qualifikation z.B. zur Zeichnungsinterpretation steigen dabei erheblich. Parallelisierung ist deshalb erst möglich, wenn die Mitarbeiter in die Lage versetzt wurden, mit einer anderen Qualität von Dokumenten umzugehen.

Parallelisierung verlangt die Inkaufnahme von Risiken. Auf der Grundlage noch nicht endgültig abgesicherter Konzepte sind bereits Aktivitäten einzuleiten, die unter Umständen später zu korrigieren bzw. im schlimmsten Falle überflüssig und neu aufzusetzen sind. Aber nicht nur personelle Kapazitäten sind in einer Risikobilanz aufzuführen, auch Investitionen in Prüfmittel, Anlagen und Werkzeuge müssen berücksichtigt werden. So kann zur Parallelisierung die Vorfreigabe zeitkritischer Beschaffungsvorgänge nötig werden. Diese Passivposten der Risikobilanz sind den Potenzialen eines früheren Markteintritts gegenüberzustellen. In aller Regel stehen die möglichen Aufwände in einem relativ geringen Verhältnis zu den Opportunitätskosten bei verzögertem Markteintritt.

Sowohl in der Entwicklung als auch in der Arbeitsvorbereitung sowie zwischen diesen Bereichen liegen Möglichkeiten, Aktivitäten zu integrieren und damit Zeit- und Kostenpotenziale zu erschließen. Ein Beispiel ist die Stücklistenverwaltung; oftmals werden Stücklisten in der Entwicklung erstellt und verwaltet, Änderungsanträge aufgrund fertigungsorientierter Einflüsse werden von der Arbeitsvorbereitung eingebracht. Dies bedeutet, dass sowohl in der Entwicklung als auch in der Arbeitsvorbereitung Aufwendungen anfallen. Ziel ist eine andere Zuordnung der Tätigkeiten mit entsprechenden Konsequenzen für die Arbeitsinhalte. So ist in der Entwicklung eine funktionale Stückliste zu erstellen, die als fertigungsorientierte Stückliste bei Bedarf von der Arbeitsvorbereitung anzupassen ist. Änderungen können so schnell und einfach erledigt werden.

Ein weiteres Beispiel für die Folgen der Arbeitsteilung ist die mangelnde Nutzung vorhandener Systeme zur Teilebeschaffung. Traditionell werden die Teile für Pilotmodelle, z.T. auch für die Nullserie von der Entwicklung ohne Nutzung der bestehenden DV-Systeme der Logistik bzw. des Einkaufs beschafft. Das Prinzip der Integration von Tätigkeiten fordert, die Beschaffungsaktivitäten sowohl für Modelle wie auch für die Serie gesamthaft von der Logistik bzw. dem Einkauf wahrnehmen zu lassen. Eine phasenbezogene Arbeitsteilung verursacht Doppelaufwand, Informationsdefizite und damit Effizienzverluste.

Durch den Einsatz von Methoden ist präventiv das Konzept hinsichtlich später zu erwartender Mängel und Fehler zu analysieren. Abstellmaßnahmen können so zu einem frühen Zeitpunkt mit geringen Änderungsaufwendungen diskutiert und eingeleitet werden. In der Konzeptphase werden Lösungsalternativen erarbeitet, die die Kunden- bzw. Marktanforderungen erfüllen. Ziel ist dabei der interdisziplinäre Test der Alternativen. Die Produktanforderungen sind unter dem Aspekt der betrieblichen Möglichkeiten, Einschränkungen und Erfordernisse in funktionale Lösungen umzusetzen.

Abb. 3: Vorgehensweise – Just-in-time in F&E

Ergebnisse / Potenziale

Die Wirkungen des Bausteinkonzepts Just-in-Time in F&E und Konstruktion sind vielfältig; quantifizierbar sind Zeit- und Kostengrößen.

Abb. 4: Wirkungen des Konzepts Just-in-time in F&E

Hinsichtlich des Kosteneinsparungspotenzials sind die Produktlebenszykluskosten zu betrachten: Das Potenzial liegt primär in der Reduzierung der Wertschöpfungskosten und nur sekundär bei den Innovationskosten; die frühzeitige Berücksichtigung fertigungstechnischer und logistischer Anforderungen verspricht eine Beeinflussungsmöglichkeit von 15-20%; in einem Fall konnten die Preise für einen neuen Regelungsautomaten aufgrund der intensiven, systematisierten Zusammenarbeit mit der Logistik und Fertigungsvorbereitung um 30% gesenkt werden. Eine Reduktion der Innovationskosten von 20-30%, die durch die reduzierte Zahl der Änderungen, Schleifen und Nachbesserungen zu erklären ist, hat an den Produktlebenszykluskosten zwar nur einen relativ kleinen Anteil, ist bei den oftmals eng begrenzten Kapazitäten dennoch ein wichtiges Argument für Just-in-Time.

Die dadurch erreichbaren Zeiteinsparungspotenziale hängen von der Art des jeweiligen Produktes ab. Verkürzt sich bei der Entwicklung eines LKW die Entwicklungszeit um vergleichsweise bescheidene 21%, kann die Zeiteinsparung bei einem so komplexen, durch hohe Anforderungen an die Technologie geprägten Produkt wie ein Computer immerhin 57% betragen. Im Falle der Entwicklung einer flexiblen Fertigungsstraße konnte sogar eine Verkürzung der Entwicklungszeit um 60% erreicht werden. Durch das parallele Einleiten aller zur Produkt- und Prozessentwicklung sowie Markteinführung notwendigen Schritte ist es besonders im Bereich der Spitzentechnologie möglich, doppelt so schnell zu sein wie der Konkurrent, der an der sequenziellen Vorgehensweise festhält.

Weiterführende Literatur zum Thema Just-in-Time in Forschung und Entwicklung

• Entwicklungsprozess
  Leitfaden für ein kundenorientiertes Redesign und Time to Market
• Entwicklungszeitreduzierung
  Ein Lösungsansatz zur Beschleunigung von Entwicklungsprozessen
• Entwicklungszeitreduzierung
  Beschleunigte Entwicklungsprozesse in der Elektronikindustrie
• F&E-, markt-, montage-, fertigungs- und logistikgerechte Produktentwicklung
  Praxisbericht
• Gestaltung der Integration von Lieferanten in den Produktentstehungsprozess
• Gegenseitige Auditierung
  Selbstcontrolling und Lerntransfer für Unternehmen, Zulieferanten und Vertriebsorganisationen
• Gestaltung von Produktordnungssystemen
  Methoden zur Schaffung marktgerechter Produktprogramme
• Innovationscontrolling
  Leitfaden zur Selektion, Planung, Steuerung und Erfolgsmessung von F&E-Projekten
• Innovationsmanagement
  Leitfaden zur Einführung eines effektiven und effizienten Innovationsmanagements
• Konzeptwettbewerb und Know-how-Schutz in der Automobil- und Zulieferindustrie
• Kundenintegration in die Produktentwicklung
• Organisatorische Gestaltung von vertikalen Entwicklungspartnerschaften in der Automobil- und Zulieferindustrie
  Eine empirische Analyse
• Projektmanagement
  Leitfaden zu Koordination und Controlling von funktionsübergreifenden Projekten
• Risikobewusstes F&E-Programm-Management
  Eine theoretische und empirische Untersuchung
• Roadmapping
  Innovationen und Technologiepfade strukturiert abstimmen
• Roadmapping
  Leitfaden zur Planung und Erschließung von Zukunftspotenzialen im Unternehmen
• Wissensmanagement
  Ein neuer Erfolgsfaktor für Unternehmen
• Wissensmanagement
  Wissen als strategische Ressource im Unternehmen
• Wissensmanagement im Unternehmen
  Leitfaden für die Gestaltung und Implementierung eines aktiven Wissensmanagements im Unternehmen

Tools zum Thema Just-in-Time in Forschung und Entwicklung

• Innovationsaudit mit Innovation-Check
  Verbesserungspotenziale im Innovationsmanagement identifizieren und eine leistungsfähige Innovationskultur im Unternehmen verankern
• Risiko-Check
  Selbsteinschätzung der operativen und strategischen Risikoposition des Unternehmens anhand quantitativer und qualitativer Faktoren
• TCW-Potenzialmanager
  Umsetzung identifizierter Verbesserungspotenziale in allen Unternehmensbereichen effizient kontrollieren

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