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Modularisierung in 5 Schritten mit Modular Function Deployment®

Viele Unternehmen stecken in einem Dilemma. Die Kunden stellen immer diversere Anforderungen an ein Produktsortiment und hätten gerne maßgeschneiderte Produkte. Gleichzeitig erzeugen alte und neue Konkurrenzunternehmen mit ihren “good enough”-Angeboten steigenden Preisdruck. Und zu guter Letzt kämpft die Organisation mit dem Erbe der vergangenen Jahrzehnte:

Unterschiedliche Lösungen für gleiche bzw. ähnliche Produktfunktionalitäten werden aus den unterschiedlichsten Gründen weiterentwickelt und gepflegt. Jahr für Jahr sind mehr Mitarbeiter damit beschäftigt, dieses Erbe zu verwalten. Dadurch fehlt das Personal und die Zeit Innovation zu treiben, um die eigene Marktposition auszubauen oder zu verteidigen.

Die Entwicklungsabteilungen stehen vor einem scheinbar unlösbaren Problem. Sie sollen schneller werden und gleichzeitig individuelle Produkte für immer diversere Kundenanforderungen erarbeiten - diese Produkte müssen dann aber auch noch dem Preisdruck im Markt standhalten. Um ihren Ruf als Innovationsführer und die damit einhergehende Marktpositionierung nicht zu verlieren, ist es zudem unerlässlich Innovation zu treiben.

Die Entwicklungsabteilung steht somit vor der Herausforderung, ein den vielfältigen Kundenanforderungen genügendes und innovatives Produkt in angemessener Zeit zu entwickeln. Die Grafik illustriert dieses Ziel – gleichzeitige Verbesserung in den Dimensionen Operative Exzellenz, Kundennähe und Produktführerschaft. Mit klassischen Entwicklungsansätzen ist dieser Spagat nicht zu schaffen.

MFD-Modularisierung-Strategien

Von Entwicklungsverantwortlichen hören wir häufig nicht ohne einen gewissen Galgenhumor:

„Wir haben bei Entwicklungen immer drei Anforderungen: Einen Termin, ein Kostenziel und ein Funktionsumfang. Der Funktionsumfang wird meistens umfangreicher als geplant. Die anderen beiden Punkte leider auch.“

Das zeigt, dass die von heutigen Entwicklungsabteilungen verfolgten Entwicklungsziele miteinander konkurrieren. Mit klassischer Produktentwicklung kommen Sie hier nicht mehr weiter.

„Es muss eine neue Art der Produktentwicklung her“ – das ist der einzige zielführende Ausweg aus diesem Dilemma. Modularisierung erlaubt es, die gegensätzlichen Zielsetzungen einer größeren Kundenindividualität bei gleichzeitiger Kostensenkung und steigender Innovationskraft zu vereinen. Damit die Umstellung der bisherigen Entwicklungstätigkeit für alle Beteiligten gelingt, empfiehlt sich eine systematische Herangehensweise bzw. Methode zu verwenden. Die Methode muss im speziellen Geschäftsumfeld in der Lage sein, sowohl die Kunden- und Marktsicht als auch die eigenen Geschäftsziele zu berücksichtigen. Dann schafft sie den größten Mehrwert für ein Unternehmen.

In diesem Artikel möchten wir Ihnen die Methode Modular Function Deployment® (kurz: MFD®) vorstellen, mit der es Unternehmen durch Modularisierung schaffen, kundenindividuelle Produkte effizienter und damit kostengünstiger zu entwickeln, zu produzieren und zu vermarkten sowie gleichzeitig innovativer zu werden.

Für eine bessere Verständlichkeit nutzen wir das Fallbeispiel eines Herstellers von Verpackungsmaschinen. Das Unternehmen gilt als Premiumhersteller von Verpackungsmaschinen mit einem Jahresumsatz von rund 130 Mio. €. Seit einigen Jahren sah sich das Unternehmen mit Mitbewerbern konfrontiert, die ähnlich gute Maschinen zu deutlich günstigeren Preisen anboten. Das Unternehmen stand also vor der Herausforderung kostengünstigere Produkte anzubieten und gleichzeitig seine Marktposition als Premiumhersteller zu verteidigen.

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Modular Function Deployment® - Aus der Forschung in die Praxis

Die Methode des Modular Function Deployment® (MFD®) ist das Resultat eines Forschungsprojektes an der KTH Stockholm Ende der 1980er-Jahre. Ziel des Forschungsprojektes war es herauszufinden, was unterscheidet profitable von unprofitablen Unternehmen um so geeignete Wege zu finden, die Produktion im Hochlohnland Schweden halten zu können.

Insbesondere bei den Firmen Sony und Scania sind die Forscher dabei auf eine sehr erfolgreiche Lösung gestoßen: Am Kundenbedarf ausgerichtete Modularisierung. Diese beiden Firmen hatten schmerzlich gelernt, dass Kostenreduktion durch rein technische Modularisierung auf einem Gleichteileansatz nicht zum Erfolg führte. Erst als es gelang zu verstehen und zu beschreiben, welche Vorteile die Kunden von den Produkten erwarten und welche Erfahrung sie beim Gebrauch bzw. der Nutzung machen wollen, gelang der Durchbruch.

Nun war klar, dass die Produktvarianz auf einem genauen Verständnis des Kundenbedarf basieren muss und dass ausgehend hiervon innerbetriebliche technische Varianz bzw. Prozessvarianz abteilungsübergreifend minimiert werden kann. Die Forschungsergebnisse wurden zu einer allgemeingültigen Methode weiterentwickelt, die aus 5 Phasen besteht und in den letzten 25 Jahren in mehr als 130 Projekten vom Konsumgüterbereich bis zum Sondermaschinenbau eingesetzt und verfeinert wurde. (Erixon, G.; Ericsson, A.: Controlling Desing Variants)

MFD-modularisierung-buchSchritt für Schritt zur modularen Produktarchitektur

Die folgende Grafik zeigt den MFD®-Zyklus. Der Grafik folgend werden wir die Schritte des MFD® beginnend vom Kundenbedarf kurz beschreiben. Anschließend gehen wir detailliert auf die einzelnen Schritte ein.

Im ersten Schritt, der systematischen Ermittlung des Kundenbedarfs wird die benötigte Variantenvielfalt aus Kundensicht zur Erfüllung bestimmter Kundenbedürfnisse identifiziert.

Im Schritt, Funktionen und Lösungen, wird die Marktsicht mit der technischen Sicht verknüpft. Hier werden die technischen Lösungen zur Erfüllung der Marktbedürfnisse ausgewählt und wie diese von varianten Marktanforderungen beeinflusst werden.

Im Schritt Module & Schnittstellen werden technische Lösungen systematisch zu Modulen gruppiert, die über standardisierte Schnittstellen verbunden sind. Diese Gruppierung geschieht mithilfe von Modultreibern, die sowohl Kundenbedarfe als auch gewünschte Unternehmensstrategien berücksichtigen.

Darauffolgend wird im Schritt Varianten & Konfigurationen definieren ermittelt, in welcher Variantenvielfalt Module benötigt werden und wie diese auf Basis einer einheitlichen Produktstruktur zu Produktkonfigurationen kombiniert werden können.

Im Schritt Machbarkeit der Architektur bestätigen wird die modulare Produktarchitektur mit den Bedürfnissen der Stakeholder final abgeglichen. Hierzu gehört auch die Überprüfung, ob die quantitativen Ziele in den strategischen Dimensionen Kundennähe, Operative Exzellenz und Produktführerschaft mit der Architektur erreicht werden können.

MFD-Modularisierung-Vorgehen

Schritt 1 – Kundenbedarf klären

Um die Potenziale eines modularen Baukastens voll zu realisieren, muss dieser ausgehend von Kundenbedürfnissen und Unternehmenszielen entwickelt werden (Outside-In-Ansatz). Hierbei ist die Definition einer zugehörigen Produktstrategie entscheidend. Die Voraussetzung für eine solche Produktstrategie ist den Kundenbedarf hinter Spezifikationen zu verstehen sowie entsprechende Kundenbedarfssegmente zu bestimmen.

Typischerweise werden Kunden von Vertrieb und Produktmanagement aufgrund demografischer Merkmale oder bestimmter Verhaltensweisen in Marktsegmente unterteilt. Diese Sicht auf die Kunden führt in der Regel dazu, dass Kunden trotz unterschiedlicher Produktpräferenzen bzw. Aufgabenstellungen im gleichen Marktsegment landen. Beim MFD® werden die Kunden stattdessen nach ihren Bedarfen segmentiert. Der Bedarf leitet sich ab von Problemen und Aufgabenstellungen, die die Kunden mit dem Produkt lösen wollen.

MFD-Modularisierung-Kundenbedarf

Die Grafik zeigt unser Fallbeispiel des Herstellers von Verpackungsmaschinen. Die Ermittlung von bedarfsorientierten Kundensegmenten ergab 3 klar unterscheidbare Segmente: (1) Kunden den höchsten Wert auf schnelle Produktwechsel und niedrigen Energieverbrauch legen, (2) Kunden, für die Zuverlässigkeit und Produktsicherheit an erster Stelle stehen & (3) Kunden die auf Funktionalitäten verzichten und günstigere Maschinen bevorzugen.

Bisher hatte das Unternehmen Märkte rein geographisch unterteilt was dazu führte, dass z.B. Kunden des Segments (1) in Asien, wo bisher vor allem preisgünstige Maschinen verkauft wurden, nicht passend bedient wurden.

Kundenwerte drücken die Erwartungen der Kunden an das Produkt aus. Die Wichtigkeit dieser Kundenwerte für die unterschiedlichen Bedarfssegmente unterscheiden sich. Um darauf basierend ein Produkt entwickeln zu können, müssen die Kundenwerte in messbare und konstruierbare Größen umgewandelt werden, den sogenannten Produkteigenschaften. Diese Produkteigenschaften sind ein zentrales Element der unternehmerischen Aktivitäten rund um einen Baukasten – von der Beschreibung technischer Lösungen, Wettbewerbsanalyse, Entwicklungstätigkeiten bis hin zu Konfiguration und Produktplanung.

Die Grafik zeigt die Identifizierung von Produkteigenschaften zur Erfüllung von Kundenwerten. Der Zusammenhang der beiden ist hier in einem Ishikawa-Diagramm dargestellt.
Wir sehen hier f
ür den Fall unseres Verpackungsmaschinenherstellers, wie ein Kundenwert mit messbaren Größen, die durch die Gestaltung des Produktes festgelegt werden können, in Verbindung gebracht wird.

MFD-Modularisierung-Produkteigenschaften

Leseempfehlung: In unserem Blog „So übersetzen Sie Kundennutzen in Produktspezifikation“ erfahren Sie mehr über das genaue Vorgehen beim Verknüpfen von Kundenwerten und Produkteigenschaften.

Schritt 2 – Funktionen und Lösungen identifizieren

Die Basis eines Produktes sind dessen technische Lösungen bestehend aus Komponenten, die die Produktmerkmale realisieren und durch den MFD Prozess zu Modulen zusammengefasst werden. Im Rahmen der Baukastenentwicklung wird der Link zwischen Markt und Kundenwerten sowie den technischen Lösungen hergestellt. So wird eine durchgängige und nachvollziehbare Verbindung zwischen Markt & Kunden, Technologie, Modulen und Variantensortiment erzeugt.

MFD-Modularisierung-DPM

Das Werkzeug, in dem diese Verknüpfung stattfindet, ist die Design Property Matrix (DPM®). Innerhalb der DPM® wird dokumentiert, von welchen Produkteigenschaften eine technische Lösung beeinflusst wird. Diese Verknüpfungen sind nicht nur qualitativ, sondern haben auch einen quantitativen Aspekt eine starke Verknüpfung bedeutet, dass eine Produkteigenschaft besonders viel Varianz in der verknüpften technischen Lösung verursacht.

Mithilfe dieser zentralen Matrix des MFD® lässt sich also erkennen, welche technischen Lösungen aufgrund gleicher oder ähnlicher Produkteigenschaften variieren. Dies ist ein wesentlicher Bestandteil zum clustern von technischen Lösungen in Module. Ferner zeigt sich bei dieser Analyse, ob im Produkt Lösungen verbaut werden, die keinen Kundennutzen befördern oder ob es Produktanforderungen aus dem Markt gibt, für die es aktuell noch keine Lösung gibt.

Die Grafik zeigt einen Ausschnitt der DPM® für das Fallbeispiel des Verpackungsmaschinenherstellers. Hier zeigen sich gleich zwei potenzielle Probleme. Die Produkteigenschaft Tracking Druck wurde als notwendig identifiziert, um den Kundenbedarf zu erfüllen. Im Abgleich mit den verfügbaren technischen Lösungen zeigt sich, dass aktuell keine Lösung zur Erfüllung dieser Eigenschaft vorhanden ist. Auf der anderen Seite ergibt sich bei der Analyse der technischen Lösungen, dass der Steuerstand hinter der Maschine zu keiner der benötigten Produkteigenschaften beiträgt.

Die DPM wurde hier so genutzt, um festzustellen, welche technischen Lösungen zur Bereitstellung der benötigten Produkteigenschaften gebraucht werden.

MFD-Modularisierung-Design-property-matrix

Schritt 3 – Module und Schnittstellen

In der MFD® Methode besitzt ein Modul immer drei Charakteristika: Eine Strategie, eine Funktion und eine Schnittstelle. Die Berücksichtigung dieser drei Faktoren hat sich als unumgänglich erwiesen, da sonst die Produktstruktur über den Produktlebenszyklus nicht stabil bleibt.

Als einzige Modularisierungsmethode berücksichtig MFD® auch die Strategie beim Clustern von Modulen. Dazu werden den technischen Lösungen Modultreiber zugeordnet, die sich auf die strategischen Dimensionen Produktführerschaft, Operative Exzellenz und Kundennähe beziehen. Die wichtigsten Modultreiber für die strategischen Dimensionen sind:

Operative Exzellenz:
Unter Operative Exzellenz fallen Modularisierungsziele wie die Vergrößerung von Stückzahlen und die Ermöglichung von Skaleneffekten. Durch einheitliche Lösungen, auf die keiner Ihrer Kunden besonderen Wert legen schaffen Sie es, Kosten zu reduzieren:

  • Carry Over: Technische Lösungen bleiben über die Lebenszeit der modularen Produktarchitektur hinweg unverändert.
  • Common Unit: Technische Lösungen, die in allen oder vielen Produktvarianten standardisiert eingesetzt werden.

Kundennähe:
Kundennähe steht für den Bedarf an Varianten, um kundenindividuelle Produkte zu ermöglichen. Hier bilden Sie die unterschiedlichen Anforderungen bezüglich Leistung oder Design ihrer Kundengruppen ab. Es werden zwei unterschiedliche Modultreiber unterschieden:

  • Technical Specification: Technische Lösungen, die variieren, um Funktions- und Performance-Varianten des Produkts zu ermöglichen
  • Styling: Sichtbare Komponenten des Produktes, die gezielt variiert werden, um Produktvarianten entsprechend verschiedener Designs, Marken oder Trends zu erzeugen.

Produktführerschaft:
Viele Unternehmen in Europa gründen ihre Marktposition auf Produktführerschaft, sie werden im Markt als Premiummarken wahrgenommen. Hierfür bedarf es einer hohen Innovationskraft. Die Modultreiber für Produktführerschaft sind:

  • Technology Push: Technische Lösungen, die disruptiv von außen getrieben werden. Sie antizipieren diese, haben aber keinen Einfluss darauf (Bsp.: Touchscreens).
  • Planned Development: Technische Lösungen, für die interne Planung zur Verbesserung und Weiterentwicklung bestehen. Häufig eine Kernkompetenz mit der Sie Ihren Wettbewerbern einen Schritt voraus sein möchten.

Bei der Festlegung der Module muss darauf geachtet werden, dass in Modulen keine in Konflikt stehenden strategischen Aspekte zusammengefasst werden. Insgesamt finden 12 Modultreiber Berücksichtigung die zusätzlich Aspekte wie Service oder Harmonisierung von Produktionsprozessen berücksichtigen.

Die Grafik zeigt die Verknüpfung von technischen Lösungen und strategischen Modultreibern für das Beispiel unseres Verpackungsmaschinenherstellers. Wir sehen, dass die Komponenten, die hier als Modulkandidat identifiziert wurden, ähnliche und komplementäre Modultreiberprofile haben. Die Komponenten sind alle von den Modultreibern Common Unit und/oder Carry Over beeinflusst, so dass das Modul dafür geeignet ist, ein über das Produktportfolio standardisiertes Modul zu werden, das auch über einen langen Zeitraum stabil ist.

MFD-Modularisierung-module-indication-matrix

Die Zusammenfassung von technischen Lösungen, die von ähnlichen Strategien und gleichen Produkteigenschaften beeinflusst sind, ermöglicht gewünschte Kundenvielfalt bei minimaler interner Vielfalt (Teile, Software, Prozesse etc.) gekapselt in Modulen. Diese Art Entkopplung führt zu einer deutlichen Entlastung der Entwicklungsabteilung, weil jetzt Verbesserungen oder Technologieanpassungen an bestimmten Modulen durchgeführt werden können, ohne dass benachbarte Module davon betroffen sind bzw. das ganze Produkt wieder angefasst werden muss.

Damit dies gelingt, bedarf es standardisierter Schnittstellen. Diese Schnittstellen werden ebenfalls in diesem Schritt festgelegt. Das können mechanische Schnittstellen wie Schraub- oder Steckverbindungen sein, aber auch Protokolle zur Datenübertragung oder Energieströme.

Die oben beschriebene Herangehensweise zur Definition von Modulen stellt sicher, dass Komponenten bzw. technische Lösungen aufgrund der gleichen Varianten- und Strategietreiber zusammengefasst werden und dadurch stabil über den Lebenszyklus bleiben. Das jetzt vorhandene Informationsmodell ermöglicht den durchgängigen Blick von notwendigen Kundenbedarfen und deren Präferenzen in die Produktstruktur.

Schritt 4 – Varianten und Konfigurationen definieren

In den vorangegangenen Schritten wurde eine Produktarchitektur definiert, die einerseits den Kundenwerten entspricht und andererseits die unternehmensstrategischen Ziele unterstützt. Im vierten Schritt des MFD® werden Regeln erstellt, um die Modulvarianten zu den für Ihre Bedarfssegmente passenden Produkte zu konfigurieren. Eine modulare Produktarchitektur ermöglicht eine effiziente Produktkonfiguration, da das Prinzip der Architektur die flexible Auswahl der passenden Modulvarianten ist – Produktvielfalt durch Kombinatorik.

Nachdem die Module definiert sind, müssen die Modulvarianten geplant werden. Dazu kommen wieder die Produkteigenschaften zum Einsatz, die dazu genutzt werden, um die Eckpunkte des Designs und der Leistungsstufen festzulegen. Hierbei kann die Möglichkeit genutzt werden, mechanische Komponenten identisch auszulegen, die Funktionalität dann aber durch Software zu differenzieren.

Durch die Konfigurationsregeln wird anschließend festgelegt, welche Kombinationen der Modulvarianten zulässig sind bzw. zukünftig sein sollen. Die Verknüpfung von Modulvarianten zu konfigurierten Produkten findet mittels einer generischen Produktstruktur statt. Die generische Produktstruktur ist die Master-Vorlage für die strukturierte Stückliste aller Produktvarianten. Sie bietet eine konsistente Struktur und bietet den Rahmen für alle möglichen Produktkonfigurationen.

MFD-Modularisierung-Produktstruktur

Leseempfehlung: Bei der Definition von Modulvarianten gilt es auch, eine Abschätzung der Kosten von Modulvarianten zu machen und hierbei direkte Kosten zu Komplexitätskosten in Bezug zu setzen. Lesen Sie hierzu unseren Blogartikel zum Thema Komplexitätskosten.

Schritt 5 – Machbarkeit der Architektur bestätigen

Es gilt nun, die Architektur zu verifizieren. Es werden entsprechende Betrachtungen und Berechnungen durchgeführt, ob die vor dem Projektstart gesetzten Ziele bezüglich der Profitabilität und den Leistungsanforderungen der Zielkunden am Markt erfüllt werden. Zusätzlich wird eine „Roadmap“ erstellt, sowohl auf Ebene der gewünschten Produktkonfigurationen als auch auf Ebene von Modulen und deren Varianten. Anhand dieser Roadmap ist in Zukunft für alle Beteiligten eindeutig ersichtlich, welche Produkte, Leistungsklassen und Features zu welchem Zeitpunkt zur Marktreife gebracht werde müssen und verkauft werden können. Es werden an dieser Stelle außerdem interne und externe Lieferanten mit einbezogen, um Lieferzeiten, Kosten und Qualität entsprechend zu optimieren. Dadurch entsteht ein durchgängiges end-to-end Verständnis aller Unternehmensabläufe und deren Abhängigkeiten ausgehend vom Kundennutzen.

Es ist kein Zufall, dass das MFD®-Vorgehen in einem Kreislauf dargestellt wird. Wenn die Ziele erreicht wurden, stellt dies den Anfang eines neuen Zyklus dar. Eine modulare Produktarchitektur ist kein starres Gebilde, sondern muss auf sich ändernde Anforderungen angepasst werden können. Dies gelingt durch die standardisierten Schnittstellen und stehen somit im Fokus bei der Produktpflege über den Produktlebenszyklus.

MFD-Modularisierung-Optimierung

Leseempfehlung: Die Entwicklung einer modularen Produktarchitektur ist eine Herausforderung, der sich mit einem systematischen Vorgehen begegnen lässt. Damit diese dann aber langfristig profitabel ist, braucht es auch die passende Governance. Lesen Sie hier mehr.

Schritt für Schritt zur modularen Produktarchitektur

Zu Beginn dieses Blogartikels haben wir das Dilemma eines allgegenwärtigen Zielkonflikts vorgestellt. Unternehmen stehen vor der Herausforderung effizient und kostengünstig, individuell und nah am Kunden innovativ zu agieren. Bei klassischer Produktentwicklung führt die Optimierung einer dieser Dimensionen typischerweise zu einer Verschlechterung bei den anderen Dimensionen.

Der Spagat kann mit einer grundsätzlichen Veränderung in der Produktentwicklungsstrategie gelingen – mit der Entwicklung in Form modularer Produktarchitekturen.

Die folgende Tabelle zeigt die Effekte durch modulare Produktentwicklung in den verschiedenen strategischen Dimensionen. Es handelt sich hierbei um Durchschnittswerte aus Projekten, die Modular Management in den letzten 25 Jahren begleitet hat.

kostenreduktion-modularisierung-effekte

Die MFD®-Methode bietet ein systematisches Vorgehen, mit dem es gelingt, den Kundenbedarf und gewünschte Unternehmensziele gezielt in eine modulare und durchgängig konfigurierbare Produktarchitektur zu überführen. MFD® setzt den Kundenbedarf ins Zentrum aller Aktivitäten, und ermöglicht daher zuverlässig eine über viele Jahre stabile anpassungsfähige Produktarchitektur, die von allen Unternehmensbereichen getragen wird und die erwünschten Geschäftsverbesserungen nachhaltig gewährleistet.

Im Rahmen der fünf Schritte werden verschiedene Werkzeuge und Matrizen verwendet. Um die Übersichtlichkeit für alle Beteiligten zu bewahren ist es sinnvoll, die Verknüpfung der Daten sowie die Dokumentation der modularen Produktarchitektur auf Basis eines durchgängigen und konsistenten Datenmodells durchzuführen.

MFD-Modularisierung-roter_Faden

Leseempfehlung: Lesen Sie hier, wie ein konsistentes Datenmodell hilft, besser und schneller zum modularen Baukasten zu kommen.

In diesem Artikel haben wir einen ersten Überblick der fünf Schritte im MFD®-Zyklus gegeben. Dieser Artikel kann jedoch nur einen ersten Einstieg in die Entwicklung modularer Baukästen bieten. Für alle, die daran interessiert sind, sich detaillierter mit den Aktivitäten in den einzelnen Schritten der MFD® zu beschäftigen, haben wir eine Schritt-für-Schritt Anleitung In 5 Schritten zur modularen Produktarchitektur erstellt. Sie können diese hier kostenfrei herunterladen:

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