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„Systems Engineering eignet sich auch für KMU“

Claas setzt unternehmensweit auf SE
„Systems Engineering eignet sich auch für KMU“

Dass gerade auch KMU vom Systems Engineering (SE) profitieren können, will das it’s OWL-Projekt SE4OWL nicht nur zeigen. Es will auch Unterstützung anbieten, SE langfristig und ganzheitlich anzuwenden. Wie wichtig es dabei ist, die Mitarbeitenden mitzunehmen, erläutern Jörg Heihoff-Schwede, Domain Team Lead Requirements Engineering, und Vivien Hillmann, Requirements Engineering Expert, bei der Claas KGaA mbH, Harsewinkel. Denkweisen, die jahrelang in den Köpfen fest verankert waren und sind, müssen behutsam durch neue Methoden und systemisches Denken ersetzt werden – was einen hohen Supportaufwand erfordert. Am Ende steht aber als Lohn ein deutlich reduzierter Änderungsaufwand in späten Projektphasen – und das Problem kennen alle.

Interview: KEM Konstruktion in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IEM

Inhaltsverzeichnis
1. Die Bedeutung von Methodik und Tools
2. Durchgängigkeit als verlässliche Basis
3. Probleme bei der SE-Einführung meistern
4. Verbundprojekt SE4OWL bietet Unterstützung
5. Wissenstransfer als Kernelement
6. Das Projekt SE4OWL

KEM Konstruktion: Claas arbeitet seit mehr als 5 Jahren am Thema Systems Engineering (SE) – welches Fazit lässt sich bislang ziehen?

Jörg Heihoff-Schwede (Claas): Unser Erfolgsrezept war es, SE nicht gleich als Ganzes einzuführen, sondern in einzelnen Schritten vorzugehen. Außerdem setzten wir von Beginn an auf den Austausch und die Unterstützung mit Partnern: Über den Spitzencluster it’s OWL arbeiten wir so schon lange mit dem Fraunhofer IEM zusammen. Aber auch der Erfahrungsaustausch mit anderen Unternehmen ist sehr wertvoll. Unser erstes SE-Projekt fokussiert nun das Requirements Engineering (RE). Hier haben wir einen konkreten Bedarf gesehen, eine Methode mit einem passenden Tool bereitgestellt und Piloten durchgeführt. Dabei haben wir darauf geachtet, Kernelemente des Systems Engineering – wie zum Beispiel das Systemdenken – mit in die RE-Methode zu integrieren. Durch unsere Pilotanwender erhalten wir nun einerseits gutes Feedback hinsichtlich des Nutzens von SE. Jeder Anwender in seiner spezifischen Rolle nimmt diesen Nutzen jedoch anders war. Deshalb ist es auch wichtig, die Mehrwerte von SE über den eigenen Tellerrand hinaus zu erkennen. Andererseits bedeutet die Einführung von SE für die Anwender oftmals auch das Erlernen und Arbeiten mit neuen Methoden und IT-Werkzeugen. Schulungen und die Unterstützung der Projektarbeit durch Methodenspezialisten können den Erfolg des SE-Ansatzes verbessern. Am schwierigsten ist es jedoch, Denkweisen zu ändern. Hier müssen die Anwender Schritt für Schritt Erfahrung sammeln. Unsere Erfahrung ist, dass das Mindset des Entwicklungsteams eng mit seinen Methoden, Prozessen und IT-Werkzeugen verzahnt sein sollte. So ist es einfacher, neue Ansätze wie SE einzuführen. Zurückblickend rollen wir zwar auch nach fünf Jahren mit RE noch den ersten Baustein des SE aus, legen damit aber Grundlagen für alle weiteren SE-relevanten Prozesse. RE wird im Unternehmen mittlerweile von Führungskräften und Anwendern als relevantes und unausweichliches Thema gesehen und aktiv angefragt.

Die Bedeutung von Methodik und Tools

KEM Konstruktion: Damit stimmt also die These, dass es erst um die Methodik in den Köpfen gehen muss, bevor Tools zum Einsatz kommen? Wie bekommt man die Methodik in die Köpfe?

Vivien Hillmann (Claas): Nehmen wir zur Beantwortung der Frage einen Teilbereich des Systems Engineering, das Requirements Engineering, genauer unter die Lupe. In diesem Bereich sind wir aktuell bei Claas sehr aktiv in der Entwicklung und Verbreitung der Methodik sowie eines spezifischen Tools. Wir versuchen dabei den Spagat zwischen dem Erlernen einer neuen Methode und ihrer späteren praktischen Anwendungen in einem Tool zu meistern. Eine wichtige Erkenntnis daraus ist, dass das Verstehen der Methode essenziell für ihre Umsetzung in einem spezifischen Tool ist. Die Methode bildet das Grundgerüst. Ein Tool unterstützt hingegen das spätere Anwenden der Methode. Somit stimmt für uns die These, dass zunächst das Verständnis über die Methode vorhanden sein muss, bevor wir das Tool zum Einsatz bringen.

Das Erlernen einer neuen Methode hat in unserem Fall viel mit Change Management zu tun. Denkweisen, die jahrelang in den Köpfen der Mitarbeitenden fest verankert waren und sind, müssen behutsam durch neue Methoden und systemisches Denken ersetzt werden. Dies erfordert einen hohen Supportaufwand, denn das Umdenken geschieht neben den bereits hohen Arbeitsbelastungen der Mitarbeitenden im täglichen Arbeitsumfeld. Anfangs haben wir mit einer eintägigen Basisschulung versucht, Requirements Engineering als neue Denkweise zu verankern. Dies hat sich im Projektverlauf als wenig effektiv herausgestellt. Kurzfristig war die neue Methode in den Köpfen der Mitarbeitenden präsent. Durch die fehlende tägliche Anwendung ging das Wissen jedoch schnell wieder verloren. Heute begleiten wir Entwicklungsprojekte sehr intensiv und vor allem kontinuierlich. Da wir uns aktuell im Bereich des Requirements Engineering noch in einer Pilotierungsphase befinden, können wir diese enge Begleitung leisten. Auf Basis des Produktentwicklungsprozesses bei Claas haben wir nun bedarfsgerechte Schulungseinheiten konzipiert, so dass wir den Mitarbeitenden das Methodenwissen zum jeweils relevanten Zeitpunkt zur Verfügung stellen können. Je nach Themenkomplex bieten wir zwei- bis dreistündige Schulungen an, die jeweils einen vorgeschalteten theoretischen Block beinhalten und darauf aufbauend die Anwendung im Tool zeigen. Zusätzlich haben wir zu verschiedenen Themenbereichen Workshops erarbeitet, die Methodenwissen vertiefen und gleichzeitig praxisrelevante Beispiele der Teilnehmenden aufgreifen.

MBSE als Schlüssel zum Systems Engineering

Durchgängigkeit als verlässliche Basis

KEM Konstruktion: Sind inzwischen ausreichend leistungsfähige Tools verfügbar? Welche nutzen Sie selbst?

Heihoff-Schwede: Die Werkzeugketten sind leider nach wie vor eine Herausforderung. In der Vergangenheit sind die Werkzeuge oft nur für eine isolierte Aufgabe eingeführt worden und oftmals stand die reine Funktionalität oder Usability im Vordergrund. Die Vernetzung der Daten über Schnittstellen, wie sie beispielsweise für Traceability oder Lebenszyklusmanagementprozesse notwendig ist, stand nicht im Vordergrund. Zunächst musste also eine Architektur für die IT-Werkzeuge im Engineering entstehen, welche die Aspekte Funktionalität, Usability und Datendurchgängigkeit berücksichtigt.

Bei Claas nutzen wir die 3DEcperience-Plattform von Dassault Systèmes als PLM-Umgebung, welche auch in Zukunft unsere zentrale Engineering-Datenbank darstellen soll. Es werden aber weitere IT-Werkzeuge hinzukommen und neue Objekte – zum Beispiel Anforderungen – verwalten, die früher in anderen IT-Systemen verwaltet wurden. Erfüllen die Werkzeuge von Dassault Systèmes unsere Anforderungen an Funktionalität, Usability und Durchgängigkeit, sind diese unsere ersten Kandidaten. Oftmals gibt es aber noch Lücken. Bei kleineren Lücken schließen wir diese durch Eigenentwicklungen, bei größeren arbeiten wir mit Dassault Systèmes partnerschaftlich an einer Lösung. Wenn deren Lösungen nicht unsere Anforderungen im nötigen Umfang erfüllen, weil etwa Dassault Systèmes kein geeignetes Werkzeug im Produktprogramm hat, nutzen wir Werkzeuge anderer Vendoren und binden diese über definierte Schnittstellen an. Grundsätzlich kann aber festgehalten werden, dass nach wie vor viel Aufwand zum Zusammenstellen einer geeigneten IT-Werkzeugarchitektur notwendig ist.

Eplan bietet Schnittstelle zwischen CAE und PLM

Probleme bei der SE-Einführung meistern

KEM Konstruktion: Eingangs erwähnten Sie bereits, dass das Mindset des Entwicklungsteams eng mit seinen Methoden, Prozessen und IT-Werkzeugen verzahnt werden sollte, um Schwierigkeiten bei der erfolgreichen Nutzung des SE zu vermeiden. Welche Probleme gilt es darüber hinaus zu meistern und wie gehen Sie diese an?

Hillmann: Momentan arbeiten wir intensiv an der Einordnung der Methodentheorie in den vorhandenen Claas-Produktentwicklungsprozess, kurz CPDP. Für unsere Entwicklungsprojekte ist der CPDP ein wichtiger Anker. SE muss daher im Einklang zu unserem CPDP stehen, was durchaus zu Herausforderungen führt. Am Beispiel Requirements Engineering funktioniert die Einordnung der Methodik in den CPDP recht gut. Herausfordernd ist in unserem Fall eher die Kommunikation dieses Zusammenspiels. Der CPDP wurde letztes Jahr komplett überarbeitet, die Entwicklungsprojekte müssen sich daher mit seiner angepassten Struktur vertraut machen. Dazu kommt die Einführung von SE-Themen. Das ist auf den ersten Blick viel Veränderung, die angenommen werden muss.

Die Einführung von SE führt zusätzlich dazu, dass viel Frontloading und Konzeptionierung in frühen Projektphasen erfolgt. Dieser eventuell erhöhte Aufwand am Anfang eines Projektes muss kommuniziert werden. Ziel ist es, dass sich der geleistete Aufwand zu Beginn eines Projektes in späteren Projektphasen durch verringerten Änderungsaufwand ausgleicht. Diesen essentiellen Benefit zu kommunizieren ist leicht – gespürt wird dieser allerdings erst einige Zeit nach Projektstart. Häufig zeigt sich der positive Effekt auch erst zum Ende des Projektes, so dass man insbesondere am Anfang häufig auf Gegenwehr in den Projekten stößt. Hier versuchen wir durch die Einordnung der SE-Prozesse in den CPDP Vorbehalten entgegen zu wirken und die Benefits von SE deutlich heraus zu arbeiten.

Verbundprojekt SE4OWL bietet Unterstützung

KEM Konstruktion: Was versprechen Sie sich von der Teilnahme an dem Verbundprojekt SE4OWL?

Hillmann: Die Teilnahme am Verbundprojekt SE4OWL bringt viele Vorteile mit sich. Neueste wissenschaftliche Ansätze werden mit Forschungspartnern wie dem Fraunhofer IEM in die Praxis übersetzt. Außerdem können wir uns mit den Konsortialpartnern vertraulich austauschen. Die kommen aus anderen Industrieunternehmen, aber auch den Bereichen Tool und Management. Durch die unterschiedlichen Arbeitsweisen, Herausforderungen und Fokusthemen der Konsortialpartner bietet sich uns die Chance, unsere internen Projekte aus neuen Perspektiven zu betrachten. Im Zuge von SE4OWL entsteht aus unserer Sicht ein äußerst wertvoller Austausch zwischen den Partnern, so dass wir aus deren Erfahrungen hinsichtlich der Einführung von SE stark profitieren. Darüber hinaus erhoffen wir uns gemeinsam mit dem Fraunhofer IEM an praxisrelevanten Themen arbeiten zu können.

KEM Konstruktion: Welche Handlungsfelder stehen derzeit im Fokus von Claas?

Heihoff-Schwede: Aktuell arbeiten wir daran, das neue RE-Werkzeug basierend auf 3DExperience einzuführen, welches nahtlos in unsere Engineering-Plattform integriert ist. Dies stellt neben der bereits erwähnten Methode die Grundlage für den anstehenden Requirements-Engineering-Roll-out dar. Ähnlich gehen wir aktuell auch bei der Definition und Planung von Validierungs- und Verifikationsaktivitäten vor. Letztlich sollen diese Themen dann methodisch und datentechnisch zusammenwachsen – hier sehen wir die Synergien für unsere Anwender. Und auch die Anwender sehen immer stärker die Vernetzung der Methoden und Daten und regen diese aktiv an. So wachsen zukünftige Themen wie die Architekturmodellierung oder das Management der funktionalen Sicherheit aus einem kleinen Samenkorn wie RE heraus.

Wissenstransfer als Kernelement

KEM Konstruktion: Ein Fokus von SE4OWL liegt insbesondere auf dem Wissenstransfer – welche Tipps können Sie Unternehmen bereits heute geben, die in das Thema SE einsteigen wollen?

Hillmann: Wie aus den obigen Antworten bereits hervorgeht, steht neben der Weiterentwicklung der Methoden und Tools besonders die Wissensvermittlung aktuell im Zentrum unserer Arbeit. Aus unserer Erfahrung können wir anderen Unternehmen mitgeben, dass eine enge Begleitung der Mitarbeitenden wichtig ist. Wir, die sich tagtäglich mit SE auseinandersetzen und eine Vision verfolgen, müssen verstehen, dass die meisten Mitarbeitenden wenig bis kaum Erfahrung auf dem Themengebiet haben und durchaus Widerstände bei der Vermittlung der Methoden auftreten. Es werden lang verankerte Denkweisen verändert. Das kostet Zeit. Es ist fahrlässig zu glauben, dass eine reine Wissensvermittlung ausreicht, um dieses komplexe Thema im Unternehmen zu verankern.

Um bei der Einführung von SE erfolgreich zu sein, muss besonders in der Anfangsphase ein enger Support der Mitarbeitenden gewährleistet sein. Neben der Methode kommen in vielen Fällen noch spezifische Tools zum Einsatz. Das Zusammenspiel von Methodenverständnis und Toolanwendung muss den Mitarbeitenden deutlich gemacht werden. In diesem Zusammenhang kommen viele Fragen auf, die beantwortet werden müssen. Die Ansprechbarkeit bei Problemen und Präsenz in den Projekten ist wichtig, um das Kommitment für die neuen Denkansätze zu erlangen. Je nach Unternehmensgröße sollte nach einer Pilotphase der Aufbau von gut ausgebildeten Key-Usern in Betracht gezogen werden, denn ein so enger Support, wie oben beschrieben, wird in einem größeren Unternehmen nicht auf Dauer möglich sein. Wichtig zu erwähnen ist, dass SE eine Denkweise ist, die auch für KMUs geeignet ist. Durch SE4OWL wollen wir sicherstellen, dass besonders KMUs Unterstützung bei der Einführung erhalten und Ansätze zur Wissensvermittlung auf Basis der Erfahrung der Konsortialpartner erlangen. Dabei profitieren wir unmittelbar vom Know-how des Fraunhofer IEM.

KEM Konstruktion: Sehen Sie künftig zu lösende Aufgabenstellungen, die SE nicht adressieren kann? Lässt sich beispielsweise ein Mähdrescher damit gut beherrschen, nicht aber die gesamte Erntekette im Smart Farming – also das System of Systems?

Heihoff-Schwede: Wenn man SE etwas weiterdenkt, kann man damit aus unserer Sicht auch die Lösung vieler zukünftiger Aufgaben adressieren. Aktuell fokussieren wir uns mit SE noch stark auf die einzelnen Systeme. Diese Einzelsysteme arbeiten aber oftmals eng zusammen, zum Beispiel in Ernteketten und werden unter Schaffung neuer Schnittstellen zwischen den Systemen zum Teil eines System-of-Systems (SoS). Dazu kommen übergreifende IT-Plattformen, die verschiedene Services und Systeme überspannen und durch unseren zentralen IT-Bereich bereitgestellt werden. Hier ist aus unserer Sicht einerseits die Entwicklung pragmatischer Ansätze für das Engineering von SoS notwendig – daran arbeiten wir beispielsweise im BMBF-Forschungsprojekt MoSyS mit dem Fraunhofer IEM. Andererseits müssen wir auch bei Claas dafür sorgen, dass (Teil-)Systeme nach den gleichen Methoden entwickelt werden und in einem konsistenten Datenformat beschrieben werden. Hier können sicher auch branchenweite oder -übergreifende Standards weiterhelfen. (co)

Weitere Informationen zum Projekt SE4OWL

Kontakt:
Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM
Zukunftsmeile 1
33102 Paderborn
Tel. +49 5251/5465-101
www.iem.fraunhofer.de


Das Projekt SE4OWL

Wer komplexe technische Systeme künftig erfolgreich auf den Markt bringen möchte, benötigt den Überblick über die vielfältigen Zusammenhänge in seinem Entwicklungsprojekt. Systems Engineering (SE) bietet ein ganzes Bündel aus Methoden und Werkzeugen, um sich dieser Herausforderung zu stellen. Das it’s-OWL-Projekt SE4OWL (Systems Engineering for OWL) unterstützt kleine und mittlere Unternehmen dabei, SE langfristig und ganzheitlich anzuwenden. Dafür arbeiten das Fraunhofer IEM, Two Pillars, Unity sowie die Unternehmen Claas, Harting Applied Technologies und Miele in dem dreijährigen Projekt zusammen und werden vom Land Nordrhein-Westfalen mit rund 1,9 Mio. Euro gefördert. SE-Neuigkeiten aus OWL gibt es auch hier:

www.selive.de


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