Development of a methodology for the systematic planning and development of product architectures through release management

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Günther Schuh
• Subject Area: Production Systems, Operations Management, Quality Management and Factory Planning ; Engineering Design, Machine Elements, Product Development
• Term: from 2014 to 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 269043381

• Final Report Year: 2017

Final Report Abstract

Durch die zunehmende Globalisierung der Märkte, kürzere Produktlebenszyklen sowie einen starken Kostendruck aus Osteuropa und Asien, stehen produzierende Unternehmen stärker denn je vor der Herausforderung, sich auf individuelle Kundenwünsche einstellen und ein breites Portfolio innovativer Produkte am Markt anbieten zu müssen. Dabei ist ein Anstieg der produkt- sowie prozessseitigen internen und externen Komplexität festzustellen. Vor diesem Hintergrund stellt eine Strukturierung der Produkte in Baukastensystemen einen weitverbreiteten Ansatz zur Auflösung des Dilemmas zwischen „Economies of Scale“ und „Economies of Scope“ dar. Dennoch treten sowohl in der Entwicklungsphase als auch in der Serienbetreuung dieser Baukastenprodukte oftmals technische Änderungen auf. Da die meisten technischen Änderungen nicht zeitkritisch sind, lassen sich diese jedoch bündeln, und durch eine konsolidierte Umsetzung in der Entwicklung und Produktion können Synergieeffekte realisiert werden. Das Ziel dieses Forschungsprojekts war die Entwicklung einer praxistauglichen Methodik, welche im Sinne des Release- Managements die systematische Pflege und Weiterentwicklung modularer Produktarchitekturen ermöglicht. Im ersten Schritt wurde dazu ein Modell zur Bewertung der Anpassungsflexibilität von Modulen einer Produktarchitektur entwickelt. Um eine systematische Bewertung sicherzustellen, wurden betriebswirtschaftliche Kennzahlen zur Analyse dieser Flexibilität hergeleitet. Eine Optimierung der Interdependenzen zwischen den Modulen der Architektur stellte den Abschluss des ersten Teilmodells dar. Im zweiten Arbeitsschritt wurde eine Methodik entwickelt, die Änderungsanforderungen hinsichtlich Aufwand, Nutzen und gegenseitiger Beeinflussung bewertet. Anschließend wird mithilfe eines Algorithmus die optimale Zusammenstellung von technischen Änderungen berechnet, die sich bei einer gegebenen Entwicklungskapazität, mit dem maximalen wirtschaftlichen Nutzen, zu einem bestimmten Zeitpunkt umsetzen lassen. Im dritten Schritt wurden drei verschiedene Szenarien entwickelt, um die angepassten Module optimal in unterschiedliche Produktlinien einzupflegen. Als mathematische Grundlage für diese Bewertung der Szenarien wurde ein Rechenmodell zur Wertigkeit einer Umsetzungsstrategie entwickelt, das sowohl den produktspezifischen Deckungsbeitrag als auch veränderte Stückzahlen berücksichtigt. Abschließend wurden die drei Modelle in den allgemeinen Produktarchitektur-Entwicklungsprozess nach Schuh et al. integriert. Durch eine Erweiterung dieses Entwicklungsprozesses um zwei zusätzliche Schritte sowie die Ergänzung der bereits bestehenden Schritte wurde ein einheitliches Prozessmodell zur nachhaltigen Weiterentwicklung von Produktarchitekturen geschaffen. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wurde das technische Release-Management ausführlich untersucht und als eigenständiges Forschungsfeld betrachtet. Während den Arbeiten an diesem Forschungsprojekt kristallisierte sich heraus, dass auch das Anforderungsmanagement stark mit dem Release Management gekoppelt ist. Die vollumfängliche Betrachtung des Release-Managements und des Anforderungsmanagements sowie deren Wechselwirkungen bietet ein weiteres großes Forschungspotenzial. Auch die ergänzende Betrachtung einer Umsetzung dieser Forschungsfelder in einem durchgängigen PLM-System stellt einen weitere spannenden Forschungsschwerpunt dar.

Publications

• (2015). Module-based release management for technical changes. In Progress in Systems Engineering (pp. 293-298). Springer International Publishing
  Schuh, G., Aleksic, S., & Rudolf, S.
  
• (2016). Nachhaltige Weiterentwicklung von modularen Produktarchitekturen durch Release-Management. Aachen: Apprimus Verlag
  Aleksic, S.
  
• (2016). Release frequency for technical changes of modular product platforms: How to synchronise technical changes and product releases during the lifecycle of a product platform. In 2016 IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT) (pp. 1045-1050)
  Schuh, G., Rudolf, S., Tönnes, C., & Aleksic, S.
  
• (2017): Technical Change Management for the Maintenance of Product Platforms. In: Procedia CIRP 60, S. 458–463
  Schuh, G., Riesener, M., Tönnes, C., & Aleksic, S.