Die Fachwelt spricht von agiler Produktentwicklung. Aber was bedeutet das eigentlich und was sind die Unterschiede zur klassischen, linearen Methode? Und die spannendste Frage lautet: wann wende ich welche Methode zielführend an? Wir gehen der Fragestellungen nach und zeigen, wie die einzelnen Vorgehensweisen mit unserer Methode des Innovative Thinking WS ihre Stärken ausspielen.

1. Das Wunder des agilen Projektmanagements

Der Inbegriff für agiles Projektmanagement ist mit hoher Wahrscheinlichkeit SCRUM. Diese Methode stammt aus der Softwareentwicklung und hat ihre Berühmtheit unter anderem über die simultane Einflussnahme der Stakeholder (Anspruchsberechtigten) während des gesamten Produktentwicklungsprozesses erlangt. Sie haben ein berechtigtes Interesse am Verlauf oder Ergebnis des Prozesses oder des Projektes.

Das agile Arbeiten erfolgt in iterativen Entwicklungszyklen, in denen vor allem auch der Endnutzer involviert ist. Geliefert werden funktionsfähige Teile des fertigen Produkts, die dem Endnutzer zum Testen vorgelegt werden können. So erhält das interdisziplinäre Entwicklungsteam schon während der Entwicklung von Produktinnovationen wichtiges Feedback aus dem Markt.

Ähnlich wie die Projektmethode SCRUM ist auch Design Thinking in der Produktentwicklung eine effektive Vorgehensweise, um schnell eine Produktidee umzusetzen. Hier wird der Fokus noch verstärkter auf den Endnutzer gelegt, indem seine Bedürfnisse intensiv mit Interviews oder Beobachtungsstudien ermittelt werden. Auch hier erfolgt die Entwicklung durch ständige, regelmäßige und flexible Wiederholungen. Das Ziel ist es, in kürzester Zeit einen Prototyp herzustellen, auch wenn dieser in seiner ersten Generation nur aus einem Pappmodell besteht. Je nach Reifegrad kann auch ein virtueller Prototyp zu den erforderten Erkenntnissen führen (vgl. Definition virtueller Prototyp à Blogartikel Vonstein und Partner)

Das agile Arbeiten (siehe Bild 1) ist in der heutigen schnelllebigen und vernetzten Welt die richtige Antwort, um die umfassenden, dynamischen Prozesse in der Produktentwicklung abzubilden.

Bild 1

2. Das Manifest des klassischen Projektmanagements

Häufig stoßen die agilen Projekte jedoch nach wie vor an ihre Grenzen, nämlich sobald ein Produkt für die Nullserienfertigung vorbereitet wird oder externe, lineare Abhängigkeiten entstehen. Das Erstellen von Werkzeugen, Montagelinien etc. erfordert meist eine gute und durchdachte Planung. An dieser Stelle sind meist die klassischen Vorgehensweisen nach der Wasserfallmethode von Vorteil. Sie ist zwar starr, bietet aber auch eine hohe Planungssicherheit. Grundvoraussetzung ist ein fundiertes Wissen über die zu erledigenden Aufgaben bzw. den Umfang. Das heißt, die Anforderungen sind fixiert und nicht variabel. In Bezug auf die Produktentwicklung sind die Anforderungen der Endnutzer durch das Produktmanagement festgelegt.

Diese Strategie der Produktentwicklung zeichnet sich durch ein statisches, lineares und stabiles Umfeld aus. Die Aufgaben, deren zeitlicher Umfang und die notwendigen Ressourcen werden definiert, geplant und linear abgearbeitet (siehe Bild 2). Die Fertigung und Herstellung eines realen Prototyps ist mit der klassischen Methode hocheffizient, da die Aufgaben, Anforderungen und der Umfang bekannt sind. Wie bei einem Wasserfall werden sie von oben nach unten abgearbeitet und am Ende des Durchlaufs entspricht das Ergebnis im besten Fall dem zuvor Geplanten. Die klassische Vorgehensweise ist vor allem dann effizient, wenn Projektaufgaben, Produktaufträge oder die Prozessschritte zum größten Teil bekannt sind. Dann können die Meilensteine klar und deutlich aufeinander getaktet und abgestimmt werden.

Bild 2

3. Einflussfaktoren, die die Wahl agiler oder klassischer Produktentwicklung bestimmen

Welche Methode sollte nun bevorzugt angewendet werden? Eine wichtige Entscheidungsgrundlage ist die Art des Projektes. Anders ausgedrückt sind die Komplexität und die Kompliziertheit einer innovativen Produktentwicklung wesentliche Faktoren. Die Kompliziertheit ist bestimmt durch beherrschbare und bekannte Faktoren. Bei einer komplexen Problemstellung sind die Faktoren unbekannt und die Beherrschbarkeit eingeschränkt. Startet das Projekt auf der grünen Wiese und die eigentliche Aufgabe ist bestimmt durch hohe unbekannte Faktoren, so ist ein agiles Projektmanagement von Vorteil. Ist die Zielvorstellung klar definiert und sind ein Großteil der zu erwartenden Aufgaben und Zwischenergebnisse bekannt, so ist die klassische Vorgehensweise vorzuziehen.

Auch wenn sich so schon manches eingrenzen lässt, ganz so einfach ist die Beantwortung der Frage nach der richtigen Wahl der Vorgehensweise nicht. Das Projektumfeld und die äußeren Gegebenheiten sind ebenfalls von Bedeutung. Dazu gehören vor allem der Markt und das Unternehmensumfeld.

Der Markt im Bereich der Entwicklung von Konsumgütern ist mittlerweile durch eine hohe Variabilität geprägt. Die Anforderungen ändern sich ständig, da durch die zunehmende Vernetzung in kurzen Entwicklungszyklen immer wieder neue Technologien und dadurch veränderte Anforderungen entstehen. Um die sich ständig ändernden Anforderungen zu integrieren, sollten sie im Entwicklungsprozess immer wieder abgefragt werden. Und das geschieht bei der agilen Produktentwicklung innerhalb der Sprints, bei dem ein fertiges, nutzbares und potenziell auslieferbares Produktinkrement erstellt wird.

Auch das Unternehmensumfeld müssen wir in unsere Überlegungen mit einbringen. Sind die Strukturen und Prozesse im Unternehmen statisch, so wird ein Projekt nach der klassischen Wasserfallmethode von Vorteil sein. Ein agiles Projekt in einem klassischen Unternehmensumfeld zu bearbeiten, führt häufig zu einem nicht zufriedenstellenden Ergebnis. Die für die agile Produktentwicklung so wichtige Flexibilität wird durch die statischen Rahmenbedingungen im Unternehmen ausgebremst. Die hier und im folgenden Abschnitt erläuterten Faktoren (siehe Bild 3) sind für die Wahl der richtigen Vorgehensweise wesentlich, aber sicherlich nicht die einzigen Faktoren.

Bild 3

4. Der Erfolgsfaktor des richtigen Mindsets im Team

Neben der Komplexität der Entwicklungsaufgabe, der Unternehmensstruktur und dem Marktumfeld ist auch das Mindset der Teammitglieder in Bezug auf das richtige Setting im Innovationsprojekt von großer Bedeutung. Wie in anderen Lebenssituationen auch, ist es wichtig, dass jeder MitarbeiterIn von einer Sache überzeugt ist. Denn nur so kann das volle Potenzial ausgeschöpft werden. Genauso verhält es sich mit dem korrekten Einsatz der Entwicklungsmethode. Hat bspw. ein Teammitglied die Vorteile der agilen Arbeitsmethode noch nicht erkannt und ist auch generell nicht bereit, neue Herangehensweisen auszuprobieren, so steigt der psychologische Widerstand [W]. Eine vereinfachte Formel kann diesen Sachverhalt darstellen:

Das bedeutet also, dass bei dem Einsatz agiler oder klassischer Projektmanagement Methoden das Mindset der Teammitglieder einen hohen Stellenwert auf den Erfolg oder Misserfolg des Innovationsprojekts hat. Das agile Arbeiten wird scheitern, wenn im Team hohe psychologische Widerstände gegenüber dieser Herangehensweise bestehen. Natürlich lässt sich dieser reduzieren, indem der persönliche Nutzen [pN] gegenüber dem Veränderungsaufwand [V] steigt. In den meisten Fällen ist heute eher das agile Arbeiten die Herangehensweise, die neu im Unternehmen integriert wird. Also ist wichtig, dass der persönliche Nutzen bei allen Teammitgliedern herausgearbeitet und überzeugend dargestellt werden. Im Idealfall sind die Teammitglieder sogar schon mit agiler Produktentwicklung vertraut, sodass der Veränderungsaufwand gering ist. Das spart viel Überzeugungsaufwand und führt zu einer deutlich schnelleren Erfolgsquote der Projekte.

Das Gleiche gilt natürlich, wenn ein Teammitglieder mit jahrelanger Tätigkeit im agilen Projektumfeld auf einmal nach klassischen Vorgehensweisen arbeiten muss. Dieser Sachverhalt muss bei der Wahl der agilen oder klassischen Entwicklungsmethode unbedingt beachtet werden, da das Team mit dem inkorrekten Mindset deutliche Performanceverluste haben wird.   

5. Die richtige Wahl der Entwicklungsmethode

Bei der Entwicklung eines innovativen Produktes fällt die Wahl häufig auf eine agile Methode. Hier ist in der Regel eine komplexe Projektaufgabe gepaart mit variablen Marktanforderungen die Basis. Wenn die Unternehmenskultur statisch aufgebaut ist, können agile Taskforce-Teams mit externen Experten Abhilfe schaffen. Der größte Erfolg stellt sich ein, wenn diese Teams dann entkoppelt vom Tagesgeschäft und von statischen Prozessen agieren. Auch das Mindset dieses Teams muss passen. Überzeugungsarbeit, Widerstände innerhalb des Teams und dadurch entstehende Performanceverluste lassen sich so minimieren.

Dennoch ist eine Hybridlösung aus agilen und klassischen Elementen eine sinnvolle Herangehensweise bei der Entwicklung neuer innovativer Produkte. Häufig gibt es Projektphasen und Aufgaben im Projekt, bei denen die agile Arbeit an ihre Grenzen stößt. Das ist meistens dann der Fall, wenn das Projekt so weit fortgeschritten ist, dass sich die Aufgabe von einem komplexen zu einem komplizierten Projekt gewandelt hat. Genau an diesem Punkt ist es sinnvoll, auf die klassische Entwicklungsmethode zu wechseln. Das kann der Zeitpunkt sein, wenn die technischen Produktkonzepte bereits so durchdacht sind und der Markt ein fundiertes positives Feedback geliefert hat, dass nur noch die Produktidee umgesetzt werden muss.

Die Methode „Innovative Thinking WS“ liefert eine solche Hybridlösung innerhalb der innovativen Produktentwicklung. Sie startet mit einem statischen Durchlauf der ersten Projektphasen, in dem vorab die Rahmenbedingungen und die Innovationsbasis erarbeitet werden. Nach der Vorbereitung wechselt das Projekt dann (je nach Komplexität der Entwicklungsaufgabe) in eine agile Struktur, in der das Produktkonzept durch funktionsfähige Teile eines fertigen Produktes und das Herstellen von Prototypen auf einen sehr hohen Reifegrad gebracht wird. Sobald dieser Reifegrad erreicht ist und das Produkt in der Nullserie produziert werden kann, ist die klassische, statische Methode vorzuziehen. In dieser Phase wird die Nullserie auf Basis bekannter Faktoren geplant und vorbereitet. Das innovative Produkt kann nun ein ganzheitliches Nutzererlebnis und die damit verbundenen positiven Emotionen liefern.

Nicht nur die physische und digitale Produktwelt sind im Wandel, auch die Entwicklungsarbeit unterliegt stetigen Veränderungen. Sie ist der Schlüssel zur erfolgreichen Umsetzung von Produktideen. Wie kann die zukünftige Entwicklungsarbeit gestaltet werden, um die Performance des Teams und des Prozesses zu optimieren? Werfen wir doch einmal gemeinsam einen Blick auf die Vergangenheit, das Hier und Jetzt und springen dann in das Jahr 2050.

1. Status Quo der Entwicklungsarbeit

Starten wir unsere Reise mit einem kurzen Blick auf die Vergangenheit und die Gegenwart. Die Entwicklungsarbeit hatte früher kaum technologische Helfer im Einsatz. Es gab ein Anforderungskatalog von der Geschäftsleitung, die der Entwicklungsingenieur mit seinem technischen Know-how umzusetzen hatte. Im Laufe der Zeit wandelte sich die Entwicklungsarbeit mit der Unterstützung von digitalen Helfern. Was zuvor per Hand berechnet oder skizziert wurde, geschieht heute durch den Einsatz eines Computers (CAD). In kurzer Zeit kreiert der Entwickler am Bildschirm ein visuelles Modell des Produkts und kann es mit verschiedenen Simulationen (FEA, CFD, Moldflow, Strömungsmechanik, Thermodynamik etc.) für die Fertigung präzise vorbereiten und veranschaulichen. Der so genannte „digitale Zwilling“ sorgt für eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis, da vorab viele zeitraubende Produktoptimierungsschleifen verhindert werden. Die Herstellung von komplexen Prototypen ist durch den 3D-Druck mit seiner Vielzahl an Herstellungsverfahren (SLS, FDM, MJF, etc.)  innerhalb weniger Stunden möglich. Ein echter Gamechanger, verglichen mit dem Prozess traditioneller Methoden zur Modellherstellung in der Vergangenheit.

Auch der Entwicklungsprozess hat sich gewandelt. Vor Jahrzehnten wurde der Anforderungskatalog eines neuen Produktes nur unter geringer Beteiligung des Endnutzers verfasst und schon zu Beginn des Projekts quasi in Stein gemeißelt. Der Projektverlauf erfolgte starr und wenn die Basisannahmen stimmten, hatte das Unternehmen nach ein paar Jahren ein erfolgreiches Produkt realisiert. Heute stehen der Nutzer und seine Bedürfnisse im Mittelpunkt, wie z.B. beim „Design Thinking“ in der Produktentwicklung oder „SCRUM“. Während der Entwicklungszyklen wird immer wieder das Feedback der Endnutzer eingeholt, um sie simultan einzuarbeiten. Das Zauberwort hierbei heißt „Agilität“ und spielt seine Stärke gerade in der Flexibilität aus. Die agile Produktideenfindung und -entwicklung senkt das Risiko eines erfolglosen Produktes enorm.

2. Zeitfaktor als ständige Antriebspower

Wir katapultieren uns jetzt gedanklich in das Jahr 2050. Die Menschheit hat nach einer weiteren schweren Pandemie und zunehmenden Umweltkatastrophen erkannt, dass sie sich neu erfinden muss. Der Markt ist nicht mehr getrieben durch das Maximieren des Profits. Wesentlicher Antrieb in der Produktentwicklung ist zwar nach wie vor die Zeit, aber das große Ziel ist nun das Wohlbefinden eines jeden Individuums auf der Erde. Die Menschen haben erkannt, dass Verzicht und Beständigkeit die wahren Tugenden zur Glückseligkeit sind. Es gibt kein Individuum mehr, welches sich auf Kosten anderer und verschwendeter Ressourcen auf ein höheres Level hievt. Ressourcenschonende Systeme und die Auswirkungen von Klima-, Pandemie- und Hungerkatastrophen sind der wichtigste Antrieb der nun nachhaltigen Produktentwicklung. Nicht nur ein technologischer, sondern auch ein soziologischer und ökonomischer Wandel hat stattgefunden. Die Erde 5.0 ist geboren!

3. Teamarbeit zukünftiger Innovationsprojekte

Im Jahr 2050 arbeiten nur noch optimierte Entwicklerteams zusammen, die automatisiert nach ihren Fähigkeiten und der Problemstellung kombiniert werden. Eine Zielplanung und eine Vorgabe der Arbeit von oben gibt es nicht mehr. Sie steuern sich selbst und formulieren die Ziele des Innovationsprojekts eigenständig. Der klassische Projektmanager existiert ebenfalls nicht mehr. Jedes Individuum ist in einer Datenbank registriert, mit all seinen Fähigkeiten und Stärken. Unternehmen bestehen nur noch aus wenigen angestellten Personen und zum größten Teil aus externen Entwicklungsteams. Für eine neue Produktentwicklung werden automatisch die Fachkräfte ausgewählt, die die entsprechende Expertise besitzen und freie Kapazitäten haben. Ein entscheidender Faktor der Auswahl ist auch, wie oft und ob die Individuen bereits zusammengearbeitet haben. Performanceverluste können so schon direkt vermieden werden, da der Teambildungsprozess verkürzt wird. Die Individuen kennen sich im Idealfall aus anderen Projekten und Aufgabenstellungen. Das Team arbeitet je nach Aufgabe agil oder klassisch. Die Entwicklungsarbeit macht Spaß und motiviert jedes Individuum, die bestmögliche innovative Lösung zu erarbeiten. 

4. Nützliche Alltagshelfer in der Produktentwicklung

Die Desktoparbeit gibt es nicht mehr und Smart Products sind allgegenwärtig. Die „Virtuelle Realität“ (VR) und „Erweiterte Realität“ (AR, englisch: Augmented Reality) sind mittlerweile zum absoluten Standard geworden. Hinzugekommen ist eine Technologie, in der die digitalen Zwillinge in der realen Welt durch komplexe holographische Projektionen dargestellt werden. Die Produktentwicklung wird mittlerweile durch virtuelles Konstruieren anhand dieser Hologramme vorangetrieben. Aufwendige Aufbauten von parametrischen Systemen im CAD sind längst Vergangenheit. Der Produktentwickler formt das technische Produktkonzept in seiner virtuellen Welt in Echtzeit von Hand. Die fertigungsgerechte Gestaltung der Produkte generiert das System automatisch, sobald das Konzept vom Entwicklungsteam freigegeben wird. Die Herstellung von Prototypen entfällt, weil das Erschaffen der virtuellen Modelle mittlerweile eine nahezu hundertprozentige Abbildung der Realität liefert. Tests und Simulationen können mit diesen digitalen Zwillingen problemlos virtuell durchgeführt werden. Die Herstellung der Produkte erfolgt zum größten Teil nur noch mit additiven Fertigungsverfahren. Drohnen mit der Fähigkeit des 3D-Drucks ermöglichen eine standortunabhängige Herstellung der Produkte. Die Produktentwicklung findet bis zur Serienfertigung ausschließlich in der digitalen Welt statt und verkürzt den gesamten Entwicklungsprozess erheblich.

5. Automatisierung der innovativen Produktentwicklung

Die Entwicklungsarbeit im Jahre 2050 ist hochgradig automatisiert. Viele Tools wie bspw. Toleranzberechnungen, Festigkeitsberechnungen, Funktionstests etc. sind automatisiert und können durch die Eingabe weniger Parameter und Klicks vom Produktentwickler abgefragt werden. Dahinter steckt eine künstliche Intelligenz der Produktentwicklung, die bisherige CAD-Systeme und Datenbanken vollständig ersetzt. Dieses intelligente System ist mit allen Produktionsstätten auf der Erde vernetzt. Die aufwendige Suche und Abstimmung mit Lieferanten entfällt. Ressourcenverschwendung gehört der Vergangenheit an. Alle Produkte sind nachhaltig und können vollständig recycelt werden. Technische Produktkonzepte können mit nur wenigen Einstellungen zum serienreifen Produkt umgewandelt werden. Das spart Zeit und vereinfacht die Umsetzung von Produktideen erheblich. Die Phasen der Produktinnovation bestehen nur noch aus der Strategie und der Ideation. KI-Systeme sammeln mittels der Data-Mining-Technologie stetig Nutzerbedürfnisse, kategorisieren Zielgruppen eigenständig und bereiten den aktuellen Stand der Technik auf. Das Entwicklerteam kann auf dieser Datenbasis in kurzer Zeit sogar eine nachhaltige Produktstrategie formulieren und die Produktideen bzw. technischen Produktkonzepte aufbauen.

Die Entwicklung und Umsetzung von Produktideen werden sich im Jahr 2050 stark gewandelt haben. Das Automatisieren von einzelnen Prozessstrukturen durch künstliche Intelligenz wird die Entwicklungszeit erheblich reduzieren. Einige Phasen, wie das Prototyping, wird es in der Form, wie wir sie heute kennen, nicht mehr geben. Die Rolle des Produktentwicklers hat sich hin zum Strategen und Formgeber gewandelt. Die Umsetzung erfolgt auf der Grundlage agiler Produktideenfindung und ist fast vollständig automatisch.

Eine Vision der zukünftigen und oft nachhaltigen Produktentwicklung, die zwar sehr ambitioniert ist, aber mit Sicherheit in Teilen Wirklichkeit werden kann und auch wird.

Neuerungen auf die sich ein innovatives Unternehmen einstellen muss.

Die globale Wirtschaft rast derzeit mit Vollgas in die digitale Transformation. Doch der zukünftige Erfolg in der Produktenwicklungsbranche hängt nicht vom technologischen Fortschritt ab. Wir haben hier drei wichtige Future Skills aufgelistet:

Simulationen: Vorteile durch digitale Zwillinge

Smart Products und Industrie 4.0 sind die Pfeiler zukünftiger Produktentwicklungsprozesse und Wirtschaftsstrategien. Jedoch erhöht sich durch intelligente Produkte auch deren Komplexität. Dabei wird zunehmend wichtiger, Konstruktionen unterstützt durch CAD-Modelle und FEM-Simulationen umzusetzen. Effekte wie Materialversagen, Veränderungen und Bewegungen können durch den Einsatz digitaler Zwillinge virtuell und ressourcenschonend geprüft und optimiert werden. Dadurch können Produkte schneller, günstiger und die Floprate von Entwicklungsprojekten erheblich reduziert werden.

Gläserne Entwicklung

Der Kunde wird nicht nur zu Beginn und Abschluss des Projektes in den Produktentwicklungsprozess mit einbezogen, sondern ist während der gesamten Entwicklungsphase ein Teil davon. Durch die gläserne Produktentwicklung ist ein Projektverantwortlicher auf Kundenseite in jeden Schritt involviert, wodurch sichergestellt ist, dass die Projektziele mit den Vorstellungen des Kunden auch zu jedem Zeitpunkt übereinstimmen.

Vielfalt der Teams als Innovationsverstärker

Es ist eine messbare Tatsache, das interdisziplinäre Teams mit einer größeren Bandbreite an Fachwissen auch kreativere und qualitativ hochwertige Ergebnisse erzielen, als es bei homogenen Gruppen der Fall ist. Der Produktentwicklungsprozess wird dadurch immer durch verschiedene Sichtweisen, wie etwa die eines Experten aus dem Bereich Marketing oder der Konstruktionsabteilung beleuchtet, sodass ein hohes Spektrum an unterschiedlichem Fachwissen im finalen Produkt steckt. Diversität im Team schafft es, über den Tellerrand zu blicken, schnellere Kurskorrekturen im Produktentwicklungsprozess vorzunehmen und somit Innovationen zu verstärken. Hierauf sollten zukunftsorientierte Unternehmen bauen.