Produktplanung im fuzzy front end: Handlungsunterstützungssystem auf der Basis von fuzzy cognitive maps
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Dt. Univ.-Verl.
2005
|
| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Gabler Edition Wissenschaft : Forschungs-, Entwicklungs-, Innovations-Management
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2004 |
| Beschreibung: | XXX, 487 S. Ill., graph. Darst. 21 cm |
| ISBN: | 3835001442 |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsübersicht (X
Inhaltsübersicht
Geleitwort V
Vorwort VII
A Einführung 1
1 Motivation und Zielsetzung 3
2 Gang der Untersuchung 5
B Grundlagen und Bezugsrahmen 7
1 Aktuelle Tendenzen in der Produktentwicklung 9
1.1 Produktentwicklung im turbulenten Untemehmensumfeld 10
1.2 Integration in der Produktentwicklung 19
1.3 Wissen, Lernen und Kognition in der Produktentwicklung 29
1.4 Fazit: Anforderungen an die Produktentwicklung 37
2 Unsicherheitsmanagement als zentrale Aufgabe der frühen
Produktentstehungsphasen 38
2.1 Der Begriff der Unsicherheit 39
2.2 Strategien für das Unsicherheitsmanagement 51
2.3 Fazit: Unsicherheitsmanagement in den frühen Phasen der Produktentstehung 56
3 Theorie und Praxis der frühen Produktentstehungsphasen 57
3.1 Modelle der frühen Produktentstehungsphasen 57
3.2 Praxis der frühen Produktentstehungsphasen 80
3.3 Fazit: Die frühen Phasen der Produktentstehung im Rahmen dieser Arbeit 92
C Methoden und Instrumente für die frühen Phasen der Produktentwicklung 95
1 Herkömmliche Methoden und Instrumente für die frühen Phasen der
Produktentstehung 97
1.1 Allgemeine Methoden und Instrumente 98
1.2 Spezifische Front End Lösungen 143
1.3 Fazit: State ofthe Art 149
2 Konzeptionelle Grundlagen neuer Methoden und Instrumente für die frühen
Phasen der Produktentstehung 154
X Inhaltsübersicht
2.1 Systemdenken 154
2.2 Denken in Szenarien 167
2.3 „Knowledge Mapping 174
2.4 Fazit Konzeptionelle Grundlagen als Denkrichtung für neue Instrumente
und Methoden 194
3 Anwendung der konzeptionellen Grundlagen: neue Methoden und
Instrumente 196
3.1 Soft System Methodology für Innovationen 197
3.2 Szenariobasierte Produktentwicklung 202
3.3 Information Acceleration 208
3.4 ConceptMaps 210
3.5 Bayes Netze 213
3.6 Fazit 217
D Theoretische und methodische Grundlagen des Handlungs
Unterstützungssystems 221
1 Theoretische Grundlagen: handlungspsychologischer Bezugsrahmen 223
1.1 Modelle und Barrieren der Handlungsregulation 225
1.2 Lösungsstrategien für eine erfolgreiche Handlungsregulation 238
1.3 Fazit: Potenziale von „Microworlds bei der Handlungsregulation im Fuzzy
Front End 245
2 Methodische Grundlagen: Fuzzy Cognitive Maps 248
2.1 Fuzzy Cognitive Maps nach Kosko 248
2.2 Weiterentwicklungen und Einsatzgebiete von Fuzzy Cognitive Maps 258
2.3 Fazit: Fuzzy Cognitive Maps für die Erstellung von „Microworlds 295
3 Einsatz von FCMs zur Handlungsunterstützung im FFE:
Das Konzept des HAUS 296
3.1 Modul 1: Situationsanalyse und Strategieauswahl 298
3.2 Modul 2: FCM Modellierung 298
3.3 Modul 3: Beurteilung neuer Informationen 304
3.4 Modul 4: FCM Modellanwendung 304
3.5 Modul 5: Planung, Durchführung und Effektkontrolle 304
3.6 Vorläufige Beurteilung des HAUS 305
Inhaltsübersicht XV
E Ausgestaltung des Handlungsunterstützungssystems 307
1 Vorüberlegungen zur Ausgestaltung des HAUS 309
1.1 Vorstudien zur Erstellung von FCM Modellen 310
1.2 Empfehlungen zur Erstellung von FCM Modellen Vorgehen und technische
Umsetzung 354
1.3 Fazit der Vorüberlegungen zur Ausgestaltung des HAUS 374
2 Die einzelnen Module des HAUS 376
2.1 Einführung der Konzeptstudie „Laserreinigungsanlage für Formteilformen 377
2.2 Modul 1: Situationsanalyse und Strategieauswahl 383
2.3 Modul 2: FCM Modellierung 395
2.4 Module 3 und 4: Beurteilung neuer Informationen und
FCM Modellanwendung 418
2.5 Modul 5: Planung, Durchführung und Effektkontrolle 426
3 Beurteilung des HAUS 430
3.1 Konzeptionelle Beurteilung des HAUS anhand der Anforderungen der
Produktentstehung 430
3.2 Praktische Beurteilung des HAUS anhand der Konzeptstudie 432
F Zusammenfassung und Ausblick 437
1 Rückblick und Zusammenfassung 439
2 Forschungsbedarf und Ausblick 444
Anhang 447
Literaturverzeichnis 467
Inhaltsverzeichnis XIII
Inhaltsverzeichnis
Geleitwort V
Vorwort VII
A Einführung 1
1 Motivation und Zielsetzung 3
2 Gang der Untersuchung 5
B Grundlagen und Bezugsrahmen 7
1 Aktuelle Tendenzen in der Produktentwicklung 9
1.1 Produktentwicklung im turbulenten Unternehmensumfeld 10
1.1.1 Turbulenztreiber im Unternehmensumfeld 10
1.1.1.1 Globalisierung 11
1.1.1.2 Individualisierung 13
1.1.1.3 Technischer Fortschritt 14
1.1.2 Konsequenzen für die Produktentwicklung 16
1.1.2.1 Systematische Umfeldbeobachtung und berücksichtigung 18
1.1.2.2 Strategien und Methoden zum Umgang mit Unsicherheit 19
1.2 Integration in der Produktentwicklung 19
1.2.1 Funktionale Integration 20
1.2.2 Lebenszyklusbezogene Integration 22
1.2.2.1 Lebenszyklusbezogene Integration von Kundenforderungen 25
1.2.2.2 Lebenszyklusbezogene Integration von Technologien 26
1.2.3 Konsequenzen für die Produktentwicklung 27
1.2.3.1 Spezifische Instrumente für die multifunktionale
Zusammenarbeit 27
1.2.3.2 Berücksichtigung von Interdependenzen durch Systemsicht 28
1.3 Wissen, Lernen und Kognition in der Produktentwicklung 29
1.3.1 Wissen als Input und Output der Produktentwicklung 31
1.3.2 Kognition und Lernen als Voraussetzung für Innovationserfolge 34
1.3.3 Konsequenzen für die Produktentwicklung: Unterstützung von
Lernprozessen und Explizierung von Hintergrundwissen 35
1.4 Fazit: Anforderungen an die Produktentwicklung 37
XIV Inhaltverzeichnis
2 Unsicherheitsmanagement als zentrale Aufgabe der frühen
Produktentstehungsphasen 38
2.1 Der Begriff der Unsicherheit 39
2.1.1 Allgemeine Ansätze zur Charakterisierung von Unsicherheit 39
2.1.1.1 Subjektivität und Objektivität zur Charakterisierung von
Unsicherheit 39
2.1.1.2 Inhaltliche Charakterisierung von Unsicherheit 42
2.1.1.3 Konsequenzen unterschiedlicher Charakterisierungsansätze 44
2.1.2 Spezieller Ansatz: Das integrierte Unsicherheitsmodell
nach ScHRADER et al 45
2.1.2.1 Unsicherheit als Folge der Problemeingrenzung 46
2.1.2.2 Bestimmungsgrößen und Auswirkungen der
Problemeingrenzung 48
2.1.2.3 Beurteilung des integrierten Modells im Rahmen dieser
Arbeit 50
2.2 Strategien für das Unsicherheitsmanagement 51
2.2.1.1 Unsicherheitsabbau durch Verkürzung der „time to market 53
2.2.1.2 Unsicherheitsabbau durch „front loading 54
2.2.1.3 Erhöhung der Unsicherheitstoleranz durch Flexibilisierung 55
2.3 Fazit: Unsicherheitsmanagement in den frühen Phasen der Produktentstehung 56
3 Theorie und Praxis der frühen Produktentstehungsphasen 57
3.1 Modelle der frühen Produktentstehungsphasen 57
3.1.1 Aktivitätenmodelle 57
3.1.2 Integrierte Front End Modelle 59
3.1.2.1 Front End Modell von Khurana und Rosenthal 60
3.1.2.2 New Concept Development Model von Koenetal 61
3.1.3 Erfolgsorientierte Front End Modelle 64
3.1.3.1 „Causal Model von Zhanc und Doll 64
3.1.3.2 Bezugsrahmen der explorativen Studie von Herstatt,
Verworn und Nagahira 68
3.1.3.3 „Framework ofFFE Performance von Kim und Wilemon 70
3.1.4 Prozessauswahlorientiertes Front End Modell nach Reinertsen 73
3.1.5 Zusammenfassung: Forschungsansätze und Erkenntnisziele der
FFE Forschung 75
3.2 Praxis der frühen Produktentstehungsphasen 80
3.2.1 Gestaltung des Fuzzy Front Ends 80
3.2.2 Einfluss des Fuzzy Front Ends auf den Produktentwicklungserfolg 81
3.2.3 Erfolgsfaktoren des Fuzzy Front Ends 82
Inhaltsverzeichnis XV
3.2.4 Situative Einflüsse auf die optimale FFE Gestaltung 89
3.2.5 Zusammenfassende Betrachtung der vorliegenden Erkenntnisse 90
3.3 Fazit: Die frühen Phasen der Produktentstehung im Rahmen dieser Arbeit 92
C Methoden und Instrumente für die frühen Phasen der Produktentwicklung 95
1 Herkömmliche Methoden und Instrumente für die frühen Phasen der
Produktentstehung 97
1.1 Allgemeine Methoden und Instrumente 98
1.1.1 Methoden und Instrumente für die Phase der Ideengenerierung
und auswahl 98
1.1.1.1 Suchfeldbestimmung durch Ermittlung von
Kundenbedürfnissen („Demand Pull ) 100
1.1.1.1.1 Beobachtung der Produktnutzung 102
1.1.1.1.2 Befragung der Nutzer 103
1.1.1.1.3 Verarbeitung und Interpretation der Befragungs¬
und Beobachtungsdaten 104
1.1.1.2 Suchfeldbestimmung durch Ermittlung technologischer
Potenziale („Technology Push ) 110
1.1.1.2.1 Ermittlung relevanter Technologien 112
1.1.1.2.2 Erstellung von Technologieprognosen 114
1.1.1.3 Ideensuche 116
1.1.1.3.1 Ideensuche durch systematische Sammlung
von Ideen 116
1.1.1.3.2 Ideensuche durch Kreativitätstechniken 120
1.1.1.4 Ideenauswahl 122
1.1.1.4.1 Bewertungskriterien 123
1.1.1.4.2 Bewertungsverfahren 125
1.1.2 Methoden und Instrumente für die Phase Produktkonzeptfindung 129
1.1.2.1 Ermittlung von Kundenanforderungen für Produktkonzepte.... 130
1.1.2.2 Konzeptentwicklung 132
1.1.2.3 Konzepttests 136
1.1.3 Methoden und Instrumente für die Phase der Projektplanung 137
1.1.3.1 Kostenschätzung 139
1.1.3.2 Design Struktur Matrix 141
1.2 Spezifische Front End Lösungen 143
1.2.1 Fragenkatalog nach Rice et AL 143
1.2.2 Software Tool „Galileo nach Montoya Weiss und O Driscoll 145
1.3 Fazit: State ofthe Art 149
XVI Inhaltverzeichnis
2 Konzeptionelle Grundlagen neuer Methoden und Instrumente für die frühen
Phasen der Produktentstehung 154
2.1 Systemdenken 154
2.1.1 System Dynamics 155
2.1.2 Methode des Vernetzten Denkens 157
2.1.3 Soft System Methodology 162
2.1.4 Potenziale des Systemdenkens zur Unterstützung der frühen Phasen 166
2.2 Denken in Szenarien 167
2.2.1 Methoden zur Identifikation von Schlüsselvariablen 169
2.2.2 Methoden zur Prognose zukünftiger Entwicklungen 171
2.2.3 Methoden zur Erstellung stimmiger Zukunftsbilder 172
2.2.4 Potenziale des Denkens in Szenarien zur Unterstützung der
frühen Phasen 174
2.3 „Knowledge Mapping 174
2.3.1 Wissenspsychologische Grundlagen des „Knowledge Mapping 175
2.3.1.1 Erfassung von Wissensinhalten 175
2.3.1.2 Erfassung von Wissensstrukturen 177
2.3.1.3 Erfassung umfangreicher und komplexer Wissensgefüge 178
2.3.1.4 Kartendarstellung von Wissensgefügen 180
2.3.2 Karten zur Erklärung und Unterstützung von Lernprozessen:
Concept und Mind Maps 181
2.3.3 Karten im Wissensmanagement 183
2.3.3.1 Concept und Mind Maps im Wissensmanagement 184
2.3.3.2 TopicMaps 185
2.3.4 Karten in der „Managerial Cognition 189
2.3.5 Potenziale des Knowledge Mapping zur Unterstützung der
frühen Phasen 192
2.4 Fazit Konzeptionelle Grundlagen als Denkrichtung für neue Instrumente
und Methoden 194
3 Anwendung der konzeptionellen Grundlagen: neue Methoden und
Instrumente 196
3.1 Soft System Methodology für Innovationen 197
3.1.1 Ablauf 197
3.1.2 Bewertung 200
3.2 Szenariobasierte Produktentwicklung 202
3.2.1 Robuste Produktstrategien 203
3.2.2 Robuste technische Prinziplösungen 205
Inhaltsverzeichnis XVII
3.2.3 Zukunftsrobuste Produkt und Technik Leitbilder 206
3.2.4 Bewertung 206
3.3 Information Acceleration 208
3.4 ConceptMaps 210
3.5 Bayes Netze 213
3.6 Fazit 217
D Theoretische und methodische Grundlagen des Handlungs
unterstützungssystems 221
1 Theoretische Grundlagen: handlungspsychologischer Bezugsrahmen 223
1.1 Modelle und Barrieren der Handlungsregulation 225
1.1.1 Lernen in komplexen Handlungssituationen nach Sterman 225
1.1.2 Prozess der Handlungsregulation nach DÖRNER 227
1.1.2.1 Zielbildung 228
1.1.2.2 Informationssammlung und Modellbildung 230
1.1.2.3 Prognose und Extrapolation 231
1.1.2.4 Planung, Entscheidung, Durchführung 232
1.1.2.5 Effektkontrolle 233
1.1.3 Exkurs: Barrieren der Handlungsregulation im
organisationalen Kontext 235
1.2 Lösungsstrategien für eine erfolgreiche Handlungsregulation 238
1.2.1 „Microworlds als Lösungsstrategie nach Sterman und Senge 238
1.2.2 Training als Lösungsstrategie nach Espe und DOrner 240
1.3 Fazit: Potenziale von „Microworlds bei der Handlungsregulation im
Fuzzy Front End 245
2 Methodische Grundlagen: Fuzzy Cognitive Maps 248
2.1 Fuzzy Cognitive Maps nach Kosko 248
2.1.1 Erweiterung „klassischer Cognitive Maps durch die
Fuzzy Set Theorie 248
2.1.1.1 „Klassische Cognitive Maps nach Axelrod 248
2.1.1.2 Unscharfe Mengen 250
2.1.1.3 Komplemente unscharfer Mengen 250
2.1.1.4 Rechenoperationen mit unscharfen Mengen 251
2.1.1.5 Konzepte kognitiver Karten als unscharfe Mengen 251
2.1.1.6 Kausalitätsbeziehungen und unscharfe Mengen 251
2.1.2 Erweiterung „klassischer Cognitive Maps durch Theorie der
neuronalen Netze 254
2.1.3 „Simple FCM nach KoSKO 256
XVIII Inhaltverzeichnis
2.2 Weiterentwicklungen und Einsatzgebiete von Fuzzy Cognitive Maps 258
2.2.1 Offenlegung des Kausalwissens von Experten 260
2.2.1.1 Expertenauswahl 260
2.2.1.2 Möglichkeiten zur Offenlegung von Kausalwissen 262
2.2.1.2.1 Möglichkeit 1: Keine explizite Offenlegung
mentaler Modelle 263
2.2.1.2.2 Möglichkeit 2: Offene Verfahren zur
Offenlegung mentaler Modelle 263
2.2.1.2.3 Möglichkeit 3: Verdeckte Verfahren zur
Offenlegung mentaler Modelle 265
2.2.1.2.4 Möglichkeit 4: Kombination offen gelegter
mentaler Modelle unterschiedlicher Experten 267
2.2.1.3 Ermittlung der Gewichte von Kausalbeziehungen 269
2.2.1.4 Sonderfall: Analyse quantitativer Daten statt Offenlegung
von Expertenwissen 270
2.2.2 Erstellung des FCM Modells 271
2.2.2.1 Wahl der Transferfunktion 273
2.2.2.2 Modellierung konditionaler Aussagen 275
2.2.2.3 Berücksichtigung von Zeit 276
2.2.3 Modelltest, Modellanwendung und Modellanpassung 277
2.2.3.1 Beobachtbares Systemverhalten 277
2.2.3.2 Wahl des Eingangsvektors 280
2.2.3.3 Eingangsvektor und Systemverhaltens im Testfall 281
2.2.3.3.1 Vergleich mit historischen Daten 283
2.2.3.3.2 Test auf Adäquanz der Modellgrenzen 285
2.2.3.3.3 Strukturanalyse 285
2.2.3.3.4 Extremwerttests und Sensitivitätsanalysen 286
2.2.3.3.5 Tests des allgemeinen Systemverhaltens 288
2.2.4 Interpretation der Ergebnisse 289
2.2.5 Verifizierung und Validierung im Prozess der FCM Simulation und
Prognose 290
2.3 Fazit: Fuzzy Cognitive Maps für die Erstellung von „Microworlds 295
3 Einsatz von FCMs zur Handlungsunterstützung im FFE: Das Konzept
des HAUS 296
3.1 Modul 1: Situationsanalyse und Strategieauswahl 298
3.2 Modul 2: FCM Modellierung 298
3.2.1 Umfeld Anforderungs Modell 300
3.2.2 Technologie Machbarkeits Modell 301
Inhaltsverzeichnis XIX^
3.2.3 Komponentenmodell 302
3.2.4 Gesamtprojektmodell 303
3.3 Modul 3: Beurteilung neuer Informationen 304
3.4 Modul 4: FCM Modellanwendung 304
3.5 Modul 5: Planung, Durchfuhrung und Effektkontrolle 304
3.6 Vorläufige Beurteilung des HAUS 305
E Ausgestaltung des Handlungsunterstützungssystems 307
1 Vorüberlegungen zur Ausgestaltung des HAUS 309
1.1 Vorstudien zur Erstellung von FCM Modellen 310
1.1.1 Motivation und Zielsetzung der Vorstudien 310
1.1.2 Vorstudie 1: „Kausalkartenerstellung durch Experten 313
1.1.2.1 Probanden und Themenwahl 313
1.1.2.2 Allgemeiner Ablauf der Untersuchung 314
1.1.2.2.1 Vorgehen zur Erfassung von Wissensinhalten 315
1.1.2.2.2 Vorgehen zur Erfassung von Wissensstrukturen.... 316
1.1.2.3 Ergebnisse zum Prozess der Kausalkartendarstellung 319
1.1.2.3.1 Ergebnisse der Erfassung von Wissensinhalten 319
1.1.2.3.2 Ergebnisse der Erfassung von Wissens¬
strukturen 320
1.1.2.4 Ergebnisse zur Qualität der erstellten Karten 322
1.1.2.4.1 Vollständigkeit 326
1.1.2.4.2 Plausibilität 329
1.1.2.4.3 Zielbezug 330
1.1.2.4.4 Detaillierungsniveau und Differenzierung 331
1.1.2.4.5 Zeitliche Dimension 334
1.1.2.4.6 Systemverhalten 335
1.1.3 Fazit: Verbesserungspotenziale auf Basis der vorliegenden Ergebnisse... 337
1.1.4 Vorstudie 2: „Gruppenkarten vs. kombinierte Individualkarten 340
1.1.4.1 Kombination von Einzelkarten 340
1.1.4.2 „Lernende FCMs durch Kartenkombination 343
1.1.4.3 Kombinierte Individualkarten im Vergleich mit
Gruppenkarten 343
1.1.4.4 Verbesserungspotenziale auf Basis der vorliegenden
Ergebnisse 347
1.1.5 Vorstudie 3: „Text Mining zur Erstellung von Konzeptlisten 348
1.1.6 Fazit der Vorstudien: Allgemeine Leitlinien der FCM Erstellung 353
XX Inhaltverzeichnis
1.2 Empfehlungen zur Erstellung von FCM Modellen Vorgehen und technische
Umsetzung 354
1.2.1 Vorgehensmethodik 354
1.2.1.1 Schritt 1: Ziel und Informationsbedarfsanalyse 355
1.2.1.2 Schritt 2: Informationsdeckungsanalyse 357
1.2.1.3 Schritt 3: Erfassung von Wissen 360
1.2.1.4 Schritt 4: Konzeptionelle FCM (Grobentwurf) 361
1.2.1.5 Schritt 5: Parametrisierte FCM (Feinentwurf) 362
1.2.1.6 Schritt 6: Test und Anpassung 363
1.2.2 Ansatzpunkte für eine Softwarelösung zur FCM Erstellung 364
1.2.2.1 Architektur einer möglichen Softwarelösung 365
1.2.2.2 Potenziale eines Softwareeinsatzes im Rahmen der
Vorgehensmethodik 367
1.2.2.3 Ausgewählte Funktionen einer Softwarelösung 369
1.2.2.3.1 Eingabe von Kausalkarten 369
1.2.2.3.2 Eingabe von Konzepten 370
1.2.2.3.3 Strukturierte Erfassung von ergänzenden
Konzeptinformationen 371
1.2.2.3.4 Strukturierte Erfassung von Informationen zu
Konzeptbeziehungen 372
1.2.2.3.5 Komplexitätsreduktion und
Vollständigkeitskontrolle 372
1.3 Fazit der Vorüberlegungen zur Ausgestaltung des HAUS 374
2 Die einzelnen Module des HAUS 376
2.1 Einführung der Konzeptstudie „Laserreinigungsanlage für Formteilformen 377
2.1.1 Aktuelles Produkt: Mobile, automatische Reinigungsanlage für
Reifenvulkanisierformen 377
2.1.2 Neue Produktidee: mobile, automatische Reinigungsanlage für kleine
Formteilvulkanisierformen 380
2.1.3 Charakterisierung der Konzeptstudie 381
2.2 Modul 1: Situationsanalyse und Strategieauswahl 383
2.2.1 Allgemeine Beschreibung von Modul 1 383
2.2.1.1 Zielanalyse 383
2.2.1.2 Informationsbedarfsanalyse und
Informationsdeckungsanalyse 386
2.2.2 Beispielhafte Anwendung von Modul 1 auf die Konzeptstudie 392
2.3 Modul 2: FCM Modellierung 395
2.3.1 Allgemeine Beschreibung von Modul 2 395
Inhaltsverzeichnis XX/
2.3.2 Beispielhafte Anwendung von Modul 2 auf die Konzeptstudie 398
2.3.2.1 Umfeld Anforderungs Modell 398
2.3.2.1.1 Wissenserfassung 398
2.3.2.1.2 FCM Modellierung 402
2.3.2.2 Technologie Machbarkeits Modell 408
2.3.2.3 Komponentenmodell „YAG Laser 414
2.3.2.4 Gesamtprojektmodell 416
2.4 Module 3 und 4: Beurteilung neuer Informationen und FCM
Modellanwendung 418
2.4.1 Allgemeine Beschreibung von Modul 3 und 4 418
2.4.2 Beispielhafte Anwendung von Modul 3 und 4 auf die Konzeptstudie 419
2.4.2.1 Relevanzprüfung 420
2.4.2.2 Prognose und Extrapolation 422
2.4.2.3 Entscheidung 425
2.5 Modul 5: Planung, Durchführung und Effektkontrolle 426
3 Beurteilung des HAUS 430
3.1 Konzeptionelle Beurteilung des HAUS anhand der Anforderungen der
Produktentstehung 430
3.2 Praktische Beurteilung des HAUS anhand der Konzeptstudie 432
F Zusammenfassung und Ausblick 437
1 Rückblick und Zusammenfassung 439
2 Forschungsbedarf und Ausblick 444
Anhang 447
Literaturverzeichnis 467
Abbildungsverzeichnis XXIII
Abbildungsverzeichnis
Abbildungen in Abschnitt B
B 1 1: Entwicklung des Außenhandelsvolumen der Bundesrepublik 11
B 1 2: Internationalisierungsbezogenen Planungsaktivitäten im Mittelstand 12
B 1 3: Zahl der Nutzer unterschiedlicher IuK Technologien 15
B 1 4: Globales Umfeld und Aufgabenumfeld der Unternehmung 16
B 1 5: Entwicklungs und Marktzyklen in unterschiedlichen Branchen 23
B 1 6: Entwicklungszeit und Produktlebenszyklus 24
B 1 7: Veränderungen im Untemehmensumfeld zwischen 1990 2010 25
B 1 8: Zusammenfassung des Kapitels 37
B2 1: Unsicherheit und Information 41
B2 2: Integriertes Unsicherheitsmodell nach SCHRADERETAL 46
B2 3: Reaktionen auf Unsicherheit 47
B2 4: Reaktion auf Mehrdeutigkeit 48
B 2 5: Unsicherheitsmanagement durch Abbau von Unsicherheit und Erhöhung der
Unsicherheitstoleranz 52
B 3 1: Front End Modell von KHURANA UND ROSENTHAL 60
B 3 2: „New Concept Development Model von KOENETAL 62
B3 3: „Causal Model von ZHANGUNDDOLL 65
B 3 4: Bezugsrahmen der empirischen Studie von HERSTATT, VERWORN,
NAGAHIRA 68
B3 5: Einflussfaktoren auf den FFE Erfolg 70
B 3 6: Einordnung der Erfolgsfaktoren des FFE 82
B 3 7: Bezugsrahmen der vorliegenden Arbeit 92
XXIV Abbildungsverzeichnis
Abbildungen in Abschnitt C
C 1 1: Wiederkehrende Aktivitäten im Rahmen des FFE 98
C 1 2: Möglichkeiten zur Offenlegung von Kundenbedürfhissen 101
C 1 3: Exkurs Sorting Verfahren zur Hierarchisierung von Kundenanforderungen 105
C 1 4: Produktwahrnehmungsraum für PKW Marken 107
C 1 5: Exkurs Prinzip der Funktionszerlegung 113
C 1 6: „Demand Pull und „Technology Push als Quellen „zufälliger
Produktideen 119
C 1 7: Portfolio zur Projektauswahl 127
C 1 8: House of Quality 26
C 1 9: Design Struktur Matrix 133
C 1 10: Fragenkatalog zur Überbrückung der Initiierungslücke 144
C 1 11: Gegenüberstellung: Anforderungen der Produktentstehung und FFE
Lösungen 153
C 2 1: Grundformen des Systemverhaltens 155
C2 2: „Netzwerk 159
C2 3: Vemetzungsmatrix 160
C2 4: System Grid 160
C 2 5: Schritte der Soft Systems Methodology 163
C2 6: Szenario Trichter 167
C 2 7: gerichteter Graph und Adjazenzmatrix 170
C2 8: Konsistenzmatrix 172
C2 9: Beispiel einer Concept Map 182
C 2 10: Einfache Topic Map zum Thema „Thomas Mann 185
C 2 11: Occurrences in Topic Maps 186
C 2 12: Karten zur „Managerial Cognition 190
C 2 13: Einordnung der vorgestellten konzeptionellen Grundlagen 194
C 3 1: Konzeptionelle Grundlagen und neuartige Lösungen für das FFE 196
C 3 2: Beschreibung der Aktivitäten eines Systems durch IDEF0 Modelle 199
C 3 3: Concept Map als Meta Modell für Kontextwissen 210
C3 4: Bayes Netz 213
C 3 5: „Critical Issue Grid für die Ersteinführung von Videorekordern 215
Abbildungsverzeichnis XXV
Abbildungen in Abschnitt D
D 1 1: Lernprozess und Lernbarrieren nach STERMAN 225
D 1 2: Überwindung von Lernbarrieren durch Microworlds 239
D 2 1: Rechenoperationen in „klassischen Cognitive Maps 249
D 2 2: Rechenoperationen in FCMs 253
D2 3: Knowledge Acquisition Grid 264
D 2 4: Kombination individueller Experten FCMs 268
D 2 5: „Nested FCM zur Abbildung konditionaler Aussagen 275
D 2 6: Berücksichtigung von Time Lags durch „Dummy Knoten 276
D 2 7: Alternative FCMs zur Kausalkarte „Prüfungsergebnisse eines Studenten ....278
D 2 8: Attraktorregionen und Metaregeln einer FCM 279
D 3 1: Bausteine der Handlungsregulation und Module des HAUS 296
D 3 2: Teilmodelle und Gesamtzusammenhang der FCM Modelle im HAUS 299
D3 3: Ausschnitt aus einem Umfeld Anforderungs Modell 300
D 3 4: Ausschnitt aus einem Technologie Machbarkeits Modell 302
D 3 5: Ausschnitt aus einem Komponentenmodell 303
Abbildungen in Abschnitt £
E 1 1: Instruktionen zur Angabe von Synonym und Antonym 316
E 1 2: Instruktionen zur Unterstützung der Wissensstrukturierung 316
E 1 3: Instruktionen zur Angabe von Pfeilvorzeichen 317
E 1 4: Instruktionen zur Vergabe von Gewichten 318
E 1 5: Kausalkarte „Rechtsextremismus der Untersuchungsperson A01 316
E 1 6: Mehrfach genannte („zentrale ) Konzepte aus allen Karten 328
E 1 7: Kartenausschnitt A06 Matrixdarstellung und Systemverhalten 332
E 1 8: Kartenausschnitt A06 alternative FCM Übersetzungen 333
E 1 9: Systemverhalten der untersuchten Kombinations und Gruppenkarten 342
E 1 10: Kausalkarte „Rechtsextremismus von Gruppe erstellt 345
E 1 11: Signifikante Kollokationen des Begriffs Arbeitslosigkeit 352
E 1 12: Signifikante Kollokationen des Begriffs „Rechtsextremismus 352
E 1 13: Vorgehensmethodik zur Erstellung von FCM Modellen 355
XXVI Abbildungsverzeichnis
E 1 14: Datenblatt zur Ziel und Informationsbedarfsanalyse 357
E 1 15: Mögliche Architektur einer Softwarelösung zur FCM Modellierung 366
E 1 16: Beispiel Eingabemaske zur Konzepterfassung 370
E 1 17: Zusammenhang : Vorgehensmethodik und Modulen des HAUS 374
E 2 1: Laseranlage in Transportposition 379
E 2 2: Laseranlage in Reinigungsposition 379
E2 3: Vorgegebene HAUS Konzepte 396
E 2 4: Kundenanforderungen für die Formteilreinigung 399
E 2 5: Einflussgrößen auf Produktanforderungen (Critical Issue Grid) 400
E 2 6: Anforderungsgewichte und dynamische Hypothesen 405
E 2 7: Endgültige Kausalkarte des Umfeld Anforderungs Modells 406
E 2 8: „nested FCM für die Kontrollvariable „Produktqualität 407
E 2 9: Hauptanforderungen an die Technologie diodengepumpter Nd:YAG Laser...409
E 2 10: Kausalkarte des Technologie Machbarkeits Modells 413
E 2 11: Übersicht „Komponenten Modell für Nd:YAG Laser 414
E 2 12: Gesamtprojektmodell „Laserreinigungsanlage für Formteilformen 416
E 2 13: Ablauf Prognose und Extrapolation bei Umfeldänderungen 423
Tabellenverzeichnis XXVII
Tabellenverzeichnis
Abschnitt B
B 3 1: Haupt und Teilaktivitäten der frühen Phasen der Produktentwicklung 58
B 3 2: Forschungsansätze der aktuellen Front End Forschung 79
B 3 3: Maßnahmen für erfolgreiches Front End Management 83
Abschnitt C
C 1 1: Methoden und Instrumente im Fuzzy Front End 150
C 3 1: Zusammenfassende Bewertung der neuen FFE Lösungen 220
Abschnitt D
D 2 1:Schwerpunktsetzung ausgesuchter Veröffentlichungen zu FCMs 259
D 2 2: Möglichkeiten zur Offenlegung von Kausalwissen 262
D 2 3: Ergebnisse alternativer FCMs zur Kausalkarte „Prüfungsergebnisse eines Stu¬
denten bei fixierten Eingangswerten 282
D 2 4: Stoßrichtung von Modelltests 284
Abschnitt E
E 2 1: Informationsbedarfe für die Teilmodelle des HAUS 387
E 2 2: Allgemeine Informationsbedarfs und Informationsbedarfsdeckungsanalyse ....388
E 2 3: Informationsbedarfs und Informationsdeckungsanalyse der Konzeptstudie 393
E 2 4: Funktionen und Funktionsträgeralternativen von Laserreinigungsanlagen 408
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| adam_txt |
Inhaltsübersicht (X
Inhaltsübersicht
Geleitwort V
Vorwort VII
A Einführung 1
1 Motivation und Zielsetzung 3
2 Gang der Untersuchung 5
B Grundlagen und Bezugsrahmen 7
1 Aktuelle Tendenzen in der Produktentwicklung 9
1.1 Produktentwicklung im turbulenten Untemehmensumfeld 10
1.2 Integration in der Produktentwicklung 19
1.3 Wissen, Lernen und Kognition in der Produktentwicklung 29
1.4 Fazit: Anforderungen an die Produktentwicklung 37
2 Unsicherheitsmanagement als zentrale Aufgabe der frühen
Produktentstehungsphasen 38
2.1 Der Begriff der Unsicherheit 39
2.2 Strategien für das Unsicherheitsmanagement 51
2.3 Fazit: Unsicherheitsmanagement in den frühen Phasen der Produktentstehung 56
3 Theorie und Praxis der frühen Produktentstehungsphasen 57
3.1 Modelle der frühen Produktentstehungsphasen 57
3.2 Praxis der frühen Produktentstehungsphasen 80
3.3 Fazit: Die frühen Phasen der Produktentstehung im Rahmen dieser Arbeit 92
C Methoden und Instrumente für die frühen Phasen der Produktentwicklung 95
1 Herkömmliche Methoden und Instrumente für die frühen Phasen der
Produktentstehung 97
1.1 Allgemeine Methoden und Instrumente 98
1.2 Spezifische Front End Lösungen 143
1.3 Fazit: State ofthe Art 149
2 Konzeptionelle Grundlagen neuer Methoden und Instrumente für die frühen
Phasen der Produktentstehung 154
X Inhaltsübersicht
2.1 Systemdenken 154
2.2 Denken in Szenarien 167
2.3 „Knowledge Mapping" 174
2.4 Fazit Konzeptionelle Grundlagen als Denkrichtung für neue Instrumente
und Methoden 194
3 Anwendung der konzeptionellen Grundlagen: neue Methoden und
Instrumente 196
3.1 Soft System Methodology für Innovationen 197
3.2 Szenariobasierte Produktentwicklung 202
3.3 Information Acceleration 208
3.4 ConceptMaps 210
3.5 Bayes Netze 213
3.6 Fazit 217
D Theoretische und methodische Grundlagen des Handlungs
Unterstützungssystems 221
1 Theoretische Grundlagen: handlungspsychologischer Bezugsrahmen 223
1.1 Modelle und Barrieren der Handlungsregulation 225
1.2 Lösungsstrategien für eine erfolgreiche Handlungsregulation 238
1.3 Fazit: Potenziale von „Microworlds" bei der Handlungsregulation im Fuzzy
Front End 245
2 Methodische Grundlagen: Fuzzy Cognitive Maps 248
2.1 Fuzzy Cognitive Maps nach Kosko 248
2.2 Weiterentwicklungen und Einsatzgebiete von Fuzzy Cognitive Maps 258
2.3 Fazit: Fuzzy Cognitive Maps für die Erstellung von „Microworlds" 295
3 Einsatz von FCMs zur Handlungsunterstützung im FFE:
Das Konzept des HAUS 296
3.1 Modul 1: Situationsanalyse und Strategieauswahl 298
3.2 Modul 2: FCM Modellierung 298
3.3 Modul 3: Beurteilung neuer Informationen 304
3.4 Modul 4: FCM Modellanwendung 304
3.5 Modul 5: Planung, Durchführung und Effektkontrolle 304
3.6 Vorläufige Beurteilung des HAUS 305
Inhaltsübersicht XV
E Ausgestaltung des Handlungsunterstützungssystems 307
1 Vorüberlegungen zur Ausgestaltung des HAUS 309
1.1 Vorstudien zur Erstellung von FCM Modellen 310
1.2 Empfehlungen zur Erstellung von FCM Modellen Vorgehen und technische
Umsetzung 354
1.3 Fazit der Vorüberlegungen zur Ausgestaltung des HAUS 374
2 Die einzelnen Module des HAUS 376
2.1 Einführung der Konzeptstudie „Laserreinigungsanlage für Formteilformen" 377
2.2 Modul 1: Situationsanalyse und Strategieauswahl 383
2.3 Modul 2: FCM Modellierung 395
2.4 Module 3 und 4: Beurteilung neuer Informationen und
FCM Modellanwendung 418
2.5 Modul 5: Planung, Durchführung und Effektkontrolle 426
3 Beurteilung des HAUS 430
3.1 Konzeptionelle Beurteilung des HAUS anhand der Anforderungen der
Produktentstehung 430
3.2 Praktische Beurteilung des HAUS anhand der Konzeptstudie 432
F Zusammenfassung und Ausblick 437
1 Rückblick und Zusammenfassung 439
2 Forschungsbedarf und Ausblick 444
Anhang 447
Literaturverzeichnis 467
Inhaltsverzeichnis XIII
Inhaltsverzeichnis
Geleitwort V
Vorwort VII
A Einführung 1
1 Motivation und Zielsetzung 3
2 Gang der Untersuchung 5
B Grundlagen und Bezugsrahmen 7
1 Aktuelle Tendenzen in der Produktentwicklung 9
1.1 Produktentwicklung im turbulenten Unternehmensumfeld 10
1.1.1 Turbulenztreiber im Unternehmensumfeld 10
1.1.1.1 Globalisierung 11
1.1.1.2 Individualisierung 13
1.1.1.3 Technischer Fortschritt 14
1.1.2 Konsequenzen für die Produktentwicklung 16
1.1.2.1 Systematische Umfeldbeobachtung und berücksichtigung 18
1.1.2.2 Strategien und Methoden zum Umgang mit Unsicherheit 19
1.2 Integration in der Produktentwicklung 19
1.2.1 Funktionale Integration 20
1.2.2 Lebenszyklusbezogene Integration 22
1.2.2.1 Lebenszyklusbezogene Integration von Kundenforderungen 25
1.2.2.2 Lebenszyklusbezogene Integration von Technologien 26
1.2.3 Konsequenzen für die Produktentwicklung 27
1.2.3.1 Spezifische Instrumente für die multifunktionale
Zusammenarbeit 27
1.2.3.2 Berücksichtigung von Interdependenzen durch Systemsicht 28
1.3 Wissen, Lernen und Kognition in der Produktentwicklung 29
1.3.1 Wissen als Input und Output der Produktentwicklung 31
1.3.2 Kognition und Lernen als Voraussetzung für Innovationserfolge 34
1.3.3 Konsequenzen für die Produktentwicklung: Unterstützung von
Lernprozessen und Explizierung von Hintergrundwissen 35
1.4 Fazit: Anforderungen an die Produktentwicklung 37
XIV Inhaltverzeichnis
2 Unsicherheitsmanagement als zentrale Aufgabe der frühen
Produktentstehungsphasen 38
2.1 Der Begriff der Unsicherheit 39
2.1.1 Allgemeine Ansätze zur Charakterisierung von Unsicherheit 39
2.1.1.1 Subjektivität und Objektivität zur Charakterisierung von
Unsicherheit 39
2.1.1.2 Inhaltliche Charakterisierung von Unsicherheit 42
2.1.1.3 Konsequenzen unterschiedlicher Charakterisierungsansätze 44
2.1.2 Spezieller Ansatz: Das integrierte Unsicherheitsmodell
nach ScHRADER et al 45
2.1.2.1 Unsicherheit als Folge der Problemeingrenzung 46
2.1.2.2 Bestimmungsgrößen und Auswirkungen der
Problemeingrenzung 48
2.1.2.3 Beurteilung des integrierten Modells im Rahmen dieser
Arbeit 50
2.2 Strategien für das Unsicherheitsmanagement 51
2.2.1.1 Unsicherheitsabbau durch Verkürzung der „time to market" 53
2.2.1.2 Unsicherheitsabbau durch „front loading" 54
2.2.1.3 Erhöhung der Unsicherheitstoleranz durch Flexibilisierung 55
2.3 Fazit: Unsicherheitsmanagement in den frühen Phasen der Produktentstehung 56
3 Theorie und Praxis der frühen Produktentstehungsphasen 57
3.1 Modelle der frühen Produktentstehungsphasen 57
3.1.1 Aktivitätenmodelle 57
3.1.2 Integrierte Front End Modelle 59
3.1.2.1 Front End Modell von Khurana und Rosenthal 60
3.1.2.2 New Concept Development Model von Koenetal 61
3.1.3 Erfolgsorientierte Front End Modelle 64
3.1.3.1 „Causal Model" von Zhanc und Doll 64
3.1.3.2 Bezugsrahmen der explorativen Studie von Herstatt,
Verworn und Nagahira 68
3.1.3.3 „Framework ofFFE Performance" von Kim und Wilemon 70
3.1.4 Prozessauswahlorientiertes Front End Modell nach Reinertsen 73
3.1.5 Zusammenfassung: Forschungsansätze und Erkenntnisziele der
FFE Forschung 75
3.2 Praxis der frühen Produktentstehungsphasen 80
3.2.1 Gestaltung des Fuzzy Front Ends 80
3.2.2 Einfluss des Fuzzy Front Ends auf den Produktentwicklungserfolg 81
3.2.3 Erfolgsfaktoren des Fuzzy Front Ends 82
Inhaltsverzeichnis XV
3.2.4 Situative Einflüsse auf die optimale FFE Gestaltung 89
3.2.5 Zusammenfassende Betrachtung der vorliegenden Erkenntnisse 90
3.3 Fazit: Die frühen Phasen der Produktentstehung im Rahmen dieser Arbeit 92
C Methoden und Instrumente für die frühen Phasen der Produktentwicklung 95
1 Herkömmliche Methoden und Instrumente für die frühen Phasen der
Produktentstehung 97
1.1 Allgemeine Methoden und Instrumente 98
1.1.1 Methoden und Instrumente für die Phase der Ideengenerierung
und auswahl 98
1.1.1.1 Suchfeldbestimmung durch Ermittlung von
Kundenbedürfnissen („Demand Pull") 100
1.1.1.1.1 Beobachtung der Produktnutzung 102
1.1.1.1.2 Befragung der Nutzer 103
1.1.1.1.3 Verarbeitung und Interpretation der Befragungs¬
und Beobachtungsdaten 104
1.1.1.2 Suchfeldbestimmung durch Ermittlung technologischer
Potenziale („Technology Push") 110
1.1.1.2.1 Ermittlung relevanter Technologien 112
1.1.1.2.2 Erstellung von Technologieprognosen 114
1.1.1.3 Ideensuche 116
1.1.1.3.1 Ideensuche durch systematische Sammlung
von Ideen 116
1.1.1.3.2 Ideensuche durch Kreativitätstechniken 120
1.1.1.4 Ideenauswahl 122
1.1.1.4.1 Bewertungskriterien 123
1.1.1.4.2 Bewertungsverfahren 125
1.1.2 Methoden und Instrumente für die Phase Produktkonzeptfindung 129
1.1.2.1 Ermittlung von Kundenanforderungen für Produktkonzepte. 130
1.1.2.2 Konzeptentwicklung 132
1.1.2.3 Konzepttests 136
1.1.3 Methoden und Instrumente für die Phase der Projektplanung 137
1.1.3.1 Kostenschätzung 139
1.1.3.2 Design Struktur Matrix 141
1.2 Spezifische Front End Lösungen 143
1.2.1 Fragenkatalog nach Rice et AL 143
1.2.2 Software Tool „Galileo" nach Montoya Weiss und O'Driscoll 145
1.3 Fazit: State ofthe Art 149
XVI Inhaltverzeichnis
2 Konzeptionelle Grundlagen neuer Methoden und Instrumente für die frühen
Phasen der Produktentstehung 154
2.1 Systemdenken 154
2.1.1 System Dynamics 155
2.1.2 Methode des Vernetzten Denkens 157
2.1.3 Soft System Methodology 162
2.1.4 Potenziale des Systemdenkens zur Unterstützung der frühen Phasen 166
2.2 Denken in Szenarien 167
2.2.1 Methoden zur Identifikation von Schlüsselvariablen 169
2.2.2 Methoden zur Prognose zukünftiger Entwicklungen 171
2.2.3 Methoden zur Erstellung stimmiger Zukunftsbilder 172
2.2.4 Potenziale des Denkens in Szenarien zur Unterstützung der
frühen Phasen 174
2.3 „Knowledge Mapping" 174
2.3.1 Wissenspsychologische Grundlagen des „Knowledge Mapping" 175
2.3.1.1 Erfassung von Wissensinhalten 175
2.3.1.2 Erfassung von Wissensstrukturen 177
2.3.1.3 Erfassung umfangreicher und komplexer Wissensgefüge 178
2.3.1.4 Kartendarstellung von Wissensgefügen 180
2.3.2 Karten zur Erklärung und Unterstützung von Lernprozessen:
Concept und Mind Maps 181
2.3.3 Karten im Wissensmanagement 183
2.3.3.1 Concept und Mind Maps im Wissensmanagement 184
2.3.3.2 TopicMaps 185
2.3.4 Karten in der „Managerial Cognition" 189
2.3.5 Potenziale des Knowledge Mapping zur Unterstützung der
frühen Phasen 192
2.4 Fazit Konzeptionelle Grundlagen als Denkrichtung für neue Instrumente
und Methoden 194
3 Anwendung der konzeptionellen Grundlagen: neue Methoden und
Instrumente 196
3.1 Soft System Methodology für Innovationen 197
3.1.1 Ablauf 197
3.1.2 Bewertung 200
3.2 Szenariobasierte Produktentwicklung 202
3.2.1 Robuste Produktstrategien 203
3.2.2 Robuste technische Prinziplösungen 205
Inhaltsverzeichnis XVII
3.2.3 Zukunftsrobuste Produkt und Technik Leitbilder 206
3.2.4 Bewertung 206
3.3 Information Acceleration 208
3.4 ConceptMaps 210
3.5 Bayes Netze 213
3.6 Fazit 217
D Theoretische und methodische Grundlagen des Handlungs
unterstützungssystems 221
1 Theoretische Grundlagen: handlungspsychologischer Bezugsrahmen 223
1.1 Modelle und Barrieren der Handlungsregulation 225
1.1.1 Lernen in komplexen Handlungssituationen nach Sterman 225
1.1.2 Prozess der Handlungsregulation nach DÖRNER 227
1.1.2.1 Zielbildung 228
1.1.2.2 Informationssammlung und Modellbildung 230
1.1.2.3 Prognose und Extrapolation 231
1.1.2.4 Planung, Entscheidung, Durchführung 232
1.1.2.5 Effektkontrolle 233
1.1.3 Exkurs: Barrieren der Handlungsregulation im
organisationalen Kontext 235
1.2 Lösungsstrategien für eine erfolgreiche Handlungsregulation 238
1.2.1 „Microworlds" als Lösungsstrategie nach Sterman und Senge 238
1.2.2 Training als Lösungsstrategie nach Espe und DOrner 240
1.3 Fazit: Potenziale von „Microworlds" bei der Handlungsregulation im
Fuzzy Front End 245
2 Methodische Grundlagen: Fuzzy Cognitive Maps 248
2.1 Fuzzy Cognitive Maps nach Kosko 248
2.1.1 Erweiterung „klassischer" Cognitive Maps durch die
Fuzzy Set Theorie 248
2.1.1.1 „Klassische" Cognitive Maps nach Axelrod 248
2.1.1.2 Unscharfe Mengen 250
2.1.1.3 Komplemente unscharfer Mengen 250
2.1.1.4 Rechenoperationen mit unscharfen Mengen 251
2.1.1.5 Konzepte kognitiver Karten als unscharfe Mengen 251
2.1.1.6 Kausalitätsbeziehungen und unscharfe Mengen 251
2.1.2 Erweiterung „klassischer" Cognitive Maps durch Theorie der
neuronalen Netze 254
2.1.3 „Simple FCM" nach KoSKO 256
XVIII Inhaltverzeichnis
2.2 Weiterentwicklungen und Einsatzgebiete von Fuzzy Cognitive Maps 258
2.2.1 Offenlegung des Kausalwissens von Experten 260
2.2.1.1 Expertenauswahl 260
2.2.1.2 Möglichkeiten zur Offenlegung von Kausalwissen 262
2.2.1.2.1 Möglichkeit 1: Keine explizite Offenlegung
mentaler Modelle 263
2.2.1.2.2 Möglichkeit 2: Offene Verfahren zur
Offenlegung mentaler Modelle 263
2.2.1.2.3 Möglichkeit 3: Verdeckte Verfahren zur
Offenlegung mentaler Modelle 265
2.2.1.2.4 Möglichkeit 4: Kombination offen gelegter
mentaler Modelle unterschiedlicher Experten 267
2.2.1.3 Ermittlung der Gewichte von Kausalbeziehungen 269
2.2.1.4 Sonderfall: Analyse quantitativer Daten statt Offenlegung
von Expertenwissen 270
2.2.2 Erstellung des FCM Modells 271
2.2.2.1 Wahl der Transferfunktion 273
2.2.2.2 Modellierung konditionaler Aussagen 275
2.2.2.3 Berücksichtigung von Zeit 276
2.2.3 Modelltest, Modellanwendung und Modellanpassung 277
2.2.3.1 Beobachtbares Systemverhalten 277
2.2.3.2 Wahl des Eingangsvektors 280
2.2.3.3 Eingangsvektor und Systemverhaltens im Testfall 281
2.2.3.3.1 Vergleich mit historischen Daten 283
2.2.3.3.2 Test auf Adäquanz der Modellgrenzen 285
2.2.3.3.3 Strukturanalyse 285
2.2.3.3.4 Extremwerttests und Sensitivitätsanalysen 286
2.2.3.3.5 Tests des allgemeinen Systemverhaltens 288
2.2.4 Interpretation der Ergebnisse 289
2.2.5 Verifizierung und Validierung im Prozess der FCM Simulation und
Prognose 290
2.3 Fazit: Fuzzy Cognitive Maps für die Erstellung von „Microworlds" 295
3 Einsatz von FCMs zur Handlungsunterstützung im FFE: Das Konzept
des HAUS 296
3.1 Modul 1: Situationsanalyse und Strategieauswahl 298
3.2 Modul 2: FCM Modellierung 298
3.2.1 Umfeld Anforderungs Modell 300
3.2.2 Technologie Machbarkeits Modell 301
Inhaltsverzeichnis XIX^
3.2.3 Komponentenmodell 302
3.2.4 Gesamtprojektmodell 303
3.3 Modul 3: Beurteilung neuer Informationen 304
3.4 Modul 4: FCM Modellanwendung 304
3.5 Modul 5: Planung, Durchfuhrung und Effektkontrolle 304
3.6 Vorläufige Beurteilung des HAUS 305
E Ausgestaltung des Handlungsunterstützungssystems 307
1 Vorüberlegungen zur Ausgestaltung des HAUS 309
1.1 Vorstudien zur Erstellung von FCM Modellen 310
1.1.1 Motivation und Zielsetzung der Vorstudien 310
1.1.2 Vorstudie 1: „Kausalkartenerstellung durch Experten" 313
1.1.2.1 Probanden und Themenwahl 313
1.1.2.2 Allgemeiner Ablauf der Untersuchung 314
1.1.2.2.1 Vorgehen zur Erfassung von Wissensinhalten 315
1.1.2.2.2 Vorgehen zur Erfassung von Wissensstrukturen. 316
1.1.2.3 Ergebnisse zum Prozess der Kausalkartendarstellung 319
1.1.2.3.1 Ergebnisse der Erfassung von Wissensinhalten 319
1.1.2.3.2 Ergebnisse der Erfassung von Wissens¬
strukturen 320
1.1.2.4 Ergebnisse zur Qualität der erstellten Karten 322
1.1.2.4.1 Vollständigkeit 326
1.1.2.4.2 Plausibilität 329
1.1.2.4.3 Zielbezug 330
1.1.2.4.4 Detaillierungsniveau und Differenzierung 331
1.1.2.4.5 Zeitliche Dimension 334
1.1.2.4.6 Systemverhalten 335
1.1.3 Fazit: Verbesserungspotenziale auf Basis der vorliegenden Ergebnisse. 337
1.1.4 Vorstudie 2: „Gruppenkarten vs. kombinierte Individualkarten" 340
1.1.4.1 Kombination von Einzelkarten 340
1.1.4.2 „Lernende" FCMs durch Kartenkombination 343
1.1.4.3 Kombinierte Individualkarten im Vergleich mit
Gruppenkarten 343
1.1.4.4 Verbesserungspotenziale auf Basis der vorliegenden
Ergebnisse 347
1.1.5 Vorstudie 3: „Text Mining zur Erstellung von Konzeptlisten" 348
1.1.6 Fazit der Vorstudien: Allgemeine Leitlinien der FCM Erstellung 353
XX Inhaltverzeichnis
1.2 Empfehlungen zur Erstellung von FCM Modellen Vorgehen und technische
Umsetzung 354
1.2.1 Vorgehensmethodik 354
1.2.1.1 Schritt 1: Ziel und Informationsbedarfsanalyse 355
1.2.1.2 Schritt 2: Informationsdeckungsanalyse 357
1.2.1.3 Schritt 3: Erfassung von Wissen 360
1.2.1.4 Schritt 4: Konzeptionelle FCM (Grobentwurf) 361
1.2.1.5 Schritt 5: Parametrisierte FCM (Feinentwurf) 362
1.2.1.6 Schritt 6: Test und Anpassung 363
1.2.2 Ansatzpunkte für eine Softwarelösung zur FCM Erstellung 364
1.2.2.1 Architektur einer möglichen Softwarelösung 365
1.2.2.2 Potenziale eines Softwareeinsatzes im Rahmen der
Vorgehensmethodik 367
1.2.2.3 Ausgewählte Funktionen einer Softwarelösung 369
1.2.2.3.1 Eingabe von Kausalkarten 369
1.2.2.3.2 Eingabe von Konzepten 370
1.2.2.3.3 Strukturierte Erfassung von ergänzenden
Konzeptinformationen 371
1.2.2.3.4 Strukturierte Erfassung von Informationen zu
Konzeptbeziehungen 372
1.2.2.3.5 Komplexitätsreduktion und
Vollständigkeitskontrolle 372
1.3 Fazit der Vorüberlegungen zur Ausgestaltung des HAUS 374
2 Die einzelnen Module des HAUS 376
2.1 Einführung der Konzeptstudie „Laserreinigungsanlage für Formteilformen" 377
2.1.1 Aktuelles Produkt: Mobile, automatische Reinigungsanlage für
Reifenvulkanisierformen 377
2.1.2 Neue Produktidee: mobile, automatische Reinigungsanlage für kleine
Formteilvulkanisierformen 380
2.1.3 Charakterisierung der Konzeptstudie 381
2.2 Modul 1: Situationsanalyse und Strategieauswahl 383
2.2.1 Allgemeine Beschreibung von Modul 1 383
2.2.1.1 Zielanalyse 383
2.2.1.2 Informationsbedarfsanalyse und
Informationsdeckungsanalyse 386
2.2.2 Beispielhafte Anwendung von Modul 1 auf die Konzeptstudie 392
2.3 Modul 2: FCM Modellierung 395
2.3.1 Allgemeine Beschreibung von Modul 2 395
Inhaltsverzeichnis XX/
2.3.2 Beispielhafte Anwendung von Modul 2 auf die Konzeptstudie 398
2.3.2.1 Umfeld Anforderungs Modell 398
2.3.2.1.1 Wissenserfassung 398
2.3.2.1.2 FCM Modellierung 402
2.3.2.2 Technologie Machbarkeits Modell 408
2.3.2.3 Komponentenmodell „YAG Laser" 414
2.3.2.4 Gesamtprojektmodell 416
2.4 Module 3 und 4: Beurteilung neuer Informationen und FCM
Modellanwendung 418
2.4.1 Allgemeine Beschreibung von Modul 3 und 4 418
2.4.2 Beispielhafte Anwendung von Modul 3 und 4 auf die Konzeptstudie 419
2.4.2.1 Relevanzprüfung 420
2.4.2.2 Prognose und Extrapolation 422
2.4.2.3 Entscheidung 425
2.5 Modul 5: Planung, Durchführung und Effektkontrolle 426
3 Beurteilung des HAUS 430
3.1 Konzeptionelle Beurteilung des HAUS anhand der Anforderungen der
Produktentstehung 430
3.2 Praktische Beurteilung des HAUS anhand der Konzeptstudie 432
F Zusammenfassung und Ausblick 437
1 Rückblick und Zusammenfassung 439
2 Forschungsbedarf und Ausblick 444
Anhang 447
Literaturverzeichnis 467
Abbildungsverzeichnis XXIII
Abbildungsverzeichnis
Abbildungen in Abschnitt B
B 1 1: Entwicklung des Außenhandelsvolumen der Bundesrepublik 11
B 1 2: Internationalisierungsbezogenen Planungsaktivitäten im Mittelstand 12
B 1 3: Zahl der Nutzer unterschiedlicher IuK Technologien 15
B 1 4: Globales Umfeld und Aufgabenumfeld der Unternehmung 16
B 1 5: Entwicklungs und Marktzyklen in unterschiedlichen Branchen 23
B 1 6: Entwicklungszeit und Produktlebenszyklus 24
B 1 7: Veränderungen im Untemehmensumfeld zwischen 1990 2010 25
B 1 8: Zusammenfassung des Kapitels 37
B2 1: Unsicherheit und Information 41
B2 2: Integriertes Unsicherheitsmodell nach SCHRADERETAL 46
B2 3: Reaktionen auf Unsicherheit 47
B2 4: Reaktion auf Mehrdeutigkeit 48
B 2 5: Unsicherheitsmanagement durch Abbau von Unsicherheit und Erhöhung der
Unsicherheitstoleranz 52
B 3 1: Front End Modell von KHURANA UND ROSENTHAL 60
B 3 2: „New Concept Development Model" von KOENETAL 62
B3 3: „Causal Model" von ZHANGUNDDOLL 65
B 3 4: Bezugsrahmen der empirischen Studie von HERSTATT, VERWORN,
NAGAHIRA 68
B3 5: Einflussfaktoren auf den FFE Erfolg 70
B 3 6: Einordnung der Erfolgsfaktoren des FFE 82
B 3 7: Bezugsrahmen der vorliegenden Arbeit 92
XXIV Abbildungsverzeichnis
Abbildungen in Abschnitt C
C 1 1: Wiederkehrende Aktivitäten im Rahmen des FFE 98
C 1 2: Möglichkeiten zur Offenlegung von Kundenbedürfhissen 101
C 1 3: Exkurs Sorting Verfahren zur Hierarchisierung von Kundenanforderungen 105
C 1 4: Produktwahrnehmungsraum für PKW Marken 107
C 1 5: Exkurs Prinzip der Funktionszerlegung 113
C 1 6: „Demand Pull" und „Technology Push" als Quellen „zufälliger"
Produktideen 119
C 1 7: Portfolio zur Projektauswahl 127
C 1 8: House of Quality 26
C 1 9: Design Struktur Matrix 133
C 1 10: Fragenkatalog zur Überbrückung der Initiierungslücke 144
C 1 11: Gegenüberstellung: Anforderungen der Produktentstehung und FFE
Lösungen 153
C 2 1: Grundformen des Systemverhaltens 155
C2 2: „Netzwerk" 159
C2 3: Vemetzungsmatrix 160
C2 4: System Grid 160
C 2 5: Schritte der Soft Systems Methodology 163
C2 6: Szenario Trichter 167
C 2 7: gerichteter Graph und Adjazenzmatrix 170
C2 8: Konsistenzmatrix 172
C2 9: Beispiel einer Concept Map 182
C 2 10: Einfache Topic Map zum Thema „Thomas Mann" 185
C 2 11: Occurrences in Topic Maps 186
C 2 12: Karten zur „Managerial Cognition" 190
C 2 13: Einordnung der vorgestellten konzeptionellen Grundlagen 194
C 3 1: Konzeptionelle Grundlagen und neuartige Lösungen für das FFE 196
C 3 2: Beschreibung der Aktivitäten eines Systems durch IDEF0 Modelle 199
C 3 3: Concept Map als Meta Modell für Kontextwissen 210
C3 4: Bayes Netz 213
C 3 5: „Critical Issue Grid" für die Ersteinführung von Videorekordern 215
Abbildungsverzeichnis XXV
Abbildungen in Abschnitt D
D 1 1: Lernprozess und Lernbarrieren nach STERMAN 225
D 1 2: Überwindung von Lernbarrieren durch Microworlds 239
D 2 1: Rechenoperationen in „klassischen" Cognitive Maps 249
D 2 2: Rechenoperationen in FCMs 253
D2 3: Knowledge Acquisition Grid 264
D 2 4: Kombination individueller Experten FCMs 268
D 2 5: „Nested FCM" zur Abbildung konditionaler Aussagen 275
D 2 6: Berücksichtigung von Time Lags durch „Dummy Knoten" 276
D 2 7: Alternative FCMs zur Kausalkarte „Prüfungsergebnisse eines Studenten" .278
D 2 8: Attraktorregionen und Metaregeln einer FCM 279
D 3 1: Bausteine der Handlungsregulation und Module des HAUS 296
D 3 2: Teilmodelle und Gesamtzusammenhang der FCM Modelle im HAUS 299
D3 3: Ausschnitt aus einem Umfeld Anforderungs Modell 300
D 3 4: Ausschnitt aus einem Technologie Machbarkeits Modell 302
D 3 5: Ausschnitt aus einem Komponentenmodell 303
Abbildungen in Abschnitt £
E 1 1: Instruktionen zur Angabe von Synonym und Antonym 316
E 1 2: Instruktionen zur Unterstützung der Wissensstrukturierung 316
E 1 3: Instruktionen zur Angabe von Pfeilvorzeichen 317
E 1 4: Instruktionen zur Vergabe von Gewichten 318
E 1 5: Kausalkarte „Rechtsextremismus" der Untersuchungsperson A01 316
E 1 6: Mehrfach genannte („zentrale") Konzepte aus allen Karten 328
E 1 7: Kartenausschnitt A06 Matrixdarstellung und Systemverhalten 332
E 1 8: Kartenausschnitt A06 alternative FCM Übersetzungen 333
E 1 9: Systemverhalten der untersuchten Kombinations und Gruppenkarten 342
E 1 10: Kausalkarte „Rechtsextremismus" von Gruppe erstellt 345
E 1 11: Signifikante Kollokationen des Begriffs Arbeitslosigkeit" 352
E 1 12: Signifikante Kollokationen des Begriffs „Rechtsextremismus" 352
E 1 13: Vorgehensmethodik zur Erstellung von FCM Modellen 355
XXVI Abbildungsverzeichnis
E 1 14: Datenblatt zur Ziel und Informationsbedarfsanalyse 357
E 1 15: Mögliche Architektur einer Softwarelösung zur FCM Modellierung 366
E 1 16: Beispiel Eingabemaske zur Konzepterfassung 370
E 1 17: Zusammenhang : Vorgehensmethodik und Modulen des HAUS 374
E 2 1: Laseranlage in Transportposition 379
E 2 2: Laseranlage in Reinigungsposition 379
E2 3: Vorgegebene HAUS Konzepte 396
E 2 4: Kundenanforderungen für die Formteilreinigung 399
E 2 5: Einflussgrößen auf Produktanforderungen (Critical Issue Grid) 400
E 2 6: Anforderungsgewichte und dynamische Hypothesen 405
E 2 7: Endgültige Kausalkarte des Umfeld Anforderungs Modells 406
E 2 8: „nested FCM" für die Kontrollvariable „Produktqualität" 407
E 2 9: Hauptanforderungen an die Technologie diodengepumpter Nd:YAG Laser.409
E 2 10: Kausalkarte des Technologie Machbarkeits Modells 413
E 2 11: Übersicht „Komponenten Modell für Nd:YAG Laser 414
E 2 12: Gesamtprojektmodell „Laserreinigungsanlage für Formteilformen" 416
E 2 13: Ablauf Prognose und Extrapolation bei Umfeldänderungen 423
Tabellenverzeichnis XXVII
Tabellenverzeichnis
Abschnitt B
B 3 1: Haupt und Teilaktivitäten der frühen Phasen der Produktentwicklung 58
B 3 2: Forschungsansätze der aktuellen Front End Forschung 79
B 3 3: Maßnahmen für erfolgreiches Front End Management 83
Abschnitt C
C 1 1: Methoden und Instrumente im Fuzzy Front End 150
C 3 1: Zusammenfassende Bewertung der neuen FFE Lösungen 220
Abschnitt D
D 2 1:Schwerpunktsetzung ausgesuchter Veröffentlichungen zu FCMs 259
D 2 2: Möglichkeiten zur Offenlegung von Kausalwissen 262
D 2 3: Ergebnisse alternativer FCMs zur Kausalkarte „Prüfungsergebnisse eines Stu¬
denten" bei fixierten Eingangswerten 282
D 2 4: Stoßrichtung von Modelltests 284
Abschnitt E
E 2 1: Informationsbedarfe für die Teilmodelle des HAUS 387
E 2 2: Allgemeine Informationsbedarfs und Informationsbedarfsdeckungsanalyse .388
E 2 3: Informationsbedarfs und Informationsdeckungsanalyse der Konzeptstudie 393
E 2 4: Funktionen und Funktionsträgeralternativen von Laserreinigungsanlagen 408 |
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