Donnerstag, 26. März 2020

Lässt sich Scrum auch in Hardwareprojekten nutzen?

Immer wieder taucht die Frage auf, ob denn Scrum auch für Hardwareprodukte geeignet sei. Die Konzepte in Scrum kommen aus der Hardwareentwicklung. Die frühe Scrum-Community hat sich viel von Toyota inspirieren lassen. Es gibt eine Vielzahl von Tools und Praktiken. Wie können wir uns das besser merken? Gehen wir dazu ein wenig in die Geschichte zurück.

Bücher über die Produktentwicklung bei Toyota

Zu Scrum und Hardware habe ich im Jahre 2018 bereits einen Beitrag geschrieben.

Toyota macht konsequent weiter, was andere vergessen haben

Seit den 1950er Jahren gibt es für jedes Modell bei Toyota einen Chief Engineer. Toyota war pleite und musste sich bei der Entwicklung neuer Autos auf wenige neue Modelle konzentrieren.
Der erste Chief Engineer Kenya Nakamura war von allen anderen Pflichten entbunden und sollte nur herausfinden, was den Crown so gut machte, dass er von vielen Leuten gekauft würde. Er sprach viel mit potenziellen Kunden und hat nach eigener Aussage wahrscheinlich jede Straße in Japan einmal befahren. Nakamura hatte keine disziplinarische Macht über seine Mitingenieure. Aber jeder wusste, dass es gut war, mit ihm zusammen zu arbeiten.

Die Idee des Chief Engineers hat Toyota aber nicht erfunden. Sie wurde von Tatsuo Hasegawa mitgebracht und umgesetzt. Hasegawa war vorher Flugzeugbauer. Seit der Jahrhundertwende hatten besonders die Flugzeugbauer eine spezielle Art, Maschinen zu konstruieren. Eine Art, die zunächst in Deutschland entwickelt und dann in der Welt verbreitet wurde. Sie war praktisch der Standard weltweit. Es gab deshalb nicht einmal einen besonderen Namen dafür. Toyota macht nur konsequent weiter, was bis zum Ende des Zweiten Weltkriegs die Norm war.

Was ist daran besonders? Die Herangehensweise zeichnet sich dadurch aus, dass die Konstrukteure durch viele kleine Experimente an Wissen gelangen. Sie steht damit in der Tradition von Otto Lilienthal oder den Gebrüdern Wright. Sie machten Experimente und dokumentierten ihre Erkenntnisse akribisch in Tabellen und Kennlinien. Sie wussten, dass Maschinen und die entsprechende Physik irgendwann so komplex werden, dass man sie nicht mehr mit mathematischen Formeln beschreiben kann. Dennoch brauchten sie für ihre Versuche eine gute theoretische Basis.
Zu Beginn haben die Konstrukteure ihre wesentlichen Wissenslücken formuliert. Dann haben sie sich mit Modellen die Zusammenhänge erarbeitet, bis sie größere Experimente wagen konnten. Wie sieht das heute konkret aus?

So sammeln wir Wissen

Wenn wir die Arbeitsweise von Ingenieuren vergleichen, fallen uns im Wesentlichen zwei Techniken auf.

a) Die eine Technik formuliert genaue Anforderungen. Auf diese Anforderungen hin wird entwickelt und getestet. Diese Herangehensweise ist in klare Phasen unterteilt und zielt darauf ab, die eine beste Lösung zu finden. Der Fachbegriff lautet point-based sequential engineering. Diese Arbeitsweise haben Nonaka und Takeuchi in ihrem Aufsatz damals beschrieben. Das Problem daran ist, dass damit die Zyklen sehr lang werden. Fehler werden spät entdeckt und korrigiert. Zudem dauert es lange, wenn unterschiedliche Fachdisziplinen widersprüchliche Ziele haben und Konflikte beizulegen sind.

b) Die ursprüngliche Technik der Flugzeugbauer zielt darauf ab, aus einer Menge von Lösungen eine gute Variante herauszufiltern. Statt die eine beste Lösung zu finden, starten die Konstrukteure mit mehreren Ansätzen gleichzeitig. Die Entwicklungszyklen überlappen sich. Das Wissen wird verdichtet. Der Fachbegriff lautet set-based concurrent engineering. Unterschiedliche Abteilungen oder Fachdisziplinen legen ihr Wissen in Form von Kennlinien, Skizzen und Checklisten übereinander, um gemeinsame Arbeitsbereiche zu finden.
Point-based und set-based engineering im Vergleich


Ist es nicht Verschwendungen, mehrere Ansätze gleichzeitig zu fahren? Zum einen macht diese Herangehensweise es möglich, dass in bestimmten Projekten überhaupt eine Lösung gefunden wird. Zum anderen widerlegen Zahlen die Verschwendung. Ein Artikel aus dem Jahr 2005 stellt fest, dass Toyota 150 Ingenieure braucht, um ein Auto zu entwickeln. Chrysler braucht 600 Ingenieure für die gleiche Arbeit und zudem doppelt so viel an Zeit (Ballé, Freddy, and Michael Ballé. "Lean development." Business Strategy Review 16.3 (2005): 17-22.). Toyota erarbeitet sich so wiederverwendbares Wissen (re-usable knowledge).

Toyota nutzt weitere Techniken, die wir kopieren können. Zunächst werden die technischen Schnittstellen zwischen unterschiedlichen Abteilungen verhandelt. Solange die Schnittstelle bedient wird, darf jeder hinter der Schnittstelle ändern, was nötig ist. Zum ist die Entwicklung im ganzen Unternehmen getaktet. Neue Komponenten werden zu verlässlichen Terminen veröffentlicht. Zur Not wird der Umfang reduziert, um den Termin zu halten. Technik- und Ausbildungsstandards sichern eine gleichbleibende Qualität bei den Mitarbeitern und verkürzen Durchlaufzeiten. Hinzu kommen Tools zur Automatisierung.

Was bedeutet das nun konkret in unseren Hardware-Scrum-Projekten?

Wir starten mit einem oder mehreren Grundmodellen und verfeinern diese sukzessive. Wir fassen unsere Wissenslücken zusammen. Es werden Experimente definiert, um Wissen zu erzeugen. Wir reden mit anderen Abteilungen, um in den Daten gemeinsame Arbeitsbereiche zu finden. Es werden technische Schnittstellen vereinbart, um Komplexität zu reduzieren. Tools für automatische Tests nehmen uns schließlich Arbeit ab.

Wer mehr wissen will, findet in diesen Quellen einige Anregungen:
  • Sobek II, Durward K., Allen C. Ward, and Jeffrey K. Liker. "Toyota's principles of set-based concurrent engineering." MIT Sloan Management Review 40.2 (1999): 67.
  • Morgan, James, and Jeffrey K. Liker. The Toyota product development system: integrating people, process, and technology. Productivity press, 2006.
  • Ward, Allen C., and Durward K. Sobek II. Lean product and process development. Lean Enterprise Institute, 2014.
  • Morgan, James M., and Jeffrey K. Liker. Designing the Future: How Ford, Toyota, and other World-Class Organizations Use Lean Product Development to Drive Innovation and Transform Their Business, McGraw Hill Professional, 2018.

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