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DSM-Anwendung im Komplexitätsmanagement

Verursacht durch die vom Markt geforderte Multifunktionalität und Individualität nimmt Komplexität gerade in technischen Produkten beständig zu. Ein Komplexitätsanstieg in Prozessen und Organisationsstrukturen leitet sich direkt daraus ab: Diese Komplexität des Produktes schlägt sich nicht nur in der geometrischen und funktionalen Ausprägung des Produkts nieder, sondern sie findet sich auch in den Prozessen, in Unternehmensstrukturen und -organisationen und nicht zuletzt in der schwieriger werdenden Kommunikation der beteiligten Menschen untereinander wieder. Effizient mit vielfältigen Arten von Komplexität umzugehen wird daher mehr und mehr zum entscheidenden Erfolgsfaktor.

Es sind vor allem die Vielzahl und die Vernetztheit unterschiedlicher Systembestandteile, die die Handhabung komplexer Systeme so schwierig machen. Auch deren Beziehung zum Umfeld und ein dynamisches Systemverhalten erschweren das Verständnis. Gerade in der technischen Entwicklung ist die Systemstruktur meist nur unvollständig bekannt, was zu einer erheblichen Unsicherheit im Umgang mit dem System führt und die Maxime „Never touch a running system!“ geprägt hat.

Es existieren heute unterschiedlichste Ansätze zum Umgang mit komplexen Systemen (Modulstrategien, Variantenmanagement, Netzwerktheorie etc). Allen ist gemein, dass der Schlüssel zur Komplexitätsbeherrschung in der Betrachtung der strukturellen Zusammenhänge innerhalb vernetzter Systeme liegt.

Strukturen und Vernetzungen zu identifizieren und sichtbar zu machen und somit die Komplexität für den Menschen erfassbarer und lesbarer zu machen, bedeutet für die Unternehmen einen Wettbewerbsvorteil. Die Methoden der Design Structure Matrix (DSM) sind dabei schon lange ein etabliertes Mittel, um die Strukturen technischer Produkte zu erfassen und zu handhaben.

Die DSM-Methode kann helfen, die benötigte Transparenz herzustellen und Strukturen und Zusammenhänge in Produkten und Prozessen zu abstrahieren und erfassbarer zu machen. Hier liegt eindeutig die Stärke der Methodik, die einen immer breiteren Nutzerkreis auch in der industriellen Anwendung findet. In der Automobilindustrie werden beispielsweise funktionale und geometrische Produktarchitekturen in der Fahrzeugsicherheit, das Prozessmanagement in der Entwicklung und die Modularisierung von Teilsystemen auf diese Art bearbeitet. Diese Modularisierung geschieht auf Basis der Verknüpfung funktionaler und geometrischer Elemente untereinender, wodurch auf einem bestimmten Abstraktionsniveau Teilstrukturen identifiziert werden, aus denen sich dann separate Module bilden lassen.

Die Methoden der DSM werden auch in vielen weiteren industriellen Anwendungen genutzt, etwa der Luft- und Raumfahrt, der Konsum- und Investitionsgüterindustrie und weiteren technisch orientierten Disziplinen. Adressiert werden nicht allein Fragen der Produktstrukturierung, sondern auch die Gestaltung von Aufbau- und Ablauforganisationen und Marktzusammenhängen. Dabei bieten diese Ansätze die Chance, komplexe Strukturen effektiv zu nutzen, etwa hinsichtlich innovativer Funktionen, flexibler Prozesse oder zur Gestaltung von Produkten, die weniger anfällig für Produktpiraterie sind.

Für die Modelle solcher komplexen Systeme steht eine Vielzahl von Analysemöglichkeiten zur Verfügung. So können zum Beispiel Strukturmerkmale wie etwa besonders eng vernetzte Gruppen von Mitarbeitern, Iterationen in Prozessen oder Bauteile mit einer besonders hohen technischen Änderungsanfälligkeit identifiziert werden. Umfangreiche Systeme können zudem über Komplexitätskennzahlen schnell und effizient erfasst und beschrieben werden, um so Verbesserungsprojekte zielgerichtet zu steuern. Zuletzt ist es auch möglich, die Strukturen, die ein System aufgrund seiner Randbedingungen haben sollte, mit bestehenden Strukturen abzugleichen: So kann es beispielsweise sein, dass die Aufbauorganisation eines Unternehmens die Kommunikation im Prozess nur unzureichend unterstützt. Die Kommunikation zwischen organisatorisch getrennten Konstruktions- und Berechnungsabteilungen sind typische Vertreter für solche Szenarien. Werden die Beziehungen zwischen den Mitarbeitern, die sich durch den Informationsaustausch im Prozess ergeben, mit den Beziehungen, die die Aufbauorganisation bereitstellt, verglichen, so können Schwachstellen in der Aufbauorganisation und den bestehenden Teamstrukturen identifiziert werden. Für die Zusammenarbeit von Konstruktion und Berechnung können so beispielsweise Teamstrukturen gefunden werden, die für die integrierte Bearbeitung einzelner Teile des Produktes zuständig sind.

Die Methoden der Design Structure Matrix sind vielfältig. So sind hier besonders die Domain Mapping Matrix (DMM) und die Multiple-Domain Matrix (MDM) zu nennen. Während die DSM besonders die Wechselwirkungen innerhalb einer spezifischen Sicht auf ein System fokussiert, können mittels einer DMM die Wechselwirkungen zwischen zwei unterschiedlichen Systemsichten („Domänen“ genannt) modelliert und analysiert werden. Eine MDM bietet dann die Möglichkeit, komplette Systeme mit einer Vielzahl von Sichten aus unterschiedlichen DSMs und DMMs zusammenzustellen und genauer zu untersuchen.

Weitere Ansätze zum Komplexitätsmanagement sind vielfältig. System Dynamics, Systems Engineering oder die Kybernetik etwa betrachten komplexe Systeme mit einem ähnlichen Fokus, und so existieren eine Vielzahl weiterer Modellierungs- und Analysemethoden. Da die meisten dieser Methoden auf Matrizen beruhen, ist es möglich, mittels MDM auch unterschiedliche Modelle zusammenzuführen.

Komplexität kann auf unterschiedlichem Wege angegangen werden, sowohl in der Planung und Auslegung von Systemen wie auch in einer dedizierten Analyse bestehender Systeme, die in der Folge verbessert werden. Dabei folgt der typische Ablauf eines solchen Projekts immer den gleichen zentralen Fragen:

1. Was muss betrachtet werden?
Zunächst wird die Systemgrenze gezogen, und es werden relevante Sichten („Domänen“) innerhalb des Systems identifiziert. In einem zweiten Schritt werden dann Beziehungsarten zugeordnet, d.h. es wird festgelegt, ob und wie eine Domäne mit einer anderen Domäne in Wechselwirkung steht. Schließlich werden für jede einzelne Domäne die Systembestandteile zusammengestellt.
Für das Beispiel der Zusammenarbeit von Konstruktion und Berechnung sind die relevanten Domänen beispielsweise die Mitarbeiter, die Funktionen, die simuliert werden, und die Komponenten, die auszukonstruieren sind. Die Mitarbeiter sind jeweils verantwortlich für entweder die Konstruktion von Komponenten oder die Simulation Funktionen, und die Komponenten setzen gewisse Funktionen im Produkt um.

2. Wo sind direkte Zusammenhänge?
Sind die Systemgrenze und das prinzipielle Schema der Systembestandteile zusammengestellt, können diese vernetzt werden. Als Anhaltspunkt dienen dabei die Beziehungsarten, die zuvor festgelegt wurden. Die Vernetzung kann auf unterschiedlichste Arten zusammengestellt werden, etwa aus unterschiedlichen bestehenden Modellen oder durch das Parsen bestehender Datenbanken, oder auch im Rahmen von Workshops und Befragungen im Unternehmen.
Im Falle der Zusammenarbeit von Konstruktion und Berechnung gilt es nun, die Zuständigkeiten der Mitarbeiter abzubilden, was zum Beispiel auf Basis der Lastenhefte möglich ist. Die Zusammenhänge von Komponenten und Funktionen wiederum lässt sich auf Basis der Berechnungsmodelle ermitteln.

3. Was hängt indirekt zusammen?
Aus den direkten Zusammenhängen lassen sich dann indirekte Zusammenhänge ableiten und errechnen, die das System besser charakterisieren und die die Wechselwirkungen zwischen den Domänen vertiefend abbilden. Sie dienen neben den direkten Vernetzungen als weitere Grundlage zur Ermittlung auffälliger Elemente.
Für das Beispiel der Zusammenarbeit von Konstruktion und Berechnung besteht die indirekte Vernetzung zwischen den Mitarbeitern in der Konstruktionsabteilung und den Mitarbeitern der Berechnungsabteilung. Über den „Umweg“ der direkt bestehenden Verantwortungen ist es somit möglich zu ermitteln, wie einzelne Mitarbeiter miteinander in Bezug stehen.

4. Welche Zusammenhänge sind auffällig?
Anhand der direkten und indirekten Vernetzungen können in der Folge eine Vielzahl von Analysen durchgeführt werden. Es können strukturelle Merkmale, etwa Cluster oder Kreisschlüsse untersucht werden, etwa wenn es zu Resonanzen in einer mechanischen Struktur kommt. Es können Kennzahlen ermittelt werden, die die Intensität und Ausprägung der Vernetzung beschreiben. Und es können verschiedene Ebenen der Vernetzung miteinander verglichen werden. Auf jedem Wege ist es möglich, solche Teilstrukturen zu identifizieren, die besonders auffällig sind. Dies erfordert einen hohen Interpretationsaufwand, da es keine Patentrezepte gibt (und geben kann), anhand derer solche Teilstrukturen immer eindeutig zu finden sind.
Auf die Konstruktion und die Berechnung übertragen bedeutet dies etwa, dass aus der ermittelten indirekten Vernetzung solche Gruppen von Mitarbeitern gesucht werden, die besonders intensiv miteinander vernetzt sind – dies deutet nämlich darauf hin, dass die Komponenten und Funktionen, die von ihnen betreut werden, besonders eng vernetzt sind und daher in der Entwicklung besonders viele Iterationen zur Abstimmung benötigen. In der Matrix der Vernetzung der Mitarbeiter untereinander wird sich so eine Teilstruktur als stark vernetzter Cluster darstellen.

5. Wie kann das Wissen genutzt werden?
Schlussendlich gilt es, aus den abstrakten Ergebnissen der Systemanalyse konkrete Handlungsanweisungen abzuleiten und umzusetzen. Eine zentrale Hilfestellung sind dabei die im ersten Schritt festgelegten Domänen und Relationsarten, die vorgeben, welche Bedeutung hinter welchem Ergebnis steckt.
In der Konstruktion und Berechnung sind aus den im vorigen Schritt identifizierten Clustern also Teamstrukturen abzuleiten, die dann in der Projekt- oder Entwicklungsorganisation zu verankern sind.

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