Auch für die Produktentwicklung im Maschinen- und Anlagenbau lässt sich Scrum sinnvoll nutzen. 01.08.2018, 00:00 Uhr

Agiles Projektmanagement für die Entwicklung neuer Maschinen und Anlagen

Agiles Projektmanagement ist aktuell eines der Leitthemen wenn es um modernes Projektmanagement geht. Kaum eine Vortragsveranstaltung vergeht, auf der nicht in mindestens einem Beitrag darüber berichtet wird. Dabei finden sich häufig Erfahrungsberichte aus Softwareprojekten. In dieser Branche hat das agile Projektmanagement auch seine Wurzeln, schließlich lassen sich gerade Softwareprojekte mit klassischen Methoden schlecht managen, weswegen viele Projekte weder in der gewünschten Zeit noch im gewünschten Budget abgeschlossen werden. Doch nicht nur bei Softwareprojekten, sondern auch für die Produktentwicklung im Maschinen- und Anlagenbau lässt sich Scrum sinnvoll nutzen.

Bild 1 Rollen und Ablauf in einem Scrum-Projekt. Bild: Verfasser

Bild 1 Rollen und Ablauf in einem Scrum-Projekt. Bild: Verfasser

Die ProWerk GmbH Produkt- und Produktionsentwicklung berät mittelständische Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau. In dieser eher konservativ geprägten Branche werden in der Produktentwicklung in der Regel klassische Projektmanagementmethoden eingesetzt. In der letzten Zeit wurde jedoch häufiger der Wunsch an die Berater herangetragen, die Projekte mit einer agilen Management-Methode durchzuführen. Die Methode Scrum ist dazu gut geeignet, wobei einige Anpassungen vorgenommen werden müssen, wenn eine Maschine oder Anlage entwickelt werden soll und keine Software. Im Folgenden wird die Methode selbst sowie die erforderlichen Anpassungen der Methode für die Entwicklung von mechanischen oder mechatronischen Systemen beschrieben.

Was ist Scrum?

Scrum ist eine agile Projektmanagementmethode aus dem IT-Bereich und eine Umsetzung des Lean-Gedankens für die Entwicklung [1, 2]. Dies bedeutet, dass die Effizienz in der Entwicklung gesteigert und dass unnötige Tätigkeiten („Verschwendung“) vermieden werden. Der wesentliche Unterschied zu klas- sischen Projektmanagementmethoden ist, dass das Gesamtprojekt nicht als Ganzes geplant wird, sondern nur der nächste Projektzeitraum, der „Sprint“, woraus sich ein gänzlich anderer Projektverlauf ergibt. Ein Sprint hat eine Länge zwischen einer und vier Wochen, ein Zeitraum also, der hinsichtlich der Aufgaben und verfügbaren Kapazitäten recht genau abgeschätzt werden kann. Vorteile bieten sich daher insbesondere bei komplexen Projekten, bei denen der genaue zeitliche und inhaltliche Ablauf über die gesamte Projektlaufzeit nicht oder nur mit großem Aufwand geplant werden kann [1]. Insbesondere wenn sich im Projektverlauf Änderungen an der Ziel- und Aufgabenstellung oder auch in der Teamzusammensetzung und den verfügbaren Kapazitäten ergeben, zieht dies bei einem klassischen Projektmanagement eine komplette Umplanung des Projekts nach sich – bei einem agilen Projekt können diese Änderungen jederzeit gezielt eingesteuert werden.

In einem Scrum-Projekt gibt es verschiedene Rollen [3] (siehe auch Bild 1). Die Stakeholder sind die Auftrag- geber des Projektes und werden regelmäßig im „Sprint Review“ über die Inhalte und Ergebnisse des Projektes informiert werden. Der „Product Owner“ ist der für das Gesamtprojekt verantwortliche Mitarbeiter. In einem klassischen Projekt wäre er der Projektmanager. In einem Projekt gibt es weiterhin das Projektteam, in dem die einzelnen Aufgaben bearbeitet werden. Zusätzlich gibt es in vielen Projekten noch den „Scrum-Master“, der dafür sorgt, dass die Regeln von Scrum eingehalten werden.

Ein Sprint ist in insgesamt drei Phasen untergliedert [4]. Zunächst gibt es ein Planning, in dem die Aufgaben für die nächste Sprint-Phase geplant und festgelegt werden. Die Planung basiert auf einem „Product Backlog“. Im Product Backlog werden alle Aufgaben gesammelt, die im Rahmen des Gesamtprojektes anfallen. Von außen, zum Beispiel von Kunden, Lieferanten oder auch vom Team selbst, gibt es zusätz- lichen Input für das Product Backlog. Aus dem Product Backlog werden die Aufgaben für den nächsten Sprint ausgewählt und in das Sprint Backlog übertragen, das dann im Sprint Planning an das Team übergeben wird. Das Team sollte in diesem Zuge auch die für die Bearbeitung der Aufgabe erforder-liche Kapazität schätzen und sich damit dazu bekennen, die Aufgabe auch im Zeitraum des Sprints abzuarbeiten.

Während des Sprints bearbeitet das Team eigenverantwortlich die Aufgabe. In einem täglichen „Daily Scrum“ wird über den Status der Aufgaben kurz berichtet. Nach Abschluss der Sprint-Phase stellt das Team die Ergebnisse dem Product Owner und den Stakeholdern im Review vor. Anschließend beginnt der Kreislauf vorn vorne.

Es hat sich gezeigt, dass in der Software-Entwicklung außerordentliche Effizienzgewinne in den Projekten erzielt wurden [5]. Nun lässt sich diese agile Methode prinzipiell auch für alle anderen Bereich außerhalb der Softwareentwicklung nutzen. Welche Vor- und Nachteile ergeben sich daraus?

„Alter Wein in neuen Schläuchen?“

In verschiedenen von ProWerk begleiteten Entwicklungsprojekten im Maschinenbau haben sich in Abhängigkeit der Managementmethode deutliche Unterschiede in der Art und Weise, wie der Projektablauf gestaltet wird, gezeigt. Auch im klassischen Projektmanagement wird die Gesamtaufgabe in kleinere Arbeitspakete unterteilt, allerdings werden dann die Aufgaben bereits zu Projektbeginn festgelegt, bei einem Scrum-Projekt immer erst im Laufe des Projektes. Zum Anfang eines Maschinenentwicklungsprojekts steht in der Regel das Lastenheft, also der Wunschzettel des Vertriebs. In einem klassischen Projekt wird dann als Antwort der Entwicklungsabteilung ein Pflichtenheft ausgearbeitet, das vom Auftraggeber bestätigt und freigegeben wird. Während des Projektes wird dann eine Maschine entwickelt, die die Angaben aus dem Pflichtenheft erfüllt.

In einem Scrum-Projekt kann es auch ein Pflichtenheft geben, jedoch wird dieses erst im Laufe des Projektes er- arbeitet und laufend erweitert. Zusätzlich kann sich das Lastenheft im Projektverlauf ändern, indem sich zum Beispiel neue Marktanforderungen, wie zum Beispiel neue Technologien oder neue zu bearbeitende Werkstücke, ergeben haben, die im Projekt gleich mit berücksichtigt werden sollen. Diese neuen Anforderungen werden im Rahmen des Sprint Planning gesteuert in das Team getragen und dann in einem Sprint umgesetzt. In einem klassischen Projekt ist das Einsteuern von Änderungen am Lastenheft ungleich schwerer, da dies die Umplanung des gesamten restlichen Projektverlaufs zur Folge haben kann. Da die Komplexität dann schwer beherrschbar wird, ergeben sich Projektverzögerungen und Entwicklungskostenerhöhungen.

Für den Auftraggeber und das Management erfordert die Umsetzung eines Scrum-Projektes allerdings einige Geduld, da sie nicht schon zu Projektbeginn wissen, wie die zu entwickelnde Maschine ausgestaltet sein wird. Dies ergibt sich erst im Laufe des Projektes. Zusätzlich ist auch die Gesamtlaufzeit des Projektes nicht genau definiert. Hier ist folglich eine erhöhte Toleranz erforderlich.

Ein weiterer Unterschied ergibt sich aus der Aufgabe des Projektleiters bzw. Product Owners. Während er in einem klassischen Projekt an den wesent- lichen Entscheidungen beteiligt ist und in der Regel auch die Verantwortung für die Ergebnisse übernimmt, agiert er in einem agilen Projekt eher als Coach und Mentor für das Projektteam. Die Teammitglieder sollen die Verantwortung für die Projektergebnisse tragen und der Product Owner lenkt das Team in die richtige Richtung. Wenn nun ein Unternehmen von einem klassischen Projektmanagement auf Scrum umstellt, kann es passieren, dass sich der Product Owner zu stark zurück nimmt und die Gesamtverantwortung nicht mehr trägt. Das führt dazu, dass es im Projektteam ein Vakuum gibt und das Team nicht vorankommt. Hier muss der Product Owner dann intensiv mit dem Team zusammenarbeiten, wobei er darauf achten sollte, nicht die Ergebnisse vorwegzunehmen, sondern die Teammitglieder dazu zu bringen, ihre eigenen Vorstellungen und Gedanken für das Ergebnis einzubringen.

Effiziente und zielgerichtete Entwicklung und trotzdem einfacheres Projektmanagement

Im Maschinen- und Anlagenbau gibt es in den Unternehmen häufig relativ starre Strukturen und Entwicklungsteams, die seit vielen Jahren zusammenarbeiten. Aus den verkürzten Lebenszyklen der Produkte resultiert, dass immer häufiger eine Maschinenbaureihe überarbeitet oder komplett neue Maschinen entwickelt werden müssen. Daraus resultiert ein hoher Arbeitsanfall in der Entwicklung, der ein Team lähmen kann. Hier kann es sehr sinnvoll sein, die Projektmanagementmethode zu ändern und auf die agile Methode Scrum umzustellen. Dadurch wird für die einzelnen Mitarbeiter die jeweilige Aufgabe klarer – er kann sich stärker fokussieren. Weiterhin verlagert sich die Ergebnisverantwortung vom Projektleiter auf die Mitarbeiter, so dass sich auch der Projektleiter stärker auf seine eigentliche Tätigkeit – coachen und lenken der Mitarbeiter – fokussieren kann. Die gesamte Entwicklung erfolgt dann mit einem stärkeren Fokus auf abgegrenzte Aufgaben. Dadurch steigt in der Regel die Effizienz des Teams deutlich an. Zusätzlich wird die Arbeit im Team viel transparenter – auch für das Management im Unternehmen.

Das Management eines Projektes wird durch Scrum bei komplexen Projekten deutlich vereinfacht. Die Planung eines komplexen Entwicklungsprojektes erfordert einen hohen Zeitaufwand. In der Realität wird die Planung dann im Projektverlauf mehrfach abgeändert und der Plan muss ent-sprechend häufig überarbeitet werden. Allerdings sollten auch in einem Scrum-Projekt einige Ecktermine für das Projekt vereinbart werden, zu denen zum Beispiel die Konzeptphase abgeschlossen sein soll. Dies ist im Maschinenbau insbesondere in größeren Unternehmen erforderlich, wenn ein Produktentwicklungsprozess vorliegt, bei dem zu festgelegten Zeitpunkten bestimmte Ergebnisse vorliegen müssen, um über den Fortgang des Projektes zu entscheiden. Aber auch in kleineren Unternehmen sollten solche Ecktermine vereinbart und an das Team kommuniziert werden.

Berücksichtigung der Zielkosten (Herstellkosten) bei der Entwicklung

Die Methode Scrum kommt aus der Softwareentwicklung und hat zum Ziel, den Entwicklungsprozess selbst effizienter zu gestalten und somit die Entwicklungskosten zu reduzieren. Für Softwareprodukte ist dies ein relevantes Thema, da die Entwicklungskosten der wesentliche Posten für die Produktkosten sind. Im Maschinen- und Anlagenbau spielen die Entwicklungskosten hingegen eine geringere Rolle, da sie auf die zu verkaufenden Maschinen und Anlagen verteilt werden. Der wesentlich größere Kostenblock sind die zukünftigen Herstellkosten des neu zu entwickelnden Produkts. Daher sollten in einem Entwicklungsprojekt für eine neue Maschine oder Anlage nicht nur die Entwicklungskosten im Fokus stehen, sondern vielmehr die Herstellkosten der Maschine. Dazu ist es notwendig, die Scrum-Methode bei der Anwendung im Maschinen- und Anlagenbau zu adaptieren und um Elemente des Zielkostenmanagements zu erweitern.

ProWerk setzt im Zielkostenmanagement den Kostennavigator ein, mit dem die Herstellkosten für eine Maschine während der gesamten Entwicklungsdauer von Beginn des Projektes an prognostiziert werden. Somit können von Beginn an die Kostentreiber identifiziert und entsprechend behandelt werden. In ein Zielkostenprojekt werden neben der Entwicklungsabteilung auch die anderen Abteilungen aus dem Unternehmen, die einen Anteil an den Herstellkosten haben, beteiligt (siehe auch Bild 2).

Bild 2 Zusammenarbeit im Team bei einem Zielkostenprojekt. Bild: Verfasser

Bild 2 Zusammenarbeit im Team bei einem Zielkostenprojekt. Bild: Verfasser

Im Rahmen des Zielkostenmanagements werden nun für jede Baugruppe, und bei wichtigen Komponenten auch für jedes Bauteil, Zielkosten festgelegt und an die Mitarbeiter kommuniziert (Bild 3).

Bild 3 Jedes Teammitglied erhält ein Kostenziel und muss im Projekt laufend die Herstellkosten bestimmen. Bild: Verfasser

Bild 3 Jedes Teammitglied erhält ein Kostenziel und muss im Projekt laufend die Herstellkosten bestimmen. Bild: Verfasser

Häufig wissen die Mitarbeiter nur das Gesamtziel für eine Maschine, nicht jedoch was das für die von ihnen zu bearbeitende Baugruppe bedeutet. Damit lässt sich das Zielkostenmanagement ideal mit dem Scrum-Projektmanagement verbinden. Wird zum Beispiel in einem Sprint eine Baugruppe ausgearbeitet, dann werden parallel dazu die Herstellkosten kalkuliert. In der Regel sind die kalkulierten Herstellkosten bei den ersten Konzepten zu hoch. Nun lässt sich jedoch als neue Aufgabe für einen nächsten Sprint die Überarbeitung der Baugruppe nach Kostengesichtspunkten definieren – d.h. dass die Entwicklung der Baugruppe länger dauert als ursprünglich angenommen, die Zielkosten dafür jedoch erreicht werden. Ebenso können in einem Sprint die Aufgaben für den Einkauf oder die Arbeitsvorbereitung zu Anfragen oder Detailkalkulationen definiert werden. Ein hoher Anteil des Aufwands, der erforderlich ist um die Zielkosten zu erreichen, wird bereits in der Konzeptphase aufgebracht. In dieser Phase lassen sich Änderungen viel einfacher mit deutlich geringerem Aufwand einbringen als zum Ende der Detailphase oder zu dem Zeitpunkt, wenn die Kalkula- tion für einen Prototypen erstellt ist.

Nur das nutzen, was dem Unternehmen messbare Vorteile bringt

Ein Scrum-Projekt im Maschinen- und Anlagenbau bietet allerdings nicht nur Vorteile (Bild 4).

Bild 4 Vor- und Nachteile bei der Durchführung von Scrum-Projekten. Bild: Verfasser

Bild 4 Vor- und Nachteile bei der Durchführung von Scrum-Projekten. Bild: Verfasser

Insbesondere bei kleineren Projekten ist der Kommunikations- und Koordinationsaufwand allein durch die Regeltermine nicht zu unterschätzen. Weiterhin erfordert das Arbeiten in agilen Projekten die Änderung der Verantwortlichkeiten im Unternehmen. Die Mitarbeiter werden viel stärker bereits in die Planung des Projektes bzw. des nächsten Sprints einbezogen. Auf der anderen Seite muss das Management des Unternehmens auch damit leben, dass zu Beginn des Entwicklungsprojektes noch kein festes Pflichtenheft vorliegt und dass sich die Maschinenkonzeption im Projektverlauf gegebenenfalls mehrfach ändern wird. Das Management weiß also noch nicht genau, was es nach Abschluss des Projektes bekommt.

Diese Arbeitsweise erfordert ein entsprechendes Umdenken in den Unternehmen und auch eine Änderung in der Führungskultur. Daher ist es sinnvoll, nicht immer gleich alle Facetten des agilen Projektmanagements in den Unternehmen einzuführen, sondern nur die Punkte, die zum Unternehmen und den Mitarbeitern passen. In einem zweiten Schritt lassen sich dann auch die restlichen Aspekte des agilen Projektmanagements umsetzen. So kann zum Beispiel zur Einführung von Scrum ein festes Lastenheft vereinbart werden und dieses auch im gesamten Projektverlauf als fix angenommen werden. Auch sollten Ecktermine für das Projekt vereinbart werden, zu denen bestimmte Themen- blöcke abgeschlossen sind. Dadurch lässt sich der zeitliche Verlauf des Gesamtprojektes besser abschätzen. Es hat sich auch herausgestellt, dass insbesondere in den ersten agilen Entwicklungsprojekten ein starker Product Owner, der die Gesamtverantwortung für das Projekt übernimmt, entscheidend für den Projekterfolg ist.

Zur Dokumentation von Scrum-Projekten finden sich verschiedene Hinweise in der Literatur. Von Excel-Listen über Scrum-Boards zur Visualisierung bis zu spezieller Software ist hier alles denkbar. Es empfiehlt sich gerade zu Beginn die Mittel einzusetzen, die die Mitarbeiter bereits aus anderen Projekten und Themenfeldern kennen. In einigen Unternehmen wird viel visualisiert, dann sollten auch die Sprints im Scrum-Projekt visualisiert werden. In anderen Unternehmen wird viel mit ToDo-Listen gearbeitet, dann ist eine Excel-Liste als Product Backlog zu Beginn sicher eher zielführend. Insgesamt sollte die Methode folglich an die Rahmenbedingungen des Unternehmens angepasst werden.

Zusammenfassung

Scrum als eine der Methoden für ein agiles Projektmanagement kann auch für Entwicklungsprojekte im Maschinen- und Anlagenbau erfolgreich eingesetzt werden. Dadurch lässt sich die Effizienz in der Produktentwicklung deutlich steigern. Es ist allerdings erforderlich, dass die Methode auf die Gegebenheiten in dem jeweiligen Unternehmen angepasst wird und dass sich alle Akteure über ihre Rollen klar werden. Es reicht nicht einfach zu sagen, dass zukünftig die Entwicklung im Rahmen eines Scrum-Projektes erfolgt, sondern die Verantwortlichkeiten und die Führungskultur im Unternehmen muss entsprechend mit angepasst werden. Bei der Entwicklung sollte dann auch ein Zielkostenmanagement erfolgen, da dies ideal zu einem agilen Projekt passt. Hierzu kann zum Beispiel der ProWerk-Kostennavigator genutzt werden, mit dem die Herstellkosten der Maschine von Beginn der Konzeptphase an prognostiziert werden. Somit können erneute Überarbeitungen der Konzepte aus Kostensicht frühzeitig mit eingebracht werden.

Literatur:

[1] Poppendieck, M.; Poppendieck, T.: Lean Software Development: An Agile Toolkit, Addison-Wesley, Upper Saddle River, 2003

[2] Foegen, M.: Der Ultimative Scrum Guide 2.0, wibas, Darmstadt, 2014

[3] Scrum Alliance: Agile Atlas, V 2017.07.31.

[4] Schwaber, K.; Sutherland, J.: The Scrum Guide, www.Scrumguides.org, 07/2016

[5] Röpstorff, S.; Wiechmann, R.: Scrum in der Praxis: Erfahrungen, Problemfelder und Erfolgsfaktoren, dpunkt.verlag, 2012

Dr.-Ing. Jens Köhler, Senior Consultant, ProWerk GmbH
Kontakt: ProWerk GmbH Produkt- und Produktionsentwicklung, Hermann-Sievers-Weg 2, 30900 Wedemark
Tel.: 01 72/7 19 55 50 E-Mail: info@prowerk.eu
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