Nikon Corporation: Model-based Systems Engineering gleicht Komplexitätsanstieg aus

Nikon ist eine Weltmarke und Marktführer in der optischen Messtechnik. Das Besondere: Nikon ist das einzige Unternehmen seiner Branche, das seine Linsen und Vergrößerungsgläser selbst herstellt, um eine hochwertige Qualität zum Wohle der Kunden sicherzustellen. Die Bandbreite der von Nikon Instruments Business angebotenen Anwendungsbereiche und Produkte ist dabei hoch diversifiziert, um die verschiedensten Bedürfnisse angemessen befriedigen zu können und reicht dabei von Anwendungen in der Biowissenschaft bis zur industriellen Ausrüstung.

Nikon arbeitet im Bereich der Mikroskop-Entwicklung am Rande des technisch Möglichen und unterstreicht damit seine Fähigkeit, konsequent die Bedürfnisse seiner Kunden vorauszuahnen. Neue Funktionen werden konsequent auf den Markt gebracht, um so den zahlreichen spannenden Ideen und Fragestellungen von Wissenschaftlern und Ärzten gerecht zu werden.

Akitoshi Suzuki, Chefingenieur der Business Unit Microscope Solutions, berichtet in diesem Beitrag über seine Erfahrungen bei der Reorganisation des Entwicklungsprozesses gesprochen, an dessen Ende im Jahr 2017 die erfolgreiche Einführung von iQUAVIS stand.

Herausforderungen der Produktentwicklung bei innovativen Produkten aufgrund von erweitertem Funktionsumfang: Komplexitätsanstieg

„Ursprünglich bestand das Mikroskop nur aus Optik, mechanischem Antrieb und elektrischer Beleuchtung. Dann wurde das Thema Elektronik immer mehr vorangetrieben, um das Mikroskop in einer vom Menschen isolierten Umgebung zu verwenden – mit der Entwicklung neuer höherer Auflösungen und durch das Voranschreiten der Informationstechnologie, wurden die Bedürfnisse in der Mikroskopie gelenkt von der „Analyse mit dem bloßen Auge“ hin zur „Analyse von Bilddaten und der entsprechenden Datenverarbeitung“.

Durch den starken Anstieg möglicher Funktionen und höherer Leistung haben wir beschlossen, dass wir keine wettbewerbsfähigen Produkte mehr entwickeln können, wenn wir nicht grundsätzlich unsere eigenen Prozesse und Entwicklungsmethoden verändern. Uns war von Anfang an bewusst, dass eine solche Veränderung ohne externe Hilfe sich als schwierig gestaltet. Aus diesem Grund haben wir inzwischen eine etablierte Zusammenarbeit mit Information Services International-Dentsu Ltd. (ISID) und ITID Consulting Co., Ltd (ITID) begründet. Sie gestalten mit uns zusammen unsere Organisation und halten uns regelmäßig den Spiegel vor.“

Change – Methoden, Prozesse und Mindset ändern sich!

Zentraler Punkt war, dass wir ohne Verzögerungen die Entwicklung vorantreiben und uns parallel zum Tagesgeschäft auf die wachsenden Produktanforderungen einstellen konnten. Ergebnis: Neue Prozesse und insbesondere neue Entwicklungsmethoden einführen und das Bewusstsein und die Denkmuster unserer Mitarbeiter verändern.

Essentiell waren für uns neue Methoden zur Problemlösung – gerade in der frühen Spezifikationsphase unserer Produkte – aber auch das Überdenken des „Gate-Konzepts“ für regelmäßigere Abstimmungen und Überprüfungen des Entwicklungsziels und ein korrespondierendes Risikomanagement mit mehrdimensionalen Bewertungskriterien, Testplänen und vielem mehr. Das begleitet uns nun erfolgreich seit bereits 10 Jahren.

Start und erste Erfolge: 80%ige Reduzierung von Qualitätsproblemen

Einige Beispiele: Vor der Änderung unsere Prozesse haben wir den Design Review nur zweimal im Projekt durchgeführt: zu Beginn des Prototyping und zu Beginn der Massenproduktion. Wenn Unstimmigkeiten auftraten, musste die Entwicklung für das Nacharbeiten viel Zeit und Geld aufbringen. Nun gehen wir sehr viel kleinschrittiger vor und konnten die notwendige Nacharbeit unglaublich reduzieren und somit immer viel genauer tracken, wo wir gerade im Prozess tatsächlich stehen.

Wir haben eine Support-Organisation eingeführt und bewusst auf eine Mischung aus erfahrenen und jungen Mitarbeitern gesetzt; und zwar aus verschiedensten Abteilungen. Sie konzentrieren sich neben der Methoden-Weiterentwicklung auf die Analyse der Pläne und Gate-Reviews und berichten dabei nicht nur vierteljährlich an das Management sondern auch regelmäßig an ihre Kollegen aus den Projekten. Der Projektstatus wird dabei anhand von mehrdimensionalen Indikatoren aus den Bereichen Qualität, Kosten, Zeitplan und auch Güte der Prozessanwendung bewertet.

So können Mitarbeiter projektübergreifend lernen! Im Jahr 2015 konnten Qualitätsprobleme an Prototypen und am Produkt insgesamt um 80% reduziert werden und die tatsächlichen Kosten der Entwicklung entsprachen weitgehend der ursprünglichen Planung. Die Anwendung und Prozesstreue sind unglaublich gut geworden, weil der Prozess in den Köpfen der Mitarbeiter verankert und verstanden wurde – aber wir sind nur begrenzt schneller geworden.“

Beschleunigung des Projekts durch den Einsatz von iQUAVIS

Um nun wirklich den Prozess zu verkürzen, haben wir ab der zweiten Jahreshälfte in 2015 iQUAVIS eingesetzt – zunächst noch stark im Bereich Projektmanagement. Wir visualisieren das Projekt und die Zusammenhänge zwischen den einzelnen Aufgaben und Aktivitäten.

Vor der Einführung von iQUAVIS waren viele einzelne Produktbeschreibungen und Datenblätter über die gesamte Business Unit verteilt und mussten zur Fortschrittsverwaltung manuell zusammengeführt und analysiert werden. Durch die Einführung von iQUAVIS sind wir nun in der Lage, den aktuellen Stand im Projekt viel schneller zu erfassen und verständlich aufzubereiten.

In Zusammenarbeit mit ISID haben wir einen Mechanismus zur effizienten Fortschrittsanalyse, Laufzeitanalyse und Ressourcenanalyse in iQUAVIS integriert. Die Fortschrittsinformationen jeder Abteilung werden automatisch in den Projektmasterplan aufgenommen und ein detaillierter Zeitplan jeder Aufgabe ist auch verfügbar.

Mit dem Einsatz von iQUAVIS im Projekt sind Fortschritt, mögliche Verzögerungen und Ressourcenzuweisung klar erkennbar und Maßnahmen können früher getroffen werden. Es ist jetzt möglich, die Abhängigkeiten einzelner Aufgaben zu erkennen, flexibel bei der Priorisierung von Aufgaben entsprechend der Situation zu reagieren und zu überlegen, wie Arbeitsbelastung und Risiken reduziert werden können.

Visualisierung der Systemarchitektur

Die Business Unit Microscope Solutions hat aufbauend auf den ersten Erfolgen mit iQUAVIS das Thema Systems Engineering und Systemmodellierung mit iQUAVIS seit 2017 nun richtig ins Visier genommen. Ziel ist, auf Basis der Systemarchitektur, technische Probleme frühzeitig zu erkennen, zu untersuchen und an den Projektfortschritt zu koppeln.

Wir modellieren nun Anforderungen, Funktionen, Komponenten, Montageaspekte und auch Measures of Effectiveness und können unser Produkt nun noch viel besser verstehen – aufgrund der Transparenz der Zusammenhänge zwischen den Elementen. So leiten wir auch Verbesserungsmaßnahmen zur Kundenbedürfnisbefriedigung ab.

„Anstatt Prototypen direkt aus irgendeiner Idee heraus zu konstruieren, legen wir zunächst in der Upstream-Phase unsere Prioritäten und definieren im Übrigen auch, was wir nicht tun müssen! Es ist ungemein wichtig, bereits in einer frühen Projektphase eine intensive Kosten- und Zeitplanung durchzuführen.“

Akitoshi Suzuki

Und nun?

„Wir werden den Einsatz von iQUAVIS auf die Fertigungsprozesse ausweiten und das Werkzeug somit nicht nur in der Entwicklungsphase einsetzen. Darüber hinaus transferieren wir das Konzept der Systemarchitektur und die gewonnenen Erkenntnisse in weitere Business Units.

Das Ziel ist, ganzheitlich die Einführung von Systems Engineering und iQUAVIS zu stärken, indem wir eine Support-Organisation aufbauen, die nicht nur die Prozessveränderungen begleitet, sondern auch in das Werkzeug mit Themen wie „Template-Entwicklung“ und Schulungen geht.“

Erfahren Sie hier mehr über iQUAVIS.