Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Maschinenbau
Darmstadt, den 27. Februar 2007

Analyse und Klassifikation von Schnittstellen des
Anforderungsmanagements zu nachfolgenden
Produktentwicklungsprozessschritten

von: Jonas Roebke

Inhaltsverzeichnis

1 EINLEITUNG 1

1.1 Ausgangslage 1
1.2 Situationsanalyse 1
1.3 Zielsetzung und Vorgehensweise 3

2 DEFINITION VON ANFORDERUNG & ANFORDERUNGSMANAGEMENT 4

2.1 Begriffsdefinition Anforderung 4
2.2 Anforderungen im Kontext der Produktentwicklung 5
2.3 Anforderungsarten 8
2.4 Begriffsdefinition Anforderungsmanagement 9

3 ANFORDERUNGSMANAGEMENT IN DER WISSENSCHAFT 12

3.1 Anforderungsmanagement aus Sicht der Ingenieurwissenschaft 12

3.1.1 Konstruktionslehre nach [Pahl/Beitz et al. ′03] 13
3.1.2 Integrierte Produktentwicklung nach [Ehrlenspiel ′95; Ehrlenspiel ′03] 17
3.1.3 Product Design and Development nach [Ulrich/Eppinger ′00] 21
3.1.4 Zusammenfassung 26

3.2 Anforderungsmanagement aus Sicht nicht umfassender Ansätze 29

3.2.1 Ganzheitliches Anforderungsmanagement nach [Danner ′96] 29
3.2.2 Erfassen und Handhaben von Produktanforderungen nach [Ahrens ′00] 33
3.2.3 Entstehung und Markteinführung von Produktneuheiten nach [Call ′97] 35
3.2.4 Zusammenfassung 40

3.3 Anforderungsmanagement aus Sicht der Informatik 44

3.3.1 Requirements Engineering systematisch nach [Partsch ′98] 44
3.3.2 Requirments Engineering nach [Kotonya/Sommerville ′03] 48
3.3.3 Kontinuierliches Anforderungsmanagement nach [Schienmann ′06] 54
3.3.4 Zusammenfassung 59

3.4 Auswertung der Literaturanalyse 62
3.5 Klassifikation der Schnittstellen des Anforderungsmanagements 68
3.6 Übersicht über ausgewählte Methoden des Anforderungsmanagement 72

3.6.1 Natürlich sprachliche Methoden 76
3.6.2 Formale Diagramme tabellarisch 78
3.6.3 Formale Diagramme graphisch 80
3.6.4 Zusammenfassung 81

4 ANFORDERUNGSMANAGEMENT IN DER PRAXIS 82

4.1 Einleitung 82
4.2 Wissenschaftliche Studien 83

4.2.1 Requirements Management in practice: findings from an empirical study in the automotive industry [Almefelt/Berglung et al. ′06] 84
4.2.2 Introducing basic systematic Requirements engineering practices in small organizations with an easy to adopt method [Nikula ′04] 86

4.3 Praxisbeispiel 1 89
4.4 Praxisbeispiel 2 96
4.5 Praxisbeispiel 3 102

5 ANALYSE VON THEORIE UND PRAXIS 108

6 FAZIT 112

7 AUSBLICK 113

8 ZUSAMMENFASSUNG 114

ANHANG 116

Anhang A1: Ausführliche Darstellung der Literaturanalyse in einer Tabelle 116
Anhang A2: Definition der Aufgaben, Organisation und Prozesszuordnung des Anforderungsmanagements 119
Anhang A3: Methodenauswertung einer erweiterten Literaturanalyse 120
Anhang A4: Detaillierte Auswertung der Praxisbeispiele anhand der Literaturkriterien des Anforderungsmanagements 123

LITERATURVERZEICHNIS 124
 

1 Einleitung

1.1 Ausgangslage

Die kontinuierliche Zunahme der Wettbewerbsintensität bewirkt, dass eine Verringerung der Kosten, eine Minimierung der benötigten Entwicklungszeit und die Erstellung eines qualitativ hochwertigen Produktes, im Sinne der Erfüllung der expliziten und impliziten Kundenanforderungen, von Nöten sind. Zeitgleich ist sowohl ein Anstieg der Produktkomplexität als auch der Anzahl der Produkte durch das Bestreben der Individualisierung, beobachtbar. Da die Kundenanforderungen und der Markt einem stetigen Wandel unterliegen, ist eine Zusammenarbeit zwischen unterschiedlichen ingenieurwissenschaftlicher Disziplinen erforderlich [Danner ′96; Eversheim/Schuh ′04]. Aufgrund dieses Spannungsfeldes sind Optimierungspotenziale, die den gesamten Produktentwicklungsprozess optimieren, anzugehen. Eine Option zur Steigerung des wirtschaftlichen Erfolges ist die umfassende Definition eines Produktes hinsichtlich Qualität, Kosten und Zeit [Ahrens ′00]. Ebenso ist die konsequente Umsetzung der identifizierten Anforderungen aller Stakeholder, insbesondere die des Kunden, geboten [Schienmann ′06]. Ein Managen aller Anforderungen an das Produkt ist folglich notwendig, um eine konsequente Kundenorientierung [El Emam/Quintin et al. ′96], eine inderdisziplinäre und zeitlich effiziente Arbeitsteilung sowie eine kostenminimale Produktentwicklung zu erzielen.

1.2 Situationsanalyse

Im vorangehenden Kapitel wird die Schlussfolgerung gezogen, dass ein Management aller Anforderungen zur Steigerung des wirtschaftlichen Erfolges beiträgt. Diese These wird durch zahlreiche Studien, die als zentralen Erfolgsfaktor der Produktentwicklung einerseits die Kunden- und Marktorientierung und andererseits eine erfolgreiche interdisziplinäre Zusammenarbeiten identifizieren, belegt [GROUP ′95; Tam ′06]. Beispielsweise kommen [Grabowski/Geiger ′97] in ihrer Studie für das Bundesforschungsministerium über die Erfolgsfaktoren in der Produktenwicklung in Deutschland zu folgendem Ergebnis:

Tabelle 1: Wichtige Erfolgsfaktoren der Produktentwicklung mit einer Skala von 5 (sehr hoch) bis 1 (gering); entnommen aus [Grabowski/Geiger ′97] [Tabelle in der Downloaddatei vorhanden]

Es bleibt festzuhalten, dass die wichtigsten Erfolgsfaktoren der Produktentwicklung die durchgängige Kundenorientierung und die Verbesserung der Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Abteilungen sind. Eine Interaktion bzw. Kommunikation zwischen dem Kunden und der Produktentwicklung sowie zwischen den verschieden Abteilungen eines Unternehmens erscheinen daher als naheliegende Lösung. Jedoch ist die Kommunikation und die Kunden-/Marktorientierung zugleich der größte Problembereich der Produktentwicklung (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1: Problembereiche in der Produktentwicklung angelehnt an [Grabowski/Geiger ′97]

Ein methodisches Vorgehen zur Lösung der Kommunikationsprobleme zwischen den Beteiligten und zur Steigerung der Kunden-/Marktorientierung ist demnach erforderlich. Das Managen von Anforderungen trägt dazu bei, einerseits eine gemeinsame Grundlage zur Kommunikation zu schaffen und andererseits eine konsequente Kunden-/Marktorientierung zu erzielen.

1.3 Zielsetzung und Vorgehensweise

Nachdem belegt worden ist, dass Anforderungsmanagement eine elementare Erfolgsgröße zur erfolgreichen Produktentwicklung ist, gilt es nun Anforderungsmanagement aus Sicht von Wissenschaft und Praxis zu untersuchen. Ziel der Arbeit ist es, eine Übersicht der Schnittstellen zwischen den Anforderungen und den Prozessschritten der Produktentwicklung in Theorie und Praxis darzustellen.

Einleitend wird mit einer Definition und thematischen Eingrenzung des Begriffs Anforderungsmanagements begonnen. Darauf aufbauend werden umfassende und nicht umfassende Ansätze der Produktentwicklung sowie der Informatik hinsichtlich des Managens von Anforderungen untersucht. Ergebnis der Analyse ist eine Definition der Inhalte und der Schnittstellen des Anforderungsmanagements im Entwicklungsprozess. Daran anknüpfend werden ausgewählte Methoden des Anforderungsmanagement vorgestellt und analysiert. Anhand von Beispielen aus der Praxis wird untersucht, wie Anforderungsmanagement in der Praxis praktiziert wird. Abschließend wird ein Vergleich zwischen theoretischem Konzept und praktischer Umsetzung gezogen, sowie ein Ausblick vorgenommen.

Abbildung 2: Vorgehensweise zur Analyse und Klassifikation der Schnittstellen des Anforderungsmanagements [Abbildung in der Downloaddatei vorhanden]

2 Definition von Anforderung & Anforderungsmanagement

Anforderungsmanagement als Begriff wird in der Literatur der Produkt- und Softwareentwicklung sehr unterschiedlich verwendet [Danner ′96; Dörnemann/Meyer ′03; Eversheim/Schuh ′04; Schienmann ′06; Versteegen ′04]. Aus diesem Grund werden erst Anforderungen an ein Produkt (Software wird im Rahmen dieser Studienarbeit als ein immaterielles Produkt angesehen) genauer untersucht, um dann das Management dieser analysieren zu können. Neben der Klärung was Anforderungen sind, gilt es eine Einordnung von Anforderungen in den Kontext der Produktentwicklung vorzunehmen und sie in ihrer Art zu unterscheiden. Darauf aufbauend wird das Managen von Anforderungen eingegrenzt und definiert.

2.1 Begriffsdefinition Anforderung

Eine Anforderungen ist laut DIN EN ISO 9000 als „Erfordernis oder Erwartung, das oder die festgelegt, üblicherweise vorausgesetzt oder verpflichten .. definiert“. Ähnlich definiert es [Kotonya/Sommerville ′03]: „Requirements defined during the early stages of a system development as a specification what should be implemented.“ Gemeinsam haben beide, dass es sich bei Anforderungen um die grundlegenden Parameter, Ansprüche, Vorstellungen in expliziter oder impliziter Form an oder von einer Sache, einem Prozess oder von Personen handelt. Da diese Studienarbeit das Managen von Anforderungen in der Produktentwicklung betrachtet, werden im Weiteren von Anforderungen an eine Sache synonym zu Produktanforderungen ausgegangen. Ein Unterschied zwischen den Definitionen der DIN EN ISO 9000 und [Kotonya/Sommerville ′03] ist der zeitliche Bezug des Auftretens von Anforderungen im Produktentwicklungsprozess. Während [Kotonya/Sommerville ′03] eine Einschränkung auf die frühen Phasen der Produktentwicklung vornimmt, ist selbige in der DIN EN ISO 9000 nicht wiederzufinden. Andere Autoren wie [Nuseibeh/Easterbrook ′00; Pahl/Beitz et al. ′03; Pohl ′92] stellen fest, dass Anforderungen zu Beginn des Produktentwicklungsprozesses in unvollständiger, konfliktionärer und unklarer Art und Weise vorliegen und auch nicht definierbar sind. Anforderungen weisen eine temporäre Veränderlichkeit auf, die zu Änderungen in ihrer Ausprägung führen können. Folglich wird davon ausgegangen, dass Anforderungen Erfordernisse oder eine Erwartungen in expliziter oder impliziter Form an oder von einer Sache sind, die sich im Laufe der Zeit verändern können und daher während des gesamten Produktentwicklungsprozess auftreten.

2.2 Anforderungen im Kontext der Produktentwicklung

Nachdem geklärt ist, worum es sich bei Anforderungen im Sinne dieser Studienarbeit handelt, ist nun ihre Herkunft zu klären. Hierzu wird eine abstrakte Darstellung der Lebensphasen eines Produktes, der Produktlebenszyklus, verwendet. Eine andere Möglichkeit wäre eine Einteilung nach der Sichtweise auf ein Produkt, wie [Pohl ′95] es vornimmt. Diese Trennung wird nicht vorgenommen, denn sie fördert keine Einordnung in den Kontext, sondern verschafft nur ein besseres Verständnis über die Anforderungen der Stakeholder. Da verschiedene Arten von Produktlebenszyklen existieren, wird zur Klärung der Herkunft von Anforderungen der Produktlebenszyklus von [Grabowski/Geiger ′97] verwendet. Dieser beschäftigt sich im Gegensatz zu Produktzyklen der Betriebswirtschaftslehre nicht mit den Phasen der Produktverwertung über die Zeit, sondern mit den Produktphasen die ein Produkt während seiner Existenz durchläuft.

Abbildung 3: Produktlebenszyklus nach [Grabowski/Geiger ′97] [Abbildung in der Downloaddatei vorhanden]

Aus allen Existenzphasen des Produktlebenszyklus ergeben sich Anforderungen an das zu entwickelnde Produkt. Konkret bedeutet dies, dass ein Produkt nicht nur eine möglichst effiziente Funktionserfüllung aus technischer Sicht gewährleisten soll, sondern dass das Produkt einfach zu warten, zu entsorgen bzw. zu recyceln ist und vor allem den Verwendungsvorstellungen des Kunden entspricht. Da jedoch ein Produkt erst entwickelt und produziert werden muss, bevor es genutzt und entsorgt werden kann, muss eine Kapitel 2 - Definition von Anforderung & Anforderungsmanagement Vorgehensweise für die Produktentwicklung gefunden werden, die möglichst alle Anforderungen aus dem Produktlebenszyklus vollständig berücksichtigt. In der Literatur existieren verschiedene Vorgehensweisen zur Produktentwicklung. Dabei sind die Bezeichnungen der Softwareentwicklung und die der Produktentwicklung des Maschinenbaus (wie sie die VDI 2221 festlegt) unterschiedlich und unterscheiden sich in ihrem Inhalt. Zur Klärung der prinzipiellen Vorgehensweise kann dies an dieser Stelle vernachlässigt werden, eine Gegenüberstellung der Phasen der Entwicklungsprozesse erfolgt in Kapitel 3.4.

Das Wasserfallmodell ist der klassische Vertreter der sequentiellen Vorgehensweise des Entwicklungsprozesses und wird sowohl in der Theorie [Kotonya/Sommerville ′03] als auch in der Praxis [Almefelt/Berglung et al. ′06] als gängiges Vorgehensmodell verwendet. Eine Aneinanderreihung der Tätigkeiten des Entwicklungsprozesses als Phasen ergibt das Modell. Anforderungen sind der Input der Analyse- & Definitionstätigkeit bzw. deren Phase.

Abbildung 4: Klassisches Wasserfallmodell nach [Partsch ′98] [Abbildung in der Downloaddatei vorhanden]

Die strikte Abfolge des Wasserfallmodells ablehnend, wurde ein Phasenansatz entwickelt, der die Namensgebung nach der Haupttätigkeit vergibt [Partsch ′98]. Er stellt somit eine Trennung der Gleichsetzung von Tätigkeit und Phase dar. Anforderungen sind weiterhin der Input in die Analyse- & Definitionstätigkeit, der jedoch nicht zwangsläufig beendet sein muss, bevor mit der Entwicklung der Systemteile begonnen wird.

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