Ein Vorgehensmodell zur IT-gestützten Parametrisierung des nächsten Zielzustands eines Wertstroms am Beispiel eines dezentral organisierten Unternehmensverbunds

Abstract

Das traditionelle Value Stream Mapping (VSM, dt. Wertstrommanagement) mittels Bleistift und Papier stößt bei den heutigen Anforderungen an Produktionen an seine Grenzen. Es steigen sowohl die Komplexität der Produkte und Produktionen als auch die Kundenanforderungen hinsichtlich Kosten, Qualität, Nachhaltigkeit, etc. Darüber hinaus steigen auch die Möglichkeiten der Datengenerierung und -verfügbarkeit in Produktionen. Das erweitert die Möglichkeiten von Wertstromplanern im VSM, um weitere Verbesserungspotentiale ermitteln zu können. Im traditionellen VSM spielen das Expertenwissen ebenso wie die System- und Methodenkompetenz eines Wertstromplaners die zentrale Rolle bei der Problemlösungskompetenz. Dies ist erforderlich, um Verbesserungspotentiale bewerten und erschließen zu können und um einen produktiven, industriellen Wertstrom zu planen und zu gestalten. Die vorliegende Dissertation entwickelt ein Vorgehensmodell als zentrales Element eines IT Artefakts zur IT-gestützten Parametrisierung des nächsten Zielzustands eines Wertstroms. Im Vorgehensmodell wird Expertenwissen bezüglich Analyse und Design im VSM Top-down strukturiert aufbereitet. Anschließend werden die zur Implementierung des Vorgehensmodells in ein IT Artefakt relevanten Elemente mit der Forschungsmethodik der "Design Science Research Methodology" (DSRM) (vgl. Peffers et al., 2007) erarbeitet und dokumentiert. Dabei handelt es sich um eine Methodik, die das "Erschaffen" (engl. "Design") von neuem Wissen mit Vorgehensweisen aus den Ingenieurwissenschaften unter Zuhilfenahme der Informationssystemforschung (engl. "Information Systems Research") ermöglicht. Die Inhalte und der Aufbau der Arbeit richten sich nach der DSRM und erfüllen die Anforderungen nach HEVNER et al. (vgl. Hevner et al., 2004). Ausgehend von einem zielorientierten Lösungsansatz der DSRM werden in Kapitel 1 die detaillierte Problemstellung und der Forschungsbedarf abgeleitet. Weiters werden darin Auswahl und Zweck der Forschungsmethodik ebenso wie Adressaten und Nutzer der Arbeit beschrieben. In Kapitel 2 werden die relevanten Grundlagen für das Vorgehensmodell und das IT Artefakt erläutert und der Untersuchungsbereich eingegrenzt. In Kapitel 3 ist der State of the Art der Design-Ansätze im VSM aufbereitet, der für das Vorgehensmodell von elementarer Bedeutung ist. In Kapitel 4 wird das Vorgehensmodell detailliert beschrieben und es wird gezeigt, wie damit die übergeordneten Zielgrößen eines VSM-Zielsystems systematisch durch IT-gestützte Parametrisierung verbessert werden. Nachfolgend werden in Kapitel 5 die Anforderungen zur Implementierung des Vorgehensmodells in ein IT Artefakt im Überblick dargestellt, wobei die Inhalte prototypisch entwickelt wurden und dies auch dementsprechend dokumentiert ist. Das Anwendungswissen (engl. "How-to-Knowledge") des Vorgehensmodells im prototypischen IT Artefakt wird in Kapitel 6 dargelegt. Dies wird in Kapitel 7 anhand eines Use Cases evaluiert. Dabei werden die VSM-Aktivitäten der traditionellen VSM-Vorgehensweise mit Bleistift und Papier dem erschaffenen Vorgehensmodell im prototypischen IT Artefakt gegenübergestellt und miteinander verglichen. Im abschließenden Kapitel 8 werden die Erkenntnisse, die im Rahmen der Dissertation gewonnen wurden, zusammengefasst und ein Ausblick auf zukünftige Forschungsvorhaben gegeben. Das Vorgehensmodell als zentrales Element des (prototypischen) IT Artefakts zur IT-gestützten Parametrisierung des nächsten Zielzustands eines Wertstroms ermöglicht ein noch effektiveres und effizienteres VSM. Unabhängig von der Implementierung in ein IT Artefakt ist das Vorgehensmodell auch als "Checkliste" mit Top-down strukturierten Aktivitäten für das traditionelle VSM mit Bleistift und Papier geeignet, wobei dann die Effizienz zu hinterfragen ist. Es beinhaltet den State of the Art an Analyse- und Design-Ansätzen aus internationaler Fachliteratur und bietet zu deren Einordnung ins VSM einen übergeordneten, Top-down strukturierten Bezugsrahmen.

Traditional Value Stream Mapping (VSM) with paper and pen is reaching its limitations in practical improvement routines. The ever increasing complexity of products and production, and factors such as customer demands, quality, costs, and sustainability, is causing correspondingly complex value streams. Modern ICT allows companies to gather and analyze related data from value streams in order to learn the strengths and weaknesses oft he elementes of a value stream. For example, production management personnel may use the value stream data in order to improve productivity and meet other customer demands. To do so, expert knowledge for improving value streams (e.g. systems compentency and methods competency) are vital. This dissertation is designing a process model as a key element of an IT artifact enabling IT-based parametrization of the next current state map (CSM) of a value stream. Therefore, all relevant elements of the IT arfifact need to be created based on the "Design Science Research Methodology" (DSRM) (cp. Peffers et al., 2007). This methodology has its origin in Design Science Research in Information Systems with clearly defined guidelines for research in this fields (cp. Hevner et al., 2004). Content and structure are related to the DSRM by PEFFERS et al. and follow the guidelines stated by HEVNER et al. The entry point for this work is the objective-centered solution in DSRM, which is explained in chapter 1 together with the resulting problem statement, for which more research is needed. Furthermore, communication of the outcomes to the scientific community and practice can be found there. Chapter 2 explains the fundamentals for the process model an the IT artifact, followed by state of the art improvement pracitices and IT-based VSM as design principles in chapter 3. The process model created for IT-based parametrization of the next future state map (FSM) of a value stream is described in detail in chapter 4. In addition, a system of target values (STV) with performance indicators to support IT-based parametrization as well as the necessary feedback control system are presented. The IT artifact - with special focus on the IT tool "VSM Expert" - represents a prototypic instantiation of the process model, the STV and the feedback control loop, which is highlightened in chapter 5. The following chapter 6 deals with utilizing VSM Expert containing analysis algorithms and design principles with the underlying process model. The evaluation of the process model and the IT artifact is found in chapter 7. The conclusion as well as the outlook on further research possibilities are written in last chapter. The process model is a key element of the designed prototypical IT artifact for IT-based parametrization of the next FSM of a value stream. This instantiation enables VSM in a more effective and efficient way compared to the traditional pen and paper procedure. The strengths and weaknesses of this approach are discussed throughout the dissertation. Furthermore, the process model can also be seen as a top-down structured checklist which supports traditional, holistic VSM without IT support - based on analysis algorithms and design principles found in scientific literature.