Social Network Analysis nutzen, um Produktqualität in komplexem Engineering zu steigern

Wenn Menschen den Begriff "Social Network" hören, denken sie meist an Facebook oder Twitter. Doch dieses Konzept hat eine Fülle akademischer Forschung ausgelöst.

Ingenieure, die komplexe Systeme wie Autos und Flugzeuge bauen, arbeiten seit langem in eigenen Kommunikationsnetzwerken. Wie in jedem Netzwerk entstehen Lücken. Operations-Spezialist Wallace Hopp und Kollegen identifizierten diese Lücken kürzlich als "Koordinationsdefizite", die kostspielige Fehler treiben können, wenn sie unadressiert bleiben.

Hopp, Herrick Professor of Manufacturing an der Ross School, berichtet, dass laut Branchenmanagern ca. 60% der Qualitätsprobleme aus Fertigung und 40% aus Design stammen. Etwa 20% der Designfehler resultieren aus schlechter Kommunikation, was zeigt, dass Koordinationsprobleme genauso viele Fehler verursachen wie individuelle Fehler – ein augenöffnender Einblick.

Hopp co-authorte die Studie The Impact of Misalignment of Organization Structure and Product Architecture on Quality in Complex Product Development mit Bilal Gokpinar (University College London) und Seyed Iravani (Northwestern University).

Die Forschung kartiert und quantifiziert Kommunikationsbrüche im Design-Netzwerk eines großen Automobilherstellers. Durch Mining von Engineering Change Orders baute das Team ein Social Network, das ein statistisch robustes Modell liefert. Dieses Werkzeug hilft Managern, Projekte über globale Engineering-Hubs zu koordinieren und kann von Firmen adaptiert werden, die Qualitätsprobleme in komplexen Produkten vorhersagen und verhindern wollen.

Der praktische Takeaway ist deutlich: Eine 2006 Bloomberg BusinessWeek und BCG Umfrage fand, dass Führungskräfte Koordinationsversagen als das zweitgrößte Hindernis für Innovation einstufen.

Ein Segen in Verkleidung

Während frühere Arbeiten Produktentwicklungsnetzwerke via Umfragen kartierten, erkannten Hopp und Kollegen, dass diese Methode für ihre Studie unpraktisch war. Sie benötigten Daten von Fahrzeugen, die mindestens ein Jahr am Markt waren, um Garantieansprüche zu nutzen, was die Designphase bis zu fünf Jahre zurückdatierte. Mit tausenden involvierten Ingenieuren waren viele weggezogen oder abgereist, was Rückrufe unzuverlässig machten, selbst wenn die richtigen Personen befragt worden wären.

Hopp schlug die Analyse von E-Mail- und Telefonlogs vor, aber die Firma lehnte dies als zu invasiv ab. Stattdessen wandten sie sich Engineering Change Orders zu – umfassenden Aufzeichnungen jedes Designschritts. Aus diesen extrahierten sie eine detaillierte Karte von Fahrzeugsystemen, den verantwortlichen Ingenieuren und ihren Interaktionsfrequenzen.

Mit den Daten rankte Hopps Team Fahrzeugsysteme nach Komplexität und quantifizierte die Aufmerksamkeit, die jedes System erhielt, basierend auf dem Kommunikationsvolumen unter seinen Ingenieuren.

Hopp merkt an: "Soweit uns bekannt, ist dies der erste Fall, ein Social Network aus einer archivalen Engineering-Datenbank zu bauen."

Die Analyse zeigte Systeme mit Koordinationsdefiziten – Lücken zwischen Systemkomplexität und Kommunikationsniveau –, die positiv mit Fehlern in Garantieansprüchen korrelierten.

Mittelkomplexe Systeme wiesen die größten Koordinationsdefizite und Defektrisiken auf, da hochkomplexe Systeme natürlich umfangreiche Kollaboration anziehen, während einfache minimale Koordination erfordern. Die mittlere Ebene rutscht oft durch die Ritzen.

"Um Fehlausrichtungen zwischen Organisation und Produkt aufzudecken, quantifizieren Sie die Diskrepanz zwischen ihren Netzwerken", rät Hopp. "Wir haben einen unkomplizierten mathematischen Rahmen entwickelt, den Unternehmen direkt anwenden können."

Der Automobilhersteller hat ein interaktives Organigramm implementiert, um Ingenieurkommunikation und -koordination zu verbessern. Durch Bereitstellung einer ganzheitlichen Projektansicht können Ingenieure schnell geeignete Kollaborateure identifizieren. Hopp plant, den Effekt des Tools auf Organisations-Produkt-Ausrichtung zu untersuchen.

Global gehen

Das Team untersuchte auch, wie globale Designbemühungen gesteuert werden können. Sie entdeckten, dass für komplexe Teilsysteme, die über mehrere Standorte verteilt sind, die schiere Anzahl der Standorte Designverzögerungen vorhersagt – ein Effekt, der besonders stark bei hochvernetzten Teilsystemen ausgeprägt ist.

Globale Expertise zu balancieren, ist herausfordernd; das optimale Elektriksystem-Team mag in Europa residieren, auch wenn der Großteil des Designs in Nordamerika stattfindet.

"Man muss nicht alles zentralisieren, aber die Reduzierung von Designstandorten für hochzentrale Systeme liefert bessere Ergebnisse", erklärt Hopp. "Das Verschwenken weniger Schlüsselpersonal, um die Anzahl der Standorte von vier auf drei – oder drei auf zwei – zu reduzieren, kann Verzögerungen drastisch kürzen. Solche Analysen werden an Bedeutung gewinnen, je mehr Firmen ihre Designteams globalisieren."

Für Hopp ist die Nutzung von Engineering Change Orders für Netzwerkanalyse vielversprechend, da die Disziplin der Netzwerkwissenschaft expandiert.

"Die Netzwerk-Linse ist gekommen, um zu bleiben und fügt sich nahtlos in Engineering-Change-Order-Systeme ein", behauptet Hopp. "Komplexe Produkte generieren riesige Mengen relevanter Daten, doch wir erkennen erst jetzt ihren Wert. Es ist eine verborgene Goldmine."

Abbildung 1: Superposition von Produkt- und Organisationsnetzwerken. Wenn Konnektivität zwischen Teilsystemen im Produktarchitektur-Netzwerk die Konnektivität im Organisationskoordinations-Netzwerk übersteigt, kann der resultierende "Koordinationsdefizit" zu Designfehlern führen, die Qualitätsprobleme und damit Garantieansprüche verursachen.