Zuletzt hatten wir die typischen Anwendungsszenarien und Konfigurationsstrategien mit Fokus auf die beste User Experience für Kunden, Partner, Vertrieb und Experten betrachtet. Konfigurationssysteme müssen jedoch alle drei Kernbereiche abdecken: Modellierung, Konfiguration und Automatisierung.
State-of-the-Art Konfigurationssysteme und Frameworks sind die notwendige Basis, alle relevanten Szenarien und Komplexitäten zu beherrschen und die vollen Potenziale zu erschließen. Die Grundlagen für maximale Effizienz und Effektivität in den Angebots- und Auftragsprozessen werden bereits in der Modellierung gelegt.
Die Modellierung von Konfiguratoren verbindet man häufig zuerst mit der Definition von UX/UI, Objekten, Klassen, Merkmalen, Werten und Regeln. Viele erprobte Methoden: Constraints, Matrizen, Tabellen, Formeln, Scripting, Pro-code und so weiter. Typische Vertriebs-Konfiguratoren werden schnell und einfach erstellt. Ergebnisse: Eine gültige Merkmalsbewertung, Preiskalkulation, Angebotsdokumente. Soweit – so gut.
Was ist zu tun bei stetig steigender Komplexität? Ein paar Beispiele: Unbegrenzte Lösungsräume, Hybride Systemkonfiguration, Dynamische 3D-Visualisierung, Engineer-to-Order Automation. Was ist heute möglich? Zum Einstieg diskutieren wir in diesem Beitrag Methoden und Werkzeuge für die komplexe Variantenmodellierung.
Modular strukturierte Konfigurationsmodelle basieren im Kern auf Klassensystemen, Objektbibliotheken, High-level und Low-level Regelwerken, Frontend-Definitionen, offenen Standardformaten und Integrationen. Die Modellierung erfolgt mittels integrierter Entwicklungswerkzeuge und spezialisierter Funktionserweiterungen für individuelle Anforderungen. Eine offene Architektur ermöglicht die lose Anbindung externer Datenquellen, Regelwerke, Automatisierungen und Generatoren.
Zu Beginn der Modellierung ist es sinnvoll, die gewünschten Varianten und zulässigen Lösungsräume zu beschreiben. Dabei sind Strukturen, Objekte, Eigenschaften, Alternativen, Optionen und Abhängigkeiten zu berücksichtigen. Variantenbäume sind zunächst praktikabel, aber mit steigender Komplexität wird es schnell unübersichtlich. Was hilft in dieser Situation? Strukturierung und Modularisierung.
Configuration Frameworks können jede Komplexität abbilden. Wie funktioniert das? Top-down: Komplexe Variantenbäume werden stufenweise zerlegt. Bottom-up: Alle relevanten Objektvarianten werden klassifiziert. Folglich basieren Variantenbaukästen auf Klassensystemen, Familien, Objekten und Strukturen. Es ist sehr wichtig, zwischen Objektklassifizierung und Objektstrukturierung deutlich zu unterscheiden
Objekte werden in Klassensystemen, Sachgruppen und Familientabellen klassifiziert. Objekteigenschaften werden mit Merkmalen und Werten beschreiben. Merkmale können viele unterschiedliche Bereiche abdecken: Technische Spezifikationen, mögliche Objektbeziehungen und Parametrik sowie Organisation, Logistik und Status. Klassifizierung und Merkmalsbewertung unterstützen die Objektfindung.
Für Baukastenobjekte gibt es drei weitere sehr wichtige Unterscheidungskriterien: Erstens: Komplexitäten – Standardobjekte, konfigurierbare Masterobjekte oder Engineering-Templates. Zweitens: Verwendungsarten – Toplevel-Produkt oder Kind-Objekt. Drittens: Objekttypen – Baugruppen, Einzelteile oder Geometrieelemente. Diese Objekttypen sind die Basis für die Objektstrukturierung.
Die Abbildung von Varianten-Strukturen erfolgt mittels Eltern-Kind Objektbeziehungen, sehr ähnlich wie Baukastenstücklisten. Eltern-Objekte können Kind-Objekte haben, auch diese können Kind-Objekte haben und so weiter. Somit sind beliebige mehrstufige Objektstrukturen möglich. Wie werden Strukturvarianten modelliert?
Strukturvarianten beschreiben die Möglichkeit von Optionen und Alternativen. Ein optionales Kind-Objekt ist vorhanden oder entfällt. Gibt es mehrere alternative Kind-Objekte, muss aus der Gruppe ein Objekt ausgewählt werden. Beim Konfigurieren wird die Strukturvarianz interaktiv oder durch Regelwerk gesteuert. Es ist auch möglich, Kind-Objekte durch Suchen im Klassensystem zu finden. So schließt sich der Kreis zur Objektklassifizierung.
Nach Auswahl des gewünschten Toplevel-Objekts wird initial eine dynamische Objektstruktur erzeugt und während der Konfiguration auf Basis von Merkmalswerten und Regeln kontinuierlich aktualisiert. Durch dynamische Steuerung der Optionen und Alternativen enthält die Struktur immer die richtigen Objekte. Die Objekttypen und Komplexitäten erfüllen jetzt wichtige Funktionen für die Regel-basierten Konfiguration.
Strukturvarianten, Optionen, Alterativen und Abhängigkeiten zwischen Eltern und Kindern sind Low-Level Regelwerk. Statische Standardobjekte haben Eigenschaften, aber kein Regelwerk. Konfigurierbare Masterobjekte bringen lokales Regelwerk mit. Engineering-Templates können spezielle Anforderungen aufnehmen. Mithilfe von dynamischen Strukturvarianten, Baukästen, Klassifizierung und Objektselektion kann ein Konfigurationssystem alle Komplexitätsstufen beherrschen.
Objekte haben Eigenschaften, so auch konfigurierbare Masterobjekte. Besonders wichtig sind hier Konfigurationsmerkmale und lokales Regelwerk. Die Varianz von Masterobjekten wird realisiert, indem Konfigurationsmerkmale veränderliche Werte annehmen können. Domains werden als Wertebereiche oder Wertelisten vorgegeben. Es können weitere Abhängigkeiten zwischen zwei oder mehreren Merkmalen definiert werden. Dieses lokale Regelwerk beschreibt die Objektvarianz. Die Einschränkung der Varianz von Merkmalen und Werten ist High-level Regelwerk.
Die Modularisierung des gesamten komplexen Beziehungswissens wird durch die dynamische Strukturierung unterstützt. Globales Regelwerk: Anforderungen und Lösungsfindung auf System- oder Toplevel-Ebene. Lokales Regelwerk: Objekt- und Struktur-Varianz von Masterobjekten. Die Konfigurationsergebnisse sind dynamisch generierte Variantenstrukturen mit allen Objekten – Standardobjekte, Master mit Merkmalsbewertungen, Templates mit Anforderungen – als Basis für Folgeprozesse: Visualisierung, Preise, Kosten, Stücklisten, Arbeitspläne, Ersatzteile, Services …
Die richtige Mischung macht‘s: Variantenbaukästen, Strukturierung, Klassifizierung und modulare Regelwerke bieten erhebliche Vorteile bei der Komplexitätsbeherrschung. In der Modellierung werden die Grundlagen für maximale Effizienz und Effektivität gelegt.
Nach dieser kurzen Vorstellung strukturierter Modellierungsmethoden schauen wir im nächsten Beitrag auf die IT-Integration und Automatisierung. Bei strategisch wichtigen Vorhaben sind Big-Bang Ansätze selten erfolgreich. Wir betrachten agile und iterative Vorgehensmodelle und zeigen, wie diese in der Praxis sehr gut funktionieren können.
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Andreas ist Geschäftsführer der adesso manufacturing industry solutions GmbH. Er verfügt über jahrelange Erfahrung in der Softwareentwicklung und Systemintegration im Maschinen- und Anlagenbau. Zu seinen Fachkompetenzen zählen vor allem das Variantenmanagement und die Produkt-, System- und Lösungskonfiguration
Andreas Liesche
E-Mail: andreas.liesche@adesso-mis.de