Sustainable Innovation: Nachhaltig Werte schaffen

Von Günther Schuh, Christian Dölle, Annika Becker und 7 weiteren

Erfolgreiche Unternehmen verfolgen eine nachhaltige Innovationsstrategie und setzen diese konsequent um. Innovationspotenziale richtig zu erkennen, einzuschätzen und zielgenau umzusetzen ist eine Stärke, die Wettbewerbsvorteile und damit hohe Profitabilität ermöglicht. Dabei sind die Randbedingungen, welche zusätzlich durch die VUCA-Welt verstärkt werden, bei der Gestaltung des Innovationsmanagements vielfältig: erhöhter Kostendruck, rasche Technologiewandel und schwer abzuschätzende Marktpotenziale stehen limitierten Entwicklungsbudgets und ambitionierten Zeitplänen gegenüber. Hinzu kommen Anforderungen aus dem Megatrend Sustainability. Hierbei müssen neben ökonomischen auch ökologische und soziale Aspekte berücksichtigt werden. Um diesen spezifischen Herausforderungen systematisch begegnen zu können, stellen die Autoren einen ganzheitlichen Ansatz zur Neuausrichtung des Innovationsmanagements vor. Der Innovationsprozess wird dabei verstanden als iterativer Zyklus von der Identifizierung von Marktpotenzialen über die Strukturierung von Innovations- und Entwicklungsprojekten, die Realisierung sowie Industrialisierung von Produkten bis hin zur Markteinführung. Im Zeitalter des digitalen Wandels besteht außerdem eine zentrale Maßgabe für das Innovationsmanagement darin, Innovationspotenziale während der Nutzungsphase zu identifizieren und mit Hilfe von Informationssystemen zielgerichtet in neue Produktkonzepte zu überführen.

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Springer Vieweg
• Erscheinungsdatum: 2. März 2021
• ISBN: 9783662619100

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© Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2021

G. Schuh, C. DölleSustainable Innovationhttps://doi.org/10.1007/978-3-662-61910-0_1

1. Einleitung

Günther Schuh¹   und Christian Dölle²  

(1)

Werkzeugmaschinenlabor WZL, RWTH Aachen University, Aachen, Deutschland

(2)

Werkzeugmaschinenlabor WZL, RWTH Aachen University, Aachen, Deutschland

Günther Schuh (Korrespondenzautor)

Email: [e-mail]

Christian Dölle

Email: [e-mail]

Das folgende Kapitel stellt die maßgebliche Motivation für das vorliegende Buch dar und soll darüber hinaus die Weiterentwicklung des Lean-Innovation-Gedankens vertiefen. Dies erfolgt insbesondere vor dem Hintergrund des aktuellen Trends „Sustainability" – also der Nachhaltigkeit –, welcher ebenfalls aufgegriffen wird. Die Bedeutung dieser Entwicklungen hat dazu geführt, den Begriff Lean Innovation zu hinterfragen und zu überdenken. Auch wenn der Lean-Begriff weiterhin seine Berechtigung hat und ein wesentlicher Treiber für die Steigerung der Innovationsproduktivität ist, wurde er um Elemente der Nachhaltigkeit erweitert. Dieses weiter gefasste und somit angepasste Verständnis des Innovationsmanagements führt folglich dazu, dass im Folgenden von Sustainable Innovation gesprochen wird, um diesen Umständen Rechnung zu tragen.

Zur Einführung in das Buch Sustainable Innovation wird rückblickend zunächst auf die Herkunft des Lean Thinkings eingegangen, und die Bestandteile von Lean Thinking werden kurz erläutert. Im Anschluss erfolgt der Übertrag des Lean-Gedankens auf die indirekten Wertschöpfungsbereiche eines produzierenden Unternehmens und im Besonderen auf das Innovationsmanagement. Nach einem Rückblick auf die Lean-Innovation-Prinzipien wird das Verständnis von Sustainable Innovation hergeleitet. Aufbauend auf der Definition von Sustainable Innovation werden die Handlungsfelder unter Berücksichtigung des digitalen Wandels kurz erläutert. Abschließend werden die einzelnen Handlungsfelder sowie die Sustainable-Innovation-Prinzipien einleitend zusammengefasst.

1.1 Grundlagen des Lean Thinking

1.1.1 Herkunft des Lean Thinking

Lean Thinking bezeichnet einen weltweit verbreiteten Denkansatz, nach dem in einem Unternehmen mithilfe einer effizienten Organisation Wert geschaffen werden soll, ohne Verschwendung zu erzeugen.

Dieser Ansatz steht in der Geschichte der Effizienzsteigerung in der industriellen Produktion, die mit Taylor Ende der 1880er-Jahre begann, von Ford Anfang des 20. Jahrhunderts weiterentwickelt und schließlich von Toyota an ein verändertes Wettbewerbsumfeld angepasst wurde. Der von Frederic W. Taylor begründete Taylorismus sieht eine möglichst detaillierte Arbeitsteilung mit genau standardisierten Aufgaben vor. Mithilfe dieser ist jeder Arbeiter genau für seinen Arbeitsgang spezialisiert, wodurch die Effizienz maximiert werden soll. Außerdem sah es Taylor als wichtig an, die manuellen, ausführenden Tätigkeiten von den planerisch-konzeptionellen zu trennen. (Rübberdt 1972, S. 195; Oppolzer 1980, S. 318 f.)

Henry Ford baute im Jahr 1913 auf dem taylorschen Prinzip der Arbeitsteilung auf und führte die Arbeit am Fließband ein. Das Fließband verband die nach der Arbeitsabfolge möglichst optimal angeordneten Prozessstationen miteinander. Zudem belieferte es den Arbeiter mit Material in einem vorgegebenen Arbeitsrhythmus, anstatt dass dieser sich selbstständig Material besorgte (Ford et al. 1923, S. 93–95). Durch das stark unterteilte und zum Teil mechanisierte Produktionssystem erreichte Ford große Verbesserungen in der Produktivität, der Qualität und auch der Materialausnutzung. Die standardisierte Produktion wurde jedoch unter dem Nachteil erkauft, dass alle Prozesse auf ein einziges Produkt ausgelegt waren, und infolgedessen war die Produktion extrem unflexibel (Wille 2016).

In Japan fand nach dem Zweiten Weltkrieg der Wandel vom Anbieter- zum Käufermarkt statt: Die Nachfragen drückten den Wunsch nach deutlich mehr Produktvariationen aus. Dies konnte jedoch nicht durch eine größer skalierte Produktion mit mehreren Fertigungsstraßen gelöst werden, denn in Japan waren die Ressourcen knapp, zudem sanken die nachgefragten Stückzahlen (Liker 2004, S. 8). Taiichi Ohno, Führungskraft bei Toyota, erkannte bei einem Besuch bei Ford, dass dieses Problem nur durch eine bedarfsgesteuerte Produktion gelöst werden konnte. Dafür war außerdem eine drastische Reduzierung der Durchlaufzeiten notwendig, um die Kunden nicht zu lange warten zu lassen. Die daraufhin entwickelte Produktionsphilosophie fokussiert den Wert für die Kunden, um diesen in einer möglichst verschwendungsfreien Produktion zu erzeugen.

Diese Idee und Toyotas Erfolg wurden über Jahrzehnte nicht in europäischen und amerikanischen Unternehmen erkannt: Erst durch die in den 90er-Jahren durchgeführten Studien von James P. Womack und Daniel T. Jones, die als Wissenschaftler am MIT in Boston, MA, beschäftigt waren, erfuhren westliche Unternehmen von der „schlanken und effizienten Arbeitsweise der Japaner. Womack und Jones nannten diese Philosophie „Lean und das Arbeitsverhalten „Toyota-Produktionssystem" (Womack und Jones 2004, S. 281; Warnecke 1992, S. 161). Sie fügten der Arbeitsweise keine neuen Elemente hinzu, sondern beobachteten und beschrieben lediglich das Verhalten. Der Erfolg von Toyota drückte sich in überproportionalen Unternehmensgewinnen, einer sehr hohen Produktqualität und stabilisierten Prozessen aus. Dadurch setzte Toyota 2007 zum ersten Mal seit 70 Jahren mehr Fahrzeuge als der US-amerikanische Automobilhersteller GM ab und erzielte dabei wachsende Gewinne. Durch den Erfolg und die Vermarktung durch Womack und Jones gewann das Produktionssystem an Bekanntheit und erlangte weltweite Aufmerksamkeit. Toyota setzte sich so nicht nur an die weltweite Spitze der Automobilbranche, sondern fungierte lange Zeit auch als Vorbild für produzierende Unternehmen in Europa und den USA. Die Idee wurde zuerst von den Automobilbauern adaptiert und zunehmend auch in anderen Branchen verwendet.

1.1.2 Bestandteile des Lean Thinking

Die fünf Grundprinzipien des Lean Thinking stellen den Kunden und seinen Anspruch an das Produkt in den Mittelpunkt: Für welche Produkteigenschaften ist die Kundschaft bereit zu zahlen? Diese gewünschten Eigenschaften sollten vom Unternehmen jedoch nicht eindimensional verfolgt werden, sondern unter Einbezug einer optimalen und kontinuierlich verbesserten Organisation der Produktion und Logistik (Womack und Jones 2004, S. 5). Lean Thinking basiert auf den fünf Prinzipien Kundenwert, Wertstrom, Fluss, Pull-Steuerung und der Perfektion (siehe Abb. 1.1). Diese Aspekte werden im Folgenden genauer betrachtet.

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Abb. 1.1

Fünf Grundprinzipien des Lean Thinking

Der erste Schritt beim Lean Thinking – die Fokussierung auf den Kundenwert – erfordert eine möglichst genaue Definition des Kundenwerts (Künzel 2016, S. 48). Für zukünftige Produkte wird dies häufig immer noch von Ingenieuren in der F&E-Abteilung eines Unternehmens vorgenommen und fokussiert vor allem neue Technologien oder im Unternehmen vorhandene Kapazitäten; denn diese von den Unternehmensressourcen ausgehende Sicht von innen nach außen erfordert wenig Aufwand.

Die eigentlich wichtige Frage ist jedoch: Wofür bezahlt die Kundschaft, wenn das Produkt gekauft wird? Dies erfordert ein Umdenken, da die Sicht des Kunden gefragt ist und zudem eine genaue Kenntnis der Kundenbedürfnisse benötigt wird. Die Basis des Kundennutzens liegt in der Regel in einem physischen Produkt, welches durch seine Eigenschaften dem Kunden verschiedene Funktionen anbietet und damit Wert verschafft. Der gesamte Nutzen eines Produkts geht jedoch über die vom Kunden gewünschten Basisfunktionen hinaus: Mit wachsendem Angebot an Produkten gewinnen die differenzierenden Aspekte wie Design oder Bedienbarkeit an Bedeutung. So bezahlen beispielsweise junge Mobilfunkkunden für eine schnelle Internetverbindung und für ein ansprechendes Design des Mobilfunkgeräts, während älteren Kunden mit möglichst wenigen Funktionen und größeren Tasten deutlich besser geholfen wird (siehe hierfür Abschn. 3.​1).

Ist der Kundenwert explizit definiert, wird der eigentliche Sinn der Unternehmung, nämlich Kundenbedürfnisse zu befriedigen, wieder deutlicher. In sämtlichen Unternehmensprozessen sollten daher die Aktivitäten darauf ausgerichtet werden, dass der gewünschte Kundenwert erzeugt wird. Bis Kunden das Produkt in den Händen halten, durchläuft es verschiedene Prozesse, in denen sukzessive Wert für die Kunden entsteht. Eine Aufgabe der Unternehmensführung ist es, zusammen mit den Mitarbeitern in der gesamten Wertschöpfungskette diesen Weg nachzuverfolgen, um die wertschöpfenden von den unterstützenden und verschwendenden Prozessen zu trennen. Während die wertschöpfenden dem eigentlichen Unternehmenszweck dienen, fügen die unterstützenden Prozesse dem Produkt keinen Kundenwert hinzu, sind jedoch auch notwendig für das Unternehmen und die Aufrechterhaltung der Produktion. Die verschwendenden Prozesse bewirken hingegen keine Wertsteigerung und dienen ebenso wenig der Organisation, sie erzeugen nur „Muda", das japanische und im Lean Thinking weitverbreitete Wort für Verschwendung (siehe Abschn. 4.​3).

Nach der Definition von Ohno gibt es sieben Verschwendungsarten, die mit der Einführung von Lean Thinking minimiert werden sollen. Diese Verschwendungsarten sind Überproduktion in Form von Produktion von Stückzahlen oberhalb der Kundennachfrage ebenso wie Bestände. Außerdem sind jegliche Art von Transportwegen oder Bewegungen der Menschen sowie andere Wartezeiten der Produkte als Verschwendung anzusehen. Die letzte von Ohno definierte Kategorie von Verschwendung liegt in der Überbearbeitung von Teilen oder Nacharbeit und Fehlern (Ōno 1988, S. 19 f.).

Diesen Verschwendungsarten fügen Womack und Jones eine weitere Art von Muda hinzu: das Entwerfen von Produkten und Dienstleistungen, die gar nicht vom Kunden nachgefragt werden (Womack und Jones 2004, S. 206). Leider ist nicht jedes Auftreten von Verschwendung vollkommen unnötig und vermeidbar. Es ist jedoch in den meisten Fällen möglich, die Verschwendung durch eine bessere Organisation oder durch Umstrukturierung zumindest wesentlich zu verringern.

Der zweite Schritt im Lean Thinking – die Bestimmung des Wertstroms – fokussiert den Ablauf der wertschöpfenden Tätigkeiten. Hier kann differenziert werden zwischen dem Wertstrom in der Produktion, von der Bereitstellung des Rohmaterials bis hin zum verpackten Fertigprodukt, und dem Wertstrom im Entwicklungsprozess, von der Produktidee bis zu dessen Produktionsanlauf. Während es sich im ersten Fall um die Schaffung eines physischen Werts handelt, steht im zweiten Fall die Schaffung eines immateriellen Werts im Vordergrund.

In der Analyse dieser Wertströme treten die bereits beschriebenen Wertschöpfungstypen auf: von den wertschöpfenden Prozessen, den technologisch oder organisatorisch notwendigen bis hin zu den unnötigen Prozessen, wird sinnvollerweise zunächst alles abgebildet, bevor versucht wird, die Anzahl der nicht wertschöpfenden Prozesse zu verringern (Womack und Jones 2004, S. 29). Dabei sollten über die eigenen Unternehmensgrenzen hinaus auch die Prozesse der Zulieferer betrachtet werden. Nur so können alle Verbesserungsmöglichkeiten im Produktionsfluss entdeckt werden. Beispielsweise werden häufig Arbeitsschritte doppelt ausgeführt und könnten reduziert werden, so werden z. B. Toleranzen „zur Sicherheit" unnötig eng definiert. Durch eine bessere Abstimmung intensiviert sich zudem das Vertrauen der Unternehmen, und der Kontrollaufwand, der auch eine Verschwendungsform darstellt, kann verringert werden.

Durch die Kenntnis und das Eliminieren der unwichtigen Prozessschritte wird die Produktion übersichtlicher und die frei gewordenen Ressourcen können zur Unterstützung der wertschöpfenden Schritte genutzt werden.

Nachdem also die Abfolge der Prozesse festgestellt und die unnötigen Schritte eliminiert wurden, rückt das nächste Prinzip in den Vordergrund – der Fluss (engl. Flow): Der Kern dieses Prinzips liegt darin, die Prozessschritte in einen kontinuierlichen Fluss zu bringen. Ein Fluss ist dann erreicht, wenn die bearbeiteten Produkte, ohne sich aufzustauen, in einem gleichmäßigen Takt die wertschöpfenden Prozesse durchlaufen und einen kontinuierlichen und verlässlichen Strom an Enderzeugnissen liefern. Dies entspricht dem Gegenteil des weitverbreiteten Denkens von effizienter Arbeit im Sinne einer Auslastungsorientierung, denn die einzelnen Arbeitsgänge sollen nicht so lange aufgeschoben werden, bis ein genügend großer Berg angehäuft wurde, und dieselben Schritte häufig wiederholt werden können (Womack und Jones 2004, S. 31). Diese Vorgehensweise bewirkt hohe Bestände vor jedem Prozess, was bereits im vorherigen Abschnitt als Verschwendung identifiziert wurde.

Die Vorteile dieses Flussdenkens wurden von Henry Ford 1913 erkannt, der die Fließfertigung entwickelte. So konnte er rund 90 % des Arbeitsaufwandes einsparen und ein riesiges Produktionsvolumen eines Modells bei minimalen Kosten fertigen, wobei er diese Vorteile noch durch sehr große Bestände erkaufte. Taiichi Ohno und die Mitarbeitenden bei Toyota entwickelten 40 Jahre später dieses Prinzip gemäß den neuen Marktbedingungen weiter, die eine große Variantenvielfalt in kurzer Zeit forderten. Sie meisterten die Herausforderung von kleineren Losgrößen. Ein Schlüssel hierzu war beispielsweise die systematische Minimierung von Rüstzeiten. Das Ziel in der Fertigungskette für eine möglichst effiziente Produktion ist eine Losgröße von jeweils einem Teil, der sogenannte One-Piece-Flow. Die Beobachtung in vielen westlichen Unternehmen zeigt, dass die Übertragung des Fluss-Prinzips eine Produktivitätssteigerung von bis zu 50 % und einen starken Rückgang der Fehlerquote mit sich bringt (Womack und Jones 2004, S. 32–33).

Das vierte Prinzip des Lean Thinking – das Pull-Prinzip – beschreibt den Soll-Zustand, dass das gewünschte Produkt auf Anfrage produziert wird. Im Lean Thinking wird hierbei vom Kundentakt gesprochen. Das Gegenteil wäre beim „Push" der Fall, bei dem gemäß Umsatzprognosen Produkte produziert werden, für die eventuell gar kein Absatz besteht (Womack und Jones 2004, S. 35). Durch das Pull-Prinzip findet keine Überproduktion mit hohen Lagerbeständen statt, welche eine Art der Verschwendung darstellen, wie bereits erläutert. Man erkennt also, dass das Pull-Prinzip ebenso wie die anderen Lean-Thinking-Prinzipien den Zweck erfüllt, die Prozesse von Verschwendung zu befreien und reinen Kundennutzen zu erzeugen. Dieses Prinzip soll aber nicht nur für die kundenseitige Nachfrage nach Endprodukten angewendet werden, sondern es kann ebenso auf jeden Teilprozess in der Fertigung erweitert werden. Der „Kunde, welcher dann den nachfolgenden Prozessschritt bezeichnet, „bestellt vom vorgelagerten Schritt ein Bauteil, nachdem er mit seinem Bearbeitungsumfang fertig geworden ist. Der Prozessschritt danach bestellt wiederum ein Bauteil vom Vorgängerprozess, und so kann die ganze Produktion durch das Pull-Prinzip gesteuert werden. Dadurch entstehen deutlich weniger Bestände, und die Fertigung gewinnt an Transparenz. Die Anwendung des Pull-Prinzips in der Fertigung unterstützt den im dritten Schritt erreichten Fluss in der Produktionskette. Somit sind die Prinzipien nicht einzeln und isoliert anzuwenden, sondern sie greifen ineinander, um eine ganzheitliche Optimierung der Unternehmung zu ermöglichen.

Das fünfte und letzte Prinzip – die Perfektion – dient dem Streben nach einem kontinuierlichen Verbesserungsprozess. Diese kann erreicht werden, wenn die Mitarbeitenden durch die vorangehenden Prinzipien erkennen, dass Fehler und Missstände tatsächlich behebbar sind. Ein Nordstern im Sinne einer Vision für die Wertschöpfung („Wir sind das beste Werk im Unternehmensverbund") ist dabei von zentraler Bedeutung für den täglichen Kaizen-Prozess, er gibt die Richtung bei der Lösung von Problemen und für die allgemeinen Ziele vor. (Brunner 2008, S. 11).

Durch die Definition von Kundenwert und Wertstrom, das Eliminieren unnötiger Prozesse, das in den Fluss Bringen der übrigen Prozesse und die gezielte Steuerung der Produktion im Kundentakt entstehen deutliche Fortschritte in der täglichen Arbeit. Eine kontinuierliche Wiederholung der oben beschriebenen Optimierung ist das Prinzip der Perfektion. Durch die höhere Transparenz in allen Prozessen kann jeder im Unternehmen die Arbeit nachvollziehen, sodass Verschwendungen und Probleme deutlich besser zum Vorschein treten – und aus dem Weg geräumt werden können. Durch die Konzentration auf das Wesentliche werden Ressourcen freigesetzt, die zur Erweiterung der Geschäftstätigkeit genutzt werden können. Lean Thinking zielt dabei explizit nicht auf Entlassungen von Mitarbeitern ab. So können die Wettbewerbsposition ausgebaut und Arbeitsplätze gesichert werden.

1.1.3 Von Lean Production zu Lean Management

Neben der Anwendung der einzelnen Handlungsanweisungen durch die Unternehmensführung ist auch ein Umdenken in den Köpfen aller Mitarbeitenden gefordert, sodass sie eigenständig Verbesserungsmöglichkeiten identifizieren können. Eine gut funktionierende Produktion alleine bringt keinen Erfolg für das gesamte Unternehmen. Vielmehr braucht es ein ganzheitliches Lean-Denken, welches sich nicht nur auf die Produktion erstreckt. Den Blick auf das Ganze nennen Womack und Jones Lean Enterprise (Womack und Jones 2004, S. 324). Dies bedeutet, dass sich vor allem Strukturen wie Abteilungen und das Karrieredenken Einzelner der Lean-Ausrichtung widersetzen. Begründet liegen diese Ressentiments unter anderem in der fehlenden einheitlichen Definition des Kundenwerts, auf den es sich zu fokussieren gilt und der auch nur durch ein Unternehmen generiert werden kann, welches als Einheit arbeitet. Auf dem Weg, das Unternehmen zu einem Lean Enterprise zu wandeln, ist also der gesamte Wertstrom auf Basis eines einheitlich definierten Kundenwerts abzubilden und zu optimieren. Zum einen können unter diesem Aspekt Informationsflüsse näher untersucht werden, beispielsweise ist hier der Weg vom Kundenauftrag zum Warenausgang zu nennen (Keyte und Locher 2016, S. 3). Zum anderen liegt ein weiterer, wirklich wesentlicher Baustein des Unternehmenserfolgs in dem Prozess vor dem Produktionsstart. Die Schritte von der Produktidee über deren Ausarbeitung bis hin zum fertigen Prototypen sind komplex und verlangen einen beachtlichen Ressourceneinsatz. Dementsprechend zeigt sich hier ein großes Optimierungspotenzial. Diese Prozesse werden von erfolgreichen Unternehmen ebenso unter den Lean-Aspekten durchleuchtet, um eine möglichst effiziente und transparente Entwicklungsarbeit zu gewährleisten.

1.2 Grundlagen zu Lean Innovation

1.2.1 Übertragung von Lean Thinking auf das Innovationsmanagement und die F&E

Der Lean-Innovation-Ansatz hatte den Anspruch, ein einheitliches Verständnis für die Anwendung der Lean-Thinking-Prinzipien für das Innovationsmanagement zu entwickeln. Zuvor wurde „Lean Development als Methodensammlung verstanden, teilweise wurden „Good Practice-Beispiele beschrieben, manchmal wurde eine kulturelle Ausprägung als Lean Innovation bezeichnet. Was fehlte, war ein ganzheitlicher, allgemeingültiger und verbreiteter Ansatz, um Verschwendung im F&E-Umfeld systematisch und ganzheitlich zu bekämpfen und damit den Lean-Thinking-Gedanken auf die F&E zu übertragen. Ziel des Lean-Innovation-Ansatzes war somit die Bereitstellung von Leitlinien, um die Innovationsproduktivität von Unternehmen nachhaltig zu steigern. Dies bedeutet, dass sowohl die Effektivität der Entwicklung im Sinne einer optimalen Kundenorientierung als auch die Effizienz durch eine entsprechende Auslegung der Prozesse einen Beitrag leisten. In diesem Zusammenhang hat die Verschwendung im Innovationsbereich eine besondere Bedeutung. Unerlässlich ist daher ein Verständnis von Verschwendung in den Innovationsprozessen. Typische Verschwendungsformen in der F&E sind:

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Mangelnde Kundenorientierung – die Orientierung am Kunden ist der wesentliche Grundpfeiler des Lean Thinking. Innerhalb einer auf den Lean-Prinzipien basierenden Entwicklung muss theoretisch jede Aktivität zu einer Steigerung des Kundennutzens beitragen. Hierfür ist das Wissen über die Bedürfnisse des Kunden eine notwendige Voraussetzung und die durchgängige Umsetzung der Bedürfnisse in technische Produktmerkmale essenziell (siehe hierzu Abschn. 3.​2). Die steigende Produktkomplexität erzeugt Kosten in der Entwicklung, z. B. durch zusätzliche Zeichnungserstellung oder Stücklisten, aber auch in allen anderen Bereichen, z. B. durch zusätzliche Lieferantenauswahl, zusätzliche Werkzeuge oder aufwendigere Preissetzung (Schuh und Riesener 2018, S. 32–36). Die komplexitätsinduzierten Kosten wachsen so im Vergleich zum Kundennutzen überproportional.

Unterbrochener Wertstrom – eine Unterbrechung des Wertstroms, der in der F&E typischerweise durch den Informations- und Datenfluss dargestellt wird, ist eine weitere häufig auftretende Verschwendungsform. Änderungen und Iterationen im Projekt führen beispielsweise dazu, dass Informationen verworfen und neu generiert werden müssen, was zwangsläufig zu einer Unterbrechung des Wertstroms und zu Wartezeiten im Projekt führt. Besonders starke Auswirkungen auf das gesamte Projekt haben Warteschlangen auf dem kritischen Pfad. Oft wird der Bearbeitungsprozess zudem durch unnötig häufige Übergaben signifikant verlängert. Jede Übergabe kostet Zeit und birgt das Risiko eines Informationsverlusts, was Änderungen und Iterationen nach sich ziehen kann, die ihrerseits wieder Auslöser für eine Unterbrechung des Wertstroms darstellen.

Ungenutzte Ressourcen – wie im Kontext von Lean Production gilt es auch in der F&E, die gegebenen Ressourcen bestmöglich einzusetzen und somit den Randbedingungen entsprechend ein optimales Ergebnis zu erzielen. Analog zu Fertigungsanlagen und Halbzeugen in der Produktion sind in der F&E die Mitarbeitenden zu sehen. Der optimale Einsatz dieser F&E-Ressourcen, sprich die optimale Verteilung der Aufgaben auf die Mitarbeitenden, ist eine komplexe Aufgabe, da neben der Arbeitslast auch die individuellen Fähigkeiten berücksichtigt werden müssen. Unterbeschäftigte, unterforderte oder nicht eingebundene Mitarbeitende fühlen sich schnell demotiviert und arbeiten somit weit unter ihren Möglichkeiten bleibend als „brachliegende Ressource. Ebenfalls zu Verschwendung führt die Überbelastung von Mitarbeitenden. Der bei Toyota mit „Muri bezeichnete Umstand führt dazu, dass Mitarbeitende erst nach hohen Anlaufzeiten mit Aufgaben starten können oder nach Abkürzungen im Prozess suchen, um die Tätigkeiten fristgemäß durchzuführen, denn die geistige Rüstzeit kann nicht beliebig verkürzt werden. Letzteres führt sehr häufig zu nachgelagerten Fehlern und Nacharbeit (Morgan und Liker 2008).

Ungenügende Standards – Standardisierung bedeutet nicht Stillstand in Form einer starren Bürokratie, sondern ist – intelligent eingesetzt – vielmehr die Voraussetzung für kontinuierliche Verbesserung und die Einhaltung hoher Qualitätsstandards. Dies wird auch am Beispiel Toyotas offensichtlich: Toyota lebt Standardisierung im Sinne einer konstruktiven, flexiblen Bürokratie, deren Vorgaben von allen Mitarbeitern über Verbesserungsmaßnahmen kontinuierlich weiterentwickelt werden. Diese intelligente und mitarbeiterorientierte Standardisierung gilt als eines der Grundprinzipien, die den Erfolg Toyotas ausmachen (Liker 2004). Ungenügende Standards führen demgegenüber zu Verschwendung bei der Informationssuche, unstrukturierter Ablauforganisation und Schnittstellenproblemen. Auch das Varianten- bzw. Gleichteilemanagement ist auf die Definition von Standards angewiesen.

Ungenutzte Skaleneffekte – ungenutzte Kommunalitäten im Produktprogramm wirken sich über die gesamte Wertschöpfungskette aus. Somit wird durch eine redundante Konstruktion von Bauteilen nicht nur innerhalb der Entwicklung Verschwendung verursacht, sondern auch darüber hinaus: Vor allem in der Fertigung, der Montage und im After-Sales ergeben sich durch die unzureichende Nutzung von Skaleneffekten auf Teileebene und der damit steigenden internen Produktkomplexität negative Auswirkungen. Die mangelnde Nutzung von Kommunalitäten beginnt zumeist schon auf Funktions- und Technologieebene. Die Realisierung ähnlicher Anforderungen über unterschiedliche technologische Konzepte und Funktionen ist oft der Auslöser für einen niedrigen Modularisierungsgrad des Produkts.

Defekte und Nacharbeiten – Nacharbeiten am Produkt entstehen vor allem durch unzureichende oder nicht der Realität entsprechende Tests bzw. Berechnungen. Die Fehler im Produkt, die auf diese Weise entstehen, werden oft erst sehr spät erkannt und können dann nur mit hohem Aufwand bekämpft werden.

1.2.2 Lean Innovation

Der Lean Innovation-Ansatz konnte die Übertragung des Lean-Thinking-Ansatzes auf den Innovationsbereich vornehmen, indem Verschwendungsarten wie „Mangelnde Kundenorientierung, „Unterbrochener Wertstrom, „Ungenutzte Ressourcen, „Ungenügende Standards, „Ungenutzte Skaleneffekte sowie „Defekte und Nacharbeiten systematisch adressiert wurden. Dieser Ansatz stellt somit ein ganzheitliches Rahmenwerk für den zielgerechten Aufbau von Lean-Prinzipien in der F&E dar (siehe Abb. 1.2).

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Abb. 1.2

Lean Innovation basierend auf der ganzheitlichen „Übersetzung" der Lean-Thinking-Prinzipien

Der Ansatz umfasst dabei vier übergeordnete Handlungsfelder:

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Eindeutig positionieren – wie identifiziere ich den Kundennutzen und in welchen Produkten setze ich ihn um?

Früh strukturieren – wie gestalte ich die Produkte?

Einfach synchronisieren – wie regle ich die effiziente Einbindung aller Beteiligten?

Sicher adaptieren – wie kann ich die Anpassung der Produkte an sich wandelnde Anforderungen sicherstellen?

Die übergeordneten Handlungsfelder wurden durch je drei Lean-Prinzipien detailliert, welche einen Handlungsrahmen für die kontinuierliche und nachhaltige Optimierung der Entwicklung bilden.

1.3 Sustainable Innovation

1.3.1 Von Lean Innovation zu Sustainable Innovation

Seit der initialen Erarbeitung der Lean-Innovation-Prinzipien, welche das Ziel hatten, Werte ohne Verschwendung zu schaffen, haben sich die Rahmenbedingungen für Unternehmen der produzierenden Industrie signifikant verändert. Vor allem der Wandel hin zu einem VUCA-Wettbewerbsumfeld, welches durch zunehmende Volatility (Volatilität), Uncertainty (Unsicherheit), Complexity (Komplexität) und Ambiguity (Ambiguität) gekennzeichnet ist, stellt Unternehmen vor große Herausforderungen. Vor allem etablierte Unternehmen können auf die sich ändernden Rahmenbedingungen nicht adäquat reagieren, sodass beispielsweise in den letzten 15 Jahren 52 % der Fortune-500-Unternehmen aus dieser Übersicht entfallen sind. Gleichzeitig wird darüber hinaus antizipiert, dass 40 % der heutigen Fortune-500-Unternehmen die Herausforderungen der kommenden Jahre nicht bestehen können (Kroker 2016). Unterstützung, um in der heutigen Zeit einen nachhaltigen Wettbewerbsvorteil zu genieren, finden Unternehmen zum einen in neuen technologischen Trends und zum anderen in angepassten Vorgehensweisen sowie Methoden. So ermöglichen beispielsweise die Entwicklungen rund um Industrie 4.0 die Aufnahme und Zusammenführung von Daten aus Nutzung, Entwicklung und Produktion sowie deren Auswertung. Prozessual und methodisch steigt die Bedeutung der Adaption agiler Arbeitsweisen aus der Softwareindustrie für die Entwicklung cyber-physischer Produkte. Ebenso gibt es übergeordnete Frameworks wie Lean Start-up (Ries 2017), welche die Grundidee einer effizienten und effektiven Entwicklung forcieren.

Neben den Rahmenbedingungen des Unternehmensumfelds der produzierenden Industrie hat auch der Megatrend „Sustainability einen großen Einfluss auf die strategische Ausrichtung von Unternehmen. Sustainability oder Nachhaltigkeit wird definiert als Entwicklung, „…die den Bedürfnissen der heutigen Generation entspricht, ohne die Möglichkeiten künftiger Generationen zu gefährden, ihre Bedürfnisse zu befriedigen (Souren 2012, S. 135; Hauff 1987). Dementsprechend rücken vor dem Hintergrund der Zukunftsfähigkeit vor allem auch ökologische Fragestellungen in den Vordergrund. Neben diesen müssen jedoch für die Erfüllung der Bedürfnisse der heutigen Generation auch ökonomische sowie soziale Aspekte berücksichtigt werden (Souren 2012, S. 135).

Die Berücksichtigung der drei Säulen der Nachhaltigkeit wird im Rahmen des Buches für das Innovationsmanagement wie folgt vorgenommen:

Ökologische Dimension

– im Rahmen der Entwicklung wird die ökologische Dimension vor allem durch die Vermeidung von Verschwendung ganz im Sinne des Lean-Gedankens berücksichtigt. D. h., im Kontext von Sustainable Innovation geht es darum, Überproduktion zu vermeiden. Das Ziel von Sustainable Innovation muss es folglich sein, bereits während der frühen Phase der Produktentwicklung die Voraussetzungen dafür zu schaffen, den Ressourceneinsatz entlang der gesamten nachfolgenden Wertschöpfungskette zu minimieren. So muss beispielsweise der Einsatz der Prinzipien dazu führen, dass unnötige Produkte sowie Produktvarianten nicht entwickelt und produziert werden. Neben dieser zielgerichteten Entwicklung der Produkte sollen darüber hinaus Möglichkeiten der Industrie 4.0 für eine bessere Auslastung bestehender Produkte im Feld genutzt werden. Hierzu zählt auch, den Produktlebenszyklus durch eine entsprechende Updatefähigkeit und ein Refurbishment zu verlängern. Somit lassen sich sowohl die Ressourcen von Unternehmen schonen als auch die Ressourcen, welche für die Herstellung von Produkten verwendet werden, die eine unzureichende Auslastung haben.

Ökonomische Dimension

– ein nachhaltiges Innovationsmanagement muss dazu beitragen, dass aus Unternehmenssicht eine entsprechend nachhaltige Wettbewerbspositionierung erfolgt. Somit ist es das Ziel, durch Sustainable Innovation Produkte zu entwickeln, welche aus Kundensicht wettbewerbsfähig sind. Dies ist auf der einen Seite durch den Innovationsgrad und der damit verbundenen Akzeptanz der Produkte am Markt verbunden. Auf der anderen Seite wird die Wettbewerbsfähigkeit auch durch die Berücksichtigung der Produktkosten gesteigert, indem Produkte so entwickelt werden, dass diese preiswert am Markt angeboten werden können. Darüber hinaus muss in Innovationen investiert werden, die heute noch nicht in Form von Anforderungen, Kosten etc. erfasst werden können, aber nachhaltig zum wirtschaftlichen Unternehmenserfolg beitragen. Die Methoden zur richtigen Identifikation, Bewertung, Auswahl dieser „nachhaltigen Innovationen" werden ebenfalls im Kontext von Sustainable Innovation bereitgestellt.

Soziale Dimension

– die soziale Dimension soll im Kontext von Sustainable Innovation vor allem durch eine Einbindung der Mitarbeitenden und der Sicherstellung einer entsprechenden Innovationskultur Berücksichtigung finden. Gerade für die Entwicklung von Innovationen gilt es, eine neue Kultur der Zusammenarbeit zu etablieren. Darüber hinaus sollen die vorgestellten Prinzipien auch eine neue Art der Einbindung der Kundschaft ermöglichen.

Vor dem Hintergrund der zuvor beschriebenen Trends und auch der neuen Lösungsansätze gebietet sich im Sinne der kontinuierlichen Verbesserung, wie sie im Kontext des Lean Thinking gefordert wird, die Überarbeitung der Handlungsfelder sowie der Prinzipien von Lean Innovation hin zu Sustainable Innovation. Ziel ist es, durch die Anpassung der Handlungsfelder und Prinzipien Unternehmen dazu zu befähigen, nachhaltig in der VUCA-Welt zu bestehen und neue technologische Entwicklungen gewinnbringend zu nutzen. Darüber hinaus befähigen die Prinzipien die Berücksichtigung der Nachhaltigkeit. Somit ergibt sich in Abgrenzung zu Lean Innovation der Leitsatz für Sustainable Innovation: Nachhaltig Werte schaffen.

Bevor nun im Detail auf die Handlungsfelder sowie die Prinzipien eingegangen wird, soll der Begriff Sustainable Innovation vorab für dieses Buch definiert werden.

1.3.2 Definition Sustainable Innovation

Abgeleitet von der im vorherigen Abschnitt abgeleiteten Beschreibung von Sustainable Innovation liegt diesem Buch die folgende Definition von Sustainable Innovation zugrunde:

Definition

Sustainable Innovation beschreibt die strategische Gestaltung  des Innovationsmanagements produzierender Unternehmen unter Berücksichtigung der Nachhaltigkeit und zielt darauf ab, die Effektivität (im Sinne der Kundenzufriedenheit durch bessere Produkte) und die Effizienz (im Sinne des Ressourceneinsatzes durch schlanke Prozesse) zu optimieren, sodass die Innovationsproduktivität zur nachhaltigen Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit signifikant gesteigert wird.

Zum besseren Verständnis lässt sich diese Definition im Detail wie folgt erweitern:

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Innovation (lateinisch „novus" = neu) bezeichnet die erfolgreiche wirtschaftliche Umsetzung einer Neueinführung oder Erneuerung. Der Innovation vorgeschaltet ist die Invention, welche die Erfindung oder Entwicklung einer neuen Idee bezeichnet und abstrakt oder konkret sein kann.

Nachhaltigkeit im Kontext des Innovationsmanagements berücksichtigt ökologische, ökonomische sowie soziale Aspekte. Das allgemeingültige Verständnis dieser drei Dimensionen ist jedoch an das Innovationsmanagement anzupassen. So geht es um die Verschwendungsvermeidung von Ressourcen durch eine entsprechende Fokussierung auf den Kundennutzen. Hierdurch werden Überproduktion und unnötige Entwicklungen reduziert. Gleichzeitig muss für eine nachhaltige Wettbewerbsfähigkeit auch der ökonomische Aspekt zum Erhalt der Unternehmung Berücksichtigung finden. Abschließend wird der sozialen Dimension durch die kulturelle Anpassung zur Schaffung einer besseren Arbeitswelt Rechnung getragen.

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