Produktkonfiguration auf der Grundlage dynamischer Dokumentstrukturen

Erik Oestreich und Tobias Teich

Der Automobilmarkt für Fahrzeuge der Oberklasse ist in den letzen 10 Jahren gegen den allgemeinen Trend um mehr als 80% gewachsen. Neben den Serienmodellen dieser Klasse stehen dabei immer stärker die individuellen Wünsche der Kunden im Mittelpunkt des Interesses. Die Hersteller begegnen diesem Trend mit einer großen Palette exklusiver Pakete, mit deren Hilfe sich fast jeder Kundenwunsch erfüllen lässt. Vertriebsseitig wird dieser Prozess heute bereits durch den Einsatz internetbasierter Produktkonfiguratoren gut unterstützt. Ein anderes Bild zeigt sich im Bereich der Arbeitsvorbereitung. Hier fehlen oftmals geeignete Systeme für eine durchgängige informationstechnische Abbildung individueller Produktspezifikationen. Ein neuer Ansatz zur Produktkonfiguration kann an dieser Stelle Abhilfe schaffen.

Ein geeignetes Instrument zur Beschreibung von individuellen Ausstattungspaketen im Gebiet der Fahrzeugindividualisierung stellen Aufbaumitteilungen dar. Innerhalb eines strukturierten Dokuments werden Punkte spezifiziert, die für den Aufbau und die Beschaffung eines entsprechenden Umfangs erforderlich sind. Grundlage für die Erstellung dieser Mitteilungen ist das Vorliegen von abgestimmten Maximalvorlagen, wobei jede Vorlage ein bestimmtes Paket in all seinen Facetten vollständig beschreibt. Der Vorgang der Erzeugung einer Aufbaumitteilung soll im Folgenden zunächst kurz anhand der Spezifikation einer Kopfstütze als Teil einer individuellen Ledersitzgarnitur dargestellt werden (Bild 1).
 


Bild 1: Erstellung von Aufbaumitteilungen

Einsatz von Aufbaumitteilungen 

Anhand von bestimmten Bestellcodes eines Fahrzeugs werden in einem ersten Schritt durch die Arbeitsvorbereitung die zu beschreibenden Sonderumfänge ermittelt. Anschließend erfolgt die Auswahl der geeigneten Vorlage zu dem bestellten Paket. Durch Cut & Paste wird die identifizierte Maximalvorlage in die eigentliche Aufbaumitteilung kopiert. Der nächste Schritt besteht in der Anpassung der Struktur der Vorlage auf den konkreten Auftrag. Die Aussage, ob ein Element der Vorlage benötigt wird oder nicht, kann dabei unter zu Hilfenahme des Bestellcodes des Fahrzeugs getroffen werden. Wird im Beispiel davon ausgegangen, dass das Fahrzeug unter anderem durch den Bestellcode „XX0“, und nicht durch „XX1“ oder „XX2“ spezifiziert wird, können 2 Zeilen der Vorlage entfallen. Den Abschluss der Spezifikation bildet die Ersetzung der in der Vorlage durch „**“ gekennzeichneten Bereiche durch die vom Kunden gewünschten Angaben. Mit Hilfe der zusammengetragenen Informationen ist der Lieferant der Kopfstütze in der Lage, diese gemäß dem Kundenwunsch aufzubauen und zu liefern. Die Verteilung der Mitteilungen an alle tangierenden Bereiche wie Disposition, Produktion und Qualitätssicherung erfolgt per E-Mail oder Fax.
 

Probleme und Ziele

Das beschriebene manuelle Vorgehen ist nur dann effizient einsetzbar, wenn einerseits nur eine geringe Anzahl von Fahrzeugen individualisiert werden müssen und andererseits die Beschreibungen der Pakete an sich nicht zu komplex sind. Bei einem hohen Auftragsvolumen mit umfangreichen und komplexen Beschreibungen, ist die effiziente Auftragsabwicklung durch manuelles Erstellen der Aufbaumitteilungen nicht mehr gewährleistet. Das beschriebene Problem stellt sich als reines Konfigurationsproblem dar. Der Einsatz  eines Produktkonfigurators erscheint deshalb als sinnvoll. Allerdings existiert unter der Vielzahl der am Markt verfügbaren Konfigurationssysteme [1] zurzeit keines, das annähernd die benötigte Flexibilität besitzt, Konfigurationsdialoge und Dokumente in der hier geforderten Variabilität zu generieren. 

Ziel muss es sein, ein Konfigurationssystem zu entwerfen, das in Abhängigkeit von der Beschaffenheit eines Basisprodukts, einen individuellen Konfigurationsdialog erzeugt. Die Festlegung der Merkmalsausprägungen wie Farbe oder Material soll anhand von speziellen Auswahlfeldern erfolgen. Diese enthalten immer nur solche Ausprägungen, die für ein entsprechendes Produkt gültig sind. Ferner muss der Konfigurator in der Lage sein, einen Auftrag mit einer bestehenden Aufbaumitteilung abzugleichen und diese gegebenenfalls anpassen.
 

Das Modell des Konfigurators

Voraussetzung für die Erreichung der festgelegten Ziele ist der Entwurf eines Modells, das es erlaubt, die Struktur und die Inhalte der Maximalvorlagen abzubilden. Da es sich bei einer konkreten Mitteilung im engeren Sinne um eine Aneinanderreihung von angepassten Vorlagen handelt, kann das Modell auch für die Abbildung der Mitteilungen zum Einsatz kommen. 

Das Vorgehen zur Ableitung des Modells wird beispielhaft in Bild 2 verdeutlicht. Zur Beherrschung der Komplexität wird die Struktur der Vorlage nach dem Top Down Prinzip zunächst schrittweise verfeinert. Als Ergebnis entsteht eine dreistufige Hierarchie, die den allgemeinen Aufbau, nicht aber den Inhalt einer Vorlage widerspiegelt. Die erste Ebene beschreibt einen allgemeinen Container, der für die Aufnahme aller anderen Elemente einer Vorlage zuständig ist. Jede Vorlage entspricht demnach genau einem solchen Paket. Der Verwendungszweck des Pakets wird durch genau einen Bestellcode festgelegt. 


Bild 2: Gliederung der Dokumentstruktur.

Die Ebene der Module dient zur weiteren Verfeinerung eines Pakets. Ein Modul kapselt alle Informationen, die sich auf einen bestimmten Teilaspekt des Pakets beziehen, in einer in sich geschlossen Einheit ab. Als letzter Schritt erfolgt die Unterteilung der Module in einzelne Bausteine. Sie stellten ein allgemeines Grundgerüst zur Gliederung der Inhalte einer Zeile innerhalb einer Vorlage zur Verfügung.

Die Abbildung der Inhalte erfolgt durch verschiedene Spezifikationselemente. Für jeden Anwendungsfall kann ein spezielles Element entworfen werden, das individuell auf die speziellen Anforderungen zugeschnitten ist. So können z.B. Auswahlelemente geschaffen werden, die nur bestimmte, für ein Paket freigegebene Ausprägungen eines Merkmals zur Auswahl bereitstellen. Des Weiteren kann man einfache Standardelemente entwerfen, die immer einen festen, in der Vorlage definierten Wert anzeigen, oder die Eingabe von Freitext zulassen.

Mit Hilfe des beschriebenen Modells ist es bis zu diesem Zeitpunkt möglich, die Struktur einer Maximalvorlage abzubilden. Um zu entscheiden, in welcher Situation bestimmte Strukturelemente einzusetzen sind, ist es erforderlich, das Modell um Regeln und Constraints zu erweitern. Eine Regel beschreibt, wann ein Baustein oder ein Modul für die Beschreibung erforderlich ist. Mit Hilfe von Constraints werden dahingegen Verbote ausgedrückt. Durch ein Verbot wird geprüft, ob ein Teil des bestellten Sonderumfangs im Widerspruch zu einer Serienausstattung steht. Die Modellierung beider Konstrukte erfolgt über die logische Kombination von Bestellcodes. Die spätere Auswertung erfolgt durch den Einsatz einer Inferenzmaschine. 
 

Vorlagendesigner

Bild 3 zeigt eine konkrete Umsetzung des Modells innerhalb eines Vorlagendesigners. Der Designer ist nach einem Baukastenprinzip aufgebaut. Nach der Auswahl des Umfangs, für den eine Vorlage zu erzeugen ist, können alle Komponenten bequem über eine Werkzeugsleiste selektiert und innerhalb der Vorlage platziert werden. Die Zuweisung von Regeln sowie speziellen Elementeigenschaften erfolgt im Eigenschaftseditor. Mit Hilfe dieses Werkzeugs ist der Endanwender in der Lage, jede denkbare Konfiguration selbständig zu generieren. Eine Anpassung oder Umprogrammierung des Konfigurators ist dazu nicht erforderlich. 
 

Der Konfigurationsprozess

Der Einsatz des Modells im Konfigurationsprozess basiert auf drei aufeinander aufbauenden Schritten. Der erste Schritt bezieht sich auf eine grobe Analyse des zu individualisierenden Fahrzeugs. Durch einen Abgleich der Bestellcodes des Fahrzeugs mit den im Konfigurator hinterlegten Vorlagen können alle beschreibungspflichtigen Umfänge identifiziert werden. Liegen für einen Umfang mehrere Vorlagen vor, erfolgt die Bestimmung der zu verwendenden Vorlage durch den Anwender. Im zweiten Schritt erfolgt die automatische Instanzierung der Vorlagen anhand der Fahrzeugspezifikation. Auf der Paketebene beginnend wird zunächst geprüft, ob der gewünschte Individualumfang im Widerspruch zu einem anderen Ausstattungsmerkmal steht. Ist das der Fall, wird der Konflikt aufgezeigt und der Vorgang für das entsprechende Paket an dieser Stelle beendet. Liegen keine Fehler vor, erfolgt die Überprüfung, welche Module und welche Bausteine für die Beschreibung herangezogen werden müssen. Dazu erfolgt ein Abgleich der in den beiden Elementen hinterlegten Regeln und Constraints mit den PR-Nummern des Fahrzeugs. Nach der Prüfung werden genau die PR-Nummern zu jedem Element gespeichert, die eine Regel erfüllen. Das gestattet zu einem späteren Zeitpunkt die automatische Konsistenzprüfung zwischen der konfigurierten Mitteilung und dem dazugehörigen Fahrzeug.


Bild 3: Editor für den Entwurf beliebiger Vorlagen.

Nachdem die beiden ersten Schritte weitestgehend automatisch ablaufen, wird durch die Auswahl der gewünschten Merkmalsausprägungen durch den Sachbearbeiter die Konfiguration abgeschlossen.

Schlüsselwörter:

Produktkonfiguration, Informationsmanagement, Mass Customization

Literatur:

[1] Holthöfer, N.; Szilagyi, S: Marktstudie: Softwaresysteme zur Produktkonfiguration. HNI, Paderborn, 2001