Nah dran am Kerngeschäft

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Agile Software-Entwicklung

Nah dran am Kerngeschäft

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Im Zuge der Digitalisierung wandeln sich Unternehmen immer mehr zu Software-Unternehmen. Denn Services aus Bits und Bytes reichern heute Produkte an, ob im Auto, bei der Paketzustellung oder im smarten Home. Sie machen den Unterschied zum Wettbewerber. Was aber bedeutet diese Transformation für Unternehmen und Behörden?

War es schlicht gut geraten oder Weitsicht, als Marc Andreessen 2011 verkündete: „Jedes Unternehmen wird in der Zukunft ein Software-Unternehmen sein.“? Rückblickend hat der Mitgründer von Netscape und Aufsichtsratsmitglied von Facebook mit seiner Vision voll ins Schwarze getroffen. Ob Automobilzulieferer, Landmaschinenhersteller oder Logistikkonzern – quer durch alle Branchen hinweg ist die Erkenntnis gereift, dass IT-Systeme und insbesondere smarte Anwendungen heute den Unterschied machen.

„Alle Paketdienste liefern Pakete aus“, konstatiert Philipp Kleinmanns, Leiter Portfoliomanagement bei Materna. „Aber versendet man nicht viel lieber mit dem Logistiker, bei dem man live sehen kann, wo das Paket gerade ist, und die Route via Google Maps verfolgen kann?“ Den entscheidenden Wettbewerbsvorteil hätten heutzutage diejenigen, denen es gelänge, Systeme miteinander zu verbinden – im Falle von DHL die komplette Supply Chain – und smarte digitale Services anzubieten, die sich vom Mitbewerber abheben. „Me too reicht nicht“, sagt Kleinmanns. Auch Kameras, Lidar-Sensoren und weiteres Equipment, das für hochautomatisiertes Fahren (HAF) benötigt wird, könne jeder kaufen und im Auto verbauen. „Hat man damit gleich ein hochautonomes Fahrzeug?“, fragt der Materna-Mann weiter. Mitnichten. Intelligent verknüpfte Anwendungen sind der Schlüssel. „Lösungen, die den Unterschied machen, sind nah dran am Kerngeschäft und den Fachprozessen“, beschreibt das Kleinmanns. Und: „Man bekommt sie nicht von der Stange.“

Seit Beginn der 2010er-Jahre ist die Bedeutung von Hardware und mechanischen Komponenten in Produkten immer geringer geworden, schrieb die Neue Zürcher Zeitung (NZZ). Elektronik und Software dominierten. Die Untersuchung des VDMA „IT und Automation“ von 2018 stützt diese These. Bezogen auf die Herstellkosten steigt der Anteil von Software und Automatisierungstechnik in den Produkten des Maschinenbaus von aktuell durchschnittlich rund 32 Prozent bis 2021 um drei Prozent pro Jahr an. Auch die Transformation des Automobils zu einem gemischten Hardware- und Software-Produkt hat an Fahrt aufgenommen. Laut Elmar Degenhart, Vorstandsvorsitzender der Continental AG, betrug der Verkaufswert der Software an einem Premiumfahrzeug im Jahr 2013 rund zehn Prozent. Im Jahr 2023 wird der Anteil bei etwa 40 Prozent liegen, prognostiziert der Konzernchef des weltweit zweitgrößten Zulieferers in einem Beitrag der Zeitung NZZ. Von den rund 45.000 Ingenieuren, die Continental beschäftigt, arbeitet momentan ein Drittel in den Bereichen IT und Software. Obwohl Hardware noch sehr lange wichtig bleiben wird, dürfte der Anteil der Ingenieure im Bereich IT und Software im Prognosezeitraum auf 50 Prozent steigen.

Software schneller entwickeln

„Industrie, Handel, Banken, Versicherungen und auch Behörden müssen längst selber Software entwickeln und nicht nur Standard zukaufen“, erklärt Marcus Rieks, Abteilungsleiter Anwendungsentwicklung im Geschäftsbereich Digital Enterprise bei Materna. „Unternehmen brauchen moderne Software-Komponenten in ihren regulären Produkten, um sich vom Wettbewerb abzugrenzen“, führt Rieks aus. Das Business müsse schnell reagieren können, und die IT dazu fachliche Anforderungen sehr kurzfristig und sehr kontinuierlich entwickeln und liefern. Geschwindigkeit ist für die Entwicklung von Software einer der entscheidenden Parameter dabei, denn die Release-Zyklen und Time-to-Market digitaler Lösungen sind um ein Vielfaches kürzer, als die der mechanischen Komponenten: „Binnen weniger Stunden lassen sich digitale Services aktualisieren – für die Steuerung einer Werkzeugmaschine, eines Bremsassistenten oder eines Webshops“, sagt Rieks. „Versuchen Sie das mal mit einem Getriebe oder den mechanischen Komponenten eines Logistiksystems.“

Der Schlüssel zu mehr Speed sind, laut Rieks, eine agile Vorgehensweise und Organisation sowie Microservices – Dienste oder Anwendungen, die weitgehend entkoppelt sind, kleinere Aufgabe erledigen und einen modularen Aufbau ermöglichen. Diesen Weg geht auch CLAAS. Seit mehreren Jahren entwickelt Materna für den Landmaschinenhersteller verschiedene zentral genutzte Applikationen, z. B. für den After Sales.

Die Applikation Electric & Electronic Database (EEDB) ist eine Sammelstelle für Daten, die für die Auslieferung neuer Maschinen wichtig sind, wie zum Beispiel Fehlercodes, mehrsprachige Texte für Anzeigeterminals und Diagnose-Software sowie Maschinenkonfigurationen bzw. -parametrisierungen. Das System unterstützt die Pflege und Validierung technischer Maschinendaten und -informationen, Prüf- und Freigabeprozesse und stellt sie anderen Applikationen zur Verfügung. „Es ist quasi das Herzstück der Kommunikation zwischen den Bereichen Technische Entwicklung und Produktion. Wir begleiten CLAAS bei der Konzeption und Weiterentwicklung der Software, aber auch beim Requirements Engineering. Schnelle Auslieferungszyklen der Software sind hierbei ein Muss“, erklärt Marcus Rieks.

Landmaschinen sind komplexe Güter, die verteilt über den ganzen Globus im Einsatz sind. Dennoch müssen Service-Maßnahmen auch in weit entfernten Regionen greifen. Dabei hilft die Applikation WebSI. Sie beschreibt und verteilt Service-Maßnahmen in über 10 Sprachen. „Steht eine Wartung an, kann der After Sales Service ermitteln, wo auf dem Globus gerade Erntezeit ist, um die Geräte genau dort mit einer Umbaumaßnahme zu optimieren oder auszutauschen, wo sie am dringendsten gebraucht werden“, sagt Rieks.

Ein weiteres Software-Projekt für den After Sales Service des Landmaschinenherstellers ist das Licence Management System (LMT). Service-Applikationen müssen lizenziert, Software-Pakete und -Updates auf die Service-Laptops der Kundendiensttechniker verteilt und Daten und Dokumente wie z. B. Maschinenkonfigurationen aktualisiert werden. Diese Aufgaben übernimmt das LMT. „Die mehr als 10.000 Kundendiensttechniker weltweit arbeiten somit stets mit aktuellsten Tools und Informationen, was unmittelbar die Service-Qualität verbessert. Aktuell entwickeln wir agil die LMT Version 3. Eine Neuerung ist z. B. die Sicherung gegen Reverse Engineering und Manipulation“, erläutert Rieks.

Für die Agricultural Industry Electronics Foundation e.V. (AEF), eine unabhängige Branchenorganisation für Landtechnik und -maschinen, entwickelt und betreibt Materna eine Web-basierte Maschinen- und Gerätedatenbank. Landmaschinen – etwa Traktoren und Anbaugeräte, wie Strohpressen, Sämaschinen oder Ladewagen – werden nach dem weltweiten Kommunikationsstandard ISOBUS (ISO 11783) für landtechnische Anwendungen zertifiziert. „Das Protokoll gewährleistet, dass Zugmaschinen und Anbaugeräte über die in den Maschinen eingebauten Steuergeräte miteinander kommunizieren können – sollen“, schmunzelt Rieks. Die Realität sieht leider manchmal anders aus. Normen und immer komplexere Hard- und Software erschweren die Kombination von Maschinen und Anbauteilen verschiedener Hersteller. Die AEF hat sich zum Ziel gesetzt, herstellerübergreifende Kompatibilität von elektronischen und elektrischen Komponenten sicherzustellen. Dazu hat die AEF Materna beauftragt, eine neutrale Plattform zu schaffen, mit der sich externe Zertifizierungstests sowie Herstellertreffen zum Testen von Steuergerät-Kompatibilitäten planen und durchführen lassen. Entstanden ist ein Portal für die Sicherstellung von Transparenz über Herstellergrenzen hinweg.

Claas

In einem weiteren Projekt haben Materna-Experten ein sogenanntes Digital Planning Lab mit aufgebaut. Dort fließen das Wissen und die Erfahrung von Mitarbeitern zusammen, um neue Standorte und Werke planen zu können. Bis dato wurde das Gros der Aktivitäten dazu manuell erledigt und die Informationen waren auf zahlreiche Systemen verteilt. In das neu geschaffene Tool gehen nun alle Eigenschaften und Parameter ein, die für die Planung eines neuen Standortes benötigt werden: Flächen- und Leistungsdaten, Umgebungsinformationen, Traglasten, Temperaturen, Zuluft, Abwasser etc. Anhand dieser Werte lassen sich benötigte Fertigungskomponenten ermitteln und diese dann zu Fertigungsstraßen bis hin zum kompletten Werk planen. „Als Ergebnis erhält der Nutzer eine vollständig dokumentierte Blaupause für die Entwicklung von Produktionsstätten“, sagt Rieks.

Zwölf Meilen vor die ostfriesische Küste und in rund 130 Meter Höhe muss sich das technische Personal aufmachen, wenn es Störungen an einer Offshore-Windkraftanlage beheben möchte. „Gut, wenn dank Predictive Maintenance dieser Weg nicht umsonst war“, nennt Marcus Rieks ein weiteres Beispiel digitaler Lösungen. Für einen Hersteller im Umfeld Windkraftanlagen hat Materna für die vorausschauende Wartung eine IoT-Lösung auf Basis von Big Data-Analysen entwickelt. Per Überwachung und Erfassung der Leistungs- und Sensordaten des Übergabepunktes zwischen Stromerzeugung und Transport lassen sich durch unmittelbare Analyse und Bewertung der Messdaten Rückschlüsse auf den Gesamtzustand der Anlage ziehen. Eine defekte Komponente ist somit bereits im Vorfeld identifizierbar. Diese Informationen bieten wiederum die Grundlage zur Optimierung der Support- und Logistikkette für den Windparkbetreiber.

„Das Unternehmen baut durch die digitalen Dienste und erweiterten Fähigkeiten seine Marktstellung weiter aus“, sagt Kleinmanns. „Genau darum geht es heute: Mithilfe von digitalen Lösungen das Portfolio veredeln und sich Alleinstellungsmerkmale verschaffen.“ Quer durch alle Branchen und Anwendungsfälle hinweg beobachtet er, dass die neu entstandenen Funktionen alle nah am Kerngeschäft sind, genau die Unterstützung liefern, die das Business gerade benötigt, und: Sie sind agil entstanden und entsprechend umgesetzt. In einem Multikulti-Projekt hat Materna für die Daimler Financial Services die maßgeschneiderte Web-Applikation COMET entwickelt, mit der alle weltweiten Planungsabteilungen aus Controlling und Accounting arbeiten. „Das Projekt haben wir mithilfe agiler Entwicklungsmethoden auf Basis von Scrum durchgeführt“, erklärt Kleinmanns. Materna stellte ein Entwicklungsteam, ein sogenanntes Rocket Developer Team. So konnten die Programmierer in kurzer Zeit die komplexe Applikation für die verteilte Organisation erstellen (siehe Materna Monitor, Seite 38-39).

Selbst agil entwickeln oder entwickeln lassen?

Software Entwickeln

Acht von zehn Unternehmen setzen laut der Studie „Status Quo Agile 2017“ der Hochschule Koblenz agile Methoden in der Entwicklung von Software ein oder sind dabei, diese umzusetzen – Tendenz steigend. Doch stellt sich die Frage für IT-Verantwortliche: Baue ich eigene agile Teams auf oder verstärke ich mich mit externem Know-how? „Es geht hier nicht um Entweder-oder, sondern vielmehr um ein Sowohl-als-auch“, bringt es Kleinmanns auf den Punkt. Agilität höre nicht an Abteilungs- und Unternehmensgrenzen auf, daher müssten Betriebe sich vorbereiten, ihre Strukturen verändern – ganz gleich, ob sie selbst entwickelten oder Externe hinzuzögen. Befugnisse neu verteilen, funktionale Bereiche (Silos) aufbrechen und neue Schnittstellen schaffen, etwa für die Kommunikation zwischen Fachbereich und IT, nennt er essentielle Vorarbeiten. „Die Service-Denke ist der Schlüssel. Konkret bedeutet das, bereichsübergreifend zu planen und zu agieren, denn die smarten Services speisen sich aus den unterschiedlichsten Datenquellen und Geschäftsprozessen.“

„Wir beobachten, dass Unternehmen diese Schritte gehen und beispielsweise die fachbereichsnahe IT und Betriebs-IT im Sinne von DevOps in einer Einheit zusammenlegen, um schneller agieren zu können, und die Konkurrenz dadurch auf Abstand halten“, erklärt Rieks. So hätten beim Autobauer Mercedes Benz sogenannte Schwärme (Gruppen von Mitarbeitern) die Verantwortung für eine Applikation übernommen – von der Fachlichkeit bis zum Betrieb erbringt ein Schwarm den Service in Gänze. Bei der Post würden klassische Betriebseinheiten aufgelöst und in kundenfokussierte Sparten mit mehr Verantwortung und Befugnissen neu sortiert.

Für die eigentliche Entwicklung von Services sei es allerdings angeraten, auf eingespielte und agile externe Teams zu setzen, ist sich Kleinmanns sicher. Unternehmen sollten sich fragen, ob und inwieweit es sinnvoll ist, die eigene Entwicklung umzugestalten. Wie schnell lässt sich das bewerkstelligen? Wie oft und wie lange benötigt man dieses Expertenwissen und wie ist es dann um die Umsetzungsfähigkeit bestellt? Gehört es zum Kerngeschäft? „Für Unternehmen ist es in der Regel einfacher und schneller, diese Tätigkeiten auszulagern, als die komplette Organisation umzubauen“, sagt Kleinmanns.

Eingespielte Entwicklungsteams

Icon Teams

Eine entscheidende Fragestellung sei, wie lange man es sich erlauben könne, nicht agil zu entwickeln und die Digitalisierung von Produkten hinauszuzögern. Über einschlägige Personalplattformen ein paar Java-Entwickler zu „leihen“ sei jedenfalls keine Lösung. Man brauche eingespielte Teams, die die gesamte agile Klaviatur beherrschten: von der Ideenfindung über die Entwicklungsprozesse bis hin zur Testautomatisierung (siehe Kasten „Change the Game – Testautomatisierung“). Betrachte man die Geschwindigkeit, in der sich die digitale System- und Tool-Welt selbst verändert, wird nochmals deutlich, wie schwierig es ist, immer auf dem aktuellsten Stand der Entwicklung zu sein. So schieben Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure oder auch SAP im Tages- oder gar Stundentakt Patches und Updates auf den Markt.

„Ein Feature, für das ich gestern einen Workaround programmiert habe, ist heute im Standard vorhanden“, sagt Kleinmanns. Das könnten nur noch Experten überblicken, die es zudem verstehen, die neuen smarten Software-Komponenten in die vorhandene IT-Landschaft zu integrieren. Kenntnisse aus der neuen Cloud- und Service-Welt sowie über Legacy-Systeme mit ihren Programmiersprachen, Methoden und Technologien seien das A und O. Man muss wissen, wie sich die unterschiedlichen Welten synchronisieren lassen, damit der Nutzer ein homogenes System erhält.

Bei aller agilen Euphorie: Die Auswirkungen des Paradigmas sind nicht zu unterschätzen und häufig durch Vorurteile und Ängste besetzt. „Wer agil arbeitet, wird als einzelner sichtbar, genauso wie die Aufwendungen transparent werden“, nennt das Marcus Rieks. Man rückt näher mit der Fachseite zusammen und das Verständnis für den anderen wächst, auch für die jeweiligen Herausforderungen und technischen Hürden. Abstimmungen liefen früher informell ab; hier ein Anruf, da eine E-Mail oder Message, dort ein Meeting. „Bei Scrum ist Schluss damit“, sagt Kleinmanns. „Man trifft sich regelmäßig in kurzen Abständen, der ganze Prozess ist strukturiert und sichtbar. Das mögen nicht alle.“

Doch die Geschwindigkeit, mit der Lösungen durch agile Methoden entstehen, überzeugt. Philipp Kleinmanns dazu: „Wenn die IT zeitnah liefert und die unternehmerischen Visionen mit Leben füllt, überzeugt das die härtesten Kritiker.“ Und dann klappt es auch mit der Andreessen‘schen Vision: Jedes Unternehmen wird in der Zukunft ein Software-Unternehmen sein.

Change the Game – Testautomatisierung

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Die Digitalisierung von Produkten und Dienstleistungen hat zur Folge, dass Software kontinuierlich entwickelt, schnell ausgeliefert und produktiv genutzt werden muss. Lange Release-Zyklen kann sich in der Welt der Bits und Bytes keiner erlauben. Erst automatisiertes Testen stellt sicher, dass Lösungen eine hohe Qualität haben, safe und secure sind und automatisch in den Produktionsbetrieb übernommen werden können. Doch Testen und insbesondere der Aufbau einer Testautomatisierung wird zu Beginn häufig kritisch gesehen. Der Grund ist simpel: Testautomatisierung schlägt nicht selten mit einem Viertel des Projektbudgets zu Buche. Folgende Argumente zeigen, warum sich der Aufwand lohnt, Testautomatisierung als Game Changer zu etablieren:

  • Die Produktqualität verbessert sich nachhaltig.
  • Frühes und regelmäßiges Testen reduziert spätere Änderungsaufwendungen (Change Requests) massiv.
  • Time-to-Market von Services lässt sich verkürzen, da man Änderungen an der Software innerhalb weniger Minuten durch den Test- und Freigabeprozess schleust und produktiv nutzen kann.
  • Einmal aufgebaute Testinfrastruktur und -prozesse lassen sich viele Jahre und für Folgeprojekte nutzen, wodurch sich der initiale Aufwand mehr als bezahlt macht.

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Erfolgsfaktoren für agile Transformation

You build it, you run it.

Agile Methoden haben sich im Unternehmensalltag etabliert oder sind auf dem Vormarsch. Welche Hürden es gibt und wie sich Unternehmen darauf vorbereiten, erklären Marcus Rieks und Philipp Kleinmanns von Materna.

Man liest häufig, Agilität bedeutet Verantwortung loszulassen. Was heißt das konkret?

Philipp Kleinmanns:
Unternehmen müssen sich strukturell verändern, Fachbereichssilos aufbrechen und Schnittstellen schaffen, um zwischen den unterschiedlichen Stakeholdern – der IT, den Fachbereichen, Stabsfunktionen, internen und externen Kunden etc. – zu kommunizieren. Damit Agilität kein zahnloser Tiger wird, müssen leitende Angestellte ihre Verantwortung loslassen und Teams mit mehr Entscheidungskompetenz ausstatten. Bei der Methode Scrum kommt beispielsweise dem Product Owner eine Schlüsselrolle zu, er vermittelt zwischen IT und Fachbereich. Wenn sie oder er nicht mit ausreichend Befugnissen ausgestattet ist, kann man sich agiles Arbeiten sparen.

Marcus Rieks:
Auch wir als Anbieter werden immer mehr damit konfrontiert und beauftragt, Systeme nicht nur zu entwickeln, sondern sie auch verantwortlich zu betreiben und zu managen. Kurz: You build it, you run it!

Aspekte wie Gewährleistung und Risikomanagement bekommen dann eine andere Bedeutung ...

Philipp Kleinmanns:
Ja. Verträge ändern sich und damit die Geschäftsbeziehung. Wir kommen zunehmend von Werk- und Dienstleistungsverträgen hin zu SLA-basierten Vereinbarungen. Eine echte Herausforderung ist, die agile Denkweise im Einkauf zu etablieren, weil man nicht mehr ein Projekt mit einem fest umrissenen Leistungsumfang kauft.

Hier gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, etwa Story Points, Kontingente, Sprint zum Festpreis oder agile Festpreise zu verkaufen. Das wird weitgehend akzeptiert, allerdings ist klar, dass dies eher Workarounds sind, denn das Ergebnis eines agilen Projekts kennt man ja nicht wirklich. Leider kennt das Bürgerliche Gesetzbuch (BGB) keine agile Vorgehensweise, daher müssen sich Vertragsparteien im Vorfeld intensiv austauschen und Vereinbarungen treffen, die im Falle eines Falles juristisch klar sind. Aber das hat ja noch nie geschadet.

Marcus Rieks:
Agiles Arbeiten hat einerseits viel mit Vertrauen zu tun. Die Vertragsparteien und Mitspieler müssen sich treffen und miteinander reden. Auf der anderen Seite kauft der Kunde ja auch kleinere Portionen, er sieht nach jedem Sprint das aktuelle Ergebnis, kann umsteuern und riskiert nicht, viel Zeit und Geld zu verlieren. Außerdem erhält er nach jedem Sprint eine nutzbare Lösung. Anwender und Management sind überzeugt, wenn sie sehen, wie schnell ihre Anforderungen in der Software umgesetzt und in Betrieb genommen werden können.

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