Von Dr. Martin Krause //

Hybrid- und Elektro­fahr­zeuge sind auf dem zivilen Markt immer erfolg­reicher und längst keine tech­nische Vision mehr. Doch ist diese Techno­logie auch im milit­ärischen Kontext sinn­voll einsetz­bar? Die Stimmen, die einen umwelt­freund­licheren Betrieb der Streit­kräfte fordern, werden welt­weit lauter und die Liste der laufenden Forschungs­programme dazu ist lang. Bedeutet das, dass zukünftig kein Treib­stoff mehr benötig wird und alles voll elektrisch und digital abläuft? Oder geht es vielmehr um ein absurdes Szenario, bei dem mitten in der Wüste Batterien aufge­laden und im Kriegs­gebiet standard­isiere Lade­säulen installiert werden müssen?

Sinn und Unsinn derartiger Konzepte lassen sich am besten bewerten, indem man die Vor- und Nachteile hybrider Antriebe versteht, die relevanten Schlüsseltechnologien identifiziert und dann bewertet, für welche Militärfahrzeuge hybride Antriebe sinnvoll sein können.

Erklärung Hybrid Electric Drive

Unter einem Hybrid Electric Drive (HED) System versteht man allgemein ein Antriebssystem, bei dem Verbrennungsmotoren mit elektrischen Antriebskomponenten wie Batterien, Generatoren und Elektromotoren kombiniert werden. Diese treiben dann je nach Fahrmodus das Fahrzeug einzeln oder gemeinsam an, wobei der Verbrennungsmotor normalerweise die Batterien über einen Generator lädt. Abhängig von der Konstruktionsweise gibt es entweder zwei parallele Antriebsstränge, oder der Verbrennungsmotor betreibt nur noch einen Generator, sorgt aber nicht mehr selbst über ein Getriebe für Vortrieb. Getankt wird nach wie vor Kraftstoff.

Diese HED Architektur unterscheidet sich von rein elektrischen Antrieben, bei denen Batterien über externe Stromquellen geladen werden müssen. Synthetische Kraftstoffe wie beispielsweise Biodiesel führen zwar ebenfalls zu einer verbesserten CO2-Bilanz, fallen aber nicht unter HED-Antriebe.

Weltweite Aktivitäten

Weltweit gibt es eine Vielzahl von militärischen Testprogrammen für HED Prototypen mit dem Ziel, die Technologie besser zu verstehen, sinnvolle Konzepte zu erarbeiten und Fahrzeuge realistisch zu erproben. Viele dieser Aktivitäten konzentrieren sich auf die Vereinigten Staaten, Großbritannien und Frankreich, so zum Beispiel das Bradley Hybrid Electric Vehicle Programm, an dem seit 2020 in den USA BAE Systems mit QinetiQ arbeiten. Der 32 Mio. USD Vertrag mit dem Rapid Capabilities and Critical Technologies Office (RCCTO) der US-Army beinhaltet die Hybridisierung von zwei Bradley A2 Infantry Fighting Vehicles (IFV) und über eine mögliche Ausweitung auf die Programme Armored Multi-Purpose Vehicle (AMPV) sowie Optionally Manned Fighting Vehicle (OMFV) wird nachgedacht. Ebenfalls in den USA hat Oshkosh Defense mit dem Electric Joint Light Tactical Vehicle (eJLTV) eine hybride Version des JLTVs geschaffen, welche deutlich treibstoffeffizienter arbeitet.

In Frankreich arbeitet Nexter zusammen mit Arquus und Texelis an mehreren HED-Fahrzeugen aus dem Bereich des Scorpion Programms: Griffon 6×6 und Serval 4×4, beides gepanzerte Mehrzweckfahrzeuge. Die französischen Streitkräfte zeigen in diesem Kontext deutliches Interesse and HED Fahrzeugen und Nexter betrachtet HED Antriebssysteme als Schlüsselgebiet seiner Forschung und Entwicklung. So möchte Nexter beispielsweise die Technologie auch beim deutsch-französischen Kampfpanzerprojekt Main Ground Combat System (MGCS) zum Einsatz bringen. Die französische Firma Arquus hat mit dem gepanzerten Truppentransporter Electer 6×6 und dem geschützten Mehrzweckfahrzeug Scarabee 4×4 in den letzten Jahren selbst zwei eigene HED Fahrzeuge entwickelt, wobei der Scarabee von Beginn an für einen Hybridantrieb entworfen wurde. Die ebenfalls aus Frankreich stammende Firma Texelis hat sich auf die HED Elemente des Antriebsstrangs konzentriert und gründete 2021 zusammen mit QinetiQ eine strategische Partnerschaft zur Entwicklung von elektrischen Nabenmotoren und Verfahren zur Rückgewinnung von Bremsenergie.

Die britischen Streitkräfte testen im Rahmen des Technology Demonstrator 6 Programms (TD6) bereits sein 2020 drei verschiedene HED Fahrzeuge, auch unter einsatzähnlichen Bedingungen. Der Jackal 2 4×4 ist ein hochmobiles Patrouillenfahrzeug der britischen Firma Supacat, der Foxhound 4×4 ist ein geschütztes Patrouillenfahrzeug von General Dynamics UK und der MAN HX60 4×4 ist ein Taktischer LKW des deutsch-britischen Joint Ventures Rheinmetall BAE Systems Land. QinetiQ arbeitet an einer Vielzahl kundenfinanzierter Entwicklungsprogramme, unter anderem in den USA mit der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), dem Office of Naval Research (ONR) und dem RCCTO. Auch in Großbritannien arbeitet QinetiQ mit dem Mobility Test Rig (MTR) an einem Programm des Defence Science and Technology Laboratory (DSTL) des britischen Verteidigungsministeriums. Hier geht es um das Modell eines elektrisch angetriebenen gepanzerten Kampffahrzeugs im Maßstab 1:3.

Rheinmetall BAE Systems Land (RBSL) entwickelt ein Konzept, um den Dieselantrieb des Kampfpanzers Challenger 2 durch ein 1.000 kW HED System zu ersetzen, wobei es offenbar gelungen ist, dabei das Gewicht des Antriebs um 25% sowie das Volumen um 15% zu reduzieren.

In der Schweiz baut und testet General Dynamics European Land Systems – Mowag (GDELS – Mowag) einen Hybridantrieb für das leichte, geschützte Einsatzfahrzeug EAGLE 4×4. Ein wenig exotischer ist Schwedens Splitterskyddad Enhetsplattform Programm (SEP), bei dem BAE Systems Hägglunds bereits in den frühen 2000ern gepanzerte Rad und Kettenfahrzeuge als Testplattform hybridisierte, um diese für den Lufttransport kleiner und leichter bauen zu können.

Technisches Potential

Die Liste der Verbesserungen, die zumindest in Theorie erreicht werden können, ist recht lang. Zunächst einmal ermöglicht ein HED Antrieb eine reduzierte Lärm- und Wärmesignatur, was neue operationelle Möglichkeiten eröffnet („silent watch“ / „silent running“). Ferner kann das Fahrverhalten des Fahrzeugs neu optimiert werden, da über Nabenmotoren und Drive-by-Wire Technik beispielsweise jedes Rad einzeln angesteuert und angetrieben werden kann. Je nachdem, ob bei einem Hybridkonzept der Verbrennungsmotor und der elektrische Motor parallel oder in Reihe geschaltet sind, können bei Bedarf beide Antriebe zusammen kurzfristig die Motorenleistung deutlich erhöhen („burst mode“). Und getrennte Antriebsstränge erhöhen durch ihre Redundanz auch die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems. Ferner ist es in einer Hybridstruktur möglich, den Verbrennungsmotor in einem für ihn günstigen Drehzahlbereich zu betreiben, was nicht nur seine Lebensdauer und den Kraftstoffverbrauch positiv beeinflusst.

Ein zentraler Vorteil der HED Konzepte ist, dass neue Fahrzeugarchitekturen möglich werden und die Komponenten des Antriebsstrangs im Fahrzeuginnenraum neu verteilt werden können. Dies erlaubt es auch, einen besseren Schutz zu realisieren.

Darüber hinaus wird im Rahmen der fortschreitenden Digitalisierung der bordseitige Elektrizitätsbedarf durch energiehungrige Systeme in Zukunft immer weiter steigen: leistungsstarker Funk, IED Jammer, Battle Management Systeme, Radare, Kameras, ferngesteuerte Waffenstationen, Ladestationen für Drohnen oder Infanterieausrüstung, Klimaanlagen, Laserwaffen, etc. HED Architekturen können diesen Energiebedarf nicht nur leichter abdecken, sondern lassen sich auch flexibel als mobile Generatoren für lokale Stromnetze einsetzen.

Nicht zuletzt können HED Antriebssysteme durch Rückgewinnung der Bremsenergie und einen stark reduzierten Spritverbrauch im Leerlauf auch deutlich energieeffizienter und spritsparender sein. Zum Beispiel Kampfpanzer verbringen den größten Teil ihrer Einsatzzeit statisch im Leerlauf und haben dabei aber einen hohen Treibstoffverbrauch, insbesondere wenn sie über eine Gasturbine betrieben werden. Ein reduzierter Treibstoffverbrauch erhöht die Reichweite des Fahrzeugs, vereinfacht die gesamte Treibstofflogistik und reduziert den CO2-Fußabdruck der Streitkräfte. Dies führt zu „grüneren“ Operations.

Herausforderungen und Schlüsseltechnologien

All diese Vorteile einer HED Architektur gibt es aber nicht zum Nulltarif und eines der größten Probleme ist hier der stark begrenzte Platz im Innenraum der Fahrzeuge. Elektromotoren und Batterien erzeugen nicht nur weitere Komplexität, Gewicht und Kosten, sondern benötigen auch viel Bauraum, der in allen Militärfahrzeugen ein knappes Gut ist. Das Gewicht gepanzerter Fahrzeuge wächst stark überproportional mit der Größe des Innenraums, sodass bei einem begrenzten Maximalgewicht eine Vergrößerung der Fahrzeuge allein aus diesem Grund keine Option darstellt.

Daraus kann man ableiten, dass die Energiedichte des Speichermediums eine zentrale Schlüsselgröße für die Realisierung von HED Fahrzeugen darstellt. Dasselbe gilt für alternative Ansätze mit flüssigem oder gasförmigem Wasserstoff für Brennstoffzellen. Aktuell besitzen nur fossile Treibstoffe eine Energiedichte, die groß genug ist, um schwer gepanzerte Fahrzeuge sinnvoll zu betreiben.

Die zentralen Schlüsselfaktoren zur erfolgreichen HED Realisierung sind eine Steigerung der Energiedichte der Batterien um ca. eine Größenordnung, eine sehr kompakte Realisierung der HED Antriebseinheit sowie ein robuster, zuverlässiger und kostengünstiger Reifegrad der Technologie. Hier ist beispielsweise auf die Gefahr einer thermischen Überhitzung der Batterien hinzuweisen, die zu Batteriebränden mit giftigen Gasen im Fahrzeuginnenraum führen kann.

Für welche Fahrzeuge kann man HED Technologie also in naher Zukunft sinnvoll anwenden? Diese Fahrzeuge sollten idealerweise keine schwere Panzerung besitzen, viel Zeit im Leerlauf verbringen, mit einer Vielzahl energiehungriger Systeme ausgestattet sein, eine reduzierte Lärm- und Wärmesignatur benötigen und gleichzeitig große Strecken zurücklegen. Ausgehend von diesen Kriterien scheinen beispielsweise Späh- und Patrouillenfahrzeuge passende erste Kandidaten für eine Hybridisierung zu sein.

Grundsätzlich ist bei der Realisierung von HED Architekturen immer darauf zu achten, dass die Technologie unter realistischen Einsatzbedingungen eine echte Verbesserung verglichen mit einem konventionellen Antrieb darstellt und nicht nur verbaut wird, weil dies gerade als modern und populär erscheint. Die CO2-Bilanz einzelner Fahrzeuge ist in einem Krieg sicherlich nicht die wichtigste Größe.

Eine Perspektive für Deutschland

Deutsche Firmen haben mit konventioneller Antriebstechnik für Panzer und andere Militärfahrzeuge in den letzten Jahrzehnten weltweit Standards gesetzt, wobei diese Technologie auch heute immer noch sehr erfolgreich global eingesetzt wird. Bei den HED Antrieben liegt die technische Vorreiterrolle momentan jedoch eher im Ausland, während über die Aktivitäten deutscher Firmen vergleichsweise wenig bekannt ist. Ausnahmen hiervon sind beispielsweise die Konzeptstudien von Rheinmetall sowie der Firmen Magnet-Motor (RENK Gruppe) und Vincorion (JENOPTIK Gruppe). Auf der Eurosatory 2022 in Paris wird sicherlich der eine oder andere nationale und internationale Hersteller neue HED Produkte vorstellen und damit für Überraschungen sorgen.

Die kritische Frage bei all diesen Konzeptstudien ist, inwiefern die Technologie einsatz- bzw. serienreif ist. Dies erfordert meist langjährige Erfahrung im Umgang mit HED Systemen, wobei die britische Firma QinetiQ beispielsweise seit 10 bis 20 Jahren verstärkt an solchen Systemen arbeitet.

Während in den letzten Jahrzehnten militärische Spitzentechnologie oft kommerzielle Ableger auf dem Zivilmarkt fand, hat sich dieses Verhältnis bereits umgekehrt. Heutzutage verdrängen häufig commercial off-the-shelf (COTS) Technologien hochgezüchtete high-end Lösungen verschiedener militärischer Nischenmärkte, was klar verdeutlicht, wie viel disruptives Potenzial in HED Antriebelementen steckt. Beschaffungszyklen in diesem Bereich liegen leicht bei 10 bis 20 Jahren, stellenweise auch deutlich darüber. Sollten Antriebshersteller hier also einen Trend verschlafen und bei einer Ausschreibung diese innovativen Systeme nicht rechtzeitig liefern können, würden ihre Antriebskomponenten in der nächsten Produktgeneration folglich nicht mehr verbaut werden. Dies bedeutet, dass die jeweiligen Märkte möglicherweise auf Jahrzehnte verschlossen wären, und es bliebe unklar, inwiefern sie zu einem späteren Zeitpunkt erneut erschlossen werden könnten.

Ein Beispiel für den Einsatz von COTS Antriebstechnik bei Militärfahrzeugen ist der Schützenpanzer Lynx von Rheinmetall. Dieser besitzt nicht mehr einen hochspezialisierten Militärmotor, sondern wird durch einen Liebherr Dieselmotor angetrieben, wie sie auch im Bausektor eingesetzt werden. Diese etablierten Motoren sind robust, langlebig, zuverlässig, haben sich jahrelang bewährt und können weltweit gewartet werden. Und darüber hinaus sind sie auch allein durch die hohen Stückzahlen deutlich kostengünstiger und zeitnah verfügbar. Da Liebherr nun ebenfalls erste Hybridmotoren im Produktportfolio hat, ist es voraussichtlich nur eine Frage der Zeit, bis über eine Hybridisierung des Lynx nachgedacht wird. Der Lynx ist ein möglicher Kandidat für die Nachfolge des Bradley IFVs in den Vereinigten Staaten und es ist davon auszugehen, dass dieses Nachfolgeprogramm zumindest eine gewisse Hybridisierung enthalten wird.

Insofern wird ersichtlich, wie grundsätzlich die Bedrohung disruptiver HED Konzepte für die strategische Position etablierter Antriebsfirmen ist. Es erfordert technischen Weitblick, um die strategische Ausrichtung dieser Firmen an den Technologiewandel anzupassen und die Technologieführerschaft auch in den neuen Bereichen zu erwerben sowie weltweit umzusetzen. ACTRANS ist eine Managementberatung mit Fokus auf Technologie und Innovation. Gemeinsam mit unserem Expertennetzwerk unterstützen wir unsere Klienten dabei, ihre Produktportfolios, ihre Prozesse sowie ihre Technologien auf Wachstum und Innovation auszurichten.

Von Dr. Martin Krause //

Am 19. April 2022 erklärten die US-Streitkräfte im Rahmen der Next Generation Squad Weapon Aus­schrei­bung (NGSW) für die US Army neue Sturm- und Maschinengewehre von SIG Sauer im Kaliber 6.8×51 mm zu beschaffen, um dadurch das Sturmgewehr M4 sowie die Maschinengewehre M240 und M249 zumindest teilweise durch das XM5 bzw. das XM250 zu ersetzen. Hat diese Entscheidung das Potential, die gesamte Waffen- und Munitionslogistik der Nato-Länder im Bereich militärische Gewehre grundlegend zu verändern?

Hintergrund

2017 startete das US-Militär das Next Generation Squad Weapon Programm (NGSW), um das Sturmgewehr M4 sowie die Maschinengewehre M240 und M249 inklusive Munition in den beiden Nato-Kalibern 5.56×45 mm und 7.62×51 mm zu ersetzen. Die kontroverse Diskussion über die Leistungsfähigkeit dieser beiden Kaliber ist schon Jahrzehnte alt und orientiert sich unter anderem an Aspekten wie Rückstoß, Patronengewicht, Reichweite, Zielwirkung, etc. Zuletzt wurde die Durchschlagsleistung des kleineren Nato-Kalibers 5.56×45 mm als zu gering eingeschätzt, da insbesondere ballistische Schutzwesten immer ausgereifter und stärker verbreitet sind. Um hier einen sinnvollen Kompromiss in Form eines neuen Mittelkalibers zu finden, gab die Ausschreibung 6.8 mm Projektile vor und forderte, die entsprechende Patrone dafür zusammen mit den Waffen zu entwickeln.

Von den verbliebenen Teilnehmern hat sich letztendlich SIG Sauer durchgesetzt mit dem MCX-SPEAR und dem LMG-6.8 sowie der SIG 6.8×51 mm Hybridpatrone, welche aus einer Messinghülse mit Stahlboden besteht. Zuvor unterlegene Mitbewerber verfolgten Konzepte basierend auf Polymerhülsenpatronen bzw. einer teleskopierten Munition. Ferner wurde die XM157 Optronic von Vortex gewählt, was angesichts des integrierten Ballistikrechners und der Sensorpakete einen deutlichen Schritt in Richtung digitalisiertes Gewehr bzw. Smart Rifle darstellt. Insgesamt sollen in den kommende 5 Jahren bis zu 1,4 Mrd. USD investiert werden.

Bedeutung für Deutschland und Europa

Die aktuelle Ausschreibung für ein neues Sturmgewehr der Bundeswehr läuft jetzt schon seit über einem halben Jahrzehnt, zuletzt waren noch die beiden Hersteller Heckler & Koch sowie C.G. Haenel im Rennen. Auf die technische Bewertung der Waffen im Kaliber 5.56×45 mm Nato folgte ein juristisches Tauziehen, Ausgang unklar.

Gerade vor dem Hintergrund der neuen geopolitischen Situation erscheint eine deutlich engere transatlantischen Zusammenarbeit im Bereich Verteidigung sinnvoll. Insofern kann man sich fragen, ob die Bundeswehr für die nächsten Jahrzehnte ein neues Sturmgewehr im Kaliber 5.56×45 mm beschafft, wenn mit den USA der mit Abstand wichtigste NATO-Verbündete dieses Kaliber bereits heute für zu klein, zu schwach und veraltet hält.

Als theoretisch mögliches Szenario könnte die Zeit bis zur Einführung einer neunen Waffe im Kaliber 6.8×51 mm durch ein eventuelles Midlife-Upgrade des aktuell genutzten G36 überbrückt werden. Dies würde allerdings auch voraussetzen, dass in absehbarer Zeit zertifizierte Munition verschiedener Hersteller verfügbar ist. Die Kaliberdiskussion wird sicherlich auch bei jeder weiteren zukünftigen Ausschreibung für Sturmgewehre oder Maschinengewehre in Europa neu geführt werden und es besteht die Möglichkeit, dass hier de facto ein neues NATO-Standardkaliber in Ergänzung zu den bisherigen entsteht.

Allerdings beschränken sich die Folgen der NGSW Ausschreibung für Europa nicht nur auf den Bereich Waffenhersteller. Vielmehr müssen europäische Munitionshersteller auch eigene Munition im Kaliber 6.8×51 mm entwickeln und zertifizieren. Darüber hinaus ist es erforderlich, dass europäische Optronikhersteller ihr Produktportfolio konsequent in Richtung digitaler Zielhilfen weiterentwickeln, beispielsweise mit Laserentfernungsmessern, Ballistikrechnern und digitalen Display-Overlays. Das Ziel ist, auch bei größeren Kampfentfernungen eine hohe Treffergenauigkeit zu gewährleisten. Und nicht zuletzt müssen gleichzeitig auch die ballistischen Schutzwesten so optimiert werden, dass Soldaten europäischer Streitkräfte hinreichend geschützt sind.

Technische Herausforderung

Aktuell hat kein Hersteller aus Deutschland eine serienreife militärische Waffe im Kaliber 6.8×51 mm oder die zugehörige Munition im Angebot und die wenigsten Hersteller in Europa werden bis heute mit diesem Kaliber überhaupt gearbeitet haben.

Militärisch zuverlässige Waffen in einem neuen Kaliber sowie die Munition dafür lassen sich nicht über Nacht entwickeln, sondern fordern erheblichen Ressourcenaufwand. Vereinfacht könnte man sich vorstellen, eine bestehende Waffe im Kaliber 5.56×45 mm oder 7.62×51 mm zu skalieren und auf das neue Kaliber umzurüsten. Dies bringt aber zunächst eine Vielzahl technischer Probleme mit sich, für welche die neue Waffe noch im Detail optimiert und mit teils sehr erheblichem Aufwand angepasst werden muss. Hierzu zählen beispielsweise die Druckverläufe in Patrone und Rohr, das hochdynamische Verhalten des Gaslademechanismus, sowie die veränderten Belastungen auf die Gesamtstruktur. Insofern sollte ein militärisches Gewehr für eine neue Patrone idealerweise als Neuentwicklung erfolgen, welche im Rahmen einer Produktfamilie durchaus auf bewährten Konzepten basieren kann. Eigene Standards setzt man insbesondere dann, wenn Waffe und Munition als System aufeinander ausgelegt sind.

Neue Chancen

Sollten also in absehbarer Zukunft in Europa Gewehre im neuen Kaliber 6.8×51 mm, die entsprechende Munition oder zugehörige Optroniken ausgeschrieben werden, werden die Karten unter den potenziellen Herstellern neu gemischt. Dasselbe gilt auch für den Fall, dass die aktuell laufende Ausschreibung für das neue Sturmgewehr der Bundeswehr tatsächlich neu aufgesetzt werden sollte. Neu gemischte Karten bedeuten konkret, dass dann auch kleinere Hersteller oder ausländische Hersteller, die bei großen Ausschreibungen bisher eher in der zweiten Reihe hinter den etablierten Playern standen, eine gute Chance haben sich zu positionieren.

Der Schlüssel zum Erfolg wird darin bestehen, die neue Technologie schneller als die Konkurrenz zu entwickeln und zu erproben, also die notwendige Innovation schnell umzusetzen. Der Konkurrenz durch verkürzte Entwicklungszyklen davonzulaufen wird jedoch nur möglich sein, wenn Erfahrungswissen, experimentelle Erprobung und neue Methodik in den Entwicklungsprozessen auf intelligente Weise miteinander kombiniert werden. Dies geschieht beispielsweise durch das konsequente Nutzen moderner Simulationstechnik in Verbindung mit Kooperationspartnern aus Forschungseinrichtungen und Universitäten. Langwierige versuchstechnische Erprobungen können so verkürzt und experimentelle Datensätze mit hochwertigen Machine Learning Algorithmen ausgewertet werden. Ferner stellt der Einsatz neuer Materialien kombiniert mit innovativen Fertigungsverfahren wie beispielsweise 3D-Druck einen fortschrittlichen Ansatz dar, genauso wie eine modular integrierte Sensorik zur optionalen Digitalisierung einer Waffe.

Wer diese strategische Chance erkennt und das disruptive Potential der Situation zu nutzen versteht, kann das Rennen um zukünftige Aufträge und die damit verbundene Marktposition gewinnen. Der Ukrainekrieg legt für die kommenden Jahrzehnte den Fokus wieder auf die Landes- und Bündnisverteidigung im Szenario eines symmetrischen Krieges, für den das 5.56×45 mm Kaliber als potentiell zu schwach angesehen wird. Der Wechsel hin zu einem größeren und leistungsgesteigerten Kaliber ist nicht nur durch die zunehmende Verbreitung von Schutzwesten zu begründen, sondern auch die beispielsweise deutlich verbesserten Zielhilfen schaffen neue Möglichkeiten. Wenn sich Hersteller hier Marktchancen ausrechnen, sollten sie aufgrund der langen Entwicklungszeiten ihre Aktivitäten zeitnah starten. Bei ACTRANS als Managementberatung mit einem Fokus auf Technologie und Innovation unterstützen wir unsere Klienten dabei, ihre Produktportfolios, ihrer Abläufe sowie ihrer Technologien auf Wachstum und Innovation auszurichten.

Von Daniel Salzer //

Wir leben in schwierigen Zeiten. Aus einer den meisten von uns bis dahin unbe­kannten Stadt in China, Wuhan, breitet sich zuerst in China eine Epidemie aus, die sich dann in kurzer Zeit in eine Pandemie ver­wandelt. Kein Flecken der Welt ist heute vor SARS-CoV-2 sicher; eine in den Jahr­hunderten einmalige Katas­trophe.

Gleichzeitig erlebt die Raumfahrt eine eigene Pandemie, aus der „Stadt“ New Space. Diese hat sich zuerst als Epidemie in den USA entwickelt, mit den Varianten (Mutanten?) Starlink, OneWeb, Kuiper und Telesat, um einige zu nennen. Zehntausende Satelliten… Diese Konstellations-Epidemie, auch „Konstellationitis 2“ genannt, scheint sich so langsam zu einer Pandemie zu entwickeln und hat wohl die europäischen Küsten erreicht. Der Geist einiger wichtiger Persönlichkeiten in Wirtschaft und Politik wird bereits durch „Konstellationitis 2“ beherrscht.

Sehen wir uns mal die Entwicklung dieser Epidemie in ihrer Ursprungsregion, den USA, an. Dort hat mittlerweile die Variante/ Mutante Starlink anscheinend alle anderen Mutationen in den Hintergrund gedrängt. Die Variante OneWeb musste bereits daran glauben und nach dem Konkurs im Jahr 2020 ihre Struktur grundsätzlich ändern. Heute dockt diese Variante an anderen Zellen an, hauptsächlich an den Zellen der Navigationssysteme. Einen Beweis für den Erfolg dieser neuen Variante von OneWeb in ihrem neuen Mantel haben wir natürlich nicht; ein glaubwürdiger Geschäftsplan ist nicht bekannt. Die Mutante Starlink dagegen, mit der starken DNA von Elon Musk und der finanziellen Hülle vieler Investoren, breitet sich weiter aus und greift alle anderen möglichen Varianten durch ihre bloße Präsenz an. Durch ihre DNA sind große Versprechen zu erwarten: eine praktisch unendliche Bandbreite und Datenrate, eine globale Präsenz, tausende Satelliten. Und dieses Versprechen hat sich in den Empfängerzellen, wichtiger wirtschaftlicher und politischer Autoritäten, so stark festgesetzt, dass man nicht mehr an den Sinn und die Hintergründe dieser Versprechen denkt, sondern nur noch in der Wolke schwebt. Vor allem scheint man zu dem Ergebnis zu kommen: So etwas brauchen wir auch in Europa! Dabei werden offensichtlich einige Faktoren übersehen: Wir haben hier keine Elon Musk s- auch wenn wir das wollten. Wir haben keine investorengetriebene Finanzhülle, mit der wir uns in eine „Konstellationitis 2“-Welle hineinstürzen können und für Nachahmung ist es zu spät. Das Einzige, was wir glauben zu haben, sind Steuergelder und auch das ist reine Glaubenssache.

Europa sollte sich die grundsätzliche Frage stellen, ob wir uns mit diesem Konstellations-Virus infizieren sollten und eine eigene Satellitenkonstellation implementieren müssten, um den europäischen Bürgern und der europäischen Industrie ausreichend Kommunikationsinfrastruktur zur Verfügung stellen zu können. Sehen wir uns doch das Beispiel Starlink an. Im April 2019 hat Starlink die Absicht veröffentlicht, in den folgenden 60 Monaten 44 Satelliten monatlich in den Weltraum zu bringen, und die damals spezifizierten 2.200 Satelliten innerhalb von sechs Jahren in Betrieb zu nehmen. Mittlerweile sollen es 12.000 Satelliten werden. Ende 2019 waren davon 60 Satelliten im Orbit, 57 davon betriebsbereit, und 45 davon hatten ihre spezifizierte Umlaufbahn erreicht. Im September 2019 änderte Starlink die Spezifikationen; die Änderung wurde im Dezember von der FCC genehmigt. Bis Januar 2021 hatte Starlink 1.045 Satelliten im Orbit und im Februar 2021 veröffentlichte Starlink, dass die Konstellation 10.000 Nutzer hat. Auf Basis der 99 $/Monat, der Ende 2020 von Starlink veröffentlichten Monatsgebühr, kann ein Umsatz von weniger als 1 Mio. $ angenommen werden. Laut Aussage von Elon Musk soll Starlink ab 2025 30 Mrd. $ Umsatz im Jahr generieren, ein absolut unerreichbares Ziel, da die zur Verfügung stehende Bandbreite einfach begrenzt ist – auch wenn bis dahin die Hälfte seiner geplanten 12.000 Satelliten in Betrieb wären. Dann könnte man mit ca. 3 Mrd. $/Jahr rechnen, einem Zehntel der versprochenen Zahl. Ein Businessplan ist natürlich völlig unbekannt. Vermutet wird, dass die Konstellation die Grundlage für eine Wirtschaftlichkeit der SpaceX-Launcher sein soll.

Die Logik hinter der Implementierung von Starlink ist völlig unklar, sofern man nicht zwei Faktoren ins Spiel bringt. Erstens herrscht ein Verdrängungswettbewerb, da offensichtlich bestenfalls, falls überhaupt, nur eine Konstellation die Bandbreite anbieten könnte, welche für das wirtschaftliche Überleben notwendig wäre. Und Starlink wird am schnellsten implementiert. Zweitens könnte Herr Musk ein ganz anderes Interesse verfolgen: seinem wachsenden Automobilgeschäft eine weltweite Konnektivität zu bieten, unabhängig von allen anderen Netzwerken. Es könnte also gar nicht um die Wirtschaftlichkeit einer Konstellation gehen, sondern anscheinend um die Wirtschaftlichkeit der Musk-Welt, finanziert durch den Vertrieb von Tesla-Personenkraftwagen. Und dafür ist Starlink möglicherweise ein Baustein, unabhängig von dessen Wirtschaftlichkeit. Interessanterweise scheint dieses Virus sogar Deutschland erreicht zu haben; VW hat im Februar in der Wirtschaftswoche veröffentlicht, dass über eine Zusammenarbeit mit Elon Musk mit einer europäischen Konstellationskomponente nachgedacht wird. Und es scheint sich bereits von den USA aus in China auszubreiten, gegenläufig zur Ausbreitung von COVID-19. Geely, Investor bei Daimler und Volvo, hat im Juni 2020 ca. 330 Mio. $ in eine eigene Satellitenfabrik investiert. Auch BYD hat Interesse an Satelliten gezeigt.

Für uns in Europa stellen sich zwei grundsätzliche Fragen: Erstens, ob dieses Modell für Europa wirtschaftlich sinnvoll ist, und zweitens, ob dieses Modell für die europäische Industrie und den europäischen Nutzer so kritisch ist, dass wir ein entsprechend steuerfinanziertes System implementieren müssen. Für ein derartiges System rechnet die EU mit einem Investitionsvolumen von 7–9 Mrd. € – und wir müssen damit rechnen, dass wie bei allen derartigen Projekten diese Summe überschritten wird. Wie auch für Starlink können wir sicherlich nicht von einem wirtschaftlich sinnvollen Betrieb eines solchen Systems ausgehen. Es bleibt also die offene Frage der strategischen Bedeutung eines eigenen Systems für Industrie und Nutzer in Europa – die gleiche Frage, die für das Navigationssystem Galileo nach vielen Jahren Diskussion positiv beantwortet wurde. Ein Kommunikationssystem ist aber nicht Galileo … aber wie auch bei Galileo könnten wir erst viele Jahre nach der Inbetriebnahme von Starlink diese Infrastruktur zur Verfügung stellen.

Bevor wir uns in dieses Abenteuer stürzen – und wir haben in Europa keine Raumfahrtfirma mit einem Börsenwert von 74 Mrd. $, wie aktuell SpaceX -, sollten wir den tatsächlich weltweit wirtschaftlich und sozialpolitisch erforderlichen Bedarf an Bandbreite für die europäische Industrie und den europäischen Bürger feststellen, und uns nicht a priori vom „Konstellationitis 2“-Virus infizieren lassen. Wir müssen dringend den Bedarf feststellen und die beste Möglichkeit definieren, um diesen zu decken (GEO-, MEO- und LEO-Satelliten aus Europa). Wir haben bereits heute Raumfahrt-Ressourcen in Europa, die sich mit sicherlich wesentlich geringerem Aufwand und Risiko an den zukünftigen Bedarf an weltumspannender low latency-Kommunikation anpassen lassen.

Wir haben die Möglichkeit, in Europa diese Konstellations-Pandemie zu stoppen, die wir, sehr bedauerlicherweise, im Fall von COVID-19 nicht hatten. Aber wir brauchen einen sinnvollen und kohärenten Alternativvorschlag. Die Option, nur Mister Musk et al. zuzusehen und nicht zu handeln, die haben wir nicht.

Von Daniel Salzer //

Auf den Bildschirmen der Mitarbeiter der blau ausgeleuchteten und verdunkelten Räume leuchtet das Alarm­zeichen auf: es startet eine Sojus-Rakete vom Plesetsk-Kosmodrom mit unbekannter Nutzlast, mit unbekanntem Zweck. Im Weltraum angelangt, trennt sich ein Satellit vom Träger. Nach 11 Tagen werden aus diesem Satelliten auf einmal zwei – die Mitarbeiter von US Space Command and Space Force sind überrascht und erschrocken. Nur wenige Tage später schweben diese zwei Objekte an den hochgeheimen KH-11 Beobachtungssatelliten heran, Teil der Keyhole/ CRYSTAL-Konstellation, und „umgarnen“ ihn. Zweck: unbekannt. Nach intensiver diplomatischer Tätigkeit verlassen überraschenderweise die beiden Cosmos-Satelliten ihr Ziel und umrunden weiter die Erde, bis einer dieser Satelliten einen Schuss in den Weltraum abgibt. Das Signal der russischen Satellitenmacht an die USA ist klar: Wir können jederzeit das kritische Rückgrat eurer Verteidigung, eure Satelliten, zerstören. Ihr seid dann blind, taub und orientierungslos. Science-Fiction? Nein, die Sojus-Rakete mit den zwei Satelliten, genannt Cosmos 2542 und Cosmos 2543, starteten am 26. November 2019 von Plesetsk.

Am 8. Januar 2020 um ca. 1:00 Uhr morgens entdecken die Infrarotsensoren der US-Satelliten den Abschuss von mehr als einem Dutzend Qiam-1 und Fateh-313-Raketen von drei Startpunkten im westlichen Iran. Die Soldaten der Buckley Air Force Base in Aurora, Colorado reagieren sofort. Die Flugbahnen werden ausgewertet und die amerikanischen Stützpunkte Al Awad und Erbil im Irak werden über die Kommunikationssatelliten informiert. Um 1:34 Uhr schlagen die Raketen ein, fast alle in diesen Stützpunkten stationierte Soldaten haben in der Zwischenzeit Schutz in Bunkern oder Schützengräben gesucht. Es werden zwar 109 Soldaten verletzt, aber es gibt keine Toten zu verzeichnen. Auch dies ist keine Science-Fiction, auch diesmal verdanken viele Soldaten ihr Leben der funktionierenden Raumfahrt-Infrastruktur der USA.

Seit Oktober 2014 hat der russische Satellit Luch-Olymp ca. 15 westliche Kommunikationssatelliten „besucht“, einschließlich im September 2018 den französisch-italienischen militärischen Kommunikationssatelliten Athena-Fidus. Im April 2019 wurde in Russland ein Antisatelliten-Raketensystem erprobt und im Dezember 2019 ein Laser-System, um Satelliten zu blenden. Im März 2019 hat Indien ein eigenes Antisatellitensystem erprobt und einen eigenen Satelliten zerstört. Mittlerweile haben nicht nur Russland, Indien, die USA und China, sondern auch der Iran, Nordkorea und Pakistan die Fähigkeit, Satelliten zu zerstören, und planen, diese Fähigkeiten weiter auszubauen.

In den USA sind ca. 1300 aktiven Satelliten registriert. Das Rückgrat dieser militärischen Infrastruktur besteht aus ca. 190 militärischen und 170 behördlichen Satelliten für die Kommunikation, ISR (Erdbeobachtung, Signal Recognition, etc.) und die Navigation (GPS). Um dieses kritische Rückgrat, eine wahre Achillesferse der westlichen Verteidigung, zu schützen, bauen die USA gerade das US Space Command and die Space Force auf. Dafür wird Personal aus den anderen Teilstreitkräften eingesetzt beginnend mit 16.000 Mitarbeitern der Air Force. Das geschätzte einmalig erforderliche Zusatzbudget für den Aufbau dieser neuen Teilstreitkraft über die nächsten 5 Jahre beträgt 3 Mrd. US$, zuzüglich 1 Mrd. US$ für neue administrative Positionen.

Und was tut Europa? In Europa werden ca. 30 militärische Satelliten betrieben: in Frankreich, Großbritannien, Italien, Deutschland und Spanien – ein Bruchteil der US-Infrastruktur, aber deswegen umso kritischer. Anlässlich des Luch-Olymp-Falls hat Präsident Macron am 14. Juli 2019 die Gründung des „Commandement de l’Espace“ angekündigt, welches am 8. September 2019 in Toulouse eingerichtet wurde, um die französische Raumfahrt-Infrastruktur zu schützen.

Umgehend nach der Ankündigung hat sich dazu der deutsche Luft- und Raumfahrtkoordinator geäußert, den nationalen Alleingang der Franzosen kritisiert und diese Aufgabe auf die europäische Ebene gehoben. Aber was ist danach auf europäischer Ebene passiert? Wo steht eine europäische Initiative? Sicherlich kann Europa nichts Vergleichbares zum US Space Command aufbauen – schon aus finanziellen Gründen. Europa muss eng mit den US-Fähigkeiten verzahnt sein. Dazu müssten von Europa komplementäre Fähigkeiten zu den USA eingebracht werden, zum Beispiel im Bereich Boden-Infrastruktur, Sensorik für die Beobachtung von Raketenstarts vom Boden und vom Weltraum (beispielsweise komplementär zum im März 2020 in Betrieb genommenen US Space FenceRadarsystem) und gegebenenfalls Anti-Satellitenfähigkeiten. Außer einigen im Vergleich zu den USA ziemlich embryonalen nationalen Initiativen im Bereich Space Situational Awareness hat Europa sehr wenig oder nichts zu bieten. Zudem brauchen wir europäische Datenverarbeitungszentren, Kommunikation, und vieles mehr.

Gibt es eine Strategie für eine effektive Nutzung und Verteidigung der so kritischen Infrastruktur auf europäischer Ebene?

Brauchen wir eine solche überhaupt? Natürlich hat Europa eine Alternative: unsere Streitkräfte intensiv an der Anwendung des Sextanten für die Positionsbestimmung auszubilden sowie die Luftwaffenpiloten in der Luftbild-Fotografie. Und für die Kommunikation können Brieftauben-Bataillone eingerichtet werden. Nur für den Fall der Fälle.

Von Dr. Marco Soijer //

Wie die jahrhundertealte Sicherheitskultur in der Luftfahrtindustrie zu erhöhter Cybersicherheit beitragen kann

Softwareentwicklung hat eine schlechte Sicherheitsbilanz. Die Zahl der Cyberattacken ist seit 2004 dramatisch und in einem deutlich höheren Ausmaß angestiegen, als sich das Internet selbst entwickelt hat. Gleichzeitig erreicht die Luftfahrt nachweislich höchste Sicherheits­standards und kann dem gesamten IT-Sektor als Beispiel dienen. Trotz stetig wachsender Software-Komplexität sorgen die bestehenden Zertifizierungsprozesse für fliegendes Gerät dafür, dass die Software enorm zuverlässig ist. Der aktuelle Zertifizierungsprozess für IT-Produkte greift auf ähnliche formale Entwicklungsmethoden zurück, ist jedoch weniger weit verbreitet als sein Luftfahrt-Pendant. Was noch schwerer wiegt, eine Sicherheitskultur wie in der Luftfahrtindustrie ist nicht vorhanden. Der gesamte Bereich der Informationstechnologie könnte davon profitieren, die Methoden, Verfahren und das Mindset der Luftfahrtindustrie im Rahmen seines Entwicklungsprozesses aufzugreifen. Aufgrund der Ähnlichkeit der beiden formalen Entwicklungswelten wird eine Übertragung vergleichsweise einfach möglich sein.

In seinem Whitepaper lässt Senior Consultant Dr. Marco Soijer aktuelle Vorfälle, die durch fehlerhafte Software ausgelöst wurden, Revue passieren und erörtert, inwieweit wesentliche Aspekte der Sicherheitskultur in der Luftfahrtindustrie auf eine breitere Palette von IT-Produkten anwendbar sind. Dabei greift er sowohl auf seine umfangreiche Erfahrung in der europäischen Luftfahrtindustrie als auch auf aktuelles Wissen aus dem Bereich Cybersicherheit zurück.

PDF Download: WhitePaper_FromAviationSafety_to_CyberResilience

Von Dr. Martin Kraus //

Der Ursprung agiler Methoden

Vor etwa 25 Jahren begann der Hype um „Lean“: Lean Management, Lean Production, Lean etc. Das Buzz-Word der heutigen Zeit ist „Agile“. Bei unseren Kunden und in der ge­samten Industrie finden wir Change-Projekte rund um Agilität: Agiles Unternehmen, agiles Management, agile Entwicklung, agile Pro­zesse usw. Aber wir sehen ein sehr diffuses Bild über das, was unter „agil“ verstanden und was mit diesen Veränderungsprojekten erreicht werden soll.

Seinen Ursprung, wenn man das überhaupt so sagen kann, hat „Agile“ Mitte der 90er Jahre im von Jeff Sutherland und Ken Schwaber im „Agile Manifesto“ beschrie­be­nen Prozess-Modell, das in seiner Anwend­ung allgemein als „Scrum“ bekannt ist. Im Fokus standen dabei Software-Ent­wicklungen, bei denen sowohl die Produkt­eigenschaften als auch der Weg der Realisierung am Projektbeginn nicht eindeutig sind.

Zur Klärung der Frage, wann ein Projekt mit einer agilen oder einer „klassischen“ Me­thode im Entwicklungsprozess und Projekt­management durchgeführt werden soll, wurde von Ralph Douglas Stacey ein Krite­rienkatalog erarbeitet, der als „Stacey-Matrix“ bekannt wurde.

Das Prozessmodell Scrum selbst ist einfach, aber in einer Weise so stringent, dass der Prozess als solcher keinesfalls als agil be­zeichnet werden kann. Außenstehende erlie­gen hier häufig schon dem ersten Missver­ständnis. Weiterhin ist Scrum nur ein Ansatz beim Versuch, Komplexität zu beherrschen. Verringern kann man sie damit nicht. Der Nachweis, dass Scrum in größeren, komple­xen Softwareprojekten erfolgreich umge­setzt wurde, ist m.E. bisher nicht erbracht.

Der Transfer agiler Methoden in den Bereich Aerospace & Defence

Zunehmend wird versucht, die Scrum-Methodik auch auf andere Produktentwick­lungsprojekte und dementsprechend auf das Projektmanagement zu übertragen. Hierfür gibt es gute Ansätze, allerdings erst dann, wenn man die Ideen und Prozess-Elemente aus dem „Agilen Manifest“ in geeigneter Weise adaptiert. Womit man sich, zumindest aus Sicht der „ideologischen Urväter“, von Scrum entfernt.

Den Scrum-Hype ausnützend bewerben manche Unternehmen ihre Produkte sogar damit, dass sie mit agilen Methoden entwi­ckelt wurden. Damit erheben sie Scrum und agile Methoden zu einem Qualitätsmerkmal, was sie aber definitiv nicht sind.

Die Aerospace & Defence-Welt unterscheidet sich von der Software-Industrie (z.B. Gaming, VR, App-Entwicklung) oder der Konsumgüter-Welt in vielen Punkten teil­weise grundlegend, z.B.:

  • Die Vorhaben sind umfangreicher, d.h. sie involvieren große Teams, viele Personen, Partner und Lieferan­ten.
  • Die Projekte sind oft multi-national mit Partnerfirmen in unterschiedli­chen Län­dern und Standorten. Das erfordert das Zusammenkommen unterschiedlicher Prozesswelten und – vor allem – Kultu­ren.
  • Diese Komplexität ist das Spiegelbild der Kundenseite mit unterschiedli­chen Anfor­derungen an ein Produkt oder ein System sowie mit teils ge­genläufigen politischen und wirt­schaftlichen Interessen (z.B. „local workshare“).
  • Die Entwicklungsprojekte sind kom­plex und beinhalten meistens Kom­ponenten, bei denen die Grenzen der Machbarkeit ausgereizt werden.
  • Die Entwicklungs- und Produkt­lebenszyk­len sind viel länger als in den dynami­schen, verbraucher­nahen Industrien.
  • Obwohl immer mehr Funktionalität durch Software realisiert wird, wird die Gesamt­performance durch die Integration von Hard- und Software und mit einer Platt­form erreicht.
  • Komplexe Qualifikations- und Zulas­sungsvorgaben beeinflussen sowohl das Design selbst als auch alle Ent­wicklungs‑, Fertigungs- und Nach­weis-Prozesse.

Trotzdem sind agile Methoden und Denkwei­sen in der A&D-Welt anwendbar. In welchem Umfang und für welche Elemente eines Pro­dukts oder Systems sollte jedoch jeweils sorgfältig analysiert werden. Bestimmte Pha­sen eines Projekts sind möglicherweise bes­ser geeignet als andere. Z.B. ist die Konzept- oder auch die Definitionsphase eines Pro­jekts geeignet, mit Scrum-nahen Ansätzen bearbeitet zu werden. Voraussetzung ist, dass sich alle Partner und vor allem auch der Kunde bzw. die Kunden auf ein solches Vor­gehensmodell einlassen, das ein hohes Maß an Interaktion erfordert. So kann als Ergeb­nis eine von allen Seiten gleich verstandene und gemeinsam getragene Produktbeschrei­bung oder Spezifikation stehen.

Auch eine Software-Architektur oder spezifi­sche Software-Funktionen können mit Scrum oder zumindest davon abgeleitet entwickelt werden. Hierfür sind jedoch generell neue SW- und SW/HW-Architekturen erforderlich. „App“-nahe Anwendungen in einem funktio­nalen SW-Verbund ermöglichen nicht nur agile Entwicklungsmethoden, sie erlauben auch flexiblere Anpassungen während des Produktlebenszyklus.

Agile Methoden im Widerspruch zu anderen Vorgehensmodellen?

Für viele Projekte in unserer Branche ist die Anwendung des „V-Modells“ vertraglich ver­einbart. Das V-Modell hat sich seit seiner Ein­führung (übrigens durch den deutschen öf­fentlichen Auftraggeber) sehr bewährt und hat auch Eingang in nicht-militärische Berei­che gefunden. Heute hört oder liest man ge­legentlich, dass Unternehmen das V-Modell durch agile Methoden ersetzen wollen. Auch hier liegt ein Missverständnis vor. Die beiden Vorgehensmodelle stehen keineswegs im Wi­derspruch. Agile Methoden lassen sich mit dem V-Modell problemlos verbinden. Die Vorteile und die Logik des V-Modells sollten nicht ad acta gelegt werden. Auch als for­male Grundlage für die Qualifikation und die Zulassung ist es bewährt.

Ein gerne gewähltes Beispiel für eine Scrum-Anwendung in der jüngeren Luftfahrt ist die Gripen E von SAAB. Allerdings steht hierfür lediglich ein mit dem „Scrum-Institute“ ge­haltener Vortrag als öffentlich zugängliche Quelle zur Verfügung. Weitere Recherchen und persönliche Diskussionen mit SAAB zu­folge wurden alle Prozesse auf „agil“ umge­stellt und auch sicherheitskritische Software mit Scrum entwickelt. Allerdings lassen die Gripen-Programmverzögerungen zumindest gewisse Zweifel an der erfolgreichen Imple­mentierung zu.

In der A&D-Industrie stellen sich hybride Vorgehensweisen in der Entwicklung und im Projektmanagement als beste Lösung her­aus. Bei den agilen Methoden dürfte sowohl für das Management als auch den Kunden eine Herausforderung beispielsweise darin bestehen zu akzeptieren, dass beim Start des (Teil-)Projekts weder eine Zeit- noch eine Budgetplanung existieren und auch nicht bekannt ist, in welcher Abfolge welche Teillösungen und Zwischenprodukte verfüg­bar sind.

Unternehmensweite Agilität

Lenkt man den Fokus auf das Gesamtunter­nehmen, dann muss eine „Agilisierung“ ganzheitlich betrachtet und angegangen werden. Es ist per se nicht ausreichend zu fordern, die Entwicklung oder die Fertigung müsse agiler werden. Es müssen dann alle operativen Kernprozesse und die Manage­mentprozesse erst der Analyse und dann der Veränderung unterzogen werden.

Für ein größeres, vielleicht sogar unterneh­mensweites Veränderungsprojekt unter dem Leitsatz „Wir wollen agiler werden!“ müssen am Anfang vor allem ein übergreifendes, ge­meinsam getragenes Verständnis von „Agili­tät“ und „agil“ geschaffen sowie die überge­ordneten Ziele des Projektes klar und ver­ständlich vereinbart werden. Andernfalls ist schon das Veränderungsprojekt selbst das Gegenteil von agil und wird wirkungslos blei­ben.

Für eine Initialdiskussion und bei der Erar­beitung der Zielsetzungen eines „Agility“-Veränderungsprojekts steht Ihnen das ACTRANS-Team zur Verfügung.

Von Daniel Salzer //

Einführung

Die Notwendigkeit einer europäischen „Space Force“ ist mittlerweile keine Frage mehr, deren Aufbau nur eine Frage der Zeit. Sogar der Präsident der Französischen Republik, Herr Macron, hat sich richtungsgebend dazu geäußert.

Es liegt jetzt an den europäischen Mitgliedern der NATO, ihre weitere Vorgehensweise festzulegen, um ihren Beitrag zum Schutz der europäischen Raumfahrtressourcen zu definieren. Selbstverständlich können die europäischen Beiträge nur komplementär zu dem sein, was in den  USA in dieser Richtung bereits geplant und realisiert wird, da die europäischen NATO-Staaten schon aus finanziellen Gründen mit diesen Plänen nicht mithalten werden können: die USA planen, in den Bereich Space Situational Awareness zwischen 2015 und 2019 6 Mrd. USD zu investieren. Auch Russland und China haben ihre Fähigkeiten in diesem Bereich weiter ausgebaut, die europäischen Fähigkeiten sind heute weit unter deren Niveau.

Was kann Europa mit eher begrenzten Mitteln beitragen? Was kann Deutschland beitragen?

Dass der Beitrag signifikant sein muss steht nicht zur Debatte, nur so wäre die notwendige enge Zusammenarbeit mit den USA und ein entsprechender Datenaustausch realistisch.

Die Rolle Europas

Die europäischen NATO-Mitglieder müssen eine kohärente und zu den USA komplementäre Strategie für den Schutz der europäischen Raumfahrtressourcen entwickeln. Diese Strategie sollte mindestens folgende zwei Hauptstoßrichtungen abdecken:

Die Sicherstellung des europäischen Zugangs zum Weltraum

Den Ursprung des Konzeptes des europäischen Zugangs zum Weltraum – und somit die Grundessenz des Ariane-Programms, die Entscheidung der US-Regierung im Jahr 1973, den Start des deutsch-französischen-Nachrichtensatelliten Symphonie I nur dann zuzulassen, wenn dieser Satellit keine kommerziellen Dienste anbietet – sollte ständige Motivation sein, den heutigen europäischen Zugang zum Weltraum sicherzustellen. Alle öffentlichen europäischen Satelliten, vor allem die militärischen Satelliten, sollten mit europäischen Raketen gestartet werden (zurzeit Ariane V, Ariane VI, Vega). Bei der Entscheidungsfindung muss der strategische Wert dieser Komponente – gemeinsam mit den wirtschaftlichen und technischen Bedingungen – eine größere Rolle als bislang spielen.

„Space Situational Awareness“: die Achilles-Ferse der NATO-Raumfahrtverteidigung

Die Fähigkeiten der USA – militärisch und zivil – in diesem Sektor sind bei weitem weltweit die größten und wichtigsten. Wie bereits angedeutet, investieren die USA in diesen Bereich seit 2015 ca. 1 Mrd. USD pro Jahr. Im militärischen Sektor spielen dabei vor allem das „Space Fence“-Programm der Air Force und das „Hallmark“-Programm der DARPA, sowie das Missionssystem JSpOC der Air Force die wichtigste Rolle, aber auch zivile Systeme der NASA und der NOAA.  Mit dem Ausbau der ersten Phase des S-Band „Space Fence“ auf dem Kwajalein-Atoll, die 2019 in Betrieb gehen soll, lassen sich täglich 200.000 Objekte verfolgen mit 1,5 Millionen Beobachtungen. Obwohl das DoD der USA damit weltweit die führende Organisation ist, die systematisch präzise Daten zu möglichen Bedrohungen der Raumfahrtressourcen liefern kann (passive Bedrohungen oder potenzielle Angriffe), werden diese Informationen nur teilweise anderen Nationen zur  Verfügung gestellt, da sie von größter strategischer Bedeutung sind.

Obwohl die USA ca. 380 SSA-Sensoren (einschließlich „Space-Based Surveillance System“ (SBSS)-Block10 Pathfinder-Satelliten) betreibt, lassen sich kleinere Objekte (unter ca. 10 cm) noch nicht immer identifizieren und vor allem ist die enorme Datenmenge zu bewältigen, um eine Flugbahnvorhersage und somit die Erkennung einer potentiellen Bedrohung für Satelliten zu ermöglichen.

Dadurch könnten sich zwei wichtige Rollen für eine europäische Initiative ergeben: der Aufbau einer europäischen Fähigkeit, die in die vorhandenen europäischen Systeme integriert werden kann (zum Beispiel mit dem TIRA-Radar des Fraunhofer-Instituts zusammenarbeiten würde) und komplementär zum „Space Fence“- Programm der USA arbeiten würde, sowie die Entwicklung von Fähigkeiten in der Datenverarbeitung, um die Flugbahnen auch von kleinen Flugobjekten vorherzusagen. Darüber hinaus sind die europäischen Fähigkeiten zur Weltraum-Wettervorhersage (national und ESA) auszubauen.

Die mögliche Rolle Deutschlands

Die deutsche Bundeswehr besitzt kritische raumfahrtbasierte Ressourcen im Bereich Satellitenkommunikation und Satelliten-Erdbeobachtung. Unabhängig davon, ob diese Ressourcen für die Erfüllung der Bundeswehr-Aufgaben ausreichend sind oder nicht (dazu gehört eine übergreifende Bundeswehr-Raumfahrtstrategie, die – mindestens in der Öffentlichkeit – unbekannt ist), sind die Fähigkeiten dieser Ressourcen zu schützen eher begrenzt. Nennenswert sind das TIRA-Radar sowie die DLR- und Bundeswehr-Raumfahrtwetter-Aktivitäten. Es ist an der Zeit, konkrete Schritte in den zwei oben erwähnten Hauptstoßrichtungen zu tun: europäische Ressourcen für den Start öffentlicher Satelliten – vor allem militärischer Satelliten – sollten mit Priorität berücksichtigt werden. Die Entscheidung der Bundeswehr, aus rein wirtschaftlichen Gründen die SARAH-Satelliten mit einem Falcon-Launcher zu starten, sollte sich in Zukunft nicht mehr wiederholen. Als zweite Komponente sollten modernste Technologien und Fähigkeiten für die Erkennung von Raumfahrtobjekten entwickelt und in Betrieb genommen werden. Dazu sollten bodengestützte Radare auf- und ausgebaut werden (zum Beispiel ein europäischer „Space Fence“ oder der Ausbau der Trackingradar-Fähigkeiten des DLR) und neue Techniken erprobt und eingesetzt werden, zum Beispiel interferometrische Methoden mit Bodenradaren. Auch die Analyse eines möglichen raumgestützten Systems komplementär zum US-SBSS könnte umgehend in Angriff genommen werden. Und als dritter Beitrag sollte die Verarbeitung der großen Datenmengen, die von den Sensoren erzeugt werden, in Betracht gezogen werden.

Diese Beiträge sollten Teil einer dringend erforderlichen und umfassenden Raumfahrt-Strategie der Bundeswehr sein, mit den Komponenten Satellitenkommunikation, Satelliten-Erdbeobachtung und „Space Situational Awareness“, einschließlich Raumfahrtwetter.

Von Dr. Mike Körner //

„Performance Based Contracting“ (PBC) spielt bei Beschaffungen der Bundeswehr in den Bereichen der Instandhaltung und Ersatzteilversorgung der Hauptwaffensysteme eine zunehmend wichtige Rolle. Bei den fliegenden Plattformen (Eurofighter, NH90) ist es das zentrale Instrument zur Steigerung der materiellen Einsatzbereitschaft.

In einem PBC-Vertrag verpflichtet sich die Industrie zur Erreichung von Leistungszielen bzw. Verfügbarkeiten, welche dann über Messgrößen nachgehalten werden.  Die Industrie übernimmt weitgehend in Eigenverantwortung beispielsweise die Versorgung mit Ersatzteilen, die Wartung oder Logistikdienstleistungen zur Sicherstellung der Verfügbarkeit. Je nach erreichter Verfügbarkeit bzw. Leistung steigt oder sinkt der Anreizmechanismus für die Industrie und damit die Profitabilität der Dienstleistung.

Länder wie die USA, UK oder Australien nutzen PBC-Verträge für die Versorgung der fliegenden Systeme mit Ersatzteilen und Verschleißteilen durch die Industrie bereits erfolgreich seit den 90er Jahren. Die positiven Erfahrungen in punkto Kosteneinsparung und Erhöhung der Einsatzbereitschaft wurden in den einzelnen Programmen jeweils untersucht und bestätigt. Im Durchschnitt ließen sich mit PBC Kosteneinsparungen von mehr als 20% sowie eine Erhöhung der Einsatzbereitschaft zwischen 20 und 40% erzielen (Quelle: BAAINBw L6.3. 2017).

Aber was ändert sich eigentlich genau bei der Umstellung vom traditionellen Servicegeschäft auf Performance Based Contracting?

Traditionelle Serviceverträge basieren auf den Input-Faktoren “Stunden und Material” mit exakt bis ins Detail vorgegebenen Rahmenbedingungen für die technische und prozessuale Durchführung.  Die alten Cost-Plus-Verträge liefern der Industrie einen Anreiz, durch mehr Stunden und Material die Profitabilität des Service zu erhöhen. Durch das ergebnisorientierte Anreizsystem des PBC wird diese Logik umgekehrt. Durch Kosteneinsparungen und Effizienzsteigerungen d.h. weniger Stunden und weniger Material lässt sich die Profitabilität erhöhen. Um diese Effekte zu realisieren erhält die Industrie einen höheren Freiheitsgrad bei der Organisation und Durchführung der Dienstleistungen.

Der monetäre Anreizmechanismus dient als zentrales Instrument der Interessensangleichung zwischen Bw (Interesse an Verfügbarkeit der Systeme) und Industrie (gewinnorientierte Ziele). Er ist der eigentliche Kern des Performance Based Contracting.

Ein typisches Anreizmodell für einen Vertrag der Materialversorgung funktioniert in zwei Schritten: Im ersten Schritt entscheiden die Kosteneinsparungen gegenüber einem Zielpreis über die absolute Höhe des zu verteilenden Anreizbetrages. Im zweiten Schritt wird die relative Verteilung zwischen Industrie und Bw festgelegt; diese richtet sich nach der Erreichung der vertraglichen Messgrößen. Je höher die Zielerreichung der Messgröße (z.B. zeitliche Verfügbarkeit von Ersatzteilen), desto höher der Anteil der Industrie. Wichtig für ein PBC-Anreizmodell ist die kombinierte Betrachtung von sowohl „Einsparungen“ als auch „erreichter Leistung“: Hätte man bespielweise bei einem Vertrag zur Materialversorgung nur ein Einsparziel, würde die Industrie an der Beschaffung sparen und die Verfügbarkeit würde leiden. Würde man nur die Verfügbarkeit messen, hätte die Industrie ein Interesse sich möglichst viel Material auf Lager zu legen, um die Verfügbarkeit sicherzustellen. Nur die Kombination aus Einsparung und Verfügbarkeit erlaubt eine gute Interessensangleichung zwischen Bw und Industrie.

Aus unserer Erfahrung gibt es fünf typische Handlungsfelder, welche ein Unternehmen bei der Umstellung auf PBC angehen sollte.

(1) Verbesserung der Stammdaten-Qualität

Die vorhandene Datenbasis für die Materialbewirtschaftung ist meist in keinem guten Zustand. Ohne vernünftige Stammdaten lässt sich kein Bedarf ableiten oder das richtige Material bestellen. Dieser Punkt erscheint trivial, erfordert jedoch meist umfangreiche Vorarbeiten.

(2) Verfeinerung der Prognosemodelle

Der zweite Handlungsfeld befasst sich mit der Verbrauchsplanung von Materialien.  Die Prognose der Bedarfe leitet sich häufig nur aus vergangenheitsorientierten Daten ab. Die Bedarfsplanung kann durch Ansätze wie Predictive Maintenance oder Einsatz von „Big Data“ verbessert werden. Eine Automatisierung der Nachbeschaffung über moderne ERP-Systeme führt zu weiteren Effizienzsteigerungen.

(3) Einführung einer differenzierten Artikelbewirtschaftung

Die Beschaffungs- und Lagerhaltungsstrategie sollte sich sowohl an der Wertigkeit des Materials als auch an der Vorhersehbarkeit der Nachfrage orientieren. Eine ABC-/XYZ-Analyse ist hierbei hilfreich. So bietet sich bei wertigem Material mit hoher Vorhersagbarkeit eine Just-In-Time-Lieferung durch den Lieferanten an, während sich bei wertigem Material mit geringer Vorhersehbarkeit der Nachfrage eine Lieferantenreserve anbietet. Die große Zahl der C-Artikel (Kleinteile, Normteile, Verbrauchsmaterial, niedrigpreisiges Material etc.)  lässt sich häufig durch externe Dienstleister kostengünstiger bewirtschaften. Hier ist auf schlanke Bestell-, Lagerungs- und Buchungsprozesse zu achten, damit die Prozesskosten der Materialbewirtschaftung nicht den eigentlichen Artikelwert übersteigen.

(4) Management von Supply-Chain-Risiken

Bei den Bestellvorlaufzeiten und Einmalkosten gibt es immer wieder Überraschungen. Durch die Sparzwänge der Bw sind in der Vergangenheit häufig Ersatzteile nicht im ausreichenden Maße beschafft worden und das Thema Obsoleszenzmanagement wurde vernachlässigt. Häufig ist eine sukzessive Anpassung von Rahmenverträgen über die gesamte Zulieferkette zur Absicherung der geforderten Leistung notwendig.

(5) Messung und Verbesserung der Logistikprozesse

Um langfristige Kosteneinsparungen zu erzielen muss die Effizienz der Prozesse in den Bereichen Beschaffung, Lagerung und Logistik gemessen und kontinuierlich verbessert werden. Die neue Disziplin des Process Mining schafft hierbei volle Transparenz über die Prozess-Durchlaufzeiten und Prozess-Abweichungen und hilft, umfangreiche Ansatzpunkte zur Prozessoptimierung zu identifizieren.

Als Fazit lässt sich festhalten, dass PBC-Verträge eine Chance zum Ausbau des Dienstleistungsgeschäfts bieten. Für die Umsetzung der Einsparungen und Effizienzsteigerungen ist nach unserer Erfahrung neben den umfangreichen Anpassungen in der Organisation und den Prozessen auch ein Veränderungsmanagement zur Entwicklung einer Service- und Performance-Kultur erforderlich.

Von Dr.-Ing. Martin Kraus //

Trotz bester Voraussetzungen geraten Projekte und Programme in Schieflage. Anfangs noch verständliche und für Projekte durchaus typische Probleme werden zunächst gemeistert. Im weiteren Verlauf entwickeln sie sich zu Projektkrisen. Aus den Projektkrisen werden Krisenprojekte.

Eine Krise im Projekt entsteht, wenn entweder das „Was“ (z.B. Projektziel, erwartetes Produkt, angestrebte / zugesagte Eigenschaften) oder das „Wie“ (z.B. Methoden, Technologien, Ressourcen) nicht oder nicht mehr klar sind. Zusätzlich können Unklarheiten beim „Was“ erschwerend dazu führen, dass auch das „Wie“ in Frage gestellt werden muss.

Die Mechanismen, die dazu führen, dass eine beginnende Projektkrise nicht rechtzeitig erkannt wird, liegen in vielen Fällen in der fehlenden Umsetzung anerkannter Projektmanagement-Prinzipien. Sie können ihren Ursprung aber auch im Projektumfeld, z.B. der Firmenkultur, haben. Oder die Krise war schon vorprogrammiert, weil die Voraussetzungen bei der Projektfreigabe falsch beurteilt wurden.

Je weiter die Krise fortgeschritten ist, – im schlechtesten Fall befindet sich das Projekt schon im Chaos -, umso härter sind die erforderlichen Maßnahmen für einen Turnaround. Sind Wirtschaftlichkeit oder das Kundenvertrauen nicht mehr gegeben, muss auch ein Projektabbruch erwogen werden. Aber selbst dieser sollte mit einer strukturierten Vorgehensweise erfolgen.

Vertiefte Projektreviews, ein Projektaudit oder eine Projekt-Supervision können dazu beitragen, möglichst frühzeitig die tatsächliche Lage zu erkennen und eine Krise aufzuzeigen. Das Hinzuziehen externer Experten mit Erfahrung im Projektmanagement und in komplexen Programmen kann das wirksam unterstützen. Je weiter eine Krise bereits fortgeschritten ist, umso dringender ist eine Unterstützung des Projektleiters und des -teams von außen.

Der “Project Status Indicator Check“ (ProSIC) ermöglicht es, sich ohne externe Hilfe und ohne ein Detailwissen zum Projekt oder Produkt einen Eindruck über die Lage zu verschaffen.

In seinem Artikel beleuchtet ACTRANS-Partner Dr. Martin Kraus eine Vielzahl von Aspekten zur Entstehung und zur Lösung von Problemen in komplexen Projekten und Produktentwicklungen. Dabei greift er auf fast drei Jahrzehnte Industrieerfahrung in der Welt von Aerospace & Defence und die erfolgreiche Bewältigung mehrerer Krisenprojekte zurück.

Wir von ACTRANS bieten unseren Kunden die Unterstützung für Projektreviews und -audits, für Projektsupervisionen und in einer Turnaround-Phase die operative Begleitung des Projekts bis hin zur zeitweisen Übernahme des Projektmanagements an.

Erfahren Sie hier mehr (Link zum Artikel als PDF):

Projektkrisen_Krisenprojekte_Mechanismen_und_Lösungen_ACTRANS

Von Susanne Steinbicker und Dr. Mike Körner //

Process Mining – Was ist neu?

Process Mining ist eine innovative Methode zur Prozessoptimierung. Hierbei werden die digitalen Spuren (z.B. Event Logs), welche moderne IT-Systeme bei der Abwicklung von Prozessen hinterlassen, genutzt, um komplexe Prozesse zu rekonstruieren und zu analysieren. Das Process Mining macht somit ungenutzte, verborgene Ist-Daten in den IT-Systemen nutzbar und fügt diese zu einem transparenten Prozess zusammen, welcher in seiner Gesamtheit und seinen Varianten visualisiert und insbesondere quantifiziert (z.B. Häufigkeit oder Durchlaufzeit) werden kann.

Abbildung: Vergleich Process Mining mit traditionellen Methoden

Quelle: ACTRANS

Welche Trends und Erfahrungen gibt es?

Die sehr positiven Praxiserfahrungen mit Process Mining haben in den letzten Jahren zu einer sehr dynamischen Entwicklung sowohl bei den Tools, Use Cases als auch bei den Endnutzern geführt. Selbst bei erfahrenen Process Ownern stellen wir immer wieder ein „Aha“-Erlebnis fest, sobald Ihr Prozess auf Basis der Ist-Daten mit Process Mining visualisiert ist.

Insbesondere die Qualität der Diskussion über einen Prozess und die Schnittstellen zwischen Fachabteilungen ist plötzlich eine andere: Es geht nicht mehr um Prozess-Hypothesen, subjektive Einschätzungen über den Prozess oder Schuldzuweisungen, sondern die objektive Abbildung von Durchlaufzeiten, Prozessvarianten und deren Optimierung.

Zudem beobachten wir folgende Entwicklungen:

Vom simplen Unterstützungsprozessen hin zur komplexen Kernprozessen

Die meisten Unternehmen beginnen Process Mining mit relativ einfachen Standardprozessen wie Accounting-Prozessen oder Purchase-to-Pay. Nach diesen positiven Erfahrungen erfolgt ein Roll-Out in komplexeren Prozessen, wie beispielsweise in der Fertigung.

Von der einmaligen Prozessoptimierung zum Process Monitoring

Zu beobachten ist, dass erfahrene Process Mining-Klienten neue Beratungsleistungen nutzen. Hierbei geht es nicht um ein kurzes Optimierungsprojekt, sondern um das kontinuierliche Monitoring und die ständige Optimierung von komplexen Prozessen.

Von der Prozessdokumentation zur Implementierung

Glaubt man den Werbeaussagen einiger Process Mining Tool-Hersteller, dann wird die externe Unternehmensberatung bei der Prozessoptimierung überflüssig. Dem ist nicht so. Die Prozessaufnahme gelingt sicherlich mit weniger Aufwand, jedoch ist die Einbindung von erfahrenen Process Mining-Experten und Data Scientists für die Analyse und Orchestrierung der Maßnahmen sowie Implementierung von Optimierungen nach wie vor sinnvoll und gefragt. Insgesamt verschiebt sich der Beratungsfokus von der Prozessaufnahme und -dokumentation in Richtung Optimierung und Implementierung.

Fazit:

Das datenbasierte Process Mining ist mehr als ein Hype, sondern wird sowohl die Optimierung von Unternehmensprozessen als auch die Einbindung von Unternehmensberatungen in die Prozessoptimierung nachhaltig verändern.  Der Aufwand bei der Prozessaufnahme lässt sich insgesamt reduzieren und die Qualität der Analyse erhöhen. Als ACTRANS helfen wir unseren Klienten, die neuen Möglichkeiten und Potenziale von Process Mining nutzbar zu machen.