Product Lifecycle Management Herausforderungen einer ganzheitlichen IT-Unterstützung der Geschäftsprozesse

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1 Sicher Sicher Adaptieren Adaptieren Lean Innovation Eindeutig Eindeutig Priorisieren Priorisieren Datenkonsistenz Single source of truth Einfach Einfach Synchronisieren Synchronisieren Früh Früh Strukturieren Strukturieren Product Lifecycle Management Herausforderungen einer ganzheitlichen IT-Unterstützung der Geschäftsprozesse Dr. Stefan Rudolf (Complexity Management Academy) / Elisabeth Schrey (WZL) Das Verständnis der Grundlagen des Product Lifecycle Managements ist wesentlich, um dessen Potenziale zu heben. Im folgenden Artikel wird deswegen eine Definition gegeben und die Funktionalitäten entlang der Lebenszyklusphasen erläutert. Für interessierte Unternehmen gibt es außerdem eine kurze Beschreibung der typischen Fallstricke, denen bei der Einführung eines PLM-Systems begegnet werden kann. Motivation Branchenweit führt der Wechsel vom Anbieterzum Käufermarkt seit Jahren zu einer steigenden Produktvielfalt. Produktvarianten für immer differenziertere Kundengruppen bewirken eine Vielzahl an Produktdaten, deren Menge, Dynamik und Vielfalt Unternehmen vor die Herausforderung wachsender Komplexität stellen. Eine Lösung liegt hierbei in einer stärkeren Vernetzung der IT-Systeme über alle Unternehmensbereiche hinweg. So können zum einen Geschäftsprozesse effizienter ablaufen, zum anderen besteht großes Potenzial in einer höheren Produktqualität, resultierend nicht nur aus unternehmensweit aktuellen und korrekten geometrischen Abmaßen oder einer standardisierten Funktionserfüllung, sondern vielmehr auch durch ein durchgängiges Verständnis der Kundenanforderungen. Darüber hinaus kann in einer kürzeren Reaktionszeit von der Produktentwicklung bis zur Auslieferung ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Wettbewerb erzielt werden. Die Potenziale spiegeln sich somit in einer vorzeitigen Markteinführung und in höheren Absatzzahlen oder auch in einer Senkung der Produktkosten wider. Der Verwaltung und Steuerung aller Produktdaten kommt deswegen eine wachsende Bedeutung für den Unternehmenserfolg zu. Definition und Funktionalitäten Der Ansatz zur ganzheitlichen, unternehmensweiten Verwaltung und Steuerung aller Produktdaten und Prozesse wird unter dem Begriff Product Lifecycle Management (PLM) zusammengefasst. Mit dem Begriff Produktlebenszyklus wird dabei die Summe der einzelnen Phasen bezeichnet, die ein Produkt entlang der zeitlichen Dimension durchläuft. Diese zeitliche Dimension umfasst die Phasen Entstehung, Wachstum, Reife und Entsorgung. So werden mittels PLM die Produktdaten von der Entwicklung und Produktion über den Vertrieb bis hin zur Wartung gespeichert, organisiert und deren Verwendung erleichtert. Ziel dabei ist es, den Produktentstehungsprozess durch Datenmanagement zu unterstützen und die Produktivität in den Prozessen zu erhöhen. Dieses Verständnis von PLM ist in Abbildung 1 visualisiert. Die Abbildung zeigt, dass über sämtliche Unter- 8 Complexity Management Journal 02/2015

2 nehmensfunktionen verschiedene Systeme zur Datenverarbeitung genutzt werden. Diesen liegen Produktstrukturen zugrunde, welche sich bezüglich ihrer Objekte und Eigenschaften unterscheiden und dazu beitragen, die Daten zu organisieren. Wichtig für ein durchgängiges PLM System ist, dass diese Strukturen miteinander verknüpft werden können, um einen durchgängigen Informationsfluss zu ermöglichen. Zur Unterstützung dieses Ansatzes existieren auf Informationstechnologie (IT) basierende PLM-Lösungen, die mit ihren Funktionen die Umsetzung des PLM-Ansatzes in großen Teilen erst ermöglichen. Eine Übersicht der typischen Funktionalitäten in PLM-Systemen ist im PLM-Funktionsmodell des Werkzeugmaschinenlabors (WZL) der RWTH Aachen (vgl. Abb. 2) zu sehen. Erkennbar ist, dass im Zentrum das Stücklistenmanagement steht, aus dessen Daten sich die anderen Funktionen bedienen sollen. Dieses Thema wird im Beitrag zur Datendurchgängigkeit näher betrachtet. Durch die Entwicklung des Product Lifecycle Managements aus dem Produktdatenmanagement (PDM) liegt im PLM ein Fokus auf der Produktentwicklung, denn in dieser Phase wurde ursprünglich mit 2D-Zeichnungen gearbeitet, welche computergestützt bereits vor Jahren durch 3D-Modelle ersetzt wurden. Die Weiterentwicklung in der softwaregestützten Entwicklung brachte Instrumente wie Computer Aided Design oder Manufacturing (CAD/CAM-Programme) in die Unternehmen. Mittlerweile findet die Produktentwicklung fast ausschließlich und in allen Entwicklungsdisziplinen elektronisch statt. Aus diesem Grund ist in dieser Lebenszyklusphase das Management der Produktdaten besonders kritisch und durch Funktionalitäten zu unterstützen. Neben den Funktionen, die sich den verschiedenen Lebenszyklusphasen zuordnen lassen, existieren unterstützende, bereichsübergreifende Funktionen, wie bspw. das Controlling oder die Visualisierung, welche in allen Lebenszyklusphasen benötigt werden (vgl. linker Teil in Abb. 2). Eine weitere Charakteristik der PLM-Funktionalitäten Geschäftsprozesse Produktentwicklung Unternehmensfunktionen Service Vertrieb Produktionsplanung Produktplanung Zuliefererintegration Fertigung & Montage Logistik IT-Systeme CRM, Konfigurator CAX, EPLAN, Complexity Manager SCM, ERP PPS Benötigte Daten Serviceangebote Konfigurationen Produktspezifikationen Zeichnungen CNC Programme MBOM Rahmenverträge Produktstrukturen Datenbackbone im PLM Legende: CRM = Customer Relationship Management; CAX = Computer gestützte Lösungen, SCM = Supply Chain Management; ERP = Enterprise Resource Planning; PPS = Produktionsplanung und steuerung; CNC = Computerized Numerical Control; MBOM = Manufacturing Bill Of Material; PLM = Product Lifecycle Management Abb. 1: Prinzip des Product Lifecycle Managements Complexity Management Journal 02/2015 9

3 ist die Schnittstelle der Produktdaten zu anderen Datenmanagementsystemen. Hierbei sind besonders zwei Systeme hervorzuheben: das Enterprise Resource Planning (ERP) mit der Kernfunktion Materialbedarfsplanung und das Supply Chain Management (SCM), welches die unternehmensübergreifenden Wertschöpfungsstrukturen abbildet (vgl. rechter Teil in Abb. 2). Durch eine Schnittstelle zu diesen Systemen sind Produktionsdaten sowie die dafür erforderliche Verwaltung der Ressourcen und Interaktion mit unternehmensexternen Partnern berücksichtigt. Die Unterstützung durch PLM-Funktionalitäten erstreckt sich über den gesamten Lebenszyklus eines Produktes und sollte auch in dieser Art genutzt werden Insgesamt zielen die Funktionalitäten im PLM auf eine umfassende Vernetzung der Produktdaten aller Unternehmensfunktionen ab. Die grobe Gliederung in Produktentwicklung, -herstellung und -nutzung ist weiter unterteilt in die Tätigkeiten, die in der jeweiligen Phase in den verschiedenen Unternehmensbereichen anfallen. So wird eine Produktentwicklung in der Regel mit einem Anforderungsmanagement zur Planung der Produktpositionierung gestartet, woraufhin verschiedene Entwicklungsumfänge auf die Entwicklungsdisziplinen verteilt werden und im Anschluss die ersten physischen Baugruppen und Komponenten im CAD-Bereich entstehen. In der Produktherstellung bestehen Funktionalitäten, welche bei der Beschaffung, dem Prototypenmanagement und auch bei der Fertigungs- und Fabrikplanung einem Unternehmen Hilfestellung bieten. An dieser Stelle ist darauf zu verweisen, dass diese Produktlebensphase grundsätzlich eher vom ERP-System bedient wird, sodass die Vielfalt der PLM-Funktionen in dieser Phase in der Praxis eher gering ist und diese eher Basislösungen darstellen. Die Produktnutzung wird hauptsächlich durch Funktionen unterstützt, welche Serviceleistungen planen, organisieren und archivieren. Diese Services bezeichnen dabei in der Regel Leistungen wie die Wartung oder Instandsetzung von abgesetzten Produkten. Service als Geschäftsmodell, bei dem Unternehmen Funktionen wie Mobilität anbieten anstatt Produkte wie Fahrzeuge abzusetzen, ist bisher noch nicht stark verbreitet in den Funktionen von PLM-Lösungen. Controlling Visualisierung Projektmanagement Dienstleistung Wartung / Instandhaltung Nutzung / Recycling Entwicklung Fertigungs- und Fabrikplanung Herstellung DMU, Prototypen Kollaboration Zuliefererintegration Stücklisten- Management Produktstrukturierung Änderungsmanagement CAD Administration IT-Integration und IT-Management Anforderungsmanagement Auslaufplanung Projektplanung Management von Konfiguration und Derivaten Dokumentenverwaltung Qualitätsmanagement ERP SCM Quelle: DMU = Digital Mock Up, ERP = Enterprise Resource Planning, SCM = Supply Chain Management Abb. 2: Funktionalitäten in PLM-Systemen 10 Complexity Management Journal 02/2015

4 Funktionalitäten, die sich nicht direkt den Lebenszyklusphasen eines Produktes zuordnen lassen, werden Querschnittsthemen genannt. Dazu gehören zum einen das Projektmanagement, die Dokumentenverwaltung und die Visualisierung als Funktionen, die sowohl in Produktentwicklungsprozessen als auch im operativen Auftragsabwicklungsgeschäft benötigt werden. Zum anderen sind Aufgaben zu nennen, die traditionell einzelnen Unternehmensbereichen zugeordnet werden wie das Controlling und das Qualitätsmanagement. Darüber hinaus ist das Management der gesamten IT-Systemlandschaft zu nennen, in welcher verschiedene Systeme und Arbeitsprozesse integriert werden müssen. Diesem Bereich kommt besonders in der Einführung eines PLM-Systems große Bedeutung zu, denn die IT-Infrastruktur erfordert eine gute Planung. Aus diesen Grund werden im Folgenden ausgewählte Aspekte näher beleuchtet, die aus Sicht der Industrie bei PLM-Einführungen relevant sind. Aktuelle Themen aus der Praxis Aktuell zeigen viele Unternehmen das Bestreben, ein PLM-System einzuführen, um damit die IT- Landschaft zu harmonisieren. Dadurch werden große Effizienzsteigerungen in den Geschäftsprozessen entlang der Wertschöpfungskette erwartet. Zu Beginn einer PLM-Einführung treten jedoch häufig die gleichen Fragen auf oder es werden ähnliche Fallstricke zu spät erkannt, die es teilweise verhindern, das volle Potenzial eines PLM-Systems zu heben. Zunächst ist auffällig, dass bei der schrittweisen Einführung von PLM-Systemen häufig lediglich PDM-Funktionalitäten realisiert werden, da der Schwerpunkt der Einführung zunächst auf der Entwicklung liegt. In der Entwicklung kann die Transparenz bezüglich der Anforderungs- und Funktionsstruktur erhöht werden, indem diese den relevanten Elementen der physischen Produktstruktur zugeordnet wird. Diese Zuordnung der Strukturen wird Produktmodell genannt. Durch ein transparentes Produktmodell und die entsprechende Unterstützung durch PLM-Funktionalitäten werden bei den Unternehmen bereits erste Potenziale erzielt, da unklare Anforderungen Blindleistungen in der Entwicklung zur Folge haben. Häufig wird dieses Produktmodell jedoch nicht mit den Entwicklungsprozessen verknüpft. Bei einer Neuproduktentwicklung oder Produktänderung liegen in der Regel bei Unternehmen definierte Prozesse mit Änderungsstatus und Freigaberegelungen vor, die ein so genanntes Prozessmodell darstellen. Eine Verknüpfung des Produkt- und des Prozessmodells im PLM-System, in dem die Projektbeteiligten durch entsprechend definierte Workflows den Prozessen folgen, birgt weitere wesentliche Potenziale, die jedoch bisher kaum realisiert werden. In einer PLM-Einführung ist die systematische Verknüpfung von Produkt- und Prozessmodell ein wichtiger Erfolgsfaktor Des Weiteren ist bei PLM-Einführungen auffällig, dass zu wenig konzeptionelle Vorbereitung beim initialen Einrichten des Systems häufig die Anwendung über den Lebenszyklus verhindert. Wenn bspw. die Produktstruktur so aufgebaut ist, dass sie lediglich der Entwicklung dient und die Montagestücklistenstruktur außer Acht lässt, dann entsteht zwangsläufig Aufwand in der Arbeitsvorbereitung und Potenziale werden vernachlässigt. Ein weiterer Aspekt bei der konzeptionellen Vorbereitung ist die Auswahl und Definition der Geschäftsprozesse, welche das PLM-System unterstützen soll. Ziel der PLM-Einführung ist die ganzheitliche Unterstützung der Geschäftsprozesse in sämtlichen Unternehmensfunktionen. Diese müssen allerdings so ausgelegt sein, dass eine systemische Unterstützung sinnvoll und realisierbar ist. Als Orientierungshilfe für die Prozessdefiniton kann das Handbuch des Transferbereichs (TFB) 57 dienen, welches einen Überblick der Geschäftsprozesse gibt, die PLM-seitig unterstützt werden können. Wenn PLM folglich im ursprünglichen Sinn gelebt werden soll, müssen PLM-Funktionalitäten entlang der gesamten Wertschöpfungskette unterstützt und eingesetzt werden, d. h. im Service und im Vertrieb, in der Auslaufplanung und im Ersatzteilemanagement werden Mitarbeiter durch Complexity Management Journal 02/

5 dasselbe IT-Instrument unterstützt. Nur durch diesen Ansatz kann letztlich das Ziel der Datendurchgängigkeit erreicht werden (siehe dazu auch Datendurchgängigkeit ab Seite 13). Die initiale Einrichtung des PLM-Systems erfolgt aber nur selten unter den Ansprüchen dieser Randbereiche. Häufig ist die physische Produktstruktur, die im System angelegt wird, allein an der Entwicklung orientiert, da durch die verschiedenen Entwicklungsdisziplinen bereits mehrere Stakeholder einbezogen werden müssen. Gerade die abteilungsübergreifende Nutzung eines PLM-Systems kann aber einen wesentlichen Stellhebel im Changeprozess einer PLM-Einführung bedeuten. Schließlich liegt der ursprüngliche Zweck darin, die Zusammenarbeit auf Basis einer gemeinsamen Datengrundlage zu fördern und Systembrüche abzubauen. Aktuelles zum Product Lifecycle Management am WZL Um Fallstricke einer PLM-Einführung zu verhindern und, um vor der kostenintensiven Anschaffung und der zeitintensiven Auswahl die erwarteten Potenziale zu quantifizieren, bietet das Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen zusammen mit dem Forschungsinstitut für Rationalisierung (FIR) an der RWTH Aachen einen PLM-Quick Check an. Dieser ermöglicht es, die Potenziale übersichtlich und strukturiert zu erfassen und damit die unternehmensspezifischen Anforderungen abzubilden. Insgesamt kann auf diese Weise die Vorteilhaftigkeit einer PLM-Einführung bewertet werden. Ein weiterer Faktor einer erfolgreichen PLM-Einführung ist die Auswahl der richtigen Software-Funktionalitäten. Am Markt existiert eine Vielzahl an Anbietern und Software-Lösungen, sodass ein Überblick und eine detaillierte Beschreibung der Software-Bestandteile wichtig sind. Deswegen wird in diesem Jahr zur CeBIT in Zusammenarbeit zwischen dem WZL der RWTH Aachen und der Trovarit GmbH der PLM-Marktspiegel aktualisiert, welcher einen neutralen Überblick der wichtigen PLM-Funktionalitäten liefert. Für verschiedene Funktionsprofile als Auswahl der gesamten Funktionalitäten werden zudem geeignete Softwareanbieter dargestellt. Durch den Trend der steigenden Produktvielfalt treten aktuelle Fragestellungen zum Variantenund Baukastenmanagement auf. Um diesen auch aus der Perspektive des Product Lifecycle Managements zu begegnen, richten sich derzeitige Forschungsarbeiten auf die Schnittstelle der beiden Themen. Dazu sollen die bestehenden Konzepte aus IT- und Produktsicht in einer ganzheitlichen Vorgehensweise zum Thema PLM zusammengeführt werden. Literaturhinweise Schuh, G.: Onlineenzyklopädie der Wirtschaftsinformatik, Product Lifecycle Management, 2014 Schatz, A.; Sauer, M., Peter Egri Fraunhofer IPA, MTA Sztaki: Open Source ERP -Reasonable tools for manufacturing SMEs., 2011 Chopra, S.; Meindl, P.: Supply Chain Management: Strategie, Planung und Umsetzung. 5. Aufl. (Deutsch), 2014 Schuh, G.; Rudolf, S.; Gerlach, M.; Krenge, J.: IT-Projekte auf der Basis belastbarer Potenzialbewertungen anstoßen; in PLM Wissen kompakt, Systemeinführung S. 902, 2014 Schuh, G.; Rudolf, S.; Schrey, E.: Product Lifecycle Management; in Enzyklopädie der Wirtschaftsinformatik, 2014 Configit A/S: Configuration Lifecycle Management; Whitepaper; Kopenhagen S. 11, 2014 Schuh, G.; Schlick, C.; Schmitt, R.; Lenders, M.; Bender, D.; Bohl, A.; Gärtner, T.; Hatfield, S.; Müller, J.; Mütze-Niewöhner, S.: Systemunabhängige Referenzprozesse für das PLM, Open Space Seminar, 2008 Kontakt Dr. Stefan Rudolf Geschäftsführer Complexity Management Academy GmbH Telefon: Elisabeth Schrey Abteilung Innovationsmanagement Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen Lehrstuhl für Produktionssystematik 12 Complexity Management Journal 02/2015