Thought Leadership
Das Leben lässt sich nicht aufhalten. Im Zuge einer fortschreitenden ‚smarteren‘ Automatisierung des Lebens und speziell der Produktionshallen – Stichworte Internet der Dinge (IoT) und Industrie 4.0 – wird jetzt das Internet als Kommunikationswerkzeug intensiv einbezogen. Die Vision heißt ‚Smart Connected World‘, in der jedes ‚Ding‘ online gehen kann, also einen ‚Namen‘ bekommt und übers Internet individuell angesprochen wird.
Diese Vision ist schnell formuliert, der Weg dahin allerdings eher ein evolutionär-arbeitsamer als ein disruptiver. Das ist ein Ergebnis einer international angelegten Studie der Marktforscher von Oxford Economics, die in Zusammenarbeit mit PTC den Stand der Entwicklung und die Marktpräsenz der intelligenten, vernetzten Produkte (SCP – Smart Connected Products), die die Basis all dieser Visionen sind, in der Fertigungsindustrie unter- sucht hat. Als besondere Herausforderungen auf dem Weg in eine IoT-Welt wurden die Integration und der Datenschutz genannt.
In der Oxford-Studie ‚Intelligente,vernetzte Produkte – Die nächste Transformation in der Fertigungsindustrie‘ wird das McKinsey Global Institute zitiert, das in den nächsten 10 Jahren ein durch den Einsatz von IoT-Technologie verursachtes Produktivitätswachstum in der Fertigungsindustrie von 2,5 bis 5 Prozent sieht, was ein Umsatzwachstum und Kosteneinsparungen von 900 Milliarden US-Dollar pro Jahr bedeuten würde. Wie immer man solche Zahlen bewertet, klar ist, dass das Potenzial des Internet der Dinge enorm ist. Das veranlasste PTC, in Zusammenarbeit mit Oxford Economics einen detaillierteren Blick auf die aktuelle Situation zu wer- fen. Wie gehen Unternehmen in der Fertigungsindustrie bereits heute mit den Chancen und Herausforderungen im Zusammenhang mit den Smart Connected Products um, die ja die ‚Dinge‘ im Internet der Dinge sind? Welche Strategien werden verfolgt und liegen bereits erste Ergebnisse vor? Befragt wurden 300 Vorstände von internationalen Fertigungsunternehmen mit einem Umsatz ab 250 Millionen USD, die sich auch in praxi mit Strategien für die Entwicklung solcher SCPs befassen.
Auch der Mittelstand wird profitieren
Angesichts der Umsatzuntergrenze von 250 Millionen USD mag man auf die Idee kommen, dass die Studie die deutschen Mittelständler nicht betrifft. Dazu kann man nur anmerken, dass zum einen deutsche Mittelständler in vielen Marktnischen weltweit führend sind und schon deshalb als Technologieleader nicht umhin kommen, sich mit Strategien zur Entwicklung von intelligenten, vernetzten Produkten für ihre Branche zu befassen. Zum anderen wird es der Mittelstand sein, der ein Großteil der Bauteile und Komponenten der IoT-Strategien der Großen entwickeln und liefern muss.
Denn, was sind SCPs: das sind ‚normale‘ Produkte, die mittels zusätzlicher Sensoren und anderer ‚intelligenter‘ Komponenten wie Mikroprozessoren, Datenspeicher oder eingebetteter Software beginnen, Zustände der Umgebung (z.B. Puls oder Blutdruck bei Wearables) oder eigene Qualitätsmerkmale (z.B. Ab- nutzungswerte) etc. an eine übergeord- nete Steuerung bzw. Controlling per Netzverbindung zu liefern. Dieses Netz kann in ersten praktischen Ansätzen durchaus auch noch über Kabel laufen, wird aber zunehmend kabellos (Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Internet) die Daten an einen Server oder in die Cloud schicken. Damit kann der Hersteller endlich auch die Nutzungsphase seines Produktes online im Blick behalten und ein durchgehendes Lifecycle-Management realisieren. Das ist wichtig, um über die Gebrauchsdaten kontinuierlich das Produkt zu verbessern bzw. auch einen exzellenten Service anbieten zu können oder ebenfalls – Stichwort Servitization – völlig neue serviceorientierte Kundenbeziehungen aufzubauen. Denn für die Wertschöpfung noch lohnender als die Entwicklung eines SCPs, ist, die produzierten Daten als Grundlage für ein neues Geschäftsfeld zu nutzen.
SCPs werden sich in einzelnen Branchen unterschiedlich schnell und zum Teil auch unabhängig voneinander durchsetzen. Erste Produkte – wie sie jetzt auf der Hannover Messe zu sehen sein werden – gibt es zum Beispiel bei dem sogenannten Wearable-IoT mit Lösungen im Fitness- und Medizinbereich, beim Auto/Verkehr werden Lösungen schon kräftig vorangetrieben wie Nutzeroptimierungen (z.B. von Versicherungen) oder Autonomes Fahren (siehe Kasten zu PTC/ThingWorx), bei Anwendungen in der Haustechnik/Smart Home und nicht zu vergessen der große Bereich der ‚Integrated Industry‘ bzw. Industrie 4.0, der ein überragendes Spielfeld für SCPs werden wird.
Die SCP-Entwicklung – Potenzial erkannt
Die Befragung und eine Reihe von Interviews mit Branchenführern der Fertigungsindustrie, die im April 2014 durchgeführt wurden, zeigen, dass die Entwicklung von SCPs Fahrt aufgenommen hat, aber generell noch am Anfang steht. Viele Unternehmen überlegten noch, wie sie ihre Produkte, Serviceangebote und Prozesse für die neue Ära umgestalten könnten. Der Großteil der geschätzten finanziellen Vorteile sei deshalb naturgemäß noch nicht realisiert. Die SCPs befänden sich heute an einem ähnlichen Entwicklungsstand wie das Internet Ende der neunziger Jahre: ihr enormes Potenzial werde nicht infrage gestellt, aber der Weg zu einem entwickelten Markt nehme nur langsam Gestalt an.
43 Prozent der Umfrageteilnehmer gaben an, vor zwei bis drei Jahren mit der Ausarbeitung einer SCP- und IoT-Strategie begonnen zu haben, während bei 32 Prozent der Beginn schon drei bis fünf Jahre zurückliegt. Die meisten Strategien betreffen Machbarkeitsstudien und die Priorisierung von Nutzungsszenarien. Die Erfahrung habe dabei gezeigt, dass die Ausarbeitung einer soliden SCP-/IoT-Strategie und eines kommerziellen Angebotes und damit der SCP-Reifeprozess im Unternehmen einige Zeit brauche. Die ersten Schritte im Unternehmen sind üblicherweise die Festlegung der Strategie, das Entwickeln der organisatorischen Fähigkeiten und die Definition von Messgrößen der Erfolgsparameter.
Bild 1: Welche Schritte haben Sie unternommen, um Ihre Produkte und Services im Sinne des Internet der Dinge weiter zu entwickeln?
Die Themen, auf die die ersten Unternehmen, die sogenannten ‚Early Adopter‘, ihr Augenmerk legen, sind laut Studie unter anderem die Erfassung/ Auswertung von Nutzungsdaten, die Vernetzung der Produkte und die Verlagerung von mehr Produktfunktionen und Leistungsmerkmalen in die Cloud, wo Echtzeitanalysen durchgeführt werden können. Dadurch seien neue Serviceangebote wie Remote-Überwachung oder die Optimierung vorhandener Serviceangebote möglich (siehe Bild 1). Intern integrieren diese Pioniere die erfassten Daten in Enterprise-Systeme, wie beispielsweise ins Product Lifecycle Management (PLM) und Customer Relationship Management (CRM).
Herausforderungen bei der Umsetzung einer SCP-Strategie
Vom Grundsatz her könnten viele Nutzungsdaten der SCPs, die die Wirtschaft- lichkeit innerhalb des Fertigungsunternehmens erhöhen, auch zur Lösung von Kundenproblemen oder Verbesserung des Benutzererlebnisses eingesetzt werden. Die meisten Hersteller seien aber noch nicht so weit, und es werde noch viel Zeit und Mühe an mehreren Fronten in Anspruch nehmen, um diesen Punkt zu erreichen. Denn zum Beispiel nur bei 54 Prozent der Befragten waren den Kunden die Vorteile und der Nutzen von SCPs vollkommen bewusst. Die Wertschöpfung durch SCPs werde in den kommenden drei Jahren nur moderat steigen: von 42 Prozent, die heute eine messbare Rentabilität verzeichnen auf nur 47 Prozent, die in drei Jahren die Rentabilität nachweisen können werden.
Bild 2: In welchem Umfang stellen die folgenden Probleme Herausforderungen für den Erfolg Ihres Unternehmens mit intelligenten, vernetzten Produkten dar?
Dafür sind laut Studie auch noch eine Reihe weiterer Herausforderungen verantwortlich. Das sind kurzfristig vor allem der Schutz von proprietären Daten und geistigen Eigentums, eine zuverlässige Konnektivität sowie die Fähigkeit, umsetzbare Erkenntnisse aus den Datenanalysen zu gewinnen (siehe Bild 2). Mit zunehmendem Ausbau der SCP-Fähigkeiten schwächten sich diese Probleme aber ab. Auf die Frage nach größeren Herausforderungen in der Zukunft (in 3 Jahren) nannte die Hälfte der Unternehmen Integrationsprobleme mit anderen SCPs und Systemen (z.B. die Schnittstellen zu vernetzten Autos oder Gebäuden) sowie zu internen Enterprise-Systemen wie PLM und CRM.
SCP-Reifephase: Status der Fertigungsunternehmen
Wie die Umfragedaten zeigen, haben die Unternehmen mittlerweile hohe Erwar- tungen, was die SCP-Lösungen betrifft. Immerhin über die Hälfte gibt an, dass sie bereits erfolgreich in größerem Um- fang SCP-Businessfunktionen einsetzen, wie differenzierte Analysesysteme oder die Integration in Enterprise-Systeme. (Zur Erinnerung, gefragt wurden nur Unternehmen, die sich konkret mit dem SCP-Thema befassen.) Und über ein Viertel befindet sich noch in den ersten beiden Reifungsphasen eines SCP-Geschäftsfeldes, also der Entwicklung einer Strategie bzw. der Pilotierung. In den ersten drei Reifungsphasen eines SCP- Geschäftsfeldes befinden sich:
- Entwicklung einer SCP-Strategie (15 Prozent)
- Piloteinführung von SCP-Funktionen in einem Produkt, Service oder einer Sparte (13 Prozent)
- Groß angelegte Bereitstellung von SCP-Funktionen und harten Sach- werten für alle betrieblichen Funktio- nen (54 Prozent).
Es bestehe aber zwischen der Herstellung eines SCPs im Pilotprojekt und dem dann notwendigen Aufbau eines differenzierten Geschäftsfeldes noch ‚ein großer Unterschied‘.
Nicht nur das Gesamtprogramm, auch die heute in den Produkten installierten SCP-Fähigkeiten entsprechen einem gewissen (3-stufigen) Reifegrad bei der SCP-Umsetzung (siehe Bild 3). 70 Prozent bauen Produkte, die einen aktuellen Status überwachen und melden können, weniger als die Hälfte kann Warnmeldungen/Benachrichtigungen und Steuerungsdaten an die vernetzten Produkte senden und weniger als ein Drittel der Unternehmen hat Produkte im Programm, die sich eigenständig mit anderen Produkten und Systemen aus- tauschen und koordinieren können.
Abschließend weist die Studie auf die Notwendigkeit von Veränderungen und Anpassungsprozessen hin, wenn sich ein Unternehmen für SCPs entschieden hat. Um die vollständige Wertschöpfung zu realisieren, müsse der gesamte Produktlebenszyklus überarbeitet werden. Ein Kundenerlebnis erfolge nicht mehr isoliert in einem einzelnen Produkt, sondern über das gesamte Ökosystem. Die Fertigungsunternehmen müssten sich auf ein neues Niveau der Zusammenarbeit und sich ändernde Kräfteverhältnisse zwischen den Mitgliedern der Wertschöpfungskette einstellen. Die Einsicht sei bei der großen Mehrheit der Vorstandsmitglieder angekommen, dass ein Umstieg auf SCPs erhebliche betriebliche Transformationen erfordere.
Internet of Things mit PTC |
 |
| Bild 3: Die ThingWorx Entwicklungsplattform unterstützt die Entwicklungsar- beit der Smart Connected Products und bietet Server Verbunddienste (server federation capabilities) mit Optionen für die Cloud sowie für on-premise- und on-device-Anwendungen. |
|
Das Internet der Dinge stellt auch den Entwicklungsprozess der Produkte, die jetzt mit IT-Elementen, Software und Kommunikation versehen zu Smart Connected Products werden müssen, vor neue Herausforderungen. Um die Kunden dabei zu unterstützen, intelligente und vernetzte Produkte auf den Markt bringen zu können, hat PTC frühzeitig reagiert und die bekannten CAD- und PLM-System- plattformen Creo und Windchill um spezielle Werkzeuge zur IOT-Entwicklung erweitert. Kernstück des IoT-Technologie-Portfolios ist heute die ThingWorx-Plattform, die um die Möglichkeiten des Axeda-Werkzeugkastens erweitert wurde. Die IoT-Funktionalitäten von PTC umfassen Module zur Konnektivität, Geräte-Clouds, Geschäftslogik, Big Data, Analysen und Remote-Service-Anwendungen. Diese erste umfangreiche IoT-Entwicklungsplattform soll den Fertigungsunternehmen erlauben, relativ unkompliziert und schnell sichere und zuverlässige Verbindungen zu ihren Produkten im Einsatz beim Kunden herzustellen. Durch die intuitive Bedienung und das Training des IT-Personals in nur etwa fünf Tagen könne die Entwicklung von Anwendungen innerhalb weniger Wochen erfolgen. Es sei kein komplexes und zeitaufwendiges Programmieren mehr nötig. Belegt wird diese Aussage durch die ThingWorx-Installationen bei einem E-Auto- hersteller, der die erste grundlegende Basis der Software und Netzinfrastruktur mit den wichtigsten Funktionalitäten innerhalb von zwei Wochen erstellte. Als Ergebnis werden online mittels einer‚ Car-to Cloud‘-App Sensordaten der sich teilweise noch im Test befindenden Fahrzeuge, wie Batteriestatus, Reifen- oder Materialbeanspruchungen an die Entwicklungsabteilung, das Qualitäts- oder das Servicemanagement gesandt. Auch zurück an die Fahrzeugflotte lassen sich Daten übermitteln, um zum Beispiel den Verbrauch durch den Nutzer zu optimieren oder ein Softwareupdate aufzuspielen. |
Transformationen
Die ‚Early Adopter‘, die gerade die Version 1.0 ihres SCPs entwickelt haben, ständen vor drei größeren Transformationen:
Anpassung der Organisation – zu Beginn liege die SCP-Verantwortung der Fertigungsunternehmen überwiegend in der IT-Abteilung. Bei einem höheren Reifegrad gehe die Verantwortung stärker auf Abteilungen wie die Technische Entwicklung oder ein IoT-Kompetenzzentrum über.
Die Bedeutung/Transformation der Daten – der Wert der gesammelten Daten muss definiert und mit ausgefeilten Analysefunktionen, basierend auf moderner Technik und qualifizierten Experten, ausgewertet werden.
Transformation des Produktangebotes – durch die kontinuierliche Interaktion mit dem Kunden werden sich völlig neue Möglichkeiten des Service- und Produktangebotes ergeben, wie zum Beispiel ‚Product as a Service‘ – mit den entsprechenden Rückwirkungen auf die anderen beiden Transformationsfelder.
Festzuhalten bleibt, ohne die ‚Dinge‘ kann es kein Internet der Dinge geben. Also sollten die deutschen Fertigungs- unternehmen eine gute Ausgangsposition haben. Interessant ist, dass zwar die Problematik der Integration und der Schnittstellen von den befragten Vorständen gesehen wird, aber die Notwendigkeit einer Standardisierung wurde nicht diskutiert. Das lässt den Schluss zu, dass die ‚Early Adopter‘ nicht unnötig auf Standards warten wollen, sondern einfach das umsetzen, was heute bereits möglich ist und so schon erste wertvolle Erfahrungen mit Smart Connected Pro-ucts sammeln.
Eduard Rüsing
Artikel aus it management April 2015, Seite 10-13
