Interview: Einfluss der Industrie 4.0 auf die Produktentwicklung

Industrie 4.0 soll die Produktion flexibler machen – sie eröffnet aber auch die Chance, Produkte um bis dato unbekannte Dienstleistungen zu ergänzen. Was dies für die Produktentwicklung bedeutet, erläutern Walter Koch, Leiter Entwicklungsprozesse bei der Schaeffler Gruppe, und Patrick Müller, Produktmanager PLM bei Contact Software, im Gespräch.

Digital Engineering Magazin (DEM): Dr. Koch, Dr. Müller, Sie sind Konsortialpartner im Forschungsprojekt mecPro², das sich auf die modellbasierte Entwicklung cyberphysischer Systeme fokussiert. Ist das nun Industrie 4.0 oder geht das über die Grenzen der smarten, vernetzten Fabrik hinaus?
Walter Koch: Ich meine, man muss das im größeren Kontext der Vernetzung aller Dinge sehen, so wie es die Amerikaner tun. Wenn es möglich ist, die Dinge der realen Welt als Informationsobjekte in Datenbanken abzubilden und auszuwerten, dann hat das auch Rückwirkungen auf Produktionseinrichtungen und die Produktion.

DEM: Industrie 4.0 als Teilmenge dessen, was die Amerikaner Internet of Things nennen?
Patrick Müller: Genau. Die Stärken deutscher Unternehmen liegen einerseits in der Entwicklung von Produkten, die andererseits mit modernster Technologie produziert werden. Und in beiden Bereichen haben wir einen signifikanten Anstieg bei der Vernetzung von Endgeräten und der Informationsverarbeitung.

DEM: Brauchen wir nicht mehr intelligente Produkte statt noch intelligenterer Verfahren für ihre Produktion?
Walter Koch: Sind Fertigungseinrichtungen nicht auch Produkte? Ziel von Industrie 4.0 ist, dass Deutschland als Produktionsstandort attraktiv bleibt – anders als die USA, die ihre Produktionen jetzt wieder aufbauen.

DEM: Welchen Nutzen verspricht sich Schaeffler von Industrie 4.0?
Walter Koch: Industrie 4.0 eröffnet uns die Möglichkeit, unsere Wälzlager mit Wissen zu verbinden. Dadurch können wir unser Produktportfolio um Serviceleistungen erweitern und erreichen eine engere Kundenbindung über die gesamte Wertschöpfungskette. Unsere Produkte stecken in allen Maschinen. Das bedeutet, dass wir aus verschiedenen Anwendungsbereichen das Wissen zurückbekommen können, wie sie eingesetzt werden. Das können wir nutzen, um unseren Kunden neue Services anzubieten.

DEM: Haben Sie ein Beispiel?
Walter Koch: Wir können heute schon die Beanspruchung von Lagern in Maschinen auswerten und vorhersagen, in welchem Wartungsintervall sie ausgetauscht werden müssen. Das reduziert Stillstandzeiten.
Patrick Müller: Die eigentliche Revolution von Industrie 4.0 ist nicht Technologie an sich, sondern das, was sie nun ermöglicht: nämlich teils radikal neue Geschäftsmodelle und Servicekonzepte, wie sie bisher nur in besonders prädestinierten Branchen wie der Luftfahrtindustrie möglich waren.

DEM: Sie spielen auf die Firma Rolls ­Royce an, die keine Triebwerke mehr verkauft, sondern Triebwerksstunden?
Patrick Müller: Andere Unternehmen wie Pratt & Whitney machen ähnliches: Die Dienstleistung wird innerhalb der Supply Chain von den Instandhaltungsbetrieben zum Hersteller der Produkte verlagert.

DEM: Was heißt das für die Produktentwicklung?
Walter Koch: Heute ist der wichtigste Zeitpunkt im Entwicklungsprozess der Start of Production (SOP), an dem das Produkt fertig entwickelt ist. Wenn wir die Produkte über ihren Lebenszyklus hinweg um Serviceleistungen ergänzen und über die Software eventuell ganz neue Funktionalitäten bereitstellen, dann gibt es für das Produkt eigentlich keinen SOP mehr. Das führt zu einem ganz anderen Produktverständnis. Wir haben erst kürzlich im Konsortium darüber diskutiert, dass im Vorfeld viel mehr über die Ausbaufähigkeit der Produkte nachgedacht werden muss.
Patrick Müller: Die Produktentwicklung muss die Anforderungen aus dem Service viel stärker betrachten – zum Beispiel die Zugänglichkeit von Komponenten für einen Wartungseingriff oder die Antwortzeiten im Service. Aufgabe ist auch, die Infrastruktur im Sinne von Datenmanagement und Absicherung der Systeme gegen Ausfälle zu gewährleisten. Wenn die Komponenten-Überwachung von einem Internet-Zugang abhängt und ich die Antwortzeit bei einem Ausfall nicht gewährleisten kann, ist das eine Limitation meines Geschäftsmodells. Dieses Denken in Geschäftsmodellen im Entwicklungsprozess zu verankern, ist nicht ganz einfach.

DEM: Ist dies bei Schaeffler schon im Entwicklungsprozess angekommen?
Walter Koch: Es wäre vermessen zu behaupten, dass wir schon einen solchen Prozess implementiert haben. Aber wir diskutieren mit den Verantwortlichen für die Serviceleistungen darüber, wie wir unseren Entwicklungsprozess erweitern müssen.

DEM: Ist das eher eine organisatorische Herausforderung oder fehlen noch geeignete IT-Werkzeuge?
Walter Koch: Das Wissen der Menschen um die Produkte ist das Entscheidende bei der Erbringung der Serviceleistungen. Es reicht nicht, wenn sie über ein IT-System auf die Beschreibung der Produkte zugreifen können, sie müssen auch damit umgehen können. Deshalb ist es nach meinem Verständnis eher ein organisatorisches Problem, die Menschen in Service und Entwicklung dazu zu bringen, stärker zusammenzuarbeiten.

DEM: Ein PLM-System als gemeinsame Informationsplattform wäre aber sicher hilfreich, oder?
Patrick Müller: Ja, aber wir stoßen in der Praxis auf das Problem, dass viele Unternehmen noch gar kein Lifecycle Management betreiben können. Die Ursachen liegen dabei häufig nicht in den PLM-Werkzeugen, sondern an anderer Stelle. Zum Beispiel arbeitet der Service aus unterschiedlichsten Gründen oft noch mit eingescannten 2D-Zeichnungen, die Entwicklung dagegen mit 3D-Modellen. Diese Informationen lassen sich bei verteilter Datenhoheit und organisatorisch „autonomen“ Prozessen nur bedingt konsolidieren. Im Rahmen von mecPro² hat sich erneut bestätigt, dass ein gemeinsames Anforderungsmanagement ein erster und natürlicher Schritt wäre, um die beteiligten Domänen – nicht nur die der Produktentwicklung und des Service – näher zusammenzubringen.
Walter Koch: Das ist der organisatorische Aspekt, den ich ansprach: Wie bringe ich das Wissen zusammen, das in verschiedenen Köpfen und in den älteren IT-Systemen steckt, um es für Neuentwicklungen zu nutzen? Heute hängt das noch oft von der Initiative einzelner Personen ab.
Patrick Müller: Zum Glück steckt in dem Gedanken von Industrie 4.0 und der Vernetzungsfähigkeit immanent die Chance, die Informationen aus dem Feld zurückzuholen und zu verdichten. Das ist die Grundlage, um weiterführende Analysen im Qualitätsprozess anzustoßen. Ob die Daten am Ende als Report im PLM-, ERP- oder in einem Instandhaltungsplanungssystem landen, ist prinzipiell egal. Wichtig ist, dass der Entwickler Zugang zu ihnen hat.

DEM: Müssen dafür diese Systeme nicht auch besser vernetzt werden und in Echtzeit miteinander kommunizieren?
Patrick Müller: Das hängt von den technischen Systemen und vom Geschäftsmodell ab. Wenn zum Beispiel in einem Fahrzeug das Tragwerk Geräusche macht, heißt das nicht zwingend, dass ich ad hoc nicht mehr fahren darf. Es reicht vielleicht auch aus, die Daten einmal täglich zu übertragen, um den Service-Prozess anzustoßen und Gefahren auszuschließen. Dies hängt immer vom konkreten technischen Zusammenhang und den geforderten Service-Leveln ab.

DEM: Welche Herausforderungen ergeben sich aus den Mengen an Sensordaten, die aus den Produkten zurückfließen?
Walter Koch: Die Verfügbarkeit der Daten ist noch nicht hinreichend, um die Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit von Produkten zu gewährleisten. Die Informationsflut muss in den Unternehmen ja auch beherrscht werden, um die Daten zumindest teilweise automatisch auswerten zu können.

DEM: Ergeben sich daraus neue Anforderungen an die PLM-Werkzeuge?
Patrick Müller: Wir müssen PLM anders verfügbar machen, damit die Mitarbeiter im Entwicklungs- und Serviceprozess ihre Informationen finden und auch aktualisieren können. Das Auseinanderdriften der Informationen zu vermeiden, ist sehr schwierig, weil die Anlagen im Feld nicht mehr dem originalen Bauzustand entsprechen. Bauzustandsverwaltung ist für uns kein Neuland, aber die Komplexität steigt durch das Servicegeschäft signifikant an. Ein Konfigurationsmanagement über den gesamten Produktlebenszyklus auszurollen, ist für alle PLM-Hersteller eine Herausforderung.
Walter Koch: Das gilt für uns genauso…
Patrick Müller: Daraus lässt sich für uns als PLM-Hersteller der klare Auftrag ableiten, dass wir die Geschäftsprozesse im Service besser unterstützen müssen. Und das heißt nicht, ein Service-Management für die Disposition von Wartungstechnikern in unsere Lösung zu integrieren, sondern zum Beispiel das Konfigurations- und Anforderungsmanagement zu erweitern und den Anwendern dabei zu helfen, die Neuerungen zu etablieren.

DEM: Die Vernetzung der Systeme setzt Standards voraus. Ist das eine der großen Schwachstellen beim Thema Industrie 4.0?
Walter Koch: Das ist genau die Herausforderung, die uns zur Teilnahme an mecPro² bewogen hat. Wir müssen uns bei der Entwicklung von cyberphysischen Systemen, deren Komponenten und Dienstleistungen nicht notwendigerweise von einer einzigen Firma stammen, im Vorfeld darüber Gedanken machen, wie die Zusammenarbeit auf Prozess- und Datenebene aussehen soll. Wir brauchen Industriestandards, bevor die Produkte da sind.

DEM: Dr. Koch, Dr. Müller vielen Dank
für dieses Gespräch!

Das Interview führte Michael Wendenburg.

Das mecPro²-Projekt

Ziel von mecPro² ist es, einen Referenz­entwicklungsprozess mit dazugehörigem Datenmodell zu etablieren, der sich an Konzepten des modellbasierten Systems Engineering (MBSE) orientiert. In dem Projekt arbeiten Partner aus der Industrie wie Daimler, Siemens und Schaeffler mit Softwareherstellern, Engineering-Spezialisten und Hochschulen zusammen. Hintergrund: Schon heute stoßen Entwicklungsprozesse an die Grenze steigernder Komplexität. Die Weiterentwicklung von mechatronischen Systemen zu cyberphysikalischen Produkten und Produktionssystemen verschärfen dies. Nun soll der klassische von „Silodenken“ geprägte Entwicklungsprozess überdacht und Methoden des modelbasierten Systems Engineering als IT-Lösungen und Organisationsformen in die Unternehmen einfließen. Entwurfsmethoden aller Disziplinen – also Mechanik, Elektronik und Software – stehen dabei auf dem Prüfstand. Mit den Ergebnissen aus mecPro² soll es möglich werden, viele der Anforderungen im Umgang und der Umsetzung des Zukunftsprojekts Industrie 4.0 zu erfüllen.
mecPro²-Webseite