Produkte mit Leben füllen

Feature | 2. November 2006 von admin 0

Ziel eines erfolgreichen Product Lifecycle Management (PLM) ist, alle Geschäftsprozesse und Services, die mit Produkten zusammenhängen, über deren gesamten Lebenszyklus hinweg zu verfolgen. Der Lebenszyklus wird dabei in drei wichtige Phasen unterteilt: In der ersten Phase (Beginning of Life, BOL) wird das Produkt entwickelt und hergestellt. Die zweite (Middle of Life, MOL) umfasst die Nutzung und Wartung des Produkts und in der letzten Phase (End of Life, EOL) geht es um die Wiederverwendung oder Entsorgung des ganzen Produkts oder von Einzelteilen. Doch aufgrund großer Informationslücken, die zwischen den Anwendungen eines Unternehmens und der Welt der Gegenstände klaffen, erweist es sich als schwierig, Produktveränderungen wie Verschleißerscheinungen oder einen erhöhten Ölverbrauch durchgängig zu verfolgen und dadurch frühzeitig zu erkennen.
Für die Mehrheit der technischen Produkte von heute bricht der Informationsfluss bereits nach Auslieferung des Produkts an den Kunden ab – also nach dem ersten Lebensphase. Das betrifft insbesondere Hightech-Produkte wie elektronische Haushaltsgeräte, Fahrzeuge oder andere elektrische Geräte aus der Verbraucherelektronik-Branche. Doch geeignete Prozessmodelle, die für einen durchgängigen Informationsfluss im gesamten Produktlebenszyklus sorgen, sind noch nicht ausgereift. Innovative Geschäftsmodelle müssen daher so entwickelt werden, dass sie den Käufern eines Produkts einen Anreiz bieten, den Herstellern die Informationen über die Nutzung oder den Zustand von Produkten offen zu legen. Darüber hinaus muss die Hardware- und Software-Technologie hierfür entwickelt und standardisiert werden. Denn nur wenn durchgängig auf die Produktdaten zugegriffen werden kann und sie sich einfach verwalten sowie bearbeiten lassen, dann findet dieses neuartige PLM-Modell auch eine breite Marktakzeptanz.

Den Informationskreislauf schließen

Wie sich der Informationskreislauf schließen lässt

Wie sich der Informationskreislauf schließen lässt

Als Mitglied der PROMISE-Initiative (PROduct lifecycle Management and Information tracking using Smart Embedded systems ) hilft SAP Research dabei, eine neue PLM-Lösung zu entwickeln. Sie arbeitet mit intelligenten Systemen, eingebettet in die Produkte, um den nahtlosen Informationsfluss von Produktdaten über den gesamten Lebenszyklus hinweg zu bewerkstelligen. Auf diese Weise sind alle Akteure in der Lage, während der gesamten Lebensdauer eines Produkts die Informationen jederzeit und unabhängig vom Standort weltweit zu verwalten und zu steuern. Die Beispiele einiger Marktführer, die sich am Projekt PROMISE beteiligen, machen die Notwendigkeit eines geschlossenen Informationskreislaufs innerhalb der verschiedenen Produktlebenszyklen deutlich.
Bombardier beispielsweise entwickelt und produziert über 400 verschiedene Typen von Lokomotiven. Der Weltmarktführer in der Fertigung und Wartung von Bahntechnik beabsichtigt, den Informationskreislauf zwischen den Erfahrungen aus dem Service – erhoben durch Felddaten –, und dem erforderlichen Wissen, wie sich Lokomotiven im Hinblick auf spezielle Kriterien besser entwickeln lassen, zu schließen. Zu diesen Kriterien zählen beispielsweise Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Wartbarkeit, Produktsicherheit und umweltgerechte Entwicklung oder Lebenszykluskosten. Auf der Basis von Felddaten, die während des Betriebs von Lokomotiven gesammelt werden, lassen sich sowohl bewährte Bauteile als auch Gestaltungsprobleme identifizieren. Anschließend prüft Bombardier, ob etwa ein Bauteil wieder verwendet oder aber für weitere Analysen eingesetzt wird.
Anders Caterpillar: Der Weltmarktführer bei Bau- und Bergbaumaschinen hat das Ziel, mithilfe der PLM-Lösung schwere Maschinen wie Kompaktlader am Ende ihrer Nutzungsdauer aus dem Betrieb zu nehmen. Die bisher manuelle Prüfung des Status einer Maschine oder -komponente soll durch ein Monitoring-System ersetzt werden. Dieses sammelt – während des Betriebs systematisch Daten. Wird die Maschine stillgelegt, werden die Daten zu den jeweiligen Teilen bereitgestellt und mit denen zur wirtschaftlichen Nachfrage kombiniert. Auf Basis dieser Informationen erfolgt dann die Entscheidung, ob eine Maschine aus dem Betrieb genommen wird oder nicht. Auch lässt sich der richtige Gebrauch verschiedener Komponenten ermitteln, um sie beispielsweise wieder zu verwenden, zu reparieren oder letztlich zu entsorgen. Somit wird ein effizienterer Gebrauch der Maschinen oder einzelner Teile erreicht.
Auch Fiat sucht nach neuen Wegen, um die Gewohnheiten der Kunden und das Einsatzprofil von Iveco-Nutzfahrzeugen besser zu verstehen und die Effizienz der Fahrzeugverwaltung entsprechend zu verbessern. Ziel ist, Kunden eine flexible Wartungsplanung anzubieten. Anstatt auf festen Intervallen basiert die Wartung auf der tatsächlichen Abnutzung von Fahrzeugkomponenten. Der erforderliche Wartungszeitpunkt wird dann über Sensoren ermittelt, die im Fahrzeug integriert sind und die den Verschleiß ausgewählter, kritischer Komponenten messen. Um die Informationen über die tatsächliche Abnutzung einer Maschine zu erhalten, müssen jedoch erst die aufgezeichneten Daten zum Ölverbrauch, den Vibrationen oder der Motorendrehzahl analysiert werden. Ein Ansatz, der Fiat-Kunden die Gelegenheit bietet, die Rentabilität ihres gesamten Kapitals zu erhöhen: Kostspielige Ausfälle, aber auch der Austausch von Teilen, die sich noch in einem guten Zustand befinden, gehören auf diese Weise der Vergangenheit an.
Doch Semantik und Struktur der allgemein per Sensoren ermittelten Daten sind komplexer als bei den Daten, die lediglich die Produkte identifizieren. Daher müssen diese komplexen Daten vorab spezifiziert werden, damit eine korrekte Interpretation und Weiterverarbeitung möglich ist, etwa um Durchschnittswerte zu berechnen oder Trends mit einzubeziehen. Die in großen Produkten wie Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Lokomotiven integrierten Systeme verwenden meistens eine herstellerspezifische Software und Kommunikationsprotokolle, die über eine geeignete Abstraktionsebene verfügen. Denn besonders Unternehmensbestände wie Lokomotiven, Fahrzeuge und Maschinen sind in der Regel mobil und werden in einem großen geographischen Gebiet eingesetzt und gewartet.

Einzelne Produkte identifizieren

High-Level-Architektur von PROMISE

High-Level-Architektur von PROMISE

Für alle diese Anforderungen verwendet PROMISE im Produkt integrierte Systeme (Product-Embedded Information Devices, PEIDs). Sie greifen in jeder Phase des Lebenszyklus auf die für das Produkt spezifischen Informationen zu. PROMISE unterstützt dabei die Geräteverwaltung und Kommunikation zwischen einem oder mehreren PEIDs und der vorhandenen Backend-Software eines Unternehmens. Die Netzwerkschicht der PLM-Lösung von PROMISE als Ganzes ist als Middleware konzipiert und erlaubt den verschiedenen Anwendern im Netzwerk einen kontrollierten und sicheren Zugang zu den für sie relevanten Informationen. Diese Middleware-Schicht ist das Schlüsselelement der PLM-Lösung: Sie verbindet die Phasen im Produktlebenszyklus miteinander und schließt auf diese Weise den Informationskreislauf. Je nach Anforderungen lassen sich die Informationen auf dem PEID sammeln, entweder vor Ort beim Kunden oder im Produkt selbst. Darüber hinaus können die Informationen in einem zentralen Data Warehouse gespeichert werden. PEIDs basieren vorwiegend auf in der IT gängigen Techniken: RFID, Sensornetzwerke oder Bordcomputer erlauben die drahtlose Kommunikation und gewährleisten, dass stets die aktuellen Informationen während des gesamten Produktlebenszyklus zur Verfügung stehen.
Die unterste Schicht der High-Level-Architektur von PROMISE stellt die aktuellen Daten für die Unternehmensanwendungen bereit. Sie setzt sich aus dem Produkt, etwa ein Personenkraftwagen, ein Bagger oder eine Lokomotiven, im PLM zusammen. Die Identifikations- und Betriebsdaten eines solchen Produkts, wie der aktuelle Kilometerstand, der Benzinverbrauch oder die durchschnittliche Motortemperatur, werden mithilfe der PEIDs entweder regelmäßig oder bei Bedarf gesammelt. Die PROMISE-Middleware kommuniziert dann mit den PEIDs, um Statusdaten auszutauschen, filtert diese und liefert anschließend den am PLM teilnehmenden Anwendern die wichtigen Informationen.
Abschließend werden die Informationen in den Unternehmensanwendungen mit Business-Intelligence-Algorithmen verarbeitet und in gewinnbringendes Produktwissen umgewandelt, etwa die zu erwartende Restnutzungsdauer eines Produkts auf Basis der gemessenen Zustandsdaten. Weitere Herausforderungen bei der Erfassung und Verwaltung von Produktdaten stellen Gesetze und Regelungen dar, die sich auf die Außerbetriebnahme von Produkten beziehen. Beispielsweise müssen Produkt- oder Bauteilinformationen für Baumaschinen und Lokomotiven für Zeiträume von bis zu zwanzig oder dreißig Jahren aufbewahrt werden. Während dieser Zeiträume können die Produkte jedoch außerhalb der Firmengrenzen eingesetzt werden oder sich bei einem oder mehreren Kunden befinden. Für diese Fälle sind Sicherheits- und Datenschutzaspekte zu berücksichtigen. Im Rahmen des Projekts PROMISE werden diese Gesichtspunkte von SAP Research zusammen mit den Partnern erörtert.

Informationsgeräte nahtlos integrieren

SAP Research ist am Design und der Entwicklung aller PROMISE-Architekturkomponenten beteiligt, beispielsweise der Geschäftsprozesse, der Anwendungen, der PEIDs und der Produkte. Dennoch liegt der Schwerpunkt der Arbeit von SAP Research auf der Middleware. Mit ihr sollen PLM-Anwendungen auf vollständige und aktuelle Produktinformationen zugreifen können, unabhängig vom aktuellen Standort, von der Nutzung des Produkts und von der eingesetzten PEID-Technologie. Die größten Herausforderungen bei der Entwicklung einer solchen Middleware bestehen darin, die heterogenen Produktdaten mit den PEID-Technologien in Einklang zu bringen und eine hohe Stabilität, Skalierbarkeit und Transparenz der bereitgestellten Daten in einem Netzwerk zu erreichen.
Um diese Ziele umzusetzen, entwickelt SAP eine modulare Architektur. Diese setzt sich aus dedizierten Device-Handling- und Request-Handling-Komponenten zusammen, die sich leicht über verschiedene Standorte verteilen lassen. Die Device-Handling-Komponente verwendet ein UPnP-basiertes Protokoll (Universal Plug and Play, UPnP) für die automatische Erkennung von PEIDs und die Kommunikation mit den PEIDs. Die Request-Handling-Komponente stellt eine einheitliche Web-Service-Schnittstelle für Backend-Anwendungen zur Verfügung, um die Daten von PEIDs abzufragen. Neben einfachen Lese- und Schreiboperationen wird eine erweiterbare Bibliothek mit Services für die Vorverarbeitung zur Konvertierung, Aggregation und Filterung von Daten unterstützt. Das spielt beispielsweise für die Mittelwertbildung, Auswertung von Extremwerten oder für eine Stichprobennahme eine Rolle, sodass die Datenverdichtung frühzeitig in der Middleware stattfinden kann. Diese Services stehen für alle Anwendungen zur Verfügung, und die Bibliothek ist um neue Services erweiterbar. Ein Großteil der Middleware-Funktionen wie Geräteregistrierung, Authentifizierung, Kommunikationsmanagement oder Anfrageabwicklung ist zudem generisch. Dadurch lassen sie sich in verschiedenen Unternehmensanwendungen einsetzen, beispielsweise für mySAP-SCM- und mySAP-PLM-Prozesse wie Überwachung und Verfolgung von Produkten, Fahrzeugverwaltung oder die Instandhaltung von Industrieanlagen.
PROMISE-Websites:
http://www.promise.no
und
http://www.promise-plm.com

Dr. Hong-Hai  Do

Dr. Hong-Hai Do

Dr. Gregor Hackenbroich

Dr. Gregor Hackenbroich

Jürgen Anke

Jürgen Anke

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