Beim Product Lifecycle Management (PLM) handelt es sich um einen Ansatz zur ganzheitlichen, unternehmensweiten Verwaltung und Steuerung aller Produktdaten und Prozesse. Der PLM-Ansatz betrifft den gesamten Produktlebenszyklus entlang der erweiterten Logistikkette – von der Entwicklung und Produktion über den Vertrieb bis hin zur Wartung und Demontage. In diesem Zusammenhang ist eines der Ziele des PLM-Gedankens den Produktentstehungsprozess durch ein zentrales und konsistentes Datenmanagement zu unterstützen und die Entwicklungsproduktivität zu erhöhen. Zur Implementierung dieses Ansatzes existieren zahlreiche Informationstechnologie (IT-) basierende PLM-Lösungen.
Der Produktlebenszyklus als Basis des PLM-Gedankens
Zum Verständnis des PLM-Gedankens soll im Folgenden der Produktlebenszyklus erläutert werden, welcher die Basis des Product Lifecycle Managements darstellt.
Definition Produktlebenszyklus (Schuh und Rudolf 2015)
Mit dem Begriff Produktlebenszyklus wird die Summe der einzelnen Phasen bezeichnet, die ein Produkt entlang der zeitlichen Dimension durchläuft. Analog zum Lebenszyklus eines Lebewesens absolviert ein Produkt die Phasen Entstehung, Wachstum, Reife und Entsorgung.
Bezugnehmend auf die obenstehende Definition, stellt Abbildung 1 den Produktlebenszyklus als einen Kreislauf aufeinander folgender Produktlebensphasen dar, beginnend bei der Produktentwicklung bis hin zur Produktentsorgung. Die Phasen sind in einzelne Prozesse unterteilt, in denen verschiedene Unternehmensfunktionen die Eigenschaften des späteren Produktes besonders prägen. Dabei wird die Produktgestaltung durch vielfältige Anforderungen aus den einzelnen Produktlebensphasen beeinflusst, wie z. B. Fertigungs-, Montage-, Kosten- oder Recyclinggerechtheit.
Abb. 1 : Die Phasen des Produktlebenszyklus
Entlang des Produktlebenszyklus entstehen eine Vielzahl an produktbezogenen Daten und Informationen, welche sich im zeitlichen Verlauf ändern. Im Sinne des ganzheitlichen Produktlebenszyklus‘ ist das Ziel des PLM-Ansatzes, alle produktbezogenen Daten und Informationen zentral zu verwalten, für die entsprechenden Nutzergruppen bereitzustellen und die Datenintegrität zu unterstützen.
Die Historie von PLM-Systemen
Um die Struktur, die Funktionen und die Fähigkeiten der aktuellen Software-Lösungen für das PLM verstehen zu können, ist es notwendig, den Verlauf ihrer Entwicklung zu kennen. Abbildung 2 gibt einen kurzen Überblick über die Evolution von PLM-Systemen. In diesem Zusammenhang zeigt sich, dass die Evolution der PLM-Lösungen von den unterschiedlichen Zielsetzungen der CAD-, ERP/PPS- und der unabhängigen Anbieter geprägt wurde. Während sich zwischen 1950 und 1980 die CAD- und MRP-Softwarelösungen zunächst unabhängig voneinander entwickelt haben, entstand in den 1990er Jahren der PLM-Gedanke aus der Integration beider Systemwelten.
Abb. 2: Evolution der PLM-Lösungen auf Basis von CAD- und MRP-Lösungen
Ähnlich wie das Enterprise Resource Planning (ERP) entstand das PLM als Weiterentwicklung von Konzepten und Technologien, die bei ihrer Einführung zunächst unabhängig voneinander betrachtet wurden. Erst mit zunehmender Reife wurde es möglich, diese Konzepte zu integrieren und derart auszulegen, dass sie verschiedene Unternehmensbereiche unterstützen und die bereichsübergreifenden Kollaboration ermöglichen konnten. Unter diesen Konzepten und Technologien sind vor allem das Computer Aided Design (CAD), das Engineering Data Management (EDM), das Product Data Management (PDM) sowie das Computer Integrated Manufacturing (CIM) zu nennen. (Schuh und Rudolf 2015)
Auch in der Wissenschaft wurde das Themengebiet des Lifecycle Managements kontinuierlich weiterentwickelt. Nachfolgend sollen von daher Ansätze vorgehstell werden, welche einen Überblick der Gemeinsamkeiten und der Unterschiede zwischen wissenschaftlichen Ansätze im Themenbereich des Product Lifecycle Managements geben.
Der PLM-Begriff in der Wissenschaft
Nach Abramovici ist PLM ein strategischer Managementansatz, der aus integrierten Methoden und Werkzeugen besteht, die zur kooperativen Erzeugung, Verwaltung und Anwendung aller produktrelevanten Engineering-Informationen im gesamten Produktlebenszyklus genutzt werden. Dabei ist PLM nicht als Informationstechnologie (IT)-System zu verstehen, sondern vielmehr als ein Managementkonzept, zu dessen Unterstützung IT-Systeme verwendet werden. (Abramovici und Schulte, S., Leszinski, S. 2005)
Grieves sieht PLM als einen integrierten, informationsgetriebenen Ansatz, der Menschen, Prozesse und Technologien in allen Phasen des Produktlebens von den ersten Ideen über die Produktion, den Gebrauch, die Wartung bis hin zur Entsorgung mit einbezieht. PLM verfügt an dieser Stelle über Informationen, mit deren Hilfe Zeit-, Aufwand- und Materialverschwendung über das gesamte Unternehmen sowie die Supply Chain hinweg vermieden werden können. (Grieves 2006)
Für Scheer ist PLM ein Konzept, um Produkte über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg in allen Geschäftsprozessen möglichst effektiv zu managen. Im Gegensatz zu Abramovici sieht Scheer PLM als konsequente, auf Web-Technologie basierte standort- und firmenübergreifende Anwendung der PDM-Kernkompetenzen Datenmanagement, Prozessmanagement und Systemintegration in allen Bereichen und Phasen der industriellen Wertschöpfung. (Scheer und Cocchi 2006)
Nach Arnold ist PLM ein integriertes Konzept zur IT-gestützten Organisation von Produktdaten und -informationen von deren Entstehungsprozess über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg, sodass alle Informationen immer aktuell an den relevanten Stellen im Unternehmen zur Verfügung stehen. (Arnold et al. 2011)
Nach Eigner besteht eine weitere Aufgabe von PLM in der interdisziplinären Produktmodellierung, welche als übergeordnetes Ziel die kontinuierliche Beschreibung des Produktes während seiner Entwicklung beinhaltet. Dabei sind vor allem die frühen Phasen (Anforderungen und Funktionen) des Produktentwicklungsprozesses von Bedeutung. Im modellgetriebenen Anforderungsmanagement müssen verschiedene Anforderungsmanagementprozesse verschiedener Entwicklungsabteilungen (mechanisch, elektrisch, Software bezogen) in einem ganzheitlichen Modell abgebildet werden oder durch einen übergreifenden Begleitprozess disziplinspezifisch ergänzt werden. Anschließend wird eine modellgetriebene Konzeptentwicklung mit einer formaleren Abbildung erzielt, welche die weniger formale Beschreibung in der frühen Phase der Produktentwicklung unterstützen soll. (Eigner und Stelzer 2013)
Stark beschreibt PLM als einen Ansatz, die Produkte eines Unternehmens von der ersten Idee an über das fertige Produkt bis hin zum Recycling möglichst effektiv zu begleiten. Dabei zielt PLM auf die Maximierung des Wertes derzeitiger und zukünftiger Produkte sowohl für den Nutzer, als auch für den Kapitaleigner ab. (Stark 2016)
Nach Bouras stellt das „Closed-Loop PLM“ (engl. für geschlossene Schleife) ein Konzept für die technische Infrastruktur eines PLM-Systems dar. Über alle Produktlebenszyklusphasen hinweg werden Daten ausgetauscht und genutzt. Auf diese Weise können die Produktentwickler nicht nur von Daten aus der Nutzungsphase profitieren, auch die Techniker im Service nutzen Daten aus der Produktentwicklung, z.B. 3D-Modelle oder Simulationsdaten, um den Kunden optimal helfen zu können. Durch die Generierung und Nutzung von Daten/Informationen/Wissen durch alle am Produktlebenszyklus beteiligten Entitäten schließt sich der Kreis des PLM-Systems. (Bouras et al. 2016)
Erkennbar ist, dass in allen wissenschaftlichen Ansätzen die Zusammenfassung verschiedener Managementdisziplinen adressiert wird. Weitere Gemeinsamkeiten bestehen darin, dass der PLM-Ansatz dazu dienen soll, unternehmerische Prozesse effizienter zu gestalten und für die jeweiligen Anwender die spezifischen Informationen zugänglich machen soll. Ein aktueller Aspekt der PLM-Wissenschaft liegt in der Gestaltung von verschiedenen Sichtweisen auf das Produkt, je nach Unternehmensbereich, sowie in der Abbildung variantenreicher Produktprogramme, die sich mit einem Baukastensystem konfigurieren lassen.
Die Vision des PLM-Gedankens: Single Source of Truth
Basierend auf den wissenschaftlichen Ansätzen zum Thema PLM visualisiert Abbildung 3 die PLM-Vision: Den Aufbau einer unternehmensweiten Quelle für Daten und Informationen. Ziel eines PLM-Systems ist es demnach, einen durchgängigen Daten-/Informationsfluss über alle Unternehmensbereiche zu ermöglichen. Alle Datennutzer sollen dabei Zugriff auf die zentrale Datenquelle des Unternehmens, den übergreifenden „Databackbone“ haben. Durch den Zugriff aller bislang parallel existierender IT-Systeme auf das PLM-System mit dem zugehörigen Databackbone, wird die Single Source of Truth (engl. für einzige „Quelle der Wahrheit“) für Unternehmen realisierbar. Mithilfe eines PLM-Systems stehen somit allen Nutzern stets alle Daten im aktuellen Stand zur Verfügung.
Zur erfolgreichen Implementierung der PLM-Vision ist es erforderlich, den PLM-Management-Ansatz und die Software-Lösungen zu verbinden, d.h. die Beziehungen zwischen unternehmensspezifischen Prozessen und Produktdaten aufzubauen und IT-seitig zu implementieren. Hierbei stellt der gesamte Produktlebenszyklus die zeitlichen Rahmenbedingungen und das Produkt das zentrale Objekt für die durchgängige Datenintegration im Unternehmen dar. Im erweiterten Sinne kann der PLM-Gedanke auch in ein komplettes Wertschöpfungsnetzwerk, also in die Kette aus Zulieferern, Kunden und Logistikdienstleistern getragen werden. Diese Vision ermöglicht schnellere Innovationszyklen bei gleichzeitig geringeren Kosten sowie die effizientere Nutzung der Vorteile von weltweit verteilten Standorten und Lieferanten.
Abb. 3: PLM-Vision: Single Source of Truth
Neben den obenstehenden Potentialen ermöglicht die Implementierung des PLM-Gedankens im Unternehmen weitere Vorteile. Ein strukturiertes, systemunterstütztes PLM stellt einen zentralen Befähiger für agile, interdisziplinäre sowie echtzeitfähige Produktentwicklungsprozesse dar. Durch die unternehmensweite Manifestation des PLM-Gedankens und eines PLM-IT-Systems wird es möglich, bereits in den frühen Phasen des Produktlebenszyklus, u.a. in der Produktentwicklung, Anforderungen und Feedback in Form von Daten aus späteren Produktlebensphasen zu berücksichtigen. Dies ermöglicht eine schnellere und erfolgreiche Produktentwicklung. Weitere essenzielle Potenzial des Product Lifecycle Managements werden im folgenden Abschnitt näher erläutert.
Potenziale des Product Lifecycle Managements – ein Überblick
Die vom PLM ausgehenden Nutzenpotenziale finden sich in allen Bereichen entlang der Wertschöpfungskette wieder, ganz im Sinne des Lebenszyklusansatzes und der damit einhergehenden ganzheitlichen Sichtweise. Mithilfe dieses Konzeptes lässt sich die Time-to-Market verkürzen, das Produkt in der Nutzungsphase kann durch bessere Serviceleistungen unterstützt werden und die Entsorgung kann ex ante im Produktkonzept geplant werden. Zusammenfassend lassen sich die durch PLM realisierbaren Nutzenpotenziale in vier Bereiche einteilen: (Schuh und Lenders 2008; Schuh und Rudolf 2015)
-
Finanzielle Vorteile
-
Zeitvorteile
-
Qualitätsvorteile
-
Business Performance
Finanzielle Potenziale zeigen sich vor allem in Gewinnerhöhungen, die etwa durch vorzeitige Markteinführung des Produktes und somit höheren Absatzzahlen oder aber durch Senkung von Kosten realisiert werden. Eine Kostenreduktion ist beispielsweise in den Bereichen Prototypenbau, Materialkosten, Produktionskosten, Lagerkosten, Servicekosten oder aber Lohnkosten möglich. Des Weiteren eröffnen sich zusätzliche Ertragsmöglichkeiten durch das Anbieten von Servicedienstleistungen beim Kunden.
Ein zusätzlicher Vorteil der Implementierung eines PLM-Systems ist in der Verkürzung der Time-to-Market ersichtlich. Die effiziente Prozessgestaltung führt zu einer Reduktion von Projektbearbeitungszeiten, Durchlaufzeiten, Problemlösezeiten und somit zu einer Verringerung der Time-to-Market.
Durch PLM können darüber hinaus Vorteile in der Qualität realisiert werden. Der Begriff Produktqualität bezieht sich nicht nur auf die Qualität des Produktes hinsichtlich seiner geometrischen Abmaße oder der Funktionserfüllung in zuvor definierten Parametern, auch die die Konformität von Kundenanforderungen und Produktperformance kann besser nachverfolgt werden. Somit lassen sich mithilfe von PLM nicht nur Produktionsfehler frühzeitig erkennen und Nacharbeit bzw. Kundenreklamationen lassen sich verringern, sondern es können auch anforderungsgerechtere Produktvarianten realisiert werden.
Schließlich zeigen sich im Bereich der Business Performance Potenziale, die sich nicht direkt messen lassen. Hierzu zählen vor allem der Wert von Daten und Informationen sowie deren Management. Je aktueller und verfügbarer der Daten- und Informationsstand ist, desto höher ist die Transparenz über die vorliegende Sachlage als Basis für die Entscheidungsfindung. Erst dadurch lassen sich Zustände adäquat antizipieren, die sich beispielsweise in einer Erhöhung der Innovationsfreudigkeit, Stärkung des Unternehmensimages oder aber höherer Kundenzufriedenheit äußern. Ausgewählte Potentiale eines PLM-Systems im Bezug auf das Datenmanagement sind:
-
Schneller und effizienter Datenzugriff aller Abteilungen
-
Vermeidung von Dateninkonsistenzen
-
Sicherstellung eines integren und aktuellen Datenbestands
Eine umfassende Erläuterung weitergehender Nutzenpotentiale eines PLM-Systems finden sich unter: www.plm-info.de.
Um die Nutzenpotenziale des PLM voll ausschöpfen zu können, ist es notwendig, neben der technischen Umsetzung vor allem die beteiligten Mitarbeiter des Unternehmens mit einzubeziehen. Das Ziel hierbei ist das Erreichen einer zielgerichteten und effizienten Kollaboration der Mitarbeiter.
Anwendungsgebiete des Product Lifecycle Managements
PLM umfasst alle Bereiche einer Unternehmung, doch zeigt sich in den verschiedenen Bereichen ein anderer Grad an Intensität. Aus der Historie heraus entstand PLM vor allem in der Produktentwicklung. Daher fokussieren viele PLM basierte Methoden und Werkzeuge diesen Bereich der Wertschöpfungskette. Erst in den letzten Jahren zeigt sich, dass die Vernetzung auch zu anderen Bereichen wie der Fertigung und Montage stattfindet. Um die PLM-Bausteine strukturiert erfassen zu können, ist vom Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen ein PLM-Funktionsmodell erstellt worden, welches einen ganzheitlichen Überblick über den Objektbereich des PLM gibt (siehe Abbildung 4 (Schuh und Rudolf 2015)). Das Modell besteht aus den Bereichen Produktdatenentstehung, Prozessmanagement sowie dem Management der Prozessdatenintegration. Eine ausführliche Dokumentation des Funktionsmodells findet sich unter www.plm-info.de.
Abb. 4: PLM-Modell des Werkzeugmaschinenlabors WZL der RWTH Aachen
In der Vergangenheit war der Einsatz von PLM eher in der produzierenden Industrie wie der Luft- und Raumfahrt oder im Automotive Bereich anzutreffen. Heute lässt sich die Umsetzung des PLM-Konzeptes in nahezu allen Branchen finden. Es ist erkannt worden, dass das Management von Daten und Informationen sowie die Vernetzung von Prozessen Nutzenpotenziale mit sich bringen, die ebenfalls in der Herstellung von Schuhen, Kleidung, Schmuck, Chemieanlagen oder anderen Investitions-, Gebrauchs- sowie Konsumgütern realisierbar sind. (Schuh und Lenders 2008)
PLM-Systemanbieter
In der Praxis wird die Umsetzung von PLM-Konzepten durch IT-Systeme ermöglicht oder unterstützt. Die Nachfrage nach PLM-IT-Systemen ist in den letzten Jahren branchenübergreifend angestiegen. Die meisten PLM basierten Methoden und Werkzeuge vernetzen Prozesse und Daten miteinander, wobei insbesondere die Integration von Daten durch das IT-System realisiert wird. Diese IT-Systeme werden von den Softwareanbietern oft bereits als PLM-Systeme bezeichnet. Wie bereits zuvor erläutert, ist die Reduktion des Product Lifecycle Managements auf ein IT-Systems unzureichend und muss um den entsprechenden Management-Ansatz erweitert werden.
Es lassen sich, wie zuvor beschrieben, zwei Strömungen von PLM-IT-Systemen erkennen, die in ihrem systemseitigen Fokus verschieden sind. Zum einen sind dies PLM-IT-Systeme, welche von Softwareherstellern von Warenwirtschaftssystemen wie das ERP konzipiert wurden, zum anderen von Herstellern von EDM- bzw. PDM-Systemen.
Im Markt der PLM-Anbieter gibt es derzeit wenige große Anbieter, zu denen beispielsweise Dassault Systèmes, Oracle, PTC, SAP oder Siemens gehören. Neben diesen finden sich noch weitere kleinere Anbieter, die sich weniger als „Vollsortimentsanbieter“, sondern mehr als Anbieter von Speziallösungen sehen. So sind in der Lebensmittel- oder chemische Industrie typischerweise oft andere PLM-Anbieter zu finden als im Maschinen- und Anlagenbau.
Manche der PLM-Anbieter vertreiben ihr Produkt eigenständig und führen auch die Implementierung selber durch. Andere Anbieter bieten ihr PLM-System ausschließlich oder ergänzend durch Vertriebsgesellschaften an. Diese haben sich meist auf Branchen spezialisiert und das originäre PLM-System bereits in weiten Teilen angepasst. Bei der Auswahl eines geeigneten IT-Systems zur Unterstützung der gewünschten Unternehmensfunktionen helfen Dienstleister, die gleichzeitig eine Übersicht über Softwarefunktionalitäten bereitstellen. (Schuh und Lenders 2008)
Weiter Informationen rund um das Themengebiet PLM finden Sie auf folgender Seite: www.plm-info.de
Literatur
Abramovici, Michael;r Schulte, Stefan: Best Practice Strategien für die Einführung von Productr Lifecycle Management, in Industrie Management 2/2005, GITO-Verlag, 2005.
Arnold, Volker;r Dettmering, Hendrik; Engel, Torsten; Karcher Andreas: Product Lifecycler Management beherrschen – Ein Anwenderhandbuch für den Mittelstand. Berlin,r Heidelberg: Springer, 2011.
Bouras, Abdelaziz; Eynard, Benoit; Foufou, Sebti; Thoben, Klaus-Dieter (Hg.) (2016): Product lifecycle management in the era of internet of things. 12th IFIP WG 5.1 International Conference, PLM 2015, Doha, Qatar, October 19-21, 2015 : revised selected papers. International Federation for Information Processing; IFIP WG 5.1 International Conference – PLM; IFIP International Conference on Product Lifecycle Management. Cham: Springer (IFIP advances in information and communication technology, 467). Online verfügbar unter http://www.plm-conference.org/PLM15.php.
Eigner, Martin; Stelzer, Ralph: Product Lifecycle Management. Ein Leitfaden für Product Development und Life Cycle Management. 2., neu bearb. Aufl. Dordrecht: Springer (VDI), 2013.
Eversheim,r Walter; Schuh, Günther: Integrierte Produkt- und Prozessgestaltung – Ergebnisser des Sonderforschungsbereiches (SFB) 361 der Deutschen Forschungsgemeinschaftr (DFG) an der RWTH Aachen, Berlin, [u.a.] : Springer, 2005.
Grieves,r Michael: Product lifecycle Management: driving the next generation of lean thinking. New York [u.a.] : McGraw-Hill, 2006.
Holzbaur,r Ulrich.: Entwicklungsmanagement: Mit hervorragenden Produkten zum Markterfolg.r Berlin [u.a.] : Springer, 2007.
Scheer,r August-Wilhelm.; Boczanski, Manfred; Muth, Michael; Schmitz, Willi-Gerd;r Segelbacher, Uwe: Prozessorientiertes Product Lifecycle Management. Berlinr [u.a.] : Springer, 2006.
Schuh, Günther;r Lenders, Michael; Treutlein, Peter; Uam, Ju-Youang: Marktspiegel Businessr Software PLM/PDM 2008/2009. 2. Aufl., Aachen : Trovarit AG, 2008.
Schuh, Günther; Rudolf, Stefan: Marktspiegel Businessr Software PLM/PDM 2015/2016. 3. Aufl., Aachen : Trovarit AG, 2015.
Stark, John: Product Lifecycle Management. 21st Century Paradigm for Product Realisation. London:r Springer, 2011.
Stark, John: Product Lifecycle Management (Volume 2). Cham: Springer, 2016