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Prof. Dr. Leo Brecht
Herausgeber:
Universität Ulm Institut für Technologie- und Prozessmanagement (ITOP) Helmholtzstraße 22 89081 Ulm
Fon +49 731 50 32 301
Autoren:
Birgit Stelzer ist seit 2009 wissenschaftliche Mitarbeiterin am ITOP. Sie forscht im Bereich Technologie-
und Innovationsmanagement (TIM). Ihr Forschungsschwerpunkt liegt in der Umsetzung des
Technologiemanagements in Unternehmen, insbesondere der Technologievorausschau und
Strategieentwicklung. Außerdem beschäftigt sie sich mit Methoden und Techniken zur
Entscheidungsfindung in diesem Themengebiet.
Dipl.-Kffr. Birgit Stelzer, Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Industrie 4.0 und resultierende Anforderungen
an das Produktmanagement – Theorie und
Empirie
Daniel Gentner, Marc Oßwald
ITOP-Schriftenreihe Nr. 6
ISSN 2199-4919
I
Projektmitarbeiter
Wissenschaftlicher Direktor
Prof. Dr. Leo Brecht, Universität Ulm
Wissenschaftliche Projektleiter
Daniel Gentner, M.Sc.
Marc Oßwald, M.Sc.
Impressum
Herausgeber
Prof. Dr. Leo Brecht, Institutsdirektor
Institut für Technologie- und Prozessmanagement
Universität Ulm
Helmholtzstraße 22
D-89081 Ulm
Fon +49 (0) 7 31 50-3 23 00
Fax +49 (0) 7 31 50-3 23 09
E-Mail: [email protected]
Internet: www.uni-ulm.de/mawi/itop.html
Lektorat:
Birgit Stelzer, Dipl.-Kffr.
Druck
Copyright © by Prof. Dr. Leo Brecht, Universität Ulm.
Diese Publikation ist urheberrechtlich geschützt.
Ulm, Mai 2016. Printed in Germany.
II
Inhaltsverzeichnis
Impressum…………………………………………………………………………………………………………………….…..I
Inhaltsverzeichnis ............................................................................................................. II
Abbildungsverzeichnis ...................................................................................................... V
Tabellenverzeichnis ........................................................................................................ VII
Abkürzungsverzeichnis ................................................................................................... VIII
1 Executive Summary ............................................................................................11
2 Einführung ........................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
2.1 Der Weg in die vierte industrielle Revolution ..................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
2.2 Zielsetzung und Aufbau des Forschungsberichts ................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
3 Produktmanagement und Industrie 4.0 – Eine thematische Einordnung ....... Fehler!
Textmarke nicht definiert.
3.1 Industrie 4.0 ........................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
3.1.1 Zukunftsbild ........................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
3.1.2 Begriffe und Definitionen ................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
3.1.3 Auslöserinitiative der Bundesregierung.............................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
3.1.4 Überblick über weltweite Forschungsarbeit ....................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
3.2 Produktmanagement – Ein Prozessmodell für den Maschinen- und Anlagenbau ......... Fehler!
Textmarke nicht definiert.
3.2.1 Begriffsdefinition ................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
3.2.2 Strategisches Produktmanagement .................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
3.2.3 Operatives Produktmanagement ....................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
4 Industrie 4.0 und zukünftige Anforderungen an das Produktmanagement –
Erkenntnisse aus Literatur und aktueller Forschung ........... Fehler! Textmarke nicht
definiert.
4.1 Vernetzte Wertschöpfung .................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.1.1 Unternehmensinterne Prozesse ......................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.1.2 Unternehmensübergreifende Wertschöpfung ................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
III
4.2 Intelligente Produkte und Dienstleistungen ....................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.2.1 Eigenschaften intelligenter Produkte ................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.2.2 Klassifikation Industrie 4.0-reifer Produkte ........................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.2.3 Dienstleistungen in einer Industrie 4.0-Umgebung ............ Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.3 Geschäftsmodelle ............................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.3.1 Eigenschaften eines digitalen Geschäftsmodells ................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.3.2 Relevante Geschäftsmodelle in einer intelligenten Umgebung ......... Fehler! Textmarke nicht
definiert.
4.4 Veränderungen der Arbeitswelt ......................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.4.1 Arbeitsorganisation ............................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.4.2 Aufgaben und Tätigkeiten ................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.4.3 Qualifizierung ...................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.4.4 Arbeitsraum, Arbeitsmittel, Arbeitsumgebung .................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.4.5 Beschäftigungsform ............................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.4.6 Führung ............................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.4.7 Der Mensch im Mittelpunkt ................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.5 Herausforderungen für Unternehmen ............................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.5.1 Ökonomische Problemstellungen ....................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.5.2 Umgang mit Software und Daten ....................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.5.3 Rechtliche Hürden .............................................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
4.6 Standards ............................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
5 Industrie 4.0 und Anforderungen an das Produktmanagement – Eine Studie Fehler!
Textmarke nicht definiert.
5.1 Zielsetzung, Aufbau und Vorgehen ..................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
5.2 Einschätzungen der befragten Experten und die wichtigsten Ergebnisse ... Fehler! Textmarke
nicht definiert.
5.2.1 Organisation des Produktmanagements in den Unternehmen.......... Fehler! Textmarke nicht
definiert.
5.2.2 Zukünftige Anforderungen an das Produktmanagement und Handlungsmöglichkeiten des
Produktmanagers ................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
5.2.3 Smart Products und resultierende Geschäftsmodelle ........ Fehler! Textmarke nicht definiert.
5.2.4 Die Bedeutung von Software in den Produkten ................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
5.2.5 Zukünftige Aufgaben, Qualifikationen und organisatorische Einordnung des
Produktmanagements ........................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
IV
5.3 Zusammenfassung der Expertenbefragung ........................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
6 Umsetzung im Produktmanagement .................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
6.1 Anforderungen an den Produktmanagementprozess ........ Fehler! Textmarke nicht definiert.
6.1.1 Anpassungen entlang des strategischen Produktmanagementprozesses .. Fehler! Textmarke
nicht definiert.
6.1.2 Anpassungen entlang des operativen Produktmanagementprozesses ...... Fehler! Textmarke
nicht definiert.
6.1.3 Skizzierung eines Industrie 4.0-adäquaten Produktmanagementprozesses .................. Fehler!
Textmarke nicht definiert.
6.2 Fähigkeiten zur Umsetzung von Industrie 4.0-Lösungen im Produktmanagement ....... Fehler!
Textmarke nicht definiert.
6.2.1 Industrie 4.0-Anforderungsprofil eines Produktmanagers . Fehler! Textmarke nicht definiert.
6.2.2 Externe Partner ................................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
7 Zusammenfassung der Ergebnisse und Fazit ......... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Anhang
………………………………………………………………………………………………………………………..Feh
ler! Textmarke nicht definiert.
Literaturverzeichnis .......................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
V
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Die vier industriellen Revolutionen .............................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 2: Prozessuales Vorgehensmodell (eigene Darstellung) ... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 3: Zeitliche Einordnung Industrie 4.0-relevanter Methoden und Technologien .......... Fehler!
Textmarke nicht definiert.
Abbildung 4: Kerndimension der Industrie 4.0: CPS als Enabler-Technologie und Data Analysis als
wichtigstes Werkzeug ................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 5: Vergleich des Wirtschaftswachstums in Deutschland und Frankreich Fehler! Textmarke
nicht definiert.
Abbildung 6: Vorgangsmodell der Bibliometrischen Analyse (eigene Darstellung) .... Fehler! Textmarke
nicht definiert.
Abbildung 7: Zeitliche Entwicklung der Publikationen zum Themenfeld Industrie 4.0 ................. Fehler!
Textmarke nicht definiert.
Abbildung 8: Wissensbasen des Themenfeldes Industrie 4.0 ............ Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 9: Produktmanagementprozess ........................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 10: Rahmenwerk Industrie 4.0 .......................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 11: Rahmenwerk der Industrie 4.0 mit Dimension „Vernetzte Wertschöpfung“ ......... Fehler!
Textmarke nicht definiert.
Abbildung 12: Rahmenwerk der Industrie 4.0 mit Dimension „Smart Products“ und „Services“ . Fehler!
Textmarke nicht definiert.
Abbildung 13: Matrix zur Bestimmung der Industrie 4.0-Reife von Gegenständen ... Fehler! Textmarke
nicht definiert.
Abbildung 14: Mehrwert der Präventiven Diagnostik ....................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 15: Ökosystem „Additive Manufacturing“ ........................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 16: Rahmenwerk der Industrie 4.0 mit Dimension „Geschäftsmodelle“ .. Fehler! Textmarke
nicht definiert.
Abbildung 17: Dimensionen eines Geschäftsmodells ........................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 18: Business Model Canvas ............................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 19: Eigenschaften eines „Smart Business Model“ ............ Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 20: Kerneigenschaften eines digitalen Geschäftsmodells Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 21: „Additive Manufacturing Ökosystem“ mit Beispielunternehmen ....... Fehler! Textmarke
nicht definiert.
Abbildung 22: Rahmenwerk der Industrie 4.0 mit Dimension „Veränderungen der Arbeitswelt“Fehler!
Textmarke nicht definiert.
Abbildung 23: Ausbildungsrichtungen für die Mitarbeitergeneration Industrie 4.0 .. Fehler! Textmarke
nicht definiert.
Abbildung 24: Rahmenwerk der Industrie 4.0 mit Dimension „Ökonomische, IT-relevante und
rechtliche Herausforderungen“ .................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 25: Rahmenwerk der Industrie 4.0 mit Dimension „Standards“ ...... Fehler! Textmarke nicht
definiert.
Abbildung 26: Referenzarchitektur RAMI 4.0 .................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 27: Mitarbeiterzahl der befragten Unternehmen (eigene Darstellung) .... Fehler! Textmarke
nicht definiert.
VI
Abbildung 28: Befragte Unternehmen nach Umsatz (eigene Darstellung) ........ Fehler! Textmarke nicht
definiert.
Abbildung 29: Befragte Unternehmen nach Branche (eigene Darstellung) ...... Fehler! Textmarke nicht
definiert.
Abbildung 30: Land des Firmenhauptsitzes (eigene Darstellung) ...... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 31: Position der Interviewteilnehmer (eigene Darstellung) ............. Fehler! Textmarke nicht
definiert.
Abbildung 32: Hierarchische Einordnung des Produktmanagements in der Organisation
(Mehrfachnennungen möglich; eigene Darstellung) .. Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 33: Phasen entlang des Produktlebenszyklus, die in das Aufgabengebiet des
Produktmanagers fallen (Mehrfachnennungen möglich; eigene Darstellung) ...... Fehler!
Textmarke nicht definiert.
Abbildung 34: Die wichtigsten Leistungen eines Produktmanagers (Mehrfachnennungen möglich;
eigene Darstellung) ..................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 35: Die wichtigsten Schnittstellen des Produktmanagements (eigene Darstellung) .... Fehler!
Textmarke nicht definiert.
Abbildung 36: Die wichtigste zukünftige Anforderung an das Produktmanagement seitens Markt,
Kunden oder Wertschöpfungspartnern (eigene Darstellung) .... Fehler! Textmarke nicht
definiert.
Abbildung 37: Zukünftige Anforderungen an das Produktmanagement seitens Markt, Kunden oder
Wertschöpfungspartnern unter Mehrfachnennungen (eigene Darstellung) ......... Fehler!
Textmarke nicht definiert.
Abbildung 38: Reaktionen des Produktmanagers auf zukünftige Anforderungen (Mehrfachnennungen
möglich; eigene Darstellung) ...................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 39: Nutzung von Produktdaten zur Kundenanalyse (eigene Darstellung). Fehler! Textmarke
nicht definiert.
Abbildung 40: Heute ermittelbare Nutzer- und Produktdaten (eigene Darstellung). Fehler! Textmarke
nicht definiert.
Abbildung 41: Geschäftsmodelle mittels „Data Analytics“ (eigene Darstellung). ...... Fehler! Textmarke
nicht definiert.
Abbildung 42: Cashflows entlang des Produktlebenszyklus (eigene Darstellung). ..... Fehler! Textmarke
nicht definiert.
Abbildung 43: Software als Standbein im Unternehmen (eigene Darstellung). Fehler! Textmarke nicht
definiert.
Abbildung 44: Realisierung von Softwarelösungen (eigene Darstellung). ......... Fehler! Textmarke nicht
definiert.
Abbildung 45: Distanz zum Kunden mangels Software (eigene Darstellung). ... Fehler! Textmarke nicht
definiert.
Abbildung 46: Zukünftige Aufgaben des Produktmanagers (eigene Darstellung). ..... Fehler! Textmarke
nicht definiert.
Abbildung 47: Zukünftige Qualifikationen des Produktmanagers (eigene Darstellung). ............... Fehler!
Textmarke nicht definiert.
Abbildung 48: Neue organisatorische Eingliederung des Produktmanagements (eigene Darstellung).
............................................................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
VII
Abbildung 49: Iteration im Produktstrategieprozess (eigene Darstellung). ...... Fehler! Textmarke nicht
definiert.
Abbildung 50: Bestimmung der Segmentreife. .................................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 51: S-Kurven Konzept. ....................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 52: „Stage-Gate-Prozess“ nach Cooper. ........................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 53: Agiler Entwicklungsprozess mit Feedback-Schleifen. . Fehler! Textmarke nicht definiert.
Abbildung 54: Strategischer Produktmanagementprozess im Kontext Industrie 4.0. Fehler! Textmarke
nicht definiert.
VIII
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Ausprägungen des Bekanntheitsgrades von Komponenten im Informationssystem ... Fehler!
Textmarke nicht definiert.
Tabelle 2: Ausprägungen der Kommunikationsfähigkeit von Komponenten .... Fehler! Textmarke nicht
definiert.
Tabelle 3: Relevante Mustergeschäftsmodelle der Industrie 4.0 ...... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Tabelle 4: Geschäftsmodell von 365FarmNet .................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Tabelle 5: Geschäftsmodell von Shapeways ...................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Tabelle 6: Fallbeispiel Geschäftsmodell von Kaeser........................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Tabelle 7: Geschäftsmodell Local Motors .......................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
Tabelle 8: Veränderung der Arbeitsorganisation (eigene Darstellung) ............. Fehler! Textmarke nicht
definiert.
Tabelle 9: Qualifikationen und Kompetenzen in einer Industrie 4.0-Umgebung ....... Fehler! Textmarke
nicht definiert.
Tabelle 10: Bestimmung der Segmentreife mit zusätzlichen Industrie 4.0-Kriterien . Fehler! Textmarke
nicht definiert.
Tabelle 11: Morphologischer Kasten der Umsetzungstiefe von Industrie 4.0-Lösungen (eigene
Darstellung) ........................................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
Tabelle 12: Kompetenzmatrix der Industrie 4.0-Technologien (eigene Darstellung) . Fehler! Textmarke
nicht definiert.
Tabelle 13: Ermittlung der relativen Technologieposition ................. Fehler! Textmarke nicht definiert.
IX
Abkürzungsverzeichnis
3D dreidimensional
acatech Akademie der Technikwissenschaften
AG Aktiengesellschaft
AI Ambient Intelligence
B2B Business to Business
B2C Business to Customer
BIP Bruttoinlandsprodukt
BITKOM Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien e. V.
BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung
BUC Blockup converter
bzw. beziehungsweise
bzgl. bezüglich
CAD Computer-aided drafting
CEO Chef Executive Officer
CP Communication/presentation (Ziffernnotation)
CPS Cyber-Physische Systeme
d. h. das heißt
DIN Deutsches Institut für Normung
ebd. ebenda
e-book electronic book
E-Commerce Electronic Commerce
EDV Elektronische Datenverarbeitung
EN Europäische Norm
engl. Englisch
ERP Enterprise Resource Planning
ES Embedded Systems
et al. et alii
etc. et cetera
EU Europäische Union
e. V. Eingetragener Verein
f. folgende
ff. fortfolgende
X
F&E Forschung und Entwicklung
FU Forschungsunion
ggf. gegebenenfalls
GmbH Gesellschaft mit beschränkter Haftung
I 4.0 Industrie 4.0
IaaS Infrastructure as a Service
IAO Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (ein Institut der Fraunhofer Gesellschaft)
i. e. id est
IEC International Electronical Commission
IFL Interfacility Link
IKT Informations- und Kommunikationstechnik
IoT Internet of Things
IP Internet Protocol
IPA Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (ein Institut der Fraunhofer Gesellschaft)
ISI Institut für System- und Informationsforschung (ein Institut der Fraunhofer Gesellschaft)
ISO Internationale Organisation für Normung
IT Information Technology
Kap. Kapitel
KMU Kleine und mittlere Unternehmen
KPI Key Performance Indicator
LNB Low-noice block converter
M2M Machine to machine
MES Manufacturing execution system
Mio. Million
MIT Massachusetts Institute of Technology
NFC Near field communication
Nr. Nummer
NSF National Science Foundation
OEM Original Equipment Manufacturer
OMT Orthomode transducer
OWL Ostwestfalen/Lippe
p2p product to product
p2u product to user
PaaS Platform as a Service
XI
PARC Palo Alto Research Center
PLM Product Lifecycle Management
Prom Produktmanagement bzw. Produktmanager
QoS Quality of Service
RAMI Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0
RFID Radio Frequency Identification
S. Seite
SaaS Software as a Service
sog. sogenannte
u. a. unter anderem
U. S. United States
USP Unique Selling Proposition
VDE Verband der Elektrotechnik und Elektronik
VDI Verein Deutscher Ingenieure
VDMA Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e. V.
vgl. vergleiche
VSAT very-small-aperture terminal
WLAN wireless local area network
z. B. zum Beispiel
ZVEI Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V.
12
1 Executive Summary
Im Rahmen dieses Forschungsberichts werden Anforderungen der vierten industriellen Revolution an
das Produktmanagement im B2B untersucht. In der Industrie 4.0 kommunizieren Produkte und
Maschinen über das Internet in Echtzeit. Elektronische Komponenten als ein fester Bestandteil des
Produkts ermöglichen einen Datenaustausch entlang der Wertschöpfung und über den gesamten
Produktlebenszyklus. Sie stellen einen erheblichen Wertbestandteil von Produkten dar und eröffnen
die Möglichkeit für neue Dienstleistungen und Geschäftsmodelle. Diese Veränderungen haben
Auswirkungen auf die Führung des Produktes entlang des Lebenszyklus und legen es daher nahe, das
Thema Industrie 4.0 aus Sicht des Produktmanagers zu betrachten.
Ausgangspunkt dieser Untersuchung ist ein Prozessmodell für das Produktmanagement. Aus der
aktuellen Fachliteratur werden Veränderungen und Potentiale der Industrie 4.0 ermittelt, mögliche
Einflüsse auf diesen Prozess beschrieben sowie neue Anforderungen an das Produktmanagement
abgeleitet. Darüber hinaus liefern die Aussagen von Produktmanagern aus einer, für diesen
Forschungsbericht durchgeführten Studie, weitere Erkenntnisse über zukünftige Veränderungen in der
Funktion Produktmanagement.
Sowohl der theoretische als auch der empirische Ansatz machen deutlich, dass Anpassungen und
Erweiterungen von Methoden entlang des vorgestellten Produktmanagementprozesses erforderlich
sind. Im Umfeld der Industrie 4.0 Thematik müssen Produkte und Technologien ständig auf ihren
Reifegrad für den Einsatz in einer „intelligenten“ Umgebung geprüft werden. Die Dynamik, mit der sich
Industrie 4.0-Technologien weiterentwickeln, erfordert adäquate Methoden, um den Wert der daraus
entstehenden Produkte und Dienstleistungen für den Kunden zu ermitteln. Die
schnittstellenübergreifende Position des Produktmanagements im Unternehmen sowie seine
Aufgaben und Qualifikationen zeichnen es insgesamt als geeignete Funktion für den Umgang mit
Industrie 4.0-Lösungen aus.
Schlagwörter: Industrie 4.0, Industrial Internet, Produktmanagement, Produktlebenszyklus, Smart
Product, Embedded System, Smart Service.