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

birgit.stelzer@uni-ulm.de

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: leo.brecht@uni-ulm.de

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.