PLM (Product Lifecycle Management)

Definition Product Lifecycle Management (PLM)
Beim Product Lifecycle Management (PLM) handelt es sich um einen Ansatz zur ganzheitlichen, unternehmensweiten Verwaltung und Steuerung aller Produktdaten und Prozesse des gesamten Lebenszyklus entlang der erweiterten Logistikkette – von der Entwicklung und Produktion über den Vertrieb bis hin zur Wartung. Ziel dabei ist es, den Produktentstehungsprozess ganzheitlich durch konsistente Methoden, Modelle und Werkzeuge zu unterstützen sowie die Produktivität dieses Prozesses in seiner Gesamtheit zu erhöhen. Zur Unterstützung dieses Ansatzes existieren Informationstechnologie (IT-) basierende PLM-Lösungen, die mit ihren Funktionen die Umsetzung des PLM-Ansatzes in großen Teilen erst ermöglichen.

Product Lifecycle

Um das PLM ganzheitlich zu verstehen, soll im Folgenden der auf das Produkt übertragene Lebenszyklusansatz näher erläutert werden. Dadurch soll ein einheitliches Begriffsverständnis geschaffen werden. Der Lebenszyklus bildet die Basis des Product Lifecycle Managements.

EVERSHEIM/SCHUH beschreiben den Produktlebenszyklus als einen Kreislauf aufeinander folgender Produktlebensphasen, beginnend bei der Produktentwicklung bis hin zur Produktentsorgung. Die Phasen sind in einzelne Prozesse unterteilt, von denen insbesondere die Engineering-Prozesse wie beispielsweise die Konstruktion und Arbeitsvorbereitung eine hohe Bedeutung für die Eigenschaften des späteren Produktes besitzen. Dabei wird die Produktgestaltung durch vielfältige Anforderungen aus den einzelnen Produktlebensphasen beeinflusst, wie z. B. Fertigungs-, Montage-, Kosten- oder Recyclinggerechtheit. [Eversheim, Schuh 2005]

Im Gegensatz zur ISO 9004-1 wird von den Autoren eine eher technische Sichtweise eingenommen, die die Anforderungen des Marktes als gegeben ansehen und somit das Marketing bzw. die Marktforschung nicht als Produktlebensphase explizit betrachtet.

Nach HOLZBAUR erstreckt sich das Lebenszyklusmodell nicht nur auf das Produkt selbst, sondern ebenfalls auf nahezu alle Bereiche des unternehmerischen Umfelds. So besitzen die dem Produkt unterliegende Technologie, die Produktionslinie und sogar die Produktinnovation selbst einen eigenen Lebenszyklus, die sich in der Dauer ihrer Phasen unterscheiden. Vor diesem Hintergrund kann sich die Produktionslinie bereits in der Nutzungsphase befinden, während sich das Produkt selbst noch in der Entstehung befindet. [Holzbaur 2007]

In Anlehnung an CSC und Stucky werden die einzelnen Phasen des Produktlebenszyklus in Abbildung 1 aufgezeigt.

Abb.1 : Die Phasen des Produktlebenszyklus

Der Begriff Produktlebenszyklus steht in enger Verbindung zu den Daten und Informationen, die während den einzelnen Phasen entstehen bzw. sich im zeitlichen Verlauf verändern. Mit diesem Begriff wird insbesondere die ganzheitliche Sichtweise in den Mittelpunkt gestellt, die mit dem PLM-Ansatz angestrebt wird.

Definition Produktlebenszyklus
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.

Historie

Um die Struktur, die Funktionen und die Fähigkeiten der aktuellen Software-Lösungen für das Product Lifecycle Management verstehen zu können, ist es notwendig, den Verlauf ihrer Entwicklung zu kennen. Daher soll an dieser Stelle in Abbildung 2 ein kurzer Überblick über die Evolution von PLM gegeben werden. Dabei zeigt sich, dass diese Evolution von den unterschiedlichen Zielsetzungen der CAD-, ERP/PPS- und der unabhängigen Anbieter bei der Realisierung von PLM-Lösungen geprägt wurde.

Abb. 2: Evolution der PLM-Lösungen auf Basis von CAD- und MRP-Lösungen

Ähnlich wie das Enterprise Resource Planning (ERP) ist PLM die Zusammenfassung verschiedener Konzepte und Technologien, die bereits zuvor weitgehend existiert haben. Einzelne Konzepte und einzelne Technologien wurden bei ihrer Einführung zunächst unabhängig voneinander betrachtet und weiterentwickelt. Erst mit zunehmender Reife wurde es möglich, diese Konzepte zu integrieren und derart auszulegen, dass sie verschiedene Unternehmensbereiche unterstützen. 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. [Gireves 2006]

Product Lifecycle Management

PLM in der Wissenschaft

Nach ABRAMOVICI ist das PLM ein strategischer Managementansatz, der aus integrierten Methoden und Werkzeugen besteht, die zur kooperativen Erzeugung, Verwaltung und Anwendung aller produktrelevanten Engineering-Informationen im gesamten, verteilten Produktlebenszyklus genutzt werden. Dabei ist PLM nicht als Informationstechnologie (IT)-System zu verstehen, sondern vielmehr als ein Konzept, zu dessen Unterstützung IT-Systeme verwendet werden. [Abramovici, Schulte, Lezinski 2005]

Nach ARNOLD ist PLM ein integriertes Konzept zur IT-gestützten Organisation von Produktdaten und -informationen von deren Entstehungsprozess über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg, so dass alle Informationen immer aktuell an den relevanten Stellen im Unternehmen zur Verfügung stehen. [Arnold et al. 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 über Informationen, mit deren Hilfe Zeit-, Aufwand- und Materialverschwendung über das gesamte Unternehmen sowie die Supply Chain vermieden werden können. [Gireves 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 und Saaksvuori/Immonen 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 et al. 2006]

Nach SCHUH handelt es sich bei Product Lifecycle Management (PLM) um einen Ansatz zur ganzheitlichen, unternehmensweiten Verwaltung und Steuerung aller Produktdaten und Prozesse des gesamten Lebenszyklus entlang der erweiterten Logistikkette – von der Entwicklung und Produktion über den Vertrieb bis hin zur Wartung.[Abramovici, Schulte, Lezinski 2005] Ziel dabei ist es, den Produktentstehungsprozess sowie andere Phasen der Wertschöpfungskette ganzheitlich durch konsistente Methoden, Modelle und Werkzeuge zu unterstützen sowie die Produktivität dieses Prozesses in seiner Gesamtheit zu erhöhen. Zur Unterstützung dieses Ansatzes existieren auf der Informationstechnologie (IT) basierende PLM-Lösungen, die mit ihren Funktionen die vollständige Umsetzung des PLM-Ansatzes erst ermöglichen. [Schuh, Lenders, Treutlin, Uam 2008; Schuh, Rozenfeld, Assmus, Zancul 2007]

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 das PLM laut seiner Aussage auf die Maximierung des Wertes derzeitiger und zukünftiger Produkte sowohl für den Nutzer, als auch für den Kapitaleigner ab. [Stark 2007]

Potenziale des PLM

Die vom Product Lifecycle Management ausgehenden Nutzenpotenziale finden sich in allen Bereichen entlang der Wertschöpfungskette wieder, ganz im Sinne des Lebenszyklusansatzes und der damit einhergehenden holistischen Sichtweise. Mit Hilfe dieses Konzeptes lassen sich beispielsweise Produkte schneller auf den Markt bringen, das Produkt in der Nutzungsphase durch bessere Serviceleistungen unterstützten, sowie die Entsorgung ex ante im Produktkonzept antizipieren. Zusammenfassend lassen sich die durch PLM realisierbaren Nutzenpotenziale in vier Bereiche einteilen. [Sauer, Lenders 2007; Schuh, Lenders, Treutlein, Uam 2008]

• 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. Kostenreduktion ist beispielsweise in den Bereichen Prototypenbau, Materialkosten, Produktionskosten, Lagerkosten, Servicekosten oder aber Lohnkosten möglich.

Ein weiteres Feld bildet der Faktor Zeit, der sich durch effiziente Prozessgestaltung reduzieren lässt. Das Potenzial zeigt sich in einer Reduktion von Projektbearbeitungszeiten, Durchlaufzeiten, Problemlösezeiten und schließlich in der Verringerung der time-to-market.

Mit dem Begriff Produktqualität wird nicht nur die Qualität des Produktes hinsichtlich seiner geometrischen Abmaße oder die Funktionserfüllung in zuvor definierten Parametern verstanden, sondern vielmehr die Konformität von Kundenanforderungen und Produktperformance. So lassen sich durch PLM nicht nur Produktionsfehler frühzeitig erkennen und Nacharbeit bzw. Kundenreklamationen verringern, sondern vielmehr Produktvarianten realisieren, die mit einem vertretbaren Nutzen-Aufwand-Verhältnis angeboten und vom Kunden wertgeschätzt werden.

Schließlich zeigen sich im Bereich der Business Performance Potenziale, die sich nicht direkt messen lassen. Hierzu zählt vor allem der Wert von Daten und Informationen sowie deren Management. Je qualitativer der Daten- und Informationsstand, desto höher 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.

Referenzprozesse für das PLM

Implementierte Prozesse stellen ein Kernelement des Product-Lifecycle-Managements dar. Referenzprozesse dienen dabei als Startpunkt zur PLM-Implementierung, indem sie als erprobte Best-Practice-Lösungen fungieren. [Schuh, Rozenfeld, Assmus, Zancul 2007] Die Anwendung starrer, nicht anpassungsfähiger Standardprozesse führt jedoch in der Regel zu einem suboptimalen Ergebnis. Die Eignung eines Prozesses für ein Unternehmen ist abhängig von diversen Unternehmenscharakteristika, wie beispielsweise der Produktkomplexität oder der Auftragsgebundenheit der Leistungserstellung. Diese Charakteristika können bereits bei der Betrachtung der Unternehmen eines einzelnen Marktsegments grundlegende Unterschiede aufweisen. Um diese Unterschiede auffangen zu können bieten sich Referenzprozesse an, die sowohl ein adäquates Niveau an Generizität bieten aber auch konfigurierbar sind. [Schuh et al. 2008]

Anwendungsgebiete des PLM

PLM umfasst alle Bereiche einer Unternehmung, doch zeigt sich in den verschiedenen Bereichen ein anderer Grad an PLM-Intensität. Aus der Historie heraus entstand PLM vor allem in der Produktentwicklung. Daher fokussieren viele PLM basierende 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 [Schuh, Lenders, Müller 2007]. Es besteht aus den Bereichen Kerndatenmanagement, Produktdatenentstehung, Prozessmanagement sowie dem Management der Prozessdatenintegration. Eine ausführliche Dokumentation des Funktionsmodells findet sich unter www.plm-info.de.

Abb. 3: 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 effiziente 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, Lenders, Treutlein, Uam 2008]

PLM-Systemanbieter

Die Umsetzung von PLM Konzepten ist in der Praxis durch hohe Komplexität gekennzeichnet. Der Umsetzung liegen im Allgemeinen IT-Systeme zugrunde. Die meisten PLM basierenden 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. Das PLM stellt jedoch nicht nur ein IT-System, sondern vielmehr ein Managementkonzept dar.

Aus der Geschichte heraus lassen sich wie zuvor beschrieben zwei Strömungen von PLM IT-Systemen erkennen, die in ihrer Basisstruktur grundverschieden sind. Zum einen sind dies Softwarehersteller von Warenwirtschaftssystemen wie das ERP, zum anderen Hersteller von EDM- bzw. PDM-Systemen.

Im Markt der PLM Anbieter ist es in den letzten Jahren zu einer Konsolidierung gekommen, so dass derzeit nur wenige große Anbieter zu finden sind. Zu den großen PLM Anbietern gehören unter anderem Dassault Systèmes, PTC, SAP AG, Siemens PLM Software, Oracle. 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.

Nur wenige PLM Anbieter wie z. B. PTC vertreiben ihr Produkt selbst und führen die Implementierung eigenständig durch. Anbieter wie Dassault Systèmes oder Siemens PLM Software beispielsweise bieten ihr PLM-System ausschließlich oder ebenfalls durch Vertriebsgesellschaften an. Vertriebsgesellschaften haben sich meist auf Branchen spezialisiert und das originäre PLM-System bereits in weiten Teilen angepasst.

Literatur

Arnold, Volker; Dettmering, Hendrik; Engel, Torsten; Karcher Andreas: Product Lifecycle Management beherrschen – Ein Anwenderhandbuch für den Mittelstand. Berlin, Heidelberg : Springer, 2005.

Eversheim, Walter; Schuh, Günther: Integrierte Produkt- und Prozessgestaltung - Ergebnisse des Sonderforschungsbereiches (SFB) 361 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) an der RWTH Aachen. Berlin, [u.a.] : Springer, 2005.

Grieves, Michael: Product lifecycle Management: driving the next generation of lean thinking. New York [u.a.] : McGraw-Hill, 2006.

Holzbaur, Ulrich.: Entwicklungsmanagement: Mit hervorragenden Produkten zum Markterfolg. Berlin [u.a.] : Springer, 2007.

Sauer, Josef; Lenders, Michael: Quantifizierter Nutzennachweis bei der Einführung einer innovativen CAD-/PLM-Lösung – ein Erfahrungsbereicht.  In: Konstruktion (2007), Nr. 11, S. 51-54.

Scheer, August-Wilhelm.; Boczanski, Manfred; Muth, Michael; Schmitz, Willi-Gerd; Segelbacher, Uwe: Prozessorientiertes Product Lifecycle Management. Berlin [u.a.] : Springer, 2006.

Schuh, Günther; Lenders, Michael; Müller, Jochen: PLM mit Modellcharakter. In: CADplus (2007), Nr. 6, S. 32-35.

Schuh, Günther; Rozenfeld, Henrique; Assmus Dirk; Zancul, Eduardo: Process oriented framework to support PLM implementation. In: Computers in Industry 59 (2007), Nr. 8, S. 210-218.

Schuh, Günther; Lenders, Michael; Treutlein, Peter; Uam, Ju-Youang: Marktspiegel Business Software PLM/PDM 2008/2009. 2. Aufl., Aachen : Trovar IT, 2008.

Schuh, Günther et al.: Systemunabhängige Referenzprozesse für das PLM. In: Veröffentlichungen des Werkzeugmaschinenlabor WZL, RWTH Aachen, 2008.

Stark, John: Global Product: Strategy, Product Lifecycle Management and the Billion Customer Question. Berlin : Springer, 2007.