Die Digital Engineering Journey von PTC

Die Digital Engineering Journey von PTC

München, 3. Februar 2017

PTC lädt alle seine Kunden – die alten wie die künftigen – ein, mitzugehen auf eine Digital Engineering Reise ins Zeitalter des Internets der Dinge (IoT). PTC ist davon überzeugt, dass sich alle Unternehmen auf diese Reise begeben werden, weil es in der Zukunft kaum ein Produkt mehr geben wird, das nicht softwaregesteuert und mit dem Internet vernetzt ist. PTC liefert mit seinen IT-Systemen die Werkzeuge dafür, solche Produkte zu entwickeln, zu testen, zu betreiben und damit Dienste anzubieten.

Grundlage dieses Artikels waren Gespräche mit Verantwortlichen von PTC. Die Ansprechpartner waren (von links, Fotos PTC)): Stephan Ellenrieder, Senior Vice President Zentral- und Osteuropa sowie Geschäftsführer Deutschland; François Lamy, VP PLM Solutions & Strategy; Kevin Wrenn, Divisional General Manager, PLM Segment; und Chris Bergquist, PLM Solutions Director.

Stephan Ellenrieder Francois Lamy Kevin Wrenn Chris Bergquist

Dieser Artikel wurde von PTC freigegeben und gibt die Position und Strategie von PTC wieder.

Strategische Richtung: Internet der Dinge

2014 war für PTC ein wichtiges Jahr. Die Übernahme von ThingWorx öffnete dem Anbieter von Engineering Software neue Türen. Das Unternehmen ThingWorx und seine gleichnamige Plattform waren zu diesem Zeitpunkt den Wenigsten bekannt. Es handelt sich um eine Technologie-Plattform, die eine sehr schnelle und sehr einfache Entwicklung von Apps erlaubt. Von kleinen Applikationen also, über die Daten beliebiger Quellen via Internet in eine Anwendung eingebunden werden. Ohne Kenntnis von Programmiersprachen und deren Syntax. Fast wie bei der Gestaltung der eigenen Bildschirmoberfläche am PC.

Die Akquisition war, wie sich im Nachhinein zeigt, ein genialer Schachzug. Er ermöglicht PTC die Unterstützung der Industrie nicht nur in ihrer heutigen Wertschöpfung, sondern auch in der künftigen, die sich zunehmend in die Welt der vernetzten Nutzung und des Betriebs der Produkte verlagert. Wobei neue Geschäftsmodelle entstehen, die das Produkt vor allem als Basis integrierter Dienstleistungen sehen. Und in den USA spricht man – in Anlehnung an 'Software as a Service' – auch von 'Product as a Service'.

Die ThingWorx PlattformDie ThingWorx-Plattform (Bild PTC)

Erst allmählich beginnen die verschiedenen Zweige der Industrie weltweit diesen Entwicklungsschritt zu begreifen. Vorläufig bleibt das Kerngeschäft das alte. Noch immer ist hier viel zu verbessern. Von einer wirklichen und umfassenden Durchdringung mit PLM beispielsweise ist die Industrie selbst in den fortgeschrittensten  Branchen und Ländern weit entfernt. Wie würde PTC den Spagat schaffen, das eigene bisherige Kerngeschäft rund um CAD und PLM weiterzuentwickeln und gleichzeitig ein neues im Internet der Dinge zu etablieren? Diese Frage stellten sich und PTC viele nach der Übernahme von ThingWorx.

Die Antwort war eine Doppelstrategie und eine entsprechende Neuausrichtung der Unternehmensstruktur. Die eine Säule bleibt das Geschäft mit Software zur Unterstützung der Unternehmensprozesse in der Fertigungsindustrie, die zweite ist die Unterstützung der Kunden bei ihrem neuen Geschäft im Internet der Dinge. CEO Jim Heppelmann stellte allerdings bereits 2015 klar, dass es zwischen diesen beiden Säulen einen sehr klaren und engen Zusammenhang und keine Trennlinie gibt. Das betont er mit seinem zentralen Satz: "IoT ist PLM!"

Das Ding im Internet und der Wert der Dienste

Was heißt eigentlich Internet der Dinge konkret? Was ändert sich an den industriellen Produkten? Das lässt sich am besten an einem Beispiel verdeutlichen. Beim PTC Forum Europe in Stuttgart im November 2016 wurde unter anderem vorgeführt: der Sauerstoffkonzentrator Zen-O des Medizingerätebereichs der GCE-Gruppe, eines Anbieters für industrielle, medizinische und Reinstgasversorgung. Der Zen-O ist ein Gerät, das Patienten mit Atemwegserkrankungen mobiler macht. Es ist tragbar, wiegt 4,66 kg und kann bis zu 2 Liter Sauerstoff pro Minute liefern, technisch oder atemzuggesteuert. Dieses Gerät gibt es seit Anfang 2016. Es verfügt über verschiedene akustische und optische Alarmanzeigen für schwache Batterie, das Fehlen erkennbarer Atmung, nötigen Service und geringe Sauerstoffkonzentration. So gut konnte man ohne das Internet der Dinge einen Sauerstoffkonzentrator machen. Jetzt ist mehr möglich.

Zen O Das tragbare, vernetzte Zen-O (Foto Sendler)

GCE suchte einen Weg, das Gerät zu vernetzen und weitergehende Dienste damit zu verknüpfen, und stieß auf ThingWorx und den PTC-Partner InVMA, der eine konkrete Lösung vorschlug. Patienten, Klinikmitarbeiter und Dienstleister sollten durch eine ortsunabhängige Überwachung der wichtigsten Produkt- und Patientendaten in der Sicherstellung der Gerätefunktion unterstützt werden. In Kooperation mit weiteren Partnern brauchte InVMA nur zwei Wochen für einen Prototyp. Nach zwei Monaten war Zen-O  vernetzt. Der Unterschied: Batteriestatus, Atmung, Sauerstoffkonzentration und Serviceaktivitäten sind nun unabhängig von der Aufmerksamkeit oder Verfassung des Patienten zuverlässig im Blick. Die Funktion des Geräts kann garantiert werden. Zu jeder Zeit, an jedem Ort.

„Die Anwendung erfordert ein Höchstmaß an Integrität und muss mit geltendem Gesetz übereinstimmen, damit sich unsere Kunden darauf verlassen können, dass die Steuerung dieses lebensverlängernden Produktes aus der Ferne sicher funktioniert," so Gareth Pamberton, Direktor für Innovation bei GCE. „Wir haben uns für ThingWorx entschieden, da sich PTC und InVMA in der schnellen Bereitstellung von Anwendungen für vernetzte Produkte bewährt haben. Verglichen mit anderen Entwicklungen bewegen wir uns dank dieser erprobten, robusten und skalierbaren Plattform vom Konzept bis zum Kunden nur noch in einem Bruchteil der üblichen Zeit.“

Anzeige der Zen-O AppAnzeige der Zen-O App (Foto Sendler)

Dieses Beispiel zeigt: Das Internet der Dinge führt zu einer Verschiebung des Schwerpunkts der Wertschöpfung. Sie endet nicht mit dem Verkauf des Produktes, sondern erstreckt sich über den gesamten Lebenszyklus. Die Zeit nach dem Verkauf – bisher nur für Reparaturdienst und Ersatzteillieferanten von Belang – wird für viele Produkte zum wichtigsten Glied der Wertschöpfungskette. Kevin Wrenn sagt: "Man braucht ein paar Jahre, um ein Produkt zu entwickeln, ein paar Monate, um es zu fertigen, aber in Betrieb ist es oft 20 oder 30 Jahre."

Künftig wird für die Industrie entscheidend sein, welchen Wert sie während der gesamten Nutzungsdauer der Produkte daraus ziehen kann. Dazu muss sie natürlich überlegen, welche Werte sie den Nutzern in dieser Zeit bietet. Für diese Seite, für die Gestaltung der Dienste und Anwendungen vernetzter Produkte, bietet PTC auf der Basis der Technologieplattform ThingWorx eine Reihe von vollständig integrierten Komponenten. Neben dem Generieren der Apps sind dies vor allem: ThingWorx Analytics zur Laufzeitdatenanalyse, Abweichungsdatenerkennung, vorausschauender Analyse und Simulation; und Kepware zur Vernetzung von Industrieausrüstung und für die Maschine-zu-Maschine-Kommunikation.

Aber sobald sich ein Kunde auf die Suche nach solchen Internetbasierten Diensten für seine Produkte macht, stellt er fest, was er dafür braucht. Und das beginnt nicht im Internet der Dinge, sondern im Engineering der Produkte.

Design für Konnektivität

Es reicht natürlich nicht, mit ThingWorx die Entwicklung von IoT-Projekten zu unterstützen. Zwar sind viele Produkte, vor allem Maschinen und Anlagen für die Produktion, schon längst mit Sensoren und digitalen Komponenten ausgestattet, die eine schnelle Vernetzung und Analyse erleichtern. Aber sehr viele Produkte haben gar keine Sensoren, und noch mehr haben an den wichtigen Stellen nicht die richtigen. Es ist eben etwas anderes, einmal am Tag Daten an einem Display abzulesen und in eine Liste einzutragen, oder sie automatisiert kontinuierlich über eine drahtlose Verbindung zu sammeln, zu filtern und zu analysieren. Diesen Unterschied kann und muss man künftig bei der Entwicklung eines Produktes berücksichtigen. Design for Connectivity nennt das PTC. Konkret heißt das, schon bei der Gestaltung eines Geräts über die sinnvollen Sensoren und damit zu liefernden Daten nachzudenken. Etwa über den Bauraum, der für solche digitalen Elemente zur Verfügung steht oder stehen sollte. Das CAD-System muss für IoT-Produkte andere Modelle generieren können. Der Designer muss die Dienste im Blick haben, die über das Produkt denkbar, sinnvoll und wertvoll sind.

Digital Engineering Journey(Grafik PTC)

Das ist aber oft nicht vorhersehbar. Vor allem in der Einstiegsphase ins Internet der Dinge mangelt es ja an Daten und folglich an Erfahrung, mit welchen Daten welche Dinge möglich sind. Ein Data Driven Design – so eine anderer Begriff, der für IoT-gerechtes Engineering eingeführt wurde – ist also gar nicht so einfach zu realisieren. Um von vornherein zu wissen und dafür zu sorgen, dass bestimmte Datenflüsse für dezidierte Ziele analysiert und eingesetzt werden können, müssen die Möglichkeiten der Datenflüsse zunächst einmal bekannt und verstanden sein.

Der erste Schritt in Richtung Internet der Dinge besteht deshalb oft darin, vorhandene oder verfügbare Daten zu nutzen, um sie zu verstehen und ihre Möglichkeiten besser einschätzen zu können. Dabei fällt auf, ob die verfügbaren Daten überhaupt zugreifbar sind, ob sie per Knopfdruck abgerufen werden können. Spätestens hier wird vielen Kunden klar, was Produkt-Lebenszyklus-Management, was PLM ganz praktisch bedeutet: Wer dieses Konzept verwirklicht hat, der hat solchen Zugriff. Soweit Daten mit Hilfe von PLM zentral erfasst sind, kann das Unternehmen darauf zugreifen. Beim Schritt ins Internet der Dinge wird den anderen Unternehmen bewusst, dass sie diesen Schritt ohne PLM nur sehr schlecht, wenn überhaupt, gehen können.

Ähnlich ist es mit den Daten der Anforderungen, die zur Entwicklung des Produktes geführt haben, und mit den Daten der Software, die zur Realisierung seiner Funktionen entwickelt wurde. Wer über ein Application Lifecycle Management (ALM) verfügt, hat dafür die Basis. Andernfalls wird er jetzt dafür sorgen müssen, denn sonst ist seine Software lediglich eine Black Box, die ihm während des Produktbetriebs wenig nützt.

Und erst recht verhält es sich so mit den Daten, die den Betrieb, die Wartung, die Ersatzteile, den Service betreffen. Service Lifecycle Management (SLM) ist ein weiterer Baustein im Portfolio von Unternehmenssoftware, der umso wichtiger wird, je mehr Bedeutung den produktbasierten Diensten beigemessen wird.

Die Managementsysteme, die PTC für industrielles Engineering im Portfolio hat – Creo für CAD, Windchill für PLM, Integrity für ALM, ein ganzes Portfolio für SLM – diese Systeme erhalten auf dem Weg ins Internet der Dinge eine neue Bedeutung, größer als je zuvor. PTC ist dabei, dieser neuen Bedeutung gerecht zu werden durch die schrittweise Integration all dieser Systeme mit der ThingWorx Plattform.

Durch Datenmeere navigieren

So einfach eine App für den Endnutzer zu bedienen ist, so kompliziert sind die Wege, um Produkt und integrierte Dienste entsprechend zu entwickeln. Die Komplexität der Produkte,  ihrer Entwicklung und der gesamten Prozesse in der Industrie nimmt durch die Vernetzung dramatisch zu. Chris Bergquist formuliert das so: "Es gibt zwei Dimensionen der wachsenden Komplexität: Mehr und mehr Informationen werden von einer wachsenden Zahl unterschiedlicher Experten benötigt. Einer unserer Kunden sagte uns, seine Ingenieure verbringen mehr als 60 Prozent ihrer Zeit damit, Informationen aus einem der großen IT-Systeme anderen Bereichen zur Verfügung zu stellen."

PTC NavigatePTC Navigate (Bild PTC)

Ein neues Produkt von PTC hat 2016 wohl aus genau diesem Grund einen überwältigenden Zuspruch erfahren. Der Anfangserfolg hat selbst die Entwickler und das Management von PTC überrascht. PTC Navigate heißt das Tool. Bis zum Ende des ersten Geschäftsjahres waren über 70.000 Lizenzen verkauft. Dieser Erfolg ist leicht zu erklären.

Mit PTC Navigate kann der Nutzer auf die Daten ganz unterschiedlicher Systeme, auch von Drittanbietern, zugreifen, ohne sie direkt zu koppeln und ihre Daten zu synchronisieren. Lose Kopplung nennt man das. OSLC heißt eine Vereinigung, die speziell zur Standardisierung solcher Kopplungsmöglichkeiten gebildet wurde. Aber auch nach Jahren intensiver Arbeit bedarf es einiger Programmierarbeit und Vorbereitung der beteiligten Softwaresysteme, für die selten Zeit und Personal zur Verfügung stehen. OSLC wird von PTC eingesetzt, um Systeme und deren Daten zu koordinieren, etwa Integrity und Windchill. PTC Navigate dagegen nutzt einen sogenannten Mash-up-Layer, um die Daten einfach zusammenzubringen und darzustellen.

Auf diese Weise stehen dem User Daten von Kunden, aus Aufträgen, aus Stücklisten, aus der Fertigung, vom Service zur Verfügung, die er für einen bestimmten Arbeitsschritt braucht. Und keiner der Spezialisten muss seine Zeit opfern, um ihm den jeweiligen Teil der Daten zur Verfügung zu stellen. PTC Navigate ist rollenbasiert, offen und einfach konfigurierbar. Das hatten sich die IT-Verantwortlichen und die Anwender schon lange gewünscht. Kein Wunder, dass sie sich jetzt auf so ein Angebot stürzen.

Natürlich spielt auch PTC Navigate eine wichtige Rolle für das Engineering von Dingen für die Vernetzung im Internet. Deshalb stützt es sich von vornherein auf die Technologieplattform ThingWorx. Aber das Navigieren setzt voraus, dass es Daten gibt. Kein Verkehrsnavigationssystem wäre nützlich ohne hervorragendes, aktuelles und möglichst umfassendes Kartenmaterial, also Ortsdaten. Im Engineering dreht sich alles um die Produktdaten.

PLM als Kern der digitalen Industrie

Und damit schließt sich der Kreis. Das Herz der Produktdaten, die im Laufe des Produkt-Lebenszyklus entstehen, und vor allem die Struktur ihrer Beziehungen zueinander, dieses Herz ist PLM, also im Falle von PTC Windchill. Kevin Wrenn sagt: "Für uns ist Windchill das Hauptsystem für Entwicklung, Test, Freigabe, Änderung oder Konfigurationsmanagement." Und Chris Bergquist ergänzt: "Modellbasiertes Systems Engineering, Functional Design und Simulation sind heute ebenfalls entscheidend für das Engineering. Aber gerade in Richtung vernetzter Systeme gilt: Alle Daten müssen zurückverfolgt werden können."

Die Industrie braucht ein digitales Produktmodell nicht nur, um auf die Daten zugreifen zu können. Der digitale Zwilling ist auch die Voraussetzung dafür, dass aus der Analyse der Betriebsdaten im Engineering die richtigen Schlüsse gezogen werden können. Und es ist die Basis, auf der moderne Teams von Entwicklungspartnern nach dem Prinzip des Crowd-Sourcing zusammenarbeiten können.

Das bekannteste Beispiel hierfür lieferte das überaus erfolgreiche Startup StreetScooter der RWTH Aachen, das inzwischen von der Deutschen Post übernommen wurde. Die Post stellt nun ihre Elektro-Fahrzeuge für die Postzustellung selbst her. Jährlich 10.000 sollen es ab 2017 werden, und nicht mehr nur für den eigenen Bedarf. E-Bikes, Elektro-Dreiräder und vor allem der E-Transporter Work. In Rekordzeit und zu Rekord-Niedrigkosten wurde er entwickelt. Dafür schlossen sich Automobilzulieferer aus den Kompetenzbereichen Karosserie, Thermomanagement, Antriebsstrang, Batterieentwicklung, Bordnetz und Herstellung zusammen. Bereits während der Entwicklung wurden Daten aus dem Testbetrieb ins Design zurückgespielt. Das Modell des nach dem Baukastenprinzip entwickelten Fahrzeugs konnte Daten gängiger CAD-Systeme integrieren. Für das Projekt setzte StreetScooter auf die gesamte Palette der PTC-Software, von Creo über Windchill bis zu ThingWorx. Das bildete auch die Grundlage für Apps, mit denen die neuen Postautos beispielsweise autonom kurzfristige, örtliche Regenvorhersagen bereitstellen oder nach der Rückkehr von der Postzustellung entscheiden, in welcher Reihenfolge ihre Batterien geladen werden.

AR on stageAR-Anwendung mit Vuforia auf der Bühne (Foto PTC)

Mit Closed Loop Lifecycle Management beschreibt PTC heute, wobei das umfangreiche Softwareportfolio den Kunden unterstützt. Dabei ist der Anbieter stets weiter auf der Suche nach Ergänzungen, die in dieses Angebot passen: Ob Softwarefunktionen in Creo für die optimale Unterstützung des 3D-Drucks oder Apps für die fast spielerische Nutzung von Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) wie mit dem kürzlich erworbenen Vuforia, mit seinen mehr als 6.000 Mitarbeitern setzt PTC darauf, in diesem Umfeld Vorreiter zu sein.

Dass die Kunden die Strategie von PTC verstehen und begrüßen, äußert sich für Stephan Ellenrieder in sämtlichen Gesprächen, die er mit ihnen führt. In seinem Kommentar "Keine Digitalisierung ohne PLM" schreibt er: "Egal mit welchen Unternehmensleitern und aus welcher Branche wir momentan über IoT und mögliche darauf aufbauende AR-Szenarien sprechen - stets geht es in den Gesprächen auch um die Implementierung eines PLM-Systems." PLM als Basis für IoT, und IoT wiederum als Treiber für PLM. Für Stephan Ellenrieder geht die Gleichung auf: "Die Unternehmensführung begreift zunehmend die Wichtigkeit einer guten PLM-Basis als Startpunkt für den eigenen digitalen Fortschritt."

© PLMportal

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