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Differenzierung durch eingebettete Systeme

Smarte Produkte: Herausforderung für Hersteller

Ob Steuerungstechnik im Maschinenbau, Kühlschränke mit inhaltsabhängiger Temperaturregelung oder mitdenkende Fahrerassistenz-Systeme – die so genannte Intelligenz von Produkten nimmt immer mehr zu. Hersteller solcher 'smarten' Produkte müssen allerdings Kompetenzen für die Entwicklung erwerben oder auf externe Dienstleister zugreifen.

Im Arbeits- und Privatleben sollen intelligente Produkte das Leben erleichtern sowie einfach und intuitiv zu bedienen sein. Diese so genannten ’smarten‘ Produkte zeichnen sich durch hohe Funktionsvielfalt aus, die auf Sensoren, Echtzeitdatenverarbeitung und flexibler Kommunikationstechnik beruht. Erst der Einsatz eingebetteter Systeme – so genannter Embedded Systems, die auf einer Platine als ‚Rechenzentrum‘ des Produkts fungieren – ermöglicht die Funktionsvielfalt der automatischen Steuerung und Interaktion von Geräten, die künftig in der Industrie ebenso selbstverständlich werden könnten wie im privaten Umfeld. Durch den Einsatz solcher intelligenter Produkteigenschaften kann es Unternehmen gelingen, sich vom Wettbewerb zu differenzieren und den Produktlebenszyklus zu verlängern. Doch die Entwicklung und Fertigung dieser Produkte bringt auch neue Herausforderungen im Bereich Produktentwicklung und Lifecycle Management (PLM) mit sich: Die eingesetzte Technologie muss immer größere Datenmengen schnell und ausfallsicher verarbeiten können.

Fünf Entwicklungsphasen intelligenter Produkte

Der Entwicklungsprozess eines jeden Produktes verläuft klassischerweise in fünf Phasen, die auch auf Konstruktion und Herstellung smarter Produkten zutreffen:

  1. Marktanalyse und Bewertung der Produktidee
  2. Konzeption, Entwicklung und Erstellung von Prototypen
  3. Test, Freigabe und Produktion
  4. Markteinführung und Beginn des Produktlebenszyklus
  5. Lifecyle Management

Bei der Entwicklung intelligenter Produkte gibt es jedoch im Vergleich zu traditionellen Methoden zahlreiche neue Aspekte in den verschiedenen Phasen des Entwicklungsprozesses zu beachten. So erfordert die Entwicklungsphase aufgrund der eingebetteten Logik den Zugriff auf für viele Betriebe neue Kompetenzbereiche – beispielsweise FPGA-Programmierung, PCB-Design, Kommunikationstechniken, Embedded Software Design und -Entwicklung sowie Firmware-Programmierung. Die Komplexität der Aufgaben für die Produktentwicklung nimmt weiter zu, wenn sich ein smartes Produkt bereits auf dem Markt befindet und das Lifecycle Management die Notwendigkeit für eine Überarbeitung, das so genannte Redesign, sieht.

Redesign als zentrale Herausforderung für Hersteller

Denn gerade hochtechnisierte Produkte müssen überarbeitet werden, wenn eine lange Lebensdauer gesichtert werden soll. Das gilt für KFZ-Komponenten und medizinische Geräte genauso wie für Produkte aus der Industrie. Gleichzeitig muss der Hersteller einzelne Baugruppen über den Lebenszyklus des Produktes hinweg ersetzen können, beispielsweise wenn diese ausfallen. Und intelligente Produkte enthalten elektronische Bauteile, die über die Jahre hinweg nicht vollkommen unverändert blieben und über keine langjährige Liefergarantie verfügen. Um die Funktionalität trotz neuer Komponenten zu erhalten, muss die Elektronik der Systeme immer wieder überarbeitet werden.

Auch bei Geräten aus dem Bereich der Consumer Elektronik, die dem aktuellen Stand der Technik entsprechen müssen und meist einen kurzen Verkaufshorizont haben, kann ein Redesign notwendig werden: Wenn ein Zulieferer ausfällt oder ein Lieferengpass eintritt, muss der Hersteller kurzfristig auf andere Lieferanten oder Baustein umsteigen. Daher geht hier der Trend bei der Produktentwicklung zum Einsatz von weit verbreiteten Komponenten und Standardbauteilen. Immer schnellere Innovation erfordern für PLM Strategien für ein erfolgreiches Redesign. So können gesetzliche Vorgaben und finanzielle Überlegungen das Lifecycle Management beeinflussen. Nicht selten lassen sich durch den Umstieg auf neuere und günstigere Bauteile die Fertigungskosten erheblich senken. Aber auch der technologische Fortschritt erfordert immer wieder eine Überarbeitung bestehender Produkte. Wenn später auf den Markt gekommene Wettbewerbsprodukte über neue Funktionen verfügen, erwartet der Konsument diese Funktionalität auch von Geräten anderer Hersteller.

Internes oder externes Know-how nutzen

Industrieunternehmen haben zwei Möglichkeiten, auf diese Entwicklung zu reagieren: Sie können das Produkt vor dem Ablauf des geplanten Lebenszyklus einstellen und ein komplett neues Gerät entwickeln. Oder sie bringen das auf dem Markt etablierte Produkt durch den Einsatz aktueller Hard- oder Software auf den technisch neuesten Stand. Neben zeitlichen und finanziellen Limitierungen begleitet den Einsatz neuer Technologien in Unternehmen oft der Aufbau fachlicher Kompetenzen. Das gilt für die Erstellung neuer Produktgenerationen genauso wie für das Redesign. Im Gegensatz zur zeitlich auf wenige Monate begrenzten Produktentwicklung muss dieses Know-how während des Betriebs und Wartung der smarten Produkte aber über mehrere Jahre zur Verfügung stehen.

Dazu müssen Unternehmen für die im Produkt integrierte Intelligenz Entwicklungs-, Betriebs- und Wartungs-Know-how aufbauen. Dies ist kostenintensiv und erfordert langen zeitlichen Vorlauf sowie die Bereitschaft zu langfristigen Verpflichtungen. Wer bereit ist, in Personalbindung und Weiterbildung zu investieren, kann Kompetenz im eigenen Unternehmen aufbauen. Als Alternative bietet sich der Einsatz externer Dienstleister an. Auch dieser Ansatz verursacht Kosten, kann Betrieben aber etwa bei Nachfrageschwankungen ein Mehr an Flexibilität bieten. Ungeachtet der Personalstrategie macht der Trend zu smarten Produkten aber sowohl in Entwicklung und Personalplanung einen interdisziplinären Ansatz, der Design, Realisierung, Serienfertigung und Lifecycle Management umfasst, notwendig. Immer öfter können Fragen, die das Lifecycle Management betreffen, bereits bei der Produktentwicklung eine Rolle spielen. Wenn Unternehmen diese Entwicklung berücksichtigen, schaffen sie die Basis für ein professionelles Lifecycle Management für smarte Produkte.


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