Zahlreiche Kooperationsformen prägen die Arbeit in der Produktentwicklung: Mitarbeiter innerhalb und außerhalb eines Unternehmens müssen in Abläufe einbezogen werden, um hochwertige Produkte schnell auf den Markt zu bringen. Doch auch wenn Unternehmen zusammenarbeiten, agieren ihre IT-Systeme noch häufig als Insellösungen.

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Produktdaten- und Produktlebenszyklusmanagement-Systeme (PDM/PLM) haben in produzierenden Unternehmen die Aufgabe, die Verwaltung und Lenkung von Daten und Ressourcen zu übernehmen. Als Rückgrat der technischen Informationsverarbeitung unterstützen sie einen unternehmensweit durchgängigen Informationsfluss. Dabei helfen Funktionen wie Produktstruktur-, Workflow-, Versions- und Variantenmanagement, die große Komplexität von Produktentstehungsvorgängen zu bewältigen. Inzwischen haben sich PDM/PLM-Systeme zur zentralen Datenquelle für Produktdaten in vielen produzierenden Unternehmen entwickelt. Die Systeme liefern nun nicht mehr nur Produktdaten für Entwicklung und Produktion, sondern unterstützen zunehmend auch Unternehmensbereiche wie Vertrieb, Einkauf oder Marketing.

Verschiedene Kollaborationsarten in der Produktentstehung

PDM/PLM-Systeme sind für die Kollaboration in der Produktentstehung unverzichtbar geworden. Dabei nimmt die Zusammenarbeit verschiedene Formen an: So lässt sich zwischen fachlicher, geografischer, unternehmensinterner und -externer Kollaboration unterscheiden.

• Fachliche Kollaboration

  Bei der effizienten Gestaltung von Entwicklungsprozessen gewinnt die fachliche Kollaboration zwischen Disziplinen der Produktentstehung an Bedeutung. Hierunter fällt die Zusammenarbeit zwischen Maschinenbauern, Elektrotechnikern und Softwareentwicklern, aber auch zu Dienstleistungen und Marketing. Dieser Technologie-Mix fordert von IT-Systemen Unterstützung für ein disziplinübergreifendes System-Engineering. Die besondere Herausforderung liegt in der Vielzahl der IT-Lösungen und Datenmodelle in den verschiedenen Disziplinen, die ein PDM/PLM-System miteinander vereinen muss.

• Geografische Kollaboration

  Durch die fortschreitende Globalisierung etablieren Unternehmen weltweit immer mehr Standorte, die auf den gemeinsamen Datenbestand eines PDM/PLM-Systems zugreifen müssen. Im Falle von Konstruktions- oder Simulationsdaten erfordert dieser Datenaustausch jedoch viel Zeit, um große Datenmengen zu transportieren. Andere Daten wiederum sind nur an einzelnen Standorten notwendig. Für jeglichen Datenaustausch muss zudem die Sicherheit der transportierten Daten stets garantiert sein, um das intellektuelle Eigentum der Unternehmen zu schützen. Bei weltweit agierenden Firmen kommen noch Probleme wie unterschiedliche Zeitzonen und kulturelle Unterschiede hinzu.

• Unternehmensinterne Kollaboration

  Neue Organisationsstrukturen fordern effiziente und flexible Kommunikations-, Koordinations- und Kooperationsstrukturen für räumlich und zeitlich getrennt ablaufende Planungs-, Entwicklungs-, Entscheidungs- und Überwachungsabläufe. Die unternehmensinterne Kollaboration betrifft Abteilungen, aber auch die Zusammenarbeit zwischen einzelnen Mitarbeitern. Diese Zusammenarbeit verlangt eine gute Integration der Kollaborationswerkzeuge in die Arbeitsumgebung, die im täglichen Arbeitsablauf intensiv genutzt werden. Das kann aber gerade bei alleinstehenden Kollaborationslösungen, die nur selten genutzt werden, zu niedriger Akzeptanz der Werkzeuge führen

• Unternehmensexterne Kollaboration

  Die unternehmensexterne Kollaboration bezeichnet die Zusammenarbeit mit Partnern eines Unternehmens oder seinen Zuliefereren. Die vielen Medienbrüche, die hierbei auftreten, stellen die größte Herausforderung für die PDM/PLM-Systeme dar: Andere Unternehmen verwenden andere IT-Infrastrukturen und eventuell auch andere PDM/PLM-Systeme. Das Abbilden der Strukturen von einem System zu einem anderen gestaltet sich dabei oft schwieriger als die Konvertierung unterschiedlicher CAD-Formate untereinander. Denn auch Austauschformate wie STEP bilden nur einen gewissen Teil der Meta- und Strukturinformationen ab, die in einem PDM/PLM-System gespeichert sind. Zusätzlich birgt die Kollaboration mit anderen Unternehmen rechtliche Probleme, die durch entsprechende Verträge und Sicherheitsvorkehrungen vermieden werden müssen.

Software an Unternehmensanforderungen anpassen

PDM/PLM-Systeme bieten mit ihrer zentralen Rolle in einem Unternehmen Ansatzpunkte für eine erfolgreiche Kollaboration in allen erwähnten Bereichen. Sie verwalten die Produktdaten verschiedener Disziplinen und unterstützen die Verwaltung der Ressourcen und Prozesse, die an der Produktentstehung beteiligt sind. Um die fachliche Kollaboration zu unterstützen, stellen die Systemanbieter verschiedene Erweiterungen bereit. Dazu gehören neben selbst entwickelten Modulen, um disziplinübergreifendes Systems Engineering zu unterstützen auch Programmier-Schnittstellen, um anderen Anwendungen den Zugriff auf die Daten des IT-Systems zu erlauben. Diese Funktionalitäten decken aber meist nur einen kleinen Teil dessen ab, was Unternehmen für eine vollständig automatisierte Kollaboration benötigen.

Aus diesem Grund werden unternehmensspezifische Veränderungen an den PDM/PLM-Systemen vorgenommen, proprietäre Werkzeuge zum Austausch entwickelt und einige Aktivitäten von Hand ausgeführt. Diese Maßnahmen machen die Wartung und Aktualisierung der IT-Systemlandschaften zu einer Herausforderung. Die Unterstützung für geografische Kollaboration bieten die meisten Systemen an, dazu müssen sie allerdings in einem homogenen Umfeld eingesetzt werden. Erst dann können Funktionen zur automatischen Replikation der Daten zwischen Standorten zuverlässig lokale Kopien für den schnellen Zugriff zur Verfügung stellen. Probleme entstehen bei heterogenen IT-Landschaften, wenn beispielsweise unterschiedliche Versionen eines Systems an verschiedenen Standorten eingesetzt werden.

Virtuelle Systeme für den standortübergreifenden Einsatz

Um den Zugriff auf die Daten zu regeln und zu entscheiden, welche Daten wohin repliziert werden sollen, verfügen PDM/PLM-Systeme über ausgefeilte Zugriffsmechanismen und multiple Datenspeicher. Diese unterstützen auch die unternehmensinterne Kollaboration mit verschiedenen Funktionen – beispielsweise für das Austauschen von Nachrichten mit Referenzen auf Datenobjekte, Audio/Video-Chat, die automatisierte Durchführung von Arbeitsabläufen wie Freigabeprozesse. Neuere Systeme unterstützen auch das gemeinsame Bearbeiten von CAD-Modellen, wobei häufig CAD-Lösungen desselben Herstellers unterstützt werden. Diese Funktionalitäten stehen für die unternehmensexterne Kollaboration selten zur Verfügung, da die IT-Systeme der Unternehmen vielfach nicht miteinander verbunden sind. Als Alternative bieten PLM-Lösungen die Möglichkeit, Daten in gängige Austauschformate zu übertragen. Dabei gehen allerdings systemspezifische Informationen beim Austausch zum Teil verloren oder müssen nachgetragen werden.

Einen Ansatz, um die unternehmensexterne Kollaboration zu verbessern, stellt die Verwendung eines virtuellen PDM/PLM-Systems dar, das auf verschiedene Systeme zugreifen kann. Für Teilnehmer an der Kollaboration wirkt der Zugriff wie der auf ein zentrales System, im Hintergrund werden die Daten aus den verschiedenen Systemen abgerufen, so dass lokal verfügbare Daten schnell geliefert werden und nur entfernt gespeicherte Daten eine längere Zugriffszeit benötigen. Die IT-Lösung kann dabei auch in Form von mehreren virtuellen PDM/PLM-Systemen in einem Unternehmen zum Einsatz kommen: Für jedes Produkt lässt sich ein virtuelles System aufsetzen, mit entsprechender Zusammenstellung an zugreifenden Partnern und Quell-PDM/PLM-Systemen.

Standardschnittstellen als Alternative

Einen anderen Ansatz liefern standardisierte Benutzeroberflächen wie PLM-Services. Diese definieren neben einem Datenmodell auch den Zugriff auf die Informationen. Dabei gestatten Kollaborationswerkzeuge Anwendern, über eine einheitliche Schnittstelle mit verschiedenen Systemen zu kommunizieren. So lassen sich Lösungen umsetzen, die auf bestehende Infrastruktur aufbauen, aber selbst den gesamten Arbeitsplatz inklusive Kollaborationswerkzeuge integrieren. Von einer solchen standardisierten Schnittstelle können auch unternehmensinterne Kollaborationen profitieren. Von technischer Seite her basieren diese Services auf einem Online-Dienst und einer Spezifikation des dahinter liegenden Datenmodells auf Basis von XML-Schemata. Diese gängigen Technologien erlauben eine rasche Umsetzung bei der Entwicklung von Anwendungen, welche die PLM-Services verwenden. Auch in diesem Fall können die Systeme nur die Daten zur Verfügung stellen, die im Datenmodell definiert sind. Über festgelegte Zugriffsmechanismen können die Ursprungssysteme jedoch aktualisiert werden, ohne Daten in den verbundenen Anwendungen zu beeinflussen.

Unterschiedliche Sichten auf Produktdaten

Um die fachliche Kollaboration zu unterstützen, wie sie in stark heterogenen IT-Systemlandschaften auftreten oder durch die Entwicklung mechatronischer Systeme gegeben sind, liefert die Forschung erste Lösungen. Dazu zählt beispielsweise eine Kooperationsplattform, die unterschiedliche Sichten auf die Produktdaten gestattet. Hierbei wird sowohl das Problem des technischen Datenaustauschs behandelt als auch etwaige Kommunikationsprobleme, die durch die Zusammenarbeit von Disziplinen entstehen. Unterschiedliche Datensichten stellen dem Ingenieur einer Disziplin den Blick auf seine gewohnten Produktstrukturen zur Verfügung. Im Hintergrund sorgt die Kooperationsplattform dafür, dass Änderungen an dieser Unterstruktur in die vollständige Produktstruktur integriert werden. Dieselben Mechanismen ermöglichen beispielsweise Zulieferern bei einer unternehmensexternen Kollaboration, auf Unterstrukturen einer oder mehrerer Disziplinen zuzugreifen.

Voraussetzung für erfolgreiche Kooperation schaffen

Selbst die modernsten PDM/PLM-Systeme und Kollaborationswerkzeuge verlangen von Unternehmen einige grundlegende Voraussetzungen, um eine erfolgreiche kollaborative Produktentstehung umzusetzen. So ist für die Verständigung nicht nur eine gemeinsame Sprache wichtig, sondern auch die Nutzung von sogenannten Ontologien. Darin werden Begriffe, Relationen und Produktstrukturen, wie sie beispielsweise im PLM verwaltet werden, zusammengefasst. Die Ontologie bildet damit die Basis für den Gebrauch von Fachwörtern im Rahmen der Produkt-entstehung. Zur optimalen Zusammenarbeit der beteiligten Unternehmen bedarf es zudem der organisatorischen Einbindung von externen Arbeitsvorgängen in die unternehmensinternen Arbeitsprozesse.

In einigen Kollaborationsfällen kann es daher notwendig werden, das IT-System eingeschränkt zu öffnen, damit Partnerunternehmen Zugang zu den Produktdaten erhalten. Andererseits kann es auch erforderlich werden, Sicherheitsvorkehrungen zu verschärfen, sofern die Richlinien eines Partnerunternehmens dies vorschreiben. Der Schutz des intellektuellen Eigentums muss dabei durch technische Methoden genauso unterstützt werden wie durch organisatorische Ansätze, etwa durch Schulung der Mitarbeiter. Diese Schutzmaßnahmen sind grundlegende Voraussetzungen für das Vertrauen in den Kooperationspartner und die verwendeten Technologien. Zugleich ist aber auch ein hohes Maß an Transparenz bezüglich der Sicherheitstechnologien notwendig, um die tägliche Arbeit nicht unverhältnismäßig zu erschweren.

Schließlich soll auf Grundlage abgestimmter Prozessbeschreibungen langfristig eine Vereinheitlichung der technischen und organisatorischen Prozesse zwischen den kooperierenden Unternehmen erfolgen. Heutige PDM/PLM-Systeme bieten bereits vielfältige Mechanismen zur Kollaboration und zur Umsetzung granularer Sicherheitsrichtlinien. Doch bislang nutzen nur wenige Unternehmen diese umfassenden Software-Instrumente in vollem Umfang. Die historische Entwicklung der IT-Lösungen und damit verbundene, ausgeprägte System-Heterogenität in vielen Unternehmen sorgt weiterhin für hohen Bedarf an Lösungen, die eine effektive Kollaboration auf PLM-Basis gestatten, ohne umfangreiche Änderungen an bestehenden IT-Systemlandschaft vorzunehmen.