Produktionssysteme

Open Source als Plattform für ein PLM-System – Teil 1

Dr. Thomas Straßmann, Universität Duisburg-Essen Manfred Boczanski, Geschäftsführer plmteam Bochum

PLM-Systeme haben als moderne Tools in der Produktentwicklung einen unbestreitbaren Stellenwert. Product Lifecycle Management ist hierbei kein Produkt, sondern eine Strategie und Lösung. Dies bedeutet, dass zum einen ein unternehmensspezifisches Konzept bestehen muss und zum anderen die geeignete Technologie eingesetzt wird.

Moderne Produktentwicklung ist ohne ein geeignetes CAD-Systeme nicht mehr wettbewerbsfähig. Parallel mit der Entwicklungsleistung wächst der Bedarf, die erstellten digitalen Modelle zu verwalten und zu organisieren. Dies ist die Aufgabe klassischer Produktdaten-Managementsysteme (PDM), die den primären Fokus der Entwicklung als durchgängige Abteilungslösung unterstützen.

PDM-Systeme sind hierbei wie die CAD- und Office-Produkte als Tools zu betrachten, die als leistungsfähige Werkzeuge den Anwender bei seiner Arbeit unterstützen. Die Technologie der Datenverwaltung ist als Standard zu kaufen und zumeist schnell implementiert. Hierbei handelt es sich häufig um eine nahe an der CAD-Applikation angesiedelte Softwarelösung, die verstärkt im Standard betrieben wird. Jedoch ermöglichen erst kundenspezifische Anpassungen wie zum Beispiel die Anwendungs- und Workflow- Konfigurationen einen erhöhten Optimierungsprozess. So sind die – heute noch verstärkt nur als Abteilungslösung eingesetzten – PDM-Systeme tiefer in die Unternehmensprozesse zu integrieren. Hierbei besteht insbesondere die Aufgabenstellung, die Konstruktionsdaten mit den dispositiven beziehungsweise logistischen Informationen der zumeist ebenfalls vorhandenen ERP-Systemen zu koppeln. Dies ist das Ziel des Product Lifecycle Managements.

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PDM-Lösungen sind maßgeschneidert

PLM ist hierbei eine Philosophie, ein Grundgedanke, ein Konzept. Es bezeichnet eine Lösung, mit der alle zum Produkt gehörenden Daten des digitalen Produktmodells durchgängig verwaltet und genutzt werden.

Die Anforderungen an ein PDM/ PLM-System sind hierbei genauso verschieden, wie die Unternehmen es sind, die sich dieser Technologie bedienen. Daher müssen die Software- Systeme in die Unternehmenslandschaft integriert werden. Dies gilt nicht nur für die IT-Infrastrukturen, auch eine prozesstechnische Verzahnung ist unabdingbar. Hierbei ist festzustellen, dass die Umsetzung einer PLM-Strategie in der Regel auf der Basis eines (kommerziellen) PDM-Systems erfolgt.

Am Markt verfügbare PDM-Softwarekomponenten lassen sich entsprechend ihrer nutzbaren Anwenderfunktionalität in die Systemklassen Toolbox- und Turnkey-Lösungen einordnen. Hierbei ist ein PDM-Toolbox-System im eigentlichen Sinne eine Entwicklungsumgebung mit Werkzeugen zur Datenmodellierung, Objektkommunikation und Oberflächengestaltung. Die Toolbox liefert Methoden und Basisklassen, von denen Applikationsklassen für die zu realisierende Kundenlösung abgeleitet werden. Der Entwickler besitzt somit fast unbegrenzte Implementierungsmöglichkeiten. Der Nachteil dieser hohen Flexibilität ist jedoch, dass Projekte auf dieser Technologiebasis nur schwer realistisch planbar und umsetzbar sind.

Eine Turnkey-Lösung bietet sofort nutzbare Anwenderfunktionalität. Sie besteht aus einem objektorientierten Basissystem, kon- figurierbaren Anwendungsmodulen und einer offenen Entwicklungsumgebung mit Integrationswerkzeugen. Diese Systeme sind nicht starre Fertiglösungen sondern besitzen eine Basistechnologie mit einer voll implementierten Anwenderschale. Sie sind leicht anpassbar, da auf der Basis des vorgegebenen Standards (sowohl im Datenmodell als auch im Use-Modell) einfache Modifikationen durch Konfigurationen realisiert werden können.

PLM muss kalkulierbar sein

Welchen Unternehmer, Projektleiter oder Einkaufsleiter stört es nicht, wenn am Ende eines PDM-Projektes die Ausgaben für Dienstleistungen die der Softwareanschaffung um ein Vielfaches überschritten haben? Schließlich waren die Softwarelizenzen teuer genug! Gerade im Mittelstand ist es wichtig, die Kosten in den Griff zu bekommen. Manche Unternehmen versuchen hierbei, mittels Selbstimplementierung die Kosten zu minimieren. Dies führt häufig dazu, dass die ursprünglich geplante Lösung nur in Teilbereichen umgesetzt wird. Daraus resultieren Abstriche in der Funktionalität und somit Verlust der Effektivität. Diese »Out of the Box«-Lösungen haben sicherlich den Charme der Einfachheit und Überschaubarkeit. Jedoch muss man sich die Frage stellen, ob die Funktionalitäten der Standardlösungen reichen. Denn sollen Wertschöpfungspotentiale ausgenutzt werden, ist die gesamte Prozesskette von der Produktidee über die Produktentstehung bis zum Kunden zu optimieren.

Die prozesstechnischen Anforderungen sind häufig so vielfältig, dass Anpassungen und Erweiterungen der gewählten Software-Plattform unumgänglich sind. Erfahrungen aus der Praxis zeigen, dass sich die Initial-Kosten für ein PDM/PLM-Projekt bei vielen Einführungen zu gleichen Teilen auf die Software-Investition und die angrenzenden Dienstleistungen aufteilen. Um die Kosten in Bezug auf die geforderten Systemfunktionalitäten überschaubar zu halten, sollten Unternehmen, die mit der PDM-Einführung beginnen, auf erfahrene Berater zurückgreifen. Nur so kann gewährleistet werden, dass sowohl das Sollkonzept als auch die sich anschließende Implementierung zielgerichtet erstellt und umgesetzt werden.

Projektanforderungen

Zur Umsetzung einer PLM-Strategie sind entsprechende Konzepte unumgänglich. In einer ersten Projektphase müssen daher die Ziele und Anforderungen definiert werden, die zu einem ebenfalls zu definierenden Nutzen führen. Hierzu sind die Unternehmensprozesse – insbesondere mit dem Fokus der Entwicklung – ganzheitlich und mit Hinblick auf ihre Verzahnung zu betrachten. Es sind nicht die Vorteile einzelner Abteilungen als lokale Optima anzustreben, sondern der ganzheitliche Einsatz und der damit verbundene viel höhere Nutzen des Gesamtunternehmens ist als Zielsetzung zu definieren.

Für diese Anforderungen existieren in der Beratung standardisierte Vorgehensmodelle, die aufbauend auf den Erfahrungen von anderen Projekten helfen, transparente und vergleichbare Konzepte zu entwickeln. Als klassische Vertreter seien hier die aus der objektorientierten Software-Entwicklung bekannten Use-Case genannt, die im Verbund mit einer vorhergehenden prozessfokussierten Anforderungsanalyse zu einer unternehmensspezifischen PLM- Strategie führen.

Die Umsetzung dieser Strategie führt zu einem PLM-Projekt. Hier sind neben den eigentlichen Zielsetzungen auch die durch die vorhandene IT-Infrastruktur gegebenen Rahmenbedingungen zu beachten. Im Geiste der heute immer häufiger anzutreffenden Best-Practices-Strategie stellt sich bei vielen Unternehmen die Frage nach dem so genannten »Standard«. Zusätzlich ergibt sich – auch aus Kostengesichtspunkten getrieben – die Primärfrage »Wie nahe am Standard kann ich bleiben?«. Hierbei ist jedoch zu klären, was denn eigentlich der Standard ist. Wer definiert welchen Standard und worin gleichen und unterscheiden sich die Lösungen verschiedener Hersteller?

Klassische PDM-Systeme besitzen eine Client-Server-Architektur. Während serverseitig fast immer ein Datenbanksystem der etablierten DBMS-Hersteller wie Microsoft, Oracle und IBM zum Einsatz kommen, werden auf den Arbeitsplatzrechnern durch intelligente Clients die Anwenderfunktionen bereit gestellt. Diese – zumeist in Hochsprachen entwickelten Programme – sind das Bindeglied zwischen dem Anwender und der Datenbank und unterscheiden die einzelnen Lösungen der unterschiedlichen Anbieter. Ergänzend haben fast alle Hersteller auch so genannte Web-Clients mit – vereinzelt stark reduziertem – Funktionsumfang in ihrem Portfolio, die als so genannte Thinclients eingesetzt werden.

Für eine optimierte Unternehmenslösung sind die Standardprodukte der Hersteller auf die Belange der Prozesse anzupassen. Funktionale Erweiterungen müssen für kommerzielle PDM-Systeme speziell entwickelt beziehungsweise konfiguriert werden. Dies kann einen nicht unerheblichen Anteil an den Kosten eines PLM-Projektes ausmachen. Eine Eigenentwicklung auf der Basis klassischer Programmier- und Entwicklungswerkzeuge schließt sich in den meisten Fällen aus. Nur wenige Unternehmen haben die Kapazitäten und Erfahrungen, um die erforderlichen PLM-Funktionalitäten zeitnah in Eigenregie umzusetzen und auch zu warten. Daher wird in den meisten Projekten eine am Markt verfügbare Lösung als technologische Plattform eingesetzt. Getrieben aus der Kostensicht suchen hierfür Unternehmen Alternativen zu den – je nach Anbieter recht hochpreisigen – Produkten. Da sich auch in anderen IT-Bereichen Open Source-Lösungen etabliert haben, liegt der Schluss nahe, auch in diesem Umfeld nach geeigneten PDM-Systemen zu suchen. Hierbei ist das verfügbare Spektrum der als frei verfügbaren klassischen Client-Server-Entwicklungen stark eingeschränkt. Nur wenige Entwickler stellen Ihre Produkte quelloffen und öffentlich zugänglich zur Nutzung bereit.

Open Source-Produkte im Engineering

Anders sieht es bei den Web-Entwicklungen mit Verwaltungsaufgaben aus. Im Internet und in den Archiven des Webportals »Sourceforge.net«, das von vielen Entwicklern von Open Source-Programmen zur Verwaltung ihrer Projekte genutzt wird, findet man entsprechende webbasierte Lösungen. Vielfach beruhen diese Entwicklungen in Analogie zu anderen Open Source-Produkten wie zum Beispiel Content Management Systemen (CMS) auf Web-Technologien und der so genannten Lamp-Umgebungen (Lamp ist ein Akronym für den kombinierten Einsatz von Programmen auf Basis von Linux). Das Betriebssystem Linux, der Apache-Webserver, die MySQL-Datenbank und die Scriptsprachen PHP, Perl und Python sind hierbei eine hervorragende Infrastruktur für die Entwicklung dynamischer Web-Seiten und -Anwendungen. Gerade der browserbasierte Ansatz von Collaboration-Tools, die auf der Anwenderseite keinen beziehungsweise geringen Aufwand zur Installation und Wartung der Programme erfordern, begeistert nicht nur Systemadministratoren.

Technologisch gesehen haben neue Techniken wie Web-2.0 und Ajax dazu beigetragen, dass Applikationen, die vormals eher träge und unflexibel im Browser zu handhaben waren, nun flexibel genutzt werden können. Bei Web 2.0 dreht sich alles um die Interaktivität und Dynamik im Web. Begriffe wie Webservices, RSS, Trackback, Social-Web, Podcasting und Blogs sind nur einige Themen, die durch Web-2.0 abgedeckt werden. Neue Technologie-Ansätze wie Web-Services und Ajax (Asynchronous Javascript And XML) ermöglichen auch bei PLM-Systemen eine komplett veränderte Nutzung der Internet-Technologien und bieten neue Möglichkeiten für die Produktdaten-Informationssysteme. Es lassen sich Web-Anwendungen entwickeln, die sich immer mehr wie »native« Applikationen verhalten.

Alternative – Open Source PDM?

Damit stellt sich die Frage nach den Möglichkeiten freier PDM-Entwicklungen. Lassen sich heute komplette PDM-Systeme durch Open Source-Webapplikationen ablösen? Neben dem »technisch machbaren« sollte sich jeder Entscheider zusätzliche Gedanken über – zum Teil existenzielle – Rahmenbedingungen machen. Hierzu gehört sicherlich die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Unternehmenslösung. PDM-Systeme sind – einmal im Unternehmen etabliert – das Rückgrat der Unternehmensprozesse.

Fällt die zur Modell- und Datenverwaltung genutzte Basisplattform aus, führt dies zwangsläufig zu Ausfallzeiten in der Produkt-Entwicklung und in den angeschlossenen Prozessen. Daher gehören Bewertungskriterien bezüglich Stabilität und Funktionalität der eingesetzten Software ebenso zum Auswahlprozess wie die Bewertung des Systemlieferanten.

Die richtige Implementierungsstrategie, kompetente Beratung, zeitgerechte Projektumsetzung und die Unterstützung im Problemfall (Service und Support) müssen ebenfalls sicher gestellt sein. Zusätzlich ist auch auf die Verfügbarkeit von geeigneten Schnittstellen zu achten. Gerade im Engineering sind hier erhöhte Anforderungen bezüglich der Kopplung der CAD-Systeme gegeben. Dies führt in den meisten Fällen dazu, dass der ausschließliche Einsatz von Open Source-Produkten verworfen wird.

Universität Duisburg-Essen, Duisburg Tel. 0203/3791268, http://www.uni-due.de

plmteam GmbH, Bochum Tel. 0234/9705460, http://www.plmteam.de

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