Digitale Geschäftsmodelle
für smart IPSS -
Nutzenpotenziale für Anbieter und Kunden

Lisa Grandjean, Marion Steven

Viele Unternehmen im deutschen Maschinen- und Anlagenbau setzen auf das Angebot von industriellen Produkt-Service Systemen (IPSS), d. h. systematische und kundenindividuelle Kombinationen von Sach- und Dienstleistungen. Durch Industrie 4.0 erfahren nicht nur die IPSS, sondern auch deren Geschäftsmodelle eine grundlegende Veränderung. Es entstehen smart IPSS, die darauf ausgerichtete digitale Geschäftsmodelle benötigen. Im vorliegenden Beitrag wird systematisch analysiert, welche Besonderheiten digitale Geschäftsmodelle für smart IPSS aufweisen und welche Nutzenpotenziale sich daraus für den Kunden und den Anbieter ergeben.

Industrielle Produkt-Service Systeme (IPSS)

Einer der aktuellen Trends im deutschen Maschinen- und Anlagenbau ist die Servitization. Unter Servitization wird der Wandel des Angebotspektrums von einem produzierenden zu einem dienstleistungsanbietenden Unternehmen verstanden [1-3]. Unternehmen im deutschen Maschinen- und Anlagenbau setzen zunehmend auf industrielle Produkt-Service Systeme (IPSS) [4-6]. IPSS sind individuell auf einen industriellen Kunden zugeschnittene Angebote, die sich aus Sachleistungen (z. B. einer Produktionsanlage) und darauf abgestimmten industriellen Dienstleistungen (z. B. Wartung der Produktionsanlage oder Bedienerschulungen) zusammensetzen. Dem Kunden wird so eine umfängliche Problemlösung angeboten. Das Besondere an IPSS sind die systematische und integrierte Planung sowie Entwicklung und Nutzung der Sach- und Dienstleistungen sowie ihrer immanenten Softwarekomponenten. Durch die integrierte Betrachtung werden Synergieeffekte, die sich aus dem kombinierten Angebot ergeben, ausgeschöpft. Weiter steht anstelle einer Eigentumsübertragung der Sachleistung der Nutzen, der durch das IPSS beim Kunden generiert wird, im Vordergrund [5-7].


Bild 1: Wirkungsbereiche der Digitalisierung.

Traditionelle Geschäftsmodelle für IPSS

Um dem Kunden einen möglichst hohen Nutzen zu stiften, werden IPSS in kundenspezifischen Geschäftsmodellen angeboten [6]. Unter einem Geschäftsmodell wird die vereinfachte und aggregierte Abbildung der Wertschöpfung eines Unternehmens verstanden [8-9]. Im Kontext von IPSS lassen sich ein funktions-, ein verfügbarkeits- und ein ergebnisorientiertes Geschäftsmodell unterscheiden. Üblicherweise bezieht sich das Geschäftsmodell auf eine konkrete Kunden-Anbieter-Beziehung und legt das Leistungsversprechen sowie die Aufteilung der Verantwortung für die Leistungserstellungsprozesse fest [10-11]. Das Leistungsversprechen beschreibt den Nutzen, den das IPSS für den Kunden generiert. Im funktionsorientierten Geschäftsmodell ist dies die Sicherstellung der Funktionsfähigkeit des IPSS, d. h. bei einer Störung beauftragt der Kunde den Anbieter zur Instandsetzung und der Anbieter wird auftragsbezogen entlohnt. Im verfügbarkeitsorientierten Geschäftsmodell ist die Einsatzfähigkeit des IPSS vom Anbieter sicherzustellen. So wird der Anbieter bspw. abhängig von der Zeit, die das IPSS zur Produktion zur Verfügung steht, entlohnt. Das ergebnisorientierte Leistungsversprechen garantiert auf ein vorab definiertes, durch das IPSS produziertes Ergebnis, z. B. Gut-Teile. Die Leistungserstellungsprozesse umfassen sämtliche Aktivitäten, die notwendig sind, um das Leistungsversprechen während des gesamten Lebenszyklus des IPSS adäquat zu erfüllen. Je umfänglicher das Leistungsversprechen ist, desto mehr Leistungserstellungsprozesse liegen in der Verantwortung des Anbieters [6, 10-12].

Einfluss von Industrie 4.0 auf das Angebot von IPSS

Wirkungsbereiche der Digitalisierung

Durch Industrie 4.0 ergeben sich vielfältige neue Möglichkeiten zur Ausgestaltung des Leistungsversprechens und der Leistungserstellungsprozesse bei IPSS [13]. Industrie 4.0 ist durch den Einsatz neuer Informations- und Kommunikationstechnologien gekennzeichnet. Zwar gibt es bereits verschiedene Konzepte zu Informations- und Kommunikationstechnologien bei IPSS [14], diese werden jedoch durch die Technologien bei Industrie 4.0 weiter unterstützt. Dabei steht der Einsatz von Cyber-Physischen Systemen (CPS) auf Basis des Internets der Dinge und Dienste im Vordergrund. Diese werden genutzt, um die physische mit der digitalen Welt zu verbinden [15]. Der Zusammenhang zwischen der Digitalisierung und deren Auswirkungen auf IPSS ist in Bild 1 dargestellt.
Die Digitalisierung betrifft die Prozesse und die Ressourcen des IPSS-Anbieters. Die Prozesse werden stärker dezentralisiert und autonomer gestaltet. Die Ressourcen müssen ebenfalls angepasst werden, damit sie insbesondere über das Internet der Dinge miteinander kommunizieren können. Physische Ressourcen, wie Produktionsanlagen, sind um Schnittstellen für die Kommunikation zu erweitern. Gleichzeitig müssen auch die Fähigkeiten der Mitarbeiter (Humanressourcen) an die neuen Anforderungen angepasst werden [16-17]. Die durchgängige Digitalisierung von Prozessen und Ressourcen hat wiederum Auswirkungen auf die Produkte und die Geschäftsmodelle [13].


Bild 2: Aufbau von smart IPSS [13, 19].

Smart IPSS

Im Zuge der Digitalisierung müssen IPSS zu smart IPSS weiterentwickelt werden. Deren Aufbau ist in Bild 2 verdeutlicht. Wie IPSS bestehen smart IPSS aus reinen Leistungsmodulen, also reinen Sach- (SL) und Dienstleistungen (DL), sowie integrierten Leistungsmodulen. Integrierte Leistungsmodule enthalten speziell aufeinander zugeschnittene und kombinierte Sach- und Dienstleistungen. Zusätzlich beinhalten smart IPSS intelligente Leistungsmodule (IL) und Schnittstellen. Intelligente Leistungsmodule können eingebettete Systeme mit Sensoren und Aktoren sein. Die intelligenten Leistungsmodule werden durch Schnittstellen zur Maschine-zu-Maschine-Kommunikation verknüpft. Damit sind smart IPSS zur Erstellung eines virtuellen Abbilds der Realität und zur Vernetzung mit anderen Systemen fähig und können weitgehend autonom agieren. Dadurch wird die Planung und Steuerung der Leistungserstellungsprozesse im smart IPSS dezentralisiert. Gleichzeitig wird eine flexible und kundenindividuelle Produktion gefördert [13, 15, 18].

Digitale Geschäftsmodelle für smart IPSS

Die Digitalisierung verändert auch die Geschäftsmodelle [18, 20]. Digitale Geschäftsmodelle nehmen eine durch die Digitalisierung gestützte, vereinfachte und aggregierte Abbildung der vernetzten Aktivitäten einer betrieblichen Einheit vor. Sie eröff nen zum einen Möglichkeiten für neue Produktangebote. So ist es möglich, im Rahmen von smart IPSS die Analyse von Big Data anzubieten. Zum anderen sind digitale Geschäftsmodelle für eine zielgerichtete Ausgestaltung von smart IPSS notwendig, um die neuen Möglichkeiten hinsichtlich Leistungsversprechen und Leistungserstellungsprozessen gezielt aufzugreifen [8, 13, 16, 20-22].

Strukturierte Analyse digitaler Geschäftsmodelle für smart IPSS

Um die Potenziale zu nutzen, die sich durch smart IPSS ergeben, ist eine strukturierte Analyse der digitalen Geschäftsmodelle unerlässlich. Zur Komplexitätsreduktion wird ein Geschäftsmodell in Partialmodelle untergliedert. Dazu wird auf das Business Model Canvas als eine in der Praxis gebräuchliche Strukturierung zurückgegriff en, in dem die folgenden neun Partialmodelle unterschieden werden [9, 12]:
• Das Partialmodell Value Proposition beschreibt das Leistungsversprechen für den Kunden.
• In dem Partialmodell Customer Segments werden diejenigen Kundengruppen definiert, auf die das Leistungsversprechen abzielt.
• Das Partialmodell Key Resources fasst die Schlüsselressourcen, die zur Erfüllung des Leistungsversprechens notwendig sind, zusammen.
• Analog werden im Partialmodell Key Activities die zur Erfüllung des Leistungsversprechens erforderlichen Schlüsselprozesse zusammengestellt.
• Die Art und Struktur der Kosten, die zur Erfüllung des Leistungsversprechens anfallen, werden im Partialmodell Cost Structure beschrieben.
• Analog erfasst das Partialmodell Revenue Streams die Art und Struktur der Erlöse, die durch den Absatz des Leistungsversprechens generiert werden.
• Die Ausgestaltung der Geschäftsbeziehung zwischen Kunde und Anbieter liegt im Fokus des Partialmodells Customer Relationships.
• Das Partialmodell Key Partnerships beschreibt die Ausgestaltung der Geschäftsbeziehungen zu wichtigen Wertschöpfungspartnern, die zur Erfüllung des Leistungsversprechens erforderlich sind.
• Im Partialmodell Channels werden schließlich die Kommunikationskanäle definiert.
Anhand dieser Strukturierung werden im Folgenden die Besonderheiten digitaler Geschäftsmodelle für smart IPSS aufgezeigt und an dem durchgängigen Beispiel der Wartung einer Produktionsanlage verdeutlicht. In Bild 3 sind die zentralen Merkmale der verschiedenen Partialmodelle bei smart IPSS dargestellt [9, 12-13].


Bild 3: Digitale Geschäftsmodelle für smart IPSS [13].

Digital Value Proposition

Das Leistungsversprechen bei smart IPSS ist durch Autonomieorientierung geprägt. Mittels der intelligenten Leistungsmodule und Schnittstellen kann sich das smart IPSS selbstständig überwachen und steuern [18]. Das smart IPSS ist in der Lage, aktiv Informationen bezüglich seines Betriebszustands zu liefern und sich autonom an veränderte Betriebszustände anzupassen (Steuerung). Gleichzeitig ist auch eine eigenständige Verbesserung von Abläufen, z. B. hinsichtlich des Energieverbrauchs, sowie die Kommunikation mit den auf dem smart IPSS herzustellenden Produkten oder anderen Produktionsanlagen möglich. Für die Wartung bedeutet das in erster Linie, dass diese aktiv durch das smart IPSS angefordert wird. Diese Fähigkeit des smart IPSS erhöht den Kundennutzen erheblich, denn so werden durch Maschinenausfälle verursachte Kosten sowie Kosten für nicht notwendige Wartungen verringert.

Digital Customer Segments

Mit smart IPSS ergeben sich für den Anbieter Potenziale zur Erreichung neuer, ebenfalls an langfristigen Geschäftsbeziehungen interessierter [7] Kundengruppen. Mit dem Leistungsversprechen der Autonomie wird ein technologieorientiertes Kundensegment, welches eine technisch versierte Lösung präferiert, adressiert. Bei einer Wartung geht der Kunde bei einem smart IPSS davon aus, dass diese durch den Einsatz von eingebetteten Systemen möglichst reibungslos durchgeführt und in einem hohen Maße selbstständig von der Produktionsanlage initiiert und unterstützt wird.

Digital Key Resources

Bei digitalen Geschäftsmodellen sind Ressourcen für den Aufbau und die Nutzung der Leistungspotenziale der Sach- und Dienstleistungen sowie der technologischen Infrastruktur relevant. Das sind insbesondere die Hard- und Software für die Datenspeicher, die Aktoren und Sensoren sowie die eingebetteten Systeme. Darüber hinaus sind auch die Mitarbeiter entsprechend den neuen Anforderungen zu qualifizieren, d. h., sie benötigen Kenntnisse im Maschinenbau und in der Informatik. Diesen Humanressourcen kommt hier eine besondere Bedeutung zu [18, 23]. Ein Wartungsmitarbeiter muss z. B. auch im Umgang mit der Software des smart IPSS hinsichtlich der Anpassung der Netzwerkkonfiguration geschult sein.

Digital Key Activities

Das prägnante Merkmal hier ist die Dezentralisierung der Steuerung und Überwachung, welche durch das smart IPSS selbstständig durchgeführt werden [24]. Daneben gibt es bei digitalen Geschäftsmodellen zusätzliche Aktivitäten, die sich aus den Charakteristika von Industrie 4.0 ergeben. Diese umfassen in erster Linie die kontinuierliche Versorgung sämtlicher Wertschöpfungspartner mit den für sie adäquaten Informationen (autonome Dienstleistungen). Diese autonomen Dienstleistungen stellen einen zusätzlichen Nutzen für den Kunden dar, da dieser nicht warten muss, bis ein Mitarbeiter des Anbieters die Dienstleistung durchführt. Bei einer Wartung gibt das smart IPSS Informationen, welche Teile bzw. Sachleistungsmodule Probleme verursachen. Diese Informationen können direkt an den entsprechenden Lieferanten weitergeleitet werden und das entsprechende Teil wird bestellt. So werden Verzögerungen der Wartung durch Warten auf das Ersatzteil vermieden [18].

Digital Cost Structure

Die Kostenstruktur bei einem digitalen Geschäftsmodell ist maßgeblich durch die Kosten für den Aufbau der erforderlichen technologischen Infrastruktur determiniert. Hier sind vor allem die Anschaffungskosten für die notwendige Hard- und Software, z. B. für die Sensoren, Aktoren und Datenspeicher, zu nennen [22]. Die Transaktionskosten für die Verteilung von Informationen sind dagegen als gering einzustufen [23]. Für die automatisierte Abfrage bezüglich der Notwendigkeit einer Wartung des smart IPSS fallen somit kaum zusätzliche Kosten an. Zudem muss hierfür kein Mitarbeiter beansprucht werden, sodass sich Potenziale zur Einsparung von Personalkosten ergeben.

Digital Revenue Streams

Durch die neuen technischen Möglichkeiten bei smart IPSS ist eine transparente und differenzierte Abrechnung möglich. So ist ersichtlich, zu welchem Zeitpunkt das smart IPSS tatsächlich gewartet werden muss, welche konkreten Teile ersetzt werden müssen und wie lange ein Mitarbeiter dafür voraussichtlich braucht [24]. Außerdem ergeben sich durch den höheren Kundennutzen neue Erlösquellen, denn der Anbieter kann an den Ressourceneinsparungen des Kunden durch das smart IPSS beteiligt werden.

Digital Customer Relationships

Bei Industrie 4.0 wird die Kommunikation innerhalb der Geschäftsbeziehung durch die Nutzung gemeinsamer Schnittstellen zwischen den Systemen des Anbieters und des Kunden unterstützt [25]. Durch den echtzeitfähigen Informationsaustausch kann der Anbieter sehr zeitnah auf veränderte Anforderungen des Kunden reagieren. Dies intensiviert die Kundenbindung und fördert eine langfristige Geschäftsbeziehung [7]. Über diese Schnittstellen kann das smart IPSS selbstständig mit dem Anbieter kommunizieren und den Bedarf zur Wartung melden. An dieser Stelle werden die Mitarbeiter von Anbieter und Kunde durch 11 die Autonomieorientierung des smart IPSS entlastet.

Digital Key Partnerships

Auch die Geschäftsbeziehungen zu den Lieferanten und Wertschöpfungspartnern erfahren durch Industrie 4.0 eine grundlegende Änderung. Bei digitalen Geschäftsmodellen wird die Wertschöpfung im Rahmen der vertikalen und horizontalen Integration engmaschig miteinander verknüpft. Außerdem können Daten über standardisierte Schnittstellen in Echtzeit und automatisiert ausgetauscht werden. Dadurch ist es für die Wertschöpfungspartner und Lieferanten möglich, bei veränderten Rahmenbedingungen zeitnah zu reagieren [15, 25, 26]. Für den Anbieter ergeben sich Potenziale zur Reduzierung der manuellen Koordination und zur Vorbeugung von Verzögerungen durch fehlenden Informationsaustausch. Der Informationsaustausch in Echtzeit führt auch dazu, dass bei einer Wartung die entsprechenden Wertschöpfungspartner frühzeitig Informationen über den Zeitpunkt und die Dauer der Wartung erhalten und die notwendigen Anpassungen in ihrer Produktionsplanung vornehmen können.

Digital Channels

Die Kommunikation erfolgt meist von Maschine zu Maschine. Das smart IPSS kommuniziert autonom mit anderen Produktionsanlagen und kann sich so mit diesen abstimmen. Falls das smart IPSS gewartet wird, können sich die anderen Produktionsanlagen daran anpassen. So fahren diese dann ihre Auslastung herunter, um Wartezeiten der Produkte zwischen den Bearbeitungsschritten und damit verbundene Lagerzeiten vor dem smart IPSS zu verringern. Hier ergeben sich sowohl für den Anbieter als auch für den Kunden Potenziale zur Einsparung von Ressourcen, z. B. hinsichtlich Lagerkapazität und Energieverbrauch der Produktionsanlagen.

Fazit

Industrie 4.0 führt nicht nur zu Produktveränderungen von IPSS zu smart IPSS. Vielmehr erfordern smart IPSS grundlegend veränderte digitale Geschäftsmodelle. Dies stellt die Anbieter vor große Herausforderungen. Für eine erfolgreiche Umsetzung digitaler Geschäftsmodelle ist eine genaue Betrachtung der Funktionsweise unerlässlich. Im Rahmen der nach neun Partialmodellen strukturierten Analyse werden die charakteristischen Merkmale von digitalen Geschäftsmodellen für smart IPSS herausgearbeitet. Hier sind vor allem die Autonomieorientierung als neues Leistungsversprechen und die Dezentralisierung der Leistungserstellungsprozesse von Bedeutung. Darüber hinaus werden Potenziale, die sich durch das Angebot von smart IPSS für Anbieter und Kunde ergeben, verdeutlicht. Ein Beispiel hierfür sind die Kosteneinsparungen durch die Vermeidung von Maschinenausfällen. Durch diese systematische Analyse wird eine wertvolle Hilfestellung für Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau auf dem Weg zu Industrie 4.0 geleistet.

Schlüsselwörter:

Geschäftsmodelle, industrielle Produkt-Service Systeme, Autonomieorientierung, Dezentralisierung

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