Für die Digitalisierung der Fertigungsindustrie ist es notwendig, dass Unternehmen in neuen Partnerkonstellationen kollaborieren, um neuartige digitale Services anzubieten. Die Zusammenarbeit bei der Entwicklung von den entstehenden Service Ökosystemen hat einen großen Einfluss auf die später möglichen Geschäftsmodelle. Im vorliegenden Beitrag werden anhand eines Beispielprojektes für die Entwicklung einer Digital Twin Plattform Spannungsfelder und Lösungsmechanismen vorgestellt, die beim Aufbau von digitalen Softwareplattformen und Service Ökosystemen auftreten können. Die Spannungsfelder erstrecken sich über alle Projektphasen und resultieren aus drei Faktoren: einer fehlenden gemeinsamen Weltsicht, dem Bedürfnis nach lokaler Optimierung sowie einem Fokus auf Effizienzsteigerungen statt Innovationen. Abschließend werden Leitfragen formuliert, mit denen Spannungsfelder identifiziert werden können, um Lösungsmechanismen zu entwickeln und somit die erfolgreiche Gestaltung eines Service Ökosystems sicherzustellen.
1 Einleitung
Die fortschreitende Digitalisierung führt in immer mehr Bereichen unserer Gesellschaft zu einem Wandel. Zahlreiche technische Innovationen und die Globalisierung verändern die Wirtschaft zunehmend. Kaum eine Branche in Deutschland ist von diesen Veränderungen mehr betroffen als der Maschinenbau. Bereits im Jahr 2011 wurde durch die Bundesregierung die Hightech-Strategie entwickelt, um die Digitalisierung und Automatisierung des Maschinenbausektors, genannt Industrie 4.0 (I4.0), voranzutreiben und den Wirtschaftsstandort zu sichern (Kagermann et al. 2013). Auch in der Wirtschaft sind zahlreiche I4.0 Initiativen mit diesem Ziel zu beobachten, wie die Open Industry Alliance 4.0 mit Industriegrößen wie Siemens, SAP, Kuka und Microsoft.
Dieser Wandel bedeutet für den Maschinenbau, wie für viele andere Branchen auch, dass die Unternehmen in neuen Partnerkonstellationen zusammenarbeiten müssen, um neuartige digitale Services anbieten zu können. Dies wird durch digitale Plattformen (Software-Kern mit komplementären Diensten) ermöglicht, die das Zentrum der entstehenden sogenannten Service Ökosysteme bilden, in denen verschiedene Akteure Services austauschen, um gemeinsam Wert zu schöpfen (Hein et al. 2019). Die Gestaltung dieser digitalen Plattformen prägt deren Nutzungsmöglichkeiten und damit die gemeinsame Wertschöpfung sowie die Geschäftsmodelle der Akteure im Ökosystem (Blaschke et al. 2019). Somit sind vor allem der Entwicklungsprozess von digitalen Plattformen und dessen Ergebnis von großer Bedeutung, da sie das spätere Zusammenwirken der Akteure im Ökosystem bestimmen. Studien bestätigen die Vermutung, dass Gestaltungsentscheidungen von Plattformbetreibern (wie zum Beispiel spezielle Funktionen) die Geschäftsaktivitäten der beteiligten Ökosystemakteure beeinflussen (Li et al. 2018), wobei ungünstige Entscheidungen auch den Geschäftsaktivitäten der Akteure schaden können. In Forschung und Praxis ergibt sich hieraus die Notwendigkeit, die Gestaltung von digitalen Plattformen genauer zu untersuchen (De Reuver et al. 2018).
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In diesem Kontext spielen Digitale Zwillinge, im englischen Digital Twins (DTs), als eine I4.0-Technologie, welche eine physische Maschine mit einem virtuellen Modell verbindet, um datengetriebene Dienste wie Vorhersagen oder Simulationen bereitzustellen, eine wichtige Rolle (Klostermeier et al. 2018; Tao et al. 2019). Somit stellen DTs eine Technologie dar, die verschiedene Akteure im Maschinenbau über Dienste verknüpft und die Entstehung eines Service Ökosystems mit neuen digitalen Geschäftsmodellen ermöglicht. Es zeigt sich jedoch, dass bisherige DT Implementierungen oft isoliert und zu technisch sind und die Ergebnisse oft auf prototypischem Niveau bleiben, statt in ein Geschäftsmodell zu münden (Klostermeier et al. 2018). Im Kontext von I4.0 führen Spannungsfelder zwischen heterogenen Stakeholdergruppen dazu, dass die Verwirklichung der Digitalisierungsvision oft nicht erfolgreich umgesetzt werden kann. Beispielsweise können soziale Spannungsfelder zwischen Mensch und Technik zu negativen Reaktionen und Ablehnungen von Mitarbeitern und anderen Interessensgruppen führen (Ludwig et al. 2016). Besonders kritisch für Digitalisierungsprojekte ist es, dass die Manifestierung von nicht adressierten Spannungsfeldern zu organisationaler Trägheit (engl. inertia) führen kann, die den digitalen Wandel blockiert (Vial 2019). In diesem Zusammenhang konnten wir in mehreren Entwicklungsprojekten unterschiedliche Spannungsfelder zwischen den heterogenen und interdisziplinären Akteuren in Entwicklerteams aus dem späteren Service Ökosystem beobachten. Zur Auflösung der Spannungen konnten dedizierte Lösungsmechanismen beitragen, um den erfolgreichen Aufbau der digitalen Plattformen und den umgebenden Service Ökosystemen zu gewährleisten.
In diesem Beitrag zeigen wir praxisnah an einem konkreten Entwicklungsprojekt einer DT Plattform (digitale Plattform für die Verwaltung von DTs im Wertschöpfungsnetzwerk) im Maschinenbaukontext exemplarisch auf, wie bei einer aktiven Mitgestaltung einer digitalen Plattform einerseits Spannungsfelder entstehen, die die Bildung des Ökosystems beeinflussen und andererseits neue digitale Geschäftsmodelle und neue Wege der gemeinsamen Wertschöpfung im Ökosystem sichergestellt werden. Damit beantworten wir die Forschungsfrage, welche Spannungsfelder bei der Entwicklung von DT Plattformen im Ökosystem entstehen und wie diese gelöst werden können.
2 Digital Twin Plattformen und Service Ökosysteme
DTs sind eine digitale Technologie, die eine Verbindung zwischen einem physischen Objekt (z. B. einer Maschine) und einem virtuellen Abbild herstellt, und intelligente Dienste wie Vorhersagen oder Simulationen auf Basis von Daten bietet (Klostermeier et al. 2018). Dabei werden verschiedene Daten und Modelle zu einem gesamtheitlichen System kombiniert (Rosen et al. 2015). Zum Aufbau eines DTs müssen mehrere Komponenten berücksichtigt werden: eine physische Komponente, eine virtuelle Komponente, digitale Services, die Daten und eine Verbindung zwischen all diesen Komponenten (Tao et al. 2019). Es gibt eine breite Reihe von Anwendungen für DTs, die von der Produktgestaltung und Produktion bis hin zur Optimierung und Wartung reichen (Rosen et al. 2015; Tao et al. 2019). Ein Hauptschwerpunkt liegt dabei auf der datengetriebenen Steuerung, Simulation und Überwachung von Maschinen und Anlagen.
DTs in der I4.0 mit ihrem starken Fokus auf Services entlang der Wertschöpfungskette (Tao et al. 2019) sind ein Beispiel für den Trend der Platformization, bei der die Bereitstellung von Zugriff und Interaktionsmöglichkeiten um eine zentrale Menge von Services für verschiedene Stakeholder beschrieben wird (Benlian et al. 2018). Digitale Plattformen sind softwarebasierte Artefakte, bestehend aus einem zentralen Softwarekern mit Basisfunktionen und der erweiterten Plattform, wo komplementäre digitale Dienste (Services) bereitgestellt werden (De Reuver et al. 2018). Diese Plattformen werden zumeist eingebettet in sogenannte digitale oder Service Ökosysteme beschrieben. Die Ökosysteme umfassen die verschiedenen Akteure vom Plattformanbieter über Komplementäre, wie beispielsweise Softwareentwickler, bis zu Käufern und Verkäufern, die über die Plattform Transaktionen abwickeln (Blaschke et al. 2019).
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In dem in dieser Studie beschriebenen Forschungsprojekt war es das Ziel, eine Plattform (Softwarekern) zu entwickeln, die eine Bereitstellung und Verwaltung von DTs, deren Daten und Services (erweiterte Plattform) über mehrere Akteure hinweg ermöglicht. Somit können Lieferanten, Produzenten und Kunden in der Wertschöpfungskette digitale Services zu Maschinen erstellen und verwenden. Hierdurch entsteht in dem Projekt rund um die DT Plattform ein Service Ökosystem.
Zum gezielten Aufbau einer solchen digitalen Plattform und dem umgebenden Service Ökosystem sind Kollaborationen notwendig, nicht nur mit Partnern und Kunden, sondern zum Beispiel im Kontext der I4.0 mit verschiedenen Interessensgruppen wie Softwareentwicklern, Ingenieuren, Elektrotechnikern und Wissenschaftlern verschiedener Disziplinen (Lasi et al. 2014). Insbesondere in diesen heterogenen Entwicklungsprojekten entstehen Spannungsfelder zwischen den technisch orientierten Entwicklern, den nutzungsorientierten Anwendern und den theoretisch orientierten Wissenschaftlern. Wir zeigen an einem konkreten drittmittelgefördertem Entwicklungsprojekt für eine DT Plattform im I4.0-Kontext auf, wie Spannungsfelder beim Aufbau von Service Ökosystemen entstehen und abgebaut werden können.
3 Methodisches Vorgehen
In diesem Beitrag betrachten wir in einer Fallstudie (Yin 2018) ein mehrjähriges Forschungs- und Entwicklungsprojekt, welches Anfang 2019 startete und bis Ende 2022 läuft. Yin (2018) zufolge liegt die Stärke von Fallstudien in der reichhaltigen empirischen Beschreibung spezifischer Fälle eines Phänomens in ihrem realen Kontext, welches ein tiefergehendes Verständnis des Sachverhalts ermöglicht. Es werden vier Maschinenbauunternehmen (MB-Unternehmen) bei der gemeinsamen Entwicklung einer digitalen Plattform für das Verwalten von DTs in einem Ökosystem mit Produzenten, Lieferanten und Kunden begleitet. Dabei wirkt ein heterogenes Entwicklungsteam bestehend aus mehreren Softwareentwicklungsunternehmen (SW-Entwickler) und Wissenschaftlern aus den Bereichen Maschinenbau, Management und Wirtschaftsinformatik mit. Durch diese gezielte Fallauswahl (engl. purposeful sampling) wurde ein Entwicklungsteam betrachtet, bei dem eine reichhaltige Informationslage das Phänomen von Spannungsfeldern und Lösungsmechanismen im Kontext des Aufbaus von digitalen Softwareplattformen und Service Ökosystemen beleuchtet und daher umfangreiche Erkenntnisse erlaubt (Patton 2014).
Tab. 1 zeigt, welche Einsatzszenarien des DTs die vier MB-Unternehmen aus dem Entwicklungsteam planen. Nachfolgend werden die Szenarien der Studie kurz erläutert.
Der Maschinenbauer U1 plant, DTs zur Vertriebsunterstützung einzusetzen; hierbei sollen Virtual Reality (VR) Technologien genutzt werden, um den Kunden die späteren Sonderanfertigungen der Maschinen direkt vor Ort zeigen zu können. Diese Konfiguration wird als DT in der Planungsphase auf der digitalen Plattform gespeichert.
Maschinenbauer U2 und U3 arbeiten in einem Wertschöpfungsnetzwerk zusammen und planen, DTs für die Abbildung einer Lieferanten-Produzenten-Beziehung einzusetzen, bei der U3 Teile bzw. Baugruppen bei U2 anfertigen lässt. Dieses Zusammenspiel soll mit Hilfe der DT Plattform abgebildet werden. In diesem Szenario kommen DTs in der Produktionsphase einer Anlage zum Einsatz. Maschinenbauer U4 plant, DTs in der Betriebsphase einzusetzen. Dabei sollen Servicetechniker bei einem Serviceeinsatz an einer bei einem Kunden betriebenen Anlage durch von der DT Plattform zur Verfügung gestellten Daten wie Servicehistorie oder Wartungsverträge unterstützt werden.
Über die Laufzeit des Projektes hinweg fand eine Datensammlung und -auswertung statt. So wurden in der Planungsphase Fragebögen zur Anforderungsanalyse genutzt und Interviews und Workshops mit Mitarbeitern der vier MB-Unternehmen durchgeführt. In der Entwicklungsphase wurden Prototypen von VR-Anwendungen sowie Mock-Ups für Webanwendungen entwickelt und in der Nutzungsphase erneut Workshops und Interviews durchgeführt.
Um die im Projekt wahrgenommenen Hürden zu verstehen, wurden die auf verschiedene Art und Weise gesammelten Daten nach Events, die hinderlich wirken (Spannungsfelder) und nach Events, die förderlich wirken (Lösungsmechanismen) gecodet; diese Ergebnisse wurden durch eine Triangulation bestätigt (Yin 2018). Beispielsweise wurden bei Workshops unterschiedliche Softwarelösungen präsentiert; eine Analyse nachfolgender Interviews ergab jedoch, dass die MB-Unternehmen das Zusammenspiel dieser Softwarelösungen nicht wahrgenommen haben. In Beobachtungen z. B. in Projektmeetings konnte dieses wahrgenommene fehlende Zusammenspiel der Lösungen ebenfalls als wiederkehrendes Muster identifiziert werden. Als Reaktion auf dieses Problem wurde im Projekt die Entscheidung für die Entwicklung eines Referenzmodells getroffen.
4 Ergebnisse
In diesem Abschnitt werden in einer Fallstudie entlang der drei Projektphasen Planung, Entwicklung und Nutzung beobachtete Spannungsfelder, die beim Aufbau der DT Plattform und des umgebenden Service Ökosystems entstanden sind, beschrieben. Zu jedem Spannungsfeld wird der Lösungsmechanismus dargelegt, mit dem die Spannung im Projekt abgebaut wurde.
4.1 Die Planungsphase
Das erste Spannungsfeld (SF1) heterogene DT Verständnisse entstand, da SW-Entwickler sich sehr auf technische Einzelaspekte wie die Verwaltungsschale und z. B. bestimmte technische Protokolle fokussierten. Die MB-Unternehmen hingegen bezogen sich in ihrem DT Verständnis stark auf ihre eigenen Szenarien. Die wissenschaftlichen Mitglieder des Entwicklerteams definierten DTs abstrakter als soziotechnisches System. Dieses Spannungsfeld erschwerte grundsätzlich die gemeinsame Entwicklung und den Aufbau des Ökosystems. Als Lösungsmechanismus (LM1) wurde eine Synchronisierung zum DT Verständnis verwendet. Dabei wurde ein morphologischer Kasten erarbeitet (siehe Abb. 1), der DT Charakteristika aus der Literatur in Anlehnung an Arbeitssysteme, welche das Zusammenspiel von Menschen und Technik abbilden (Alter 2013), anordnet. Die MB-Unternehmen, SW-Entwickler und Wissenschaftler konnten in einer Fokusgruppendiskussion (15 Teilnehmer, 1–2 pro Entwicklungspartner, die jeweils das Projekt intern geleitet haben) ihr DT Verständnis in dem morphologischen Kasten durch Ankreuzen eintragen. In Abb. 1 sind die Charakteristika, auf deren Relevanz sich die Teilnehmer einigen konnten, grau dargestellt.
Abb. 1
Morphologischer Kasten mit DT Charakteristiken
×
Nachfolgend werden die Ergebnisse zusammengefasst. DTs werden in der Literatur in verschiedenen strategischen Einsatzkontexten diskutiert, darunter Produktlebenszyklus Management, Product-Service-Systeme, Nachhaltigkeitsmanagement oder Vertriebsmanagement (Kritzinger et al. 2018; Negri et al. 2017). Die Hauptverwendungszwecke oder -kontexte von DTs innerhalb des Entwicklungsteams sind die ersten beiden, d. h. eine Abbildung des Lebenszyklus eines Produkts ist der primäre Fokus. Im Kontext der DTs wird auf einem hohen Abstraktionsniveau von den Prozessphasen Planung, Entwicklung und Nutzung gesprochen. In den Prozessphasen werden unterschiedliche Aktivitäten diskutiert, wie die Simulation eines Produkts in der Planungsphase, die dynamische Reaktion auf unerwartete Ereignisse in der Entwicklungsphase oder die Zustandsüberwachung in der Nutzungsphase (Holler et al. 2016; Ríos et al. 2015). In der betrachteten DT Fallstudie ist vor allem die Planungsphase relevant. Zusätzlich wird vor allem eine interne Nutzung sowie eine DT Nutzung beim Kunden angestrebt.
DTs können auf verschiedenen Produktebenen existieren, der Ebene von Komponenten, Systemen oder Systemen aus Systemen (Tao et al. 2019). DTs können auf diesen Produktebenen verschachtelt existieren, d. h. ein DT auf Komponenten-Ebene kann Teil eines DTs auf System-Ebene sein. Die Fokusgruppe zeigte, dass für die geplante Plattform DTs auf der mittleren und der unteren Ebene wichtiger sind.
Informationen sind ein wichtiges Element der heutigen Wertschöpfung, zum Beispiel in Form von Aufträgen, Rechnungen, oder Stammdaten, die zur Erzeugung von Produkten und Dienstleistungen verwendet werden. Im Diskurs über DTs liegt der Schwerpunkt auf den Daten und Analysen, die mit einem DT erzeugt werden können. In der betrachteten Fallstudie ist vor allem die Visualisierung von deskriptiven Analysen neben Diensten wie Zustandsüberwachung aber auch Konfiguration relevant.
Für DTs ist die technologische Verknüpfung zwischen dem physischen Produkt und dem virtuellen Modell essentiell. Eine unidirektionale Verbindung ermöglicht entweder ein digitales Auslesen einer Maschine oder eine physische Veränderung einer Maschine durch einen digitalen Befehl, während eine bidirektionale Verbindung beide beschriebenen Szenarien zulässt (Kritzinger et al. 2018). Die Diskussion zeigte, dass eine umfassende Interkonnektivität zwischen den Hälften der DTs noch nicht geplant wird und stattdessen bereits vorhandene Funktionen der Maschinen verwendet werden, um DT Charakteristika zu realisieren. Zusätzlich wurde das Bereitstellen der digitalen Modelle im MB-Unternehmen oder bei Cloud-Anbietern als relevant eingestuft. Die Einigung auf die wichtigsten DT Charakteristika trug deutlich zur Entwicklung eines gemeinsamen Verständnisses von DTs für das Entwicklungsteam bei.
4.2 Die Entwicklungsphase
In der Entwicklungsphase wurden drei weitere Spannungsfelder identifiziert. Im zweiten Spannungsfeld (SF2) konnten wir beobachten, dass eine gemeinsame Vision der zu entwickelnden digitalen Plattform fehlte. Durch die Anlehnung an die internen digitalen Infrastrukturen der MB-Unternehmen entstanden darüber hinaus die Spannungsfelder (SF3) spezialisierte Einzellösungen, die noch technisch zu integrieren waren und (SF4) fehlende nutzungsorientierte Gestaltung.
Das zweite Spannungsfeld (SF2) der fehlenden gemeinsamen Visionen der zu entwickelnden digitalen Plattform begründet sich zum Teil durch das heterogene DT Verständnis und zum Teil durch das Fehlen von gemeinsamen Gestaltungsleitsätzen.
Als Lösungsmechanismus (LM2) einigte man sich auf drei übergeordnete Gestaltungsprinzipien für die DT Plattform (Wache and Dinter 2021). Das erste Prinzip lautet Cyber-physische (Re‑) Konfigurierbarkeit. Dieses Prinzip beschreibt, dass die DT Plattform ein Konfigurationssystem umfassen soll, welches zum einen die physische Maschine und zum anderen die damit verbundenen Dienste konfigurierbar macht.
Als zweites Gestaltungsprinzip verständigte sich das Entwicklungsteam auf Produkt Smartness. Dieses Prinzip beschreibt, dass die Maschinen und Anlagen, die über die DT Plattform verwaltet werden, mit konkreten daten-getriebenen Diensten verknüpft werden sollen. Durch diese Dienste, die dann die Akteure abrufen können, wird die Maschine oder Anlage smart.
Als drittes Gestaltungsprinzip legte das Entwicklungsteam fest, dass es eine digitale Plattform als zentrales Verbindungselement geben soll. Durch die Fokussierung dieses Gestaltungsprinzips auf die unternehmensübergreifende Plattform statt auf einzelne DT Implementierungen in getrennten MB-Unternehmen wird der Aufbau eines digitalen Ökosystems gefördert. Es konnte ein Bogen zwischen der technischen Sicht auf den DT, den nutzungsbezogenen Diensten und der ganzheitlichen Sicht des DTs in einem Ökosystem mit vielen Akteuren geschaffen werden.
Als Lösungsmechanismus (LM3) zu den verschiedenen spezialisierten Lösungen (SF3) wurden die Best Practices des Entwicklungsteams durch die Integration der Lösungsansätze zu einem Referenzmodell zusammengeführt. Eine Anwendungsfallsicht im Modell erfasst die konkreten Szenarien der Unternehmen und eine Architektur-Sicht bildet die konkreten technischen Lösungen der Entwickler ab (Wache et al. 2022). Durch die Integration der verschiedenen Instanzbestandteile im Referenzmodell und die integrierte Weiterentwicklung der Einzellösungen wurde auch das angestrebte übergreifende Konzept der wissenschaftlichen Partner adressiert.
Als Lösungsmechanismus (LM4) nutzungsorientierte Ausarbeitung über Oberflächenprototypen wurden die implementierten Einzelentwicklungen, wie VR-Konfigurator, Ersatzteilnachbestellung oder Service-Fall-Abwicklung, zunächst in einem Web-Anwendungsprototypen zusammengezogen, wodurch die Unternehmen entlang der Nutzungsszenarien, vom Kunden über den Produzenten zum Lieferanten navigieren konnten (Wache and Dinter 2021). Hierdurch konnte das Entwicklungsteam die technischen Einzellösungen erstmals im Nutzungskontext evaluieren und mögliche Einsatzzwecke, die vielleicht vorab nicht geplant wurden, durchdenken.
4.3 Die Nutzungsphase
In der Nutzungsphase entstand das Spannungsfeld (SF5) mangelnde Integration in die Geschäftsmodelle. Das Entwicklungsteam stellte sich die Frage, ob das Ziel einer sofortigen Effizienzsteigerung des aktuellen oder eine zukünftige strategische Veränderung des Geschäfts besser wäre. Als Lösungsmechanismus (LM5) wurden Geschäftsmodellworkshops durchgeführt (Gassmann et al. 2015), um eine Exploration und Navigation von Geschäftsmodell-Optionen zu DT Plattformen zu ermöglichen.
Obwohl U1 zunächst die Optimierung des operativen Vertriebsprozesses durch die Nutzung von VR-Technologie anvisiert hatte, wurde in den Workshops festgestellt, dass darüber hinaus ebenfalls das Experience Selling, bei dem das Kundenerlebnis im Vordergrund steht, relevant ist. So könnte der Kunde bei einer geführten Konfiguration mit Hilfe einer VR-Brille die spätere Anlage erleben, während der Vertriebsmitarbeiter die Anforderungen des Kunden in Echtzeit mittels Veränderungen an der virtuellen Anlage umsetzt.
U2 und U3 zielten vor allem auf die Vereinfachung der Teilenachbestellung. So bietet U3 seinen Kunden eine Webseite an, auf der der Status einer Anlage eingesehen und Ersatzteile nachbestellt werden können. In den Workshops wurde dieser Fokus um die Sichtweise des Object Self Services erweitert. Dabei wird eine Anlage dazu befähigt, ihren Status selbstständig einschätzen und im Bedarfsfall Ersatzteile nachbestellen oder andere Services im Ökosystem auslösen zu können.
U4 plante eine datengestützte Verbesserung seines operativen Wartungsprozesses. Durch die Workshops identifizierte U4 die Möglichkeit neuer Werteversprechen in ihrer Wertschöpfungskette. Statt einer reinen Datenunterstützung des vorigen Wartungsprozesses, bei der ein Servicetechniker vor Ort auf relevante Daten zugreifen kann, setzt U4 nun eine Volldigitalisierung des Wartungsprozesses mittels Fernwartung um. Neben den beschriebenen wurden ebenfalls weitere Modelle wie Revenue Sharing, Pay What You Want oder Single Point of Contact für die zukünftige Gestaltung des Ökosystems diskutiert.
Durch diesen Ansatz konnte eine Balance zwischen Kurz- und Langzeitstrategie für die Nutzung zwischen den MB-Unternehmen erarbeitet werden. Es zeigte sich als Ergebnis, dass über die konkreten Entwicklungen hinaus Geschäftsmodellanpassungen, z. B. das Positionieren des eigenen Betriebes hin zum digitalen Dienstleister diskutiert wurden.
5 Diskussion und Fazit
Durch die agile Entwicklung der DT Plattform überschnitten sich die Phasen Planung, Entwicklung und Nutzung und wurden zyklisch durchlaufen. Daraus resultiert unsere Beobachtung, dass auch die Spannungsfelder zyklisch durchlaufen wurden. Somit musste während des Aufbaus der DT Plattform und des darum entstehenden Ökosystems immer wieder geprüft werden, welche Spannungen zwischen den Akteuren abgebaut werden mussten.
Die beobachteten Spannungsfelder entstanden, da die verschiedenen Mitglieder aus dem Entwicklungsteam, die das zukünftige Service Ökosystem aufbauen, unterschiedliche Interessen verfolgten. Die beteiligten MB-Unternehmen strebten nach individuellen Szenarien, oft mit dem Fokus spezifische vorhandene Dienste oder Produkte zu optimieren oder zu ergänzen. Die SW-Entwickler strebten nach konkreten technischen Lösungen und der Integration neuer technischer Schlüsselressourcen in die Wertschöpfung. Die wissenschaftlichen Partner strebten nach übergreifenden Konzepten und Implementierungen und fokussierten das veränderte Zusammenwirken der Akteure im Service Ökosystem.
Wir konnten die fünf Spannungsfelder (SF1) heterogene DT Verständnisse, (SF2) fehlende gemeinsame Visionen, (SF3) spezialisierte Einzellösungen, (SF4) fehlende nutzungsorientierte Gestaltung, und (SF5) mangelnde Integration in die Geschäftsmodelle identifizieren. Zusätzlich zeigen wir auf, dass fünf Lösungsmechanismen in dem DT Entwicklungsprojekt unserer Fallstudie die Spannungen abbauen und somit Störungen im Aufbau der DT Plattform und dem umgebenden Ökosystem beheben konnten. Die Lösungsmechanismen (LM1) Synchronisierung zum DT Verständnis, (LM2) übergeordnete Gestaltungsprinzipien, (LM3) Integration der Lösungsansätze zu einem Referenzmodell, (LM4) nutzungsorientierte Ausarbeitung über Oberflächenprototypen, und (LM5) Exploration und Navigation von Geschäftsmodell-Optionen sind fallspezifische Lösungen.
Auch in anderen Projekten zum Aufbau von DT Plattformen oder verwandten digitalen Plattformen und Ökosystemen sind ähnliche Spannungsfelder zu erwarten (Klostermeier et al. 2018). Sie werden nach unseren Beobachtungen im DT Beispiel in digitalen Ökosystem- statt in unternehmensinternen Projekten verursacht, da hier die fehlende gemeinsame Weltsicht die Zusammenarbeit stark beeinflusst (Lusch and Nambisan 2015). Zusätzlich wird bei Digitalisierungsprojekten in Ökosystemen oft ein lokales Optimum für das eigene Unternehmen statt der besten Lösung im Gesamtsystem angestrebt (Hein et al. 2019) und des Weiteren auf Effizienzsteigerung statt Geschäftsmodellinnovation durch digitale Technologien gesetzt (Vial 2019). Bei dem Projekt in unserer Fallstudie entstanden daraus sowohl technikbezogene (SF1/3/5) als auch nutzungsbezogene (SF2/4/5) Spannungsfelder (siehe Tab. 2).
Tab. 2
Klassifizierung der beobachteten Spannungsfelder beim Ökosystemaufbau
Ursache
Technikbezug
Nutzungsbezug
Fehlende gemeinsame Weltsicht
SF1: Heterogene DT Verständnisse
LM1: Synchronisierung zum DT Verständnis
SF2: Fehlende gemeinsame Visionen
LM2: Übergeordnete Gestaltungsprinzipien
Lokale Optimierung
SF3: Spezialisierte Einzellösungen
LM3: Integration der Lösungsansätze zu einem Referenzmodell
SF4: Fehlende nutzungsorientierte Gestaltung
LM4: Nutzungsorientierte Ausarbeitung über Oberflächenprototypen
Effizienzfokus
SF5: Mangelnde Integration in die Geschäftsmodelle
LM5: Exploration und Navigation von Geschäftsmodell-Optionen
Um ihre Perspektiven zu synchronisieren, sollten sich die Entwicklungsteams wiederkehrend die folgenden Leitfragen stellen, welche die Erfahrungen aus dem von uns beobachteten Entwicklungsprojekt bündeln, um sich die Spannungsfelder im Ökosystemaufbau bewusst zu machen, damit sie gelöst werden können. Die Fragen können in einem Workshop genutzt werden, indem zunächst die derzeitigen und ggf. die zukünftigen Stakeholder die jeweils eigene Perspektive beantworten, diskutieren und dann gemeinschaftlich die Ökosystemperspektive entwickeln. Als mögliche Abwandlung könnte nach der Diskussion der eigenen Perspektive jeder Stakeholder eine eigene Ökosystemperspektive entwickeln, bevor eine Zusammenführung erfolgt.
Unternehmensperspektive
SF1: Welches Verständnis der digitalen Technologie haben wir?
SF2: Welche Zielvision haben wir?
SF3: Wie stellen wir uns das Gesamtsystem mit allen Akteuren im Ökosystem vor?
SF4: Wie wollen wir die digitale Plattform im Ökosystem nutzen?
SF5: Welche Geschäftsmodelle ermöglicht uns die digitale Plattform?
Ökosystemperspektive
SF1: Was ist unser gemeinsames Verständnis der digitalen Technologie?
SF2: Was ist unsere gemeinsame Zielvision?
SF3: Führen unsere Vorstellungen und Einzelentwicklungen zu einem stimmigen Gesamtsystem?
SF4: Wie wollen wir gemeinsam die digitale Plattform im Ökosystem nutzen?
SF5: Wie führt die gemeinsame Wertschöpfung mit der digitalen Plattform zu einem übergeordneten Geschäftsmodell?
Durch die Stellung und Beantwortung dieser Leitfragen in den Spannungsfeldern können Entwicklungsprojekte eigene Lösungsmechanismen entwickeln, um Störungen des Aufbaus der digitalen Plattform zu adressieren.
Unsere Erkenntnisse basieren auf einem einzelnen Entwicklungsprojekt, welches sich auf DTs als digitale Technologie in der Branche des Maschinen- und Anlagenbaus fokussiert. Obwohl möglicherweise nicht alle Erkenntnisse auf andere DT oder sogar I4.0 Projekte übertragbar sind, denken wir, dass die Spannungsfelder und Lösungsmechanismen wichtige Anhaltspunkte für ähnliche Projekte bieten können, um Spannungen während des Aufbaus von digitalen Plattformen und Service Ökosystemen abzubauen.
In zukünftiger Forschung wäre es interessant und wichtig herauszuarbeiten, inwieweit diese Spannungen Hindernisse in den Entwicklungsprojekten darstellen oder ob der Wechsel zwischen Spannung und Auflösung ein Erfolgsfaktor ist, der die verschiedenen Parteien im Projekt und im Ökosystem synchronisiert.
Förderung
Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt Co-TWIN wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Programm „Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen“ (Förderkennzeichen 02P17D146) gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.
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