IP-Schutz in Industrie 4.0: Forum Seminar in Heidelberg zeigt den Weg vom digitalen Geschäftsmodell bis zum Patentanspruch

Wie lassen sich digitale Geschäftsmodelle mit Digitalpatenten schützen? Das war die zentrale Frage, die in Heidelberg am 20-21. März zwischen Industrievertretern und Patentanwälten, gemeinsam mit den Experten Prof. Dr. Wurzer und PA Dr. Neidlein diskutiert wurde [Seminarflyer]. Aufgezeigt wurde anhand vieler Praxisfälle, wie der Weg von der Geschäftsmodellbeschreibung über die IP-Strategie zur Anwendung von IP in IoT-Lösungen und Industrie 4.0 Szenarien funktioniert. Die aktuelle Industriepraxis in Deutschland wurde präsentiert und den US-Erfahrungen gegenübergesellt. IP-Strategien zum Geschäftsmodellschutz in digitalen Wertschöpfungsketten wurden in eigenen Workshops-Sitzungen durch die Teilnehmer selbst erarbeitet. Die Teilnehmer haben in den Workshops mit den Methoden und Werkzeugen der 360° IP Strategie digitale B-to-B und B-to-C Geschäftsmodelle analysiert, IP-Ansätze identifiziert und IP-Design erläutert. Ebenso wurde gezeigt, wie solche Strategien dauerhaft in die betriebliche Praxis umgesetzt und gesteuert werden.

Die Teilnehmer waren sehr zufrieden und machen sich an die eigenen Umsetzungen in ihren Unternehmen und für die Mandanten.

„Vielen Dank für die dynamischen Vorträge“.
Dr. Alexander Brinkmann, IP-Manager, Otto Bock Healthcare GmbH

„Das Seminar führt in das Thema Digitalpatent und Industrie 4.0 sehr praxisnah ein. Die zwei Tage waren für meine zukünftige Praxis hilfreich und haben mir wichtige Impulse für Veränderungen gegeben“. Rüdiger Baumann, Head of IP Management, Peri GmbH.

„Guter Anstoß zur Denkweise in Industrie 4.0. Die Fallbeispiele helfen die Praxis von IP-Design zu verstehen. Tolle Horizonterweiterung mit Anregungen zum Um- und Weiterdenken“.
Stefan Wörner, Entwicklungsingenieur, Römheld GmbH.

„Tolles Seminar, es wird anhand vieler Fallbeispiele aus der Praxis erläutert, wie man mit Digitalpatenten Industrie 4.0-basierte Geschäftsmodelle schützt“.
Stephan Ising, IP Stratey Expert, ThyssenKrupp IP GmbH

Fallstudie Claas: Digital Farming (Fallstudie bestellen)

Anhand verschiedener Praxisfälle wurde die IP-Design-Methodik für IoT- und Industrie 4.0-Lösungen aufgezeigt. Das Landmaschinenunternehmen Claas hat sich schon früh den Herausforderungen der Effizienzsteigerung durch die Digitalisierung gestellt. Claas hat konsequent auf intelligente Produkte, ein vernetztes Eco-System und den Schutz des Geschäftsmodells durch IP-Design gesetzt. In einer sehr dynamischen Branche mit starkem Anpassungs- und Effizienzdruck musst Claas durch digital Farming und Precision Farming attraktiv für seine Kunden und Partner bleiben. Der klassische Weg im landwirtschaftlichen Maschinenbau durch Automatisierung Effizienzgewinne zu erzielen war der Weg von der manuellen zur maschinellen und automatisierten Maschine mit kontinuierlichem Größenwachstum. Doch sowohl die Anforderung nach Transportabilität und Eigenmobilität, als auch die schädliche Bodenverdichtung durch das Eigengewicht der Maschinen setzte schon in den frühen 2000er Jahren dieser Branchenlogik ein Ende.

Diese Überlegungen führten zu neuen und digitalen Geschäftsansätzen. Die Kunden wollen keine Maschinen kaufen, sondern Produktivität haben. Letztlich ist es das Ziel der Landwirte den eigenen Ernteertrag zu maximieren unter den Rahmenbedingungen von gegebener Landfläche, Bodenqualität und Witterungsbedingung. Die Effizienzsteigerung muss durch intelligentere Lösungen erreicht werden, dies gelingt durch Datenerfassung und –verarbeitung, durch Elektronik, Software, Telematik, Sensorik und Vernetzung. Beispielsweise wird der Ernteertrag zusammen mit Positionsdaten zu einer Bodenertragskarte verdichtet und damit durch individuelles ausbringen von flächenoptimiertem Dünger sowohl Ressourcen eingespart, als auch der Ertrag optimiert. Ein ebenso datanbasiertes Verfahren wird bei der Herbizitausbringung verwendet. Die zu diesen IoT und Industrie 4.0 Lösungen gehörenden Digitalpatenttypen wurden vorgestellt.

Fallstudie Rittal: Smart Production mit digitalem Zwilling in der Wertschöpfungskette (Fallstudie bestellen)

Rittal ist der weltweit führende Systemanbieter für Schaltschränke, Stromverteilung, Klimatisierung, IT-Infrastruktur und die zugehörigen Services. Ein Industrieschaltschrank ist ein Gehäuse für elektrische und elektronische Komponenten einer industriellen Anlage, wie zum Beispiel einer Werkzeugmaschinen, einer Anlage oder einer Fertigungseinrichtung. Der einfachste Fall eines Schaltschranks enthält nur Klemmen auf Klemmleisten um verschiedene Komponenten einer Anlage elektrisch und mechanisch übersichtlich zu verbinden, dann spricht man von einem Klemmen- oder Verteilerkasten. Durch den Schrank wird eine mechanische und gegebenenfalls auch klimatische Entkopplung von der Umwelt erreicht. Die Komponenten werden vor Staub und Wasser geschützt, der Innenaufbau ist strukturiert und wartungsfreundlich, Überhitzung wird durch Kühlung verhindert, die Bauteile auch vor elektromagnetischer Beeinflussung geschützt. Auch ein versehentliches Berühren stromführender Teile und Verbindungen kann so unterbunden werden.

Rittals Schaltschrankprodukte sind Teil einer Systemplattform in der die Produkte, Engineering-Lösungen und Service integriert sind. Schaltschränke sind in der Regel Sonderlösungen als Schaltzentrale für Maschinen und Anlagen in der Industrie oder als Computer-Rack für Rechenzentren. Entscheidender Wettbewerbsvorteil von Rittal ist die weitgehend bruchlose Wertkettenorganisation von der Entwicklung, dem Engineering, den Produkten und dem Service. So lässt sich die Stromversorgung optimieren, die hohe Energieeffizienz bei der Kühlung erreichen und komplette Rechenzentren gestalten.

Der Begriff Industrie 4.0 bezeichnet in erster Linie die Verbindung der digitalen Welt des Internets mit den konventionellen Prozessen, Komponenten und Diensten der produzierenden industriellen Wirtschaft. Dabei geht es vor allem um die horizontale und vertikale Vernetzung entlang von industriellen Wertschöpfungsketten mit Verlagerung der Wertschöpfung und Steuerungskompetenz von oben nach unten. Die Grundüberlegung des Internets der Dinge hat in den letzten Jahren in der praktischen Umsetzung einen hohen Reifegrad erreicht und es erfolgt nun die Implementierung in den verschiedensten Anwenderbranchen. Diese Digitalisierung im Produktionssektor wird summarisch unter dem Begriff Industrie 4.0 verstanden. Diese digitale Transformation der Produktion führt dazu, dass Produktionsprozess und –abläufe deutlich transparenter werden und dadurch sowohl flexibilisiert als auch optimiert werden können. Grundkennziffern wie Maschinenauslastung, Produktivität und individuelle Leistungs- und Produktkombinationen werden so verbessert und mit Hilfe von cyber-physischen Systemen umgesetzt.

Schaltschränke bestehen aus einer Vielzahl von Klemmen, Drähten sowie anderen passiven und aktiven Komponenten. Praktisch jeder Schaltschrank ist eine individuelle Anfertigung für den jeweiligen Anwendungsfall. Somit ist die mechanische Bestückung beim Schaltschrankbauer sowie die Verdrahtung der Komponenten eine langwierige und häufig noch manuelle Aktivität. Tatsächlich liegt in dieser Stufe der Wertschöpfungskette von der Planung und Konzeptionierung des Schaltschranks bis zur Verwendung in der industriellen Anwendung der höchste Effizienzgewinn durch Digitalisierung und die Anwendung von Industrie 4.0-Ansätzen.

 

Prinzipskizze der industriellen Wertschöpfungskette im Schaltschrankbau

Prinzipskizze der industriellen Wertschöpfungskette im Schaltschrankbau

Eine Lösung ist es, Stromlaufpläne und Konstruktionszeichnung in modulare und funktionale Einheiten zu unterteilen. Solche Einheiten müssen dann gemäß der jeweiligen Funktion nur einmal konstruiert und geprüft werden und können dann im Engineering mehrfach verwendet werden. Das sind Ansätze, wie sie beispielsweise aus dem Engineering von Logikkomponenten und integrierten Schaltkreisen bekannt sind. Für eine weitere Effizienzsteigerung ist der Schlüssel die 3D Konstruktion. In der Architektur, im allgemeinen Bauwesen und auch im Maschinen- und Anlagenbau ist das dreidimensionale Konstruieren längst Standard. Stand 2017 werden bei der Schaltschrankfertigung jedoch noch über 90 Prozent aller Projekte mit zweidimensionalen Engineeringdaten durchgeführt. Das führt regelmäßig in der Fertigung der Schaltschänke zu Problemen, da räumliche Kollisionsprüfungen bei 2D-Daten nicht möglich sind. So erkennt der Schaltschrankbauer solche Kollisionen erst beim tatsächlichen Einbau und muss improvisieren und umkonstruieren. Auch die individuelle Anpassung beispielsweise das Stanzen von Durchbrüchen oder das Anbringen von Kabelkanälen kann deutlich effizienter erfolgen, wenn die 3D-Daten bei der Fertigung schon vorliegen. Weitere Industrie 4.0-Themen zur Effizienzsteigerung sind beispielsweise die automatische maschinelle Verdrahtung und die dreidimensionale thermische Planung von Schaltschränken inklusive der Kühlungssimulation

Zur Gestaltung der IP-Strategie für die digitale Wertschöpfungskette im Schaltanlagen- und Steuerungsbau ist es hilfreich, sich die verschiedenen Schichten klar zu machen, die in Industrie 4.0 – Ansätzen zum Tragen kommen. Auf der untersten Ebene ist das eigentliche physikalische Produkt, im Falle von Rittal der fertige Schaltschrank, der beim Kunden betrieben wird, bzw. alle Komponenten des Schaltschranks. In der Ebene darüber befindet sich die Sensorik und Aktorik über die der Schaltschrank elektronisch interoperabel mit der virtuellen Welt wird. Darüber liegt die Vernetzung und somit die Möglichkeit auch unabhängig von der unmittelbaren Nähe zum Schaltschrank Daten aufzunehmen, weiterzuvermitteln, zu sammeln und auf den Schrank einzuwirken. Mit diesen Daten sowie mit Daten aus anderen Quellen kann dann Analytik betrieben werden und mittels der daraus erlangten Erkenntnisse können Leistungen erbracht werden. Typische Anwendungsfälle sind das condition monitoring und die Möglichkeit der preemptive maintenance.

An diesen Stellen der Wertschöpfungskette finden sich einschlägigen Patenttypen beispielsweise in folgenden IPC-Klassen:

  • G06Q: Data processing systems or methods, specially adapted for administrative, commercial, financial, managerial, supervisory of forecasting purposes …
  • G06F: Electrical digital data processing (incl. handling with the meaning of processing or transporting data and incl. data processing equipment with the meaning of an electric digital data processor classifiable under group G06f 7/00..)
  • G06B: Control or regulating systems in general; functional elements of such systems; monitoring or testing arrangements for such systems or elements
  • G05F Systems for regulating electric or magnetic variables.

Die zu diesen IoT und Industrie 4.0 Lösungen gehörenden Digitalpatenttypen wurden im Seminar vorgestellt.

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