Reihe Informationsmanagement im Engineering Karlsruhe Jens Michael Hopf Framework for the Integration of Mobile Device Features in PLM Band 2 – 2016 Jens Michael Hopf Framework for the Integration of Mobile Device Features in PLM Reihe Informationsmanagement im Engineering Karlsruhe Band 2 – 2016 Herausgeber Karlsruher Institut für Technologie Institut für Informationsmanagement im Ingenieurwesen (IMI) o. Prof. Dr. Dr.-Ing. Dr. h.c. Jivka Ovtcharova Eine Übersicht aller bisher in dieser Schriftenreihe erschienenen Bände finden Sie am Ende des Buchs. Framework for the Integration of Mobile Device Features in PLM by Jens Michael Hopf Dissertation, Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Fakultät für Maschinenbau Tag der mündlichen Prüfung: 2. März 2016 Referenten: Prof. Dr. Dr.-Ing. Dr. h. c. Jivka Ovtcharova Prof. Dr.-Ing. habil Ralph Stelzer Impressum Karlsruher Institut für Technologie (KIT) KIT Scientific Publishing Straße am Forum 2 D-76131 Karlsruhe KIT Scientific Publishing is a registered trademark of Karlsruhe Institute of Technology. Reprint using the book cover is not allowed. www.ksp.kit.edu This document – excluding the cover, pictures and graphs – is licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 DE License (CC BY-SA 3.0 DE): http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/ The cover page is licensed under the Creative Commons Attribution-No Derivatives 3.0 DE License (CC BY-ND 3.0 DE): http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/de/ Print on Demand 2016 ISSN 1860-5990 ISBN 978-3-7315-0498-6 DOI: 10.5445/KSP/1000053093 Framework for the Integration of Mobile Device Features in PLM Zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktor der Ingenieurwissenschaften von der Fakultät für Maschinenbau des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) genehmigte DISSERTATION von Jens Michael Hopf Diplôme d’Ingénieur du Cnam, spécialité informatique Grade de Master - Master’s Degree Hauptreferent: Prof. Dr. Dr.-Ing. Dr. h. c. Jivka Ovtcharova Korreferent: Prof. Dr.-Ing. habil Ralph Stelzer Datum der mündlichen Prüfung: 02. März 2016 Credits Die vorliegende Forschungsarbeit entstand parallel zu meiner Tätigkeit bei der Dassault Systèmes Deutschland GmbH in Mainz. Ein herzlicher Dank geht daher an meinen Arbeitgeber für die wohlwollende organ- isatorische Unterstütz- ung. Meinem ehemaligen Vorgesetzten Herr Dr. Michael Grünert möchte ich meinen herzlichen Dank für konstruktive Gespräche und die fortwährende Unterstützung aussprechen. Ebenfalls möchte ich meinen Kollegen für wesentliche Inspirationen und fach- liche Diskussionen danken. Die Entwicklung der Arbeit wurde auch durch eine Vielzahl von fachlichen Gesprächen auf wissenschaft- lichen Konferenzen begünstigt, die neue Betrachtungsweisen auf das Themen ermöglichten. Mein besonderer Dank gilt meiner Doktormutter Frau Prof. Dr. Dr.- Ing. Dr. h. c. Jivka Ovtcharova für das Vertrauen, den Freiraum und die wertvolle Unterstützung sowie Förderung dieser Arbeit. Jede Lebenszyklusphase dieser Arbeit wurde von ihr intensiv und profes- sionell mit kompetentem Rat betreut. Herrn Thomas Maier danke ich für konstruktive Diskussionen und Anmerkungen sowie die technische Unterstützung am KIT. Meinen Eltern danke ich für den ersten Personal Computer im Jahre 1995 und die wertvolle Unterstützung. Das Studium der anerkannten französischen Hochschule Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM) in Paris ermöglichte es mir, den Weg zur Promotion am KIT einzuschlagen. Daher geht ein herzlicher Dank an meine ehemaligen Professoren Prof. Dr. Inge Schestag, Prof. Dr. Peter Wollenweber, Prof. Dr. Johannes Arz, Prof. Dr. Alois Schütte und Prof. Dr. Edith Rost-Schaude. I Credits Da so ziemlich jede Forschungsarbeit eine persönliche und intensive Herausforderung für einen selbst und für Freunde ist, möchte ich mich für die Unterstützung, Ruhe und Ausdauer meiner Freunde bedanken. Mein besonderer Dank gilt meiner Verlobten Julia Eymann für ihr Verständnis und ihre fortwäh- rende Unterstützung, die mir eine leistungsvolle Basis während der Jahre gege- ben hat. Weiterhin gilt mein Dank für zahlreiche inspirierende Diskussionen, Anregungen und kritischen Kommentare meinen langjährigen Freunden Raymond Vetter, Thorsten Schuh und Martin Böhme. Bedanken möchte ich mich auch bei Nicole Weidel und Dr. med. Anna Victoria Drüke für wertvolle Ratschläge und unterstützenden Beistand. Weiterhin gilt mein Dank allen wissenschaftlichen Mitarbeitern und Studenten des Instituts für Informationsmanagement im Ingenieurwesen (IMI) am KIT, die bei der Implementierung des Frameworks durch wertvolle Diskussionsbeiträge mitgewirkt haben. Karlsruhe, Dezember 2015 Jens Michael Hopf II Abstract Mobile devices have evolved rapidly in recent years and have become an everyday commodity. This trend will increase in the coming years. The young mobile PLM market is still in its infancy. At present, companies have covered their business processes with stationary workstations while mobile business applications have limited relevance and have been used to a limited extent. Companies can cover their overall business processes more time-efficiently and cost-effectively when they integrate mobile users in workflows. Mobile features have the potential to significantly support business processes through contextual information and make them more effective. Moreover, entirely new workflows can be defined and established by considering mobile situations in business processes, which were excluded from the outset in the stationary context. Today’s mobile devices mostly provide access to PLM solutions via web browser. Mobile hardware capabilities such as GPS, camera, and sensor are scarcely used for business processes. For example, mobile users must manually enter the location name to perform a location-based search. Such context data could be determined on the mobile device and forwarded to the PDM system. The implementation of mobile business applications designed for different mobile platforms is time- consuming and expensive. At present, natively implemented business applications are designed, implemented, and distributed individually for each mobile platform and business process. This has the consequence that business applications have various communication modules and independently defined security procedures and mechanisms. Web-based business applications would solve these problems, but they provide only limited access to hardware features. So far there is no possibility to III Abstract combine the respective advantage of native and web-based business applications for PLM, i.e. to model and manage various business processes centrally and to create dynamically new business processes considering mobile features. A bridge between the mobile world and the PLM world must be created in order to simplify business processes in the mobile context. Thereby the mobile user can be involved in various business processes without having to install and manage different mobile business applications. Moreover, the benefits of mobile features can be integrated into business processes. For this purpose, mobile devices have to be investigated regarding hardware characteristics and an overall model have to be designed and developed for integration into business processes. Mobile PLM applications for business processes are required to be modeled, centrally provided, and updated in context of the framework. Business processes can be simplified and presented more transparently because mobile users must not perform application updates on the mobile device. This ensures that mobile users always use the latest application version. Such situations of missing or invalid product information can be avoided by mobile solutions and also improve the productivity of the business because new updates are immediately available for other persons involved in the product lifecycle. The objective is to develop not only a Mobile Feature Framework that can be used to model but also centrally control business applications for PLM processes using mobile features. The development of such mobile PLM business applications takes place in context of the framework and requires the featurization of the web-based logic. Mobile features are provided by the composition of mobile hardware and software logic on the mobile device. The framework allows the integration of mobile features in business processes of PDM systems a totally new and enhanced user experience through novel interaction and control components. All mobile users access mobile business applications and the underlying business processes through a mobile PLM client. IV Kurzfassung Mobile Endgeräte haben sich in den letzten Jahren rasant weiteren- twickelt und sind zum alltäglichen Gebrauchsgegenstand geworden. Dieser Trend wird sich in den nächsten Jahren weiter verstärken. Der junge mobile PLM-Markt steht jedoch noch am Anfang. Bisher haben Unternehmen ihre Geschäftsprozesse stationär abgebildet und mobile Geschäftsapplikationen lediglich begrenzt eingesetzt. Durch eine voll- wertige Integration mobiler Benutzer in Arbeitsabläufe können Unter- nehmen ihre Geschäftsprozesse zeit- und kosteneffizienter abbilden. Mobile Features haben das Potenzial, Geschäftsprozesse signifikant durch Kontextinformationen zu unterstützen und effektiver zu gestalten. Zudem können durch die Berücksichtigung mobiler Situationen in Geschäftsprozessen völlig neue Arbeitsabläufe definiert und etabliert werden, die im stationären Kontext ausgeschlossen wären. Heutige mobile Endgeräte bieten größtenteils den Zugriff über den Webbrowser auf PLM-Lösungen