Cyber Physical Systems Business Modeling Introductory Remarks “People tend to overestimate what can be accomplished in the short run, but to underestimate what can be accomplished in the long run.” “The past is a foreign Arthur Charles larke C country. They do things differently there.” Leslie oles P Hartley “Technology is not kind. It does not wait. It does not say please. It slams into existing systems. Often destroying them, while creating new ones.” Joseph Alois Schumpeter „The future is already here – it is just not evenly distributed yet.“ William Gibson Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 3 General remarks on: Moore’s Law Gilder’s Law Metcalfe’s Law Transistors placed on an integrated circuit are doubling every 24 months while prices are falling. Bandwidth grows at least three times faster than computer power. The value of a telecommunications network is proportional to the square of the number of users of the system (n²). 1 USD transisto r prices 10 fixed network Value of network Computer power Transistors 7.0.0.0 750 2.50.0.0 Value of network 50 75.0.0 number of transistor s 250 -9 2.30 10 USD 197 1980 190 wireless network 20 Year 201 20 0 20 20 204 206 Year 208 201 Number of users Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 4 General thoughts on: Layered Architecture, Standardization Network Effects (also: Mainframes vs. PCs, Smartphones vs. PCs) Changing value chains and partner networks Business models have often to be found in an exploratory way Smart Grid Value Modeling and Business Models | Strunz, Knab | Page 5 Case Studies Chapter 2 agenda CPS: Visions, Characteristics, and Capabilities EIT ICT Labs Activities Smart Mobility Ambient Assisted Living and eHealth SmartSenior Business Modeling Smart Grid Smart Grid Value Modeling Smart Factory and Production Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 6 SmartSenior – EIT ICT Labs Business Modeling Workshop EIT ICT Labs Activity Innovation is generated by applying Catalysts to existing Carrier projects Specific Innovation Catalyst Carrier Here: Carrier: SmartSenior Catalyst: Business Modeling € € EIT Funding Co-Funding Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 8 Sensor System and Situation Recognition Both ambient and medical sensors can be integrated using the SmartSenior-Platform. Sensorik und Situationserkennung Further Partners can be integrated according to their part and depth in the value chain. Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 10 Sensorik und Situationserkennung Geschäftsmodell Value Proposition Localization in the health market • More convenience and private security • Recognition of • States of windows and doors • Lighting conditions and movements in rooms • Vital signs • Identification of every day situations • Anomaly detection Partner Network and Ecosystem Revenue Model: mixed resources • Private financing • Premium financing • Load dependent tariffs • Basic coverage (partially) • Health care services(SGB XI) Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 11 Smart Senior - EIT ICT Labs Business Modeling Workshop: On January 16, 2012 a business modeling workshop to SmartSenior Scenarios took place. Determination of customer profile: Filling an Empathy Map the participants develop a detailed customer profile. Six profile areas: feelings & thoughts, environment, perception, behavior, wishes, fears. Conclusion with answers of three key questions: What does the customer want? What drives him? What can we do for the customer? Identification of product attributes and customer values: Filling an Attribute-Value-Map the participants find out the most important atributes and features of the products and services, and – starting from the most important attribute – to define the customer value proposition. The attributes and values are being clusterd and put in relationship to each other by means of arrows. Development of a Business Model and a Partnering Concept (Ecosystem): Filling a Business Model Canvas the participants develop a business model. Focus of the business model are four building blocks: value proposition to the customer, customer segments, key partners (ecosystem), and resources. The relationship between the building blocks was discussed in break out sessions and subsequent adaptations allowed. In the last steps the participants gave a statement in what role (what competences and resources) they see themselves in the cooparative business model (value chain). SmartSenior – EIT Business Modeling Workshop Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 12 Empathy Map Zur Methode. Ziele: • Entwicklung eines detaillierten Kundenprofils • Hineindenken der Workshop-Teilnehmer in die Lebenswelt der Kunden(gruppen) Vorgehen: Zu Beginn und zur stärkeren Identifikation gibt die Gruppe dem Kunden einen Namen. Dann werden nacheinander Ideen zu den vorgegebenen 6 Profilfeldern gesammelt: (1) (2) (3) (4) (5) (6) Gefühle & Gedanken (Was bewegt den Kunden?) Umfeld (Was beeinflusst ihn?) Wahrnehmung (Was fällt ihm auf?) Verhalten (Wie verhält er sich gegenüber anderen?) Wünsche Ängste Die Teilnehmer notieren ihre Ideen auf Post It‘s und pinnen diese in die entsprechenden Felder der Empathy Map. Abschließend werden die Ergebnisse mit der Beantwortung der drei Leitfragen zusammengefasst: • • • Was möchte der Kunde? Was treibt ihn an? Was können wir für den Kunden tun? SmartSenior – EIT Business Modeling Workshop Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 13 Empathy Map – Stroke Patient Customer Profile Harald Pauli Gedanken & Gefühle Wie verhält sie/er sich? Befürchtungen Wünsche SmartSenior – EIT Business Modeling Workshop Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 14 Attribute-Value Mapping Zur Methode Ziele: − Formulierung des Nutzenversprechens für den Kunden − Ausgehend von den Attributen des Produkt- bzw. Serviceangebots werden die zentralen Kundenwerte bestimmt. Vorgehen: 1. Schritt: Wichtigste Attribute des Produktes/Services auf Post It‘s sammeln − Weitere, unterstützende Attribute finden (Warum ist das so?) 2. Schritt: Vom wichtigsten Attribut ausgehend, Kundenwerte bestimmen − Weitere, unterstützende Werte definieren (Wofür?) 3. Schritt: Attribute & Werte clustern 4. Schritt: Beziehungen (Pfeile) zwischen Attributen & Werten eintragen SmartSenior – EIT Business Modeling Workshop Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 15 Attribute Value Mapping Darstellung Kundenwerte Produkt-/ ServiceAttribute SmartSenior – EIT Business Modeling Workshop Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 16 Business Model Canvas Zur Methode Ziele: − Abbildung eines Geschäftsmodells auf einer Seite − Entwicklung, Beschreibung und Evaluation eines Geschäftsmodells, inkl. Detaillierung der neun Einzelbausteine − Alleinstellungsmerkmal identifizieren, Erfolgsfaktoren erarbeiten Vorgehen: Anhand von Leifragen werden Ideen für jeden Baustein des Canvas auf Post It‘s notiert. Im Workshop wurde sich auf vier Bausteine konzentriert: (1) + (2) Beginn war die Erarbeitung des Nutzenversprechens sowie der Kundensegmente. (3) Weiterführend wurden die Schlüsselpartner und deren Ressourcen bearbeitet. (4) Abschließend wurden Ideen zum Erlösmodell gesammelt. Während der Gruppenarbeit wurden Beziehungen zwischen den Einzelbausteinen diskutiert u. ggf. Anpassungen vorgenommen. Im letzten Schritt gaben die Teilnehmer ein Statement ab, in welcher Rolle (mit welchen Kompetenzen/Ressourcen), sie sich im Rahmen des kooperativen Geschäftsmodells sehen. SmartSenior – EIT Business Modeling Workshop Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 17 Business Model Generation am Canvas Im Fokus: Medizinische Dienste / Sensorik und Situationserkennung SmartSenior – EIT Business Modeling Workshop Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 18 Business Model Generation am Canvas Im Fokus: Medizinische Dienste / Sensorik und Situationserkennung Key Partners Key Activities Value Propositions Customer Relationship Customer Segments Channels Key Resources Cost Structure Revenue Streams SmartSenior – EIT Business Modeling Workshop Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 19 Results Telemonitoring Target Group Product Features & Customer Value Proposition • Persons with a need for continuous monitoring, e.g. stroke patients • Confident, motivated • Influenced by envirnoment (by physician, family, friends, etc.) • Integrated, holistic care concept • Modular product architecture • Easy to use • Zero maintenance package • One stop shopping • Operating company: central exchange functionality between customer and service delivery, als well as between service delivery among themselves. Roles & Partners • Quality assurance by indepentend Auidtor and scientific advisory board. • End2End certification of devices via hosts to the physicians.. • Insureances to be integrated in the discussion. SmartSenior – EIT Business Modeling Workshop Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 20 Impressions of EIT ICT Labs Business Modeling Workshop SmartSenior – EIT Business Modeling Workshop Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 21 Smart Grid Value Modeling EIT ICT Labs Activity Innovation is generated by applying Catalysts to existing Carrier projects Specific Innovation Catalyst Carrier Here: Carriers: Stockholm Royal Seaport Project SmartGrid lab @ TU Berlin € Catalysts: Business Modeling Innovation Radar Test Beds, Testing Platforms, EIT Funding Simulation Tools € Co-Funding Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 23 The general logic of Smart Grid Value Modeling & Business Models I Market exploration a. Market roles & value chain/network II Value modeling 1. Value creation through a. Cost reduction b. New revenue streams III Business modeling a. Business model generation & business case calculation 2. Costs of implementation b. Smart Grid applications/ concepts e.g. Net present value (NPV)/ Cost-benefitanalysis (CBA) b. Barriers & recommendations Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 24 Possible contributions to the 1st step: Market exploration I Market exploration a. Market roles & value chain/network b. Smart Grid applications/ concepts Possible contributions Application of proven market exploration methods on the emerging smart grid market, e.g.: Scenario analysis Stakeholder analysis/ actor profiles Value chain/network analysis Multi-issue actor analysis (MACTOR, MICMAC, MASAM etc..) Game theoretic analysis Identification & design of innovative SG applications Examples for known smart grid applications are e.g. load shaping, virtual power plant, operation of e-vehicle fleet, operation of battery park (smart storage) and many more For details and references see backup slides. Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 25 Possible contributions to the 2nd step: Value Modeling II Possible contributions Value modeling 1. Value creation through a. Cost reduction b. New revenue streams Identification of costs and benefits of a specific smart grid applications Overall (macroeconomic analysis) 2. Costs of implementation For different stakeholders (Who would have which implementation costs? Who would have which benefits?) e.g. Net present value (NPV)/ Cost-benefitanalysis (CBA) Possible methods Net-present-value-analysis (NPV) Cost-benefit-analysis (CBA) CAPEX/OPEX models etc.. The system’s high complexity requires advanced modeling techniques. For details and references see backup slides. Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 26 Possible contributions to the 3rd step: Business modeling Possible contributions III Business modeling a. Business model generation & business case calculation b. Barriers & recommendations Application of business modeling methods to specific applications Clear focus on business models for utilities and power network operators as the EIT ICT Labs‘ customers ICT solutions as enablers for the identified business models Close collaboration with KIC InnoEnergy Identification of barriers for capturing the identified value and deduction of recommendations for policy makers For details and references see backup slides. Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 27 Thank you Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 28 Backup Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 29 Ergebnisse Zielgruppe und Kundenprofil Zuversicht: - Als entscheidende Eigenschaft der Kunden wurde „Zuversicht“ identifiziert. Zuversicht darin, dass sich der eigene Gesundheitszustand verbessern kann, oder zumindest der Umgang mit dem eigenen Gesundheitszustand noch erreichbares Verbesserungspotenzial aufweist. Zuversicht im Bezug auf die Potenziale und die Zuverlässigkeit von Technik und letztlich auch die Zuversicht in eine bessere Zukunft im allgemeinen lassen den Kunden Geld von seinem „heute“ in eine Versorgung investieren um eine kurz- mittel- und langfristige Verbesserung seiner Lebensqualität zu erreichen. Umfeld: - Das Umfeld spielt bei den Entscheidungen der Zielgruppe eine wichtige Rolle. Der Rat von Ärzten, Freunden, Bekannten und familiären Bezugspersonen spiel eine große Rolle, vor allem auf gebieten auf denen sich die Zielgruppe nicht so gut auskennt (z.B. Medizin, Technik). Dementsprechend müssen diese Gruppen bei der Konzeption der Dienste berücksichtigt werden. SmartSenior – EIT Business Modeling Workshop Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 30 Ergebnisse Produkteigenschaften / Kundenwerte Produkteigenschaften: Es zeigte sich, dass die Produkteigenschaften eines Produkts „Telemedizinisches Monitoring“ schwer zu Klassifizieren sind. Es wurden jedoch folgende wesentlichen Stränge identifiziert: -Infrastruktur (Verbindung Kunde / Leistungserbringer , Abrechnung) -Versorgungskonzept (Sinnvoll, outcomeorientiert, zertifziert, standardkonform, mandantenfähig, integrierbar in unterschiedliche Versorgungsstrukturen) -Hardware / Geräte (einfach bedienbar, integriert, modular) Kundenwerte: Die Werte für den Kunden erschließen sich vor allem aus dem positiven Effekt für die Gesundheit, für die Gesundheiterhaltung, die Stärkung der Alltagsbewältigungskompetenz und die damit einhergehende Erhaltung bzw. Verbesserung der Lebensqualität. Damit diese allgemein positiven Effekte nicht geschmälert werden bedarf es darüber hinaus einer einfachen Handhabung. Dokumentation SmartSenior - EIT Business Modeling Workshop SmartSenior – EIT Business Modeling Workshop Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 31 Selected Smart Energy Systems along EIT ICT Labs Knowledge Triangle EIT Master Schools MSc European Virtual Smart Grid Lab Smart Energy Systems Summer School Schools & Camps Education Research Co-location Centers Test Beds & Simulation Tools Experience Labs & Living Labs CrossSectoral Mobility Business Open SES Experience Labs Innovation Radar Future Scenarios with KIC InnoEnergy Smart Grid Value Modeling Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 32 Carrier projects and catalysts, added value Carrier projects As there is often a lack of economic/business considerations in projects, every test bed, lab and real world pilot/demonstration project may be a carrier in principle. This activity may be understood as the “business track” in technical research projects. Carrier projects in 2011: Stockholm Royal Seaport project and Smart Grid test bed @ TU Berlin Catalysts Business Modelling Meetings, Workshops and Conferences Test Beds, Testing Platforms & Simulation Tools Innovation Radar Added value Bridging the gap between technology oriented research and market introduction Innovation Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 33 Outcome and valorisation potential Outcome Value of specific smart grid applications for specific stakeholders Business models for implementing specific smart grid applications Potential users of the outcome Utilities Power network operators Electricity traders, resellers etc.. All ICT companies that may enable smart grid applications and whose customers the above mentioned companies are Entrepreneurs who may enable niche applications Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 34 Phase I: Exploration a. Power markets & market roles I Exploration II Value modeling III Business modeling a. Power markets, market roles & value network Possible output Description (e.g. actor profiles, value network) of power market and market roles in participating countries; market roles e.g.: Power generator, power retailer, DSO, TSO, electricity stock exchange, independant power producers (IPP), operator of wind farms etc. Description of regulatory frameworks in participating countries Description of already discussed new market roles (e.g. in Germany: metering point operator) Possible methods Literature review Value network analysis (Peppard/ Rylander (2006), Weill/ Vitale (2001)) MICMAC/ MACTOR*/ MASAM analysis (Godet (1991), Heger et al. (2010), Bendahan et al. (2003)) * Matrix of Alliances and Conflicts: Tactics, Objectives and Recommendations Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 35 Phase I: Exploration b. Smart Grid applications/ concepts I Exploration II Value modeling III Business modeling b. Smart Grid applications/ concepts Possible output Description of discussed Smart Grid concepts, e.g. load shaping, virtual power plant, operation of evehicle fleet, operation of battery park (smart storage) and many more.. Description of possible advantages and disadvantages of concepts for different market roles Identification of potential new revenue streams, cost reduction potential and costs of implementation of Smart Grid concepts for different market roles Possible methods Literature review Expert interviews (Mayring (2002) etc..) Case study research (Yin 2003, Eisenhard/ Graebner (2007) etc..) Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 36 Phase II: Value modeling I Exploration II Value modeling III Business modeling Possible output Time series of costs and revenues from different Smart Grid concepts per market role Net present value (NPV) of different Smart Grid concepts per market role e.g. “the NPV of operating an e-vehicle fleet with 1000 cars over 10 years in Stockholm for the local DSO would be XY €“ NPV of different Smart Grid concepts for third party (e.g. entrepreneur/ new market role) Possible methods Econometric modeling (e.g. MATLAB) Net present value analysis / Cost-Benefit-Analysis (EPRI (2010), EPRI (2011)) Expert interviews / case study research for validation (Mayring (2002), Yin (2003) etc..) Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 37 Phase III: Business modeling a. Business model generation I Exploration II Value modeling III Business modeling a. Business model generation & business case calculation Possible output Qualitative: Business model ideas for different market roles, considering the elements of a business model (e.g. value proposition, customer segments, customer relationship, channels, key partners, key ressources, key activities, cost structure, revenue model) Quantitative: Business cases for the most promising business models Possible methods Business model generation (Osterwalder (2004), Stähler (2002), Afuah (2001) etc..) Business case calculation Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 38 Phase III: Business modeling b. Barriers & recommendations I Exploration II Value modeling III Business modeling b. Barriers & recommendations Possible output Description of barriers for the development of identified business models e.g. “regulation in Sweden does not allow Stockholm’s DSO to operate a e-vehicle fleet” Recommendations for policy makers, companies, academia/ research in order to overcome the barriers Possible methods Derive from own results Expert interviews for validation (Mayring (2002) etc..) Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 39 Possible results from value modeling: Discounted value and costs over life time Discounted cash flows of Smart Grid application XY NPV = Net present value NPV NPV Cost reduction New revenue Market role NPV NPV + Value Costs Power generator + - - - + Value Costs Value Costs Reseller DSO + Value Costs Entrepreneur/ new market role Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 40 Schlüsselpartner Systemlieferanten Schlüsselaktivitäten Nutzenversprechen Lastmanagement (durch Bezug von Nebenzeit Strom und Entgeld für regelbare Lasten) einsparen Bereitstellen von regelbaren Lasten Schlüsselressourcen Vertrieb IT-Infrastruktur (Hard- und Software) Kundensegmente Kostenbewusste Kunden Umweltbewusste Kunden Vertriebskanäle Energie- Fachhandel berater Internet Industrie + GHD Massenmailing Bestandskunden Kostenstruktur Kundenrabatte Automatisiert Energiekosten Netzbetreiber Last- und Erzeugungsprognosen und Zustände Kundenbeziehung Ertragsmodell IT-Infrastruktur Einsparungen bei Stromerzeugung bzw. - beschaffung Einsparung von Kapitalkosten für Regelkraftwerke Lizenzierung des Systems Attraktivität: sehr hoch Aufwand: mittel bis hoch Kurzfristig ist der Strompreis (noch) zu niedrig, aber mittel- bis langfristig steigendes Umsatzpotential – Umsetzung sollte jetzt angegangen werden. Optimierung der Strombeschaffung: statt „Peak und Base“ mehr „Base“ Großer Aufwand in der Abrechnung: Neue Rechensysteme Erfordert intelligente Steuerungssysteme für ausreichende Kundenakzeptanz Auf einzelne Anwendungen konzentrieren? Wärmepumpe? Als alleiniger Nutzen zweifelhaft Ertrag nur möglich, wenn Standardlastprofil abgeschwächt wird validiert zu validieren falsifiziert Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 41 Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 42 Business case calculation Estimations and calculations Market potential & revenue estimations Material and personnel cost estimations Net Present Value (NPV) Allowance for Depreciation Analyses Risk analysis Sensitivity analyses Break even point Worst case - best case Smart Grid Value Modeling Acatech CPS Closing Event, U. Bub: Business Modeling | Page 43
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