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2020
Christof Thim, André Ullrich, Felix Eigelshoven, Norbert Gronau und Ann-Carolin Ritter Crowdsourcing bei industriellen Innovationen - Lösungsansätze und Herausforderung für KMU	Die Innovationstätigkeit im industriellen Umfeld verlagert sich durch die Digitalisierung hin zu Produkt-Service-Systemen. Kleine und mittlere Unternehmen haben sich in ihrer Entwicklungstätigkeit bisher stark auf die Produktentwicklung bezogen. Der Umstieg auf „smarte“ Produkte und die Kopplung an Dienstleistungen erfordert häufi g personelle und fi nanzielle Ressourcen, welche KMU nicht aufbringen können. Crowdsourcing stellt eine Möglichkeit dar, den Innovationsprozess für externe Akteure zu öff nen und Kosten- sowie Geschwindigkeitsvorteile zu realisieren. Bei der Integration von Crowdsourcing-Elementen ist jedoch einigen Herausforderungen zu begegnen. Dieser Beitrag zeigt sowohl die Potenziale als auch die Barrieren einer Crowdsourcing-Nutzung im industriellen Umfeld auf.
Patrick Schumacher, Christian Weckenborg, Thomas S. Spengler, David Schneider, Tobias Huth und Thomas Vietor Das Potenzial-Modell - Eine Methode zur Unterstützung kleiner und mittlerer Unternehmen bei der Auswahl geeigneter Industrie 4.0-Lösungen	Durch die zunehmende Digitalisierung der Wertschöpfungskette werden Unternehmen mit neuen Herausforderungen, wie etwa einer höheren Variantenvielfalt oder steigenden Individualisierungswünschen von Kunden, konfrontiert. Zur Bewältigung der wachsenden Herausforderungen bietet die Implementierung von Industrie 4.0-Lösungen großes Potenzial. Dennoch agieren gerade kleine und mittlere Unternehmen bei deren Einführung zurückhaltend. Dies ist vor allem auf den hohen fi nanziellen Aufwand für Industrie 4.0-Lösungen und eine unzureichende Abschätzbarkeit der Auswirkungen ihrer Einführung zurückzuführen. Im Rahmen des EFRE-Forschungsprojekts »Synus« wurden Methoden und Tools zur Unterstützung von kleinen und mittleren Unternehmen bei der Bewertung und Auswahl von Industrie 4.0-Lösungen entwickelt. Inhalt dieses Beitrags ist die Präsentation des Potenzial-Modells, welches kleine und mittlere Unternehmen zur Auswahl geeigneter Industrie 4.0-Lösungen in Abhängigkeit der individuellen Sachlagen und Präferenzen befähigt.
Daniel Roy und Matthias Fellenberg Logistikplattformen als Treiber für smarte Ökosysteme - Supply Chain Visibility als initialer Schritt für Transparenz und Steuerung von integrierten Real-time Supply Chains	Märkte sind durch den Megatrend der Plattformisierung erheblichen Veränderungen ausgesetzt [1]. Für zuvor isolierte Märkte, wie z. B. Smart Factory, Smart Logistics oder Smart Grids bietet sich dadurch das Potenzial, vernetzt „smarte Ökosysteme“ entstehen zu lassen. Logistikplattformen als Instrument der Vernetzung sind ein wesentlicher Treiber für diese Plattformökonomie. In der Anwendung für Supply Chain Visibility fördern Logistikplattformen die Transparenz und Steuerung von Logistikketten und stellen dadurch einen wesentlichen ersten Schritt hin zu smarten Ökosystemen dar.
Andreas Baum, Chiara Armbruster, und Carlo Burkhardt Lithography-based Metal Manufacturing - Ein additives Fertigungsverfahren zur Herstellung höchstpräziser, kleiner Metallbauteile	Additive Fertigungsverfahren, umgangssprachlich auch 3D-Druck genannt, gehören seit einigen Jahren zu den Megatrends der modernen industriellen Fertigung. Vielfältige, branchenspezifi sche Anforderungsprofi le führten so zu einer großen Anzahl an unterschiedlichen additiven Fertigungsverfahren und -verfahrensvarianten mit großer Werkstoff vielfalt. Bei erfolgreicher Identifi kation der jeweils geeigneten Technologie ermöglicht deren Einsatz dem Anwender Vorteile wie Funktionsintegration, Leichtbau oder Effi zienzsteigerungen. Allerdings stehen viele additive Fertigungsverfahren vor technologischen und vor allem wirtschaftlichen Herausforderungen, die ihren breiten industriellen Einsatz zum aktuellen Zeitpunkt hemmen. Hier bietet die innovative Lithography-based Metal Manufacturing-Technologie (LMM) neue Möglichkeiten und Chancen, insbesondere für die wirtschaftliche Herstellung von kleinen und kleinsten metallischen Präzisionsbauteilen mit hohen Genauigkeitsanforderungen.
Thomas Papke, Dominic Bartels, Michael Schmidt, Marion Merklein, Daniel Gerhard, Jonas Baumann und Indra Pitz Additive Fertigung für industrielle Anwendungen - Entwicklung einer Auswahlsystematik für Bauteile zur Generierung funktionalen Mehrwerts mittels additiver Fertigung	Durch hohe Gestaltungsfreiheit und den Entfall produktspezifischer Werkzeuge gewinnen additive Fertigungsprozesse im industriellen Umfeld immer stärker an Bedeutung. Mit der Ausnutzung der verfahrensspezifischen Vorteile gegenüber konventionellen Fertigungsverfahren kann ein Mehrwert für Bauteile und Produkte generiert werden. Allerdings stellt die Auswahl potenzieller Bauteile, die durch die additive Fertigung einen Mehrwert erhalten können, eine Herausforderung dar. Zu diesem Zweck wurde eine Auswahlsystematik erarbeitet, um das Potenzial zu quantifizieren. Darauf aufbauend wird ein Ansatz vorgestellt, mit welchem beginnend mit der Bauteilauswahl über die Bauteil- und Prozesskettengestaltung eine Bewertung des Mehrwerts möglich ist. Dieser wird abschließend auf ein Strukturbauteil eines Fahrzeugs angewendet.
Philipp Blattert, Rouven Müller und Werner Engeln Produkte agil entwickeln mithilfe Additiver Fertigung - Ein Ansatz zur besseren Kundenorientierung bei der Entwicklung physischer Produkte	Viele Industrieunternehmen sind auf der Suche nach neuen Strategien für eine zukunftsichernde Produktentwicklung. Die Ursache hierfür liegt in verschiedensten Herausforderungen und Trends der heutigen Arbeitswelt. Hierzu zählen die zunehmende Vernetzung der Wirtschaft, die Individualisierung und schnelle Änderung von Kundenwünschen, die Verbreitung moderner Informations- und Kommunikationstechnologien sowie die immer kürzer werdenden Innovations- und Technologielebenszyklen. Die heutige Entwicklungsumgebung in Unternehmen, mit meist starren Abteilungsstrukturen, geringer Kommunikation mit den Kunden und zwischen den Abteilungen sowie der späten Auslieferung von fertig entwickelten Produkten wird den Anforderungen nicht mehr gerecht. In diesem Zusammenhang rücken agile Vorgehensweisen gepaart mit additiven Fertigungsverfahren in den Fokus der Entwicklung.
Christian Kukla, Stephan Schuschnigg und Clemens Holzer Additive Fertigung metallischer und keramischer Bauteile - Einsatz der Materialextrusion insbesondere der Verwendung von Filamenten für Sinterverfahren	Die Herstellung von metallischen oder keramischen Komponenten mit der Materialextrusion ist noch wenig bekannt und die im Bereich der Kunststoff e am weitesten verbreitete, der Filamentdruck, wird hier beschrieben. Er basiert auf der Verwendung hochgefüllter Kunststoff e, ähnlich wie sie auch beim Pulverspritzguss (PIM) Einsatz fi nden. Der Pulveranteil liegt dabei idealerweise im Bereich von rund 60 vol. %. Im folgenden Beitrag werden für dieses Verfahren die einsetzbaren Werkstoff e, die Herstellung der Filamente, das Drucken, Entbindern, Sintern und mögliche Nachbearbeitungsschritte beschrieben.
Sven Winkelhaus, Eric Grosse und Michael Bauer Digitale Verzahnung in variantenreicher Fertigung - Komplexe Produktions- und Logistikprozesse mittels mobiler Apps harmonisieren	Industrie 4.0 und Logistik 4.0 sind Phänomene, die in vielen Branchen sowohl die strategische Ausrichtung von Unternehmen als auch die operativen Prozesse prägen. Neben paradigmatischen Veränderungen sind insbesondere technische Lösungen im Fokus dieser Entwicklung. Mittels neuer Technologien kann die Komplexität individualisierter Produkte und komplexer Prozesse handhabbar werden. Auf Shopfl oorebene können unbekannte Technologien jedoch auf Widerstand bei der Implementierung stoßen. Hier bieten Apps für mobile Endgeräte eine geeignete Möglichkeit, Produktions- und Logistikprozesse im Rahmen einer Digitalisierungsstrategie mitarbeiterfreundlich zu unterstützen. In diesem Beitrag wird die Verzahnung von Produktion und Logistik in der Industrie 4.0 näher beleuchtet und ein Fokus auf die Mitarbeitenden in dieser Entwicklung gelegt. An einem Beispiel wird verdeutlicht, wie Apps zu einer erfolgreichen digitalen Transformation beitragen können.
Jürgen Köbler, Tobias Fischer, Benjamin Klerch und Michael Schlecht Industrie 4.0 - Der Weg zu einem digitalisierten Produktionsunternehmen	Das Zeitalter der Digitalisierung ist geprägt durch einen erhöhten Wettbewerb. Eine Chance bei steigendem Wettbewerb erfolgreich zu bestehen, liegt daher nur in der durchgängigen Digitalisierung von Produktionsunternehmen. Dieser Beitrag widmet sich der Gestaltung einer dreistufi gen generischen Unternehmensmodellplattform Industrie 4.0, die die Durchgängigkeit von Prozessen vom Kunden bis zum Lieferanten auf allen Unternehmensebenen in den Mittelpunkt stellt. Es folgt eine Übersicht der Transformationsschritte zur Bewertung und Gestaltung des Fortschritts auf dem Weg zum digitalisierten Produktionsunternehmen.
Gergana Vladova, Philip Wotschack, Patricia de Paiva Lareiro, Norbert Gronau und Christof Thim Lernen mit Assistenzsystemen - Vor lauter Aufgaben den Prozess nicht sehen?	Der Beitrag beschreibt die Konzeption und Durchführung und bietet einen Einblick in die ersten Ergebnisse einer Untersuchung mit experimentellem Design in einer simulierten Prozessumgebung im Forschungs- und Anwendungszentrum Industrie 4.0 in Potsdam. Im Mittelpunkt stehen Anlernprozesse im Bereich der Einfacharbeit (Helfertätigkeiten) und ihre Gestaltung durch den Einsatz digitaler Assistenzsysteme. In der Arbeitsforschung finden sich Hinweise darauf, dass mit dem Einsatz dieser Systeme Prozesswissen verloren geht, im Sinne einer guten Kenntnis des gesamten Arbeitsprozesses, in den die einzelnen Tätigkeiten eingebettet sind. Das kann sich als Problem erweisen, vor allem wenn unvorhersehbare Situationen oder Fehler eintreten. Um die Rolle von Prozesswissen beim Einsatz von digitalen Assistenzsystemen zu untersuchen, wird im Experiment eine echte Fabriksituation simuliert. Die Probanden werden über ein Assistenzsystem Schritt für Schritt in ihre Aufgabentätigkeit angelernt, einem Teil der Probanden wird allerdings am Anfang zusätzlich Prozesswissen im Rahmen einer kurzen Schulung vermittelt.
Tobias Fischer und Benedikt Schmieder Lean-IT - Anwendbarkeit bewährter Lean-Management-Methoden in der Unternehmens-IT	Der Einsatz bewährter Prinzipien und Methoden des Lean-Managements in der Unternehmens-IT kann inzwischen als machbar und sinnvoll angesehen werden. Für eine Anwendung in der Breite fehlt es jedoch bisher an einer direkten Verknüpfung zwischen Lean-Werkzeugen und den Problemstellungen in modernen IT-Abteilungen. Im Rahmen der durchgeführten Expertenbefragung kann in diesem Zusammenhang gezeigt werden, dass einzelne Lean-Methoden sowohl gezielt in konkreten Handlungsfeldern der IT eine positive Wirkung erzielen können, als auch, dass bestimmte IT-Teilbereiche im Gesamten vom Einsatz etablierter Lean-Methoden profi tieren können.
Claas Steffen Gundlach und Alexander Fay Industrie 4.0 mit dem „Digitalen Zwilling“ gestalten - Eine methodische Unterstützung bei der Auswahl der Anwendungen	Der Beitrag stellt eine Methode zur systematischen Auswahl von Anwendungen eines „Digitalen Zwillings“ für ein Produkt eines Herstellers vor. Ausgehend von einer von diesem Produkt unabhängigen Recherche von Realisierungen „Digitaler Zwillinge“ werden Anwendungsfälle für das Produkt spezifi ziert und ausgewählt. Die Recherche ist Grundlage der Methode, die unterteilt in drei Phasen eine detaillierte Modellierung dieser Anwendungen ermöglicht. Ergebnis dieser Modellierung ist ein tiefgehendes Verständnis der Anwendungsfälle selbst und ihrer Anforderungen, speziell Informationsforderungen, an den „Digitalen Zwilling“ des Produkts. Diese Erkenntnisse ermöglichen im Weiteren eine effi ziente Konzeptionierung und Implementierung des virtuellen Abbilds des Produkts und können Grundlage der Optimierung der bestehenden Wertschöpfungskette sein
Tobias Kopp, Arndt Schäfer und Steffen Kinkel Kollaborierende oder kollaborationsfähige Roboter? - Welche Rolle spielt die Mensch-Roboter-Kollaboration in der Praxis?	Kollaborierende Roboter (sog. Cobots) gelten als Zukunftstechnologie für produzierende Unternehmen. Sie zeichnen sich durch die Fähigkeit aus, eine sichere Hand-in-Hand-Zusammenarbeit mit Menschen ohne physische Trennung zu ermöglichen. In der Praxis fi nden sich zwar erste Anwendungsfälle, in denen Menschen mit Cobots interagieren, nur selten handelt es sich dabei allerdings um Kollaboration im engeren Sinne. Entsprechend stellt sich die Frage, welche Rolle die Kollaborationsfähigkeit von Cobots in der unternehmerischen Praxis spielt und wodurch der Mangel an kollaborierenden Anwendungsfällen begründet ist. Antworten darauf lieferten qualitative empirische Untersuchungen bei vier kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) im Rahmen des BMBF-Verbundprojekts ProBot.
Claus Riehle, Thorsten Pötter und Thomas Steckenreiter Der Kognitive Loop - Und wie sich „Intelligenz“ auf Siliziumbasis konstelliert	In der Prozesstechnik denkt man in Produktionsoperationen, die von Sensoren und Aktoren gesteuert bzw. geregelt werden. Und jede Realisierung von Stoffumwandlung basiert auf einem physischen Substrat, was in gleicher Weise für lebende Systeme und ihr Verhalten gilt. Unterschieden werden in dem Beitrag drei Systemebenen: die Funktionsebene, das Interface zur Umwelt und die kognitive Ebene Intelligenz. Mithilfe dieser drei Ebenen lässt sich der Lernzyklus bzw. der bisherige Kognitive Loop sehr gut veranschaulichen. Vergleicht man in dieser Unterscheidungsweise intelligentes Verhalten von Menschen mit den technischen Entwicklungsstufen Maschinisierung, Automatisierung, Regelung und Deep Learning, dann wird das in der kybernetisch-soziologische Systemtheorie gängige Merkmal „operational geschlossen“ verständlich. Daraus wird der Schluss gezogen, dass wir im Rahmen einer digitalisierten Kultur von Produktion und Organisation mit einem neuen Kognitiven Loop auf Silizium-Basis (SI) rechnen sollten. Um diese Analogie hervorzuheben, bezeichnen wir das vom Homo Sapiens entwickelte intelligente Verhalten mit Bio-Informatisierung und die Evolution der sogenannten Künstlichen Intelligenz mit Si-Informatisierung.
Sven Reimers und Wolfgang Kersten Schöne neue Transparenz mit Blockchain? - Warum gerade die Transparenz in der Logistik ein unerwartetes Hindernis darstellt	Der Blockchain-Technologie wird ein großes Erfolgspotenzial zugesagt, vor allem in der Logistik und dem Supply Chain Management. Deswegen gibt es in diesen Bereichen inzwischen eine kaum zu überblickende Zahl von Blockchain-Projekten sowohl von etablierten als auch jungen Unternehmen. Besonders wird im Folgenden auf das Blockchain-Projekt „Release Order based on Blockchain (ROboB)“ im Hamburger Hafen eingegangen. Die Analyse zeigt auf, dass neben positiven Aspekten die Kerneigenschaften der Blockchain durchaus auch Hindernisse für die Logistik darstellen können. In diesem Beitrag wird daher untersucht, ob die Transparenz eine wichtige Designüberlegung bei der Verwendung von Blockchain in Logistik und Supply Chain darstellt.
Felix Eigelshoven, André Ullrich und Norbert Gronau Konsens-Algorithmen von Blockchain - Eine Betrachtung der Nachhaltigkeit der Konsensfindung	Neben dem enormen Kursanstieg des Bitcoins in den Jahren 2017/2018, stieg im gleichen Maß auch die benötigte Rechenleistung und der damit verbundene Elektrizitätsbedarf, um Blöcke innerhalb der Bitcoin-Blockchain zu verifi zieren. Aus diesem Problem ableitend beschäftigt sich dieser Beitrag mit der Fragestellung, welchen Beitrag unterschiedliche Konsens-Algorithmen innerhalb einer Blockchain zur Nachhaltigkeit liefern. Im Ergebnis liegt ein Überblick über die meist genutzten Konsens-Algorithmen und deren Beitrag zur Nachhaltigkeit vor.
Alexander Belyaev, Christian Diedrich, Holger Köther und Alaettin Dogan Dezentraler IOTA-basierter Industrie-Marktplatz - Industrie-Marktplatz auf Basis von IOTA, eCl@ss und I4.0-Verwaltungsschale	Die nächste Generation der industriellen Automatisierung, Industrie 4.0 (I4.0), rückt immer näher. In der Welt von morgen werden die Maschinen nicht nur Anlageninformationen enthalten, sondern auch proaktive Entscheidungs- und Optimierungsalgorithmen, die ein zielgerichtetes Verhalten der Komponenten ermöglichen. Solche I4.0-Komponente können als autonome, unabhängige Wirtschaftsakteure angesehen werden, die nach marktwirtschaftlichen Prinzipien zusammenarbeiten.
Thomas Twenhöven, Björn Engelmann, Julian Kakarott, Kevin Westphal und Moritz Petersen Blockchain und Privacy - Problemstellung und Lösungen aus Perspektive des HANSEBLOC-Projekts	Blockchain ist als Plattform für den Austausch von Daten nach wie vor in aller Munde. Entscheidend für die Akzeptanz der Technologie im geschäftlichen Kontext ist allerdings die Wahrung von Geschäftsgeheimnissen bzw. die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben wie der Datenschutzgrundverordnung. Die Blockchain-inhärente Sichtbarkeit aller gespeicherten Daten für alle Teilnehmer, wegen der die Plattform letztlich eingesetzt wird, kann dabei zum Problem werden. In der Praxis werden deshalb verschiedene Verfahren eingesetzt, um Daten vor unbefugtem Zugriff zu schützen, ohne dabei die Vorteile einer verteilten Datenbankstruktur einzubüßen. In diesem Beitrag stellen wir entsprechende Verfahren vor und berichten von den Erfahrungen des HANSEBLOC-Projekts, das die Nutzung von Blockchain für den Datenaustausch im Logistikbereich untersucht.
Grischa Beier, Malte Reißig, Silke Niehoff und André Ullrich Betriebliches Nachhaltigkeitsmanagement 4.0 - Informationsdurchgängigkeit mittels Methoden der Wissensrepräsentation	Der Einfluss der Digitalisierung auf Wirtschaft und Gesellschaft ist omnipräsent und kann nicht losgelöst von der Debatte zur nachhaltigen Entwicklung betrachtet werden. Vor dem Hintergrund von Industrie 4.0 bietet das betriebliche Nachhaltigkeitsmanagement (BNM) besonderes Potenzial, sich den Themen nachhaltiges Wirtschaften und Digitalisierung aus Perspektive der Unternehmen zu nähern. Ein digitalisiertes Nachhaltigkeitsmanagement in industriellen Unternehmen mit Informationen zu unterstützen, bedarf jedoch einer Durchgängigkeit von Informationen. Um diese zu erreichen und zugleich Informationen aus verschiedenen Disziplinen zu integrieren, sind Methoden der Wissensrepräsentation geeignet. Aktuelle Herausforderungen und Ansätze für die Entwicklung eines off enen und konzeptionellen BNM-Modells werden in diesem Beitrag vorgestellt.
2019
Dieter Uckelmann, Johannes Tonio Alt und Isabel Andujo CO2-Berechnungen komplexer Liefernetzwerke - Strukturierte Erfassung von Emissionsdaten auf Grundlage des SCOR-Models	In der Folge des fortschreitenden Klimawandels rücken die ökologischen Auswirkungen der Unternehmenstätigkeit verstärkt in den Fokus interner und externer Shareholder [1]. In der Industrie entwickeln sich gleichzeitig immer komplexere Wertschöpfungsnetzwerke. Der Großteil der involvierten Prozesse in einer Wertschöpfungskette wird von global verteilten Partnern ausgeführt. Dieser Trend erschwert die Quantifizierung der Auswirkung einzelner Aktivitäten auf Unternehmensebene an der ökologischen Gesamtleistung der Supply Chain. Der folgende Beitrag untersucht auf Grundlage des SCOR-Models zur strukturierten Erfassung von Emissionsdaten globaler Supply Chains.
Felix Klenk, Benjamin Häfner, Gisela Lanza und Markus Wagner Kreislaufwirtschaft in globalen Wertschöpfungsnetzwerken - Analyse aktueller Herausforderungen zur industriellen Umsetzung der Kreislaufwirtschaft	Die Kreislaufwirtschaft zielt darauf ab, Produkte mehrfach wertschöpfend dem Produkt- und Produktionslebenszyklus zuzuführen, um den Ressourcenverbrauch zu reduzieren und die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen. Der vorliegende Beitrag präsentiert, basierend auf einer Definition der Kreislaufwirtschaft und ihrer Konzepte, die aktuelle industrielle Praxis zur erfolgreichen Umsetzung und die damit einhergehenden Potenziale. Anschließend werden bestehende technische Herausforderungen der Kreislaufwirtschaft mit Fokus auf strategische Herausforderungen und „Closing-the-Loop“-Ansätze, analysiert. Der Beitrag soll Entscheidungsträger dabei unterstützen, die Vorteile der Kreislaufwirtschaft zu erkennen und Herausforderungen für eine erfolgreiche Einführung bereits früh anzugehen.
Norbert Gronau, Universität Potsdam, Eva-Maria Kern und Hendrik Jonitz Herausforderungen im Umgang mit Produktionsstörungen - Ergebnisse einer Umfrage zum aktuellen Stand des Störungsmanagements	Störungen in Produktionssystemen können zu massiven Verlusten für Unternehmen führen. Die Beherrschung der Auswirkungen auftretender Störungen sowie die Störungsprävention sind daher seit langem von hoher Relevanz für produzierende Unternehmen unterschiedlicher Branchen. Eine Umfrage unter produzierenden Industrieunternehmen zeichnet ein aktuelles Bild des Störungsmanagements und identifiziert relevante Herausforderungen im Umgang mit Störungen in der Produktion.
Enzo Weber Digitalisierung: Der Arbeitsmarkt verändert sich	Die öffentliche Diskussion über die Zukunft der Arbeit im Zeitalter der Digitalisierung wird von Vorstellungen von selbstfahrenden Autos, menschenleeren Fabriken oder vollautomatischer Logistik dominiert. Dies schafft Ängste vor einem massiven Verlust von Arbeitsplätzen und einem Rückgang der Beschäftigung in der Zukunft. Gleichzeitig hat dies zu intensiven Debatten über ein bedingungsloses Grundeinkommen geführt: Während die Produktivität steigen würde, würde ein deutlicher Rückgang der Zahl der Arbeitsplätze den Einkommensverteilungsmechanismus in Frage stellen, auf welchem unsere Arbeitsgesellschaften derzeit beruhen. Dieser Beitrag argumentiert, dass die Ersetzung bestehender Arbeitsplätze - oder zumindest von Aufgaben - durch Technologie zwar erfolgen wird und immer stattgefunden hat, dies aber nur eine Seite der Medaille ist. Die Zukunft der Arbeitsmärkte wird komplexer sein. Dies wird in der makroökonomischen, betrieblichen und internationalen Dimension diskutiert.
Ronja Ege, Maximilian Kornmann, Clemens Stöver und Dieter Uckelmann Ökologische Logistikgebäude - Ein Leitfaden für ein umweltorientiertes Lager - von der Planung bis zum Bau	Wie selbstverständlich sind viele Flächen neben unseren Autobahnen mit Logistikgebäuden besiedelt; doch in der ökologischen Diskussion tauchen häufig “nur” die LKWs auf der Straße auf. So ist die Transportlogistik mit rund 87 % der durch Logistik global freigesetzten Treibhausgasemissionen der Hauptverursacher. Doch auch die 13 %, die auf Logistikimmobilien entfallen, und etwa den jährlichen Emissionen Polens [1] entsprechen, bieten reichlich Verbesserungspotenzial [2]. Auf Basis einer umfangreichen Literaturrecherche, liefert der folgende Beitrag einen Einblick in den aktuellen Stand der Wissenschaft zum Thema ökologische Logistikgebäude.
Roman Dumitrescu, André Lipsmeier, Thorsten Westermann und Arno Kühn Digitale Transformation ganzheitlich managen - Wie Unternehmen die digitale Transformation strukturiert meistern	Digitalisierung ist ein Kernthema, das in den Strategien von Unternehmen berücksichtigt werden sollte. Aufgrund der unternehmensspezifischen Ausgangssituationen und Ziele existiert jedoch kein einheitliches Muster für die digitale Transformation. So sollte jedes Unternehmen seine eigene Strategie für die Gestaltung der Digitalisierung entwickeln. Dabei ist zu festzulegen, in welchen Bereichen ein Unternehmen nutzenstiftende Veränderungen im Kontext der Digitalisierung durchführen will.
Timur Ripke und Sven Kägebein Digitalisierung der Wertschöpfungskette in der Industrie 4.0 - Durchgängige Digitalisierung beseitigt digitale Lücken in Großprojekten – von der Planung bis zum Betrieb	Großprojekte der Bauindustrie, steigende Komplexitäten von Maschinenbau- und Produktionsanlagen, die Fertigung hochkomplexer Konstrukte sowie unzählige Projektbeteiligte: Alles unter einen Hut zu bekommen, erfordert bereits in der Planung hohe Genauigkeit. Digitale Mittel helfen dabei, Transparenz zu schaffen, den Überblick über anfallende Daten zu behalten und Fehlerquoten zu minimieren. Die Phase der realen Projektumsetzung prägt jedoch eine digitale Lücke. Digitale Daten, gespeichert und verarbeitet in Termin- und Ablaufplänen, Diagrammen oder CAD-Tools, finden ausgedruckt zurück ins Analoge. Involvierte Personen erfassen und dokumentieren Informationen während der Umsetzung nur auf Papier und nicht digital. Wenn doch, verbleiben Daten isoliert in Systemen. Innovative Projektmanagement-Software sorgt für Datenaustausch in Echtzeit und schließt damit die digitale Lücke.
Christoph Pierenkemper, Jannik Reinhold, Roman Dumitrescu und Jürgen Gausemeier Erfolg versprechende Industrie 4.0-Zielposition - Ermittlung unter Berücksichtigung zukünftiger Umfeldentwicklungen	Mithilfe von Industrie 4.0-Reifegradmodellen können Unternehmen ihren Leistungsstand im Kontext Industrie 4.0 systematisch erfassen. Mit der Ermittlung des Status Quos ist in aller Regel die Frage verbunden „Wo wollen wir zukünftig hin?“. Vor dem Hintergrund, dass Unternehmen aus unterschiedlichen Gründen nicht immer das grundsätzlich Mögliche einführen können, ist die Beantwortung dieser Frage nicht trivial. Ist sich ein Unternehmen über seine I4.0-Zielposition vermeintlich im Klaren, führen äußere Einflüsse häufig dazu, dass die Zielerreichung erschwert wird, was oftmals eine Anpassung der Zielposition zur Folge hat. Es gilt also, diese Umstände bereits in der Planung zu berücksichtigen. Der vorliegende Beitrag zeigt auf, wie Umfeldentwicklungen bei der Ermittlung einer Erfolg versprechenden I4.0-Zielposition von Unternehmen einbezogen werden können.
Mike Freitag und Stefan Wiesner Smart Service Lifecycle Management Rahmenkonzept und Anwendungsfall	Die wachsende Menge verfügbarer Daten aufgrund der Digitalisierung der Wertschöpfung beschleunigt den Wandel produzierender Industrien zu Anbietern kundenorientierter Dienstleistungen. Smart Services als digitale Dienstleistungsangebote stehen exemplarisch dafür. Die Analyse von Experteninterviews als auch von Anwendungsfällen aus der Unternehmenspraxis zeigt jedoch, dass das Wissen, wie solche Smart Services entwickelt werden können, immer noch rudimentär ist. In diesem Beitrag wird ein Rahmenkonzept für ein Smart Service Lifecycle Management vorgestellt, das die systematische Entwicklung von Smart Services unter Berücksichtigung von Geschäftsmodellen und des Wertschöpfungsnetzwerks unterstützt. Das Rahmenkonzept wird anhand eines Anwendungsbeispiels aus der Textilindustrie exemplarisch implementiert und validiert.
Martin Brylowski, Henning Schöpper und Marwin Krull Produktmodularisierung entlang der Supply Chain - Wie die Umsetzung gelingt	Der fortschreitende technologische Wandel, die Globalisierung der Märkte sowie zunehmend steigende Kundenanforderungen haben zu einem deutlichen Anstieg der Komplexität in produzierenden Unternehmen und deren Supply Chains geführt. Unternehmen und gesamte Wertschöpfungsketten begegnen dieser Entwicklung u. a. mit Produktmodularisierungsstrategien. In diesem Kontext findet jedoch die Untersuchung der Einflüsse von Produktmodularisierung auf die Supply Chain nur wenig Beachtung. Dies kann in der Folge zu ungenutzten Potenzialen und zusätzlichen Risiken, wie dem Verlust der Kernkompetenzen, führen. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich der vorliegende Beitrag mit Prozessen und Erfolgsfaktoren, die sich durch eine gemeinsame Betrachtung von Produktmodularisierung entlang der Supply Chain ergeben. Auf Basis einer systematischen Analyse wissenschaftlicher Literatur und leitfadengestützten Experteninterviews wurden ein Vorgehensmodell mit unterschiedlichen Phasen und Schritten erarbeitet sowie die notwendigen Erfolgsfaktoren identifiziert.
Ralf Müller-Polyzou, Nicolas Meier, Felix Berwanger und Anthimos Georgiadis SPS steuern Assistenzsysteme in der Digitalen Fabrik - Integration eines Laser-Assistenzsystems zur Werkerführung in die Steuerungsebene der Digitalen Fabrik	Die Integration industrieller Laser-Assistenzsysteme zur Werkerführung in die Steuerungsebene eröffnet Möglichkeiten der digitalen Transformation für produzierende Unternehmen. Diese Möglichkeiten werden am Beispiel der Digitalen Fabrik der Leuphana Universität Lüneburg dargestellt. In einem Praxisprojekt wird eine manuelle Montagestation mit einem industriellen Laser-Assistenzsystem entwickelt und in die SIMATIC Steuerungsebene der Digitalen Fabrik integriert. Der Werker interagiert mit dem Assistenzsystem und wird von diesem durch den auftragsbezogenen Montageprozess geleitet. Der Werker steht dabei im Zentrum des Geschehens.
Dominic Lindner und Michael Amberg Ist Agilität Voraussetzung oder Folge einer zielgerichteten Digitalisierung?	Unternehmen befinden sich schon immer in einen konstanten Wandel, welcher heutzutage u. a. eng mit den Schlagworten „Digitalisierung“ und „Agilität“ verknüpft ist. Dabei können agile Methoden speziell in komplexen Projekten Wegbereiter für eine zielgerichtete Digitalisierung sein und andererseits digitale Technologien eine agilere Arbeitsweise fördern. Dieser Beitrag fokussiert durch Gruppendiskussionen mit Managern aus mittelständischen IT-Unternehmen die Frage, ob Agilität Voraussetzung oder Folge einer zielgerichteten Digitalisierung ist. Dieser Beitrag richtet sich an Entscheider aus dem IT-Mittelstand, welche den Grad an Agilität im Unternehmen im Kontext einer zunehmenden Digitalisierung erhöhen möchten.
Fabian Behrendt, Niels Schmidtke, Elke Glistau und Margarete Wagner Der Intelligente Logistikraum: Neue Gestaltungsformen im Kontext der digitalen Transformation	Die digitale Transformation der Industrie hat mit ihren technologischen Komponenten einen unmittelbaren Einfluss auf die Ausrichtung der Logistikprozesse innerhalb von Unternehmen sowie in ganzen Unternehmensnetzwerken. Die Entwicklung und Integration neuer Technologien löst dabei mehr und mehr starre Unternehmensstrukturen und Steuerungsarchitekturen auf. Die Vision reicht von dezentralen Netzwerken aus modularer Förder- und Lagertechnik bis hin zur Anwendung von Künstlicher Intelligenz für smarte Services in der Logistik. Es besteht die Anforderung, die logistischen Objekte zu identifizieren, zu orten, zu steuern und deren Zustände zu erfassen, um eine zielorientierte Interaktion im Sinne einer ganzheitlichen Vernetzung zu bewerkstelligen.
Jonathan Krauß, Jonas Dorißen, Hendrik Mende, Maik Frye und Robert H. Schmitt Maschinelles Lernen in der Produktion - Anwendungsgebiete und frei verfügbare Datensätze	Steigende Rechenleistungen und bessere Datengrundlagen bei gleichzeitig sinkenden Kosten für Rechen- und Speicherkapazitäten stellen die Basis für den Einsatz von Machine Learning (ML) in der Produktion dar. Herausforderungen bestehen in der Identifizierung aussichtsreicher Anwendungsgebiete, dem Erkennen der mit diesen verbundenen Learning Tasks sowie dem Aufdecken passender Datensätze. In diesem Beitrag werden daher folgende Fragen beantwortet: Welche Anwendungsgebiete in der Produktion bieten das größte Potenzial für den Einsatz von ML? Welche frei zugänglichen Datensätze eignen sich, um eigene Erfahrungen zu sammeln und welche Learning Tasks sind damit verbunden? Was sind Best Practices für die Anwendungsgebiete?
Tobias Rieke und André Sardoux Klasen Blockchain-Einsatz zur Optimierung von Produktrückrufen	Blockchains (BC) werden häufig direkt Bitcoin und andere Kryptowährungen verbunden. Dabei stellt BC die Technologie dar, auf der Bitcoin und Co basieren [1] und sind ein Anwendungsbeispiel unter vielen. Die BC besitzt einige Eigenschaften, die auch für das Supply Chain Management relevant sind. Produktrückrufe nehmen aufgrund der komplexen Supply Chains (SC) immer weiter zu. Dabei liegt die Herausforderung darin, einen Produktrückruf effizient vorzubereiten, durchzuführen und anschließend in die Ursachenanalyse einzusteigen. Genau an dieser Stelle kann die BC-Technologie unterstützen und Transparenz schaffen. So kann eine Reaktion schnell, kosteneffizient und situativ angemessen erfolgen. Ziel des Beitrags ist, einen Einblick in das Potenzial von BC für die Herausforderung „Produktrückruf“ zu geben.
Feras El Sakka, Timo Busert und Alexander Fay Systematische Einführung von Industrie 4.0 für den Mittelstand - Anforderungen, Methoden und Anwendungsbeispiel	In diesem Beitrag wird eine Methodik zur Umsetzung von Industrie 4.0-Projekten im Bereich der Produktion und Logistik beschrieben. Diese Methodik berücksichtigt die besonderen Rahmenbedingungen von KMU und wurde bereits mehrfach in verschiedenen Digitalisierungs- und Industrie 4.0-Projekten mit KMU im Rahmen des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums Hamburg angewandt. Der Fokus der Methodik liegt auf einer geeigneten Integration von neuen Technologien in bestehende Systeme sowie der Verbindung neu generierter Daten mit bereits vorhandenen Informationsflüssen. Die Anwendung der Methodik wird exemplarisch anhand eines realen Praxisbeispiels aus dem Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Hamburg dargestellt.
Andrea Giusti, Dieter Steiner, Walter Gasparetto, Sebastian Bertoli, Michael Terzer, Michael Riedl und Dominik Tobias Matt Kollaborative Robotik – Maschinelles Lernen durch Imitation - Flexible Automation für KMUs durch intelligente und kollaborative Roboterassistenten	Der Trend zur kundenindividuellen Massenproduktion stellt klassische Produktionsmethoden kleinerer und mittlerer Unternehmen vor große Herausforderungen. Branchenübergreifend lässt sich feststellen, dass es für diese Unternehmen besonders schwierig ist mit klassischen Automationslösungen einen tragbaren Kompromiss für den Dreiklang aus hoher Flexibilität, hoher Produktionseffizienz und geringem Investitionsrisiko zu finden. Gleichzeitig stellt die Agilität zur Anpassung an variable Marktbedingungen eine typische Stärke kleiner und mittlerer Unternehmen dar.
Christian Knecht und Andreas Schuller Digitalisierungspotenziale erkennen und nutzen! - Prozessschritte und Problemstellungen von produzierenden KMUs mithilfe von einfach bedienbaren Apps verbessern	Kleine und mittelständische Unternehmen können das Potenzial der digitalen Transformation nur schwer ausschöpfen. Finanzielle und fachliche Ressourcen stehen nicht in gleichem Maße zur Verfügung wie bei Großunternehmen, wodurch ihnen die konsequente Umsetzung von Lösungen oftmals schwerer fällt. In dem BMBF-Forschungsprojekt »ScaleIT« wurde eine Industrie 4.0-Plattform entwickelt, mit der sich einzelne Prozessschritte mithilfe von Apps verbessern lassen. Es stehen sowohl fertige Apps als auch Open-Source-Hilfsmittel zur einfachen Realisierung neuer Ideen zur Verfügung. Eine im Projekt entwickelte Methodik unterstützt dabei, die größten Digitalisierungspotenziale im Unternehmen aufzudecken. Durch diese Methodik und dem flexiblen App-Ansatz soll es vor allem kleineren Betrieben leichter gemacht werden, neue und sinnvolle Industrie 4.0-Anwendungen auf dem betrieblichen Hallenboden zum Einsatz zu bringen, um so ihre Wertschöpfungskette Schritt für Schritt zu optimieren.
Hans Rosenkranz Gesunder Menschenverstand statt MBA - Daran erkennen Sie gute Führungskräfte	Es gibt unzählige Werkzeuge für Führungskräfte. Die US-amerikanische Strategieberatung Bain & Company beispielsweise analysiert regelmäßig die 25 beliebtesten Management Tools weltweit. Doch auch das beste Werkzeug ist nur dann gut, wenn es richtig eingesetzt wird. Dazu bedarf es des gesunden Menschenverstands. Einen Manager, der darüber verfügt, erkennt man an folgenden Eigenschaften: Er kennt den Unterschied zwischen Selbst- und Fremdbild, er legt Wert auf eine wertschätzende Feedbackkultur im Unternehmen und er setzt auf die Kraft des Miteinanders.
Marcel F. Volland Hybride Agilität in Großunternehmen - Von der Notwendigkeit des Entlernens	Viele Großunternehmen müssen sich schnell wechselnden Kundenwünschen und neuen Technologien anpassen, leiden aber gleichzeitig unter einer trägen und dysfunktionalen Organisationsstruktur. Daher ist das Interesse an der IT-Branche gestiegen, um das dort angewendete, agile Arbeiten in die eigenen Strukturen zu implementieren. Eine Tiefenstudie in einem DAX-Unternehmen zeigt, welche Rolle Entlernprozesse bei der Entstehung von hybriden agilen Methoden spielen.
Barbara Kump Der Wandel von Praxis, Wissen und Identität in der Industrie 4.0 - Automatisierung und Digitalisierung verändern nicht nur „was wir tun“ und „was wir können (müssen)“, sondern auch „wer wir sind“	Oft wird bei der Digitalisierung und Automatisierung von Arbeitsprozessen übersehen, dass dadurch für die Organisation gravierende Veränderungen angestoßen werden. Dieser Beitrag zeigt auf, dass solche Veränderungen zu einer Inkongruenz zwischen dem „was eine Organisation tut“ (Praxis), „was sie kann“ (Wissen) und „wer sie ist“ (Identität) führen können. Um Veränderungen erfolgreich umzusetzen, müssen diese Inkongruenzen überwunden werden. Wenn Manager sich dessen bewusst sind, können viele Probleme wie z. B. der Zusammenbruch bestehender Routinen, Wissenslücken oder der Abgang von wichtigen Mitarbeitern vorhergesehen und gelöst werden.
Wjatscheslav Baumung, Herbert Glöckle und Vladislav Fomin Blockchain als Enabler eines dezentralen Produktionsnetzwerkes Identifizierung von additiven Fertigungsressourcen und ihre Bereitstellung mittels der Blockchain-Technologie	Sowohl bei den industriellen als auch wissenschaftlichen Institutionen nimmt die Anwendung der additiven Fertigung stetig zu und ist insbesondere in den Bereichen der Prototypenentwicklung nicht mehr wegzudenken. Die werkzeuglose Herstellung von Teilen, ermöglicht eine dynamische Nutzung der Produktionsressourcen bis unmittelbar zum Fertigungsstart. Dies erlaubt, einerseits in den Bereichen der Feinterminierung und Ablaufplanung, agil auf Veränderungen zu reagieren und andererseits Modelle unterschiedlicher Fertigungsaufträge miteinander zu kombinieren, um somit eine hohe Effizienz der Fertigungsanlagen zu erreichen. Bei der Nutzung von multiplen Anlagen in einem Unternehmen oder im Partnerverbund, stellt die vorhandene Intransparenz Unternehmen und Unternehmensnetzwerke vor viele Herausforderungen. Die Blockchain-Technologie ermöglicht eine gemeinsame Datenbasis zwischen den Teilnehmern. Die Einträge werden protokolliert und die Authentizität der Teilnehmer wird gewährleistet. Dies führt, im Falle der Beziehung zwischen Kunden und Produzenten, zu einer nachprüfbaren Zusammenarbeit, da Unternehmen Dienstleistungsverträge abschließen, die auf dem Fluss vieler kleiner Transaktionen basieren. In diesem Beitrag wird dargestellt, wie verfügbare additive Fertigungsressourcen erkannt werden, sowie, unter der Verwendung der Blockchain-Technologie, in einem dezentralen Produktionsnetzwerk angeboten und von unterschiedlichen Akteuren genutzt werden können.
Heiner Heimes, Achim Kampker, Ulrich Bührer und Stefan Krotil Potenziale und Hürden von Data Analytics in der Serienfertigung - Studienergebnisse aus dem Bereich der Antriebsfertigung von Elektromobilkomponenten	In der Großserienfertigung von elektrifizierten Fahrzeugen stellt die zunehmende Komplexität eine große Herausforderung dar. Der hohe Prüfaufwand zur Sicherstellung der Qualität des elektrifizierten Antriebsstrangs muss reduziert werden, um auch künftig konkurrenzfähig zu sein. Ein beschleunigter Wissensaufbau bezüglich Fertigungstechnologien und Prozesse kann durch Industrie 4.0-Ansätze, insbesondere Data Analytics, unterstützt werden. Derzeit kann der gewünschte Nutzen von Data Analytics in der Großserienfertigung nicht erzielt werden. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer Expertenstudie vorgestellt, die sich mit den Potenzialen und Hürden von Data Analytics in der Großserienfertigung, insbesondere bei der Antriebsfertigung für elektrifizierte Fahrzeuge, befasst.
Eike Schäffer, Lars Penczek, Andreas Mayr, Jupiter Bakakeu, Jörg Franke und Bernd Kuhlenkötter Digitalisierung im Engineering - Ein Ansatz für ein Vorgehensmodell zur durchgehenden, arbeitsteiligen Modellierung am Beispiel von AutomationML	Die Digitalisierung im Engineering verspricht automatisierte Arbeitsabläufe, höhere Geschwindigkeiten und sinkende Kosten bei der Entwicklung von Automatisierungslösungen. Voraussetzung hierfür ist nicht nur die Modularisierung auf Basis einer strukturierten Beschreibungssprache, sondern auch eine einheitliche, aufeinander aufbauende Modellierung, welche einen automatisierbaren Datenaustausch über die Systemgrenzen hinweg ermöglicht. Um eine breite Anwendung zu erzielen, sollte die zugrundeliegende Ontologie auf bestehenden Normen und Standards aufbauen und in Open-Source-Anwendungen zur Verfügung stehen. Für die kollaborative und konsistente Entwicklung einer solchen Ontologie bedarf es eines strukturierten, methodischen Vorgehens sowie einer damit verbundenen Modellierungslandkarte, welche als Orientierung zur standardisierten, arbeitsteiligen Modellierung dient. Ein möglicher Ansatz für das benötigte Vorgehensmodell sowie der zugehörigen Landkarte wird im Rahmen dieses Beitrags vorgestellt und unter Verwendung von AutomationML validiert. Der vorgestellte Ansatz soll eine mögliche Richtung aufzeigen und weitere prozessgesteuerte Modellierungsbestrebungen von Ontologien anregen.
Ralf Müller-Polyzou, Lucas Meyer und Anthimos Georgiadis MES-Betriebsmittelintegration aus Anwendersicht - Eine praxisbezogene Analyse in produzierenden Unternehmen am Beispiel eines Laser-Assistenzsystems	Das Zusammenwirken von Manufacturing Execution Systemen (MES) und Betriebsmitteln gilt im Sinne der Flexibilität und Wandlungsfähigkeit der Produktion als Voraussetzung für die Smart Factory der Industrie 4.0. Der Beitrag beschreibt die praxisbezogene Analyse einer MES-Betriebsmittelintegration am Beispiel eines industriellen Laser-Assistenzsystems zur Werkerführung. Die Situation und Anforderungen aus Anwendersicht werden unter Berücksichtigung der eingesetzten Systeme, Schnittstellen, Protokolle sowie von Plug & Produce untersucht. Die Ausarbeitung basiert auf einer qualitativen Analyse mit Meinungsbildnern und einer quantitativen Analyse mit führenden Unternehmen unter anderem der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Die Studie leistet damit eine Hilfestellung für MES-Investitionen in der Industrie 4.0.
Andreas Deuter und Florian Pethig The Digital Twin Theory - Eine neue Sicht auf ein Modewort	Im digitalen Zwilling wird ein wesentliches Mittel für Produktivitätssteigerungen im Zeitalter der industriellen Digitalisierung gesehen. Daher beschäftigen sich zahlreiche Publikationen mit diesem Begriff. Dieser Beitrag zeigt zunächst die Ursprünge des Begriffs und setzt sich mit ausgewählten Definitionen auseinander. Diese unterstützen allerdings wenig bei der praktischen Implementierung von digitalen Zwillingen, da sich die Definitionen zum Teil stark unterscheiden. Als Alternative zu einer klassischen Definition wird daher ein Theoriemodell vorgeschlagen, das Annahmen über den digitalen Zwilling enthält. Dieser neuartige Denkansatz soll helfen, das Management von digitalen Zwillingen in der Praxis zu verbessern.
Frederik Schmatz, Jens Meißner, Jan Sender, Wilko Flügge und Eugen Gorr Mensch-Roboter-Kollaboration in der Flugzeugendmontage - Ein intelligentes Assistenzsystem für das mechanische Fügen in der manuellen Montage	Viele Montageprozesse im Flugzeugbau laufen manuell ab. In der Endmontage der Airbus A320-Familie werden unter anderem die Längsstreben, sogenannte Stringer, am Querstoß zweier benachbarter Flugzeugrumpfsektionen über Stringerkupplungen miteinander verbunden. Hierfür werden derzeit herkömmliche Vollniete eingesetzt. Zukünftig wird hier ein Wechsel auf Vollstanzniete angestrebt. Aufgrund hoher Prozesskräfte beim Stanznieten weisen die Werkzeuge ein hohes Eigengewicht auf, wodurch die Montage zu hohen physischen Belastungen der Mitarbeiter während der manuellen Handhabung führen würde. Ein innovatives Assistenzsystem auf Basis eines kollaborierenden Roboters soll Abhilfe schaffen. Durch eine intelligente Steuerung soll es darüber hinaus die Qualitätssicherung maßgeblich unterstützen. Das System ist Gegenstand dieses Beitrags.
Volker Gruhn Künstliche Intelligenz verleiht Cyber-Physical Systems Flügel	Cyber-Physical Systems (CPS) sind ein Beispiel für die immer engere Verbindung von digitaler und realer Welt. Denn in CPS werden Abläufe und physische Gegenstände unmittelbar in digitale Prozesse integriert. Für IT-Experten bedeutet das mehr Komplexität in der Entwicklung von IT-Systemen. Denn die bisherige Modellbildung, mit der sie gearbeitet haben, stößt angesichts der Unordnung in der realen Welt an ihre Grenzen. Künstliche Intelligenz (KI) hilft dabei, diese Komplexität zu beherrschen und so den Einsatz von CPS zu erleichtern beziehungsweise zu ermöglichen. Die Stärke von CPS liegt insbesondere im Finden von Optimierungspotenzialen, im Erkennen von Mustern und in der engen Zusammenarbeit mit Menschen. Verfahren wie Machine Learning, das die Grundlage für beispielsweise Bilderkennung oder Spracherkennung liefert, erlauben einerseits engere Interaktionsmöglichkeiten zwischen Mensch und CPS. Andererseits erhöhen diese Techniken den Autonomiegrad, mit dem CPS arbeiten können. In Summe entstehen dank KI neue Einsatzszenarien. Die Kombination dieser Technologien stößt die Tür für die Fabrik der Zukunft auf. Diese Entwicklung muss sich auch in den zugrundeliegenden IT-Systemen niederschlagen, die Unternehmen aufbauen. Die Verantwortlichen müssen Strukturen schaffen, in denen klassische Informationssysteme, CPS und Cognitive Computing Systems integriert zusammenarbeiten können.
2018
Norbert Gronau Der angemessene Grad von Autonomie in Cyber-Physischen Produktionssystemen	Existierende Fabriken weisen häufig hierarchische Strukturen bei Entscheidungsfindung und Steuerung auf. Cyber-Physische Systeme ermöglichen es prinzipiell, den Grad an Autonomie bei Entscheidungsfindung und Steuerung zu erhöhen. Unklar ist allerdings bisher weitgehend, bis zu welchem Grad Autonomie tatsächlich nützlich ist. Dieser Beitrag differenziert unterschiedliche Definitionen von Autonomie und Ansätze, diese zu erreichen. Erste experimentelle Erkenntnisse in einer Laborumgebung helfen, die aufgestellten Fragen zu beantworten.
Roman Dumitrescu, Thorsten Westermann, Tommy Falkowski Autonome Systeme in der Produktion Planungssystematik für die Entwicklung autonomer Systeme	Autonome Systeme werden perspektivisch alle Lebensbereiche durchdringen und haben das Potenzial, einen gesellschaftlichen Wandel auszulösen. Die Konzipierung dieser hochkomplexen Systeme erfordert leistungsfähige Entwicklungsansätze und -methoden, die disziplinübergreifend angewendet werden. Stellvertretend für die vielschichtigen Anwendungsbereiche von autonomen Systemen steht die industrielle Produktion, in der im Kontext von Industrie 4.0 bereits eine technologieinduzierte Transformation eingeleitet wurde.
Tobias Fischer und Jürgen Köbler Lean-Management und Industrie 4.0 - Warum Lean-Management eine solide Grundlage für die vierte industrielle Revolution darstellt	Einerseits ist die vierte industrielle Revolution derzeit das Thema der Indus- trie, andererseits stellen renommierte Gesellschaften und Unternehmensberatungen einen nicht zufriedenstellenden Implementierungsgrad der gängigen Lean-Methoden fest. Es stellt sich die Frage, inwieweit eine Umsetzung dieser Lean-Methoden sinnvoll für den Einzug der Industrie 4.0 ist oder ob diese Methoden sogar als Voraussetzung angesehen werden können. Hierzu wurden alle gängigen Prinzipien und Methoden des Lean-Managements mit den Prinzipien und Technologien der Industrie 4.0 gegenübergestellt. Es zeigt sich, dass LeanManagement eine solide Basis für die erfolgreiche Implementierung der vierten industriellen Revolution für die Produktion der Zukunft ist. Lean-Management kann bzw. muss sogar letztlich als eine essenzielle Voraussetzung gesehen werden.
Gökhan Cenk, Emre Kayadelen, Philipp Kürner, Marius Schultenkämper und Dieter Uckelmann Ökologische Aspekte des Vendor Managed Inventory	Moderne Logistikkonzepte spielen angesichts der weltweit zunehmenden Transportleistung aus ökonomischer Sicht bei Unternehmen eine essenzielle Rolle. Hohe Zeitersparnis, schnellere Lieferfähigkeit und reduzierte Bestände bewirken eine schlankere Supply Chain, wodurch hohe Kosteneinsparungen mit einhergehen [1]. Die daraus resultierenden Umweltauswirkungen (z. B. im Hinblick auf die Anzahl der Transporte, Energiebedarf - und Flächenverbrauch durch Logistikflächen) werden bisher wenig betrachtet und werfen die Frage auf, inwiefern Unternehmen Vendor Managed Inventory (VMI) auch aus ökologischer Sicht betrachten. Die vorliegende Studie untersucht das dort in Unternehmen vorhandene ökologische Bewusstsein zum Einsatz von VMI. Basierend auf einer Umfrage in der Logistikbranche in Deutschland wurden die Ergebnisse analysiert, zusammengefasst und als Handlungsempfehlungen herausgegeben.
Anuschka Huber, Helen Mödinger und Dieter Uckelmann Soziale Netzwerke in Logistik und Industrie 4.0 – Neue Kommunikationsformen in Produktion und Logistik	Die rasante Weiterentwicklung von Technologien ermöglicht Unternehmen neue Formen der Kommunikation über Soziale Netzwerke zu erschließen. Soziale Kommunikationsmedien können einen Beitrag leisten die Effizienz im Unternehmen zu erhöhen und eine Verbindung zu Partnern und Kunden herzustellen [1]. Dieser Beitrag gibt Aufschluss, wie Soziale Netzwerke die Kommunikation im Unternehmen intern und extern, mit Fokus auf Logistik und Produktion, unterstützen können. In diesem Zusammenhang werden Praxisbeispiele aufgezeigt und ein entsprechendes Modell entwickelt.
Severin Weiss Futter fürs Hirn – Industrie 4.0 für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie	Das Ziel, Industrie 4.0 als digitale Agenda in sämtlichen produzierenden Betrieben zu implementieren und so die Wettbewerbsfähigkeit zu erhöhen, gilt selbstverständlich auch für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie. Verändertes Konsumentenverhalten, gesetzliche Vorgaben sowie die wachsende Spezialisierung stellen die Branche dabei vor immer neue Herausforderungen. Auch wenn die Automatisierung von Anlagen schon oft umgesetzt ist, fehlt es aber in vielen Fällen noch an der strukturierten Integration in ein gesamtheitliches Datenkonzept. Durch die digitale Vernetzung aller Prozesse bieten sich hier innovative Lösungen. Was Industrie 4.0 für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie bedeutet, wo die Chancen liegen und welche konkreten Maßnahmen zur Umsetzung es gibt, ist Thema dieses Beitrags.
Carsten Feldmann und Ralf Ziegenbein Digital Lean – Mit dem Crossroads-Modell zu mehr Effizienz - Erklärung und Auswahl von Steuerungsansätzen für Produktions- und Logistiksysteme in Zeiten der Digitalisierung	Methoden zur Überwachung und Steuerung von Materialflüssen in einem Produktions- oder Logistiksystem sollen Ziele wie niedrige Kosten und kurze Durchlaufzeiten unterstützen. Die Steuerungsprinzipien der Lean Production zielen auf dezentrale, bedarfsorientierte Selbstorganisation der Prozesse, zum Beispiel in einem Kanban-Regelkreis. Die Ansätze der Industrie 4.0 setzen auf digitale Vernetzung von Maschinen, Produkten und Mitarbeitern sowie den Einsatz von Sensorik. Welcher Steuerungsansatz passt zu welchem Produktportfolio? Lassen sich die Ansätze kombinieren – schlank durch Digitalisierung? Das Crossroads-Modell erklärt anschaulich die Unterschiede der Steuerungsansätze und leitet konkrete Handlungsempfehlungen für die Unternehmenspraxis ab.
Till Becker, Thorben Funke und Joshua Coordes Auslastungsmessung in LKW-Laderäumen - Ein Überblick über vorhandene Technologien und ein Praxistest mit Ultraschallsensorik in der Automobillogistik	Cyber-Physische Systeme ermöglichen Unternehmen die virtuelle Abbildung von realen Prozessen, wodurch Produktions- und Logistiksysteme effizienter überwacht und gesteuert werden können. Diese Steigerung der Prozesstransparenz wird durch immer günstiger werdende Sensoren und Aktoren ermöglicht. Deren Einsatz gewinnt auch in der Transportlogistik und vor allem im Bereich des Straßengüterverkehrs an Bedeutung, wie die voranschreitende Entwicklung von Telematiksystemen [1] zeigt. Ein Aspekt ist hierbei die Überwachung von LKW Laderäumen in Bezug auf ihre Auslastung. Diese Daten ermöglichen neben Kostenvorteilen auch eine Emissionsreduktion und eröffnen neue Möglichkeiten im Bereich der Prozesssteuerung. Dieser Bericht gibt einen Überblick über vorhandene und mögliche Technologien und stellt die Ergebnisse eines ersten Praxistests in der Versorgungslogistik bei einem deutschen Automobilhersteller vor, für den Ultraschallsensoren in Kombination mit einem Mikrocontroller mit Mobilfunkanbindung eingesetzt wurden.
Dietlind Ruoff, Patricia Srsa und Dieter Uckelmann SupplyOn - Netzwerk für den elektronischen Datenaustausch in der Zulieferindustrie	In den vergangenen Jahren sind das E-Business und die Vernetzung zwischen Unternehmen zu einem immer wichtigeren Aspekt geworden. Gleichzeitig mit dem E-Business hat sich auch der elektronische Datenaustausch weiterentwickelt, der die Netzwerkbildung unterstützt. Durch vielseitige Lieferantenportale besteht somit nicht mehr nur die klassische 1:1 EDI-Kommunikation zwischen Hersteller und Zulieferern. Der folgende Beitrag beleuchtet diese Entwicklung auf Basis einer ausführlichen Literaturrecherche näher und geht dabei auf verschiedene Möglichkeiten des Datenaustauschs und die Unterschiede zum klassischen EDI ein.
Marcus Lewin und Alexander Fay Charakteristik intelligenter Objekte in einer digitalisierten Logistik	Im Zuge der Digitalisierung und Industrie 4.0 werden Objekte und Systeme in der Logistik zunehmend mit Informations- und Kommunikationstechnologien ausgestattet, was mit neuen Funktionalitäten einhergeht. Solche intelligenten Objekte ermöglichen innerhalb von Supply Chains eine hochauflösende Darstellung von Prozessen und unterstützen deren Steuerung. Parallel steigen die Möglichkeiten und Varianten bei der technischen Gestaltung und Integration von intelligenten Objekten. Dies stellt Unternehmen vor neue Herausforderungen in der Beherrschung der steigenden Komplexität. Zur Handhabung dieser Komplexität wird in diesem Beitrag ein Ansatz zur systematischen Strukturierung von Objekten in einer vernetzten Logistik hinsichtlich Funktion, Aufbau sowie Abhängigkeiten in einem Gesamtsystem vorgestellt.
Paul Motzki, Steffen Hau, Marvin Schmidt und Stefan Seelecke Künstliche Muskeln und Nerven in Industrie 4.0 Konzepten – Multifunktionale Aktor-Sensor-Systeme mit Formgedächtnislegierungen und dielektrischen Elastomeren	Innerhalb der Konzepte von Industrie 4.0 steht der Begriff Smart Factory für die Schaffung von effektiven Produktionsumgebungen durch Digitalisierung und Cyber-Physische Systeme. Fertigungsanlagen sollen stärker automatisiert, flexibel und adaptiv werden. Im Zuge dieser Bestrebungen geraten auch intelligente Materialien immer mehr in den Fokus der Industrie. Kombinierte aktorische und sensorische Eigenschaften ermöglichen den Aufbau leichter und kompakter multifunktionaler Aktor-Sensor-Systeme, welche zudem energieeffizient, geräusch- und emissionslos betrieben werden. Dadurch bieten sie sich insbesondere für den Aufbau vernetzter Systeme an. Speziell Formgedächtnislegierungen (FGL) und dielektrische Elastomere (DE) eignen sich für den Aufbau intelligenter Aktoren und werden anhand von einigen Anwendungsbeispielen in diesem Beitrag vorgestellt.
Welf-Guntram Drossel, Holger Kunze und Martin Ettrichrätz Passive Strukturen zum Leben erwecken – Durch Verschmelzen von Struktur und Funktion auf Werkstoffebene Systeme mit geringer Komplexität aber hoher Funktionalität schaffen	Der Mensch mit seinen Bedürfnissen ist die wesentliche Triebkraft für Innovationen. Er misst den Nutzen von Produkten an den Kriterien Funktionalität, Bezahlbarkeit, Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit. Im Bestreben, allen Forderungen gleichermaßen gerecht zu werden, werden Produkte und Prozesse zunehmend komplexer. Der Aufwand zur Problemlösung steigt überproportional und die Entwicklungsdynamik fällt steil ab. Mit intelligenten Materialien/Funktionswerkstoffen/smart materials ist eine Transformation von Funktionalitäten auf die Werkstoffebene möglich. Ein Paradigmenwechsel im Produkt – die Verschmelzung von Funktion und Struktur – wird möglich. Damit kann eine neue Qualität im Produktdesign erreicht werden. Die Form folgt stringent der Funktion, die Nutzbarkeit ist intuitiv und folgt natürlichen Vorbildern [1]. Produkt und Produktionsprozesse werden durch smart materials kreativ und wissensbasiert und weniger durch Investitionsumfang und Lohnkosten bestimmt. Die Eigenschaftsbeschreibung intelligenter Werkstoffe, die Potenziale transdisziplinärer Zusammenarbeit, konkrete Anwendungsbeispiele für smarte Strukturen sowie das Thema, den Bekanntheitsgrad und die Akzeptanz von smart materials zu steigern, sind Gegenstand dieses Beitrags.
Ronny-Alexander Koch, Thomas Rücker, Herfried M. Schneider und Sören Stodt Auswahl von Manufacturing Execution Systems/Advanced Planning and Scheduling Systems Teil 2: Grundlagen einer Systemauswahl – vom Anforderungskatalog zur Feinauswahl	Spezielle Softwaresysteme zur Produktions-Feinplanung – Manufacturing Execution Systems oder Advanced Planning & Scheduling Systems – unterstützen die operative Produktionsplanung und -steuerung in Industriebetrieben. Die Vielzahl der am Markt angebotenen Systeme macht einen fundierten Auswahlprozess von der Anforderungserhebung bis zur Endauswahl notwendig. Ein umfassendes Modell, das diesen Prozess systematisch unterstützt und vereinfacht, ist Gegenstand des folgenden Beitrags. Die Methodik geht über eine fragebogenbasierte Abfrage hinaus und überprüft die Systemfähigkeiten mithilfe von strukturierten Fallstudien. Im ersten Teil des Beitrags [1] wurden die Prozessschritte von der Erhebung der Anforderungen an das System bis zu deren Strukturierung in einem Anforderungskatalog beschrieben. Der nachfolgende zweite Teil umreißt die Prozessschritte von der System-Grobauswahl bis hin zur System-Feinauswahl.
Malte Teichmann, André Ullrich, Benedict Bender und Norbert Gronau Mobile IIoT-Technologien in hybriden Lernfabriken - Szenariobasierte Entwicklung von Prozessverständnis als Basis für Handlungskompetenz im Anwendungszentrum Industrie 4.0	Der Wandel zur automatisierten Produktion, die fortschreitende Digitalisierung der Wertschöpfungsprozesse sowie die stetige Implementierung von mobilen Industrial Internet of Things-Technologien (IIoT) in diese zur Unterstützung der Mitarbeiter stellen betriebliche Weiterbildung vor Herausforderungen. Komplexere Anforderungen und veränderte Tätigkeitsprofile erfordern Handlungskompetenzen bei Mitarbeitern im Sinne der Fähigkeit, in unbekannten Situationen auf Basis eigenen Könnens handlungsfähig zu bleiben [1]. Jene sowie dafür notwendiges umfassendes Verständnis gegenüber digitalisierten Produktionsprozessen [2] kann jedoch durch konventionelle Lehrmethoden nicht realisiert werden, da diese der erhöhten Anforderungskomplexität und den komplexen Rückkopplungen im Rahmen der Steuer- und Regelkreise nicht gerecht werden können. Diese Aspekte aufgreifend wird im Folgenden ein szenariobasierter Weiterbildungsansatz für eine Lernfabrik vorgestellt, der insbesondere die Potenziale mobiler IIoT-Technologien zur Ausgestaltung dieser in den Blick nimmt.
Birgit von See, Wolfgang Kersten Arbeiten im Zeitalter des Internets der Dinge - Wie Qualifikation, Organisation und Führung digital transformiert werden	Die Vision „Industrie 4.0“ ist nicht allein durch den Einsatz neuer Technologien und die Auswertung von Daten zu erreichen. Eine umfassende digitale Transformation bedarf einer Integration der Aktivitäten in die „soziotechnische Triangel“ eines Unternehmens, bestehend aus Mensch, Technik und Organisation. Diese Verankerung bewirkt gleichzeitig auch Veränderungen innerhalb des Arbeitssystems eines Unternehmens. Auf Basis von ausführlichen Experteninterviews identifiziert und charakterisiert der Beitrag drei zentrale Dimensionen: Qualifikation, Organisation und Führung. Die Erkenntnisse zeigen, dass die Ermittlung zukünftiger Kompetenzprofile, die Schulung von „Data Thinking“ sowie die organisatorische Vernetzung der Mitarbeiter über agile Arbeitsweisen und Strukturen entscheidende Maßnahmen sind. Hauptaufgabe der Führung ist die Antizipation und Orchestrierung der digitalen Transformation.
Thomas Steckenreiter, Thorsten Pötter, Claus Riehle Industrie 4.0 ist kein digitaler Wandel, sondern eine Revolution	Teil 2: Schließlich geht es dabei um nicht weniger als eine Änderung der Beziehungsverhältnisse, nämlich zwischen: Mensch und Maschine, Autonomie und Vernetzung, Hierarchie und Individuum. Und immer bieten umwälzende Kulturveränderungen, ob in der Produktion oder in der Organisation, neben Risiken auch Chancen. Deshalb wird von den Autoren parallel mitgedacht, wie in diesem (r)evolutionären Prozess ein passender Weg für kleinere und mittlere Unternehmen (KMU) aussehen könnte. Ko-Operative Partnerschaften sind hier Stichwort und Möglichkeit zur Weiterentwicklung in diesen umwälzenden Zeiten.
Thomas Steckenreiter, Thorsten Pötter, Claus Riehle Industrie 4.0 ist kein digitaler Wandel, sondern eine Revolution	Teil 1: Die ganze Tragweite dessen, was sich hinter dem Begriff „Industrie 4.0“ verbirgt, ist nach der Erfahrung der Autoren noch viel zu wenig in der Breite angekommen, insbesondere im Management des Mittelstands. Aus diesem Grund werden im folgenden Beitrag neben den wesentlichen Voraussetzungen für Industrie 4.0 auch die Merkmale für den revolutionären Charakter der „Digitalisierung“ wiedergegeben. Das „Durchdigitalisieren“ der Organisation nimmt uns Menschen ebenso Entscheidungsarbeit ab wie teilautonome, vernetzte Künstliche Intelligenz (KI). Das erleichtert und irritiert Mitwirkende gleichermaßen. Die digitale Transformation wird daher Folgen haben für Produktion und Organisation, d. h. auf Technik und auf Unternehmenskultur einwirken.
Henning Schöpper, Sebastian Lodemann, Florian Dörries, Wolfgang Kersten Digitalisierung deutscher KMU im Branchenvergleich – Warum Unternehmen genau auf ihre Kompetenzen schauen sollten	Die Digitalisierung hat deutlichen Einfluss auf Unternehmen und deren Geschäftsumfeld. Große Konzerne zeigen mit umfangreichen digitalen Pilotprojekten bzw. großen Digitalisierungsprogrammen, dass sie die Notwendigkeit einer digitalen Transformation zunehmend verinnerlichen. Bei kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) hingegen besteht vielfach Aufholbedarf. Neben den technischen Aspekten der digitalen Transformation nimmt auch der Faktor Mensch eine zunehmend wichtige Rolle ein. Mithilfe einer Querschnittsanalyse deutscher KMU wurden Erkenntnisse zur Digitalisierungskompetenz abgeleitet und nach Wirtschaftszweigen aufgeschlüsselt analysiert. Dabei wurde das Thema Arbeit in die Dimensionen Qualifikation, Organisation und Führung unterteilt und diese als beeinflussende Faktoren berücksichtigt. In einzelnen Wirtschaftszweigen sind deutliche Defizite im Bereich der Digitalisierungskompetenz erkennbar. Es zeigt sich, dass diese Kompetenzen maßgeblich von den Dimensionen der Arbeit abhängen.
Wolfgang Schmidt, Maximilian Lorse Produktion und Standortwahl mathematisch optimieren – Mithilfe algorithmischer Berechnungen können produzierende Unternehmen Anwendungen zur Entscheidungsunterstützung entwickeln	In der Industrial 4.0-Ära werden viel mehr Daten als bisher in die Produktionsplanung und die Auswahl geeigneter Fertigungs- und Lagerorte eingegeben. An welchem Standort welches Produkt wann produziert werden sollte, lässt sich angesichts der Vielzahl an entscheidungsrelevanten Daten am besten mithilfe mathematischer Methoden errechnen. Hier ist vor allem die Lineare Programmierung zu nennen, deren Einsatz anhand von Praxisbeispielen in diesem Beitrag beschrieben wird. Technische Plattform ist das IBM Decision Optimization Center, auf dem Softwarepartner unter Einbeziehung des gesamten Produktions- und Logistiknetzwerks Anwendungen für bessere Entscheidungen in allen Bereichen der Produktions- und Standortoptimierung erstellen können.

2017

Yingbing Hua, Michael Mende, Björn Hein Modulare und Wandlungsfähige Robotersysteme – Modellbasierte Softwareentwicklung basierend auf AutomationML und ontologischer Semantik	Die Softwareentwicklung bei Industrierobotern benötigt erhebliches interdisziplinäres Wissen und viel technische Erfahrung. Vor allem die Heterogenität der herstellerspezifischen Programmiersprachen und -werkzeuge verursacht hohen Aufwand beim Einsatz von Industrierobotern, obwohl Roboter per se frei programmierbar sind und für eine Vielzahl von Aufgaben eingesetzt werden können. Um verschiedene Rollen, wie z. B. den Komponentenzulieferer, Anwendungsentwickler sowie Systemintegratoren und Endanwender, bei der Programmierung und Integration von Robotern zu unterstützen, wurde im Rahmen des Forschungsprojekts ReApp ein modellbasierter Ansatz entwickelt. Das Datenaustauschformat AutomationML wurde hierbei für die Modellierung der Roboterkomponenten und -systeme eingesetzt. Auf Basis von Domäne-Ontologien wurden die AutomationML-Modelle semantisch verarbeitet und zu einem maschineninterpretierbaren Informationsmodell umgewandelt, aus dem Quellcodes generiert werden konnten.
Rainer Schulz Prozesse optimieren mit grafischem Materialflussrechner – Softwarelösung verbessert Intralogistik von Unternehmen	Unternehmen verfügen oftmals nicht über eine genaue Übersicht aller Schritte entlang der Wertschöpfungskette: Vom Eingang der Ware bis zum fertigen Produkt und schließlich zur Auslieferung kommen viele verschiedene Faktoren zusammen. Von daher bleibt der Einfluss auf die Kette von der Unternehmensseite aus beispielsweise aufgrund von Lieferantenabhängigkeiten an verschiedenen Stellen eingeschränkt. In diesem Zusammenhang gibt es allerdings eine vielfältige Auswahl an Optimierungsmöglichkeiten für unterschiedliche Prozesse im Lager. Lediglich den Materialfluss der Produktion, der innerhalb eines Betriebs einen Großteil der täglichen Vorgänge ausmacht, verwaltet das Unternehmen im Idealfall detailliert. Hierfür verwenden Betriebe häufig Softwarelösungen, um die hohe Anzahl der Vorgänge zu überblicken und erfolgreich zu steuern. Dabei zeigen grafische Oberflächen die Abläufe innerhalb eines Lagers genau auf und offenbaren so Ansatzpunkte für Betriebe.
Christian Leyh, Doreen Gäbel Industrie 4.0 – Disruptive Geschäftsmodellinnovation oder „nur“ Geschäftsprozessoptimierung?	Eine Untersuchung von Industrie 4.0-Anwendungsbeispielen ausgewählter Unternehmen mit Blick auf mögliche, resultierende Geschäftsmodellinnovationen zeigt, dass diese durch Industrie 4.0-Projekte durchaus herbeigeführt werden. Die Ergebnisse der Untersuchungen stellen jedoch auch dar, dass der Anteil der Geschäftsmodellinnovationen mit 22 % der 158 untersuchten Unternehmenseinträge in einem eher niedrigen Bereich liegt. Disruptive, d. h. branchenlogikdurchbrechende Geschäftsmodellinnovationen finden sich vor allem bei den Unternehmen des produzierenden Gewerbes. Hier steht nicht mehr allein die Herstellung bzw. Verarbeitung von Produkten im Vordergrund, sondern auch ein deutlicher Mehrwert für den Kunden. In diesem Beitrag werden die genannten Aspekte weiter ausgeführt und weitere ausgewählte Untersuchungsergebnisse dargelegt.
Jens Bürgin, Han Hao, Gisela Lanza, Hansjörg Tutsch Integrierte Auftragsplanung variantenreicher Produkte – Ein Softwareprototyp zur Generierung und Einplanung von Planaufträgen sowie deren Zuordnung zu Kundenaufträgen	Eine robuste und optimierte Planung der Serienproduktion variantenreicher Produkte wie Automobile kann durch eine Integration der unternehmerischen Funktionsbereiche Einkauf, Produktion und Vertrieb realisiert werden. Hierzu ist es erforderlich, bereits mittelfristig vor Eingang der Kundenaufträge einen Auftragsbestand als Basis für eine integrierte, durchgängige und transparente Planung zwischen mittelfristigem und kurzfristigem Planungshorizont zu generieren. Entsprechend wird in diesem Beitrag ein Softwareprototyp zur Anwendung einer innovativen Planungsmethodik zur Generierung von Planaufträgen, zur Einplanung der Planaufträge in ein Produktionsnetzwerk und zur Zuordnung von eingehenden Kundenaufträgen zu Planaufträgen des Auftragsbestands vorgestellt.
Volker Gruhn Monetarisierung in Zeiten der Digitalen Transformation – Geld fließt, wo Daten fließen	Die Digitale Transformation lässt nur wenige Aspekte der Beziehung zwischen Kunden und Unternehmen unberührt. Das gilt auch und vor allem für die Zahlungsströme, die zwischen den Beteiligten hin und her fließen. Güter und Services, die sich unter dem Eindruck der neuen technischen Möglichkeiten fundamental verändern, werden auch grundlegend anders ver- und gekauft [1]. Für die systematische Suche nach neuen Möglichkeiten zur Monetarisierung der eigenen Angebote eignen sich die sogenannten Objects of Revenue. Das sind Objekte innerhalb des Unternehmens, die unmittelbar mit Zahlungsströmen verknüpft sind beziehungsweise verknüpft werden können.
Norman Spangenberg, Martin Roth, Stefan Mutke, Bogdan Franczyk Big Data in der Logistik – Ein ganzheitlicher Ansatz für die datengetriebene Logistikplanung, -überwachung und -steuerung	Die Bedeutung der Logistik hat sich in den vergangenen Jahrzehnten stark verändert. Während diese früher zu den Kernfunktionen der meisten Unternehmen zählte, werden Logistikdienstleistungen heutzutage häufig an Logistikdienstleister ausgelagert. Diese Verlagerung führt zu neuen organisatorischen Strukturen und ermöglicht ebenso die Umsetzung neuer innovativer Geschäftsmodelle. Durch die Digitalisierung der Logistik steigt der notwendige Integrations- und Koordinationsaufwand exponentiell an und kann nur durch den intelligenten Einsatz von IT beherrschbar gestaltet werden kann. Dieser Beitrag beleuchtet das Spannungsfeld der Logistik und IT und zeigt auf, welchen Herausforderungen die Logistik unterliegt und wie diese durch den adäquaten Einsatz von Big Data Technologien bewältigt werden können.
Thomas Thiele, Max Hoffmann, Tobias Meisen Industrial Big Data: Tieferes Prozessverständnis durch Daten – Modernes Informationsmanagement in der Produktion	Längst hat die digitale Transformation auch die industrielle Produktion erreicht. Insbesondere getrieben durch die Erfolge und Fortschritte der vorwiegend amerikanischen IT-Unternehmen ist diese vierte industrielle Revolution, oder Industrie 4.0, wie sie in der Hightech-Strategie der Bundesregierung heißt, in vollem Gange. Eine Vielzahl von Begriffen und Technologien wie Internet der Dinge, Cyber-Physische Systeme und Big Data bilden das Rahmenwerk dieses Wandels. Im vorliegenden Beitrag wird insbesondere der Big Data Begriff adressiert und eine Abgrenzung dieses umfassenden Konzepts hinsichtlich der Definition von Industrial Big Data unternommen. Zudem wird anhand von Fallbeispielen exemplarisch erläutert, welche Mehrwerte die Anwendung dieser Methoden in der Produktion generiert.
Claus Emmelmann, Markus Möhrle, Mauritz Möller, Jan-Peer Rudolph, Nikolai D’Agostino Bionic Smart Factory 4.0 – Konzept einer Fabrik zur additiven Fertigung komplexer Produktionsprogramme	Aktuelle Entwicklungen erfordern zunehmend komplexere Produktionsprogramme. Die Kombination von additiver Fertigung und Industrie 4.0 ermöglicht neue Ansätze, die eine wirtschaftliche Fertigung jener erst ermöglichen. Die Bionic Smart Factory 4.0 gibt diesen Elementen einen Ordnungsrahmen und beschreibt sie hinsichtlich ihrer Anordnung und ihres Zusammenspiels. Die Wirkungsweise wird durch eine Beurteilung gegenüber Determinanten der Produktionsprogramme erläutert.
Marko Ott und Christian Leyh Digitalisierung in kleinen und mittleren Unternehmen – Wie digitalisiert sehen sich die Unternehmen und wie digitalisiert sind diese tatsächlich?	Eine Befragung ausgewählter Unternehmen auf Basis eines initialen Fragebogens sowie darauf aufbauender Interviews zeigt, dass sich kleine und mittlere Unternehmen (KMU) (am Beispiel des Kammerbezirks Dresden) intensiv mit dem Thema der digitalen Transformation auseinandersetzen. Die Ergebnisse der Studie stellen darüber hinaus dar, dass die korrekte Selbsteinschätzung des Digitalisierungsstands für die Unternehmen oftmals nicht einfach und mit Problemen verbunden ist. Die Divergenz zwischen wahrgenommener und tatsächlicher Ausprägung der eigenen Digitalisierung ist u. a. auf das stark unterschiedliche Verständnis des Digitalisierungsbegriffs an sich sowie die Grenzen der Vergleichbarkeit mit anderen Unternehmen zurückzuführen. In diesem Beitrag werden diese Aspekte weiter ausgeführt und weitere ausgewählte Studien-ergebnisse dargelegt.
Guido Siestrup und David Zeeb Reifegradbestimmung: der Weg zur Supply Chain 4.0	Fortschritte bei Cyber-Physischen Systemen und Industrie 4.0-Lösungen führen zu Veränderungen in Industrie und Handel und lassen einen tiefgreifenden Wandel der Unternehmensprozesse und -strukturen erwarten. Dies betrifft insbesondere auch das Supply Chain Management (SCM) inklusive der unternehmensinternen Logistik. Zur Bestimmung der Reife von SCM-Systemen existieren bereits entsprechende Reifegradmodelle, die hier als Basis dienen. Dieser Beitrag stellt eine Modellerweiterung vor, die zum Ziel hat, den Status quo einer Supply Chain hinsichtlich einer Industrie 4.0-Kompatibilität zu erfassen und eine zielgerichtete Weiterentwicklung der SCM-Systeme zu unterstützen. Insbesondere werden Voraussetzungen aufgezeigt, die an eine digitale Transformation der Supply Chain gestellt werden und Handlungsfelder diskutiert.
Christoph Papenfuss Ist prädiktive Instandhaltung die Killer-App für das Industrial Internet of Things?	Vorausschauende (prädiktive) oder zustandsorientierte Instandhaltung ist für Industriekunden und die Industrie 4.0-Initiative ein erstrebenswertes Ziel. Eine ineffiziente, regelmäßig nach Plan erfolgende Wartung durch entsprechende Software zu ergänzen oder gar zu ersetzen, verspricht, Geräteausfälle und ungeplante Ausfallzeiten zu reduzieren, die Sicherheit zu verbessern und letztlich in einer Zeit unstabiler Preise und Budgets ein besseres Unternehmensergebnis zu erreichen.
Natalia Straub, Sandra Kaczmarek, Tobias Hegmanns und Stephanie Niehues Logistik 4.0 – Logistikprozesse im Wandel – Technologischer Wandel in Logistiksystemen und deren Einfluss auf die Arbeitswelt in der operativen Logistik	Aktuell wird vielerorts die Einführung digitaler Technologien als Antwort auf wichtige Anforderungen des Wettbewerbs vorangetrieben. Das Arbeitsumfeld der Beschäftigten in der operativen Logistik wird sich dadurch massiv wandeln. Der Beitrag liefert einen Überblick über den möglichen Einsatz von zukunftsweisenden Technologien in verschiedenen Logistikprozessen sowie die dadurch veränderten Teilaufgaben und Kompetenzanforderungen für die operativen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in der Arbeitswelt 4.0.
Alexander Skorna und Annika Gropp Internationale Standards zum Schutz der Lieferketten – Pragmatische Lösungen statt komplexer Regelwerke – ein Überblick	Deutschland nimmt mittlerweile bei Ladungsdiebstählen europaweit den Spitzenplatz ein. Der Schaden hierzulande beläuft sich einschlägigen Schätzungen zufolge auf etwa 1,5 Milliarden Euro jährlich. Privatwirtschaft und Internationale Organisationen propagierten in den letzten Jahren zahlreiche Standards und Normen, die teils strikte Maßnahmen zum Schutz von Lieferketten vorschreiben. Dabei lässt sich die Sicherheit in der Lieferkette bereits mit wenigen Grundsätzen deutlich erhöhen. Vor dem Hintergrund der zahlreichen bereits bestehenden Initiativen wurde untersucht, ob und wie diese einen Beitrag zur Supply Chain Security von Unternehmen leisten können. Ziel war es, Handlungsempfehlungen besonders für kleine und mittelständische Unternehmen ohne eigene Sicherheits-Routinen zu erstellen, die als Leitfaden und Hilfestellung zur Einrichtung eines pragmatischen Managementsystems für die Supply Chain Security dienen können.
Wolf Lampe Konsolidierung von Emissionsindikatoren - Ermittlung der THG-Effizienz von diversifizierten Logistikdienstleistern	Komplexe Lieferketten funktionieren im engen Zusammenspiel von Logistik und Produktion. Daraus erwachsen besondere Anforderungen, wenn die Qualifikation eines diversifizierten Logistikdienstleisters zur Senkung von Energieverbräuchen und Treibhausgas (THG) bzw. CO2-Emissionen betrachtet werden soll: Seine Leistungspalette erschwert die Ermittlung eines einheitlichen Indikators zur spezifischen CO2-Emission, der für alle erbrachten Logistikleistungen eine befriedigend hohe Korrelation zwischen Treibhausgasemission und Ausprägung der betrieblichen Prozesse aufweist.

2016

Veit Hammerstingl, Gunther Reinhart und Patrick Zimmermann Automatisierte Konfiguration und Selbstauskunft von Industrierobotern - Intelligente Vernetzung mittels ROS und OPC UA	Industrieroboter stellen aufgrund ihrer freien Programmierbarkeit und einer Vielfalt von Einsatzmöglichkeiten einen wesentlichen Bestandteil moderner, hochautomatisierter Produktionsanlagen dar. Die Einrichtung und Vernetzung dieser Systeme setzt wegen unterschiedlichster Bauformen sowie herstellerspezifischer Steuerungsbefehle allerdings ein hohes Maß an Expertenwissen voraus, welches meist von Systemintegratoren bereitgestellt wird. Hieraus folgt, dass Anwender Robotersysteme repetitiv über lange Zeiträume einsetzen – die inhärente Flexibilität dieser Systeme wird nicht genutzt. Durch diese Einschränkungen können die im Rahmen der Vision „Industrie 4.0“ gestellten Forderungen nach intelligenten, flexiblen und sich selbst vernetzenden Cyber-Physischen Systemen noch nicht erfüllt werden. Im Rahmen des Forschungsprojekts AKOMI wurden deshalb Methoden entwickelt, welche eine automatisierte Vernetzung und lösungsneutrale Programmierung von robotergestützten Montageanlagen ermöglichen.
Martin Reuber und Tobias Schwanekamp Additive Herstellung von Zerspanwerkzeugen aus WC-Co-Hartmetall - Potenziale und Herausforderungen	Für produzierende Unternehmen der spanenden Fertigung lassen sich durch den Einsatz anwendungsoptimierter Sonderwerkzeuge signifikante Produktivitätspotenziale erschließen. Konventionelle Verfahren zur Herstellung von Zerspanwerkzeugen unterliegen Restriktionen hinsichtlich der realisierbaren Innen- und Außenkonturen. Additive Fertigungsverfahren legen hier ein erhebliches Innovationspotenzial frei. Durch den schichtweisen Aufbau werden Designgrenzen konventioneller Verfahren aufgehoben und die Herstellung komplexer und individueller Strukturen ermöglicht. Vor dem Hintergrund dieser verfahrensspezifischen Potenziale entwickelt das iWFT im Projekt PräziGen gemeinsam mit Verbundpartnern aus Forschung und Industrie eine Prozesskette zur additiven Herstellung von Zerspanwerkzeugen aus Hartverbundstoffen.
Verena Brandt und Michael Sauermann Messung der Effektivität und Effizienz von Compliance Management Systemen - Nutzung von Datenanalysen für das Monitoring und Reporting	Die Compliance-Organisation hat die Integrität der Organisation sowie die Umsetzung der im Konzern gesetzten Compliance-Vorgaben durch ein geeignetes Monitoring-Konzept zu überwachen. Die Unternehmensführung genügt ihrer Aufsichtspflicht erst dann, wenn sie sich über das CMS und seiner Wirkungsweise in angemessener Weise informiert. Der Beitrag diskutiert die Möglichkeiten der Compliance-Organisation, durch Big Data Analytics und der Entwicklung von spezifischen Key Performance Indicators (KPI) Compliance-Risiken transparent zu machen sowie die Compliance-Ziele zu überwachen und darüber zu berichten.
Alexander Meyer Institut für Produktion und Logistik Fachgebiet für Produktionsorganisation und Fabrikplanung, Kompetenzlabor Digitale Fabrik, Universität Kassel	Das Fachgebiet Produktionsorganisation und Fabrikplanung im Fachbereich Maschinenbau an der Universität Kassel beschäftigt sich seit vielen Jahren mit Forschungen zu Methoden und Werkzeugen der Digitalen Fabrik, die eine wichtige Facette im Rahmen der Entwicklungen zu Industrie 4.0 darstellen. Vorrangiges Ziel ist die Verbesserung sowohl der Produktions- und Logistikprozesse selbst als auch der hierzu notwendigen Planungsprozesse. Die folgenden Ausführungen geben einen kurzen Eindruck von den Arbeiten des Fachgebiets, stellen das Kompetenzlabor „Digitale Fabrik“ vor und erläutern exemplarisch für die Verbesserung unternehmensexterner Material- und Informationsflüsse ein Forschungsprojekt zur Digitalisierung in der Holzbereitstellung.
Stefan Kaspar Technologiezentrum Produktions- und Logistiksysteme Hochschule für angewandte Wissenschaften Landshut	Das Technologiezentrum Produktions- und Logistiksysteme (TZ PULS) am Standort Dingolfing der Hochschule Landshut fokussiert die Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit mittelständischer Unternehmen der Region durch Wissens- und Technologietransfer. Dabei stellt das TZ PULS insbesondere mit der 900 m² großen Muster- und Lernfabrik, 300 m² Projektfläche sowie einer modernen Produktionslogistikausstattung die bestmöglichste Infrastruktur zur Verfügung, um als zentraler Veranstaltungs-, Forschungs-, und Demonstrationsort für den Dialog mit den Unternehmen der Region zu dienen. Den thematischen Kern der Forschungsaktivitäten bildet die „Intelligente Produktionslogistik“, d. h. der innovative Einsatz von Lösungen der Industrie 4.0 in der Produktionslogistik zur Erschließung weiterer Effizienzpotenziale. Das TZ PULS profitiert von der intensiven Verknüpfung zwischen Wissenschaft und Industrie – und stellt selbst einen wesentlichen Teil dieser Verknüpfung dar: Ein Best-Practice-Zentrum für Wirtschaft und Wissenschaft.
Stefan Mutke Logistics Living Lab – Innovationsplattform für die Logistik Institut für Wirtschaftsinformatik, Universität Leipzig	Das Logistics Living Lab ist ein offener Raum für Innovation, Demonstration und Kollaboration, um den Logistik-Herausforderungen von morgen mit innovativen Informationssystemen und -technologien zu begegnen. Ein systematischer Forschungsprozess führt Logistikakteure aus Industrie, Wissenschaft und Verwaltung zusammen, um die Logistik von morgen effizienter, grüner und sicherer zu gestalten. Das Logistics Living Lab wird im Rahmen des Projekts „Logistik Service Engineering & Management“ des Programms „InnoProfile-Transfer“ als Bestandteil der BMBF-Innovationsinitiative Neue Länder „Unternehmen Region“ gefördert.
Ortrun Reidick Qualifizierung älterer Mitarbeiter und Industrie 4.0 - Fakten und Empfehlungen für eine alternssensible Personal-entwicklung in digitalisierten Unternehmen	Die zunehmende Digitalisierung der Arbeitswelt geht mit erhöhten Qualifizierungsbedarfen für die Betroffenen einher, so der Konsens in Forschung und Praxis, auch wenn das „Wie“ noch diskutiert wird. Eine weitergehende Frage wirft das Aufeinanderprallen der Megatrends Industrie 4.0 und demografischer Wandel auf: Gibt es Synergien, die eine demografiesensible Gestaltung smarter Arbeitssysteme ermöglichen? Befunde aus der Alternsforschung sprechen für positive Szenarien, die für die Rolle von Personal- und Organisationsentwicklung anhand des Rahmenmodells „Haus der Qualifizierung für die Industrie 4.0“ verdeutlicht werden.
Christopher M. Schlick Megatrend Digitalisierung – Potentiale der Arbeits- und Betriebsorganisation	Die sich durch die Digitalisierung zunehmend verändernde Arbeitswelt stellt die Arbeits- und Betriebsorganisation nicht nur vor wohl bekannte Herausforderungen, wie beispielsweise eine steigende Komplexität oder die zunehmende Dynamik. Zusätzlich sind auch neue Aspekte zu betrachten, wie agile Organisationsformen und Cloud-gestützte Kooperationsformen. Der Megatrend der Digitalisierung bietet viel mehr zahlreiche Potenziale, die Betriebs- und Arbeitsorganisation wirtschaftlicher und menschengerechter zu gestalten. Wir stehen erst am Anfang, die Potenziale der Digitalisierung und Vernetzung zu erforschen und für die arbeitenden Menschen positiv zu erschließen. Der vorliegende Tagungsband gibt einen Einblick in die vielfältigen Forschungsergebnisse der Mitglieder der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Arbeits- und Betriebsorganisation. Dabei werden die Potenziale der Digitalisierung mit wissenschaftlichem Fokus behandelt und durch praktische Beispiele eingängig verdeutlicht.
José de Gea Fernández und Marc Ronthaler EU Projekt FourByThree Auf dem Weg zu eigensicheren Robotern	Seit einiger Zeit ist zu beobachten, dass Eigenschaften von Haushalts- oder Servicerobotern in Produktionsumgebungen Einzug halten, wo sie Kooperation ermöglichen und damit die Voraussetzung für einen von Mensch und Maschine gemeinsam genutzten Arbeitsraum schaffen. Dieser Beitrag stellt einige der bereits kommerziell erhältlichen Systeme vor, untersucht die technologischen Voraussetzungen, die über die letzten Jahre am DFKI Robotics Innovation Center auf diesem Gebiet entwickelt wurden und gibt einen Ausblick anhand der aktuellen Entwicklungen im EU Projekt FourByThree.
Sirko Straube und Tim Schwartz Hybride Teams in der digitalen Vernetzung der Zukunft Anwendung, Architektur und Kommunikation	Eine der Implikationen aus Industrie 4.0 ist das Entstehen einer neuen Zusammenarbeit von Menschen, Robotern und virtuellen Agenten in Teams – der Roboter ist kein Konkurrent, sondern er übernimmt typischerweise andere Aufgaben, die für Menschen sehr aufwändig, schädlich oder gar unmittelbar gefährlich sind. Diese Hybriden Teams müssen effizient kommunizieren, sie sollen flexibel sein und breit einsetzbar. Wie kann man ein solches Team realisieren und welche Besonderheiten und Schwierigkeiten treten dabei auf? Der Beitrag beschreibt den Aufbau und die Eigenschaften Hybrider Teams und schlägt eine entsprechende Systemarchitektur vor, die auf Erfahrungen aus dem aktuellen Forschungsprojekt HySociaTea (FKZ 01IW14001, BMBF) basiert.
Markus Rickert und Alexander Perzylo Industrieroboter für KMU - Flexible und intuitive Prozessbeschreibung	Die Produktion in kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) findet oft im Rahmen von Kleinserien oder sogar Einzelfertigung statt. Um diese KMU durch Roboter-basierte Automatisierung zu unterstützen, bedarf es eines Umdenkens in der Ausgestaltung der Bedienkonzepte. In diesen Anwendungsszenarien gewinnt die effiziente Programmierung und Adaption enorm an Stellenwert. Zudem muss das benötigte Vorwissen im Umgang mit Robotern soweit reduziert werden, dass Facharbeiter ohne großen Ausbildungsaufwand Robotersysteme selbst bedienen können. In diesem Beitrag stellen wir einen wissensbasierten Ansatz vor, der die genannten Herausforderungen behandelt.
Andreas Ringelhan, Tilo Wüsthoff und Fritz Frenkler Prototyping Interaction - Methoden für die nutzerzentrierte Entwicklung intelligenter, physisch interaktiver Systeme	Die Entstehung intelligenter Systeme im Zuge der digitalen Vernetzung sowie der Einzug der Robotik-Technologie in den Massenmarkt stellen neue Herausforderungen an die Produktentwicklung. Beide Phänomene erhöhen erheblich die Komplexität der Entwicklungsarbeit. Der Methoden-Ansatz „Prototyping Interaction“ stellt sich diesen Herausforderungen. Das Ziel an der Technischen Universität München (TUM) ist es, den Entwicklungsaufwand deutlich zu reduzieren und somit Zeit und Kosten zu sparen. Um dieses Ziel zu erreichen, erforscht der Lehrstuhl für Industrial Design die dafür nötigen Kompetenzen und Methoden und vermittelt die gewonnenen Ergebnisse und Fähigkeiten seinen Studierenden.
Wolfgang Karrlein und Martin Steinleitner Industrie 4.0 beginnt in den Köpfen - Mit Business-Simulationen Change-Prozesse unterstützen	Die digitale Transformation stellt den Mittelstand in Deutschland vor große Herausforderungen und bestehende Unternehmensprozesse gründlich auf den Kopf. So erwarten 82 Prozent der für eine Studie befragten Manager, dass sich die interne Kommunikation deutlich beschleunigen wird. Vier von fünf sind überzeugt, dass der Wissenstransfer eine Schlüsselrolle spielen wird. Drei Viertel halten außerdem ein Zusammenrücken der IT mit anderen Abteilungen für notwendig. Hier kommen Business-Simulationen ins Spiel, die den notwendigen Change-Prozess wirkungsvoll unterstützen. Wie sie auf dem Weg zu Industrie 4.0 sinnvoll eingesetzt werden können und den größten Nutzen bringen, ist Gegenstand dieses Beitrags.

2015

Peter Kuhlang, Thomas Finsterbusch, Thomas Mühlbradt und Sören Liebig Produktive und ergonomische Arbeit in der Industrie 4.0 - Ganzheitliche Planung und Gestaltung menschlicher Arbeit	Besonders vor dem Hintergrund der Industrie 4.0 ist eine fundierte Kenntnis der Prinzipien und Grundlagen manueller Arbeit bzw. guter Arbeitsgestaltung von besonderer Bedeutung, um die Modellierung produktiver und ergonomischer Arbeit in der Smart Factory auch zukünftig auf Grundlage einer fairen und neutralen Bezugsgröße durchführen zu können. Durch die gemeinsame Erfassung von Zeit-relevanten und Ergonomie-relevanten Einflussgrößen liefert MTM-HWD® (Human Work Design) ein neues Bausteinsystem von MTM (Methods-Time Measurement) – eine bisher nicht vorhandene Qualität bei der Beschreibung und Bewertung menschlicher Arbeitsabläufe und vereint somit die Arbeitsmethoden-orientierte und die ergonomische Arbeitsgestaltung.
Sebastian Appenzeller und Jürgen Köbler Lean und ERP – Synergie oder Widerspruch? Ein neuer Ansatz zur Steigerung der Unternehmenseffizienz	Eine erfolgreiche Zusammenführung der Vorteile von ERP-Systemen mit den Vorzügen des Lean-Ansatzes kann zur Erschließung eines erheblichen Verbesserungspotenzials und damit zu signifikanten Wettbewerbsvorteilen einer Unternehmung führen. Da dieser Ansatz in der Praxis häufig kritisiert und bisher kaum adäquat verfolgt wird, zielt dieser Beitrag darauf ab, einen innovativen Lösungsweg vorzustellen, welcher nicht nur theoretisch, sondern auch anhand eines ERP-Einführungsprojekts in einem KMU empirisch aufzeigt, dass Lean und ERP nutzbringend miteinander kombiniert werden können und sollten.
Daniela Best und Albert Hurtz Lean erfolgreich zur Gewohnheit machen - Lean-Prinzipien in Unternehmensphilosophie integrieren – Lean-Management setzt Kulturwandel voraus	Wer leane Strukturen und Prinzipien im Unternehmen verwirklichen will, muss dafür Sorge tragen, dass ein Kulturwandel stattfindet, durch den alle Beteiligten – alle Führungskräfte und Mitarbeiter – innerlich davon überzeugt sind, dass es richtig, sinnvoll und notwendig ist, Lean zu etablieren. Lean darf kein Fremdkörper in einer Umgebung bleiben, in der die alten Gewohnheiten weiter bestehen. Der Kulturwandel lässt sich herbeiführen, wenn die Lean-Gedanken von den Menschen im Unternehmen verinnerlicht und zum Bestandteil der Unternehmensphilosophie entwickelt werden. Der Beitrag zeigt Entscheidern im Management, mit welchen Maßnahmen es gelingt, Lean im Unternehmen zur Gewohnheit zu machen.
Gerrit Dumstorff und Walter Lang Materialintegrierte Mikrosensoren - Generierung von Messdaten aus dem Material heraus durch integrierte Mikrosensoren	Derzeit besteht ein starker Trend, immer mehr Elektronik in Maschinen und Alltagsgegenstände zu integrieren, um diese „intelligent“ zu machen. So wird beispielsweise Elektronik in Kleidung integriert. Parallel dazu gibt es auch in der Sensorik Bestrebungen, Sensoren in Materialien zu integrieren. Dies ist ebenso notwendig für die Elektronik, denn ohne Sensoren können Mikroprozessoren nicht mit der Umwelt kommunizieren. Die Integration von Sensoren in Materialien hat den Vorteil, Messdaten direkt aus dem Material heraus zu generieren. Stellt man sich einen Flugzeugflügel vor, in dessen Kohlefaserverbundwerkstoff Dehnmessstreifen eingebettet sind, so könnten Steinschläge, die zu lokalen Beschädigungen im Laminat führen und die von außen nicht gemessen werden können, mit materialintegrierten Sensoren detektiert werden. Ein anderes Beispiel ist eine intelligente Dichtung, die einen integrierten Sensor hat, der die Versprödung misst und somit frühzeitig vor einem Ausfall warnt. Durch die Integration von Sensoren in Stahl kann der Energieeintrag bei Produktionsprozessen wie Fräsen oder Schleifen besser verstanden werden. Um hierhin zu gelangen, muss die Wissenschaft eine grundlegende Frage beantworten: Wie wird das Material oder das Bauteil von seinem makroskopischen Verhalten (z. B. mechanisch oder thermisch) her verändert, wenn ein Sensor integriert wird? In diesem Beitrag sollen die wissenschaftlich-technischen Herausforderungen zur Entwicklung von materialintegrierten Mikrosensoren beleuchtet und einige Beispiele mit zukünftigen Forschungszielen genannt werden.
Stefan Kaspar und Markus Schneider Lean und Industrie 4.0 in der Intralogistik - Effizienzsteigerung durch Kombination der beiden Ansätze	Die Prinzipien einer Lean Production gelten als Best-Practice für moderne Produktionssysteme. Im Zuge der aktuellen Diskussion um das Thema Industrie 4.0 stellt sich die Frage, ob und wie diese beiden Ansätze vereinbar sind. Der vorliegende Beitrag zeigt, dass die beiden Konzepte zwar verschiedene Werkzeuge einsetzen, im Grunde aber sehr ähnliche Ziele verfolgen und sich trotz mancher Widersprüche gut ergänzen. Ein Praxisbeispiel aus der Intralogistik stellt dar, wie innovative Technologie aus dem Umfeld der Industrie 4.0 als Enabler dient, um nach Lean Prinzipien gestaltete Prozesse noch weiter zu optimieren.
Ulrich Furbach, Claudia Schon und Frieder Stolzenburg Kognitive Systeme und Fragenbeantwortungssystem	Dieser Beitrag beschreibt das Forschungsge-biet Cognitive Computing. Als Beispiel wird das Gebiet der Beantwortung natürlichsprachlicher Fragen eingeführt und die besonderen Herausforderungen dieses Gebiets aufgezeigt. Eine Möglichkeit, diese Herausforderungen zu meistern, wird durch die detaillierte Präsentation des LogAnswer-Systems vorgestellt, das ein erfolgreiches System im Bereich der Beantwortung von natürlichsprachlichen Fragen ist.

2014

Olaf Günther, Stefanie F. Geiselhardt und Christine Griese Systematisches Fähigkeitenmanagement - Der Aufbau ganzheitlicher Strukturen und Standards in Schlüsselprozessen erhöht die Leistungsfähigkeit im Unternehmen	Um Potenziale in der Optimierung von betrieblichen Abläufen zu heben, wird der Aufbau von geeigneten Standards, Methoden und Fähigkeiten oft nicht ausreichend ausgeschöpft. Zunächst müssen bei Störungen im Betriebsablauf, wie zum Beispiel Lieferrückständen, deren Ursachen exakt benannt und in Kennzahlen messbar gemacht werden. Die systematische Gestaltung von Unterstützungs- und Führungsprozessen, die hier in Kern-arbeits- und Treiberprozesse eingeteilt werden, trägt zur Etablierung transparenter Strukturen und Standards im Unternehmen bei. So wird eine signifikante und dauerhafte Verbesserung von erfolgskritischen Arbeitsabläufen möglich. Unser Beitrag beschreibt, wie systematisches Fähigkeitenmanagement reale Verbesserungen von Betriebsergebnis und -klima induzieren kann.
Werner Geilenkirchen Auswege aus der Personalmisere - Wie Mittelständler mit Nachhaltigkeitskonzepten im Kampf um die besten Köpfe punkten	Die Stimmung beim deutschen Mittelstand ist gut. Dem Bundesverband mittelständische Wirtschaft (BVMW) zufolge schätzen über 90 Prozent der klein- und mittelständischen Unternehmen (KMU) ihre momentane Geschäftslage als befriedigend oder besser ein, fast 38 Prozent erwarten 2014 höhere Umsätze [1]. Doch viele der Mittelständler stehen vor einem echtem Problem: dem Fachkräftemangel.
Marcus Röschinger, Dominik Stockenberger und Willibald A. Günthner Werkzeugmanagement in der Cloud - Potenziale einer unternehmensübergreifenden Cloud-Lösung für ein digitales und automatisiertes Werkzeugmanagement	In modernen Supply Chains nimmt die Vernetzung der beteiligten Unternehmen immer mehr zu. Dies gilt auch für die Versorgung von produzierenden Unternehmen mit Fertigungsmitteln. Im Bereich des Werk-zeugmanagements gestaltet sich der Informationsfluss daher zunehmend komplexer. Dabei bedingt der in erster Linie papierbasierte Informationsaus-tausch eine geringe Durchgängigkeit sowie eine stark eingeschränkte Verfügbarkeit der Werkzeugdaten. Durch ein digitales Werkzeugmanagement in der Cloud könnten die medialen Brüche in der Werkzeug-Supply-Chain überwunden werden. Der Abruf und die Aktualisierung von Werkzeugdaten ist damit permanent und ortsunabhängig möglich. Durch eine eindeutige Werkzeugidentifizierung kann zudem eine automatische Übertragung benötigter Daten auf Maschinen erfolgen.
Wolfgang Kersten, Hans Koller, Hermann Lödding Industrie 4.0 - Wie intelligente Vernetzung und kognitive Systeme unsere Arbeit verändern	Die Fortschritte der Informationstechnik eröffnen ungeahnte Chancen für die industrielle Produktion: Informationen über Maschinen, Bauteile und Aufträge können zu geringen Kosten und in hoher Detaillierung erfasst und im Netzwerk weitergeleitet werden. Gleichzeitig nimmt die Fähigkeit zu, auch große Informationsmengen automatisch verarbeiten, Diagnosen treffen und Maßnahmen einleiten zu können. Entsprechend gilt es, viel versprechende Konzepte zu entwickeln, um die neuen Möglichkeiten gewinnbringend nutzen zu können. Dabei kann man leicht übersehen, dass die sog. vierte industrielle Revolution auch den Menschen betrifft und unsere Arbeit zum Teil grundlegend verändern wird. Der vorliegende Tagungsband stellt Forschungsergebnisse der Mitglieder der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Arbeits- und Betriebsorganisation vor. Die Beiträge behandeln das Thema aus der Perspektive der Modellierung, des Menschen und der industriellen Anwendung, so dass ein umfassender Überblick entsteht.
Markus Schneider, Michael Ettl, Stefan Kaspar und Nicolas von Stülpnagel Lean Factory Design - Das Landshuter Produktionssystem (LPS): CLean Production – Teil 3	Eine aktuelle Studie zu den Einsatzpotenzialen und Handlungsbedarfen im Rahmen von Fabrikplanungsprojekten zeigt sehr deutlich auf, dass bestehende Vorgehensmodelle den Anforderungen an Dynamik und Komplexitätsbewältigung nicht gewachsen sind [1]. Aus diesem Grund entwickelt die Hochschule Landshut seit einiger Zeit im Rahmen des Landshuter Produktionssystems (LPS): CLean Production – Lean & Clean eine neue Fabrikplanungsmethodik. Diese ermöglicht es erstmalig, die Fabrikstrukturen im Zusammenhang mit der Planung und Steuerung von Anfang an nach Lean-Kriterien zu gestalten, und wird aufgrund eines agilen Vorgehensmodells auch den genannten Anforderungen gerecht.
Carsten Behrens, Stephan Weßel und Robert Schmitt Interaktive prozessorientierte Managementsysteme - Dynamische und stabile Prozesse im Unternehmen mit nachhaltiger Nutzung des organisatorischen Wissens der Mitarbeiter	Prozessorientierte Managementsysteme leiden in vielen Unternehmen unter großen Akzeptanzproblemen. Ohne realen Nutzen, nur Nachweisbürokratie oder nur etwas für Experten, lautet meist das Urteil. Durch eine innovative Verknüpfung von prozessorientiertem Qualitäts- und Wissensmanagement, angereichert mit Social Media Aspekten, können diese Schwächen mit Erfolg behoben werden. Durch zusätzliche Applikationen und eine konsequente Verknüpfung des Managementsystems mit Produktivsystemen wie ERP- oder CRM wird das Managementsystem zudem zu einem wertvollen Prozessportal, das den Anwender zuverlässig durch die vorhandene IT-Landschaft führt.
André Theilmeier Produktionslogistik mit System Integrierte Strukturen und Standardschnittstellen als Basis für agile Lieferketten	Seit die Automatisierungstechnik Ende des letzten Jahrhunderts Einzug in die Betriebe gehalten hat, haben sich die Produktionsprozesse weltweit rasant verändert. Ging es bislang vor allem darum, interne Abläufe besser zu verzahnen, rückt die unternehmensübergreifende Zusammenarbeit heute zunehmend in den Fokus. Betriebe agieren mehr denn je in Netzwerken, Einzelkämpfer haben es schwer. Um in globalen Lieferketten effizient und effektiv zusammenzuarbeiten, sind transparente Strukturen und Standards unverzichtbar. Das gilt auch und besonders für die Logistik.
Daniel Eckelt, Katharina Altemeier und Daniel Kliewe Präventiver Produktschutz - Ein ganzheitlicher Ansatz für die Bedrohungsanalyse	Die Produkte des deutschen Maschinen- und Anlagenbaus sowie verwandter Branchen wie der Automobilzuliefer- und Elektroindustrie sind weltweit erfolgreich, aber häufig Opfer von Imitationen. Zunehmend werden auch komplexe Hightech- und Investitionsgüter imitiert. Das bedroht den Markterfolg vieler Unternehmen und bringt sie um die Rendite ihrer Investitionen in Forschung und Entwicklung. Geleitet von der Idee des präventiven Produktschutzes entwickeln die Forscher im Verbundprojekt „Prävention gegen Produktpiraterie“ im Rahmen des BMBF-Spitzenclusters „Intelligente Technische Systeme Ostwestfalen-Lippe (it´s OWL)“ innovative Lösungsansätze. Ziel des Projekts ist ein ganzheitliches Vorgehen zur Bedrohungsanalyse und eine Datenbank mit möglichen Schutzmaßnahmen. Schutzmaßnahmen wie versteckte Markierungen und additive Fertigungsverfahren können bereits in der Produktentwicklung berücksichtigt und integriert werden.

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