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2019

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.