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Institut / FIR-Bereiche
Das FIR an der RWTH Aachen und das Industrie 4.0 Maturity Center untersuchten Anfälligkeiten von Unternehmen gegenüber Krisensituationen: Die Expertise "Wertschöpfungsnetzwerke in Zeiten von Infektionskrisen" nimmst sich die COVID-19-Pandemie als Beispiel (Herausgeber Forschungsbeirat der Plattform Industrie 4.0 / acatech - Deutsche Akademie der Technikwissenschaften). In einer empirischen Fragebogenstudie wurden im Zeitraum von Mitte November 2020 bis Mitte Januar 2021 Unternehmen hinsichtlich der Auswirkungen der COVID-19-Pandemie befragt. Unter anderem sollte die Relevanz und der aktuelle Umsetzungsstand potenzieller Maßnahmen zur Steigerung der Resilienz eingeschätzt werden. An dieser Befragung nahmen vorwiegend produzierende Unternehmen unterschiedlicher Größe und aus verschiedenen Branchen u. a. Maschinen- und Anlagenbau, Automobil-, Konsumgüter- und Metallindustrie teil. Auf Basis dieser Ergebnisse wurden Potenziale und Handlungsoptionen identifiziert, die Unternehmen bei der resilienten Gestaltung ihrer Wertschöpfungsnetzwerke unterstützen können.
Das FIR an der RWTH Aachen und das Industrie 4.0 Maturity
Center untersuchten die Anfälligkeit von Unternehmen
gegenüber Krisensituationen: Die Expertise "Wertschöpfungsnetzwerke
in Zeiten von Infektionskrisen“ nimmt sich die COVID-19-Pandemie als Beispiel (Herausgeber Forschungsbeirat der Plattform Industrie 4.0/acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften). In einer empirischen Fragebogenstudie wurden im Zeitraum von Mitte November 2020 bis Mitte Januar 2021 Unternehmen hinsichtlich der Auswirkungen der COVID-19-Pandemie befragt. Unter anderem sollte die Relevanz
und der aktuellen Umsetzungsstand potenzieller Maßnahmen zur Steigerung der Resilienz eingeschätzt werden. An dieser Befragung nahmen vorwiegend produzierende Unternehmen unterschiedlicher Größe und aus verschiedenen Branchen u. a. Maschinen- und Anlagenbau, Automobil-, Konsumgüter- und Metallindustrie teil. Auf Basis dieser Ergebnisse wurden Potenziale und Handlungsoptionen identifiziert, die Unternehmen bei der resilienten Gestaltung ihrer Wertschöpfungsnetzwerke unterstützen können.
Recent developments have demonstrated the challenges and impacts of disruptions in supply chains. Current disruptions especially affected procurement and have indicated a lack of resilience. Resilience aims at being prepared, decreasing the impact, and enabling fast reactions and adaption in case of disruptions. The systematic design of resilience in procurement is significantly influenced by proactive and strategic actions before disruptions occur. Thus, the procurement strategy plays a major role when increasing resilience. The procurement strategy is influenced by various factors. Thus, a data-based approach for its systematic design is required. Based on the vision of the Internet of Production (IoP), this paper presents a data-based approach for designing procurement strategies. The IoP is a framework that enables cross-domain collaboration by providing semantically adequate and contextual data from production, development, and usage in real-time at an appropriate granularity. The paper aims at analyzing the state of the art regarding the design of procurement strategy in uncertain environments and the identification of success-critical purchased articles. Based on this, an approach is developed that is structured along the action research cycle and uses CRISP-DM to further detail the different steps. Through the use of these frameworks, both practical applicability and objective evaluation are ensured. The proposed approach thus allows the systematic evaluation of purchased articles regarding supply risks and lies the foundation for the adaption of the procurement strategy. The resulting approach is the foundation for future practical application of different use cases. As one central use case for the presented approach, the paper introduces the textile industry and its supply chains.
Als Beispiel einer globalen Krisensituation zeigt die COVID-19-Pandemie eindrucksvoll die Schwachstellen heutiger Wertschöpfungsnetzwerke. Vor dem Hintergrund zunehmend komplexer und vernetzter Wertschöpfungsnetzwerke steigt für Unternehmen die Bedeutung einer resilienten Gestaltung derselben. Dabei wird davon ausgegangen, dass ähnliche Krisensituationen in Zukunft häufiger auftreten werden. Ziel dieser Expertise ist es, Unternehmen bei der Identifikation von Potenzialen und Maßnahmen für die resiliente Gestaltung ihrer Wertschöpfungsnetzwerke zu unterstützen.
Companies in the manufacturing sector are confronted with an increasingly dynamic environment. Thus, corporate processes and, consequently, the supporting IT landscape must change. This need is not yet fully met in the development of information systems. While best-of-breed approaches are available, monolithic systems that no longer meet the manufacturing industry's requirements are still prevalent in practical use. A modular structure of IT landscapes could combine the advantages of individual and standard information systems and meet the need for adaptability. At present, however, there is no established standard for the modular design of IT landscapes in the field of manufacturing companies' information systems. This paper presents different ways of the modular design of IT landscapes and information systems and analyzes their objects of modularization. For this purpose, a systematic literature research is carried out in the subject area of software and modularization. Starting from the V-model as a reference model, a framework for different levels of modularization was developed by identifying that most scientific approaches carry out modularization at the data structure-based and source code-based levels. Only a few sources address the consideration of modularization at the level of the software environment-based and software function-based level. In particular, no domain-specific application of these levels of modularization, e.g., for manufacturing, was identified. (Literature base: https://epub.fir.de/frontdoor/index/index/docId/2704)
Um in komplexen Wertschöpfungsnetzwerken und an der Schnittstelle zwischen Kunden und Lieferanten valide, datenbasierte Entscheidungen treffen zu können, muss eine hohe Datenqualität vorliegen. Dabei mangelt es oft an einem Datenqualitätsmanagement (DQM), das den konkreten Anwendungsfall und den überbetrieblichen Austausch berücksichtigt. Wir stellen ein universales Rahmenwerk für das überbetriebliche DQM vor, das Ziele, Prozesse, relevante Daten und Akteure erfasst und den Grundstein für eine ganzheitliche Datenqualitätsstrategie legt.
Die verarbeitende Industrie in Deutschland steht vor der Transformation von der bisher vorherrschenden ökonomisch orientierten Produktion hin zu einer nachhaltigen Produktion. Durch die Anpassung von Parametern der Produktionsplanung und -steuerung, wie z. B. der Losgröße durch u. a. die Konsolidierung von Transportaufwänden oder geringe Reinigungsaufwände, kann dabei eine nachhaltigere Produktion erreicht werden. Hierfür wurde mittels einer systematischen Methodik ein digitaler Schatten konzeptioniert, der eine nachhaltige Konfiguration von Losgrößen ermöglicht. Dafür erfolgen eine Aggregation von Daten aus verschiedenen Informationssystemen und die Simulation des Verhaltens eines Produktionssystems bei veränderten Losgrößen. Diese ermöglichen eine optimierte Auslegung der Losgröße, basierend auf ökonomischen und ökologischen Zielgrößen.
Nachhaltige Lieferketten
(2021)
Das Thema der Nachhaltigkeit ist nicht zuletzt aufgrund aktueller Entwicklungen zunehmend in den gesellschaftlichen und unternehmerischen Fokus gelangt. Pandemien, Naturkatastrophen, aber auch regulatorische Auflagen zur Erfüllung von Klimaschutzzielen haben zu einem Umdenken geführt. Im Rahmen des Thementags „Sustainable Supply-Chain-Management“ hat das FIR an der RWTH Aachen zusammen mit Expert:innen aus Wirtschaft und Forschung Thesen erarbeitet, die widerspiegeln, wie das Thema Nachhaltigkeit aktuell in deutschen Unternehmen wahrgenommen und umgesetzt wird und welche besondere Bedeutung dem Supply-Chain-Management dabei zukommt. Nachhfolgend werden diese und deren Implikationen für die Praxis vorgestellt.
Based on the increasingly complex value creation networks, more and more event-based systems are being used for decision support. One example of a category of event-based systems is supply chain event management. The aim is to enable the best possible reaction to critical exceptional events based on event data. The central element is the event, which represents the information basis for mapping and matching the process flows in the event-based systems. However, since the data quality is insufficient in numerous application cases and the identification of incorrect data in supply chain event management is considered in the literature, this paper deals with the theoretical derivation of the necessary data attributes for the identification of incorrect event data. In particular, the types of errors that require complex identification strategies are considered. Accordingly, the relevant existing error types of event data are specified in subtypes in this paper. Subsequently, the necessary information requirements and information available regarding identification are considered using a GAP analysis. Based on this gap, the necessary data attributes can then be derived. Finally, an approach is presented that enables the generation of the complete data set. This serves as a basis for the recognition and filtering out of erroneous events in contrast to standard and exception events.
The complexity and volatility of companies’ environment increase the relevance of disruption preparation. Resilience enables companies to deal with disruptions, reduce their impact and ensure competitiveness. Especially in the context of procurement, disruptions can cause major challenges while resilience contributes to ensuring material availability. Even though past disruptions have posed various challenges and companies have recognized the need to increase resilience, resilience is often not designed systematically. One major challenge is the number of potential measures to increase resilience. The systematic design of resilience thus requires a detailed understanding of domain-specific measures. This also includes an understanding of the contribution of these measures to different resilience components and their interdependencies. This paper proposes a systematic approach for configuring resilience in procurement which enables the evaluation and selection of resilience measures. Based on a resilience framework, a resilience configurator is developed. The basis of the configurator are resilience potentials that have been characterized and clustered. Overarching approaches to design resilience and indicators to evaluate resilience are presented. Moreover, a procedure is proposed to ensure practical applicability. To evaluate the results two case studies are conducted. The results enable companies to systematically design their resilience in procurement.
Nachhaltiges Wirtschaften und verantwortungsvoller Umgang mit Ressourcen und Umwelt haben in der deutschen Gesellschaft einen hohen Stellenwert erlangt. Durch eine bessere Produktrückverfolgung und höhere Transparenz in Supply-Chains wird ressourcenschonendere Wertschöpfung ermöglicht. Zusätzlich fordern Kunden eine Einsicht in die Lieferkette und wollen über Produktion und Herkunft der Produkte informiert werden. Die Blockchain als verteilte Datenbank mit außerordentlicher Datensicherheit, Verfügbarkeit von Informationen in Echtzeit im gesamten Netzwerk und hoher Verlässlichkeit bietet dabei die technologische Grundlage, die Transparenz in den Lieferketten zu erhöhen. So können Daten zu Emissionen, Arbeitsbedingungen, Materialherkunft und weiteren Nachhaltigkeitskriterien entlang der Lieferkette aufgenommen und verteilt werden.
Die Anforderungen von Anwendern und Lösungsanbietern an eine Blockchain-Applikation flossen in eine Referenzarchitektur für diese ein. Dabei wurden z. B. die Gestaltung von Schnittstellen, benötigte Daten und Zugangsrichtlinien definiert. Gemeinsam mit dem DIN wurden die Ergebnisse in eine Standardisierung überführt. Anschließend wurden Gestaltungsempfehlungen zur Integration einer Blockchain-Applikation abgeleitet und die Ergebnisse in Unternehmen validiert.
Die Referenzarchitektur dient der erleichterten Entwicklung und Implementierung von Blockchain-Applikationen und damit einer Reduzierung von Kosten, Risiken und Zeitaufwand für KMU. Dem Kunden wird ein besserer Zugang zu Informationen über die Herkunft seiner Produkte ermöglicht, um ökologisch sinnvolle und nachhaltige Kaufentscheidungen treffen zu können.
Gap Analysis for CO2 Accounting Tool by Integrating Enterprise Resource Planning System Information
(2023)
Detailed carbon accounting is the foundation for reducing CO2 emissions in manufacturing companies. However, existing accounting approaches are primarily based on manual data preparation, although manufacturing companies already have a variety of IT systems and resulting data available. The gap analysis carried out based on the GHG Protocol and an reference ERP system shows how much of the required information for CO2 accounting can be integrated from an ERP system. The ERP system can cover 20 % of the required information. The information availability can be increased to 49 % through additionally identified modifications of the ERP system. Integrating the CO2 accounting tool with other systems of the IT landscape, e. g. Energy Information System, enables an additional increase.
Process mining has emerged as a crucial technology for digitalization, enabling companies to analyze, visualize, and optimize their processes using system data. Despite significant developments in the field over the years, companies—notably small and medium-sized enterprises—are not yet familiar with the discipline, leaving untapped potential for its practical application in the business domain. They often struggle with understanding the potential use cases, associated benefits, and prerequisites for implementing process mining applications. This lack of clarity and concerns about the effort and costs involved hinder the widespread adoption of process mining. To address this gap between process mining theory and real-world business application, we introduce the “Process Mining Use Case Canvas,” a novel framework designed to facilitate the structured development and specification of suitable use cases for process mining applications within manufacturing companies. We also connect to established methodologies and models for developing and specifying use cases for business models from related domains targeting data analytics and artificial intelligence projects. The canvas has already been tested and validated through its application in the ProMiConE research project, collaborating with manufacturing companies.
Zur Untersuchung der Veränderungsfähigkeit von IT-Systemen produzierender Unternehmen wurden zwölf Interviews mit Anwender- und Anbieterunternehmen von IT-Systemen durchgeführt. Durch eine methodische Auswertung der Interviews konnten Faktoren identifiziert werden, die die Einsatzdauer von IT-Systemen beeinflussen. Die Auswertung zeigt, dass neben der technischen Beschaffenheit insbesondere menschliche und organisatorische Aspekte für einen langfristigen Einsatz von IT-Systemen entscheidend sind.
Durch die Globalisierung haben sich in den letzten Jahrzehnten überwiegend internationale und hochkomplexe Lieferketten entwickelt. Nationale und internationale Herausforderungen, wie beispielsweise der Brexit, die Corona-Pandemie, Handelskriege und Protektionismus oder auch verschiedene Naturkatastrophen haben in der Vergangenheit gezeigt, dass die Relevanz eines ganzheitlichen Supply-Chain-Risikomanagements durch den Anstieg der Komplexität in den Lieferketten stark gestiegen ist.
Im Mittelpunkt der IT-Systemarchitektur der großen und kleinen Unternehmen fungiert als zentrale Instanz seit jeher das Enterprise-Resource-Planning-System (kurz ERP-System). Damit dient es als Schnittstelle zur hochgradigen Integration von Anwendungen, die verstärkt die Kernapplikationen erweitern und modernisieren. Für die zunehmend an Projekten ausgerichtete Prozessmodellierung ist das implementierte ERP-System in seiner Agilität und Offenheit zu begrenzt. Individuelle Lösungen werden für unternehmerische Anforderungen geschaffen, aber nicht in den Standard überführt. In diesem Positionspapier zeigen wir, die Fachgruppe Produktionsplanung des FIR, anhand verschiedener Sichtweisen ausgewählte Trends auf, die großes Potenzial für die Zukunft des ERP-Systems bereithalten.
We propose an integrated cost-benefit model to evaluate the economic utility of Additive Manufacturing (AM) for specific business cases. The high flexibility of AM enables novel product design possibilities and new production systems paradigms. However, in most cases AM-technologies still cannot compete with conventional mass production technologies in terms of production costs. A fundamental reason is that the benefits of AM are not considered by simple evaluation of production costs. Hence, practitioners need a holistic approach to consider costs and benefits of AM simultaneously in order to determine AM business cases. An easy to use model supports the user in identifying the relevant benefits for a specific use case and consider the added value in a cost model. The result is an interactive graph that helps users to explore new benefits and unlock their potential. The benefits are integrated into a cost model to allow a holistic quantitative evaluation of the business case. Our interactive approach based on the cytoscape graph framework helps identifying the key impact factors of the business case and makes it easy to run scenario-based analyses.
Schlüsselfaktoren für den industriellen Einsatz Additiver Fertigung in produzierenden Unternehmen
(2020)
Die Additive Fertigung (AM) ist insbesondere als Hilfsmittel bei der Produktentwicklung weit verbreitet. 71 Prozent der produzierenden Unternehmen setzen AM für die Fertigung von Prototypen und Pilotserien ein. Derzeit eignet sich AM jedoch nicht mehr nur für die Fertigung von Prototypen und Pilotserien, sondern gewinnt auch zur Herstellung von Endprodukten aus metallischen Werkstoffen an Bedeutung. Der vorliegende Beitrag verfolgt das Ziel, Schlüsselfaktoren zu identifizieren, die den industriellen Einsatz von AM in produzierenden Unternehmen am stärksten prägen. Damit wird zugleich die Grundlage geschaffen für ein systematisches Vorausdenken der Zukunft.
In diesem Whitepaper stellen wir Ihnen die Technologie Process-Mining vor und zeigen auf, welche enormen Potenziale in ihrer Anwendung liegen. Auch mit einer neuen Technologie ist jedoch ohne kompetente Anwendung
kein Erfolg erzielbar. Unser vorliegendes Whitepaper soll Ihnen dazu verhelfen, zu erkennen, welche Hürden Sie überwinden müssen, um das Potenzial von Process-Mining für sich zu heben, und wie wir vom FIR an der RWTH Aachen Ihnen bei der Umsetzung helfen können.