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Kreislaufwirtschaft umsetzen: DiCES als Leuchtturm / Implementing the Circular Economy: DiCES as a Flagship Initiative (2025)
Gaillard, Antoine ; Vicentim Perasolo, Leticia ; Perau, Martin ; Schuldt, Florian
Die Kreislaufwirtschaft bietet erhebliche Potenziale im Kampf gegen den Klimawandel und Ressourcenknappheit, stellt jedoch auch produzierende Unternehmen vor bedeutende Herausforderungen. Die Neugestaltung der Produktionsprozesse revolutioniert den Produktlebenszyklus und verringert den Ressourcenverbrauch in der Produktion. Dennoch sehen sich produzierende Unternehmen bei der Umsetzung dieser Maßnahmen mit zusätzlichen Herausforderungen konfrontiert. Dazu zählen etwa die sinkende Zahlungsbereitschaft der Kund*innen für nachhaltige Produkte, eine geringere Wettbewerbsfähigkeit aufgrund fehlender langfristiger Profitabilität sowie ein erhöhter Produktionsaufwand. Bekannte Herausforderungen in Bezug auf den Produktionsaufwand sind unter anderem die Entwicklung effizienter Produktionsprozesse für Remanufacturing und Refurbishment (auch ReX-Prozesse genannt), einschließlich eines optimierten Demontageprozesses und einer funktionierenden rückwärtsgerichtete Logistik (engl. Reverse Logistics). Trotzdem sind noch nicht alle Herausforderungen bekannt, da viele erst während der Implementierung des ReX-Prozesses erkannt werden können. Daher wurden im Austausch mit verschiedenen Industriepartnern aus dem produzierenden Gewerbe die Herausforderungen bei der Implementierung von ReX-Prozessen identifiziert und kategorisiert. Dies unterstützt eine effiziente Einführung von ReX-Prozessen in einem produzierenden Unternehmen.
Smart Maintenance: Model approach for a demand-oriented Maintenance Management in production environments (2016)
Stich, Volker ; Jussen, Philipp ; Emonts-Holley, Roman
A rising complexity in production, volatility of orders and abundance of variation of products while time of planning is shortened calls for a flexible and powerful maintenance management. The goal of this paper is to introduce a concept which maximizes availability of production and minimizes contingency risk, maintenance expenses and cost of operation. Neither established reactive maintenance nor stand-alone condition-monitoring-systems deliver viable and efficient solutions. Most of the time, Condition-Monitoring Systems (CMS), Computerized Maintenance Management Systems (CMMS) and Manufacturing Execution System (MES) are custom-designed stand-alone solutions and thus far cannot be used as integrated components of one optimized maintenance management system. Our concept will use “Smart Objects” to illustrate the individual machines and their maintenance-relevant components in one software application. These Smart Objects are able to declare their own need of maintenance as well as automatically allocate maintenance priorities. This allows for the first time the coordination of maintenance measures depending on machine states and production with the help of powerful, multi-objective optimization algorithms and an integrated software platform. Our concept introduces a way to realize this concept. It is methodically structured by the following procedure: The core of the concept is the Smart Object that contains a database of information that can be fed from CMS, CMMS and MES. At the same time the smart objects serve as intermediaries and data sources, thus conducting a bilateral communication between the three systems and smart objects. The smart object receives input from the CMS which determines the attrition pattern of the tool depending on the attrition curve and the worked on component. The CMS additionally transmits a forecast of the state of the tool. This forecast can be accurately enriched by the data (order and associated component) from the MES and hence be more precise. The Smart Object can therefore give an accurate forecast of when the tool will reach a certain level of attrition depending on the processed jobs. Using this data, the IPS can again set a timeframe for the next maintenance task and transmit this to the smart object. This maintenance task can be read by the MES and interpreted as a production order but with special requirements and parameters. Ideally, the MES plans this order into the setup or waiting periods of the machine, thus guaranteeing maximum machine availability.
Regelwerk für Low-Code-Anwendungen in produzierenden Unternehmen (2025)
Frings, Kira
Die digitale Transformation verändert grundlegend, wie produzierende Unternehmen IT-Lösungen nutzen, um Prozesse zu optimieren und wettbewerbsfähig zu bleiben. Gleichzeitig steigt die Nachfrage nach digitalen Anwendungen, doch der IT-Fachkräftemangel bremst deren Umsetzung. Viele Unternehmen sind stark von ihren IT-Abteilungen abhängig, die unter wachsendem Entwicklungsdruck stehen – mit der Folge, dass digitale Innovationen ins Stocken geraten. Low-Code-Plattformen versprechen Abhilfe, indem sie auch Nicht-IT-Fachkräften ermöglichen, aktiv an der Softwareentwicklung mitzuwirken. Fachabteilungen können so eigenständig digitale Anwendungen erstellen und Prozesse effizienter gestalten. Dennoch bleibt der Einsatz von Low-Code oft auf IT-Abteilungen beschränkt – nicht zuletzt aufgrund von Bedenken hinsichtlich Datensicherheit, Governance und fehlendem Wissen über die konkreten Einsatzmöglichkeiten dieser Technologie. Diese Dissertation entwickelt ein umfassendes Regelwerk, das produzierende Unternehmen dabei unterstützt, Low-Code gezielt, sicher und effizient zu nutzen. Drei definierte Anwendungsfalltypen schaffen ein besseres Verständnis für die Einsatzmöglichkeiten. Zudem werden elf grundlegende Regeln abgeleitet, die eine strukturierte und sichere Einführung von Low-Code-Plattformen in produzierenden Unternehmen ermöglichen. Durch die Analyse der Zusammenhänge zwischen Anwendungsfällen und Regeln lassen sich spezifische Maßnahmen ableiten, um Low-Code sicher und effektiv einzusetzen. Ergänzend dazu werden 60 praxisnahe Gestaltungsmaßnahmen formuliert, die Unternehmen konkrete Unterstützung bei der erfolgreichen Integration von Low-Code in ihre Prozesse bieten. Dieses Regelwerk hilft produzierenden Unternehmen, die Potenziale von Low-Code voll auszuschöpfen, Abhängigkeiten von der IT zu reduzieren und die digitale Transformation gezielt voranzutreiben.
[Preprint] Framework for Worker Assistance System to Enable Disassembly Processes Towards Circular Economy (2025)
Liang, Junjie ; Baum, Jonas ; Gaillard, Antoine ; Perau, Martin ; Göppert, Amon ; Schmitt, Robert H.
Climate change, one of the most significant threats to humanity, underscores the urgent need to advance the circular economy, particularly in promoting sustainability. Implementing R-strategies such as refurbishment and remanufacturing within the home appliances industry is central to establishing sustainable and environmentally friendly business models. Key processes, such as workpiece disassembly, reassembly, and component status evaluation, are inherently more complex and variable than conventional production workflows. This requires workers with extensive experience handling comparable products and a deep understanding of critical decision-making processes. Due to the skilled worker shortage and the impact of demographic shifts, developing precise and comprehensive work instructions is increasingly vital for maintaining process quality. A worker assistance system is essential to meet this need, providing robust decision support to ensure accurate and sufficient decision-making. This paper proposes a framework for a worker assistance system tailored to the application of R-strategies in washing machine production. Data from an industrial scenario validates the framework and identifies critical information that should be incorporated into the system, enhancing the applicability and feasibility of the framework in real-world contexts. Within the framework, potential data sources and information flows are proposed, and illustrative processes are employed to demonstrate the derivation of work instructions utilizing the framework.
A Business Model Characterization of Digital Products in the Manufacturing Sector (2025)
Söhngen, Lennardt ; Kokorski, Stefan ; Schrank, Regina ; Schuh, Günther ; Eybl, Julian
As machine manufacturers navigate the shift toward Industry 4.0, the inte-gration of digital products alongside traditional physical goods has become a strategic imperative. However, the rollout of digital products creates the need to develop busi-ness models supporting the monetization of these digital products. This paper aims to derive key characteristics of business models supporting digital products. Through a combination of expert interviews with industry professionals — including product managers, business developers, and sales managers — and a literature review, a framework of business model aspects for digital products is proposed. The categorization is conducted using Gassmann’s four business model dimensions: value proposition, value chain, revenue model, and target customer. The research identifies six distinct types of digital products, ranging from machine bundles to self-adjusting subscrip-tions fulfillment. This differentiation is crucial for the effective monetization of digital products and the maximization of their potential in evolving industrial digitalization.
[Zweitveröffentlichung] Zukunft der Produktionsplanung (2025)
Perau, Martin ; Joppien, Jan ; Artelt, Tom
Service-Excellence (2025)
Theeuwen, Thorsten ; Schneider, Rob ; Schrank, Regina ; Evers, David
Die konsequente Ausrichtung auf Service-Excellence bietet produzierenden Unternehmen die Chance, ihre Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig zu steigern und sich in einem hart umkämpften Markt zu differenzieren. Ein klarer Fokus auf strategischen, operativen und technologischen Erfolgsfaktoren versetzt Anbieter in die Lage, langfristige Kundenbeziehungen aufzubauen, neue Umsatzpotenziale zu erschließen und gleichzeitig ökonomische sowie ökologische Ziele zu erreichen. In diesem Whitepaper geben wir Handlungsempfehlungen, wie Service-Excellence als nachhaltiger Wettbewerbsvorteil etabliert werden kann und dadurch Unternehmen robuster und unabhängiger vom Produktgeschäft werden können.
Rückläufe prognostizieren, Wertschöpfung optimieren (2025)
Perau, Martin ; Gaillard, Antoine ; Schuldt, Florian ; Steins, Paula ; Caspari, Phil
Aufgrund verschiedener Faktoren gestalten Unternehmen ihre Wertschöpfungsketten nachhaltiger. In diesem Zusammenhang gewinnt die Rückführung von Altprodukten an Bedeutung. Die Reverse-Logistics optimiert die damit verbundenen Prozesse. Damit einher gehen Herausforderungen wie schwankende Mengen an zurückgehenden Produkten und unvorhersehbare Rückläufe. Im Rahmen des Forschungsprojekts DiCES entstehen digitale Modelle, mit denen sich eine Kreislaufwirtschaft kostengünstig umsetzen lässt.
Gestaltung einer betriebsdatenbasierten Produktionsplanung für die lebenszyklusverlängernde Kreislaufwirtschaft (2025)
Caspari, Phil
Ziel dieser Arbeit ist es, ein Produktionsplanungskonzept für die lebenszyklusverlängernde Kreislaufwirtschaft zu entwickeln, das den Einsatz von Betriebsdaten aus der Nutzungsphase beinhaltet.
Enabling Industry 4.0: A Roadmap For Efficient Implementation Of 5G Campus Networks In Manufacturing (2025)
Seidel, Fabian ; Waßmann, David ; Beckmann, Yago ; Stroh, Max ; Boos, Wolfgang
Private 5G networks, which are localized and designed for specific organizations or facilities, enable industrial production environments to transform by providing unparalleled opportunities for enhanced operational efficiency, flexibility, and digital connectivity. Based on four expert interviews and a detailed literature review for further validation, this paper presents a holistic roadmap for implementing private 5G networks in production settings. This roadmap adopts a phased approach, beginning with awareness and needs assessment, followed by the development of specific technical concepts, pilot implementation, network scalability, and ongoing optimization. Each phase is designed to address unique challenges and critical decisions involved in the successful deployment of 5G, including use case identification (e.g., predictive maintenance and autonomous systems), network architecture, partnership models, and integration with legacy IT infrastructure. This guided approach provides production facilities a pragmatic framework to navigate the technical, organizational, and economic complexities of 5G implementation, ensuring alignment with industry requirements and future technological developments. The proposed roadmap synthesizes insights from subject matter experts and recent literature, providing a sustainable, adaptable, and resilient strategy for 5G network deployment in production environments.
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