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Im Zuge der fortschreitenden Angebotserweiterung um industrielle Dienstleistungen und immer komplexere Leistungssysteme sehen sich Industriegüterunternehmen vor der Herausforderung, ihre Organisationsstrukturen um- oder sogar neu zu gestalten. Neben der Auflösung der stark produktorientierten und häufig hierarchischen Organisationsstrukturen ist die Einführung von Center-Konzepten oder sogar unabhängigen Dienstleistungsbereichen zu einem Erfolgsgaranten für das Dienstleistungsgeschäft geworden.
In diesem Beitrag werden, aufbauend auf den generischen Formen der Unternehmensorganisation, verschiedene Möglichkeiten zur Einbindung der Dienstleistungseinheiten in das Unternehmen vorgestellt und vor dem Hintergrund der verschiedenen Entwicklungsstufen des Dienstleistungsgeschäfts diskutiert. Im Anschluss werden die verrichtungsorientierte und objektorientierte Gliederung für die Ausgestaltung der Dienstleistungseinheiten vorgestellt. Abschließend werden die verschiedenen Auftragsformen und der Umfang des Leistungsangebots als Einflussfaktoren der Organisationsstrukturierung diskutiert.
IT-Systeme helfen Unternehmen dabei, ihre industriellen Dienstleistungen effizienter zu gestalten und weiterzuentwickeln sowie die Effizienz der Dienstleistungsprozesse zu steigern. Typische IT-Systeme, die im Bereich der industriellen Dienstleistungen eingesetzt werden, sind Servicemanagementsysteme (SMS) und Customer-Relationship-Management-Systeme (CRM-Systeme). SMS unterstützen den Anwender bei der Datenverwaltung und der Erfassung seiner Kern- und Querschnittsfunktionen.
Da auf dem Markt eine Vielzahl von Service-IT-Systemen existiert, die unterschiedliche Herausforderungen adressieren, bestehen Schwierigkeiten für den Anwender, diese miteinander zu vergleichen. Anhand eines Referenzmodells werden die möglichen Funktionen von SMS beschrieben und es wird ein Ansatz geliefert, diese zu beurteilen. Das vorgestellte Referenzmodell beschreibt den Funktionsumfang von SMS für den Service im Maschinen- und Anlagenbau. Die Kundenbindung nimmt im Management industrieller Dienstleistungen einen hohen Stellenwert ein, da sie sich direkt auf den Erfolg eines Unternehmens auswirkt. Aufgrund der zunehmenden Globalisierung und der steigenden Transparenz der Märkte lässt sich eine abnehmende Kundenloyalität beobachten. Als Folge dessen lässt sich in Unternehmen ein Wandel von einer Prozessorientierung hin zur Kundenorientierung feststellen.
Das Konzept der CRM-Systeme soll Unternehmen in die Lage versetzen, die Kundenbindung zu erhöhen und somit der Herausforderung der abnehmenden Kundenloyalität entgegenzuwirken. Dazu werden die grundlegenden Prinzipien und Funktionalitäten von CRM-Systemen erläutert. Der Beitrag schließt ab mit der Darstellung einer Vorgehensweise zur Auswahl von IT-Systemen.
Im Rahmen des Wandels vom Produzenten zum produzierenden Dienstleister spielt eine am Kunden ausgerichtete Dienstleistungskultur im Unternehmen eine entscheidende Rolle. Vor diesem Hintergrund wird dargestellt, wie Unternehmen eine Dienstleistungskultur erfolgreich gestalten können. Dafür werden in einem ersten Schritt die Grundzüge einer Unternehmenskultur kurz erläutert.
Darauf aufbauend erfolgen eine anwendungsnahe Beschreibung der konstituierenden Merkmale einer Dienstleistungskultur sowie eine Darstellung der Gestaltungsfelder und Aufgaben, die von ihr im Unternehmen übernommen werden. Abschließend werden Instrumente und Vorgehensweisungen vorgestellt, die eine Gestaltung einer Dienstleistungskultur ermöglichen.
Im Kontext Industrie 4.0 kommt der Erfassung der anfallenden Daten in der Produktion und deren Nutzung eine zentrale Bedeutung zu. Analysen betrieblicher Daten, welche auf verschiedenen Ebenen generiert werden, lassen Rückschlüsse und Erkenntnisse zur besseren Entscheidungsfindung zu. Die Basis für den Einsatz von Verfahren der Datenanalyse und -auswertung stellt ein hinreichend genaues Abbild der relevanten Daten - der Digitale Schatten - in der Auftragsabwicklung, Produktion, Entwicklung oder angrenzenden Bereichen dar.
Im Rahmen des vorliegenden Beitrages wird ein Modell für den Digitalen Schatten in der Auftragsabwicklung vorgestellt, welches die Basis für die Implementierung von Methoden der Datenanalytik darstellt.
Long-term production management defines the future production structure and ensures the long-term competitiveness. Companies around the world currently have to deal with the challenge of making decisions in an uncertain and rapidly changing environment. The quality of decision-making suffers from the rapidly changing global market requirements and the uniqueness and infrequency with which decisions are made. Since decisions in long-term production management can rarely be reversed and are associated with high costs, an increase in decision quality is urgently needed. To this end, four different applications are presented in the following, which support the decision process by increasing decision quality and make uncertainty manageable. For each of the applications presented, a separate digital shadow was built with the objective of being able to make better decisions from existing data from production and the environment. In addition, a linking of the applications is being pursued:
The Best Practice Sharing App creates transparency about existing production knowledge through the data-based identification of comparable production processes in the production network and helps to share best practices between sites. With the Supply Chain Cockpit, resilience can be increased through a data-based design of the procurement strategy that enables to manage disruptions. By adapting the procurement strategy for example by choosing suppliers at different locations the impact of disruptions can be reduced. While the Supply Chain Cockpit focuses on the strategy and decisions that affect the external partners (e.g., suppliers), the Data-Driven Site Selection concentrates on determining the sites of the company-internal global production network by creating transparency in the decision process of site selections. Different external data from various sources are analyzed and visualized in an appropriate way to support the decision process. Finally, the issue of sustainability is also crucial for successful long-term production management. Thus, the Sustainable Footprint Design App presents an approach that takes into account key sustainability indicators for network design. [https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/978-3-030-98062-7_15-1]
Reliability-centered maintenance for production assets is a well-established concept for the most effective and efficient disposition of maintenance resources. Unfortunately, the approach takes a lot of effort and relies heavily on the knowledge of individuals. Reliability data in Computerized Maintenance Management System (CMMS) is scarce and almost never used well. An automated risk assessment system would have the potential to contribute to the dissemination and effective use of risk information and analysis. The individuality of production setting, however, prevents current systems from being practically relevant for most industries. The presented approach combines ontologies to store and link knowledge, an information logistics model displaying the various information streams, and the Internet of production to take the different user systems and infrastructure layers into account. The provided model of a reference digital shadow for risk information and a detailed information logistics model will help software companies to improve reliability software, standardize and enable assets owners to establish a customized digital shadow for their production networks. [https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-57993-7_2]
Heute begegnen wir den Herausforderungen einer VUCA-Welt mit Flexibilität und Veränderlichkeit in unseren Produktionssystemen. Seit 2012 gerät die Globalisierung ins Stocken. Das Investitionsvolumen zeigt einen Trend der De-Globalisierung. Ein Umdenken muss insbesondere in Deutschland herbeigeführt werden.
In this paper, we firstly present a target system which is deduced to assess the economic profitability of reverse supply chains. Considering this, we analyse process reference models to define relevant components of an appropriate target system.
Subsequently, we define applicable business models which are the basis for the manufacturer to offer new services to its customers on the one hand and to manage a goal-oriented return, recovery and resell of used products and components on the other hand. This will be done based on the morphology methodology in order to understand the characteristics and attributes of reverse supply chains.
Today, manufacturing companies are facing the influences of a dynamic environment and the continuously increasing planning complexity. Using advanced data analytics methods, processes can be improved by analyzing historical data, detecting patterns and deriving measures to counteract the issues. The basis of such approaches builds a virtual representation of a product – called the digital twin or digital shadow.
Although, applied IT systems provide reliable feedback data of the processes on the shop-floor, they lack on a data structure which represents real-time data series of a product. This paper presents an approach for a data structure for the order processing which overcomes the described issue and provides a virtual representation of a product. Based on the data structure deviations between the production schedule and the real situation on the shop-floor can be identified in real time and measures to reschedule operations can be identified.
Wichtige Wachstumsmärkte werden zunehmend durch Handelshemmnisse abgeschottet. Während die Automobilindustrie bereits mit dem Completely Knocked Down (CKD)-Konzept reagiert, indem Erzeugnisse teilzerlegt exportiert und lokal endmontiert werden, fehlen für den Maschinen- und Anlagenbau geeignete Ansätze für die Übertragung. Der vorliegende Artikel leistet dazu einen Beitrag, in dem die relevanten Merkmale einer CKD-Baugruppe definiert und vor dem Hintergrund relevanter Wirkungszusammenhänge ein Vorgehen für die Ableitung idealer Baugruppentypen skizziert wird.
One of the major challenges facing today´s manufacturing industry is to differentiate from competition in a highly globalized world. As a consequence to the increasing competitive pressure, many companies transform their product centered business models towards service based business models to differentiate from competition. However, the transformation is often underestimated regarding its complexity and its management challenges to behavioral change.
As a consequence lots of transformation initiatives fail. Besides difficulties in structuring the magnitude of changes in processes and structures, many transformation managers do not perceive the risk of employee resistance against changes, which is one of the key factors causing the failure of transformation. The objective of this paper is to enhance the existing body of research on manufacturer´s organizational transformation towards Product-Service Systems. More detailed, the objective is to develop new knowledge to support the management during the decision-making process in the way how and by means of which instruments the change of behavior can be supported when transforming from a manufacturer to a solution.
We developed a reference framework which structures and defines the relevant dimensions of behavioral change. The identification and validation of the success factors build the second component of our research. We conducted an empirical investigation in the German manufacturing industry and got 79 data sets.
Structural equation modelling was applied for the analyses and the validation of the hypotheses. By this analysis we linked management practice with employee behavior and transformational success variables. On the basis of the gained insights decisions can be made concerning the successful transformation from manufacturer to a solution-oriented service provider.
Im Rahmen der vernetzten Digitalisierung stehen insbesondere kleine und mittlere IT-Organisationen und IT-Dienstleister vor der großen Herausforderung, in einem immer dynamischer werdenden Umfeld Leistungen in hoher Qualität zu liefern. Die Verknüpfung dieser Leistungen mit den zu unterstützenden Geschäftsprozessen und Geschäftsmodellen gestaltet sich schwierig und erfordert eine service- und prozessorientierte Denkweise.
Zur Bewältigung dieser Herausforderungen und der Umsetzung des "service- und prozessorientierten Denkens" bietet das IT-Service-Management (ITSM) Methoden und Maßnahmen zur kundenorientierten, prozessgesteuerten und transparenten Erbringung von IT-Services. Trotz bestehender ITSM-spezifischer Referenzmodelle und Regelwerke werden die beschriebenen Methoden von kleinen und mittleren IT-Organisationen und IT-Dienstleistern kaum genutzt. Der Grund hierfür liegt unter anderem in der hohen Komplexität der Regelwerke und dem damit verbundenen großen Implementierungsaufwand. Es fehlt ein Vorgehen, das die Fähigkeiten und Möglichkeiten von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) berücksichtigt, um IT-Prozesse eigenständig hinsichtlich der Serviceorientierung zu bewerten und zu optimieren.
Das Ergebnis des Forschungsvorhabens "GradeIT" ist eine Vorgehensweise, die KMU dabei unterstützt, relevante IT-Service-Prozesse für sich selbst zu identifizieren, um diese dann eigenständig zu bewerten und auf Basis transparent dargestellter Wirkungszusammenhänge zu spezifischen Einflussfaktoren erfolgversprechende Handlungsempfehlungen auszusprechen.
Service Engineering
(2016)
Für die Neuentwicklung von industriellen Dienstleistungen hat sich die Disziplin Service Engineering etabliert. Service Engineering umfasst die systematische Entwicklung von Dienstleistungen mithilfe ingenieurwissenschaftlicher und betriebswirtschaftlicher Methoden.
Aufbauend auf einer generellen Einführung und Definition werden im folgenden Kapitel die wesentlichen Zielsetzungen des Service Engineerings vorgestellt. Im Anschluss werden verschiedene Ansätze und Vorgehensweisen, die im Rahmen des Service Engineerings entwickelt wurden, betrachtet. Abschließend erfolgt die vertiefende Betrachtung verschiedener Methoden und Werkzeuge des Service Engineerings.
Leistungssysteme
(2016)
Die Gestaltung von Leistungssystemen ist ein zentraler Prozess des Managements industrieller Dienstleistungen, da die kundengerechte Entwicklung einer aus Sachgütern und Dienstleistungen bestehenden Kombination von Leistungsbestandteilen hohe methodische Anforderungen stellt. Um die erforderliche Stimmigkeit des Leistungssystems zu erreichen, werden im folgenden Kapitel zunächst die grundlegenden Charakteristika sowie Gestaltungsprinzipien von Leistungssystemen dargestellt. Um den Erfordernissen von Kunden sowie einer internen Konsistenz des Leistungssystems gleichermaßen gerecht zu werden, sind für die Gestaltung von Leistungssystemen Methoden der Leistungsprogrammplanung, der Modularisierung sowie der Konfiguration von Leistungen erforderlich. Diese werden ebenfalls dargestellt und erläutert. Das Kapitel wird durch die Darstellung eines Dienstleistungsbaukastens ergänzt.
Ressourcen sind die Grundlage eines jeden Wertschöpfungsprozesses. Aus einer strategischen Perspektive können nur schwer imitierbare und einzigartige Kernkompetenzen die Grundlage eines langfristigen und nachhaltigen Wettbewerbsvorteils begründen. Demzufolge sind Ressourcen so auszuwählen, verfügbar zu machen sowie zu kombinieren, dass entsprechende Kompetenzen und Kernkompetenzen entwickelt werden. Dies ist die Aufgabe des strategischen Ressourcenmanagements. Allerdings unterscheiden sich die Auswahl und der Einsatz von Ressourcen zwischen Sachgütern und Dienstleistungen erheblich. Während bei Sachgütern die verwendeten Rohstoffe und Materialien oder die Produktionsbedingungen wesentliche Grundlage für die Qualität des Endprodukts sind, stehen bei Entwicklung, Vermarktung und Erbringung von Dienstleistungen die Mitarbeiter wesentlich stärker im Mittelpunkt. Daher stellt das Human-Resource-Management (HRM) den zentralen Ansatz für das Ressourcenmanagement industrieller Dienstleister dar. Aufgabe des HRMs ist es, die Mitarbeiter für die Entwicklung, Vermarktung und Erbringung von industriellen Dienstleistungen zu befähigen.
Produzierende Unternehmen in Industrienationen sehen sich einem immer stärkeren internationalen Wettbewerb ausgesetzt. Eine der entscheidenden Strategien, um diesem Wandel zu begegnen, ist die Differenzierung über industrielle Dienstleistungen.
Im folgenden Kapitel werden zunächst die Begriffe der Dienstleistungen und der industriellen Dienstleistungen inhaltlich gefasst und definiert. Danach wird die zunehmende wirtschaftliche Bedeutung industrieller Dienstleistungen für die Wirtschaft und für produzierende Unternehmen an sich aufgezeigt. Das Konzept des Leistungssystems wird vorgestellt. Abschließend werden verschiedene Perspektiven des Managements industrieller Dienstleistungen vorgestellt.
Today, machine manufacturers generate a significant share of their revenues with the provision of services. At the same time, they are confronted with the challenge of adopting of Industrie 4.0.
One of the most important Industrie 4.0 concepts is the idea of the digital shadow, which contributes to the comprehensive structuring of different kinds of data from different data sources. It can be defined as the sufficiently precise, digital representation of reality in real-time.
Thus, it also functions as a database of the considered area of a company that can be used for numerous applications. It serves as a central platform for the aggregation and distribution of data. Thereby, it helps to open isolated data silos. A system architecture that enables extraction of data from various sources and the aggregation of that data is an important prerequisite for the digital shadow.
In addition, the merger of data from different sources requires a model of the part of the company to be mapped digitally. In this paper, we focus on maintenance, repair and overhaul (MRO) services of machine manufacturers. The scope comprises the whole order processing of a service including the utilized resources and the obtained results.
MRO services and their single elements are mapped and structured using a case study research in a first step. Those elements provide a basis for designing the digital shadow. A second contribution of this paper is a data model for the digital shadow of MRO services that entails a comprehensive representation of that department.
[CIRP Encyclopedia of Production Engineering:]
This high quality reference work has been written and reviewed by members of The International Academy for Production Engineering, also known as CIRP. This Academy is recognized worldwide to represent the highest standards in research on production engineering, which includes design, optimization, control, management of processes, machines, and systems. One key concept behind this Encyclopedia is that apart from covering fundamental concepts in the field of production engineering, it also closely follows recent developments and emerging concepts. In particular this renewed print edition covers a wide range of new topical entries such as Hybrid Processes, High Performance Grinding, Biomimetic Design, Cold Spray, Sheet-bulk Metal Forming, Ecodesign, Cyber Physical System, Nano Technology, or Geometrical Product Specification. The second edition also comprises reviewed entries from the first version, which have been updated to reflect new standards or developments. The target audience primarily comprises researchers, engineers, managers, graduate students, and many others whose day-to-day work gravitates around production engineering technologies in the global market.
One major problem of today’s producing companies is to reach a high adherence to delivery dates while considering the volatile market situation as well as economic aspects. This problem can only be solved by using a production control that is optimally adapted to the processes. A good working, process-oriented production control is essential for being able to control the production situation and to ensure a high adherence to delivery dates. Data generation and processing determine the success of production control. Current processes and IT systems have several shortcomings in meeting these challenges.
The solution for this problem is the so called “cyber physical production control” (CPPC). It optimally supports the production scheduler in his decision making process based on real-time high-resolution data. With the help of data analytics, the production controller receives decision support over various steps. Due to CPPC, the overall goal of a high adherence to delivery dates can be fundamentally increased.
In short-term production management of the Internet of Production (IoP) the vision of a Production Control Center is pursued, in which interlinked decision-support applications contribute to increasing decision-making quality and speed. The applications developed focus in particular on use cases near the shop floor with an emphasis on the key topics of production planning and control, production system configuration, and quality control loops.
Within the Predictive Quality application, predictive models are used to derive insights from production data and subsequently improve the process- and product-related quality as well as enable automated Root Cause Analysis. The Parameter Prediction application uses invertible neural networks to predict process parameters that can be used to produce components with desired quality properties. The application Production Scheduling investigates the feasibility of applying reinforcement learning to common scheduling tasks in production and compares the performance of trained reinforcement learning agents to traditional methods. In the two applications Deviation Detection and Process Analyzer, the potentials of process mining in the context of production management are investigated. While the Deviation Detection application is designed to identify and mitigate performance and compliance deviations in production systems, the Process Analyzer concept enables the semi-automated detection of weaknesses in business and production processes utilizing event logs.
With regard to the overall vision of the IoP, the developed applications contribute significantly to the intended interdisciplinary of production and information technology. For example, application-specific digital shadows are drafted based on the ongoing research work, and the applications are prototypically embedded in the IoP.
Due to the drastically increasing amount of data, decision making in companies heavily relies on having the right data available. Also because of an increasing complexity of structures and processes, quick and precise flows of information become more important.
This paper introduces a new approach for modelling information flows, creating a basis for an efficient information management. It can be used to structure the information requirements and identify gaps within the information processing.
To display its benefits, the proposed Information Logistics Notation (ILN) is applied to the information logistics of todays and future energy market and grid stability management, both processes of increasing complexity.
The manufacturing industry has to exploit trends like “Industrie 4.0” and digitization not only to design production more efficiently, but also to create and develop new and innovative business models. New business models ensure that even SMEs are able to open up new markets and canvass new customers. This means that in order to stay competitive, SMEs must transform their existing business models.
The creation of new business models require smart products. The required data base for new business models cannot be provided by SMEs alone, whereas smart products are able to provide a foundation, given the creation of smart data and smart services they enable. These services then expand functions and functionality of smart products and define new business models.
However, the development of smart products by small and medium-sized enterprises is still lined with obstacles. Regarding the product development process the inclusion of smart products means that new and SME-unknown domains diffuse during the process. Although there are many models regarding this process there appears to be a substantial lack of taking into account the competencies enabled by the implementation of digital technologies. Hence, several SME-supporting approaches fail to address the two major challenges these enterprises are faced with. This paper generally describes valid objectives containing relevant stakeholders and their allocation to the phases of the product life cycle.
Within each objective the potential benefit for customers and producers is analyzed. The model given in this paper helps SMEs in defining the initiation of a product development project more precisely and hence also eases project scoping and targeting for the smartification of an already existing product.
In order to introduce load management in the manufacturing industry, some obstacles need to be pointed out. This paper presents a feasible approach on how to implement load management measures in companies.
To this end, load management and energy management are explained and distinguished in a first step. Subsequently, the implementation method is introduced. Therefore, by means of this paper, companies will be enabled to use load management measures and significantly reduce their energy costs. In the second part of the paper, the introduced approach will be applied.
Hence, a use case of a manufacturing company is described. Alongside energy analyses with consumption data, specific measures are presented.
Die zunehmende Konzentration von Unternehmen auf ihre Kernkompetenzen und das Agieren auf einem weltweiten Markt führen zu einer stärkeren Kooperation in Unternehmensnetzwerken. Die Organisationsformen von Unternehmensnetzwerken können durch ihre Struktur und ihren Grad der Koordination beschrieben werden. Als Beispiel eines geführten und polyzentrisch strukturierten Unternehmensnetzwerks wird die Virtuelle Fabrik erläutert. Die Virtuelle Fabrik schafft Rahmenbedingungen für Unternehmen, um sich effizient in Ad-hoc-Kooperationen zu organisieren.
Nowadays, cyber physical systems support the improvement of efficiency in intralogistics by controlling and manipulating the production and logistic environment autonomously. Due to the complexity of the individual production processes, designing suitable cyber-physical systems based on their existing production environment is a challenge for companies.
This paper presents a new methodology on how to design cyber-physical systems conceptually to suit an individual production environment. Compared to existing design approaches, this methodology matches immediately the required functions to existing information and communication technology’s components insisting on the neutral assimilation of requirements.
Therefore, the requirement specification asks for needed functions in relating to offered functions of information and communication technology (ICT) components. The paper focusses the use case of implementing a cutting-edge mobile network technology into an existing tracking and tracing process.
Real-time data analytics methods are key elements to overcome the currently rigid planning and improve manufacturing processes by analysing historical data, detecting patterns and deriving measures to counteract the issues.
The key element to improve, assist and optimize the process flow builds a virtual representation of a product on the shop-floor - called the digital twin or digital shadow. Using the collected data requires a high data quality, therefore measures to verify the correctness of the data are needed. Based on the described issues the paper presents a real-time reference architecture for the order processing.
This reference architecture consists of different layers and integrates real-time data from different sources as well as measures to improve the data quality. Based on this reference architecture, deviations between plan data and feedback data can be measured in real-time and countermeasures to reschedule operations can be applied.
The design of data-driven industrial services in the context of industry 4.0 represents a major challenge for industrial service providers and manufacturing companies for investment goods. Data-driven services require technological and strategic components that most companies have not build up yet and that differ from current configurations. That is why many companies lack a systematic approach and implementation competence for the use of data in the context of industrial services and therefore face the challenge of not being able to expand their market position in an ever-growing competition for data.
The present paper addresses this research deficit with the aim of describing strategic features and characteristics of data-driven industrial services by identifying the related crucial features and characteristics through a morphological approach. This will enable industrial service providers to improve strategic and operative management decisions in order to define a specific strategy and to configure data-driven services.
The importance of social networks and, in particular, enterprise social networks in business contexts is increasing significantly. Regarding the prerequisites for a successful implementation of an enterprise social network, exclusively providing the technical infrastructure is insufficient. A holistic view that considers and integrates different perspectives is crucial for success. This includes technological, organisational and human aspects as equally important parts of the network. This paper identifies prerequisites for a successful launch of enterprise social networks and groups them along these three dimensions.
In order to introduce load management in the manufacturing industry, some obstacles need to be pointed out. This paper presents a feasible approach on how to implement load management measures in companies. To do so, load management and energy management are explained and distinguished in a first step. Subsequently, the implementation method is introduced. Therefore, by using this paper, companies will be enabled to use load management measure and reduce their energy costs significantly.
Ziel des Beitrags ist es, aufzuzeigen, wie produzierende Unternehmen entlang der Customer-Journey systematisch kundenbezogene Daten erheben können. Nach einer Einleitung zur Motivation der Themenstellung, einer Begriffserläuterung und einer Vorstellung des Studiendesigns wird ein Referenzprozessmodell der Kundeninteraktionen produzierender Unternehmen gestaltet, darauf aufbauend ein Datenmodell des digitalen Schattens der Kundeninteraktionen abgeleitet und zuletzt ein Vorgehensmodell zur Implementierung des digitalen Schattens der Kundeninteraktionen präsentiert.
Industry 4.0 is driven by Cyber-Physical Systems and Smart Products. Smart Products provide a value to both its users and its manufacturers in terms of a closer connection to the customer and his data as well as the provided smart services. However, many companies, especially SMEs, struggle with the transformation of their existing product portfolio into smart products. In order to facilitate this process, this paper presents a set of smart product use-cases from a manufacturer’s perspective. These use-cases can guide the definition of a smart product and be used during its architecture development and realization. Initially the paper gives an introduction in the field of smart products. After that the research results, based on case-study research, are presented. This includes the methodological approach, the case-study data collection and analysis. Finally, a set of use-cases, their definitions and components are presented and highlighted from the perspective of a smart product manufacturer.
Manufacturing companies are constantly increasing their efforts in the subscription business, also known as product-as-a-service business, offering usage and outcome based solutions (value-in-use) instead of transactional services and products (value-in-exchange). Customers are becoming contractual subscribers of the solution in return for recurring, performance-related payments. To address arising, inevitable challenges like (1) reducing customer churn, (2) increasing usage intensity and outcome quality, (3) ensuring the adoption of product and software releases as well as (4) fostering customer loyalty, leading manufacturing companies are setting up a new organizational, customer-facing unit, called Customer Success Management (CSM). This unit has its origins in the software-as-a-service business, operating next to established entities like sales, key account management and customer service. Since there are currently no holistic models for an end-to-end description of CSM-tasks in the manufacturing industry, this paper contributes to a taskoriented reference model, using a grounded theory approach, examining both manufacturing and software companies. Containing a reference framework with 8 main tasks, 17 basic tasks and 76 elementary tasks, the reference model supports manufacturing companies in adapting and customizing a company-specific CSM concept.
Pricing for Smart-Product-Service-Systems in Subscription Business Models for Production Industries
(2021)
In the production industry, subscription business models have the potential to create long-term relationships where a supplier provides a continuous value-oriented service to a customer based on digitalisation. Monetising this increase in value through pricing represents a central challenge for suppliers in subscription business. Unlike the current dominant transactional business, the focus of pricing is on the value-in-use of the customer (e.g. on the increase in output for the customer). In this regard, there is so far no pricing approach for practice that allows the linking of the performance data of the customer with the periodically charged price. However, in subscription businesses, such an approach is required to create win-win situations for the customer and supplier through continuous performance improvement. Therefore, this paper develops a novel process model for pricing of smart-product-service-systems in subscription business for production industries. This process can serve as basis for suppliers of subscriptions in the production industry to align pricing with the created value-in-use. In the long term, this allows companies to systematically develop their pricing to monetise the potential of digitalisation.
The Impact Of Manufacturing Execution Systems On The Digital Transformation Of Production Systems
(2021)
With the focus of manufacturing companies on the digital transformation, Manufacturing Execution Systems are market-ready, modular software solutions for manufacturing companies to integrate the value-adding and supporting processes horizontal and vertical in the company. Companies, especially small and mediumsized companies, face high internal and external costs for the implementation of the MES modules. An advantage of MES is the possibility to implement the systems in a continually, module-by-module approach, with the benefit of timely distributed investments. By realizing fast improvements, companies can use the benefits for further module implementations. This paper proposes a maturity model to measure the impact of an MES on the digital transformation of the company’s production systems. The model fulfils two purposes. The first, companies can measure the impact based on the difference between its current maturity index and the potential index of an implemented MES. The second is, the user can identify what impact an MES has in general on the digital transformation since the developed maturity model is derived from an established industry 4.0 maturity model. The development of the maturity model is based on the methodologies of AKKASOGLU and focuses on the further development of an established model. As an outlook, the application of the model will be described briefly. The proposed maturity model can directly be used by practitioners and offers implications for further development of MES functionalities.
Industrial practice shows a strong trend towards digitalization. It is not only economic crises, such as those triggered by Covid-19, that are reinforcing this trend. It is also the entrepreneurial urge to fulfill customer wishes in the best possible way and to adapt to new requirements as quickly as possible. Due to the advancing digitalization, the role of business application systems in manufacturing companies is therefore becoming increasingly important. The data processed in IT-Systems represent a great potential, especially for the evaluation of change requests in production. Through efficient change management, companies can record and process changes quickly. However, the necessary data basis to decide on existing change requests is still hardly used. Existing IT-Systems for change management coordinate the processing of change requests, but do not relate to data of operational application systems such as Enterprise-Resource-Planning. Therefore, a conceptual approach is required for the evaluation of change requests. This approach is based on an objective recording system that enables the transformation from the change description to an evaluation space. The paper presents an approach for the systematic transfer of requirement characteristics into the world of operational IT-Systems.
Manufacturing companies (MFRs) are increasingly extending their
portfolios with services and data-driven services (DDS) to differentiate themselves from competitors, tap new revenue potential, and gain competitive advantages through digitization and the subsequently generated data. Nonetheless, DDS fail more often than traditional industrial services and products within the first year on the market. Particularly, companies are failing to sell DDS successfully and efficiently with their existing (multi-level) distribution structures. Surprisingly, there is a lack of scientific research addressing this issue. Since there are currently no holistic models for an end-to-end description of distribution-tasks for DDS in the manufacturing industry, this paper contributes to a task-oriented reference model for mapping interactions in the multi-level distribution management. Therefore, a case study research approach is used, to identify and describe the interactions in the multi-level distribution management of DDS, as well as to develop a regulatory framework for MFRs and their multi-level distribution management. This research uses the established theoretical framework of Service-Dominant-Logic to address the co-creation in multi-level distribution management of DDS. As a result, this paper identifies different interaction variants as well as the need for a new management function with 4 main and 14 basic tasks.
Ziel des Forschungsvorhabens war die Erhöhung der Effizienz und Effektivität von Suchanfragen in ERP-Systemen. Dabei sollte der Aufwand für den Nutzer reduziert und die Qualität der Ergebnisse verbessert werden. Die Erreichung der Ziele wurde durch die Entwicklung einer selbstlernenden, kontextbasierten Suchmaschine für ERP-Systeme realisiert. Mit der Berücksichtigung des Kontexts einer Suchanfrage, des Benutzerverhaltens und einer Ergebnisbewertung durch den Anwender wurde die Ergebnisqualität von Suchanfragen kontinuierlich gesteigert. Durch die Entwicklung eines Demonstrators wurde der Nutzen des Konzepts nachgewiesen, indem dieser in verschiedenen Szenarien erprobt und anhand einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung bewertet wurde.
Geschäftsmodell-Innovation
(2017)
Der Wirtschaftsstandort Deutschland ist bislang vorrangig auf die Produktion von Gütern ausgerichtet: Kraftwagen und Kraftwagenteile, Maschinen, Datenverarbeitungsgeräte sowie elektronische und optische Erzeugnisse stellten wertmäßig die Hälfte der Gesamtausfuhren des Jahres 2013 dar. Die fortschreitende Globalisierung führt zu einer verstärkten internationalen Wettbewerbsintensität bei sich schneller ändernden Produkten und einem wachsendem Differenzierungsdruck. Industrielle Dienstleistungen stellen vor diesem Hintergrund eine Möglichkeit dar, die technische Leistungsfähigkeit von Produkten zu erweitern und zeitgleich die Abgrenzung und Differenzierung von Wettbewerbern auf internationalen Märkten zu realisieren. Produkte werden durch industrielle Dienstleistungen zu umfassenden und spezifischen Lösungen erweitert, die über die Kerneigenschaften der Produkte hinausgehen und Probleme der Nutzer und Kunden als integriertes System lösen. Sach- und Dienstleistungen werden nach Belz als Leistungssysteme beschrieben, die ausgewählte Kundenprobleme nicht als einzelnes Produkt oder einzelne Dienstleistung, sondern umfassend und wirtschaftlich als Kombination aus Leistungsbestandteilen lösen.
In order to achieve a holistic cost management approach, the maintenance and service costs should already be assessed during the development of machines and equipment. The required information in the company, like PLM, process and test data, are commonly not available or vague, especially in early development phases. This paper introduces a feasible method for an early assessment of maintenance and service costs during product development. In doing so, appropriate cost assessment methods are selected, based on the availability and quality of the existing information in the individual development phases. The evaluations of these methods are aggregated in a software tool, so that the respective cost information is displayed with a maximum, minimum and most probable value. The developed software tool was validated in cooperation with a new electric vehicle manufacturer.
Management of information and the IT systems it is stored in becomes a crucial capability for the industry. However, companies are struggling with the management of the various requirements and frequent changes of technology. Thus, IT complexity has become a major challenge for companies. At the same time, especially manufacturing companies are striving to implement Industrie 4.0 concepts. Many of these even have developed an Industrie 4.0 roadmap including various projects to change the company. Companies can develop such roadmaps by applying the Industrie 4.0 Maturity Index that gives a broad view on necessary capabilities for Industrie 4.0.
In our research, we analyzed data sets from over 10 manufacturing companies that have performed an Industrie 4.0 maturity assessment. Our hypothesis was that IT complexity challenges are hindering the implementation of Industrie 4.0 roadmaps significantly. We could prove this hypothesis at least for the companies analyzed and give insights on the specific challenges. Based on our analysis, we conclude our article by giving concrete recommendations on how to tackle IT complexity.
Working capital management is one of the key disciplines that must be prudently monitored for a firm in pursuit of profits, liquidity and growth. The focus of this paper is on the engineer-to-order manufacturers, and the objective is to analyze the correlations between the reference processes of the engineer-to-order production approach with the key postulates of working-capital management and deliver a mathematical operating curves model, whose purpose and goal is basing on the rationale, that is underlying in the parent logistic operating curves theory. [https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-66926-7_30]
Die Produktentwicklung beeinflusst die Kostenentstehung eines Produkts über den gesamten Lebenszyklus. Daher müssen vielfältige Restriktionen frühzeitig berücksichtigt werden, wie Beanspruchungen an das Produkt oder Restriktionen aus der Instandhaltung und dem Recycling. Die Produktentwicklung beeinflusst auch maßgeblich die Variantenentstehung und legt die Produktvielfalt, die Produktstruktur und die Kosten der Varianten fest. Die Koordination der Aktivitäten in der Produktentwicklung basiert auf einem produktübergreifenden Projektmanagement, um die interdisziplinäre Zusammenarbeit zu organisieren. [https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-662-55426-5_23]
Die zunehmende Konzentration von Unternehmen auf ihre Kernkompetenzen und das Agieren auf einem weltweiten Markt führen zu einer stärkeren Kooperation in Unternehmensnetzwerken. Die Organisationsformen von Unternehmensnetzwerken können durch ihre Struktur und ihren Grad der Koordination beschrieben werden. Als Beispiel eines geführten und polyzentrisch strukturierten Unternehmensnetzwerks wird die Virtuelle Fabrik erläutert. Die Virtuelle Fabrik schafft Rahmenbedingungen für Unternehmen, um sich effizient in Ad-hoc-Kooperationen zu organisieren. [https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-662-55426-5_29]
Human behavior in supply chains is insufficiently explored. Wrong decisions by decision makers leads to insufficient behavior and lower performance not only for the decision maker, but also for other stakeholders along the supply chain. In order to study the complex decision situation, we developed a supply chain game in which we studied experimentally the decisions of different stakeholder within the chain. 121 participants took part in a web-based supply chain game. We investigated the effects of gender, personality and technical competency on the performance within the supply chain. Also, learnability and the effect of presence of point-of-sale data are investigated. Performance depended on the position within the chain and fluctuating stock levels were observed in form of the bullwhip effect. Furthermore, we found that risk taking had an impact on the performance and that the performance improved after the first round of the game. [https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-39226-9_46]
Digital technologies such as 5G, augmented reality, and artificial intelligence (AI) are currently being used in various ways by manufacturing companies. As the fourth industrial revolution progresses, it has become apparent that reckless use and inadequate regulation of these technologies have a detrimental effect on the environment in which they are utilized. Therefore, regulation of digital technologies is imperative today to ensure more responsible and sustainable use. While governments usually establish regulations, progress is not keeping pace with the demands and hazards of employing digital technologies. The European AI law serves as an example of the considerable distance yet to be covered before binding guidelines are established. Consequently, companies must take proactive measures today to ensure that they use digital technologies responsibly in their environments. In this context, identifying which digital technologies are pertinent to manufacturing companies in terms of regulation is crucial. Furthermore, a comprehensive approach is required to design compliance holistically for digital technologies and to systematically derive the corresponding guidelines. This paper introduces a set of models that not only determine the importance of
compliance in the application of different technologies but also present a framework for methodically designing compliance. Furthermore, the paper contributes to the development of an AI platform in the German research project PAIRS by investigating the compliance relevance of applications such as artificial intelligence.
Produktionssysteme sind einer zunehmenden planungsbezogenen Unischerheit und Störanfälligkeit ausgesetzt. In diesem Kontext beschreibt der vorliegende Artikel vorliegende Artikel aktuelle Forschungsarbeiten, die den überbetrieblichen Koordinationsbedarf durch Integration unsicherheitsbezogener Echtzeitinformationen in die Produktionsplanung adressieren. Innerhalb der Forschungsaktivitäten werden durch Simulationsstudien der Anforderungen bezüglich der adäquaten Echtzeitfähigkeit der Planungsparameter abgeleitet.
The main challenge in all application areas of EV usage still is the energy storage within, as well as the energy transmission into an EV. However, this storage and transmission of energy also allows for synergies with a smart grid, if the information is adequately exchanged between roles in the energy and mobility sector. Since the energy transmission is a so called “fixed and intersection point” of E-Mobility, interoperability is required not only on an electrical (e.g. plugs), but also on an informational level. Standardization efforts are currently underway (e.g. IEC 15118), yet a comprehensive, consolidating view on the information system around energy transmission is missing. Therefore, this paper suggests a generic information system architecture for e-mobility (EM-ISA) derived from the Smart Grid Architecture Model (SGAM). EM-ISA shall be a base for companies to develop innovative services for their particular, ICT-enabled E-Mobility application area while at the same time stay at important points informational interoperable at the fixed and intersection point of energy transmission.
Der High-Resolution-Supply-Chain-Management-Ansatz erlaubt es Unternehmen, in Echtzeit auf dynamische Einflüsse des Marktes reagieren zu können.
Echtzeitfähige Planungs- und Regelungsprozesse können den Planungsaufwand reduzieren und gleichzeitig mit den zur Verfügung stehenden Echtzeitinformationen die Planungsqualität verbessern.
Planungsprozesse auf Basis von Echtzeitinformationen setzen voraus, dass ein konsistenter Informationsaustausch zwischen den unterschiedlichen Planungsebenen besteht sowie ein hoher Autonomiegrad innerhalb der einzelnen Planungsinstanzen.
Produktionssysteme sind einer steigenden planungsbezogenen Unsicherheit und Störanfälligkeit ausgesetzt. Der hieraus resultierende überbetriebliche Koordinationsbedarf wurde hinsichtlich seiner Bewältigung in kontemporären Konzepten des Supply-Chain-Managements bislang methodisch nicht ausreichend berücksichtigt. Vor diesem Hintergrund gilt es ein geeignetes Werkzeug bereitzustellen, das die Planungsfähigkeit der Akteure sowie die Robustheit der Wertschöpfungskette als Ganzes steigert. Zu diesem Zweck soll der vorliegende Artikel einen Beitrag leisten, indem zunächst die relevanten Ursachen und Wirkungen planerischer Unsicherheiten aufgezeigt werden, um im Anschluss das darauf aufbauende Kooperationsmodell zu skizzieren.
PLM trifft ERP
(2013)
Distributionslogistik
(2013)
Die Umgebung von Industrie- und Handelsunternehmen hat sich in den letzten Jahren tiefgreifend verändert. Beispielhafte Auslöser waren der Wandel vom Produzenten zum Käufermarkt, der faktische Wegfall der nationalen Grenzen und die damit verbundene Intensivierung des europäischen Binnenmarktes sowie die zunehmende Bedeutung ökologischer Anforderungen. Um die Kundenbedürfnisse dennoch befriedigen zu können und damit dem Wettbewerb gewachsen zu sein, müssen sich die Distributionsstrukturen der Unternehmen immer schneller an diese Veränderungen anpassen. Nur so können die Waren flexibel, kostengünstig und schnell an die Kunden geliefert werden. In diesem Spannungsfeld kommt der Planung und Steuerung der Distributionsabläufe eine immer wichtigere Bedeutung zu.
Ziel dieses Kapitels ist nicht nur die Vermittlung grundlegender Begrifflichkeiten und Zusammenhänge der Distributionslogistik, sondern weiterhin auch Methoden zur Distributionsplanung und steuerung sowie Kennzahlen zur Messung der Distributionsleistung und -kosten.
Aufgrund kürzer werdender Produktzyklen und steigender Produktvielfalt werden produzierende Unternehmen mit einer zunehmenden Anzahl von Produktanläufen konfrontiert. Ziel aktueller Forschungsaktivitäten ist es daher, anlaufintensive Unternehmen zu befähigen, verlässliche Produktionsprogramme in kurzer Zeit zu erstellen. Lerneffekte sollen genutzt werden können ohne Diversifikationseffekte zu vernachlässigen. Zur Erreichung dieser Zielsetzung wird ein Modell für eine kybernetische PPP bei Produktanläufen entwickelt.
Prozesse
(2012)
Für die effiziente Gestaltung des Leistungserstellungsprozesses im Un-
ternehmen bildet die Verwendung eines geeigneten Referenzmodells den
Grundstein, um in möglichst kurzer Zeit und ohne großen Aufwand ein
repräsentatives Abbild der konkreten Ablauforganisation zu generieren.
Als geeignetes Referenzmodell hat sich in diesem Anwendungszusam-
menhang das Aachener PPS-Modell bewährt. Dem als Prozess-
sicht bezeichneten Teil des Aachener Referenzmodells widmen sich die
folgenden Abschnitte des Kapitels im Besonderen.
Steigende Energiekosten sind ein zunehmendes Risiko für Unternehmen des deutschen Maschinen- und Anlagenbaus. Die Steigerung der Energieeffizienz kann somit zukünftig zu Wettbewerbsvorteilen führen. Aufgrund der Komplexität heutiger Produktionssysteme ist eine Analyse der Wechselwirkungen von Parametern der Produktionsplanung und -steuerung (PPS) auf die Energieeffizienz notwendig, um Maßnahmen zu identifizieren, die eine Steigerung der Energieeffizienz ermöglichen.
Der vorliegende Artikel stellt die Ergebnisse einer Simulationsstudie vor, in welcher der Einfluss der Losgrößenplanung auf die Energieeffizienz im Rahmen einer mehrstufigen Mehrproduktfertigung untersucht wird. Die Ergebnisse der Studie leisten einen Beitrag zum besseren Verständnis der komplexen Zusammenhänge und können als Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen zu Wechselwirkungen von Produktionsparametern mit der Energieeffizienz dienen.
Produktionsbedarfsplanung
(2014)
Die Eigenfertigungsplanung und -steuerung erhält als Eingangsinformation das zu realisierende Eigenfertigungsprogramm aus der Produktionsbedarfsplanung. Das Ziel der Eigenfertigungsplanung und -steuerung ist die Erstellung, Umsetzung und Kontrolle eines detaillierten Ablaufplans für die Fertigung und Montage unter Berücksichtigung der tatsächlich verfügbaren Produktionsressourcen.
Zunächst werden die Kernaufgaben der Eigenfertigungsplanung und -steuerung definiert, abschließend werden die Aufgaben in Form eines Referenzprozessmodells modelliert.
Die Fremdbezugsplanung und -steuerung erhält als Eingangsinformation das zu realisierende Fremdbezugsprogramm aus der Produktionsbedarfsplanung. In diesem Fremdbezugsprogramm ist festgelegt, welche Teile, Baugruppen und Erzeugnisse in welchen Mengen und zu welchen Terminen zu beschaffen sind.
Es werden zunächst die wesentlichen Aufgaben der Fremdbezugsplanung und -steuerung definiert. Abschließend werden die Aufgaben in ihrer zeitlogischen Abfolge in Form eines Referenzprozessmodells modelliert und dabei fertigungstypspezifisch detailliert.
Das Management des Produktlebenszyklus ist eine komplexe Aufgabe, dessen volles Potenzial erst durch die Integration des gesamten Unternehmens erreicht wird. Um die Einbindung aller Fachabteilungen sicherzustellen, ist eine Potenzialuntersuchung notwendig, bei der Herausforderungen und mögliche Verbesserungen entlang des gesamten Produktlebenszyklus untersucht werden müssen. Der PLM-QuickCheck, den das FIR an der RWTH Aachen und das WZL der RWTH Aachen gemeinsam entwickeln, liefert hier einen möglichen Ansatz.
Today’s manufacturers are facing numerous challenges such as highly entangled and interconnected supply chains, shortening product lifecycles and growing product complexity. They thus feel the need to adjust and adapt faster on all levels of value creation. Self-optimization as a basic principle appears a promising approach to handle complexity and unforeseen disturbances within supply chains, machines and processes. Therefore it will improve the resilience and competitiveness of manufacturing companies.
This paper gives an introduction to the concept of self-optimizing production systems. After a short historical review, the different levels of value creation from supply chain design and management to manufacturing and assembly are analyzed considering their specific demands and needs for self-optimization. Examples from each of these levels are used to illustrate the concept of self-optimization as well as to outline its potential for flexibility and productivity. This paper closes with an outlook on the current scientific work and promising new fields of action.
Der Begriff „Digitaler Schatten“ steht für ein hinreichend genaues, digitales Abbild der Prozesse, Information und Daten eines Unternehmens. Dieses Abbild wird benötigt, um eine echtzeitfähige Auswertebasis aller relevanten Daten zu schaffen, um hieraus letztendlich Handlungsempfehlungen abzuleiten. Die Bildung des Digitalen Schattens ist damit ein zentrales Handlungsfeld von Industrie 4.0 und stellt die Grundlage für alle weitergehenden Aktivitäten dar.
Digitale Technologien sind ein wesentlicher Bestandteil der Wertschöpfungskette in der industriellen Praxis geworden. Die Digitalisierung hat die Produktion und den modernen Arbeitsplatz in den vergangenen Jahrzehnten auf eine Art beeinflusst, die mit keiner anderen technischen Entwicklung vergleichbar ist, und die nun der vierten industriellen Revolution den Weg ebnet.
Die Essenz von Industrie 4.0 ist die Vernetzung von Produktionssystemen mithilfe von IT und dem Internet der Dinge, um prognosefähig zu sein und die Produktion effizienter und flexibler zu gestalten. Wesentliche Befähiger dieser Vision sind Daten aus Prozessen, Anlagen und Ressourcen, aus denen für das Unternehmen entscheidungskritische Informationen gewonnen werden. Hieraus lassen sich Erkenntnisse ableiten, die bisher verborgene Wirkungszusammenhänge zutage fördern.
Prognosemodelle errechnen auf der Basis dieser Erkenntnisse mögliche Zukunftsszenarien und belegen sie mit Wahrscheinlichkeitswerten bezüglich ihres Eintritts. Durch die Vernetzung der Informationen unterschiedlicher Aufgaben, Funktionen und Domänen lassen sich Handlungsempfehlungen fundieren, wobei eine unüberschaubare Anzahl relevanter Parameter berücksichtigt wird. Der Produktion wird ähnlich dem Rennsport eine Ideallinie aufgezeigt, an der sie sich orientieren kann, um in kürzester Zeit optimierte Ergebnisse zu erzielen.
In recent years supply chain participants are increasingly suffering the effects of disturbances in transportation supply chains. Both, dynamics in consumer demands and global supply chains lead to a growth in unplanned supply chain events. These can cause from rather manageable disturbances through to complete break-downs of transportation chains, resulting in high follow-up and penalty costs.
Consequently, concepts for an efficient supply chain disturbance management are needed, preferably with a real-time identification and reaction to disturbance events. Therefore in the following paper the research results of the German research project Smart Logistic Grids with the focus on designing an integrated model for the real-time disturbance management in transportation supply networks are presented. This includes the introduction of elaborated classification models for disturbances and action patterns as well as an associated costs and performance measurement system. Finally, a procedure model for the disturbance management is presented.
The steady increasing of supply chain complexity due to a rising global cross-linking of production and sales regions leads to an increasing sensitivity to disturbances while in the meantime the requirements of the availability, the time of delivery and the security of supplies within the supply chain increases. To meet this challenges the security of the supply chain infrastructure and the feasibility of supply chain processes need to be ensured, despite of the high specialization within the supply chain partners, the low stock and time buffers, and the information shortcoming between supply chain partners.
In this research, a System Dynamics simulation model, based on the manufacturing supply chain model of Sterman, has been developed for representing the actual complexity and dynamic in manufacturing supply chains. Therefore, the modeled manufacturing supply chain shows the processes of a four level supply chain focusing the processes and interactions of the mid-positioned two supply chain participants. The main contribution of the work described in this paper, is the description and implementation of necessary additional modules and parameters to Sterman’s basic model for the diagnosis of disturbance impacts as well as for the realization of supply chain adjustments. Finally, the model has been simulated and examined for realistic values.
Systematization models for taylor-made sensor system applications and sensor data fit in production
(2015)
Industrial digitalization to realize smart factories is driven by an informatory base of high-resolution data provided by sensor systems on the shop-floor level. The challenge of technical availability of fitting measurement solutions nowadays turns in a struggle of finding the optimal solution for a specific task in an ever-growing sensor market. This paper analyzes and specifies necessary models to systematically derive and describe organizational, technical and informatory requirements for sensor system applications increasing the technological fit for faster integration and lower misinvestment rates.
Systematization models for taylor-made sensor system applications and sensor data fit in production
(2015)
Industrial digitalization to realize smart factories is driven by an informatory base of high-resolution data provided by sensor systems on the shop-floor level. The challenge of technical availability of fitting measurement solutions nowadays turns in a struggle of finding the optimal solution for a specific task in an ever-growing sensor market. This paper analyzes and specifies necessary models to systematically derive and describe organizational, technical and informatory requirements for sensor system applications increasing the technological fit for faster integration and lower misinvestment rates.
Volatile electricity prices caused by an increase of renewable energy sources push producing companies towards taking in an active role in balancing the electricity grid. Possible actions at the customer side to actively adapt to volatile energy prices are called demand response actions. In production logistics such actions can be the modification of production schedules motivated by possible economic benefits. So far, the focus in scheduling problems has been the optimization in the dimensions of quality, time and costs. This paper presents the results of a simulation study on the economic benefits of demand response actions for a generic production system.
Companies in the manufacturing industry are shifting towards a more service-oriented business model. One major challenge of this transformation is the information exchange between the different stages of the product-service-lifecycle.
We extend the existing body of knowledge by conducting an empirical study in the German manufacturing industry, addressing the cause-effect relationship between 1) information gathering over the product-service-lifecycle, 2) data analytics 3) interpretation and use of new information and 4) distribution of new product related information and the impact of these four aspects on performance.
The analysis reveals five different success factors with a significant impact on innovation and operation excellence. The implications from our research can help to develop new and more practical oriented Lifecycle-Product-Service-System approaches on the one hand. On the other hand it enables companies to focus on activities leading to higher service efficiency. Creating new stimuli will transform their existing business model to a more service-oriented one.
Aus dem privaten Alltag sind Soziale Technologien nicht mehr wegzudenken, doch zunehmend kommen diese auch innerhalb von Unternehmen zum Einsatz. Insbesondere Business-Communities können dabei helfen, Mitarbeiter zu vernetzen, und bieten speziell bei wissensintensiven Aufgaben erhebliche Potenziale. Da sowohl der systematische Aufbau als auch die Koordination einer Business-Community mit zahlreichen Aufgabenfeldern verbunden ist, werden oftmals schwerwiegende Fehler im Management dieser Communities gemacht, wodurch Nutzenpotenziale ungenutzt bleiben. Auch mangelt es in der Praxis an geeigneten Erkenntnissen über eine erfolgreiche Steuerung solcher Business-Communities.
Um die Erfolgswirkungen konkreter Koordinationsmechanismen zu untersuchen, führte das FIR an der RWTH Aachen gemeinsam mit der IntraWorlds GmbH eine Studie unter Community-Managern durch. Dabei hat sich herausgestellt, dass die Steuerungsinstrumente unterschiedlich und mit divergierendem Erfolg eingesetzt werden können.
Unternehmen sehen sich aktuell verschiedenen Herausforderungen ausgesetzt, die durch dynamische Rahmenbedingungen, insbesondere in Bezug auf die Schnittstellen zu ihren Kunden und Lieferanten, verursacht werden. Kundenseitig hat die zunehmende Individualisierung der Anforderung zu einem differenzierteren und damit vergrößerten Produkt- und Leistungsportfolio bei produzierenden Unternehmen im Rahmen der Serienfertigung geführt. Das hat zur Folge, dass Unternehmen ihre Produktion zunehmend auftragsbezogener gestalten müssen. In verschiedenen Branchen ist diese Entwicklung bereits so weit fortgeschritten, dass eine Produktvariante eins zu eins einem Kunden zugeordnet werden kann. Verstärkend kommt hinzu, dass die Produktlebenszyklen von allgemeinen als auch kundenindividuellen Produkten zunehmend kürzer werden. Das Produktportfolio unterliegt somit einer hohen Veränderlichkeit.
Die beschriebene zeitdynamische Variabilität in Bezug auf die qualitativen Aspekte der Kundenanforderungen paart sich mit einer quantitativen Variabilität der Kundenbedarfe. Letztere drückt sich in einem höheren Anteil an kurz- und mittelfristigen Auftragseingängen auf der Ebene einzelner Kunden, als auch aggregiert über alle Kunden aus. Die Vorhersehbarkeit und die Überraschung bilden die Extrempole des Kundenverhaltens, welche die Planbarkeit aus Sicht von Unternehmen induzieren. Damit kann in diesem Fall auch synonym von planbarem (vorhersehbarem/kurzfristigen) Kundenverhalten und nicht-planbarem (überraschendem) Kundenverhalten gesprochen werden. Diese Kombination qualitativer und quantitativer Variabilität macht den Markt für produzierende Unternehmen zunehmend schwerer kalkulierbar.
Zusammenfassend lässt sich herausstellen, dass Produktionsplaner heute komplexere produkt- und kundenseitige Anforderungen im Rahmen der Auftragseinlastung berücksichtigen müssen. Er muss darauf achten, dass Vertriebs-, Einkaufs-, Produktion- und Versandplanung miteinander synchronisiert werden, um den Kunden einen verbindlichen Liefertermin zusagen zu können.
Aus Sicht des Produktionsmanagements stellt die Beherrschung der steigenden Dynamik und den daraus resultierenden Konsequenzen wie beispielsweise Unter- und Überlastsituationen eine zentrale Herausforderung der kommenden Jahre dar. Ursachen der zunehmenden unternehmensinternen Dynamik sind verkürzte Lieferzeiten, eine höhere Prozessvarianz der Fertigung und Montage (verursacht durch individualisierte Produkte) und der Einsatz technologisch-komplexer Produktionsanlagen. Die drastische Verkürzung der Lieferzeiten hat die Auftragssituation und den Kapazitätsbedarf produzierender Unternehmen stark verändert.
Kapazitätsschwankungen und Prozessinstabilitäten einer Einzelressource wirken sich auf Grund der stärkeren Kopplung wesentlich drastischer auf die Stabilität des gesamten Unternehmens aus, da Bestände als Puffer zu kapitalintensiv geworden sind. Gleichzeitig nehmen makroskopische, überbetriebliche Kapazitätsschwankungen zu, da die Reaktionszeiten innerhalb der Lieferkette deutlich kürzer geworden sind.
Die steigende Varianz der Prozessketten und -zeiten potenziert die beschriebenen Kapazitäts- und Durchlaufzeitschwankungen. Eine "mittelwertbasierte PPS" kann aufgrund der gestiegenen Planungsanforderungen nicht mehr zielkonform agieren. Planungs- und Steuerungskonzepte, die auf diese Komplexität nicht reagieren können, multiplizieren ein weiteres Aufschwingen der Bedarfe in der Lieferkette und führen zu Auslastungsverlusten und steigenden Rückständen in der Produktion. Heute sind neue Ansätze in der Planung und Steuerung von inner- und überbetrieblichen Produktionsprozessen notwendig, die die Dynamik der Prozesse und der Kapazitätsbedarfe beherrschbar machen oder ggf. sogar kompensieren können.
Einführung
(2012)
Zusammenfassung und Ausblick
(2012)
Companies are transforming from transactional sales to providing solutions for their customers. Mostly, smart products, enabling companies to enhance their products by providing smart services to their customers, are a key building block in this transformation. However, the development of a smart product requires many digital skills and knowledge, which regular companies do not have. To facilitate the design and conceptualization of smart products, this paper presents a use-case-based information systems architecture prototype for smart products. Furthermore, the paper features the application and evaluation of the architecture on two different smart product projects. The use of such an architecture as a reference in smart product development serves as a huge advantage and accelerator for inexperienced companies, allowing faster entry into this new field of business. [https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-031-14844-6_16]
Ongoing digitalization and Industry 4.0 enable the development of new business models due to the increase in available data and digital connected products. A promising business model type for the machinery and plant engineering industry are subscription models, consisting of products and services offered in return for continuous payments. However, subscription-based business models are associated with extensive changes in the traditional machinery and plant engineering industry, in particular, for small and medium-sized companies (SMEs). Established concepts for the development of value propositions and business models neglect important aspects, such as the integrated development and optimization of products and services across the entire life cycle or the data infrastructure. This paper presents a concept for a methodology to support SMEs developing value propositions within subscription models. Therefore, the systematic identification of customer benefits, the determination and prioritization of subscription relevant functionalities as well as the design of product and service elements addressing those functionalities are the main aspects on which the focus is placed on. The result is a subscription value proposition canvas for SMEs to address the impact of subscription models on products and services.
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.
Methods of machine learning (ML) are difficult for manufacturing companies to employ productively. Data science is not their core skill, and acquiring talent is expensive. Automated machine learning (Auto-ML) aims to alleviate this, democratizing machine learning by introducing elements such as low-code or no-code functionalities into its model creation process. Due to the dynamic vendor market of Auto-ML, it is difficult for manufacturing companies to successfully implement this technology. Different solutions as well as constantly changing requirements and functional scopes make a correct software selection difficult. This paper aims to alleviate said challenge by providing a longlist of requirements that companies should pay attention to when selecting a solution for their use case. The paper is part of a larger research effort, in which a structured selection process for Auto-ML solutions in manufacturing companies is designed. The longlist itself is the result of six case studies of different manufacturing companies, following the method of case study research by Eisenhardt. A total of 75 distinct requirements were identified, spanning the entire machine learning and modeling pipeline.
Eine Transformation findet einen Abschluss, nachdem der gewünschte Zielzustand erreicht wurde. Wie sieht es bei der digitalen Transformation aus? Kann es im Hinblick auf technologische Entwicklungen jemals zu einem Ende kommen? Oder befindet sich ein Unternehmen hierbei in einer kontinuierlichen Transformation durch die Weiterentwicklung der Digitalisierung? Wenn ja, wie kann ein Unternehmen mit diesem ständigen Wandel effizient und sicher umgehen? (Quelle: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-662-63758-6_17 )
More and more manufacturing companies are starting to transform the transaction-based business model into a customer value-based subscription business to monetize the potential of digitization in times of saturated markets. However, historically evolved, linear acquisition processes, focusing the transactionoriented product sales, prevent this development substantially. Elemental features of the subscription business such as recurring payments, short-term release cycles, data-driven learning, and a focus on customer success are not considered in this approach. Since existing transactional-driven acquisition approaches are not successfully applicable to the subscription business, a systematic approach to an acquisition cycle of the subscription business in the manufacturing industry is presented, aiming at a long-term participative business. Applying a grounded theory approach, a task-oriented model for themanufacturing industry was developed.
The model consisting of five main tasks and 14 basis tasks serves as best practice to support manufacturing companies in adapting or redesigning acquisition activities for their subscription business models.
Inhaltsangabe Band:
Die vernetzte Digitalisierung hat die produzierende Industrie fundamental verändert. Im Rahmen dessen eröffnen sich produzierenden Unternehmen kontinuierlich neue Chancen, in einem zunehmend dynamischen und durch das Internet geprägten Wettbewerb, wirtschaftliche Erfolge zu erzielen. Durch die veränderten Rahmenbedingungen der vernetzten Digitalisierung müssen produzierende Unternehmen jedoch neue Ansätze für die Organisation der digitalen Transformation verfolgen: Sie müssen die neue Führungsaufgabe Digitalisierungsmanagement gestalten. Dabei muss das Digitalisierungsmanagement eine breite Aufgabenvielfalt abdecken.
Dieses Buch befähigt produzierende Unternehmen die digitale Transformation erfolgreich zu gestalten. Dazu werden Nutzen und Funktionsweisen der wesentlichen Aufgaben des Digitalisierungs- und Informationsmanagements praxisnah dargestellt. Ein spezifisch für produzierende Unternehmen, die eine digitale Transformation anvisieren, entwickeltes Digitalisierungs- und Informationsmanagement-Modell verknüpft schließlich die Inhalte.
Das vorliegende Buch ist als ein Nachschlagewerk für Führungskräfte und Entscheider entwickelt worden, die die Herausforderungen der Realisierung von digitalen Geschäftsmodellen, digitalisierten Produkten und digitalen Geschäftsprozessen angehen wollen. Die Methoden in diesem Buch helfen dabei, die richtigen Managementaufgaben zu verfolgen und diese in der Unternehmensorganisation umzusetzen. Dabei werden auch die Schnittstellen zwischen dem strategischen Digitalisierungsmanagement und dem taktischen bis operativen Informationsmanagement behandelt. Das Buch bietet einen schnellen und einfachen Zugriff auf die wichtigsten Methoden und viele unterstützende Beispiele. Es ist Teil der Reihe „Handbuch Produktion und Management“ und ergänzt dessen Ordnungsrahmen.
(Quelle: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-662-63758-6)
Producing companies are confronted with a growing number of product ramp-ups, since product life cycles are decreasing and product diversity is increasing. Production Planning and Control (PPC) of ramp-up products is particularly challenging, as there is a significant lack of reliable experienced data.
The information deficit is exceptionally high for the first step of PPC process, namely Production Program Planning (PPP). The paper in hand proposes an innovative approach of cybernetic PPP that enables companies with numerous ramp-ups to design reliable and fast PPP processes that can react highly adaptable on unpredictable environmental disturbances. The Viable System Model (VSM) is used as frame of reference for the design of PPP processes in line with principles from management cybernetics.
Die Erfüllung der klassischen Aufgaben der Produktionsplanung und -steuerung (PPS) wird aufgrund der dynamischen Anforderungsprofile, die es Unternehmen abfordern, sich strukturell und operativ kontinuierlich zu verändern, zunehmend schwieriger. Der Umgang mit Dynamik und Komplexität wird vom Störfall zum Normalfall.
Vor diesem Hintergrund wird ein innovativer Ansatz für eine Produktionsplanung und -regelung vorgestellt, der das Ziel verfolgt, die den Produktionssystemen inhärente Planungskomplexität beherrschbar zu machen.
Der Lösungsansatz basiert auf kybernetischen Strukturen, die den Beschränkungen der Wandlungs- und Lebensfähigkeit. Als grundlegender Teil des Ansatzes wird die Produktionsregelung unter Berücksichtigung des Echtzeitaspektes entworfen.
Unternehmen aller Branchen sehen sich mit immer neuen Anforderungen an den Produktentstehungsprozess konfrontiert. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen sie ihren Kunden eine höhere Variantenvielfalt bei gleichzeitig geringeren Produktentwicklungs- und Markteinführungszeiten bieten. Zur Realisierung dieser Ziele reagieren sie mit der Einführung von modularen Produktbaukästen und der Etablierung von global verteilten Wertschöpfungsnetzwerken.
Eine effiziente und durchgängige Unterstützung der Unternehmensfunktionen erfordert die Integration und das harmonische Zusammenspiel der IT-Systeme. Eine zwingende Voraussetzung für das Erreichen dieser Integration ist die Vereinheitlichung und Pflege des Fundaments der Systemlandschaft – der Stammdaten.
As industrial service portfolios grow, many companies overlook the implications of their business operations: rising complexity and resulting complexity costs. One reason are nonexistent tools that help service managers to decide in planning phases with an adequate effort about the implications that variety and complexity decisions have on the complexity costs of their portfolio. This paper depicts the challenges service companies have to face in this context and presents a concept of a heuristic approach to evaluate the complexity costs for industrial services. The concept is being developed in strong cooperation with industrial partners.
For a considerable time, European companies in the capital goods industry experience stagnating growth in material goods markets. Moreover, increasing international competition forces European companies to improve their market position. In order to stay successful, an increasing number of companies adapt their businesses from manufacturing to service provider. Unfortunately, the number of companies who manage to turn their portfolio change into a competitive advantage is comparatively low. Therefore, this paper focuses on the development of a framework for the positioning as industrial services provider. Besides, it provides support for management in shaping the changes that occur with the transformation.
This paper presents a simulation approach for service production processes on the basis of which an optimal operating point for service systems can be identified. The approach specifically takes into account the characteristics of human behavior. The simulation is based on a system theory approach to the service delivery process. A specific use case of the simulation approach is presented in detail to illustrate how characteristic curves are deduced and an optimal operating point is obtained.
Production systems are exposed to an increasing planning-related uncertainty and susceptibility. The inter-company coordination has not sufficiently been considered in contemporary concepts of supply chain management. Against this background, it is crucial to provide a suitable tool that increases the planning capability of the players and the robustness of the supply chain as a whole. Therefore, this article provides the relevant causes and effects of planning uncertainties within the production planning and presents based on that an inter-company supply chain planning concept.
Der effiziente Umgang mit den dynamischen Rahmenbedingungen produzierender Unternehmen ist eine der wesentlichen Aufgaben des Supply Chain Managements in Hochlohnländern. Die echtzeitnahe Verfügbarkeit und Verarbeitung planungsrelevanter Informationen nimmt dabei eine Schlüsselrolle ein. Sie stellt die Grundlage für eine realistische Planung und Steuerung der Produktion dar. Die zentrale Herausforderung liegt dabei in der Komplexität der Informationsvielfalt und deren Bewältigung sowie der effektiven Integration menschlicher Intuition und Erfahrung in den Regelkreis des Supply Chain Management. High Resolution Supply Chain Management (HRSCM) beschreibt einen Ansatz, Organisationsstrukturen und -prozesse auf Basis einer hohen Informationstransparenz in die Lage zu versetzen, sich durch dezentralisierte Produktionskontrollmechanismen in Form eines kaskadierten Regelkreismodells selbstoptimierend an ständig verändernde Rahmenbedingungen anzupassen.
Companies in high wage countries are increasingly confronted with the challenge of optimizing economies of scope and economies of scale simultaneously to succeed on a global market place. An integrated assessment of production systems facing this challenge is essential to evaluate the actual state of a company and to provide a basis for drawing the right conclusions to reconfigure production systems successfully.
In this paper an integrated model for measuring economies of scope as well as economies of scale is introduced, defining the fundamental domains of a production system. The major objectives resulting from the overall scale-scope dilemma are broken down for each domain and the main dimensions for an assessment of each domain are defined. A new measure named Degree of Efficiency is defined, quantifying the fulfillment of the opposing objectives in each domain and hence, the contribution to an overall resolution of the scale-scope dilemma.
The efficient dealing with the dynamic environment of production industries is one of the most challenging tasks of Supply Chain Management in high-wage countries. Relevant and current information are still not used sufficiently, to handle the influence of the dynamic environment on intra- and inter-company order processing adequately. Among other things, the problem is caused by missing or delayed feedback of relevant data. As a consequence of that, planning results differ from the actual situation of production. High Resolution Supply Chain Management describes an approach aiming on high information transparency in supply chains in combination with decentralized, self-optimizing control loops for Production Planning and Control. The final objective is to enable manufacturing companies to produce efficiently and to be able to react to order-variations at any time, requiring process structures to be most flexible.
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)
Pricing is one of the most important, but underestimated tools, to enhance a company's profitability. Especially value-based pricing has a high potential to reach higher levels of satisfaction because it equates the needs of providers and customers. Even though, it is a well-known price model and promises higher satisfaction, many companies struggle to implement it. Especially the manufacturing industry is characterized by cost-plus pricing and competition-based pricing. However, especially for digital products these pricing strategies are insufficient. Therefore, this paper aims at exploring the design fields for value-based pricing of digital products in the manufacturing industry. To achieve this, the basics of digital products and value-based pricing are explored. Furthermore, an expert workshop is conducted that follows a framework for value-based pricing consisting of four consecutive steps analysis, price strategy, pricing, and market launch to capture the design fields. This paper concludes with limitations, and practical and research implications.
Reinforced through the pandemic and shaped by digitalization, today's professional working environment is in a state of transformation. Working remotely has become a vital component of many professions' regular routines. The design of remote work environments presents challenges to organizations of all sizes. By providing a classification, this paper reveals a comprehensive understanding of the fields of design to be considered to establish lasting remote work concepts in organizations. A hierarchical classification with four dimensions consisting of human, technology, organization, and culture, seven design elements and, twenty design parameters indicates to organizations the fields of design that need to be examined. To satisfy both the theoretical foundation and the practical application, design elements are derived by implementing a systematic review of the literature that represents key areas of interest for remote work. Additionally, these are verified and complemented by a dedicated case study research to incorporate practice-oriented design parameters.
Die pandemiebedingt angestiegene Homeofficequote in produzierenden
Unternehmen ist seit Juli 2020 deutlich rückläufig und indiziert ein
geringes Maß an langfristig gestalteten hybriden Arbeitsplatzkonzepten.
Angesichts des Fachkräftemangels besteht Handlungsdruck, eine
attraktive Arbeitsumgebung mit industriellen Tätigkeiten zu vereinbaren.
Um zukunftsorientierte Arbeitsplatzkonzepte zu gestalten, nennt
das vorgestellte Vorgehen systematisch die menschlichen Tätigkeiten
in produzierenden Unternehmen und bewertet deren Remotefähigkeit.
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.