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Das Gegenteil von Theorie ist die Praxis. So sagt man landläufig und unterstellt damit oft, dass wissenschaftliche Erkenntnisse nicht immer für den Alltag taugen. Dass Theorie aber nicht gleich Theorie ist und Wissenschaft und Praxis trotz aller Unterschiedlichkeit aufeinander angewiesen sind, darauf weist das FIR an der RWTH Aachen schon mit der Auflösung seines Akronyms hin: „Forschung. Innovation. Realisierung.“ Hier zielen alle Forschungsaktivitäten darauf ab, Lösungen für reale Herausforderungen aus der Praxis zu schaffen, die am Ende auch umsetzbar sind. Eine nutzenbringende Verbindung zwischen den beiden scheinbar so unterschiedlichen Welten ist dafür unabdingbar und diese Lücke schließt das FIR mit Industriekooperationen, Wissens und Technologietransfer sowie Weiterbildungsangeboten auf vielen Ebenen. Nicht zuletzt positionierte sich das FIR als leitendes Institut des Clusters Smart Logistik auf dem RWTH Aachen Campus und füllt diese Rolle seit über 10 Jahren erfolgreich aus.
Digitalization is changing the industrial landscape in a way we did not anticipate. The manufacturing industries worldwide are working to develop strategies and concepts for what is labelled with different terms such as the Industrial Internet of Things in the USA or Industrie 4.0 in Germany. Many industrialized economies are driven by the production sector and this sector needs specific approaches and instruments to take up other than those approaches we know from start-ups and ventures coming from Silicon Valley and other places. In this paper, we demonstrate an appropriate approach to transform producing companies in a systematic and evolutionary approach.
In particular, the objective of this paper is to provide results from two initiatives which conceptually build upon each other and are of particular relevance for the production industry. First, we present a global survey on the state of implementation and the future perspectives of the concept Industrie 4.0 from 2016. Findings from this study have forced parts of the German industry to heavily invest into a common approach to accelerate change towards Industry 4.0 in order to stay competitive in worldwide economy. This approach is presented in a second part.
Understanding the Organizational Impact of Robotic Process Automation: A Socio-Technical Perspective
(2022)
Interest in AI-driven automation software is growing constantly across
all industries, as these technologies enable companies to almost automate administrative processes completely and significantly increase operational efficiency.
However, many implementation attempts fail due to a lack of understanding of how these technologies affect the various socio-technical aspects that are intertwined in an organisation. This leads to a widening gap between value propositions of automation software and the ability of companies to exploit them. For long-term
success, collaboration between humans and software robots in the organization must be optimised. Therefore, the social, technical, and organizational impact of Robotic Process Automation was investigated. Following a socio-technical systems approach, a model was developed and validated in a use case of a company in the mechanical engineering sector. Knowing the influencing factors before launching large-scale automation initiatives will help practitioners to better exploit
efficiency potentials and increase the long-term success.
In der neuen Expertise des Forschungsbeirats Industrie 4.0 untersuchen das FIR e. V. an der RWTH Aachen und das Industrie 4.0 Maturity Center den Status-quo und die aktuellen Herausforderungen der deutschen Industrie bei der Nutzung und wirtschaftlichen Verwertung von industriellen Daten. Handlungsoptionen für Unternehmen, Verbände, Politik und Wissenschaft zeigen auf, wie der Nutzungsgrad der Datenbasis erhöht werden kann und wie sich Potenziale bei der Monetarisierung ausschöpfen lassen. Der Fokus liegt dabei auf produzierenden Unternehmen.
Generation of a Data Model For Quotation Costing Of Make To Order Manufacturers From Case Studies
(2022)
For contract or make to order manufacturers, quotation costing is a complex process that is mainly performed based on experience. Due to the high diversity of the product range of these mostly small or medium-sized companies (SMEs) and the poor data situation at the time of quotation preparation, the quality of the calculation is subject to strong variations and uncertainties. The gap between the initial quotation costing and the actual costs to be spent (pre- and post-calculation) is crucial to the existence of SMEs. Digitalization in general can help companies to get a better understanding of processes and to generate data. For improving these processes, an understanding of the important data for that specific process is crucial. Accurate quotation costing for customized products is time-consuming and resource-intensive, as there is a lack of an overview of data to be used within the process. This paper therefore derives a data model for supporting quotation costing in the company, based on literature-based costing procedures and recorded case studies for quotation and calculation. Based on the results, SMEs will have a first overview of the needed data for quotation costing to optimize their calculation process.
Development of a platform business model for co-creation ecosystems for sustainable furniture
(2023)
Existing design platforms with multi-dimensional value chains currently have deficits in terms of their business models, resulting in insufficient attention to sustainability goals and individual requirements for products of these platforms. Co-creation approaches, such as the Do-It-Together (DIT) approach for furniture, involve customers and manufacturers as equal partners in the design and production process. This allows customers to have more influence on the sustainability and individualization of products. The existing literature addresses sustainability-oriented design principles for platform business models, but concrete platform business models for multidimensional DIT cocreation of furniture are still missing. Therefore, the objective of this paper is to develop a business model for a DIT co-creation platform for the furniture industry based on a four-step business model innovation framework. This method will then be applied to a specific project scenario to derive a project-specific DIT co-creation business model. This generates knowledge about the collaborative manufacture of sustainable and customized furniture and contributes to the cross-sectoral transfer of platform business models for the development of sustainable products.
Um auf steigende Kundenanforderungen und das sich änderndes Unternehmensumfeld reagieren zu können, müssen Unternehmen ihre Agilität und Reaktionsfähigkeit, insbesondere in Produktionsprozessen, erhöhen. Dafür müssen die Auswirkungen der möglichen Änderungen im Unternehmensumfeld auf die eigenen Geschäfts- und Produktionsprozesse untersucht und verstanden werden. Das Prozessverständnis allein reicht jedoch nicht: Es werden Daten aus unterschiedlichen Quellen benötigt, um die Ereignisse in der Prozess- und Lieferketten nachzuverfolgen, um das Material eindeutig zu charakterisieren und in Unternehmen vorhandene Algorithmen oder Modelle mit Eingangsdaten zu versorgen. Daher spielt die Datenverfügbarkeit eine wichtige Rolle auf dem Weg zur adaptiven Produktion. In diesem Beitrag wird die Wichtigkeit der Datenverfügbarkeit erläutert sowie ein Konzept der Datenplattform zum sicheren, überbetrieblichen Datenaustausch vorgestellt.
Schwerwiegende Gesundheits- und Wirtschaftskrisen wie die Weltfinanzkrise (ab 2007) oder die Covid-19-Pandemie im Jahr 2020 haben aufgezeigt, in welch turbulentem Umfeld sich die globalisierte Welt heutzutage befindet und wie schnell gewohnte Abläufe in Wertschöpfungsketten unterbrochen und angepasst werden müssen. Die alltäglichen Anforderungen in dem sich immer schneller wandelnden digitalen Zeitalter wachsen stetig und sind komplexer denn je.
Unternehmen sind angehalten, immer kurzzyklischer auf sich ändernde
Bedingungen und Störungen zu reagieren und strategische Entscheidüngen
zur Gestaltung von Wertschöpfungsketten zu treffen. Nur mithilfe
einer umfassenden Datengrundlage und -kommunikation kann die strategische Planung der Supply-Chain effektiv erfolgen und somit die benötigte Robustheit und Agilität ermöglicht werden.
Künstliche Intelligenz (KI) hat als Technologie in den vergangenen Jahren Marktreife erlangt. Es existiert eine Vielzahl benutzerfreundlicher Produkte und Services, welche die Anwendung von KI im Alltag und im Unternehmen vereinfachen. Die Herausforderung, vor denen Anwendende, gerade im betriebswirtschaftlichen Kontext, stehen, ist nicht die technische Machbarkeit einer KI-Applikation, sondern deren organisatorisch und rechtlich zulässige Gestaltung. Zu einer zunehmenden Dynamik in der Gesetzgebung kommt ein gesellschaftliches Interesse an der Kontrolle und Transparenz über die für KI-Modelle erhobenen Daten. Die Diskussion über Datensouveränität im geschäftlichen und privaten Alltag rückt mehr und mehr in das Zentrum der öffentlichen Aufmerksamkeit.
Datenbasierte KI-Anwendungen stehen damit in einem Spannungsfeld zwischen den Potenzialen, die das Erheben und Teilen von Daten über Unternehmensgrenzen hinweg bietet, und der Herausforderung, die Datensouveränität der involvierten Personen zu wahren. Die vorliegende Studie soll erstens über die Auswirkungen der Datensouveränität und die damit verbundenen aktuellen und kommenden Regularien auf KI-Anwendungsfälle aufklären. Dafür wurden Expertinnen und Experten aus den Bereichen Recht, KI- und Organisationsforschung befragt. Zweitens zeigt die Studie Potenziale und Best Practices von KI-Anwendungsfällen mit überbetrieblichem Datenaustausch auf. Dafür wurden Fallstudien in Unternehmen durchgeführt, die bereits erfolgreich Datenaustausch in ihre Geschäftsmodelle integriert haben, um ihre KI-Applikationen zu betreiben und zu verbessern.
The manufacturing industry consumes 54% of global energy and attributes for 20% of global CO2 emissions, demonstrating the industry’s role as global driver of climate change. Therefore, reducing its carbon footprint has become a major challenge as its current energy and resource consumption are not sustainable. Industrie 4.0 presents a chance to transform the prevailing paradigms of industrial value creation and advance sustainable developments. By using information and communication technologies for the intelligent networking of machines and processes, it has the potential to reduce energy and material consumption and is considered a key contributor to sustainable manufacturing as proclaimed by the European Commission in the term “twin transition”. As organizations still struggle to utilize the potential of Industrie 4.0 for a sustainable transformation, this paper presents a framework to successfully align their own twin transition. The framework is built upon three key design principles (micro level: leverage eco-efficient operations, meso level: facilitate circularity and macro level: foster value co-creation) derived using case study research by Eisenhardt, and four structural dimensions (resources, information systems, organizational structure and culture) based on the acatech Industrie 4.0 Maturity Index. Eleven interconnected areas of action are defined within the framework and offer a holistic and practical approach on how to leverage an organization’s twin transition. Within the conducted research, the framework was applied to the challenge of information quality and transparency required for high-value secondary plastics in the manufacturing industry. The result is a digital platform design that enables information transactions for secondary plastics and establishes a circular ecosystem. This shows the applicability of the framework and its potential to facilitate a structured approach for designing twin transitions in the manufacturing industry.
[Study] Blockchain
(2019)
Distributed ledger technologies, of which the best known example is blockchain, were expected to make their big breakthrough in 2018. Instead, the opposite happened. Cryptocurrency price slumps and delays in promising projects became symptoms of a new sense of caution. Organizations tried to use blockchain in unsuitable applications, and underestimated implementation hurdles. Despite this, the need for effective data exchange and data management in today's connected world remains high. Decentralized solutions, intelligent sensors, global supply chains and vast quantities of customer data will further stimulate demand for specialized and powerful data management systems. Blockchain therefore remains one option to enable a secure and interconnected world. The following five-step approach will help you harness blockchain's potential, avoiding common mistakes and overcoming implementation hurdles on your way.
Augmented reality seems to offer great potential benefits in the field of industrial services. However, the question of the exact benefits, both monetary and qualitative, is difficult to evaluate, as is the case with IT investments in gen-eral. Within the framework of the DM4AR research project, an evaluation model was therefore developed. Based on group discussions and interviews on potential AR use cases, a list of monetary and qualitative benefits was compiled to form the basis for selecting suitable evaluation modules in the existing literature. These include an impact chain analysis in the form of a strategy map, a monetary eval-uation as a calculation of the return on investment, based on the assumptions of the use case as well as existing studies, and a qualitative evaluation in the form of a utility analysis. The outcome is an evaluation model in the form of a multi-perspective approach that considers the impact of AR in the four perspectives of the balanced scorecard (financial, customer, internal business processes, learning and growth). The results of the qualitative and monetary evaluation can be sum-marized in a 2D matrix to support decision-making.
Ziel des Forschungsbereichs "Selbstoptimierende Produktionssysteme" ist es, sowohl technische als auch soziotechnische Produktionssysteme zu entwickeln, die durch Selbstoptimierung eine bessere Performance erreichen, als bei der Auslegung geplant und erwartet werden kann. Im Fokus steht die Steigerung der Produktivität in der Produktion direkt vor Ort. Bedeutend ist die dezentrale Entscheidungsfähigkeit der Mitarbeiter auf dem Shopfloor und in unterstützenden Bereichen, sowie der kognitiven und adaptiven Systeme und Netzwerke in der Produktion.
Die Verschärfung des Wettbewerbsumfelds produzierender Unternehmen und die als Antwort hierauf in den Fokus rückenden agilen Methoden vergrößern die Bedeutung einer effizienten Handhabung von Änderungsprozessen. Am Beispiel des Maschinen- und Anlagenbauers Ortlinghaus zeigt der Beitrag, dass eine Kombination aus ungeeigneten Änderungsprozessen und mangelhaftem IT-Support in der Praxis oft die schnelle und gleichzeitig qualitätsgesicherte Durchführung von Änderungsprozessen verhindert. Der Zielkonflikt aus geringem Zeitbedarf und hoher Prozessqualität lässt sich durch Anpassungen in der IT-Unterstützung reduzieren. Hierdurch können Erfolgsfaktoren für ein effizientes Änderungsmanagement gehoben und die Problemfelder der Workflowunterstützung, Informationsverteilung und Datenhandhabung verbessert werden. Zentrales Hindernis zur Adressierung der Erfolgsfaktoren stellt die aktuell zur Abwicklung von Change Requests genutzte Arbeitsumgebung dar. Der Beitrag präsentiert hierfür als zentralen Lösungsansatz die Internet of Production Infrastruktur. Das Potenzial der Internet of Production Infrastruktur im Kontext des Änderungsmanagements wird anhand von drei Anwendungsbeispielen verdeutlicht. Abschließend wird der Migrationspfad für Unternehmen bei der Einführung eines effizienten Änderungsmanagements aufgezeigt.
This research area focuses on the management systems and principles of a production system. It aims at controlling the complex interplay of heterogeneous processes in a highly dynamic environment, with special focus on individualized products in high-wage countries. The project addresses the comprehensive application of self-optimizing principles on all levels of the value chain. This implies the integration of self-optimizing control loops on cell level, with those addressing the production planning and control as well as supply chain and quality management aspects. A specific focus is on the consideration of human decisions during the production process. To establish socio-technical control loops, it is necessary to understand how human decisions are made in diffuse working processes as well as how cognitive and affective abilities form the human factor within production processes.
This paper contributes to an assessment framework for valuing data as an asset. Particularly industrial manufacturers developing and delivering Smart Product Service Systems (Smart PSS) are comprehensively depended on the business value derived by processing data. However, there is a lack in a framework for capturing and comparing the Smart PSS data value with the purpose of increasing the accountability of data initiatives. Therefore a qualitative data value assessment approach was developed and specified on Smart PSS, based on an industrial case study research. [https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-57997-5_39]
Industrie 4.0 is said to have major positive effects on productivity in manufacturing companies. However, these effects are not visible yet. One reason for this is the lack of understanding of maintenance services as a crucial value contributing partner in production processes, although scientific literature already highlighted the importance of indirect maintenance costs. In order to retrieve the unused potential of maintenance services, a digital shadow in form of a sufficiently precise digital representation is required, providing a data model for the value of maintenance actions so that asset and maintenance strategies can be optimized later on. Using case study research for process manufacturers, the first research contribution of this paper consists of 21 value contributing elements being identified. The second contribution is a reference processes model, showing seven major process steps as well as the required intra-organization interaction on an information technology system level. Therefore, it provides the base for the missing data model shaping the targeted digital shadow of maintenance services’ value contribution. [https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-57993-7_69]
Due to Digital Transformation, also called Industry 4.0 or the Industrial Internet of Things, the barrier for implementing data collecting technology on the shop floor has decreased dramatically in the past years – leading to an increasingly growing amount of data from a multitude of IT systems in production companies worldwide. Despite that, the production controller still relies heavily on intrinsic knowledge and intuition for the management of disruptions in production. Thanks to advances in the fields of production control and artificial intelligence, potentials for the collected data for disruption management arise. However, in order to transform data into usable information and allow drawing conclusions for disruption management in production, the relevant data-objects, disturbances and alternative actions must be known. Thus, the decision-making can be supported, reducing the decision latency and increasing benefit of alternative actions. Therefore, the goal of this paper is to discuss the prerequisites necessary to perform a data based disruption management and the methodology itself, serving as an approach to allow companies to build a data basis, classify disruptions and alternative actions in order to improve decision making in the future. [https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-28464-0_13]
Industrie 4.0 is changing the industrial landscape in an unanticipated way. The vision for manufacturing industries is to transform to an agile company, in order to react on occurring events in real-time and make data based decisions. The realization requires also new capabilities for the information management. To achieve this goal agile companies require taking measured data, analyzing it, deriving knowledge out of this and support with the knowledge their employees. This is crucial for a successful Industrie 4.0 implementation, but many manufacturing companies struggling with these requirements. This paper identifies the required capabilities for the information management to achieve a successful Industrie 4.0 implementation. [https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-65151-4_3]
Die Vernetzung von Mitarbeiter*innen und Maschinen sowie die zunehmende Automatisierung, auch von Wissensarbeit, wird die Rolle der Beschäftigten im industriellen Wertschöpfungsprozess fundamental verändern. Aus diesem Grund ist arbeitsbezogene Kompetenzentwicklung aus wirtschaftlicher, gesellschaftlicher sowie sozialer Perspektive ein zentraler Schlüsselaspekt für die mittelfristige Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit. Personalabteilungen haben bislang jedoch meist nur bedingt Kenntnisse über die bevorstehenden Veränderungen und die sich daraus ergebenden Kompetenzanforderungen an die Mitarbeiter*innen. Ziel des Forschungsvorhabens LidA war es, die sich aufgrund der fortschreitenden Digitalisierung verändernden Kompetenzanforderungen entlang definierter Industrie-4.0-Reifegradmodelle zu spezifizieren. Hierzu wurden Beschäftigte befähigt, indem zum einen ihre Selbstlernkompetenz gefördert wurde und zum anderen individuelle Lernpfade abgeleitet worden sind. Anschließend wurden diese mit passender Didaktik in Lehr- und Lernmodule überführt und auf einer bewährten Open-Source-Plattform für eine breite Nutzergruppe verfügbar gemacht. Diese soll einem breiten Nutzerkreis, speziell KMU, eine bedarfsgerechte Schulung der Mitarbeiter*innen im Zeitalter des digitalen Wandels gewährleisten.