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Die Variantenfließfertigung erlaubt die wirtschaftliche, weil weitestgehend standardisierte, Herstellung kundenindividueller Produkte in hoher Stückzahl. Die zielkonforme Gestaltung der Prozesse der Produktionsplanung und –steuerung ist dabei jedoch äußerst anspruchsvoll. In dieser Dissertation wird ein Referenzprozessmodell für die Reihenfolgeplanung der Variantenfließfertigung entwickelt und um ein praxisorientiertes Vorgehen zur unternehmensspezifischen Konfiguration ergänzt.
Der rasante Anstieg der Modellvielfalt aufgrund individualisierter Kundenwünsche, neuer marktspezifischer Rahmenbedingungen und der Verschiebung der traditionellen Märkte ist eine der Kernherausforderungen für produzierende Unternehmen. Die Einführung und der Betrieb einer Variantenfließfertigung stellt in diesem Zusammenhang eine Chance dar, die Fertigung von Produkten mit hoher Variantenvielfalt wirtschaftlich und den Kundenwünschen entsprechend zu realisieren. Die Auftragsabwicklung und Produktionsplanung stellen dabei wesentliche Faktoren zur Beherrschung dieses Produktionstyps dar. Ziel der damit verbundenen Planungsaufgabe der Reihenfolgeplanung ist dabei die Berücksichtigung technischer und kapazitativer Restriktionen zur Bestimmung einer wirtschaftlichen Modellfolge. Ziel der vorliegenden Masterarbeit war die Entwicklung eines Fragebogens, welcher der Aufnahme der praktischen Rahmenbedingungen und der Identifikation von Praxisanforderungen in dem beschriebenen Themenfeld dienen soll. Hierzu wurden zunächst im Rahmen von Kapitel 2 die terminologischen Definitionen der produktionsspezifischen Begrifflichkeiten dargelegt. Weiterhin wurden die verschiedenen Organisationstypen der Produktion erläutert sowie auf die Variantenfließfertigung eingegrenzt, da diese im Untersuchungsbereich den im Wesentlichen eingesetzten Produktionstyp darstellt. Schließlich wurden die terminologischen Grundlagen mit der Darlegung der wesentlichen Charakteristiken der empirischen Forschung, welche die Basis der Erstellung des Fragebogens dargestellt haben, finalisiert. Aufbauend auf den Grundlagen wurde in Kapitel 3 der derzeitige Stand der Erkenntnisse im Bereich der Variantenfließfertigung erfasst. So wurde zunächst eine umfangreiche Literaturübersicht zu den drei populären Lösungsansätzen Mixed-Model Sequencing, Car Sequencing und Level Scheduling in der Reihenfolgeplanung bereitgestellt. Darauffolgend wurden einige empirische Untersuchungen vorgestellt, welche bereits zur Variantenfließfertigung durchgeführt und publiziert wurden. Aus den bestehenden Forschungsansätzen wurde anschließend der Forschungsbedarf abgeleitet. Gegenstand von Kapitel 4 war die strukturierte Darstellung des in der Arbeit verfolgten methodischen Vorgehens. Dazu wurde auf Basis diverser Projektpläne zur Fragebogenentwicklung ein Forschungsprozess definiert, welcher die verschiedenen Planungsphasen offenlegt, nach denen die Erstellung des in der vorliegenden Arbeit entwickelten Fragebogens durchgeführt wurde. Die Planungsphasen stellten dabei die theoretische Fundierung, die Konzeption und der Aufbau des Fragebogens, die Datenerhebung und die Hypothesenformulierung dar. In Kapitel 5 wurden schließlich die einzelnen Prozessschritte, welche zur Fragebogenentwicklung durchgeführt wurden, dargelegt. Zunächst wurde dazu der Aufbau des Fragebogens vorgestellt, welcher einen Einleitungstext, fünf verschiedene Fragenblöcke sowie eine Schlussformel umfasst. Die Fragenblöcke setzten sich dabei aus den Unternehmensdaten, den Produktmerkmalen, den Kundenspezifikationen, dem Produktionssystem sowie dem Produktionsmanagement zusammen. Weiterhin wurden die einzelnen Fragen, die sich den Fragenblöcken zuordnen lassen, aus der Literatur hergeleitet und präzisiert. Im Anschluss an die Darlegung des entwickelten Fragebogens wurde die Durchführung eines Pretests und die daraus resultierenden Verbesserungsmaßnahmen vorgestellt sowie die Planung der Fragebogendurchführung beschrieben. Zuletzt wurden einige aus der Literatur ableitbare Hypothesen aufgestellt. Den Abschluss dieser Arbeit bildet das vorliegende Kapitel, in dem das Fazit der vorliegenden Forschungsarbeit gezogen wird und der Forschungsbedarf und der Ausblick auf weiterführende Ansätze umrissen werden. Das Resultat der vorliegenden Arbeit stellt der entwickelte Online-Fragebogen zur Erhebung der Praxisanforderungen an die Reihenfolgeplanung bei Variantenfließfertigern dar (s. Anhang), welcher in der Zukunft zur Datenerhebung genutzt werden kann.
Mit der vorliegenden Arbeit wurde das Ziel verfolgt, einen Beitrag zur Gestaltung von Smart Services in der Medizintechnik, insbesondere für Großgeräte, zu leisten. Dafür wurde ein ganzheitliches Anforderungsmanagementmodell zur Definition aller Anforderungen an die technische Infrastruktur entwickelt.
Hierzu wurde folgendermaßen vorgegangen: Das erste Kapitel hat dem Leser ein Ver-ständnis für die Problemstellung und die Motivation gegeben. Zudem wurde der Auf-bau der Arbeit vorgestellt. Das einleitende Kapitel hat deutlich gemacht, dass die Bran-che Medizintechnik unter enormen Optimierungsdruck steht. Steigende Krankheits-zahlen sowie Fachkräftemangel stellen die Branche vor neue Herausforderungen. Smart Services können einerseits durch Effizienzsteigerungen von Prozessen den Kostendruck und den Arbeitsbedarf reduzieren, und andererseits durch umfassende Nutzung von Daten das Therapieergebnis optimieren. Smart Services agieren aller-dings in komplexen Ökosystem, das gerade für die Medizintechnik aufgrund von stren-gen Regularien noch komplexer ist. Die Grundlage für die erfolgreiche Umsetzung ei-nes Smart Service ist die Auslegung der technischen Infrastruktur. Ein Ansatz zur Be-wältigung dieser Herausforderung ist ein Anforderungsmanagementmodell, das alle wesentlichen Aspekte zur Gestaltung von Smart Services in der Medizintechnik be-rücksichtigt und Unternehmen bei der Einführung von Smart Services hilft. Ein solches Modell wurde in der vorliegenden Arbeit entwickelt.
Im zweiten Kapitel wurden Grundlagen von Smart Services sowie der Branche Medi-zintechnik vorgestellt, sowie die Herausforderungen von Smart Services in der Medi-zintechnik. Zudem wurde das Anforderungsmanagement als zentrales Element der Lösung theoretisch beschrieben. Anschließend wurden die für die Arbeit benötigten Methoden zur wissenschaftlichen Forschung erläutert.
Das dritte Kapitel beschäftigte sich mit der Vorstellung und Bewertung bestehender themenbezogener Ansätze aus der Literatur. Die Ansätze, die der Gestaltung von Smart Services dienen, wurden unter Berücksichtigung von zuvor definierten Kriterien bewertet und auf ihre Anwendbarkeit für Smart Services in der Medizintechnik über-prüft. Das Ergebnis der Bewertung war, dass kein Ansatz die aufgestellten Kriterien vollumfänglich erfüllte. Es ließ sich ein Theoriedefizit erkennen. Der neu zu entwi-ckelnde Ansatz sollte die technische Infrastruktur aus allen relevanten Themenaspek-ten heraus betrachten und die Anforderungen definieren.
Die Konzeption des Anforderungsmanagementmodells wurde in Kapitel vier vorge-stellt. Nach dem beschriebenen Vorgehen mussten zunächst Anforderungen an das Modell definiert werden. Diese gliederten sich in inhaltliche und formal-konzeptionelle Anforderungen. Die inhaltlichen Anforderungen haben sich in drei Bereiche aufgeteilt und legten fest, aus welchen Themenaspekten Anforderungen an die technische Inf-rastruktur bestimmt werden sollten. Der erste Bereich fokussierte den Smart Service aus Unternehmens- und Kundensicht, sowie der Verbindung der beiden Sichtweisen. Der Fokus des zweiten Bereichs richtete sich auf die Organisation, die den Smart Ser-vice entwickelt und anbietet. Als dritter Bereich wurde die Gewichtung der hergeleite-ten Anforderungen betrachtet. Die formal-konzeptionellen Anforderungen richteten sich an Ergebnisse in der qualitativen Forschung. Darauf aufbauend konnte die Refe-renzstruktur entwickelt werden. Diese besteht aus den drei Bereichen Smart Service spezifische Anforderungen, unternehmensweite Anforderungen und Gewichtung der definierten Anforderungen.
Kapitel fünf befasste sich mit der Detaillierung des Modells. Dafür wurden für die zuvor identifizierten relevanten Themenaspekte das konkrete Vorgehen und der benötigte Input definiert, damit der gewünschte Output, die Anforderungen an die technische Infrastruktur, jeweils hergeleitet werden konnten. Es konnten fünf wesentliche The-menblöcke identifiziert werden, die die Gestaltung der technischen Infrastruktur prä-gen. Der erste war Anforderungen aus dem USP des Smart Service und untersuchte die Auswirkungen durch die Ergänzung von Produkt oder Service und leitete daraus konstruktive, technische Anforderungen ab, damit die Funktionalität des Smart Service gewährleistet werden konnte. Zudem wurden die benötigten Daten und Eigenschaften untersucht, damit die für die Funktionalität erforderlichen Datenanalysen erhalten werden konnten. Daraus ließen sich datenzentrierte Anforderungen ableiten. Der zweite Themenblock beschäftigte sich mit der Kundensicht. Ausgehend von dem USP des Smart Service wurden zunächst alle relevanten Stakeholder im Ökosystem und ihre gewünschte Mehrwerte definiert, um daraus technische Anforderungen ableiten zu können. Der dritte Block richtete sich an die Anforderungen aus der Interaktion und baut auf den zuvor generierten Ergebnissen aus Block eins und Block zwei auf. Die Interaktionspunkte und die Art der Interaktion wurden festgelegt und die daraus resul-tierenden technischen Anforderungen abgeleitet. Themenblock vier betrachtete die Anforderungen aus der Unternehmensorganisation und untersuchte die eigene Leis-tungstiefe, das Geschäftsmodell und die Kollaborationspartner in Abstimmung mit der Unternehmensstrategie. Darauf aufbauend konnten die Anforderungen an die Infra-struktur zur Unterstützung der Unternehmensorganisation definiert werden. Der letzte Themenblock schließlich gewichtete die Anforderungen. Unter Zuhilfenahme der Ergebnisse aus Schritt eins bis Schritt vier wurde die Relevanz der gesamten Anforde-rungen im Verhältnis zueinander mittels eines paarweisen Vergleichs bestimmt. Dar-aus ableitend ließ sich eine Priorisierung der Anforderungen vornehmen. Die Priorisie-rung der Anforderungen stellte einen konkreten Leitfaden zur Gestaltung der techni-schen Infrastruktur zur Realisierung von Smart Services dar und bildete damit die Ant-wort auf die Zielstellung der Arbeit.
Im sechsten Kapitel wurde das Modell sowohl theoretisch als auch im Praxisbezug validiert. Die theoretische Validierung hat ergeben, dass das Modell die allgemeinen sowie anwendungsspezifischen Anforderungen sehr hoch erfüllte. Die branchenspezi-fischen Anforderungen wurden hoch erfüllt. Die anschließende theoretische Validie-rung der Erkenntnisse aus dem neu entwickelten Anforderungsmanagement hat diese ebenfalls bekräftigt. Die Validierung mit der Industrie hat das sehr gute Ergebnis be-stätigt. Der Praxisbezug sowie die Relevanz wurden sowohl von einem Medizintech-nikhersteller als auch einem Softwarehersteller zugesagt. Kapitel sieben fasste die vorliegende Arbeit zusammen, um abschließend weitergehende Forschungsfragen aufzuzeigen. Aufgrund der hohen Bedeutung von Smart Services in der Medizintech-nik erachtete der Forschende weitergehende Forschungsansätze für gewinnbringend für die Industrie.
Ausgehend von der zuvor erörterten Situation im Markt des Messstellenbetriebs ist das übergeordnete Ziel dieser Arbeit die weitere Monetisierung von iMSys, wofür die Wohnungsunternehmen mit Mehrfamilienhäusern wie erläutert ein beträchtliches Potenzial darstellt. Diese Monetisierung soll durch die Entwicklung eines datenbasier-ten Geschäftsmodells mit Energiedienstleistungen erreicht werden. Grundlage des-sen soll ausgehend vom Messstellenbetrieb im Stromsektor auch die Einbindung des Submetering darstellen. Daher bezieht das Geschäftsmodell primär Energiedaten aus den privaten Haushalten der Mehrfamilienhäuser ein. Das Geschäftsmodell soll nicht nur für die vermietenden Wohnungsunternehmen wertschöpfend sein, sondern auch die Mieter als deren Kunden einbinden und diesen einen Nutzen bieten. Auf diese Weise soll eine breite Akzeptanz für den Einbau des iMSys und die Ein-bindung von privaten Energiedaten geschaffen werden. Dabei soll der beidseitig generierte Nutzen möglichst unmittelbar wirken, ohne dass umfangreiche Investitio-nen in neue Anlagentechnologien für die Energieversorgung oder bisher nicht schon bestehende Sensoren oder Aktoren in den Wohneinheiten benötigt werden. Die in dieser Arbeit betrachteten Energiedienstleistungen stellen für den Messstellenbetreiber den Eintritt in ein neues Geschäftsmodell dar, welches zukünftig um weitere Energiedienstleistungen und Technologien erweitert werden kann.
Die Produktionsplanung und -steuerung (PPS) nimmt eine zentrale Rolle in produzierenden Unternehmen ein. Sie organisiert und optimiert die Umsetzung der geplanten Produktionszahlen und erfasst alle Daten, die im Zusammenhang mit der Entstehung eines Produktes erzeugt werden (s. DANGELMAIER 2009, S. 17). Zunehmend komplexer wird diese Aufgabe durch eine steigende Variantenvielfalt und gewünschten, kürzeren Lieferzeiten der Kunden (s. SCHUH U. BRAMBRING 2013, S. 13). Damit diese, aus hoher Varianz und kurzen Lieferzeiten resultierende Komplexität wirtschaftlich abgebildet werden kann, müssen die in der Produktion entstehenden Kosten verursachungsgerecht zugeordnet und kontrolliert werden.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Kosten der Produktionsplanung und -steuerung zu analysieren und in den Kontext eines Lebenszyklusmodells zu setzen. Dadurch wird ein Rahmen erarbeitet, der bei einer Neukonzeptionierung der PPS als Leitfaden dienen und die Perspektive bei Investitionsentscheidungen erweitern kann. Darüber hinaus ist diese Analyse eine Unterstützung zur kritischen Auseinandersetzung mit internen Kostenstrukturen in Bezug auf die PPS und den dafür relevanten IT - Systemen.
Entwicklung einer Simulation zur Erzeugung synthetischer Eventdaten für die Anomalieerkennung
(2021)
In Zeiten immer schnellerer Marktzyklen und der steigenden Bedeutung von Nachverfolgbarkeit nimmt die Bedeutung von Supply-Chain-Event-Management-Systemen weiter zu. Die Effektivität dieser Systeme hängt dabei allerdings von der Korrektheit der gesammelten Daten ab. Fehlerhafte und unvollständige Daten können zu ungünstigen Reaktionen führen und somit Effizienzverluste und steigende Kosten verursachen. Ein Lösungsansatz zur Identifizierung und Beseitigung der fehlerhaften Daten ist die Anwendung von künstlicher Intelligenz in Form von Anomalieerkennung. Für die Entwicklung eines solchen Ansatzes ist es allerdings notwendig eine große Datenmenge verschiedener Szenarien bereitzustellen, sodass die künstliche Intelligenz aufbauend darauf einen Lernprozess durchlaufen kann. Aus diesem Grund fokussiert sich diese Masterarbeit auf die Entwicklung und Durchführung einer Simulation zur Erzeugung synthetischer Eventdaten einer generischen Supply Chain als Basis für die Entwicklung einer künstlichen Intelligenz in Form von Anomalieerkennung im Supply-Chain-Event-Management.
Für die Realisierung des Entwicklungsvorhabens werden im Simulationsprogramm AnyLogic mehrere modulare Supply-Chain-Elemente konstruiert, welche beliebig zusammengefügt werden können. Als Grundlage fungieren dabei die im Datenstandard EPCIS definierten Prozessschritte. Das Einstreuen fehlerhafter Daten soll durch ein konfigurierbares Störelement realisiert werden.
Erwartetes Ergebnis der Arbeit ist eine Simulation, die synthetische Eventdaten einer generischen Supply-Chain erzeugt und dokumentiert. Der generierte Datensatz enthält neben den korrekten Daten ebenfalls durch das Störelement erzeugte fehlerhafte Eventdaten.
Influence of demand volatility and corresponding volume effect on Purchasing at Volkswagen AG
(2018)
Einfluss der Nachfragevolatilität auf den Kaufpreis.
Zielsetzung der vorliegenden Masterarbeit ist es, einen Beitrag dazu zu leisten, die bislang verfolgten Ansätze zur Effizienzsteigerung industrieller Serviceaufträge um einen systemischen, prozessbezogenen Aspekt zu erweitern und hierzu als Basis ein strukturiertes Beschreibungsmodell zu entwickeln.
Bei der Einführung von IT-Systemen zur Unterstützung des Energiemanagements produzierender Unternehmen wird oft erst während der Integration festgestellt, welche zusätzlichen Funktionen, Datenschnittstellen und Zugriffsrechte der User benötigt werden. Oft fehlt es den Unternehmen an einer Übersicht der benötigten und möglichen Funktionalitäten des Energiemanagementsystems und den jeweils spezifischen Anforderungen an Datenbedarf, Datentransfer und Schnittstellen zur bestehenden IT-Systemlandschaft. Ziel der Arbeit ist es einen Funktionskatalog für Energiemanagementsysteme zu erstellen, der den Nutzen und die Anforderungen der einzelnen Funktionen systematisch beschreibt. Die Arbeit soll dabei die folgende Frage beantworten: " Wie können Energiemanagementfunktionen systematisch spezifiziert und inklusive der jeweiligen Anforderungen an die IT-Systemlandschaft beschrieben werden?" Im Einzelnen sind folgende Arbeitspakete zu bearbeiten:
• Identifikation der Funktionalitäten von Energiemanagementsystemen für produzierende Unternehmen
• Erstellung einer systematischen Beschreibung der Funktionalitäten
• Ableitung einer Systematik zur Anforderungsbestimmung der Einzelfunktionalitäten
• Diskussion und Validierung der Ergebnisse mit Unternehmen
Industrieserviceunternehmen bedienen mit zahlreichen technischen Dienstleistungen als externe Dienstleister Kunden aus der Prozessindustrie. Der überwiegende Anteil kleiner und mittlerer Unternehmen im Industrieservice sieht sich mit drei zentralen Marktbedingungen konfrontiert. Die Kunden betreiben zunehmend Outsourcing von Leistungen jenseits der direkten Wertschöpfung, wodurch die Anforderungen der Kunden an die Breite und die Tiefe des Leistungsportfolios der Anbieter steigen. Zweitens ermöglichen es die Marktverhältnisse den Kunden, einen hohen Preisdruck auf die Anbieter auszuüben. Drittens weisen die technischen Infrastrukturen der Kunden eine hohe Heterogenität auf, die in einer hohen Vielzahl und Vielfalt von Leistungserstellungsprozessen der technischen Services resultieren. Der ausgeprägte Wettbewerb verlangt von den Anbietern, die Effektivität und Effizienz der Ausführungsprozesse kontinuierlich und effektiv zu steigern. Die Vielzahl und Vielfalt der Ausführungspro-zesse minimieren die Hebelwirkung potenzieller Maßnahmen zur Effizienzsteigerung erheblich. Etablierte Methoden zur Prozessverbesserung und des Prozessmanagements eignen sich daher kaum. Industrieserviceanbieter befinden sich daher im Di-lemma, die Leistungsfähigkeit steigern zu müssen, jedoch über keine geeigneten Me-thoden zu verfügen.
Die Zielsetzung dieser Arbeit ist es, Unternehmen der Industrieservicebranche dazu zu befähigen, die Vielzahl und Vielfalt der Ausführungsprozesse durch eine geeignete Methodik mit vertretbarem Aufwand zu analysieren und Standardisierungsmaßnahmen zur Prozessverbesserung abzuleiten. Damit sollen speziell kleine und mittlere Unternehmen des Industrieservice dazu befähigt werden, ihre Wettbewerbsfähigkeit zu sichern.
Hierfür wird ein Modell entwickelt, mithilfe dessen sich die Varianz in Ausführungsprozessen anhand von Prozesszielgrößen und Prozessmerkmalen beschreiben lässt. Die Prozesszielgrößen und -merkmale werden in Form eines empirischen Fragebogens operationalisiert. Anschließend wird eine Methodik entwickelt, die sich aus vier Schritten zusammensetzt. Das Ziel der Methodik ist es, Wirkungszusammenhänge zwischen dem Zielerreichungsgrad von Prozesszielgrößen und Ausprägungen von Prozess-merkmalen zu identifizieren und Maßnahmen zur Prozessstandardisierung abzuleiten.
Bei der Validierung der Methodik konnten Maßnahmen zur Prozessstandardisierung abgeleitet und in Bezug auf den erwarteten Nutzen und Aufwand quantitativ bewertet werden.
Die vorliegende Arbeit zeigt wie ein Energieinformationssystem für produzierende Unternehmen in der Referenzarchitektur „Internet of Production“ gestaltet werden kann. Dadurch können industrielle Energieflexibilitätsmaßnahmen automatisiert bzw. eine Entscheidungsvorbereitung getroffen werden. Diese Maßnahmen können volkswirtschaftlich zu einer Reduktion von Kosten für Energienetz- und Systemsicherheitsmaßnahmen in Deutschland führen.
(Quelle: https://www.apprimus-verlag.de/gestaltungsmodell-eines-energieinformationssystems-im-internet-of-production.html)
Eine Möglichkeit die Prognosegüte der Planung zu verbessern und eine Synchronisation der funktionalen Zielsysteme in Hinblick auf ihre Zeitplanungsgrößen zu ermöglichen, stellt die Synchronisierung von Zeitplanungsparametern dar. In der vorliegenden Dissertationsschrift wird daher ein Gestaltungskonzept entwickelt, welches dabei unterstützt, das effiziente Set an Zeitplanungsparametern für Variantenfertiger zu identifizieren und in etablierten betrieblichen Anwendungssystemen zu parametrieren.
In diesem Buch wird die Technologieauswahl zur Gestaltung eines cyber-physischen Systems (CPS) für die Auftragsverfolgung bei produzierenden Unternehmen erläutert. Dazu werden funktionale Anforderungen an das CPS aufgeführt, relevante Informations- und Kommunikationstechnologien gescoutet und den Anforderungen an das CPS gegenübergestellt. Mithilfe des anschließenden Gestaltungsleitfadens kann effizient ein System zur Umsetzung des „digitalen Schattens“ in der Produktion spezifiziert werden.
The work at hand offers a comprehensive guide to practitioners to develop IoT solutions based on the circumstances and the specific environmental factors encountered in individual cases throughout industries. The fundamental technologies, software basics, and organizational principles are explained and specified. The hardware in use are different sensors and localization technologies. These technologies enable the data acquisition on the shop floor. They are the link between the physical world and the software portion of the solution. To augment the information value of the data acquired while monitoring the processes on the shop floor, information from the existing IT-infrastructure is extracted. Additionally, the presented concept enables the insertion of information acquired by the sensors into the existing IT-infrastructure. The open architecture of the IoT solution supports a seamless integration of the system into the existing IT landscape.
The simulation model developed in this work describes the maintenance processes of major components of onshore wind turbines based on remaining useful life (RUL) data. The model was implemented using agent-based modelling and simulation, thereby describing each of the predefined major components, i.e. gearbox, main bearing, main shaftand rotor, as an individual entity with specific behaviour. The wind turbine was also described as an agent, whose behaviour is dependent on the behaviour of its components. In accordance with the objectives of this work, alternative maintenance strategies are defined. These include the full replacement of a turbine using new or used components, single component replacement with new or used components and refurbishment of installed components. Additionally, replacement time thresholds are defined to evaluate the impact of clustering maintenance visits on the total maintenance cost. The results provide an insight into the dominating costs constituting the total maintenance cost. A major cost factor is the component cost, whereby the replacement of a component, even if a used component is considered, outweighs the cost of refurbishment. Moreover, the service cost is an important factor to consider in the reduction of maintenance costs. The upfront crane rental fee has the greatest effect on the service costs, hence, considering the clustering of maintenance visits provided promising results. The greatest cost benefit, compared among all maintenance strategies and replacement time thresholds, was obtained for the refurbishment of single components with a threshold value of 183 days. The advantage of the lower cost of refurbishment versus replacement, and in addition, the reduction of service costs through the clustering of maintenance visits, resulted in a greatly reduced total maintenance cost.
Im Rahmen dieser Masterarbeit soll ein Werkzeug entwickelt werden, welches für historische Lastgänge den Stromeinkauf an der EEX hinsichtlich des Einkaufspreises optimiert und damit einen Benchmark-Wert für einen prognosebasierten Stromeinkauf liefert. Hierfür sind zunächst Stromhandelsplätze auf ihre Restriktionen und Strukturen zu analysieren. In einem zweiten Schritt erfolgt die Formulierung des Stromeinkaufs als MILP und die rückblickende Optimierung historischer Lastgänge hinsichtlich des Stromeinkaufpreises, sodass anhand des Optimums ein oberer Benchmark gesetzt werden kann. Für die Durchführung der Arbeit werden historische Stromverbrauchsdaten von drei Unternehmen zur Verfügung gestellt.
Das lineare Optimierungsproblem (MILP) wird anschließend als deterministisch bestimmtes Optimum und Referenz für den Einkauf der Lastgänge gelten. Parallel zu der MILP-Optimierung wird der Stromeinkauf als spieltheoretisches Problem betrachtet. Durch eine Variation des Spielablaufs werden Lösungen entlang der Pareto-Front ermittelt. Diese Ergebnisse können anschließend bewertet und mit denen des MILP verglichen werden, um Rückschlüsse auf die Qualität der Spiele zu ziehen. Der Ablauf dieser "Spiele" wird betrachtet und auf etwaige Heuristiken bezüglich Stromeinkaufsstrategien untersucht.
Strom wird in Zukunft immer weniger in Großkraftwerken erzeugt, sondern mittels volatiler, erneuerbarer Energieträger. Diese Volatilität und Nicht-Regelbarkeit in Kombination mit vielen kleinen, dezentralen Erzeugern stellt neue Anforderungen an alle Teilnehmer des neuen Elektrizitätssystems, das Smart-Grid. Insbesondere die Herausforderung Erzeugung und Verbrauch zu synchronisieren, um das Gleichgewicht im Elektrizitätsnetz zu halten, steigt.
Die Industrie hat einen großen Einfluss auf die Netzstabilität, da ihr Stromverbrauch über 40% des Gesamtstromverbrauchs in Deutschland ausmacht. (Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen Graph: Entwicklung des Stromverbrauchs nach Sektoren). Aufgrund dessen, liegen in der Industrie auch die größten Potenziale für netzstabilisierende Lastanpassungen. Für solche Maßnahmen ist es jedoch Vorrausetzung den Stromverbrauch mithilfe von Prognosen auch schon für die Zukunft abzubilden. Zum heutigen Zeitpunkt ist die Datengrundlage bei einer Großzahl industrieller Stromverbraucher jedoch nicht in dem Rahmen gegeben, um solche Prognosen zu erstellen. Ziel der Masterarbeit ist es eine Stromverbrauchsprognose für ein reales Unternehmen mithilfe des Produktionsprogramms und weiteren exogenen Variablen zu erstellen. Die Prognose wird mithilfe eines künstlichen neuronalen Netzes erstellt. Im Anschluss werden unterschiedliche Szenarien mit unterschiedlicher Messzähler-Granularität auf ihre Prognosegüte hin untersucht. Mit diesem Vorgehen können erste Erkenntnisse über eine optimale Verteilung und Granularität einer Messstelleninfrastruktur für industrielle Verbraucher ermittelt werden. Denn nur mithilfe solcher Daten kann eine effiziente Synchronisation des Elektrizitätssystems gewährleistet werden.
Im Rahmen der Energiewende beschäftigen sich produzierende Unternehmen aus unterschiedlichen Gründen zunehmend mit der Einführung eines Energiemanagementsystems (EnMS) nach DIN EN ISO 50001. Für die erfolgreiche Umsetzung eines EnMS ergibt sich somit ein Zielsystem, welches sich in mehrere Schichten gliedert. Die für ein Unternehmen energierelevanten Daten eines Betriebes, Gebäudes, Anlage oder einer Maschine werden in einem Energieinformationssystem (EIS) erfasst und verarbeitet, sodass ein EIS einen wichtigen Baustein zur erfolgreichen Implementierung eines EnMS darstellt. Die Funktionialitäten eines EIS werden in einem Funktionskatalog beschrieben.
Produzierende Unternehmen müssen einen komplexen Systemauswahlprozess durchführen, um ein zielgerichtetes EIS zu implementieren und in ihre vorhandene Informations- und Kommunikationsstruktur zu integrieren. Daher ergeben sich hohe Anforderungen an die Konsistenz und Integrität der Energiedatenbasis. Für die erfolgreiche Unterstützung von Querschnittsaufgaben in Unternehmen durch EIS, gilt es, geeignete Systemschnittstellen sowohl zu den betriebswirtschaftlichen IT-Systemen als auch zu den technischen produktionsnahen IT-Systemen zu schaffen.
Um Unternehmen bei ihrer Entscheidung zur Umsetzung eines EnMS gemäß den individuellen Zielstellungen zu unterstützen, gilt es, im Rahmen der Masterarbeit die einzelnen Wirkzusammenhänge zwischen den Energiemanagementzielen sowie den Funktionen im EIS zu untersuchen. Dazu wird zunächst eine qualitative Bewertungsmethodik ausgewählt und ein entsprechendes Bewertungsmodell aufgestellt. Anhand des Bewertungsmodells erfolgt mit mittels Experten und Kunden des Energieunternehmens innogy SE die Bewertung der Wirkbeziehungen zwischen den Zielen des EnMS und den Funktionen des EIS. Mit Hilfe der zu erklärenden Wirkbeziehungen im Rahmen des zu erstellenden Bewertungsmodells können Unternehmen bei ihrer individuellen zielgerichteten Einführung eines EnMS und der Implementierung eines EIS unterstützt werden.
Development of an optimized 8D problem-solving process with the aim of reducing process lead times
(2018)
The master thesis was written externally in "KOSTAL Automotive Electrical systems", an automotive supplier concern located in Lüdenscheid, Germany. The aim of the thesis is to reduce the leadtime in one of the company's complaint management processes - 8D problem solving process according to the requirements agreed between KOSTAL and its customers.
Ziel der Arbeit ist die Ausgestaltung der Möglichkeit, mittels einer elektrifizierten Fahrzeugflotte Dienstleistungen am Energiemarkt zu erbringen und Umsätze zu erzielen. Als Ergebnis wird eine Servicelandschaft erwartet, die die Gesamtkosten einer solchen Flotte durch zusätzliche Einnahmen absenken kann.
Die KBM-Studie "Smart Maintenance" wird quantitativ und qualitativ analysiert. Dadruch werden Top Performern und Erfolgsfaktoren identifiziert. Die Erfolgsfaktoren werden anschließend in einen Ordnungsrahmen gebracht. Auf Grundlage des Ordnungsrahmens werden Erfolgskriterien zur Anwendung datenbasierter Geschäftsmodelle der Smart Maintenance sowie ihre Merkmalsausprägungen definiert. Die aktuelle Situation der thyssenkrupp Industrial Solutions AG bezüglich der Kriterien wird in Experteninterviews aufgenommen und eine Gap Analyse durchgeführt. Letztlich werden Handlungsempfehlung für tk abgeleitet, die eine erfolgreiche Anwendung datenbasierter Geschäftsmodelle der Smart Maintenance ermöglichen sollen.
Die Masterarbeit hat die Erarbeitung eines Leitfadens zur Einführung eines Service-Release-Managements und Entwicklung eines "Service-Release-Navigators" zum Ziel. Dieser Software-Demonstrator soll die erarbeiteten Erkenntnisse aus den vorrangegangenen Arbeitspaketen bündeln und KMU schließlich zu einer systematischen Identifizierung und Umsetzung von AS-DL befähigen. Hierfür werden gängige Konzepte und Vorgehensweisen des Release-Managements aus der Softwarebranche und der produzierenden Industrie ausführlich untersucht und auf eine Übertragbarkeit auf die Umsetzung von ändernde AS-DL in KMU analysiert. Weiterhin wird die Luftfahrtindustrie als Vorbild zur Generierung eines Konzepts zur Ausgestaltung des Softwaredemonstrators herangenommen, welche eine strukturierte Herangehensweise bei der Einführung von AS-DL in Bereichen wie der Instandhaltung als Standard setzt. Ergebnis dieser Analyse soll die Ableitung eines eigenen Modellansatzes darstellen, welcher schließlich in die Entwicklung des Software-Demonstrators eingebaut wird.
Im Einzelnen wurden die folgenden Teilaufgaben gelöst:
· Einarbeitung und Aufbereiten der Problemstellung
· Analyse bestehender Konzepte und Vorgehensweisen und Ableiten eines eigenen Modellansatzes
· Erarbeitung des Grobkonzepts zur Implementierung des Software-Demonstrators
· Ausgestaltung des Feinkonzepts zur Implementierung des Software-Demonstrators
· Validierung des ausgearbeiteten Modells
Präsentation des Software-Demonstrators
The thesis research aims to highlight the different tools and techniques to create con-tinuous improvement in the company to move forward and be on the road of lean management which results in long term growth. The significant drivers for such an improve-ment lie in the culture of lean as a foundation and the techniques ignite it to reach the ultimate goal. In essence, employee engagement and their productivity are vital to drive the culture into the right direction of total lean implementation and business trans-formation. And this was tested in WEIR where the goal was to achieve a lean environment and constant continuous improvement to reach perfection. Therefore, the main objective of this thesis is to investigate some tools and techniques associated with lean manufacturing and waste elimination. The approach and methods are implemented in a real manufacturing environment where the production of pumps for the mineral in-dustry is done.
"If you can't measure it, you can't manage it." Diese viel zitierte Aussage unterstreicht das Vorhaben der vorliegenden Masterarbeit. Um das Vertrauen in einer existierenden Supply-Chain-Beziehung zu verbessern, ist es unerlässlich, sich über das aktuell bestehende Vertrauenslevel im Klaren zu sein. Deshalb soll im vorliegenden Forschungsvorhaben ein Bewertungsmodell entwickelt werden, das das real existierende Vertrauenslevel in einer Supply-Chain-Partnerschaft abbildet und darauf aufbauend eine Aussage zur Eignung dieses Vertrauenslevels ermöglicht.
Global manufacturing firms are getting more and more complex due to increasing dynamic factors which are affecting their day-to-day operations. Urbanization in developing countries is one among the many reasons that has led to a shift in consumer demand patterns. Products are becoming more diversified which further affects the development and manufacturing cycles. Disruption in business models due to changing technological up fronts, growing consumer awareness, etc. are some of the dynamic factors that B2C companies are undergoing (MARTIN 2016, S. 20-60). A great deal of time, money and resources are utilized in order to gain a competitive ad-vantage in this unforeseen challenging environment. All these advancements correspond to a greater need to use resources more efficiently and effectively in conjunction with the disruptive transformations.
Gerade regionale Energieversorger stehen vor der Herausforderung, ihre eigene Rolle im technologischen Wandel und der digitalen, globalen Welt neu zu definieren. Ziel dieser Masterarbeit ist es, diese Herausforderungen herauszuarbeiten und eine Vorgehensweise zu entwickeln, die es regionalen EVU's ermöglicht, ihre eigene Rolle auszugestalten
Die industrielle Entwicklung der vergangenen Jahre hat insbesondere dazu geführt, dass sich Produkte und Dienstleistungen der produzierenden Industrie stärker an den individuellen Kundenbedürfnissen orientieren. Die Marktentwicklungen verlangen daher insbesondere an Hochlohnstandorten spezifische Differenzierungsstrategien und einen hohen Grad an Flexibilität. All dies führt zu immer komplexeren Produkt- und Fertigungsstrukturen, kürzeren Entwicklungszyklen sowie dem vermehrten Auftreten von Änderungsanfragen.
Die Handhabung von Änderungen an Produkten und Prozessen stellt für viele Unternehmen schon heute häufiger den Normalzustand als die Ausnahme dar. So ist insbesondere auf eine effiziente Handhabung des Änderungsmanagementprozesses zu achten, um schnellstmöglich die Ausrichtung an neu auftretende Anforderungen zu gewährleisten. Durch eine mangelnde Integration der im Einsatz befindlichen betrieblichen Anwendungssysteme ist es den meisten Entscheidungsträgern im Änderungsmanagementprozess jedoch nicht möglich, ihre Entscheidung datenbasiert und objektiv zu treffen. Digitalisierungstrends führen somit nicht zu erhofften Synergieeffekten im Bezug auf die Handhabung von Änderungsanfragen. Da das größte Potenzial für die Unterstützung der industriellen Praxis im Bewertungsprozess einer Änderungsanfrage liegt, ist es das Ziel dieser Dissertationsschrift, die Welt der betrieblichen Anwendungssysteme mit dem Bewertungsprozess zu verknüpfen. Somit sollen Synergieeffekte bei der datenbasierten Bewertung von Änderungsanfragen genutzt werden können sowie die Effizienz im Bewertungsprozess gesteigert werden. Die objektivierte und beschleunigte datenbasierte Bewertung von Änderungsanfragen führt somit zu einer vermehrten Nutzung dieser. Unternehmen wird es somit zukünftig besser möglich sein, sich schnell an neuen Anforderungen auszurichten und Wettbewerbsvorteile zu erzielen.
Agilität gilt als zentrale unternehmerische Fähigkeit, um Veränderungen proaktiv zu erkennen und diese schnell und effektiv zu vollziehen. Industrie 4.0 bietet Unternehmen das Potenzial dies zu beherrschen und schnell auf Ereignisse zu reagieren. Die Vision ist ein agiles, lernendes Unternehmen, welches in der Lage ist, sich einer wandelnden Umwelt kontinuierlich anzupassen. Dies bedeutet für Unternehmen die Nutzung von Optimierungspotentialen durch eine durchgängige, intelligente Vernetzung von Menschen, Maschinen und Objekten. Dabei wächst die Bedeutung der Instandhaltung, indem sie die Funktionsfähigkeit immer stärker vernetzter und technisch komplexer werdenden Anlagen sicherstellt. Die technologischen Elemente von Industrie 4.0 kombiniert mit einer zukunftsfähigen Instandhaltung befähigen den Wandel zu einem agilen, lernenden Unternehmen.
Die Umsetzung der Potenziale, die mit Industrie 4.0 einhergehen, werden von den Unternehmen erkannt und nehmen vielfach ein strategisches Zukunftsfeld ein. Allerdings erreicht ein Großteil, der in diesem Kontext definierten technologie-basierten Projekte nicht die gewünschten Resultate. Der Hauptgrund für das Scheitern der Transformationsprojekte besteht in kulturellen Hürden. Die digitale Transformation hat keinesfalls nur eine überwiegend technologische Dimension, sondern vor allem eine kulturelle und soziale Dimension, die über den Erfolg der digital induzierten Veränderung endscheidet.
Vor diesem Hintergrund besteht das Ziel der Dissertationsschrift in der Gestaltung von Reifegraden der Unternehmenskultur für die Entwicklung eines agilen, lernenden Unternehmens und deren Anwendung am Beispiel der Instandhaltung. Dazu werden die technologischen Entwicklungsstufen einer Instandhaltungsorganisation im Kontext von Industrie 4.0 beschrieben. Hierzu wird der Einfluss technischer Entwicklungen auf die Kern- und Supportprozesse einer Instandhaltungsorganisation untersucht. Ergebnis ist eine Beschreibung der Instandhaltung auf vier Entwicklungsstufen bis zur agilen, lernenden Instandhaltungsorganisation. Basierend auf dieser Beschreibung wird die Unternehmenskultur ausgestaltet, die zur Realisierung der technologisch-induzierten Potenziale notwendig ist. Abschließend wird mithilfe geeigneter Instrumente ein Kulturentwicklungsprozess abgeleitet, welcher eine erfolgreiche Entwicklung und das kontinuierliche Management der Unternehmenskultur zur Steigerung der Agilität im Kontext von Industrie 4.0 ermöglicht.
Die zunehmende Konkurrenz auf dem Markt des Maschinen- und Anlagenbaus führt zu Preiskämpfen zwischen den Anbietern und somit zu sinkenden Margen, die durch den Verkauf von Maschinen und Anlagen erzielt werden können. Eine Lösung zur Kompensation dieser Auswirkung stellt der Verkauf produktbegleitender datenbasierter Dienstleistungen dar. Diese ermöglichen basierend auf Daten, die während des User-Cycles einer Maschine oder Anlage erzeugt werden, neue Geschäftspotentiale für den Maschinen- und Anlagenbauer zu schaffen. Entscheidend für die Realisierung der entsprechenden Dienstleistungen ist dabei der Übergang von Daten und Informationen der Maschinen oder Anlagen bzw. Betreiber zu den Herstellern. Basierend auf diesen können die Maschinen- und Anlagenbauer wiederum durch Auswertung oder Analyse mehrwertschaffende Dienstleistungen wie beispielsweise Instandhaltungsmaßnahmen, bedarfsgerechte Betriebsmittelbereitstellungen oder Maschinenoptimierungen anbieten. Zuverlässige Informationen spielen hierbei eine zentrale Rolle, denn nur wenn diese zur Verfügung stehen, können gute und objektive Entscheidungen getroffen werden. Für die Umsetzung fließen zwangsweise Daten und Informationen vom Betreiber der Maschinen oder Anlagen ab, was bei einer Vielzahl von Unternehmen zu einer großen Skepsis führt. Etablierte Technologien wie die Cloud schaffen dabei nur beschränkt die Kompensation und den Aufbau fehlenden Vertrauens, weswegen diese nicht oder nicht umfassend eingesetzt werden und das Potential datenbasierter Dienstleistungen in der Praxis nicht umfangreich freigesetzt wird. Die Blockchain-Technologie kombiniert Ansätze aus akademischen Disziplinen wie der Kryptografie, dem Netzwerk- und Datenbankmanagement sowie dem Design wirtschaftlicher Anreizmechanismen. Sie stellt durch ihre Eigenschaften der Transparenz, Dezentralität, Sicherheit und Unveränderbarkeit eine Lösung für die beschriebenen Probleme dar und schafft eine technologiebasierte Kontrolle. Die Umsetzung bzw. Gestaltung eines blockchainbasierten Systems bietet jedoch vielseitige technische Gestaltungsfreiheiten, die eine hohe Auswirkung auf die tatsächliche Eignung für den jeweiligen Einsatzfall haben. Daraus resultierend wird in dieser Dissertationsschrift das Ziel verfolgt, Gestaltungsempfehlungen zur blockchainbasierten Maschinen- und Anlagenanbindung auf Basis der Anforderungen datenbasierter Dienstleistungen zu erarbeiten.
Projektportfolio-Management (PPM) wird in Unternehmen genutzt, um die strategische und langfristige Planung, Steuerung und Überwachung aller Projekte einer Organisation zu gewährleisten. Der Mehrheit von Unternehmen mangelt es dabei an einem integrierten und insbesondere digitalen Ansatz. Durch meist veralteten IT-Infrastrukturen stehen viele Projektdaten in unterschiedlicher Form und mit heterogenem Transparenzgrad zur Verfügung. Um diese Herausforderung zu meistern, werden im PPM zunehmend digitale Transformationsprojekte initialisiert. Derzeit fehlt es in der Literatur und der Praxis jedoch an einem Ansatz zur digitalen Transformation des PPM, um die Herausforderungen bezüglich Projektverwaltung und Datentransparenz in Unternehmen zu adressieren. Es besteht Bedarf an einem Modell zur erfolgreichen digitalen Übetragung von Geschäftskomponenten des PPM, welches die jeweiligen Komponenten abbildet und aus dem sich Unternehmensvorteile ableiten lassen. Im Rahmen einer Abschlussarbeit wurde ein Modell entwickelt, um die Geschäftskomponenten einer Organisation in Bezug auf digitale Transformationsprojekte abzubilden. Hierzu wurden auf Basis einer Literaturrecherche bestehende Modelle analysiert und darauf aufbauend, ausgehend von der Modelltheorie, ein Transformationsmodell für die Digitalisierung von PPM entwickelt. Abschließend konnte das entwickelte Modell anhand eines realen Anwendungsfalls der pharmazeutischen Industrie validiert werden, um die wirtschaftlichen Potentiale aufzudecken und den Transformationserfolg im PPM sicherzustellen.
Resiliente Supply-Chains
(2022)
Industrie 4.0 bietet produzierenden Unternehmen die Möglichkeit, unternehmerische Entscheidungs- und Anpassungsprozesse durch neue organisatorische Ansätze und technische Veränderungen entscheidend zu beschleunigen. Um zielführende Maßnahmen ergreifen und konkreten Nutzen aus der digitalen Transformation ziehen zu können, ist eine gesamtheitliche Betrachtung aller wesentlichen Aspekte essentiell. Diese sind neben der Organisationsgestaltung und der Kulturausprägung eines Unternehmens die Anwendung verschiedener Technologien. Unter anderem wird Machine Learning (ML) dafür eingesetzt, um entscheidungsrelevante Informationen mit geringer Analyselatenz bereitzustellen. ML-Anwendungsfälle sowie deren erforderliche Maßnahmen zur Realisierung hängen dabei stark von dem individuellen Transformationsgrad des betrachteten Unternehmens ab.
In dieser wissenschaftlichen Arbeit werden strukturierte Umsetzungsmaßnahmen für ML-Anwendungsfälle produzierender Unternehmen mittels des Industrie 4.0-Reifegradmodells abgeleitet. Dafür werden relevante ML-Anwendungsfälle, maßgeblich aus den Bereichen Produktion und Logistik, zunächst beschrieben und kategorisiert. Anschließend wird erörtert, welche Ansätze und Methoden bei der Umsetzung der Anwendungsfälle eingesetzt werden und welcher Nutzen sich für produzierende Unternehmen ergibt. Aufbauend darauf werden Umsetzungsmaßnahmen abgeleitet und den vier Industrie 4.0-Stufen des Reifegradmodells zugeordnet. Mit Hilfe der Implementierung eines realen ML-Anwendungsfalls werden Umsetzungsmaßnahmen abschließend validiert.
Die vorliegende Untersuchung beschreibt und strukturiert die IT-Unterstützung in Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus, um eine unternehmensübergreifendeVergleichbarkeit dieser IT-Unterstützung zu ermöglichen. Dies stellt die Grundlage für die konkrete Ausgestaltung sowie Durchführung einer unternehmensübergreifendenBewertung der IT-Unterstützung dar. So werden verschiedene Modelle vorgestellt, die eine Vergleichbarkeit auf Ebene der Unternehmen,der Prozesse und Aufgaben sowie der IT-Produkte ermöglichen. Die weitergehenden Anforderungen hinsichtlich standardisierter Kennzahlen und einer einheitlichenBewertungslogik werden durch die Verknüpfung mit einem gesonderten Mess- und Bewertungsmodellerfüllt. Aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen bzgl. der Vergleichbarkeitund Beweisbarkeit werden die entwickelten Modelle abschließend in einen Anwendungszusammenhang gebracht.
Aufgrund der zunehmenden Bedeutung der Energieeffizienz in der produzierenden Industrie wird ein ereignisdiskretes Modell zur Quantifizierung der Wirkungen von Energieeffizienz auf die Produktionslogistik entwickelt. Im Fokus der Gestaltung stehen produktionslogistische Einflussgrößen wie die Losgrößenbestimmung und die Reihenfolgeplanung. Die Anwendung der Entscheidungsunterstützung ermöglicht eine logistische Positionierung unter Berücksichtigung der ermittelten Wirkungszusammenhänge.