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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.
Conventional approaches lead to inflexible organization:
Classic optimization approaches consider only the fully standardized formal
processes and disregard knowledge intensive and informal ones. Similarly, the
information systems considered are rigid and meant to support only the formal processes. As a consequence of over standardisation in both processes and information technology, the organizations become resistant to any change in operations. This inflexibility leads to delays in adapting their services and product to match the volatile and dynamic market needs.
Contemporary processes and IT allow flexibility:
Currently, organizations are forced to diverge from classic and narrow approaches,
and explore new alternative means to enable human-centric knowledge
processes and collaborative information technologies. These 'Collaborative technologies'
are considered to support a much larger spectrum of process types
namely formal as well as semi-formal and informal processes.
Lack of approaches to configure processes and IT:
Even knowing the potentials of collaborative technologies, the organizations still
show a very slow inclusion into their daily operations, and with relatively high
failure rate. This is due to the fact that there are no comprehensive approaches
or methods available to systematically identify, organize and map organizational
process types to the available collaborative technologies.
Model to configure knowledge processes and IT applications:
The aim of this dissertation is to provide organizations with a model and an
application approach to configure their knowledge intensive processes with the
functionalities offered by collaborative technologies. The model is structured
into three main segments:
• description of attributes of knowledge intensive processes
• description of functionalities of collaborative technologies
• configurations of knowledge intensive processes and collaborative
technologies
The model enables the organizations to recognise and configure knowledge
intensive processes with their collaborative technologies. The model and scenarios
are applicable within organizational settings supported by an application
approach and tool based concept. The model is applied and validated within
three diverse industrial case studies.
Je dynamischer sich das Wettbewerbsumfeld gestaltet, desto wichtiger
wird eine valide, echtzeitnahe Abbildung des Ist-Zustands als Entscheidungsgrundlage für den tatsächlich notwendigen Handlungsbedarf. Ansätzen der dynamischen Produktionsregelung ist gemein, dass sie durch zeitnahe Rückführung echter Ist-Daten in die Planungs- und Steuerungsebenen Prozesse und Systeme zur teilautomatisierten Regelung befähigen. Mittlerweile stehen im Bereich der Produktion leistungsstarke und günstige Sensoren und Aktoren zur Verfügung, wodurch sich die Lücke zwischen Informationssystemen und der physischen Situation schließen lässt. Eine wesentliche technologische Herausforderung ist die schnelle Aufbereitung und Analyse der entstehenden Datenmengen. Durch Ereignisorientierung als Architekturstil werden Unternehmensarchitekturen agiler, reaktionsschneller und echtzeitfähig. Die Grundlage für den Einsatz von ereignisorientierten Architekturen ist eine exakte Spezifikation der zu verarbeitenden Ereignisse. Vor diesem Hintergrund ist das Ziel dieser Arbeit die Entwicklung eines Ereignismodells als Grundlage der Produktionsregelung, auf Basis von Zustandsdaten bei diskreter Fertigung.
Im Maschinen- und Anlagenbau stellen die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Produkte wichtige Kundenanforderungen an die jeweiligen Hersteller dar.
Dennoch besteht zwischen den beiden Parteien meist ein funktionsorientiertes Geschäftsmodell, in dem die Maschine mit einer Gewährleistung oder Garantie verkauft wird. Tritt in dem Gewährleistungs- oder Garantiezeitraum ein Defekt auf, so ist der Hersteller zur Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit
der Maschine verpflichtet. Sofern zusätzlich Serviceverträge für die Maschine abgeschlossen wurden, bieten die Hersteller in vielen Fällen jedoch nur die Einhaltung einer Reaktionszeit an. Diese erlaubt keine Aussage bezüglich der voraussichtlichen Stillstandszeit der Anlagen bei Defekten, sodass v. a. der Kunde das Risiko der resultierenden Produktionsausfallkosten trägt.
Durch das Angebot technischer Verfügbarkeitsgarantien kann das anbietende Unternehmen einen Großteil des erwähnten Risikos übernehmen, in dem bei Nichteinhaltung einer zugesagten Verfügbarkeit hohe Pönalkosten des Anbieters fällig werden, die die Produktionsausfallkosten der Kunden anteilig oder sogar vollständig kompensieren. Daher werden Verfügbarkeitsgarantien derzeit
vermehrt von Kunden der Maschinen- und Anlagenbauer nachgefragt.
Allerdings gehen mit der Einführung eines derartigen verfügbarkeitsorientierten Geschäftsmodells und der Risikoübernahme diverse Herausforderungen für den Anbieter einher. Dieser muss bei der Dimensionierung seiner Dienstleistungsressourcen zwischen einer hohen Unterauslastung seiner Ressourcen sowie daraus resultierenden Leerkosten einerseits und den erwähnten Vertragsstrafen und
einhergehendem Vertrauensverlust in Form von Opportunitätskosten andererseits abwägen. In diesem Spannungsfeld zwischen Kosten und Leistungsniveau ergeben sich verschiedene Möglichkeiten zur Positionierung des verfügbarkeitsanbietenden Unternehmens,
In der vorliegenden Dissertationsschrift wird ein Simulationsmodell beschrieben, welches Unternehmen dazu befähigt, die Konsequenzen ihrer Positionierung zu quantifizieren.
Die soziale Vernetzung mithilfe von Social Software verändert nicht nur unsere alltägliche zwischenmenschliche Kommunikation, sie erhält auch
Einzug in Unternehmen. Die dort eingesetzten IT-Lösungen können die
Zusammenarbeit von Mitarbeitern positiv beeinflussen und ermöglichen
eine effektive und effiziente Kollaboration. Bis dato ist der Bereich der sog. Social Collaboration und deren systematischen Realisierung im Zuge der Digitalisierungsbestrebungen der Unternehmen noch nicht
hinreichend untersucht worden. Es existiert bspw. kein umfassendes Modell, das es erlaubt, den Einsatz von Social Software in der intraorganisationalen
Zusammenarbeit zielgerichtet zu strukturieren und aufzuzeigen, welche Komponenten dafür berücksichtigt werden müssen. Die vorliegende Arbeit setzt an dieser Forschungslücke an.
Auto-ID-Technologien werden als eines der technischen Mittel gesehen, um die hohen Anforderungen an Effizienz und Warenverfügbarkeit in
Zulieferketten der Verbrauchsgüterindustrie zu erfüllen und die Dynamik
des Umfelds handhaben zu können, welche beispielsweise durch
die schwankende Konsumentennachfrage oder durch mangelnde Bestands-
und Informationstransparenz verursacht wird. Die über Auto-ID-Technologien erhobenen Daten dienen regelkreisbasierten kybernetischen Supply-Chain-Managementansätzen bei der Erhöhung der Robustheit, also der Widerstandsfähigkeit der Supply-Chain.
Anhand der Ergebnisse dieser Dissertation kann differenziert betrachten
werden, wie unterschiedliche Auto-ID-Technologieausprägungen zur
Robustheit von Verbrauchsgüter-Supply-Chains beitragen. Damit kann
der Auto-ID-Einsatz zielgerichtet geplant werden.
Ereignisadäquate Beschaffungsmengenrechnung durch Anwendung spieltheoretischer Lösungskonzepte
(2016)
Immer volatilere Märkte zwingen Unternehmen heute, flexibel auf sich
ändernde Rahmenbedingungen einzugehen. Dennoch sind Planungsverfahren
in marktgängiger Unternehmenssoftware zumeist statisch
eingestellt. Daraus resultiert ein Mangel an Flexibilität, welcher für Unternehmen
zu direkten Kostennachteilen führen kann. Einem solchen
Kostennachteil lässt sich nur durch einen passenden Verfahrenswechsel
sowie eine geeignete Anpassung von Planungsparametern entgegenwirken.
Mitarbeiter können diese notwendigen Anpassungen im Tagesgeschäft
jedoch in der Regel nicht ausführen. So mangelt es zum
einen an der Zeit für diese Anpassungen und zum anderen sind die
Auswirkungen einer solchen Änderung vielfach nicht zu überblicken.
Die beschriebene Problemstellung wird für den Anwendungskontext der
Beschaffungsmengenrechnung in der vorliegenden Dissertationsschrift
adressiert und durch Entwicklung einer automatisierten Auswahllogik
behoben.
Da im Kontext der Beschaffungsmengenrechnung stets verschiedene
Akteure miteinander in Interaktion stehen, wird in der vorliegenden
Schrift die Spieltheorie als Methodik für die Auswahl geeigneter Verfahren
und Parametereinstellungen verwendet. Aufgrund der gewählten
Methodik müssen zunächst die im vorliegenden Kontext geeigneten
spieltheoretischen Lösungskonzepte fundiert festgelegt werden. Zu diesem
Zweck wird in der vorliegenden Schrift eine Vorgehensmethodik zur
Identifikation geeigneter spieltheoretischer Lösungskonzepte in konkreten
Anwendungsfällen entwickelt, welche bereits eine erste Innovation
dieser Dissertation darstellt.
Die Kenntnis von Auswirkungen eigener Entscheidungen unter Berücksichtigung
verschiedener selbst nicht beeinflussbarer Ereignisse ist notwendige
Voraussetzung für die Entwicklung einer Auswahllogik, wie sie
in der vorliegenden Schrift aufgebaut wird.
Einhergehend mit der Tertiarisierung steigt der Stellenwert industrieller Dienstleistungen.
Zugleich nehmen der Wettbewerbsdruck und die Kundenanforderungen stetig zu. Dieser Umstand zwingt die Anbieter dazu, ihre Effizienz und
Effektivität bei der Erstellung industrieller Dienstleistungen zu verbessern. Vor diesem Hintergrund stellt die Übertragung der Prinzipien des Lean Managements auf den industriellen Dienstleistungsbereich einen erfolgversprechenden Ansatz dar. Sowohl in der wissenschaftlichen Literatur als auch in der industriellen Praxis finden sich Belege für erste erfolgreiche Anwendungen der Lean-Prinzipien auf die Produktion industrieller Dienstleistungen. Dennoch weist der Dienstleistungssektor im Hinblick auf die Anwendung und Verbreitung von Prinzipien des Lean Managements erhebliche Entwicklungspotenziale auf. Dies ist nicht zuletzt auf die fehlende Kenntnis operativer Entscheidungsträger hinsichtlich der Wirkung
der Lean-Prinzipien auf industrielle Dienstleistungen zurückzuführen.
Vor diesem Hintergrund besteht das übergeordnete Ziel der Arbeit in der Entwicklung eines Modells zur Erklärung und Bewertung der Wirkung ausgewählter Gestaltungsprinzipien des Lean Managements auf den Nutzenbeitrag industrieller Dienstleistungen. Im Fokus der Untersuchung stehen dabei die Prinzipien der Prozesssynchronisation. Dazu wird im Rahmen der Arbeit zunächst ein Modell entwickelt, welches die relevanten Variablen und Parameter zur Beschreibung der industriellen Dienstleistungsproduktion aufzeigt und operationalisiert. Auf diesem Beschreibungsmodell aufbauend wird ein systemdynamisches Simulationsmodell entwickelt, welches die Wirkung der Lean-Prinzipien der Prozesssynchronisation auf industrielle Dienstleistungen erklärt. Dazu werden, dem Aachener Lean-Services-Zyklus folgend, die Steuerung der Nachfrage, die Glättung der Auslastung sowie die Harmonisierung der Leistungserstellung in ihrer Wirkung analysiert und systemdynamisch modelliert.
Zielsetzung dieser Arbeit ist es die notwendigen wissenschaftlichen und methodischen Rahmenbedingungen zu erarbeiten, die zum einen zur Erweiterung des aktuellen wissenschaftlichen Diskussionsstands beitragen sollen und zum anderen der Praxis ganz konkret zur systematischen Gestaltung von entscheidungsorientierten Engergieinformationssystemen für ganzheitliches betriebliches Energiemanagement. Dem Lösungsweg zur Erreichung der Zielsetzung liegt in vorliegender Arbeit ein iterativer, operationsanalytischer Forschungsprozess mit expliziter Beteiligung verschiedenster Experten aus Wissenschaft und Praxis zugrunde der schließlich in drei aufeinander aufbauenden Partialmodelle resultiert.
Die Umsetzung von Industrie 4.0 führt im Informationsmanagement bei der Bewertung eigener Fähigkeiten und der Weiterentwicklung zu Schwierigkeiten. Ziel der Arbeit ist, das Informationsmanagement zu bewerten. Abgeleitet aus den Strategietypen und den Zielen der digitalen Transformation werden die Aufgaben des Informationsmanagements entwickelt. Es wird ein vierstufiger Entwicklungspfad entwickelt, um die Ausprägungen der Aufgaben den Stufen des Entwicklungspfads zuzuordnen.
Social-Software-Lösungen gewinnen im beruflichen Kontext stetig an Bedeutung. Durch ihren Einsatz bilden sich unternehmensinterne Communitys, die einem Lebenszyklus unterliegen, der aus Phasen mit unterschiedlichen Eigenschaften besteht. Die Dissertation stellt ein Modell zur Verfügung, um die Phase einer solchen Community zu bestimmen. Aufbauend darauf werden Handlungsempfehlungen zum lebenszyklusorientierten Management bereitgestellt, um den unternehmerischen Wert der Community zu maximieren.