62 Ingenieurwissenschaften
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Die Digitalisierung bedingt neben einer Veränderung unserer Arbeitswelt auch die digitale Transformation der IT-Architektur von der klassischen Automatisierungspyramide zu vernetzten und dezentral organisierten Systemstrukturen. In der Literatur finden sich hierzu diverse Referenzmodelle, wie beispielsweise das Internet of Production (IoP), die Ansätze für IT-Architekturen der Zukunft systematisieren und beschreiben. Dennoch finden diese Ansätze noch keine umfängliche Anwendung in der produzierenden Industrie. Aktuell findet die Transformation der IT-Architektur häufig unsystematisch durch Umsetzung einzelner Use-Cases statt, ohne eine übergreifende Strategie oder einem Zielbild. Durch diese Praxis steigt die IT-Komplexität an und Lösungen skalieren nicht. Selbst wenn es eine unternehmensweit formulierte Strategie für die IT-Architektur gibt, wird diese in der Praxis nur unzureichend berücksichtigt. Gründe dafür sind zum einen technischer, zum anderen organisationaler Natur. Im Rahmen dieser Arbeit werden schwerpunktmäßig organisationale Herausforderungen bei der Einführung von IT-Architekturen untersucht.
Ein identifizierter Schwerpunkt organisationaler Herausforderungen ist die Zusammenarbeit von Fachabteilungen und IT-Abteilungen. Daher werden zunächst im Rahmen einer umfassenden Literaturrecherche bestehende, wissenschaftliche Konzepte zur Organisation im Kontext von IT-Architekturen mit dem Fokus auf Industrie 4.0 sowie deren Bestandteile betrachtet. Basierend auf dieser Voruntersuchung wird die tatsächliche Relevanz der Hindernisse in der Praxis anhand einer mehrstufigen Delphi-Studie mit Fachabteilungen und IT-Abteilungen der Bosch Rexroth AG und Robert Bosch GmbH eruiert.
Ergebnis der Arbeit ist eine Übersicht über die größten organisationalen Herausforderungen aus Sicht der Fachabteilungen und IT-Abteilungen sowie zentrale Handlungsfelder zur Beschleunigung des Transformationsprozesses der IT-Architektur in der Business Unit DC-AT der Bosch Rexroth AG.
This study aims to detailed insight into the research field and to understand the working of case models in Manufacturing Use. Industrie 4.0 use case model also illustrated the significance of the Manufacturing Unit of Industrie 4.0 Use case models and Industrie 4.0 Technologies and resolved the protection and security issues associated with in-dustrial systems and services' growth precipitated by the implementation of IoT tech-nologies. The key goals were to gather good practices in the sense of Industrie 4.0 / Smart Manufacturing to ensure IoT protection while mapping the related security and privacy issues, threats, risks, and scenarios for an attack. The research aims to act as a reference point for fostering cooperation across the European Union on Industrie 4.0 and Industrial IoT protection and increasing aware-ness of the related threats and risks. An additional important element of the study is to define the notion of Industrie 4.0 and Smart Manufacturing to set the perimeter of the work to be done and serve as the basis for future developments.
Technologiebasierte Entwicklungen im Zuge der Digitalisierung schreiten stetig voran und prägen dabei ebenfalls die Arbeitsweise vieler Unternehmen. Keine Branche ist von dieser Entwicklung ausgeschlossen. Aufgrund der zunehmend globalisierten und vernetzten Wertschöpfung sind nahezu alle Wertschöpfungspartner betroffen. Dabei wird die unternehmensübergreifende Logistik durch technischen Fortschritt zunehmend intelligenter und transparenter. (s. STICH ET AL. 2020, S. 18) Dies ist darauf zurückzuführen, dass durch die Optimierung der Wertschöpfungskette im Zuge der Digitalisierung ein erheblicher Beitrag zu geringeren Produktkosten und damit zu einer Verbesserung der Wettbewerbsposition geleistet wird. (s. MUCHNA ET AL. 2018, S. 154) Die Entwicklung der Logistik und ihrer Teilbereiche wird in den kommenden Jahren durch verschiedene Technologieentwicklungen sowie skalierbare Innovationen geprägt sein. Prognosen, welche Technologien sich durchsetzen werden, sind derzeit schwer abschätzbar. Erst der Praxiseinsatz wird zeigen, welche Entwicklungen Potenzial zur Nutzung haben. (s. UMUNDUM 2020, S. 157) Die Intralogistik als Teilbereich der Logistik steht ebenfalls vor der Erschließung neuer Potenziale. Durch den Einfluss der Digitalisierung und Industrie 4.0 auf die Logistik und die Entwicklung des Feldes Logistik 4.0, wird die Intralogistik effizient und flexibel unter verbesserten Arbeitsbedingungen agieren. (s. FREITAG ET AL. 2015, S. 21) Verkürzte Betriebs- und Lieferzeiten und breitere Produktspektren bei gleichzeitig hohem Servicegrad drängen die Intralogistik in eine immer dynamischere Umgebung, sodass der Drang nach flexibleren Lösungen immer stärker wird. (s. HEISTERMANN ET AL. 2017, S. 13) Für Unternehmen leitet sich die Herausforderung ab den richtigen Zeitpunkt für den Einsatz einer Technologie zu wählen. Unternehmen stehen vor der Entscheidung, entweder mit einem engagierten und frühzeitigen Einstieg in eine Technologie die Gefahr einzugehen, Lehrgeld zu zahlen oder sich mit einem sicherheitsorientierten Handeln in der Gruppe der späten Nachfolger zu positionieren. Die Bewertung der Eignung einer Technologie muss deshalb den Fragen nachgehen, welche Reife die Lösung aufweist, welche Beherrschbarkeit der Technologie vorliegt und welche Risiken bei der Nutzung im Raum stehen. (s. STÖLZLE ET AL. 2018, S. 5). Somit ist in dem Drang nach einer fortschreitenden Digitalisierung, welche im deutschsprachigen Raum unter dem Begriff "Industrie 4.0" zusammengefasst werden kann, eine duale Wirksamkeit zu beobachten. Zum einen erfüllt diese die Funktion als Befähiger für neue Lösungsansätze und der Entwicklung hin zu einer optimierten Wertschöpfungskette. Zum anderen birgt sie neue Herausforderungen, die eine Modifikation bestehender Managementansätze erfordern. (s. KERSTEN ET AL. 2017a, S. 47) Diese Herausforderungen gilt es vor allem in der Intralogistik zu bewältigen, da diese als Zentrum der Logistik fungiert und die gesamte Wertschöpfungskette auf einer funktionierenden Intralogistik aufbaut. Die Leistungsfähigkeit der gesamten Lieferkette wird somit durch die Intralogistik bestimmt. (s. MIEBACH U. MÜLLER 2006, S. 22)
Zielsetzung der Arbeit
In der Problemstellung wird beschrieben, dass zur erfolgreichen Digitalisierung der Logistik der Zeitpunkt der Umsetzung einer Technologie essenziell ist. Je nach Zeitpunkt der Umsetzung resultiert diese in hohen Kosten für das Unternehmen oder einem Wettbewerbsnachteil. Für die erfolgreiche Umsetzung von Digitalisierungsprojekten sind somit neue Managementansätze in der Logistik notwendig. Hierbei ist aufgrund des besonderen Stellenwerts der Intralogistik in der Wertschöpfungskette, diese gesondert zu betrachten. Im Zusammenhang dazu ergibt sich folgende Forschungsfrage: "Wie können Unternehmen Digitalisierungsprojekte in der Intralogistik umsetzen?"
Zu Adressierung der beschriebenen Forschungsfrage soll im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein mögliches Vorgehensmodell zur Realisierung von Digitalisierungsprojekten in der Intralogistik entwickelt werden. Basierend auf einer Analyse der Grundlagen wird die aktuelle Situation der Logistik im Kontext von Industrie 4.0 herausgearbeitet. Weiterhin wird eine Betrachtung von Digitalisierungswerkzeugen und den Erfolgsfaktoren bei der Umsetzung von diesen in der Intralogistik stattfinden und es werden inhaltliche Grundlagen zu Vorgehensmodellen aufgegriffen. Aus den gewonnenen Erkenntnissen wird ein domänenspezifisches Vorgehensmodell für Digitalisierungsprojekte in der Intralogistik entwickelt. Abschließend erfolgt eine Validierung des entwickelten Modells.
Deutsche Maschinen- und Anlagenbauer (MuA) sind für ihre Prozess- und Produktin-novationen bekannt. Die Entwicklung von exzellenten Produkten hat das Image „made in germany“ in den letzten Jahrzehnten geprägt. Innovationen generieren Wachstum und gewährleisten die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen. Die Entwicklung von neuen oder effizienteren Prozessen und Produkten reicht zur Behauptung der Markt-position allerdings häufig nicht mehr aus, da der Wettbewerbsdruck steigt. Der Wett-bewerbsdruck steigt vor allem aufgrund der anhaltenden Globalisierung und der wach-senden Konkurrenz aus Fernost (s. GASSMANN ET AL. 2013, S. 4). Zur Differenzierung gegenüber Wettbewerbern ist die Geschäftsmodellinnovation in den letzten Jahren in den Fokus vieler Unternehmen gerückt. Der Erfolg eines Unter-nehmens hängt somit nicht mehr ausschließlich von der Qualität der Produkte und Services ab, sondern davon, dass das Geschäftsmodell am Markt Anklang findet. Im MuA ist daher ein Paradigmenwechsel von produktzentrierten hin zu Produkt Service System (PSS) Anbietern zu erkennen (s. SCHUH ET AL. 2017, S. 4-6). Eine Möglichkeit der Umsetzung eines PSS ist die Innovation zu einem subskriptions-basierten Geschäftsmodell. Hierbei wird dem Kunden der Zugang zu einem regelmä-ßigen Leistungsbezug gegen einen fortlaufenden Zahlungsstrom gewährleistet (s. TZUO U. WEISERT 2018). Der Anbieter garantiert seinem Kunden eine festgelegte Aus-bringungsmenge sowie die dafür benötigten Betriebsmittel. Zudem ermöglicht der An-bieter durch die Unterstützung und das eingebrachte Fachwissen eine kontinuierliche Produktivitätssteigerung. Der Betreiber reduziert durch die Subskription zahlreiche Un-sicherheiten und unternehmerische Aufwendungen. Zu diesen zählen hohe Investiti-onskosten, Instandhaltung, der Bezug von Betriebsmitteln oder die Optimierung ent-scheidender Technologie- und Prozessparameter. Im Konsumentengeschäft haben sich subskriptionsbasierte Geschäftsmodelle bereits am Markt etabliert. Aufgrund der hohen Ertragschancen findet die Subskription auch im MuA Anklang. So haben bei-spielsweise Heidelberger Druckmaschinen und Kaeser das Model erfolgreich imple-mentiert (s. STICH U. HICKING 2019, S. 551). Im MuA stellt die Verpackungsmaschinen-industrie einen eigenen Geschäftszweig dar (s. VDMA 2008). Nicht zuletzt wegen des hohen Materialverbrauchs erscheint das Geschäftsmodell der Subskription in diesem Bereich sehr lukrativ (s. HERTERICH ET AL. 2016, S. 5-7). In der Verpackungsmaschinenbranche sind solche Geschäftsmodellinnovationen wei-testgehend unerforscht. Die Konzeption eines subskriptionsbasierten Geschäftsmo-dells beinhaltet das Aufstellen aller Geschäftsprozesse und des Partnernetzwerkes sowie dessen Bewertung. Die genaue Zielsetzung der Arbeit wird im folgenden Kapitel erläutert.
In dem Vortrag "New Industrial Work – Gestaltung neuer Arbeits-und Lernwelten" bei dem Global Production Management Center des WZL/RWTH Aachen wurde die Veränderung der Arbeitswelt insbesondere auch vor dem Hintergrund der Corona-Pandemie thematisiert. In einer lebhaften Diskussion wurden mit den Teilnehmern von Unternehmen wie Miele etc. die Handlungsfelder des MTO-Dreiecks (Mensch, Technik und Organisation) analysiert und Handlungsbedarfe abgeleitet (Online-Veranstaltung).
Informationssicherheit gewinnt in produzierenden Unternehmen in Zeiten von Industrie 4.0 stetig an Bedeutung. Mit der steigenden Vernetzung nehmen nicht nur die zur Verfügung stehenden Daten, sondern auch die Anzahl potenzieller Schwachstellen für Cyberangriffe zu. Gleichzeitig gewinnen die erhobenen Daten an Bedeutung und Wert, nicht nur für die Unternehmen selbst, sondern auch für ihre Konkurrenten und andere Akteure. Entsprechend steigt die Zahl der Cyberangriffen auf produzierende Untemehmen. Besonders für kleine und mittelständische Unternehmen ist es dabei aufgrund ihrer begrenzten finanziellen und personellen Kapazitäten schwierig eigene Expertise im Bereich der Införmationssicherheit aufzubauen.
Ziel der Arbeit ist es daher Unternehmen die Integration von Informationssicherheit bei der Umsetzung von Industrie 4.0 zu vereinfachen. Dazusollen zunächst relevante Industrie 4.0 Anwendungsfalle mit Hilfe von Anwendungsfalldiagrammen beschrieben und visualisiert werden. Darauf aufbauend wird durch Identifikation der charakteristischen Merkmale und deren möglichen Ausprägungen eine Methodik zur allgemeinen Beschreibung der Use Cases abgeleitet, tm Anschluss werden für produzierende Unternehmen relevante Schwachstellen der Information beschrieben. Diese werden dann in Zusammenhang mit den in der Methpdik beschriebenen Merkmatsausprägungen gebracht. Dadurch sind mögliche Schwachstellen bei der Umsetzung von Industrie 4.0schnelter ersichtlich und die Integration von Informationssicherheit einfacher und effizienter möglich.
Somit leistet diese Arbeit einen Beitrag zur Verbesserung von Informationssicherheit in produzierenden Unternehmen. Durch die mit den Merkmalsausprägungen in Beziehung gebrachten Schwachstellen werden diese schnell ersichtlich. Außerdem ist die Methodik aufgrund ihrer Allgemeingültigkeit nicht nur auf die in der Arbeit beschriebene Anwendungsfälle begrenzt. Damit lässt sich die Anzahl potenzieller Gefährdungsstellen reduzieren, wodurch die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen erhalten bleibt.
Rund ein Jahr haben DIN und DKE in einem gemeinsamen Projekt mit dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie und zusammen mit ca. 300 Fachleuten aus Wirtschaft, Wissenschaft, öffentlicher Hand und Zivilgesellschaft an der Normungsroadmap Künstliche Intelligenz gearbeitet. Eine hochrangige Steuerungsgruppe unter dem Vorsitz von Prof. Wolfgang Wahlster hat die Erarbeitung koordiniert und begleitet.
Ziel der Roadmap ist die frühzeitige Entwicklung eines Handlungsrahmens für die Normung und Standardisierung, der die internationale Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft unterstützt und europäische Wertmaßstäbe auf die internationale Ebene hebt. Mit der Normungsroadmap KI wird eine wesentliche Maßnahme der KI-Strategie der Bundesregierung umgesetzt, in der eines von zwölf Handlungsfeldern sich explizit dem Thema "Standards setzen" widmet.
Projekt iP4MoVE: Intelligente Plattform für E-Mobiltät und Vernetzung von Energieinformationen
(2020)
Mit dem Forschungsvorhaben iP4MoVE wird das Ziel verfolgt, eine Intelligente Plattform zur optimalen Kopplung der Sektoren Mobilität und Energie für eine smarte Mobilität zu konzeptionieren und zu entwickeln. Auf Basis dieser Entwicklung einer datenbasierten Plattform und einer kontextbasierten Applikation besteht das Kernelement aus der Vermittlung zwischen Energieangebot und -nachfrage (Energieinformationen) sowie der Realisierung eines echtzeitfähigen Austauschs zwischen Elektrofahrzeug und Quartier bzw. Ladestationen innerhalb und außerhalb des Quartiers. Mithilfe dieser Plattform und Applikation soll künftig der optimale Elektrifizierungsgrad (Lastverkehr) ermittelt werden. Hierbei wird der ressourcenoptimale Einsatz von Transporten und Logistikketten berücksichtigt. Auf diese Weise werden die Ergebnisse des Forschungsvorhabens einen Beitrag zur ökologischen und ökonomischen Gestaltung der Elektromobilität, insbesondere von Lastverkehren, und der nachhaltigen Quartiersbildung sowie zur Reduktion der Treibhausgasemissionen durch Integration regenerativer Energiequellen und Speichertechnologien leisten. Die prototypische Umsetzung im Projekt soll exemplarisch synergetische Potenziale, insbesondere am Standort NRW, aufzeigen und einen Baustein für eine smarte Mobilität (Mobilität 4.0) bilden. Das Vorhaben wird im Rahmen des Leitmarktwettbewerbs Mobilität & Logistik.NRW durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE.NRW) und die Landesregierung Nordrhein-Westfalen unter der Fördersumme EFRE-0801707 gefördert.
Im Rahmen der Arbeit wird ein Framework für Datenqualität (DQ) für Artikelstammdaten für ein Elektromobilitätsunternehmen entwickelt und für das Quellsystem der Entwicklung (PLM) implementiert. Zunächst werden dazu Anforderungen an die Datenqualität durch Experteninterviews erhoben und in Geschäftsregeln zur Bestimmung der Datenqualität überführt. Die Geschäftsregeln werden dabei in Abhängigkeit des Lebenszyklusstatus (Entwicklungsstatus) der Artikel definiert. Durch einen Abgleich mit gängigen Datenqualitätsframeworks werden die Geschäftsregeln Datenqualitätsdimensionen zugeordnet und dadurch ein individualisiertes Framework für Datenqualität in Abhängigkeit des Lebenszyklusstatus der Artikelstammdaten entwickelt.
Anschließend werden Dashboards zur Visualisierung der Datenqualitätsergebnisse und Ableitung von Maßnahmen zur Verbesserung der Datenqualität mittels Tableau entwickelt und implementiert, mit Hilfe dessen das entwickelte Datenqualitätsframework validiert wird.
eingesetzte Methoden:
Literaturrecherche, Experteninterviews, Modellbildung
Ergebnisse:
Lebenszyklusstatus-basiertes Datenqualitäts-Framework für Artikelstammdaten
initiale Datenqualitätsmessung und Darstellung der Ergebnisse mittels Datenqualitäts-Dashboards
Es ist davon auszugehen, dass einfache, repetitive Tätigkeiten in absehbarer Zeit in zunehmendem Maße automatisiert werden. Daher wird für Beschäftigte, die maßgeblich mit diesen Tätigkeiten betraut sind, Qualifizierung zu einem zentralen Faktor. Darüber hinaus wird es für einen großen Teil der Höherqualifizierten zu einer deutlichen Verschiebung der Qualifikationsanforderungen sowie zu einer zunehmenden Informatisierung der Arbeit kommen. Der Buchbeitrag von Volker Stich, Gerhard Gudergan und Roman Senderek verdeutlicht, dass angesichts dieser Herausforderungen für die Unternehmen, das arbeitsnahe Lernen eine Möglichkeit darstellt, Menschen und Unternehmen für den aktuellen industriellen Wandel zu befähigen. Hierbei sind nach Ansicht der Autoren jedoch zunächst Arbeits- und Produktionssysteme zu schaffen, die lernförderlich geplant und gestaltet sind. Um dies zu ermöglichen, bedarf es einer Kategorisierung der verfügbaren arbeitsorientierten Lernformen und insbesondere neuer technologiegestützter Lernformen. Darüber hinaus sind die Rahmenbedingungen und Voraussetzungen von Unternehmen zu prüfen und im Hinblick auf die Anwendung der verschiedenen Lernformen zu bewerten. Eine Systematik hierfür und die Erfahrungen bei der Implementierung von arbeitsorientierten Lernformen bei vier Unternehmenspartnern schließen diesen Beitrag ab.
In diesem Whitepaper stellen wir Ihnen die Technologie Process-Mining vor und zeigen auf, welche enormen Potenziale in ihrer Anwendung liegen. Auch mit einer neuen Technologie ist jedoch ohne kompetente Anwendung
kein Erfolg erzielbar. Unser vorliegendes Whitepaper soll Ihnen dazu verhelfen, zu erkennen, welche Hürden Sie überwinden müssen, um das Potenzial von Process-Mining für sich zu heben, und wie wir vom FIR an der RWTH Aachen Ihnen bei der Umsetzung helfen können.
Die Schwerpunktstudie untersucht, inwieweit die Potenziale von digitalen Technologien zur Steigerung der Energieeffizienz in der deutschen Wirtschaft bereits ausgeschöpft und die möglichen negativen Effekte schon heute durch gezielte Maßnahmen eingedämmt werden.
Die Teilstudien der vorliegenden Schwerpunktstudie geben aufschlussreiche Einsichten zum aktuellen Stand der Forschung und zum Einsatz digitaler Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz der Unternehmen in der Informationswirtschaft und im Verarbeitenden Gewerbe.
Sowohl in der Forschung als auch in der Praxis zeigt sich, dass die Datenverfügbarkeit und -verarbeitung eine zentrale Hürde darstellt, um die Potenziale digitaler Technologien im Energiebereich realisieren zu können. Somit ist die Verbesserung der Erfassung, Integration, Verarbeitung und des Schutzes von Energiedaten ein zentrales Handlungsfeld und elementare Voraussetzung für die erfolgreiche Planung potenzieller Maßnahmen und deren Evaluierung im Laufe der Umsetzung, sowohl für die Politik als auch Unternehmen.
Wie gesetzliche Zielvorgaben zudem Anreize für Unternehmen setzen, neue Lösungsansätze zu finden und künftig vermehrt in energieeffizienzsteigernde Maßnahmen zu investieren, lesen Sie in der Studie.
Die vernetzte Digitalisierung als Befähiger für Intelligente Produkte und datenbasierte Geschäftsmodelle stellt Unternehmen vor zahlreiche und vielfältige Herausforderungen auf dem Weg durch die digitale Transformation. Zur Unterstützung dieser Unternehmen wurden in den vergangenen Jahren diverse Referenzarchitekturmodelle entwickelt. Eine detaillierte Analyse derselben und insbesondere ihrer Nutzung durch Unternehmen zeigte schnell, dass aktuell bestehende Referenzmodelle große Schwächen in der Praxistauglichkeit aufweisen. Mit dem Aachener Digital-Architecture-Management (ADAM) wurde ein Framework entwickelt, das gezielt die Schwächen bestehender Referenzarchitekturen adressiert und ihre Stärken gezielt aufnimmt. Als holistisches Modell, speziell für die Anwendung durch Unternehmen entwickelt, strukturiert ADAM die digitale Transformation von Unternehmen in den Bereichen der digitalen Infrastruktur und der Geschäftsentwicklung ausgehend von den Kundenanforderungen. Systematisch werden Unternehmen dazu befähigt, die Gestaltung der Digitalarchitektur unter Berücksichtigung von Gestaltungsfeldern voranzutreiben. Die Beschreibung der Gestaltungsfelder bietet einen detaillierten Einblick in die wesentlichen Aufgaben auf dem Weg zu einem digital vernetzten Unternehmen. Dabei stellt das Modell nicht nur eine Strukturierungshilfe dar, sondern beinhaltet mit den Gestaltungsfeldern einen Baukasten, um das Vorgehen in der digitalen Transformation zu konfigurieren. Das Vorgehen differenziert zwischen der Entwicklung der Digitalisierungsstrategie und der Umsetzung der Digitalarchitektur. Drei unterschiedliche Case-Studys zeigen zudem auf, wie ADAM in der Industrie konkret genutzt, welche Strukturierungshilfe es leisten und wie die digitale Transformation konfiguriert werden kann. Durch die Breite und Tiefe von ADAM werden Unternehmen befähigt, den Weg der digitalen Transformation systematisch und strukturiert zu bestreiten, ohne die wertschöpfenden Bestandteile der Digitalisierung außer Acht zu lassen. Dies qualifiziert ADAM zu einem nachhaltigkeitsorientierten Framework, da es die wirtschaftliche Skalierung, die bedarfsgerechte Anpassung und die zukunftsgerichtete Robustheit von Lösungsbausteinen in den Fokus der digitalen Transformation rückt.
Die aufkommende Digitalisierung und Vernetzung von Produktionsprozessen erfordern eine verstärkte Verzahnung von produzierenden Unternehmen, Lieferanten und Kunden. Durch den vermehrten Einsatz intelligenter Sensorik und hochauflösender Datenerfassung über mehrere Standorte hinweg eröffnen sich neue Möglichkeiten zur Effizienz- und Effektivitätssteigerung. Die gerade in der Entwicklung befindliche 5G-Kommunikationstechnologie stellt eine Übertragungstechnologie zur Ermöglichung dieser neuen Produktionsszenarien in der Industrie dar. Derzeit mangelt es jedoch an wirtschaftlich validierten Anwendungsfällen für den Mobilfunk. Ziel des Projekts 5Gang ist daher die Konzeption und Erprobung des Einsatzes von 5G in der Industrie.
The design, planning and control of complex integrated solutions are seen as a key capability of the competitiveness of companies in the future. The integration of complex value systems will be the leading paradigm for future design and key element of learning and innovation processes in the dynamically changing manufacturing and service industries. To meet with this challenges entirely new perspectives and ways of researching and the integrated designing of complex, highly interdependent value delivery systems will be required. Currently dominating single perspective and static frameworks and research methods fall short in this perspective.
Transparenz in Supply-Chains gewinnt durch viele Treiber an Bedeutung. So haben nachhaltiges Wirtschaften sowie ein verantwortungsvoller Umgang mit Ressourcen und Umwelt in der deutschen Gesellschaft einen hohen Stellenwert erlangt. Durch Transparenz und damit eine bessere Produktrückverfolgung wird sichergestellt, dass Nachhaltigkeitsziele unternehmensübergreifend erreicht werden. Des Weiteren benötigen komplexe Wertschöpfungsnetzwerke Transparenz für deren Beherrschbarkeit. Das frühe Teilen von Informationen, wie z. B. hinsichtlich Lieferengpässen, ermöglicht eine höhere Planungssicherheit im gesamten Netzwerk. Um dieses frühe Teilen von Informationen umzusetzen, bedarf es einer unternehmensübergreifenden, informationstechnischen Architektur. Die Blockchain als verteilte Datenbank mit außerordentlicher Datensicherheit, Verfügbarkeit von Informationen in Echtzeit und hoher Verlässlichkeit bietet die technologische Grundlage, die Transparenz in den Lieferketten bis hin zum Endkunden zu erhöhen.
Für dieses Ziel wird im Forschungsprojekt ABChain eine Referenzarchitektur mit notwendigen Schnittstellen definiert, welche die Anforderungen durch die Anwender berücksichtigt und die zu teilenden Informationen beschreibt. Das im Juli gestartete IGF-Vorhaben 21256 N der Forschungsvereinigung FIR e. V. an der RWTH Aachen wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert und läuft noch bis Juni 2022.
Blockchain ist eines der großen Trendwörter der Digitalindustrie. Die damit verbundene Technologie sorgt bereits seit geraumer Zeit für Gesprächsstoff und ist wohl eine der in den vergangenen Jahren am meisten diskutierte digitale Innovation. Außerhalb der Fachkreise von Informatikern, Mathematikern oder Ökonomen ist der Begriff für viele eng mit der Kryptowährung Bitcoin verknüpft. Dabei ist das weltweit verwendbare, dezentrale und digitale Zahlungssystem nur ein Anwendungsfeld für die Blockchain.
Heutige Implementierungsprojekte sind davon geprägt, dass nach dem Go-Live keine Prozesse zur Verfügung stehen, die es ermöglichen, dass neue Anforderungen effizient und kostengünstig umgesetzt werden. Dies resultiert in einem sinkenden Nutzen für die Anwender. Erst, wenn das eingesetzte System durch zahlreiche Workarounds und selbst entwickelte Anwendungen nicht mehr handhabbar ist, werden kostenintensive Anpassungs- und Neueinführungsprojekte angestoßen. Ein Ausweg hieraus kann ein konsequent umgeetztes, kontinuierliches und kurzzyklisches Anforderungsmanagement sein, dass Prozesse und eingesetzte IT-Lösungen deckungsgleich hält.
In der vorliegenden Dissertationsschrift wird ein Referenzmodell für den Digitalen Schatten in der Auftragsabwicklung in der Einzel- und Kleinserienfertigung entwickelt. Hierzu wird ein Datenmodell für den Digitalen Schatten hergeleitet, welches eine durchgängige echtzeitfähige Abbildung von Fertigungsaufträgen in der Auftragsabwicklung sicherstellt. Insbesondere die ortungsbasierte Datenerfassung auf Basis der Geoposition stellt eine Innovation im Vergleich zu bisherigen Ansätzen dar. Weiterhin wird ein Prozess zur Sicherstellung der Datenqualität aufgezeigt, welcher eine Identifikation sowie Korrektur von fehlenden und fehlerhaften Daten auf Basis von Integritätsregeln sowie multimodaler Sensorfusion ermöglicht. Zuletzt werden Gestaltungsempfehlungen zur Umsetzung des Referenzmodells für den Digitalen Schatten in der Auftragsabwicklung durch Verortung der entwickelten Komponenten in einer Gesamtarchitektur, einer IT-technischen Umsetzung sowie eines Vorgehensmodells zur Umsetzung in der betrieblichen Praxis gegeben.
Produzierende KMU stehen aufgrund von zunehmendem Wettbewerb vor der Herausforderung, dass sie mit immer wertigeren und gleichzeitig günstigeren Produkten bei kurzfristigeren Verfügbarkeiten punkten müssen. Ein dabei nicht selten vernachlässigtes Potenzial liegt im Ersatzteilmanagement. Im Rahmen eines Forschungsprojekts des FIR an der RWTH Aachen zur Etablierung eines systematischen Ersatzteilmanagements wurde eine Ist-Analyse von KMU durchgeführt, welche große Nutzenpotenziale aufzeigte.
Im Forschungsprojekt ‚3Dsupply – Intelligentes Ersatzteilmanagement unter Berücksichtigung additiver On-Demand-Fertigung‘ wurde von einem Projektkonsortium aus fünf Partnern aus Industrie und Forschung ein integriertes Dienstleistungskonzept für Logistikdienstleister entwickelt. Bei der zu erwartenden fortschreitenden Marktdurchdringung der additiven Fertigungstechnologien müssen mögliche Konsequenzen für die Logistikbranche frühzeitig erkannt und chancenorientiert genutzt werden. Die Verlagerung der Produktion hin zum Bedarfsort verringert Transportdistanzen und reduziert Lagervorgänge. Dies senkt zwar auch den Transportbedarf, setzt allerdings die korrekte Informationsweitergabe voraus. Im Rahmen des Forschungsprojekts ‚3Dsupply‘ wurde eine Referenznetzwerkstruktur zur dezentralen Ersatzteilversorgung unter Berücksichtigung additiver Fertigungsverfahren konzipiert. Darauf aufbauend wurde ein Softwaretool zur standardisierten Aufnahme von Fertigungsanforderungen und zur Auswahl potenzieller Produzenten erarbeitet. Das neue Dienstleistungskonzept für den Logistikdienstleister basiert auf einem tragfähigen Geschäftsmodell für Kunden, Dienstleister und Produzenten. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem Förderkennzeichen 02K16C162 gefördert. Während der Projektlaufzeit von September 2017 bis Dezember 2020 wurde das Projekt vom Projektträger Karlsruhe betreut.
Der Einsatz Intelligenter Produkte versetzt produzierende Unternehmen in die Lage, ihre Kunden auf Basis der entstehenden Nutzungsdaten zu verstehen und daraus erfolgreich Mehrwertdienste abzuleiten. Im Rahmen der neuen Konsortialbenchmarkingstudie ‚Intelligente Produkte‘ wollen wir gemeinsam mit einem Konsortium aus unterschiedlichen Industrieunternehmen die technische Umsetzung Intelligenter Produkte und die dazugehörigen Mehrwertdienste sowie Aspekte der wirtschaftlichen Realisierung im Rahmen eines erfolgreichen Geschäftsmodells beleuchten.
Vernetzte Maschinen, Condition Monitoring, Unikate in Serie - die Liste der Begriffe, die im Maschinen-und Anlagenbau mit Industrie 4.0 in Verbindung gebracht wird, ist lang. Letztendlich ermöglichen die einzelnen genannten Anwendungsbeispiele vor allem eines: die Potenziale der in Unternehmen anfallenden Daten an den richtigen Stellen zu nutzen. Das Ziel muss daher die ganzheitliche Integration aller relevanten Daten im Unternehmen sein -und darüber hinaus.
Zusammenarbeit verschiedener Supply-Chain-Partner und ein überbetrieblicher Datenaustausch stellen wesentliche Erfolgsfaktoren für Unternehmen in komplexen Netzwerken dar. Mangelnder Datenaustausch und daraus resultierende Informationsdefizite führen dagegen zu Problemen in Lieferketten. In diesem Beitrag wird ein Assistenzsystem zur Bewertung und Gestaltung von Offenheit und Vertrauen zwischen Supply-Chain-Partnern vorgestellt.
Manufacturing companies face the challenge of selecting digitalization measures that fit their strategy. Measures that are initiated and not aligned with the company’s strategy carry the risk of failing due to lack of relevance. This leads to an ineffective use of scarce human and financial resources. This paper presents a target system to help companies select relevant digitalization measures compliant with their strategy for IT-OT-integration projects. The target system was developed based on literature research and expert interviews, and later validated in two use cases. The target system considers the goals of production companies and combines them with digitalization measures. The measures are classified by different maturity levels required for their realization. Thus, the target system enables manufacturing companies to evaluate digitalization measures with regards to their strategic relevance and the required Industrie 4.0 maturity level for their realization. This ensures an effective use of resources.
The number of available technologies is constantly rising. Be it additive manufacturing, artificial intelligence (AI) or distributed ledger technologies. The choice of the right technologies may decide the fate of a company. Due to the overwhelming amount of information sources, regular technology market research becomes increasingly challenging, especially for SMEs. In order to assist the technology management process, the authors will introduce the architecture of an automated, AI-based technology radar. The architecture will automatically collect data from relevant sources, assess the relevance of the respective technology (i.e. their maturity level) and then visualize it on the radar map.
One of the major challenges for the use of the Blockchain technology in industrial applications is th elack of existing standards. They ensure the interoperability of sensors, machines and the data-sharing between stakeholders within a food supply chain. Existing Blockchain-independent implementations of technologies for increasing transparency in supply chains use communication standards whose transferability to Blockchain applications has not yet been analysed sufficiently.
Die nächste Generation der drahtlosen Konnektivität, 5G, wird zu einem allgegenwärtigen Thema in der Industrie, ist aber immer noch Gegenstand vieler Mythen und Missverständnisse. Durch die Möglichkeit der maschinengestützten Kommunikation gehen die Fähigkeiten von 5G weit über mobiles Breitband hinaus. Dies ebnet den Weg für zahlreiche neue Anwendungsfälle insbesondere in der Industrie. Dieser Artikel betrachtet die disruptive Wirkung und Bedeutung von 5G aus der Perspektive der angewandten Forschung.
Die Dezentralität ist einer der bedeutsamsten Aspekte der Blockchain-Technologie. Dennoch gibt es große Unterschiede in der Dezentralität verschiedener Blockchain-Applikationen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, eine strukturelle und funktionelle Durchdringung des Aspekts der Dezentralität zu erreichen und Eigenschaften zu finden, die es ermöglichen verschiedene Blockchain-Applikationen in ihrer Dezentralität zu differenzieren. Der vorliegende Beitrag legt dar, dass die Datenverteilung und die Zugangsberechtigungen (Lese- und Schreibzugang) entscheidende Eigenschaften für die Dezentralität der Blockchain Applikationen sind. Diese Eigenschaften werden mithilfe eine morphologische Analyse untersucht und es wird ein detaillierter Überblick über die verschiedenen Ausprägungen der genannten Eigenschaften und der Auswirkungen auf die Dezentralität gegeben.
Die digitale Transformation hat mittlerweile alle Wertschöpfungsstufen im industriellen Sektor erfasst. So ist ein großer Teil aktuell produzierter Maschinen bereits mit Sensorik und Software ausgestattet und kommuniziert über digitale Infrastrukturen. Stetig sinkende Kosten für Sensorik , Vernetzungstechnologien, Rechen- und Speicherleistung erlauben Unternehmen die wirtschaftliche Erhebung und Verarbeitung von Daten in einem bisher nicht gekannten Ausmaß. Diese Veränderungen durch Digitalisierung und Industrie 4.0 müssen Unternehmen als Chance für den industriellen Service nutzen.
Zeugnis der Reife
(2018)
Aktuell sehen sich deutsche Unternehmen damit konfrontiert, dass ihre bisherigen Produktionsabläufe und Arbeitsweisen immer weniger mit der Digitalisierung und den damit veränderten Maßstäben des 21. Jahrhunderts mithalten können. Neue innovative Lösungen werden benötigt, um produktiv voranzugehen und den Wandel für sich zu nutzen.
Insbesondere mittelständische Unternehmen weisen starke Defizite in der digitalen Vernetzung ihrer Produktion auf. Im Rahmen des industrienahen Forschungsprojekts DaFuER werden die State-of-the-Art-Methoden zur Datenfusion und Fehlerreduzierung bei datengetriebenen Rückmeldeprozessen näher analysiert und in industriellen Use-Cases validiert. So wird die Datenfusion auch im Alltag für reale Produktionsprozesse von kleinen und mittleren Unternehmen weiter erschlossen. Weiterhin werden häufig fehlerhafte Rückmeldedaten in Prozessen sowie mögliche Optimierungspotenziale aufgezeigt.
Störungen und Änderungen des Produktionssystems führen zu Kosten und Aufwänden, bieten jedoch auch die Chance zur kontinuierlichen Verbesserung.
Um Änderungsanfragen zu erfassen, können etablierte Ansätze genutzt werden. Diese vernachlässigen jedoch die Anforderungen, denen sich ein Produktionssystem im Zeitalter der Digitalisierung ausgesetzt sieht. Der vorliegende Beitrag stellt einen Ansatz zur standardisierten Erfassung von Änderungsanfragen vor, welcher die Ausgangsbasis für die Bewertung von Änderungsanfragen in bestehenden IT-Systemen bietet.
Machine Learning
(2019)
Raus aus der Schockstarre!
(2019)
Nie war die Stellung von vermeintlichen Marktführern unsicherer als im Zeitalter der Digitalisierung. Die neuen technischen Möglichkeiten, in innovativen Geschäftsmodellen Wert aus der explodierenden Datenmenge zu schöpfen, wirbeln den Markt durcheinander. Wer mit dem technischen Wandel nicht mitgeht, riskiert, rasch abgehängt zu werden. Die gute Nachricht: Der Weg zur Industrie 4.0 ist ein Weg der kleinen Schritte. Überschaubare Maßnahmen heute sind allemal besser als der ganz große Wurf übermorgen.
Eine Herausforderung für produzierende Unternehmen in der Entwicklung intelligenter Produkte besteht darin, dass die Zielstellung, die mit einem intelligenten Produkt verfolgt wird, nicht expliziert ist. Zudem ist oftmals nicht spezifiziert, in welchem Anwendungsfall ein intelligentes Produkt agieren soll. Produzierende Unternehmen benötigen Unterstützung, um eine zielorientierte und folglich wirtschaftliche Melioration existierender Produkte zu gewährleisten. Ebendiese Melioration wird im Kontext von intelligenten Produkten als Smartifizierung bezeichnet und stellt damit einen Entwicklungsprozess dar, der ein bestehendes Produkt als Ausgangssituation im Sinne einer Anpassungskonstruktion expliziert. Die originäre Produktfunktion wird folglich nicht verändert, sondern das Produkt um digitale Funktionen und Dienstleistungen erweitert. Der Artikel befasst sich daher erstens mit der Beschreibung generischer Ziele für den Einsatz intelligenter Produkte im Maschinenbau. Eine Zusammenstellung und Erläuterung solcher Ziele unterstützt Unternehmen, eine Präzisierung der Zielfestlegung in der Initiierungsphase eines Smartifizierungsprojekts durchzuführen. Zweitens wird unter Anwendung der Ziel-Mittel-Beziehung ein Anwendungsfall intelligenter Produkte beschrieben. Abschließend werden beide Aspekte in einer Methode zusammengefasst, wie mittels Ziel- und Anwendungsfallbetrachtung Anforderungen abgeleitet und wie diese Elemente in Vorgehensmodelle der Produktentwicklung eingebettet werden können. Exemplarisch wird anhand eines Energiekompensators aufzeigt, wie die Methode und die sich daraus ableitenden Ergebnisse im Smartifizierungsprozess zur Entwicklung eines intelligenten Energiekompensators eingesetzt werden.
Since 2016, the “Digital in NRW” Competence Centre has been supporting SMEs in the manufacturing industry in designing their individual digital transformation. With an Industry 4.0 maturity assessment, we define the status quo of SMEs, derive SME-specific measures from this, develop a digitalization roadmap and accompany the SME transformation. This paper presents the results of the four-year SME support. By analyzing the results of all maturity assessments, potential analysis and design workshops, we present the most frequent and most effective measures for a successful digital transformation of SMEs. The result of the paper is an action guideline for SMEs to initiate their own digital transformation based on formalized experience.
The technical development of the 5G mobile communication technology has been successfully completed. Now, vendor companies struggle with the analysis of industrial application and sales strategies as well as the development of business cases for their customers. Since this challenge is faced by many technology providers with innovative technologies in the “trough of disillusionment”, FIR’s information technology management has developed a methodology to bridge the gap, based on the example of 5G. This paper presents a methodology for identifying applications and defining business cases to select the most profitable ones. We also validate the methodology in the 5Gang research project.
Zahlreiche industrielle Anwendungsfälle insbesondere bei
empfindlichen Gütern, erfordern eine hohe Transparenz und
Zuverlässigkeit der Produktions- und Prozessdaten. Relevant
ist dies insbesondere bei Gewährleistungsrisiken im Falle
unsachgemäßer Handhabung oder als gesetzliche Anforderung.
Das Erreichen einer hohen Rückverfolgbarkeit und Transparenz
von sicherheitskritischen Teilen in der Automobilindustrie oder
die Gewissheit der Einhaltung einer ununterbrochenen Kühlkette
in der Lebensmittelindustrie sind nur zwei Beispiele dafür.
Im Zusammenhang mit dem digitalen Vertragsmanagement
ist ein hohes Maß an Vertrauen erforderlich. Auftragnehmer
müssen die bereitgestellten Informationen korrekt handhaben
und die Fertigung unter Einhaltung der Vertragsbedingungen
durchführen, sowie ausschließlich die vereinbarte Menge
an Produkten herstellen. Die Gewissheit, dass die für die Produktion
verwendeten Teile und Materialien den vereinbarten
Qualitätsstandards entsprechen, ordnungsgemäß behandelt
sowie Prozessspezifikationen berücksichtigt werden, sind
grundlegende Inhalte, die es sicherzustellen gilt. Die Kenntnis
von Lieferverzögerungen aufgrund gültiger Informationen gibt
produzierenden Unternehmen die Möglichkeit, ihre Zeitpläne
zu ändern, um Verzögerungen zu vermeiden.
Die fortwährende Digitalisierung sämtlicher Industriezweige macht auch vor kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) der Logistikbranche nicht Halt und fördert so den Aufbau neuer und bis dato unkonventioneller Vertriebswege. Im Projekt 'Fit4Platform' wird dazu ein öffentliches, frei nutz-bares Entscheidungstool zur Auswahl der passenden Logistikplattform entwickelt und durch Um-setzungsstrategien zur Einführung und Nutzung ergänzt. Logistikdienstleister haben so die Möglichkeit, effizient die richtige Plattform für ihr Geschäftsmodell zu selektieren und aufwandsarm zu implementieren. In der ersten Phase des Projekts werden die derzeitigen Plattformlösungen am Markt evaluiert und über Morphologien den Bedarfen der Logistikbranche gegenübergestellt.
Aktuell ist noch nicht geklärt, wie sich das Zusammenwirken von Menschen und betrieblichen Anwendungssystemen bei der Bearbeitung der Aufgaben der PPS nach der Umsetzung von Industrie 4.0 entwickelt. Zur Systematisierung der Auswirkungen von Industrie 4.0 auf die PPS werden in diesem Beitrag die sechs Reifegradstufen des acatech Industrie-4.0-Maturity-Index mit der Aufgabensicht des Aachener PPS-Modells kombiniert und die Reifegradstufen für ausgewählte Unteraufgaben der PPS spezifiziert.
Process-Mining
(2020)
Anwendungsfallspezifische Analyse von Übertragungstechnologien für das digital vernetzte Unternehmen
(2020)
In der jüngsten Vergangenheit haben Drahtlos-Technologien im Vergleich zu kabelbasierten Technologien hinsichtlich wichtiger technischer Eigenschaften deutlich aufgeholt. Außerdem ermöglichen sie die Umsetzung von vollkommen neuen Anwendungsfällen. Drahtlos-Technologien stehen jedoch noch immer deutlich hinter den kabelbasierten Technologien zurück und erreichen nicht den Implementierungsgrad, der zum Ausschöpfen des verbundenen Potenzials notwendig ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Technologie-Auswahlverfahren entwickelt, um diesem Problem entgegenzuwirken. Darüber hinaus wurden Anwendungsfälle und deren Anforderungen sowie industrierelevante Technologien beleuchtet. Auf diese Weise wurde eine Zuordnung von Anwendungsfall-Klassen zu potentiell geeigneten Technologien erreicht.
Im Rahmen der Industrie 4.0 gewinnen Dienstleistungen im Maschinen- und Anlagenbau immer mehr an Bedeutung. Gerade in Zeiten stagnierender, gesättigter Märkte sind sie Mittel zur Differenzierung gegenüber dem Wettbewerb und bringen höhere Margen als das physische Produkt. Der Wandel zum Lösungsanbieter, die Servitization der produzierenden Branche, wird durch die Digitalisierung verstärkt. Die zunehmende Vernetzung mit dem Kunden ermöglicht neue Formen der Wertschöpfung. Lösungsanbieter fokussieren dabei in erster Linie eine Verbesserung des ganzheitlichen Kundennutzens. SGMs umfassen darüber hinaus datenbasierte Dienstleistungen, die durch regelmäßige Updates kontinuierlich für ein digital erfasstes Nutzungsprofil optimiert werden. Somit ermöglichen SGM die Realisierung der durch den digitalen Wandel entstandenen aber bisher nicht genutzten Potenziale. Viele Industrieunternehmen sehen sich den Herausforderungen nicht gewachsen, die mit der Komplexität und der Gestaltung derartiger kundenspezifischer Lösungen einhergehen.
This research shines a light on the problem of slow moving inventory and obsolete stock. Obsolete stocks is a dead weight for companies, with a high probability of a write-off, tied up captial and warehouse space. The main motivation of this research is the high amount of accumulated obsolete stocks in satellite warehouses across the globe. The main objective of this research is to minimize obsolete stock and understand the insidious transformation of slow movers into obsolete stock as well as prevention of this transformation in the future. Moreover the research will also lightly touch upon visualtization of data using business intelligence using Power BI software.
The two princples of this thesis are : complete disposal and preventing write-off of obsolete stocks and managing net inventory levels of slow movers to prevent their transformation to obsolete stock. This research focuses on creating a network between satellites to alleviate the obsolete stock.
The aim of the related research project eCloud is to enable small and medium sized enterprises (SMEs) to implement flexible energy management without in-depth energy knowledge and with little distraction from day-to-day business, which is prepared for current and future challenges in the field of energy use. The overall result is a validated prototype for a plug and automate capable (i.e. without implementation effort) operational energy management, which can be successively set up in SMEs based on a cloud platform. Through its gradual and modular implementation, energy management meets the individual needs of each company and contributes to energy system transformation and climate protection by reducing energy costs and greenhouse gas emissions by up to 25%. In total, three expansion stages are available with the levels of monitoring, load management and grid usage, which consist of various Software as a Service (SaaS) modules from the cloud that can be retrieved as required. Thus, the user only needs a minimal hardware intervention in his production and saves a complex IT infrastructure. The methodology developed has been successfully applied by two user companies so far. This proves the effectiveness of the method.
This paper addresses the challenge of a systematic requirement-oriented configuration and selection of cyber physical systems (CPS) for SMEs. As the key technologies of realizing the digitalization and interconnection of production processes, manufacturing companies have realized the potential benefits brought by CPS. However, due to the
complexity and fast development of CPS technology, it is difficult for SMEs, which lack expertise and financial resources, to select the appropriate CPS technologies meeting both functional and financial requirements. To overcome the issue, an online matching platform is developed to let SMEs express their needs and assist them onceptualize
the individual CPS. This paper presents the matching methodology of the matching platform, which can not only match technical characteristics but also evaluate economic potentials. Then, it was demonstrated by a tracking and tracing use case in the end-of-line assembly of a small-sized German electric automobile manufacturer.
Die Variantenfließfertigung ermöglicht die Herstellung konfigurierbarer Produkte bei kurzen Durchlaufzeiten und geringen Beständen. Im Vergleich zu anderen Organisationsformen der Produktion gestaltet sich die Produktionsplanung und -steuerung aufgrund der Variantenvielfalt als anspruchsvoll. Im vorliegenden Beitrag wird der erste Schritt einer Methodik vorgestellt, welche für die Konfiguration der Reihenfolgeplanung entwickelt wurde.
The industrial food production is currently caught between the increas-ing demands of numerous stakeholders, economic profitability and the challenges of digitization. A solution to face these various challenges can be seen in the aggregation of data into higher-value, independent data products that can be of-fered and sold on a buyer's market. Large amounts of heterogeneous data are already available in the value chain of the industrial food production, e.g. throughout the data-driven harvesting of primary products, further processing by interconnected production facilities and the information-intensive product distri-bution to end consumers. However, the data is usually only evaluated and used locally for the optimization of internal processes or, at the most, within compre-hensive partnerships. The purpose of this paper is to identify new revenue oppor-tunities for current and future players in the industrial food production by using data as an independent economic good (data products). For this purpose, scenar-ios for the development and use of data products via Industrial Internet of Things platforms are developed for a food technical reference process, the industrial chocolate production and its value chain. On this basis, examples for different types of data products and their value propositions are derived. The results can not only serve food producers and relevant stakeholders but all industrial produc-ers as an input for the future, yield-increasing orientation of their business models.
Unvorhergesehene Störungen gefährden in vielen Fällen den Kundenliefertermin. Die Produktionssteuerung hat die Aufgabe, effektiv und effizient auf diese kurzfristigen Störungen zu reagieren. Der Entscheidungsprozess beruht jedoch häufig auf einer qualitativen Analyse einer komplexen Situation anhand subjektiver Einschätzungen durch den Produktionsplaner. Zur Verbesserung der Entscheidungsfindung stellt dieser Beitrag eine App vor, die auf Basis von Echtzeitdaten und einer Simulation des Produktionssystems eine quantitative Entscheidungsfindung ermöglicht.
In diesem Paper wird eine Architektur für Kommunikationsnetze für industrielle Anwendungen vorgestellt, die neue 5G-Technologien mit vorhandener Kommunikationstechnik auf der Feldbusebene kombiniert. Diese Architektur verbindet private und öffentliche Mobilfunknetze mit lokalen Funktechnologien, um einen flexiblen Aufbau zu ermöglichen, der in der Lage ist, viele industrielle Anwendungsfälle zu unterstützen. Es wird gezeigt, wie die Errungenschaften, die mit der neuen 5G-Technologie eingeführt werden, einen großen Bereich der industriellen Anforderungen erfüllen können. Weiterhin werden relevante Anwendungsfälle beschrieben und eine Gesamtsystemarchitektur vorgeschlagen, welche nicht nur die technischen, sondern auch die funktionalen Anforderungen, welche von den spezifischen Anwendungen heutiger und zukünftiger Herstellungsprozesse gestellt werden, erfüllen kann.
Im Forschungsprojekt 'railconnect' erarbeitet ein Konsortium aus Industrievertretern und dem FIR an der RWTH Aachen als Forschungseinrichtung die Hebung von Digitalisierungspotenzialen im Schienengüterverkehr. Im Zuge dessen wird der aktuell stark analog geprägte Prozess der Zugabfertigung digitalisiert und eine Kollaborationsplattform für mehr Transparenz und Steigerung der Zusammenarbeit geschaffen. Neben den aktuellen Herausforderungen der Bahnbranche werden der Lösungsansatz von railconnect sowie der Lösungsweg beschrieben.
Während in der Vergangenheit dazu einzelne Systeme für die verschiedenen Bereiche im Unternehmen ausgewählt und eingesetzt wurden, wird eine übergreifende sowie einheitliche Datenbasis und Systemlandschaft vor dem Hintergrund steigender Ansprüche an die Nutzung von Daten immer wichtiger. Separat ausgewählte, nicht aufeinander abgestimmte und daher uneinheitliche Systeme, die im Wildwuchs entstanden, werden dieser Anforderung nicht gerecht. Zukünftig werden homogene IT-Systemlandschaften immer wichtiger, damit eine einheitliche Datenbasis vorgehalten werden kann und die Pflege redundanter Systeme reduziert wird. Eine ganzheitliche Betrachtung der betrieblichen IT-Systemlandschaft bei der Auswahl und Überarbeitung von betrieblichen Anwendungssystemen hilft dabei, diese Potenziale zu heben.
Die Implementierung von Business-Software ist für Unternehmen immer mit großen Herausforderungen verbunden. Nicht zuletzt durch Bestrebungen wie Industrie 4.0 ist Software immer tiefer in den Unternehmen verankert und aus den Prozessen und der täglichen Arbeit nicht mehr wegzudenken. Werden diese Systeme dann in aufwändigen Projekten aktualisiert, angepasst oder sogar ersetzt, bedeutet dies einschneidende Änderungen im gesamten Unternehmen.
Sales-Service - Analytics-basierte Vertriebsunterstützung für Servicetechniker im Maschinenbau
(2020)
Das Projekt hatte zum Ziel, Servicetechniker in den aktiven Vertrieb von Services und Produkten zu integrieren und damit das Vertriebspotenzial aus ihrer regelmäßigen und intensiven Kundeninteraktion zu nutzen. Der Zielstellung standen dabei die in Abbildung 1 dargestellten Hürden gegenüber, welche durch das Projekt gelöst wurden. Hierzu wurde Analytics-basierte Vertriebsunterstützung für Servicetechniker (Algorithmen für Open Source-Software) gestaltet, die ihnen die notwendigen Vertriebsinformationen bereitstellt. Zudem werden Aufbau- und Ablauforganisation (Blueprints & Referenzprozesse) sowie die entsprechenden Managementinstrumente (Balanced Scorecard & Anreizsystem) für einen vertriebsorientierten Service entwickelt. Dabei gliederte sich das Vorgehen in acht Arbeitspakete, welche von den Forschungseinrichtungen nach der beschriebenen Aufteilung, jedoch in enger Verzahnung miteinander, bearbeitet wurden.
5G, das Kürzel hinter dem sich die kommende fünfte und damit neueste Mobilfunkgeneration verbirgt, ist aktuell nicht zuletzt wegen der diesjährigen Versteigerung der ersten Frequenzen durch die Bundesnetzagentur ein Thema, über das in den Medien ausführlich berichtet wird. Verglichen mit der Einführung früherer Mobilfunkgenerationen ist der Hype jedoch diesmal besonders groß, denn zum ersten Mal liegt das Hauptinteresse an den Potenzialen der neuen Technologie nicht mehr nur beim privaten Endnutzer.
3D-Druck in der Lieferkette
(2018)
Forschung trifft Praxis zu Themen um die inner- und überbetriebliche Datenintegration. Man könnte meinen, die Problematik der inner- und überbetrieblichen Datenintegration sei ein alter Hut. Bereits seit mehr als 20 Jahren existieren Konzepte wie EDI (Electronic-Data-Interchange) und EAI (Enterprise-Application-Integration). Dennoch ist die reale Handhabung dieser Problematik nach wie vor ein großes Thema für Unternehmen - und das weitgehend branchenübergreifend. Im Rahmen der Veranstaltung werden diese Themen mit Anwendern und Experten diskutiert. Neben dem Networking-Dinner am Vorabend und interessanten Vorträgen aus der Praxis und Wissenschaft am Veranstaltungstag werden zur Eröffnung des Smart-Objects-InnovationLabs die Arbeiten des FIR zur Verbesserung und Automatisierung des über-, aber auch des innerbetrieblichen Informationsflusses anhand eines Praxisbeispiels veranschaulicht.
Die Frage nach der Notwendigkeit von SG-Netzen beantwortet sich
aus den aktuellen Anforderungen an die Industrie: Besonders die
stetig steigende Nachfragedynamik auf Kundenseite nach immer
neuen Produkten und Varianten stellt Unternehmen vor die hlerausforderung,
ihre Prozesse effizienter zu gestalten und Produkte
sowie Dienstleistungen stärker zu individualisieren und zu vernetzen.
Dies erfordert einen hohen Grad an Flexibilität undjransparenz
entlang derWertschöpfungskette.
Data Driven Services
(2020)
Influenced by the high dynamic of the markets and the steadily increasing demand for short delivery times the importance of supply chain optimization is growing. In particular, the order process plays a central role in achieving short delivery times and constantly needs to evaluate the trade-off between high inventory and the risk of stock-outs. However, analyzing different order strategies and the influence of various production parameters is difficult to achieve in industrial practice. Therefore, simulations of supply chains are used in order to improve processes in the whole value chain. The objective of this research is to evaluate two different order strategies (t, q, t, S) in a four-stage supply chain. In order to measure the performance of the supply chain the quantity of the backlog will be considered. A Design of Experiments approach is supposed to enhance the significance of the simulation results.
Maschinen und Anlagenbauer in Deutschland sind auf Produktinnovationen sowie auf eine hohe Flexibilität und Individualisierung der Produktion angewiesen, um im Wettbewerb zu bestehen. Technische Innovationen und die Berücksichtigung kundenindividueller Anforderungen rechtfertigen das benötigte Preispremium der Produkte, das ein Überleben sichert. Die konsequente Ausrichtung am Kunden erfordert dabei ständige Initiativen zur Veränderung von Produkten und Produktionsprozessen. Diese werden zumeist als Projekte organisiert. Projekte sind gekennzeichnet durch die Einmaligkeit der Aufgabenstellung, die Vorgabe von Zielen sowie die Festlegung finanzieller, terminlicher und personeller Rahmenbedingungen.
Immer noch ist es um die Zufriedenheit der Kunden mit der Qualität von Diestleistungen hierzulande nicht gut bestellt. An der Verbesserung dieses Zustands müssen wir arbeiten, in den Unternehmen, in den staatlichen Organisationen und in den Bildungseinrichtungen, denn die Frage, ob und wie wir den Wandel zur uneingeschränkten Servicegesellschaft bewältigen - der ohne eine konsequente Digitalisierung der Wertschöpfung unmöglich ist -, hat auch entscheidenden Einfluss auf die Zukunft des Wirtschaftsstandorts Deutschland.
Vor dem Hintergrund stark wachsender Absatzzahlen in der Windenergiebranche steht Nordex als Hersteller von Windenergieanlagen vor der Aufgabe, auch die Strukturen der Service-Logistik dem angestrebten Wachstum für die kommenden Jahre anzupassen. Eine elementare Frage ist dabei, ob die heutige Distributionsstruktur sowohl dem wachsenden Markt als auch den steigenden Ansprüchen der Kunden hinsichtlich Verfügbarkeit der Anlagen genügen kann. Das Forschungsinstitut für Rationalisierung (FIR) wurde daher von der Nordex Energy beauftragt, die bestehende Netzwerkstruktur mit alternativen Strukturszenarien zu bewerten.
Der Wahre Wert
(2008)
Zur Beantwortung der Frage, welchen Beitrag die betriebliche Instandhaltung für den Unternehmenserfolg leistet, fehlt häufig das Wissen über die tatsächliche Leistung der Instandhaltung, etwa die Verfügbarkeit der Anlagen, Instandhaltungskostenrate, Reparaturzeit, Planerfüllung etc. Zur Schaffung der hier notwendigen Tranzparenz hat sich in der Praxis die Einführung sog. Performance Managementsysteme wie beispielsweise der Balanced Score Card (BSC) bewährt. In diesem Beitrag wird ein am FIR entwickeltes Softwaresystem zur Umsetzung der BSC vorgestellt, das nun auch auf das Anwendungsfeld Instandhaltung adaptiert wurde.
People with tremor find it often very difficult to use IT services and therefore attain very low levels of effectiveness, efficiency and satisfaction, when doing so. The currently available user interfaces do not guarantee sufficient precision for information input. Individuals suffering from intention tremor show a significant worsening when moving towards a button, precisely because target-oriented movements produce shaking in the affected body parts. For this target group a new method regarding the information input has been developed and evaluated. This technique enables the persons concerned to input information on a touch screen by using a wiping movement. Variations caused by the tremor are compensated with a continuous movement rather than a single direct movement towards a target field. Moreover, the screen surface causes a significant friction that helps to damp tremor forces. The user input can be identified by the computer with high accuracy by means of special heuristics which also assist barrier free access among the target group.
Progress in the development of small electric and hybrid aircraft promises business opportunities for thin-haul air mobility services. In order to develop demand-oriented flight plan scenarios for Germany, this paper presents a model to estimate the marked volume of thin-haul air mobility. To quantify the potential demand, our model includes the steps of trip generation, trip distribution and mode choice. Trip generation and distribution takes place between 412 geographic subdivisions of Germany and is based on calibrated traffic forecast data for the year 2030. For the first time the five relevant modes of transport, namely: car, intercity train, intercity bus, commercial aircraft and thin-haul air mobility services, have been included in one model. The step of choosing the transport mode is implemented via a generalized cost approach, taking into account travel costs and travel time. Additionally, route modeling of all transport modes is enhanced by real market data using large-scale data readouts of web interfaces. As primary result we predict a market share of 6 % or 81 million trips per year for thin-haul air mobility services. The demand concentrates on a small number of airports: 30 % of the trips are estimated to be between only 20 airports. Hubs and main routes are identified to offer the potential for scheduled air services.
The shop floor is a dynamic environment, where deviations to the production plan frequently occur. While there are many tools to support production planning, production control is left unsupported in handling disruptions. The production controller evaluates the deviations and selects the most suitable countermeasures based on his experience. The transparency should be increased in order to improve the decision quality of the production controller by providing meaningful information during his decision process. In this paper, we propose a framework in which an interactive production control system supports the controller in the identification of and reaction to disturbances on the shop floor. At the same time, the system is being improved and updated by the domain knowledge of the controller. The reference architecture consists of three main parts. The first part is the process mining platform, the second part is the machine learning subsystem that consists of a part for the classification of the disturbances and one part for recommending countermeasures to identified disturbances. The third part is the interactive user interface. Integrating the user’s feedback will enable an adaptation to the constantly changing constraints of production control. As an outlook for a technical realization, the design of the user interface and the way of interaction is presented. For the evaluation of our framework, we will use simulated event data of a sample production line. The implementation and test should result in higher production performance by reducing the downtime of the production and increase in its productivity.
Es geht um die Entwicklung eines Software-Tools zur Unterstützung bei der Auswahl von geeigneten 3D-Druckdienstleistern im Kontext der additiven Ersatzteillogistik. Im Fokus steht der Logistikdienstleister als potentieller Nutzer des Softwaretools. Das Softwaretool erfüllt zwei zentrale Funktionen: Überprüfung ob ein Ersatzteil additiv gefertigt werden soll und Auswahl eines konkreten Produzenten durch Matchingalgorithmus.
Digitalisierung beschleunigt die Entstehung und den Umfang von Informationen und bietet gleichzeitig neue Möglichkeiten diese gewinnbringend zu nutzen. In Zusammenarbeit mit Industriepartnern und dem FIR hat das Center Connected Industry eine Auto-ID Lösung für die Instandhaltung entwickelt und in der angeschlossenen Demonstrationsfabrik getestet. Relevante Informationen werden dem Bediener bis zur Komponentenebene mobil und teilindividuell bereitgestellt, was zu einer Effizienzsteigerung der Prozesse führt.
Die produzierende Industrie in Deutschland hat das Zeug zur Digitalmacht - der Weg dahin ist für viele Unternehmen jedoch noch weit. Verspricht die tiefgreifende Verflechtung von Informations- und Kommunikationstechnologien in Form von Industrie 4.0 die Hebung enormer wirtschaftlicher Potenziale, ist die Realität heute eine andere. Die sich vermehrt bietenden technologischen Möglichkeiten werden aktuell insbesondere zur internen Optimierung existierender Prozesse eingesetzt. Eine datenbasierte Prozessverbesserung allein stellt allerdings noch kein digitales Geschäftsmodell dar. Die Digitalangebote besetzen bestenfalls Nischen in den Leistungsportfolios der Unternehmen. So stagniert die digitale Transformation in der produzierenden Industrie.
Bis heute lässt sich kein signifikanter Beitrag von Industrie 4.0 zu finanziellen Unternehmenskennzahlen nachweisen. Die mit dem Verkauf physischer Produkte und den korrespondierenden After-Sales-Leistungen erzielten Erlöse sinken in den letzten Jahren kontinuierlich. Der Erfolg von neuen, datenbasierten Dienstleistungen, mit denen die Investitionen in Industrie 4.0 monetisiert werden können, ist daher kritisch. Dazu hat das FIR gemeinsam mit Industriepartnern auf Basis von DevOps und Lean-Start-Up-Methoden das Entwicklungsvorgehen "Smart Service Engineering" erarbeitet.
The evaluation of the maturity level of the participating companies has provided an initial insight into the degree of implementation and the upcoming challenges of Industrie 4.0 in Mexico. The assessment shows that Mexican companies have built the necessary foundation to start their digital transformation. Challenges now lie in establishing an integrated IT landscape that makes it possible to generate a digital shadow of the entire company. In order to leverage the potential of this technological development, it is necessary to work in parallel on an even more flexible organizational structure and an innovation-promoting Culture.
In order to strategically plan the digital transformation of a manufacturing company, a detailed analysis of the company's maturity level must be carried out. The basic dimensions of such an analysis were presented in the present paper. The Industrie 4.0 Maturity Index offers a framework that identifies approximately 50 individual capabilities required for the systematic implementation of Industrie 4.0 and groups them into the four dimensions discussed in this paper. Only an analysis of a company's key processes at this level of detail can form the basis for a sound investment decision and a roadmap that outlines the steps towards its digital transformation for the upcoming years.
Management Summary: RTLS 2.0 - ERP-Systeme mittels Echtzeitlokalisierung berührungslos bedienen
(2017)
Globalisierung und Transparenz über Wettbewerber erhöhen den Konkurrenzdruck in der Wirtschaft weiter. Gleichzeitig versprechen Big Data, Data-Analytics und ähnliche Verfahren, die Produktivität genauso zu erhöhen, wie sie bereits den Einzelhandel und das Web verändert haben. Allerdings ist hierfür eine möglichst vollständige Datenerfassung notwendig. Lagerabgänge und Ist-Daten manuell zu erfassen, ist aufwendig und fehleranfällig. In einem Kooperationsprojekt des Ceter Enterprise Ressource Planning werden ERP-Systeme und ein Real-Time-Location-System (RTLS) so gekoppelt, dass Sensordaten entsprechende Informationen im ERP-System erzeugen.