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A large number of product-accompanying services in the machinery and plant engineering industry is based on the cross-company exchange of data and information. By providing services, additional sales potential on the manufacturer side as well as far-reaching product and process advantages for appliers can be reached. However, the necessary cross-company exchange of information is nowadays limited due to a lack of trust in the interacting partner and the applicable existing technologies, which results in significant losses in the terms of business potential. The uncovering of this potential now seems to be made possible by the use of the Blockchain technology. Through the key factors security, immutability, transparency and decentralisation, it serves as an enabler for cross-company communication and product-accompanying services. The technological implementation of a Blockchain can take on a broad spectrum of attributes, which can lead to decisive restrictions for the execution of services. This justifies the necessity for a qualified and context-related assessment of service-types-individual specifications and the resulting requirements on the system. Within the scope of this paper, different types of product-accompanying services are identified and analysed regarding their requirements for a Blockchain-based machinery and plant connection. This can serve as a basis for a qualified and goal-oriented configuration of the Blockchain.
Die Blockchain-Technologie (BCT) ist eine der vielversprechendsten Technologien der Gegenwart, die in Zukunft insbesondere für produzierende Unternehmen eine noch größere Bedeutung haben wird, um die unternehmensübergreifende Zusammenarbeit zu verbessern und Prozesse gegenüber dem Kunden transparenter zu gestalten. Trotzdessen wird die BCT als vertrauensschaffendes Instrument noch nicht in der Breite angewendet. In diesem Beitrag werden neben den Potenzialen die Herausforderungen für den Einsatz der BCT erörtert und auf Basis des St. Gallener Management-Modells ein Lösungskonzept hergeleitet, welches dem potenziellen Anwender der BCT mögliche Anwendungsszenarien aufzeigt.
Schlüsselfaktoren für den industriellen Einsatz Additiver Fertigung in produzierenden Unternehmen
(2020)
Die Additive Fertigung (AM) ist insbesondere als Hilfsmittel bei der Produktentwicklung weit verbreitet. 71 Prozent der produzierenden Unternehmen setzen AM für die Fertigung von Prototypen und Pilotserien ein. Derzeit eignet sich AM jedoch nicht mehr nur für die Fertigung von Prototypen und Pilotserien, sondern gewinnt auch zur Herstellung von Endprodukten aus metallischen Werkstoffen an Bedeutung. Der vorliegende Beitrag verfolgt das Ziel, Schlüsselfaktoren zu identifizieren, die den industriellen Einsatz von AM in produzierenden Unternehmen am stärksten prägen. Damit wird zugleich die Grundlage geschaffen für ein systematisches Vorausdenken der Zukunft.
The planning and implementation of migration projects in global production networks is a complex planning task that is confronted with a dynamic global environment with highly complex interdependencies. Today's migration approaches are either large projects or isolated local
investments. As such, they are not suitable for simultaneously addressing interdependencies and continuity. This paper illustrates a holistic and continuous methodology for rolling migration planning and implementation in global production networks. Seven steps enable the transformation from the current state of the production network into a target state regarding internal as well as external dynamics and interactions.
The number of cyber-attacks on small and medium enterprises (SMEs) is constantly increasing. SMEs do not recognize the attacks until the damage has occurred. Only then, they fight with measures to increase IT-security and IT-safety. Many studies come to the point that this refers to a lack of budget, expertise and awareness of the need for IT-security. There are many compendia with recommendations for action, but they are too comprehensive and unspecific to the individual needs of SMEs. In this paper, we present the results of a research activity on the gaps that address the challenges faced by SMEs. In addition, we develop a concept for a serious gaming approach that includes an economic perspective on IT-security measures and shows how SMEs can derive their own IT-seurity target state
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.
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.
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.
Auf Basis einer systematischen Literaturanalyse wurden insgesamt 11 Kennzahlen identifiziert, welche die Grundlage zur Beschreibung der operativen Leistungsfähigkeit von Unternehmen bilden. Die Kennzahlen wurden in die vier Leistungsdimensionen Effizienz, Qualität, Zeit und Flexibilität eingeteilt.
In an increasingly changing market environment, the long-term survival of companies depends on their ability to reduce latencies in adapting to new market conditions. One strategy to meet this challenge is the anchoring of data-driven decision making, which leads to an increasing use of advanced information technologies and, subsequently, to an increase in the amount of data stored. The complexity of processing these data spurred the demand for advanced statistical methods and functions called Business Analytics. Companies are, despite all promised benefits, overwhelmed with the implementation of Business Analytics as indicated by a failure rate of 65 to 80 %. This paper provides an empirically validated, multi-dimensional model that takes an integrative look at critical success factors for the implementation
of Business Analytics and based on which management recommendations can be generated. For this purpose, constructs of the model are conceptualized, before a structural equation model is developed. This model is then validated with data from 69 industrial partners in the food industry. It is shown amongst others, that the three success factors top management support, IT infrastructure and system quality are pivotal to increase the company performance.
This paper contributes to an assessment framework for valuing data as an asset. Particularly industrial manufacturers developing and delivering Smart Product Service Systems (Smart PSS) are comprehensively depended on the business value derived by processing data. However, there is a lack in a framework for capturing and comparing the Smart PSS data value with the purpose of increasing the accountability of data initiatives. Therefore a qualitative data value assessment approach was developed and specified on Smart PSS, based on an industrial case study research. [https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-57997-5_39]
Reliability-centered maintenance for production assets is a well-established concept for the most effective and efficient disposition of maintenance resources. Unfortunately, the approach takes a lot of effort and relies heavily on the knowledge of individuals. Reliability data in Computerized Maintenance Management System (CMMS) is scarce and almost never used well. An automated risk assessment system would have the potential to contribute to the dissemination and effective use of risk information and analysis. The individuality of production setting, however, prevents current systems from being practically relevant for most industries. The presented approach combines ontologies to store and link knowledge, an information logistics model displaying the various information streams, and the Internet of production to take the different user systems and infrastructure layers into account. The provided model of a reference digital shadow for risk information and a detailed information logistics model will help software companies to improve reliability software, standardize and enable assets owners to establish a customized digital shadow for their production networks. [https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-57993-7_2]
Task-Specific Decision Support Systems in Multi-Level Production Systems based on the digital shadow
(2019)
Due to the increasing spread of Information and Communication Technologies (ICT) suitable for shop floors, the production environment can more easily be digitally connected to the various decision making levels of a production system. This connectivity as well as an increasing availability of high-resolution feedback data, can be used for decision support for all levels of the company and supply chain. To enable data driven decision support, different data sources were structured and linked. The data was combined in task-specific digital shadows, selecting clustering and aggregation rules to gain information. Visual interfaces for task-specific decision support systems (DSS) were developed and evaluated positively by domain experts. The complexity of decision making on different levels was successfully reduced as an effect of the processed amounts of data. These interfaces support decision making, but can additionally be improved if DSS are extended with smart agents as proposed in the Internet of Production.
Monetizing Industry 4.0: Design Principles for Subscription Business in the Manufacturing Industry
(2019)
Subscription business models have a major role for monetizing products and services for manufacturing companies in the age of Industry 4.0. As the manufacturing industry has difficulties generating revenues through digitalization, the implementation of innovative business models are essential to remain successful. Physical assets are often capital-intensive and require a more complex manufacturing process than subscription business models. Moreover, subscription models can focus on the individual customer benefit and a consistent service transformation, constituting a unique selling proposition and a competitive advantage. Hence, the following paper provides a management model that enables manufacturing companies to successfully realize the transformation towards a subscription business model. The management model presents four major fields of action, each matched with one design principle that must be considered when dealing with subscription models in the manufacturing industry. These principles were determined by an in-depth case study analysis among various manufacturing companies. Opportunities, challenges and recommendations for action were then systematically derived and integrated into the management model.
Digital networking via the company and as well, the overall supply chain, can only succeed if digital planning reflects reality as accurately as possible and if production control can react to deviations in real time. In essence, this leads to a development of process control towards process regulation. While longterm production and resource planning is usually mapped by Enterprise Resource Planning (ERP) systems, detailed planning, including short-term deviations and real-time data at the production level, is increasingly supported by Manufacturing Execution Systems (MES) at the production control level. However, in order to bring the underlying system concepts into line with Industry 4.0 efforts in a standardized manner, mutual functional integration within the framework of interoperable production planning and control is of crucial importance. For this purpose, studies were carried out in particular into cause-effect relationships. Thus, the overarching research objective is a valid design model to increase the controllability of production planning and control systems (PPC) in the context of Industry 4.0.
Smartification and digital refinement of products to enable the design of smart ones is a pivotal challenge in the manufacturing industry. Companies fail to design smart products due to missing knowledge of digital technologies and their integral part in product development processes. This paper presents a methodology that enables the derivation of digital functions for smart products through selected cases in manufacturing usage. We develop a morphology that consists of digital functions for smartification. In this context, we explained and derived characteristics by a set of examples regarding smart products in the manufacturing industry. Our methodology reduces the time spent initiating a development project with the focus on smartification.
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.
Numerous traditional, agile and hybrid development approaches have been proposed for the development of CPS. As the choice of development process is crucial to the success of development projects, it has become a major challenge to identify the best-suited process. This paper introduces a methodology for identifying the best-suited CPS development process, based on the individual boundary conditions for a certain development project within a company. The authors used a set of eight indicators to assess a CPS-development project. The results of the assessment were matched with CPS-development approaches. Based on the matching results a best-suited development process was selected. The application is shown for a use case in the German manufacturing industry. The developed method aims to reduce the risk of project failure due to the wrong choice of development process.
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.
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.
Blockchain as Middleware+
(2019)
In supporting decision making of manufacturing companies, the added value of cross-domain data exchange for aggregating information is well established in enterprise organization research and is represented, for example, in the reference model “Internet of Production” (IoP). Currently, there is little research regarding the role of Blockchain technology in such a reference model and how specifically the IoP needs to be expanded to address cross-company data exchange. This paper presents a proposal for such an extension to outline the use of Blockchain technology and to elaborate the open research demands for implementation. In particular, desk research and the development of concrete use cases for cross-company data exchange between business application systems were carried out. The results are, on the one hand, extending the IoP by a third dimension, which corresponds to the supply chain, and, on the other hand clarification of the role Blockchain technology can take in this context.
This paper won the John Burbidge Best Paper Award (see Attachment 2).
Industrie 4.0 bringt enorme Veränderungen und bietet große Verbesserungspotenziale für die Produktionsplanung und -steuerung. Aufbauend auf dem Aachener PPS-Modell wird in diesem Beitrag in Anlehnung an den Industrie-4.0-Maturity-Index der acatech eine reifegradbasierte Untersuchung der Entwicklung der Produktionsplanung und -steuerung im Kontext von Industrie 4.0 präsentiert.
[CIRP Encyclopedia of Production Engineering:]
This high quality reference work has been written and reviewed by members of The International Academy for Production Engineering, also known as CIRP. This Academy is recognized worldwide to represent the highest standards in research on production engineering, which includes design, optimization, control, management of processes, machines, and systems. One key concept behind this Encyclopedia is that apart from covering fundamental concepts in the field of production engineering, it also closely follows recent developments and emerging concepts. In particular this renewed print edition covers a wide range of new topical entries such as Hybrid Processes, High Performance Grinding, Biomimetic Design, Cold Spray, Sheet-bulk Metal Forming, Ecodesign, Cyber Physical System, Nano Technology, or Geometrical Product Specification. The second edition also comprises reviewed entries from the first version, which have been updated to reflect new standards or developments. The target audience primarily comprises researchers, engineers, managers, graduate students, and many others whose day-to-day work gravitates around production engineering technologies in the global market.
Ziel des Forschungsvorhabens war die Erhöhung der Effizienz und Effektivität von Suchanfragen in ERP-Systemen. Dabei sollte der Aufwand für den Nutzer reduziert und die Qualität der Ergebnisse verbessert werden. Die Erreichung der Ziele wurde durch die Entwicklung einer selbstlernenden, kontextbasierten Suchmaschine für ERP-Systeme realisiert. Mit der Berücksichtigung des Kontexts einer Suchanfrage, des Benutzerverhaltens und einer Ergebnisbewertung durch den Anwender wurde die Ergebnisqualität von Suchanfragen kontinuierlich gesteigert. Durch die Entwicklung eines Demonstrators wurde der Nutzen des Konzepts nachgewiesen, indem dieser in verschiedenen Szenarien erprobt und anhand einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung bewertet wurde.
In order to achieve a holistic cost management approach, the maintenance and service costs should already be assessed during the development of machines and equipment. The required information in the company, like PLM, process and test data, are commonly not available or vague, especially in early development phases. This paper introduces a feasible method for an early assessment of maintenance and service costs during product development. In doing so, appropriate cost assessment methods are selected, based on the availability and quality of the existing information in the individual development phases. The evaluations of these methods are aggregated in a software tool, so that the respective cost information is displayed with a maximum, minimum and most probable value. The developed software tool was validated in cooperation with a new electric vehicle manufacturer.
Management of information and the IT systems it is stored in becomes a crucial capability for the industry. However, companies are struggling with the management of the various requirements and frequent changes of technology. Thus, IT complexity has become a major challenge for companies. At the same time, especially manufacturing companies are striving to implement Industrie 4.0 concepts. Many of these even have developed an Industrie 4.0 roadmap including various projects to change the company. Companies can develop such roadmaps by applying the Industrie 4.0 Maturity Index that gives a broad view on necessary capabilities for Industrie 4.0.
In our research, we analyzed data sets from over 10 manufacturing companies that have performed an Industrie 4.0 maturity assessment. Our hypothesis was that IT complexity challenges are hindering the implementation of Industrie 4.0 roadmaps significantly. We could prove this hypothesis at least for the companies analyzed and give insights on the specific challenges. Based on our analysis, we conclude our article by giving concrete recommendations on how to tackle IT complexity.
Mobilität in NRW neu denken
(2018)
Nowadays, the market for information and communication technologies used for IOT-applications grows daily. Since companies need technologies to transform their business processes corresponding to the digital revolution, they need to know which technologies are available, and fit the best for their use case. Their inertial issue is the lacking overview of technologies suitable to connect their production or logistics. Hence, this paper presents a methodology to select technologies (and combinations) based on their functions. It differentiates between information and communication technologies, digital technologies and connecting technologies by the physical function and its role in a cyber-physical system. Depending on the use case, the applicability of every technology varies. Due to that reason, the paper illustrates a ranked qualification of the technologies for typical use cases, focussing tracking and tracing issues in the intralogistics of producing companies. The evaluation is performed upon a literature research, a market study to identify suitable technologies, and various expert interviews to assess the applicability of the technologies.
Discrete Event Simulation (DES) is a well-known approach to simulate production environments. However it was rarely used for operative planning processes and to our knowledge never in terms of multiple disposition levels.In this paper we develop the necessary adjustments to use DES for this purpose and show some theoretical advantages.
The almost boundless possibilities of realizing saving potentials and innovations drive manufacturing companies to implement Business Analytics as part of the digitalization roadmap. The increasing research within the field of algorithm design and the wide range of user-friendly tools simplify generating first insights from data also for non-professionals. However, small and medium sized companies struggle implementing Business Analytics company-wide due to the lack of competencies. Especially the customization of a multitude of analytic methods in order to match a superordinate, business-relevant question is not done easily. This paper enables researchers as well as practitioners to close the gap between business relevant questions and algorithms. From a practical point of view, this paper helps shortening the search time for a suitable algorithm. Out of a research perspective, it aims to help positioning new algorithms within a structured framework in order to enhance the communication of algorithms’ capabilities.
In order to cope with the challenges of an increased demand for flexibility, quality and availability of production, maintenance measures provide a major competiveness factor for manufacturing companies. Yet, interdependencies between maintenance and production activities as well as differing target systems within the functional units of an enterprise, especially production and maintenance, raise needs for extended coordination efforts. This paper aims to develop an innovative approach for the coordination between maintenance and production activities for industrial production companies. To achieve this, the novel coordination mechanism is used. It helps to achieve maximised operational availability— for a maximised output of the production system at optimal costs. Based on the developed model, the present paper identifies findings regarding the impact of different maintenance strategies on the medium-term economic efficiency of the production system.
Assessment of IS Integration Efforts to Implement the Internet of Production Reference Architecture
(2018)
As part of a collaborative network, manufacturing companies are required to be agile and accelerate their decision making. To do so, a high amount of data is available and needs to be utilized. To enable this from a company internal information system perspective, the Internet of Production (IoP) describes a future information system (IS) architecture. Core element of the IoP is a digital platform building the basis for a network of cognitive systems. To implement and continuously further develop the IoP, manufacturing companies need to make architecture-related decisions concerning the accessibility of data, the processing of the data as well as the visualization of the information. The goal of this research is the development of a decision-support methodology to make those decisions, taking under consideration the evaluated IS integration effort. Therefore, this paper describes the allocation of IS functions and identifies the effort drivers for the respective IS integration by analyzing the integration possibilities. Conclusively this approach will be validated in a case study.
Today, machine manufacturers generate a significant share of their revenues with the provision of services. At the same time, they are confronted with the challenge of adopting of Industrie 4.0.
One of the most important Industrie 4.0 concepts is the idea of the digital shadow, which contributes to the comprehensive structuring of different kinds of data from different data sources. It can be defined as the sufficiently precise, digital representation of reality in real-time.
Thus, it also functions as a database of the considered area of a company that can be used for numerous applications. It serves as a central platform for the aggregation and distribution of data. Thereby, it helps to open isolated data silos. A system architecture that enables extraction of data from various sources and the aggregation of that data is an important prerequisite for the digital shadow.
In addition, the merger of data from different sources requires a model of the part of the company to be mapped digitally. In this paper, we focus on maintenance, repair and overhaul (MRO) services of machine manufacturers. The scope comprises the whole order processing of a service including the utilized resources and the obtained results.
MRO services and their single elements are mapped and structured using a case study research in a first step. Those elements provide a basis for designing the digital shadow. A second contribution of this paper is a data model for the digital shadow of MRO services that entails a comprehensive representation of that department.
Due to the drastically increasing amount of data, decision making in companies heavily relies on having the right data available. Also because of an increasing complexity of structures and processes, quick and precise flows of information become more important.
This paper introduces a new approach for modelling information flows, creating a basis for an efficient information management. It can be used to structure the information requirements and identify gaps within the information processing.
To display its benefits, the proposed Information Logistics Notation (ILN) is applied to the information logistics of todays and future energy market and grid stability management, both processes of increasing complexity.
The manufacturing industry has to exploit trends like “Industrie 4.0” and digitization not only to design production more efficiently, but also to create and develop new and innovative business models. New business models ensure that even SMEs are able to open up new markets and canvass new customers. This means that in order to stay competitive, SMEs must transform their existing business models.
The creation of new business models require smart products. The required data base for new business models cannot be provided by SMEs alone, whereas smart products are able to provide a foundation, given the creation of smart data and smart services they enable. These services then expand functions and functionality of smart products and define new business models.
However, the development of smart products by small and medium-sized enterprises is still lined with obstacles. Regarding the product development process the inclusion of smart products means that new and SME-unknown domains diffuse during the process. Although there are many models regarding this process there appears to be a substantial lack of taking into account the competencies enabled by the implementation of digital technologies. Hence, several SME-supporting approaches fail to address the two major challenges these enterprises are faced with. This paper generally describes valid objectives containing relevant stakeholders and their allocation to the phases of the product life cycle.
Within each objective the potential benefit for customers and producers is analyzed. The model given in this paper helps SMEs in defining the initiation of a product development project more precisely and hence also eases project scoping and targeting for the smartification of an already existing product.
Die Herausforderungen der Zukunft werden geprägt durch digital veredelte Produkte von höchster Qualität und hoher Variantenvielfalt bei gleichzeitig kleiner werdenden Losgrößen. Konventionelle Entwicklungsmethoden stoßen aufgrund zunehmender Komplexität und kürzer werdender Lebenszyklen auf Produktebene an ihre Grenzen. Dadurch werden bei kundenindividueller Produktion die Aufwände in der Arbeitsplanung und -vorbereitung überproportional größer. Eine mögliche Lösung stellt die generative Erstellung der Produktionsstückliste während der Montage dar. Durch das eventbasierte „Mitschreiben der Montage“ werden administrative und planungsintensive Prozesse in der Arbeitsvorbereitung überproportional reduziert und die Erstellung der Stückliste in die manuelle Montage transferiert.
Growing information systems (IS) often come along with growing IT complexity, because of emerging rag rug landscapes. This development causes rising IT costs and dependencies, which hinder the maintenance and expansion of the IS landscape. This article outlines the current research on published and presented methods to manage the rising IT complexity in a literature review. Because definitions of “IT complexity” vary a lot in literature, this paper also includes a definition of the term. In addition to that, it delivers a presentation of the used research methodology. Subsequently, it presents the findings in literature, highlights the research gap and – based on the literature analysis – presents the steps that need to be taken. A discussion of the results and a summary complete the article.
Die Verschärfung des Wettbewerbsumfelds produzierender Unternehmen und die als Antwort hierauf in den Fokus rückenden agilen Methoden vergrößern die Bedeutung einer effizienten Handhabung von Änderungsprozessen. Am Beispiel des Maschinen- und Anlagenbauers Ortlinghaus zeigt der Beitrag, dass eine Kombination aus ungeeigneten Änderungsprozessen und mangelhaftem IT-Support in der Praxis oft die schnelle und gleichzeitig qualitätsgesicherte Durchführung von Änderungsprozessen verhindert. Der Zielkonflikt aus geringem Zeitbedarf und hoher Prozessqualität lässt sich durch Anpassungen in der IT-Unterstützung reduzieren. Hierdurch können Erfolgsfaktoren für ein effizientes Änderungsmanagement gehoben und die Problemfelder der Workflowunterstützung, Informationsverteilung und Datenhandhabung verbessert werden. Zentrales Hindernis zur Adressierung der Erfolgsfaktoren stellt die aktuell zur Abwicklung von Change Requests genutzte Arbeitsumgebung dar. Der Beitrag präsentiert hierfür als zentralen Lösungsansatz die Internet of Production Infrastruktur. Das Potenzial der Internet of Production Infrastruktur im Kontext des Änderungsmanagements wird anhand von drei Anwendungsbeispielen verdeutlicht. Abschließend wird der Migrationspfad für Unternehmen bei der Einführung eines effizienten Änderungsmanagements aufgezeigt.
In this paper, an approach towards energy management 4.0 will be presented. Energy management 4.0 is understood as an encompassing energy data based concept for manufacturing companies acting in an flexible energy grid of the future with the final goal of autonomous self-optimization Controlling, supervising and scheduling production and logistic steps based on a reliable communication infrastructure and real time data in accordance to achieve a maximum of profitability with regard to human factor is executed.
Guided by a four maturity levels of the "acatech Industrie 4.0 Maturity Index" developed by the German National Academy of Science and Engineering (acatech) different use cases are presented according to the steps of visibility, transparency, prognostic capacity and self-optimization. The basic idea of energy management 4.0 is described and an outlook of further steps that are needed to be evaluated for an implementation are presented.
Growing information systems (IS) often come along with growing IT complexity, because of emerging rag rug landscapes. This development causes rising IT costs and dependencies, which hinder the maintenance and expansion of the IS landscape. This article outlines the current research on published and presented methods to manage the rising IT complexity in a literature review. Because definitions of “IT complexity” vary a lot in literature, this paper also includes a definition of the term. In addition to that, it delivers a presentation of the used research methodology. Subsequently, it presents the findings in literature, highlights the research gap and – based on the literature analysis – presents, the steps that need to be taken. A discussion of the results and a summary complete the article.
Nowadays one of the most challenging tasks of producing companies is the growing complexity due to the globalization and digitalization. Especially in high wage countries, the ability to deliver fast and to a fixed date gets more and more important. To achieve this logistic target, it is necessary to optimize the Production Planning and Control (hereinafter PPC). This study investigates the effects of a change of the scheduling parameters on a target system. The focused research questions are: How can the effect of a scheduling parametersvariation on the target system of the PPC can be displayed efficiently? Is it possible to review the effect of the scheduling parameters-variation quantitatively and to derive action options?
The topics Internet of Things and Industry 4.0 increasingly lead to the fact that the customer is increasingly focused on manufacturing companies. He wants to know delivery date of the product, wants to make changes at short notice, get an individualized product and much more. Technologically, these requirements have already been met, but the structures within the company as well as the operational processes are not yet or only partially prepared to cope with the increasing complexity and dynamics of production. This leads to many deviations with which the production controller must deal, whether they are complex or trivial.
In order to counteract the increasing number and frequency of deviation situations which are currently encountered with complex manual interventions, it is necessary to systematically evaluate deviations and then to allocate them a dominant reaction strategy (manual, partially automated, automated) from which a suitable reaction measure can be derived. This relieves the production controller, since assistance systems partially eliminate deviations independently.
As a result, the production controller gets more time to deal with the cause of deviations so that a new occurrence of deviations can be avoided and the number of deviations can be reduced sustainably. The following paper provides a solution for the assessment of deviations. In addition, it includes differentiation logic to allocate one of the three different reaction strategies to the identified deviation.
Production in high-wage countries can be made more efficient, cost-effective, and flexible by solving the conflict between planning and value orientation. A promising approach is to focus on planning and decision-making processes (production planning and control, design of production processes and machinery, etc.) and to aim to maximize overall planning efficiency. Planning efficiency can be expressed as the ratio between the benefit generated by preparing detailed process instructions to produce the parts or components and the corresponding planning efforts. Industrial companies wanting to gain a competitive advantage in dynamic global markets have to identify a set of non-dominated solutions with the most favorable effort–benefit ratio rather than a single solution. The optimum between detailed planning and the immediate implementation of value-adding activities (process steps) in the process chain needs to be found dynamically for each product.
This research area focuses on the management systems and principles of a production system. It aims at controlling the complex interplay of heterogeneous processes in a highly dynamic environment, with special focus on individualized products in high-wage countries. The project addresses the comprehensive application of self-optimizing principles on all levels of the value chain. This implies the integration of self-optimizing control loops on cell level, with those addressing the production planning and control as well as supply chain and quality management aspects. A specific focus is on the consideration of human decisions during the production process. To establish socio-technical control loops, it is necessary to understand how human decisions are made in diffuse working processes as well as how cognitive and affective abilities form the human factor within production processes.
In order to introduce load management in the manufacturing industry, some obstacles need to be pointed out. This paper presents a feasible approach on how to implement load management measures in companies.
To this end, load management and energy management are explained and distinguished in a first step. Subsequently, the implementation method is introduced. Therefore, by means of this paper, companies will be enabled to use load management measures and significantly reduce their energy costs. In the second part of the paper, the introduced approach will be applied.
Hence, a use case of a manufacturing company is described. Alongside energy analyses with consumption data, specific measures are presented.
Nowadays, cyber physical systems support the improvement of efficiency in intralogistics by controlling and manipulating the production and logistic environment autonomously. Due to the complexity of the individual production processes, designing suitable cyber-physical systems based on their existing production environment is a challenge for companies.
This paper presents a new methodology on how to design cyber-physical systems conceptually to suit an individual production environment. Compared to existing design approaches, this methodology matches immediately the required functions to existing information and communication technology’s components insisting on the neutral assimilation of requirements.
Therefore, the requirement specification asks for needed functions in relating to offered functions of information and communication technology (ICT) components. The paper focusses the use case of implementing a cutting-edge mobile network technology into an existing tracking and tracing process.
Real-time data analytics methods are key elements to overcome the currently rigid planning and improve manufacturing processes by analysing historical data, detecting patterns and deriving measures to counteract the issues.
The key element to improve, assist and optimize the process flow builds a virtual representation of a product on the shop-floor - called the digital twin or digital shadow. Using the collected data requires a high data quality, therefore measures to verify the correctness of the data are needed. Based on the described issues the paper presents a real-time reference architecture for the order processing.
This reference architecture consists of different layers and integrates real-time data from different sources as well as measures to improve the data quality. Based on this reference architecture, deviations between plan data and feedback data can be measured in real-time and countermeasures to reschedule operations can be applied.
The design of data-driven industrial services in the context of industry 4.0 represents a major challenge for industrial service providers and manufacturing companies for investment goods. Data-driven services require technological and strategic components that most companies have not build up yet and that differ from current configurations. That is why many companies lack a systematic approach and implementation competence for the use of data in the context of industrial services and therefore face the challenge of not being able to expand their market position in an ever-growing competition for data.
The present paper addresses this research deficit with the aim of describing strategic features and characteristics of data-driven industrial services by identifying the related crucial features and characteristics through a morphological approach. This will enable industrial service providers to improve strategic and operative management decisions in order to define a specific strategy and to configure data-driven services.
The importance of social networks and, in particular, enterprise social networks in business contexts is increasing significantly. Regarding the prerequisites for a successful implementation of an enterprise social network, exclusively providing the technical infrastructure is insufficient. A holistic view that considers and integrates different perspectives is crucial for success. This includes technological, organisational and human aspects as equally important parts of the network. This paper identifies prerequisites for a successful launch of enterprise social networks and groups them along these three dimensions.
In order to introduce load management in the manufacturing industry, some obstacles need to be pointed out. This paper presents a feasible approach on how to implement load management measures in companies. To do so, load management and energy management are explained and distinguished in a first step. Subsequently, the implementation method is introduced. Therefore, by using this paper, companies will be enabled to use load management measure and reduce their energy costs significantly.
Geschäftsmodell-Innovation
(2017)
Der Wirtschaftsstandort Deutschland ist bislang vorrangig auf die Produktion von Gütern ausgerichtet: Kraftwagen und Kraftwagenteile, Maschinen, Datenverarbeitungsgeräte sowie elektronische und optische Erzeugnisse stellten wertmäßig die Hälfte der Gesamtausfuhren des Jahres 2013 dar. Die fortschreitende Globalisierung führt zu einer verstärkten internationalen Wettbewerbsintensität bei sich schneller ändernden Produkten und einem wachsendem Differenzierungsdruck. Industrielle Dienstleistungen stellen vor diesem Hintergrund eine Möglichkeit dar, die technische Leistungsfähigkeit von Produkten zu erweitern und zeitgleich die Abgrenzung und Differenzierung von Wettbewerbern auf internationalen Märkten zu realisieren. Produkte werden durch industrielle Dienstleistungen zu umfassenden und spezifischen Lösungen erweitert, die über die Kerneigenschaften der Produkte hinausgehen und Probleme der Nutzer und Kunden als integriertes System lösen. Sach- und Dienstleistungen werden nach Belz als Leistungssysteme beschrieben, die ausgewählte Kundenprobleme nicht als einzelnes Produkt oder einzelne Dienstleistung, sondern umfassend und wirtschaftlich als Kombination aus Leistungsbestandteilen lösen.
Working capital management is one of the key disciplines that must be prudently monitored for a firm in pursuit of profits, liquidity and growth. The focus of this paper is on the engineer-to-order manufacturers, and the objective is to analyze the correlations between the reference processes of the engineer-to-order production approach with the key postulates of working-capital management and deliver a mathematical operating curves model, whose purpose and goal is basing on the rationale, that is underlying in the parent logistic operating curves theory. [https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-66926-7_30]
Die Produktentwicklung beeinflusst die Kostenentstehung eines Produkts über den gesamten Lebenszyklus. Daher müssen vielfältige Restriktionen frühzeitig berücksichtigt werden, wie Beanspruchungen an das Produkt oder Restriktionen aus der Instandhaltung und dem Recycling. Die Produktentwicklung beeinflusst auch maßgeblich die Variantenentstehung und legt die Produktvielfalt, die Produktstruktur und die Kosten der Varianten fest. Die Koordination der Aktivitäten in der Produktentwicklung basiert auf einem produktübergreifenden Projektmanagement, um die interdisziplinäre Zusammenarbeit zu organisieren. [https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-662-55426-5_23]
Die zunehmende Konzentration von Unternehmen auf ihre Kernkompetenzen und das Agieren auf einem weltweiten Markt führen zu einer stärkeren Kooperation in Unternehmensnetzwerken. Die Organisationsformen von Unternehmensnetzwerken können durch ihre Struktur und ihren Grad der Koordination beschrieben werden. Als Beispiel eines geführten und polyzentrisch strukturierten Unternehmensnetzwerks wird die Virtuelle Fabrik erläutert. Die Virtuelle Fabrik schafft Rahmenbedingungen für Unternehmen, um sich effizient in Ad-hoc-Kooperationen zu organisieren. [https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-662-55426-5_29]
Nowadays, providing purchasable goods is not enough for a company to survive on the global market. Because of competitive prices and a large range of products available, companies need to offer additional benefits to their customers in order to create a unique selling point. They add services to their product portfolio and offer clients the opportunity to acquire an additional service solution to go with it. The offered services need to fit to the customer's needs, resulting in a variety of available services, great complexity of the service range and decreasing transparency of the resource utilization. This paper addresses the problem by identifying variant-creating factors in product service systems, transferring them into an organizational framework and verifying their significance.
Mit der steigenden Bedeutung von industriellen Dienstleistungen und den damit verbundenen Herausforderungen der Unternehmensführung bedarf es eines Bezugsrahmens für das Management industrieller Dienstleistungen. Ein solcher Ansatz, der eine umfassende Beschreibung der Aufgaben des Managements darlegt, wurde von Schuh und Gudergan entwickelt.
Ziel des Ordnungsrahmens ist es, dem Management eine grundlegende Orientierung zu geben und dabei die relevanten Gestaltungsbereiche zu betrachten. Es wird in Anlehnung an das St. Galler Management-Modell zwischen einer internen und einer externen Perspektive unterschieden.
Der im weiteren Verlauf vorgestellte Ordnungsrahmen beschreibt den Betrachtungsbereich sowie Inhalte und Aufgaben, die für das Management Industrieller Dienstleistungen von Relevanz ist. Gleichzeitig ermöglicht der vorgestellte Ordnungsrahmen die Strukturierung und Einordnung der verschiedenen Themenfelder. Der Ordnungsrahmen gliedert dabei das Management industrieller Dienstleistungen in die Teilbereiche Unternehmensstruktur, Unternehmensprozesse und Unternehmensentwicklung. Diese innerbetrieblichen Aspekte werden in den Kontext der für das Unternehmen relevanten Umweltsphären und Anspruchsgruppen gesetzt.
Die Frage nach der strategischen Einbindung des Dienstleistungsgeschäfts in den Kontext des Gesamtunternehmens wird angesichts globalisierter Märkte mit hohem Wettbewerbsdruck zunehmend wichtiger. Die Wahl des richtigen Umfangs des Dienstleistungsangebots unter Berücksichtigung der Gesamtunternehmensstrategie ist erfolgsentscheidend für die richtige Positionierung eines Industrieunternehmens im Markt.
Daher wird in diesem Beitrag der Begriff "Strategisches Management industrieller Dienstleistungen" anwendungsnah beschrieben. Hierauf aufbauend wird ein Prozess zum strategischen Management industrieller Dienstleistungen vorgestellt, der Dienstleistungs- und Gesamtunternehmensstrategie integriert betrachtet. Zur operativen Umsetzung der Inhalte der einzelnen Prozessphasen werden abschließend ausgewählte Methoden und Werkzeuge vorgestellt.
Die Umsetzung einer strategischen Veränderung hin zum Lösungsanbieter besteht in weiten Teilen in der Anpassung des bestehenden Geschäftsmodells oder der Neudefinition desselben. Zunehmend werden bspw. anstelle des Verkaufs von Sachgütern und des darauffolgenden Angebots von After-Sales-Dienstleistungen Garantien über die Funktionsbereitschaft oder Verfügbarkeit angeboten. Dazu ist umfassendes Wissen über Geschäftsmodelle und deren Anpassung notwendig.
In diesem Beitrag wird beschrieben, wie Geschäftsmodelle grundsätzlich aufgebaut sind und welche Fragestellungen bei der Entwicklung eines Geschäftsmodells beantwortet werden müssen. Es werden für das Management industrieller Dienstleistungen relevante nutzungs- und gebrauchsabhängige Geschäftsmodelle vorgestellt. Das Kapitel wird abgerundet durch eine Methode für das Management der Anpassung von Geschäftsmodellen.
Kundensysteme
(2016)
Eine Vielzahl von Unternehmen konzentriert sich in den letzten Jahren gezielt auf die Bedürfnisse der Kunden. Interessen und Wünsche der Kunden fließen mehr und mehr in die Prozesse der Unternehmen ein und es erfolgt eine Verschiebung der Verhandlungsmacht hin zum Kunden. Unternehmen müssen sich der neuen Macht des Kunden stellen, wozu es einer wohlüberlegten und strukturierten Kundenbearbeitung bedarf.
Neben Fragestellungen der Kundenakquise zählen sowohl die Kundenbindung als auch die Markenführung zu den entscheidenden Aspekten, die man in der Wissenschaft unter dem Verständnis eines Kundensystems untersucht. In diesem Beitrag werden diese drei Hauptprozesse näher beschrieben. Diese führen in Verbindung mit dem ebenfalls vorgestellten Key-Account-Management und Customer-Relationship-Management zu wiederholten Kaufentscheidungen und Vertragsabschlüssen.
Kennzahlen und Führungssysteme sind im Sinne des Performance-Managements ein zentraler Aspekt des Managements industrieller Dienstleistungen. Die Performancemessung bezieht dabei sowohl strategische Aspekte als auch Ergebnisse auf der operativen Ebene mit ein.
Die Immaterialität sowie die Integrativität von Dienstleistungen bedingen auch, dass mehr perspektivische Kennzahlen und Führungssysteme erforderlich sind, die neben monetären Kennzahlen auch die Erfassung und Auswertung von für Dienstleistungen spezifischen kunden- sowie kundenprozessbezogenen Kennzahlen ermöglichen. Im Beitrag werden ausgewählte Messansätze vorgestellt. Hierfür wird eine Gliederung in die Teilbereiche Kundengerichtete, Unternehmensgerichtete und Intern gerichtete Messansätze vorgenommen.
Im Zuge der fortschreitenden Angebotserweiterung um industrielle Dienstleistungen und immer komplexere Leistungssysteme sehen sich Industriegüterunternehmen vor der Herausforderung, ihre Organisationsstrukturen um- oder sogar neu zu gestalten. Neben der Auflösung der stark produktorientierten und häufig hierarchischen Organisationsstrukturen ist die Einführung von Center-Konzepten oder sogar unabhängigen Dienstleistungsbereichen zu einem Erfolgsgaranten für das Dienstleistungsgeschäft geworden.
In diesem Beitrag werden, aufbauend auf den generischen Formen der Unternehmensorganisation, verschiedene Möglichkeiten zur Einbindung der Dienstleistungseinheiten in das Unternehmen vorgestellt und vor dem Hintergrund der verschiedenen Entwicklungsstufen des Dienstleistungsgeschäfts diskutiert. Im Anschluss werden die verrichtungsorientierte und objektorientierte Gliederung für die Ausgestaltung der Dienstleistungseinheiten vorgestellt. Abschließend werden die verschiedenen Auftragsformen und der Umfang des Leistungsangebots als Einflussfaktoren der Organisationsstrukturierung diskutiert.
IT-Systeme helfen Unternehmen dabei, ihre industriellen Dienstleistungen effizienter zu gestalten und weiterzuentwickeln sowie die Effizienz der Dienstleistungsprozesse zu steigern. Typische IT-Systeme, die im Bereich der industriellen Dienstleistungen eingesetzt werden, sind Servicemanagementsysteme (SMS) und Customer-Relationship-Management-Systeme (CRM-Systeme). SMS unterstützen den Anwender bei der Datenverwaltung und der Erfassung seiner Kern- und Querschnittsfunktionen.
Da auf dem Markt eine Vielzahl von Service-IT-Systemen existiert, die unterschiedliche Herausforderungen adressieren, bestehen Schwierigkeiten für den Anwender, diese miteinander zu vergleichen. Anhand eines Referenzmodells werden die möglichen Funktionen von SMS beschrieben und es wird ein Ansatz geliefert, diese zu beurteilen. Das vorgestellte Referenzmodell beschreibt den Funktionsumfang von SMS für den Service im Maschinen- und Anlagenbau. Die Kundenbindung nimmt im Management industrieller Dienstleistungen einen hohen Stellenwert ein, da sie sich direkt auf den Erfolg eines Unternehmens auswirkt. Aufgrund der zunehmenden Globalisierung und der steigenden Transparenz der Märkte lässt sich eine abnehmende Kundenloyalität beobachten. Als Folge dessen lässt sich in Unternehmen ein Wandel von einer Prozessorientierung hin zur Kundenorientierung feststellen.
Das Konzept der CRM-Systeme soll Unternehmen in die Lage versetzen, die Kundenbindung zu erhöhen und somit der Herausforderung der abnehmenden Kundenloyalität entgegenzuwirken. Dazu werden die grundlegenden Prinzipien und Funktionalitäten von CRM-Systemen erläutert. Der Beitrag schließt ab mit der Darstellung einer Vorgehensweise zur Auswahl von IT-Systemen.
Im Rahmen des Wandels vom Produzenten zum produzierenden Dienstleister spielt eine am Kunden ausgerichtete Dienstleistungskultur im Unternehmen eine entscheidende Rolle. Vor diesem Hintergrund wird dargestellt, wie Unternehmen eine Dienstleistungskultur erfolgreich gestalten können. Dafür werden in einem ersten Schritt die Grundzüge einer Unternehmenskultur kurz erläutert.
Darauf aufbauend erfolgen eine anwendungsnahe Beschreibung der konstituierenden Merkmale einer Dienstleistungskultur sowie eine Darstellung der Gestaltungsfelder und Aufgaben, die von ihr im Unternehmen übernommen werden. Abschließend werden Instrumente und Vorgehensweisungen vorgestellt, die eine Gestaltung einer Dienstleistungskultur ermöglichen.
Im Kontext Industrie 4.0 kommt der Erfassung der anfallenden Daten in der Produktion und deren Nutzung eine zentrale Bedeutung zu. Analysen betrieblicher Daten, welche auf verschiedenen Ebenen generiert werden, lassen Rückschlüsse und Erkenntnisse zur besseren Entscheidungsfindung zu. Die Basis für den Einsatz von Verfahren der Datenanalyse und -auswertung stellt ein hinreichend genaues Abbild der relevanten Daten - der Digitale Schatten - in der Auftragsabwicklung, Produktion, Entwicklung oder angrenzenden Bereichen dar.
Im Rahmen des vorliegenden Beitrages wird ein Modell für den Digitalen Schatten in der Auftragsabwicklung vorgestellt, welches die Basis für die Implementierung von Methoden der Datenanalytik darstellt.
Heute begegnen wir den Herausforderungen einer VUCA-Welt mit Flexibilität und Veränderlichkeit in unseren Produktionssystemen. Seit 2012 gerät die Globalisierung ins Stocken. Das Investitionsvolumen zeigt einen Trend der De-Globalisierung. Ein Umdenken muss insbesondere in Deutschland herbeigeführt werden.
In this paper, we firstly present a target system which is deduced to assess the economic profitability of reverse supply chains. Considering this, we analyse process reference models to define relevant components of an appropriate target system.
Subsequently, we define applicable business models which are the basis for the manufacturer to offer new services to its customers on the one hand and to manage a goal-oriented return, recovery and resell of used products and components on the other hand. This will be done based on the morphology methodology in order to understand the characteristics and attributes of reverse supply chains.
Today, manufacturing companies are facing the influences of a dynamic environment and the continuously increasing planning complexity. Using advanced data analytics methods, processes can be improved by analyzing historical data, detecting patterns and deriving measures to counteract the issues. The basis of such approaches builds a virtual representation of a product – called the digital twin or digital shadow.
Although, applied IT systems provide reliable feedback data of the processes on the shop-floor, they lack on a data structure which represents real-time data series of a product. This paper presents an approach for a data structure for the order processing which overcomes the described issue and provides a virtual representation of a product. Based on the data structure deviations between the production schedule and the real situation on the shop-floor can be identified in real time and measures to reschedule operations can be identified.
Wichtige Wachstumsmärkte werden zunehmend durch Handelshemmnisse abgeschottet. Während die Automobilindustrie bereits mit dem Completely Knocked Down (CKD)-Konzept reagiert, indem Erzeugnisse teilzerlegt exportiert und lokal endmontiert werden, fehlen für den Maschinen- und Anlagenbau geeignete Ansätze für die Übertragung. Der vorliegende Artikel leistet dazu einen Beitrag, in dem die relevanten Merkmale einer CKD-Baugruppe definiert und vor dem Hintergrund relevanter Wirkungszusammenhänge ein Vorgehen für die Ableitung idealer Baugruppentypen skizziert wird.
One of the major challenges facing today´s manufacturing industry is to differentiate from competition in a highly globalized world. As a consequence to the increasing competitive pressure, many companies transform their product centered business models towards service based business models to differentiate from competition. However, the transformation is often underestimated regarding its complexity and its management challenges to behavioral change.
As a consequence lots of transformation initiatives fail. Besides difficulties in structuring the magnitude of changes in processes and structures, many transformation managers do not perceive the risk of employee resistance against changes, which is one of the key factors causing the failure of transformation. The objective of this paper is to enhance the existing body of research on manufacturer´s organizational transformation towards Product-Service Systems. More detailed, the objective is to develop new knowledge to support the management during the decision-making process in the way how and by means of which instruments the change of behavior can be supported when transforming from a manufacturer to a solution.
We developed a reference framework which structures and defines the relevant dimensions of behavioral change. The identification and validation of the success factors build the second component of our research. We conducted an empirical investigation in the German manufacturing industry and got 79 data sets.
Structural equation modelling was applied for the analyses and the validation of the hypotheses. By this analysis we linked management practice with employee behavior and transformational success variables. On the basis of the gained insights decisions can be made concerning the successful transformation from manufacturer to a solution-oriented service provider.
Im Rahmen der vernetzten Digitalisierung stehen insbesondere kleine und mittlere IT-Organisationen und IT-Dienstleister vor der großen Herausforderung, in einem immer dynamischer werdenden Umfeld Leistungen in hoher Qualität zu liefern. Die Verknüpfung dieser Leistungen mit den zu unterstützenden Geschäftsprozessen und Geschäftsmodellen gestaltet sich schwierig und erfordert eine service- und prozessorientierte Denkweise.
Zur Bewältigung dieser Herausforderungen und der Umsetzung des "service- und prozessorientierten Denkens" bietet das IT-Service-Management (ITSM) Methoden und Maßnahmen zur kundenorientierten, prozessgesteuerten und transparenten Erbringung von IT-Services. Trotz bestehender ITSM-spezifischer Referenzmodelle und Regelwerke werden die beschriebenen Methoden von kleinen und mittleren IT-Organisationen und IT-Dienstleistern kaum genutzt. Der Grund hierfür liegt unter anderem in der hohen Komplexität der Regelwerke und dem damit verbundenen großen Implementierungsaufwand. Es fehlt ein Vorgehen, das die Fähigkeiten und Möglichkeiten von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) berücksichtigt, um IT-Prozesse eigenständig hinsichtlich der Serviceorientierung zu bewerten und zu optimieren.
Das Ergebnis des Forschungsvorhabens "GradeIT" ist eine Vorgehensweise, die KMU dabei unterstützt, relevante IT-Service-Prozesse für sich selbst zu identifizieren, um diese dann eigenständig zu bewerten und auf Basis transparent dargestellter Wirkungszusammenhänge zu spezifischen Einflussfaktoren erfolgversprechende Handlungsempfehlungen auszusprechen.
Service Engineering
(2016)
Für die Neuentwicklung von industriellen Dienstleistungen hat sich die Disziplin Service Engineering etabliert. Service Engineering umfasst die systematische Entwicklung von Dienstleistungen mithilfe ingenieurwissenschaftlicher und betriebswirtschaftlicher Methoden.
Aufbauend auf einer generellen Einführung und Definition werden im folgenden Kapitel die wesentlichen Zielsetzungen des Service Engineerings vorgestellt. Im Anschluss werden verschiedene Ansätze und Vorgehensweisen, die im Rahmen des Service Engineerings entwickelt wurden, betrachtet. Abschließend erfolgt die vertiefende Betrachtung verschiedener Methoden und Werkzeuge des Service Engineerings.
Leistungssysteme
(2016)
Die Gestaltung von Leistungssystemen ist ein zentraler Prozess des Managements industrieller Dienstleistungen, da die kundengerechte Entwicklung einer aus Sachgütern und Dienstleistungen bestehenden Kombination von Leistungsbestandteilen hohe methodische Anforderungen stellt. Um die erforderliche Stimmigkeit des Leistungssystems zu erreichen, werden im folgenden Kapitel zunächst die grundlegenden Charakteristika sowie Gestaltungsprinzipien von Leistungssystemen dargestellt. Um den Erfordernissen von Kunden sowie einer internen Konsistenz des Leistungssystems gleichermaßen gerecht zu werden, sind für die Gestaltung von Leistungssystemen Methoden der Leistungsprogrammplanung, der Modularisierung sowie der Konfiguration von Leistungen erforderlich. Diese werden ebenfalls dargestellt und erläutert. Das Kapitel wird durch die Darstellung eines Dienstleistungsbaukastens ergänzt.
Ressourcen sind die Grundlage eines jeden Wertschöpfungsprozesses. Aus einer strategischen Perspektive können nur schwer imitierbare und einzigartige Kernkompetenzen die Grundlage eines langfristigen und nachhaltigen Wettbewerbsvorteils begründen. Demzufolge sind Ressourcen so auszuwählen, verfügbar zu machen sowie zu kombinieren, dass entsprechende Kompetenzen und Kernkompetenzen entwickelt werden. Dies ist die Aufgabe des strategischen Ressourcenmanagements. Allerdings unterscheiden sich die Auswahl und der Einsatz von Ressourcen zwischen Sachgütern und Dienstleistungen erheblich. Während bei Sachgütern die verwendeten Rohstoffe und Materialien oder die Produktionsbedingungen wesentliche Grundlage für die Qualität des Endprodukts sind, stehen bei Entwicklung, Vermarktung und Erbringung von Dienstleistungen die Mitarbeiter wesentlich stärker im Mittelpunkt. Daher stellt das Human-Resource-Management (HRM) den zentralen Ansatz für das Ressourcenmanagement industrieller Dienstleister dar. Aufgabe des HRMs ist es, die Mitarbeiter für die Entwicklung, Vermarktung und Erbringung von industriellen Dienstleistungen zu befähigen.
Produzierende Unternehmen in Industrienationen sehen sich einem immer stärkeren internationalen Wettbewerb ausgesetzt. Eine der entscheidenden Strategien, um diesem Wandel zu begegnen, ist die Differenzierung über industrielle Dienstleistungen.
Im folgenden Kapitel werden zunächst die Begriffe der Dienstleistungen und der industriellen Dienstleistungen inhaltlich gefasst und definiert. Danach wird die zunehmende wirtschaftliche Bedeutung industrieller Dienstleistungen für die Wirtschaft und für produzierende Unternehmen an sich aufgezeigt. Das Konzept des Leistungssystems wird vorgestellt. Abschließend werden verschiedene Perspektiven des Managements industrieller Dienstleistungen vorgestellt.
One major problem of today’s producing companies is to reach a high adherence to delivery dates while considering the volatile market situation as well as economic aspects. This problem can only be solved by using a production control that is optimally adapted to the processes. A good working, process-oriented production control is essential for being able to control the production situation and to ensure a high adherence to delivery dates. Data generation and processing determine the success of production control. Current processes and IT systems have several shortcomings in meeting these challenges.
The solution for this problem is the so called “cyber physical production control” (CPPC). It optimally supports the production scheduler in his decision making process based on real-time high-resolution data. With the help of data analytics, the production controller receives decision support over various steps. Due to CPPC, the overall goal of a high adherence to delivery dates can be fundamentally increased.
Die zunehmende Konzentration von Unternehmen auf ihre Kernkompetenzen und das Agieren auf einem weltweiten Markt führen zu einer stärkeren Kooperation in Unternehmensnetzwerken. Die Organisationsformen von Unternehmensnetzwerken können durch ihre Struktur und ihren Grad der Koordination beschrieben werden. Als Beispiel eines geführten und polyzentrisch strukturierten Unternehmensnetzwerks wird die Virtuelle Fabrik erläutert. Die Virtuelle Fabrik schafft Rahmenbedingungen für Unternehmen, um sich effizient in Ad-hoc-Kooperationen zu organisieren.
Today’s manufacturers are facing numerous challenges such as highly entangled and interconnected supply chains, shortening product lifecycles and growing product complexity. They thus feel the need to adjust and adapt faster on all levels of value creation. Self-optimization as a basic principle appears a promising approach to handle complexity and unforeseen disturbances within supply chains, machines and processes. Therefore it will improve the resilience and competitiveness of manufacturing companies.
This paper gives an introduction to the concept of self-optimizing production systems. After a short historical review, the different levels of value creation from supply chain design and management to manufacturing and assembly are analyzed considering their specific demands and needs for self-optimization. Examples from each of these levels are used to illustrate the concept of self-optimization as well as to outline its potential for flexibility and productivity. This paper closes with an outlook on the current scientific work and promising new fields of action.
Der Begriff „Digitaler Schatten“ steht für ein hinreichend genaues, digitales Abbild der Prozesse, Information und Daten eines Unternehmens. Dieses Abbild wird benötigt, um eine echtzeitfähige Auswertebasis aller relevanten Daten zu schaffen, um hieraus letztendlich Handlungsempfehlungen abzuleiten. Die Bildung des Digitalen Schattens ist damit ein zentrales Handlungsfeld von Industrie 4.0 und stellt die Grundlage für alle weitergehenden Aktivitäten dar.
Digitale Technologien sind ein wesentlicher Bestandteil der Wertschöpfungskette in der industriellen Praxis geworden. Die Digitalisierung hat die Produktion und den modernen Arbeitsplatz in den vergangenen Jahrzehnten auf eine Art beeinflusst, die mit keiner anderen technischen Entwicklung vergleichbar ist, und die nun der vierten industriellen Revolution den Weg ebnet.
Die Essenz von Industrie 4.0 ist die Vernetzung von Produktionssystemen mithilfe von IT und dem Internet der Dinge, um prognosefähig zu sein und die Produktion effizienter und flexibler zu gestalten. Wesentliche Befähiger dieser Vision sind Daten aus Prozessen, Anlagen und Ressourcen, aus denen für das Unternehmen entscheidungskritische Informationen gewonnen werden. Hieraus lassen sich Erkenntnisse ableiten, die bisher verborgene Wirkungszusammenhänge zutage fördern.
Prognosemodelle errechnen auf der Basis dieser Erkenntnisse mögliche Zukunftsszenarien und belegen sie mit Wahrscheinlichkeitswerten bezüglich ihres Eintritts. Durch die Vernetzung der Informationen unterschiedlicher Aufgaben, Funktionen und Domänen lassen sich Handlungsempfehlungen fundieren, wobei eine unüberschaubare Anzahl relevanter Parameter berücksichtigt wird. Der Produktion wird ähnlich dem Rennsport eine Ideallinie aufgezeigt, an der sie sich orientieren kann, um in kürzester Zeit optimierte Ergebnisse zu erzielen.
In recent years supply chain participants are increasingly suffering the effects of disturbances in transportation supply chains. Both, dynamics in consumer demands and global supply chains lead to a growth in unplanned supply chain events. These can cause from rather manageable disturbances through to complete break-downs of transportation chains, resulting in high follow-up and penalty costs.
Consequently, concepts for an efficient supply chain disturbance management are needed, preferably with a real-time identification and reaction to disturbance events. Therefore in the following paper the research results of the German research project Smart Logistic Grids with the focus on designing an integrated model for the real-time disturbance management in transportation supply networks are presented. This includes the introduction of elaborated classification models for disturbances and action patterns as well as an associated costs and performance measurement system. Finally, a procedure model for the disturbance management is presented.
The steady increasing of supply chain complexity due to a rising global cross-linking of production and sales regions leads to an increasing sensitivity to disturbances while in the meantime the requirements of the availability, the time of delivery and the security of supplies within the supply chain increases. To meet this challenges the security of the supply chain infrastructure and the feasibility of supply chain processes need to be ensured, despite of the high specialization within the supply chain partners, the low stock and time buffers, and the information shortcoming between supply chain partners.
In this research, a System Dynamics simulation model, based on the manufacturing supply chain model of Sterman, has been developed for representing the actual complexity and dynamic in manufacturing supply chains. Therefore, the modeled manufacturing supply chain shows the processes of a four level supply chain focusing the processes and interactions of the mid-positioned two supply chain participants. The main contribution of the work described in this paper, is the description and implementation of necessary additional modules and parameters to Sterman’s basic model for the diagnosis of disturbance impacts as well as for the realization of supply chain adjustments. Finally, the model has been simulated and examined for realistic values.
Systematization models for taylor-made sensor system applications and sensor data fit in production
(2015)
Industrial digitalization to realize smart factories is driven by an informatory base of high-resolution data provided by sensor systems on the shop-floor level. The challenge of technical availability of fitting measurement solutions nowadays turns in a struggle of finding the optimal solution for a specific task in an ever-growing sensor market. This paper analyzes and specifies necessary models to systematically derive and describe organizational, technical and informatory requirements for sensor system applications increasing the technological fit for faster integration and lower misinvestment rates.
Systematization models for taylor-made sensor system applications and sensor data fit in production
(2015)
Industrial digitalization to realize smart factories is driven by an informatory base of high-resolution data provided by sensor systems on the shop-floor level. The challenge of technical availability of fitting measurement solutions nowadays turns in a struggle of finding the optimal solution for a specific task in an ever-growing sensor market. This paper analyzes and specifies necessary models to systematically derive and describe organizational, technical and informatory requirements for sensor system applications increasing the technological fit for faster integration and lower misinvestment rates.
Volatile electricity prices caused by an increase of renewable energy sources push producing companies towards taking in an active role in balancing the electricity grid. Possible actions at the customer side to actively adapt to volatile energy prices are called demand response actions. In production logistics such actions can be the modification of production schedules motivated by possible economic benefits. So far, the focus in scheduling problems has been the optimization in the dimensions of quality, time and costs. This paper presents the results of a simulation study on the economic benefits of demand response actions for a generic production system.
Companies in the manufacturing industry are shifting towards a more service-oriented business model. One major challenge of this transformation is the information exchange between the different stages of the product-service-lifecycle.
We extend the existing body of knowledge by conducting an empirical study in the German manufacturing industry, addressing the cause-effect relationship between 1) information gathering over the product-service-lifecycle, 2) data analytics 3) interpretation and use of new information and 4) distribution of new product related information and the impact of these four aspects on performance.
The analysis reveals five different success factors with a significant impact on innovation and operation excellence. The implications from our research can help to develop new and more practical oriented Lifecycle-Product-Service-System approaches on the one hand. On the other hand it enables companies to focus on activities leading to higher service efficiency. Creating new stimuli will transform their existing business model to a more service-oriented one.
Aus dem privaten Alltag sind Soziale Technologien nicht mehr wegzudenken, doch zunehmend kommen diese auch innerhalb von Unternehmen zum Einsatz. Insbesondere Business-Communities können dabei helfen, Mitarbeiter zu vernetzen, und bieten speziell bei wissensintensiven Aufgaben erhebliche Potenziale. Da sowohl der systematische Aufbau als auch die Koordination einer Business-Community mit zahlreichen Aufgabenfeldern verbunden ist, werden oftmals schwerwiegende Fehler im Management dieser Communities gemacht, wodurch Nutzenpotenziale ungenutzt bleiben. Auch mangelt es in der Praxis an geeigneten Erkenntnissen über eine erfolgreiche Steuerung solcher Business-Communities.
Um die Erfolgswirkungen konkreter Koordinationsmechanismen zu untersuchen, führte das FIR an der RWTH Aachen gemeinsam mit der IntraWorlds GmbH eine Studie unter Community-Managern durch. Dabei hat sich herausgestellt, dass die Steuerungsinstrumente unterschiedlich und mit divergierendem Erfolg eingesetzt werden können.
Increasing productivity in product-service systems is a vital success factor for industrialized economies and individual businesses. The service production is typically described as an integrated value chain setting, in which the provider and the customer are co-creators.
This paper embraces a characteristic curve model in order to illustrate the influence of the customer on the productivity of service production. The characteristic curves are derived from a system dynamics simulation model for a synchronized takt-based service production. In conclusion this research leads to designs recommendations for service production systems in order to reduce lead times and increase adherence to delivery dates.
Das Produktionsmanagement beinhaltet sämtliche Aufgaben zur Gestaltung, Planung, Überwachung und Steuerung eines Produktionssystems und der betrieblichen Ressourcen Mensch, Maschine, Material und Information. Die strategische Perspektive des Produktionsmanagements antizipiert relevante Veränderungstreiber, stößt die Anpassung der Organisation an veränderte (Umwelt-)Bedingungen an und gestaltet somit die strategische Ausrichtung des Unternehmens auf Basis der auf der normativen Ebene definierten Ziele, Prinzipien und Normen.
Damit spannt das strategische Produktionsmanagement gleichzeitig den Gestaltungsrahmen für die operative Ebene auf. Das operative Produktionsmanagement verfolgt das Ziel, die Produkte und (Dienst-)Leistungen eines Unternehmens in der erforderlichen Menge und Qualität zu einem festgelegten Termin und unter Einsatz des geringstmöglichen Kostenaufwands zu erstellen. Kernaufgaben des operativen Produktionsmanagements sind die Produktionsprogrammplanung, das Auftragsmanagement, die Produktionsbedarfsplanung, die Eigenfertigungs- sowie die Fremdbezugsplanung und -steuerung.
In diesem Beitrag werden zunächst die zentralen Begriffe definiert und der diesem Band zugrundeliegende Ordnungsrahmen des Produktionsmanagements aufgespannt. Danach werden die Aufgaben und Prinzipien des strategischen sowie die wesentlichen Ziele des operativen Produktionsmanagements vorgestellt. Die Kernprozesse des Produktionsmanagements unterscheiden sich in ihrer konkreten Ausprägung in Abhängigkeit vom unternehmensspezifisch vorliegenden Fertigungstyp. Daher werden im Anschluss die vier grundsätzlichen Fertigungstypen der Auftrags-, Rahmenauftrags-, Varianten- und Lagerfertigung definiert und gegeneinander abgegrenzt. Abschließend werden die wesentlichen Daten, Datenarten und -strukturen erläutert, die zusammen mit den aus ihnen abgeleiteten Informationen die Basis für jegliche Aktivität im Rahmen des Produktionsmanagements bilden.
Produktionsprogrammplanung
(2014)
Ziel der Produktionsprogrammplanung ist es, einen hinsichtlich Absetzbarkeit und Realisierbarkeit abgestimmten Produktionsplan über einen langfristigen Planungszeitraum zu erstellen. Dieser Produktionsplan legt verbindlich fest, welche Erzeugnisse durch das Unternehmen in welchen Stückzahlen zu welchen Zeitpunkten bzw. in welchen Perioden produziert werden sollen. Teilaufgaben der Produktionsprogrammplanung sind die Absatzplanung, die Primärbedarfsplanung und die Ressourcengrobplanung. In diesem Kapitel werden zunächst die Kernaufgaben der Produktionsprogrammplanung definiert und anschließend die wesentlichen Methoden und Verfahren zur Bearbeitung der verschiedenen Teilaufgaben innerhalb der Produktionsprogrammplanung zusammengestellt. Abschließend werden die Aufgaben der Produktionsprogrammplanung in ihrer zeitlogischen Abfolge in Form eines Referenzprozessmodells modelliert und dabei fertigungstypspezifisch detailliert.
Auftragsmanagement
(2014)
Ausgelöst durch einen konkreten Kundenauftrag, plant, steuert und überwacht das Auftragsmanagement sämtliche Aktivitäten der Auftragsabwicklung von der Anfragenbearbeitung über die Konstruktion, den Einkauf, die Fertigung und Montage bis hin zum Versand des fertigen Produkts. Dabei wird im Auftragsmanagement das Ziel verfolgt, die Transparenz der Auftragsabwicklung zu erhöhen und damit die Reaktionsfähigkeit im Hinblick auf unternehmensinterne und -externe Störungen deutlich zu verbessern. Gleichzeitig unterstützt das Auftragsmanagement die Lösung von Interessenskonflikten zwischen verschiedenen Fachbereichen sowie die Ausregelung von Zielkonflikten im Sinne einer effizienten Erfüllung des Kundenauftrags.
Teilaufgaben des Auftragsmanagements sind die Angebotsbearbeitung, die Auftragsbearbeitung sowie die Auftragskoordination und das Auftragscontrolling. In diesem Kapitel werden zunächst die Kernaufgaben des Auftragsmanagements definiert und anschließend die wesentlichen Methoden und Verfahren zur Bearbeitung der verschiedenen Teilaufgaben innerhalb des Auftragsmanagements zusammengestellt. Abschließend werden die Aufgaben des Auftragsmanagements in ihrer zeitlogischen Abfolge in Form eines Referenzprozessmodells modelliert und dabei fertigungstypspezifisch detailliert.
Die Eigenfertigungsplanung und -steuerung erhält als Eingangsinformation das zu realisierende Eigenfertigungsprogramm aus der Produktionsbedarfsplanung. Das Ziel der Eigenfertigungsplanung und -steuerung ist die Erstellung, Umsetzung und Kontrolle eines detaillierten Ablaufplans für die Fertigung und Montage unter Berücksichtigung der tatsächlich verfügbaren Produktionsressourcen. In ihren Teilaufgaben Losgrößenrechnung, Feinterminierung, Ressourcenfeinplanung, Reihenfolgeplanung, Verfügbarkeitsprüfung und Auftragsfreigabe legt die Eigenfertigungsplanung und -steuerung beispielsweise kostenoptimale Losgrößen und optimale Arbeitsgangreihenfolgen fest.
In diesem Beitrag werden zunächst die Kernaufgaben der Eigenfertigungsplanung und -steuerung definiert und anschließend die wesentlichen Methoden und Verfahren zur Bearbeitung der verschiedenen Teilaufgaben innerhalb der Eigenfertigungsplanung und -steuerung zusammengestellt. Abschließend werden die Aufgaben der Eigenfertigungsplanung und -steuerung in ihrer zeitlogischen Abfolge in Form eines Referenzprozessmodells modelliert und dabei fertigungstypspezifisch detailliert.
Applying Game Theory in Procurement. An Approach for Coping with Dynamic Conditions in Supply Chains
(2014)
Producing companies are facing continually changing conditions accompanied by higher requirements with respect to the flexible configuration of their supply chain. The challenge resulting from this initial situation is to develop systems that have the availability of adjusting their planning procedures and aims depended on the situation and therefore accommodate the increasing demand for flexibility. To address this challenge game theory seems to be a new and promising approach. The aim and added-value of the research work described here is to develop a decision model for the area of procurement using solutions concepts of game theory. Especially in times of high volatility such a decision model can support material requirements planners better than today's common selective planning logics.
In this paper the model to be solved by game theoretic solution concepts is presented. A research study has been conducted which proved the need for combining existing methods of procurement quantity calculation by means of game theoretic solution concepts. Some of the results of this study are presented in this paper. In the last part of the paper a structure for classifying game theoretic models is presented. This structure should support in selecting the appropriate solution concept for real-life decision-situations and is able to support in any practical application-field finding out the most appropriate game theoretic solution concept.
Ziel des Forschungsbereichs "Selbstoptimierende Produktionssysteme" ist es, sowohl technische als auch soziotechnische Produktionssysteme zu entwickeln, die durch Selbstoptimierung eine bessere Performance erreichen, als bei der Auslegung geplant und erwartet werden kann. Im Fokus steht die Steigerung der Produktivität in der Produktion direkt vor Ort. Bedeutend ist die dezentrale Entscheidungsfähigkeit der Mitarbeiter auf dem Shopfloor und in unterstützenden Bereichen, sowie der kognitiven und adaptiven Systeme und Netzwerke in der Produktion.
The growth of installed wind capacities generated a market with a huge variety of service offers for operation & maintenance of wind turbines. Different parties like manufacturers, component suppliers as well as independent service providers compete for the attractive after sales market. An innovative service offer which seems to meet the customers’ requirements is the guarantee of availability for wind turbines. However, these service providers are facing new challenges regarding their performance potentials and their financial risks occurring from possible penalties. Service providers have to reconsider their preparedness of performance, their new occurring financials risks, their cooperation and qualification level as well as their localization of service bases. To be able to quantify these new challenges and risks a simulation model has been designed in the context of a German research project named “WinServ”.
Steigende Energiekosten sind ein zunehmendes Risiko für Unternehmen des deutschen Maschinen- und Anlagenbaus. Die Steigerung der Energieeffizienz kann somit zukünftig zu Wettbewerbsvorteilen führen. Aufgrund der Komplexität heutiger Produktionssysteme ist eine Analyse der Wechselwirkungen von Parametern der Produktionsplanung und -steuerung (PPS) auf die Energieeffizienz notwendig, um Maßnahmen zu identifizieren, die eine Steigerung der Energieeffizienz ermöglichen.
Der vorliegende Artikel stellt die Ergebnisse einer Simulationsstudie vor, in welcher der Einfluss der Losgrößenplanung auf die Energieeffizienz im Rahmen einer mehrstufigen Mehrproduktfertigung untersucht wird. Die Ergebnisse der Studie leisten einen Beitrag zum besseren Verständnis der komplexen Zusammenhänge und können als Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen zu Wechselwirkungen von Produktionsparametern mit der Energieeffizienz dienen.