Volume 112, Issue 9

Kurzfassung Im Rahmen der vierten industriellen Revolution befindet sich die Produktion im Wandel. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Vision eines modularen und multidisziplinären Fertigungssystems, welches durch eine wachsende Intelligenz eine wirtschaftliche Produktion auch bei geringen Stückzahlen erzielen kann. Dabei werden vorherrschende Herausforderungen und notwendige Anforderungen für das zukünftige System aufgeführt. Der Fokus des Beitrags liegt auf der spanenden Bearbeitung durch Werkzeugmaschinen. Es wird analysiert, inwiefern die aktuellen Maschinen angepasst und erweitert werden müssen. Ein Vergleich zwischen der Vision und dem aktuellen Stand der Forschung zeigt die Forschungsschwerpunkte auf, welche bereits jetzt intensiv betrachtet werden.

Kurzfassung In diesem Beitrag wird ein Konzept präsentiert, welches eine lebenszykluskostenorientierte Prozesskettenplanung ermöglicht. Spezialisierte Planungswerkzeuge greifen dafür auf eine integrierte Datenbasis (Planungs-, Inventar- und Live-Daten) zu. Es wird gezeigt, dass eine automatisierte Datendurchgängigkeit zwischen Fertigung und Planung mit den vorhandenen Standards OPC UA und AutomationML realisierbar ist. So können schon in der frühen Planung Energiebedarfe prognostiziert und Maschinenkomponenten dimensioniert werden, um Investitionsentscheidungen zu treffen.

Kurzfassung Die Wettbewerbsfähigkeit produzierender Unternehmen wird maßgeblich durch die erzielte Logistikleistung sowie auch durch die verursachten Logistikkosten bestimmt. Die Positionierung des Kundenauftragsentkopplungspunktes – als wesentliche Aufgabe der Konzeptplanung – stellt eine Möglichkeit dar, beide Zielgrößen signifikant zu beeinflussen. Hierzu wird in dem vorliegenden Beitrag anhand eines Anwendungsbeispiels eine Bewertung von Fabrikstrukturvarianten hinsichtlich der Logistikkosten und -leistung mittels logistischer Modelle vorgestellt.

Kurzfassung Das Ziel dieser Arbeit ist die Ausprägungspotenziale industriell-kollaborativer Wirtschaftsformen und Geschäftsmodelle zu untersuchen. Dazu werden exemplarisch die vier Fallstudien Druckluft-Contracting, Chemikalien-Leasing, Additive Fertigung sowie „Kuckucksbrauen“ untersucht. Es zeigt sich, dass neue, industriell-kollaborative Geschäftsmodelle derzeit noch wenig verbreitet sind. Hierzu werden Anwendungsfall-spezifische Potenziale und auch Hemmnisse aufgezeigt.)

Kurzfassung Industrieunternehmerischer Erfolg wird heutzutage maßgeblich durch Faktoren der Organisationsumgebung beeinflusst. Das durch Volatilität, Unsicherheit, Komplexität und Ambivalenzen (VUCA) charakterisierte Umfeld erfordert ein strategisches Management der Supply Chain, um die Wertschöpfungskette gesamthaft für den Umgang mit internen und externen Risiken zu befähigen. Der vorliegende Beitrag untersucht die Strategien der Agilität und Robustheit am Beispiel aktueller Herausforderung in der Beschaffung der Automobilindustrie.

Kurzfassung Energieeffizienz ist aufgrund des zunehmenden gesellschaftlich-politischen Drucks, langfristig steigender Energiepreise sowie der Energiewende und ihrer Implikationen zu einem wichtigen Bestandteil des Zielsystems produzierender Unternehmen geworden. Großes Potenzial liegt darin, das Ziel der Energieeffizienz mittels der Produktionsplanung und -steuerung (PPS) zu verfolgen – allerdings fehlen den Unternehmen dafür aktuell die Planungswerkzeuge. Im folgenden Beitrag wird eine Planungsmethode vorgestellt, die genau hier Abhilfe schaffen soll: Mit einem neuartigen Simulator werden das Materialfluss- und Energiesystem eines Produktionssystems integriert abgebildet und mittels einer multikriteriellen Optimierung Produktionspläne erstellt, wobei auch die Anlagen-Steuerung in der Peripherie optimiert wird. Eine Industrie-Fallstudie in der Lebensmittelproduktion wird vorgestellt, in der ein erhebliches Optimierungspotenzial erzielt werden konnte.

Kurzfassung Im Forschungsprojekt eMES wurde ein Manufacturing Execution System (MES) energieorientiert gestaltet und durch ein Modul zur energieorientierten Planung, Überwachung und Steuerung der Produktion umgesetzt, das Energietarife in die Kalkulation der Produktionskosten einbezieht und auf diese Weise Energiekosten senken kann. Die Kostenreduktion erfolgt durch die Nutzung von Schwachlastzeiten, Umsetzung von Lastverschiebungen sowie Möglichkeiten zum kurzfristigen Lastabwurf.

Kurzfassung Für den Wirtschaftsstandort Deutschland ist eine stabile Stromversorgung unerlässlich. Die Integration erneuerbarer und volatiler Energiequellen stellt dabei eine große Herausforderung für die Netzstabilität dar. Um die Erzeugung und die Nachfrage zu synchronisieren, können produzierende Unternehmen durch Energieflexibilitätsmaßnahmen ihren Strombedarf gezielt anpassen. Der vorliegende Beitrag zeigt hierzu die möglichen Maßnahmen in den verschiedenen Betriebsebenen einer Produktion auf und verdeutlicht diese anhand eines Beispiels.

Kurzfassung Produzierende Unternehmen müssen frühzeitig im Planungsprozess Entscheidungen treffen, die den Energiebedarf zukünftiger Anlagen maßgeblich beeinflussen. Vor diesem Hintergrund stellt dieser Beitrag eine Methodik vor, die es ermöglicht, durch die Entwicklung einer Energiedatenbank Betriebsmittel bedarfsgerecht zu planen. Auf diese Weise gelingt es, den Energiebedarf von Anlagen zu senken und zielgerichtet die Energieeffizienz zu steigern.

Kurzfassung Elektrofahrzeuge weisen im Vergleich zu konventionell angetriebenen Fahrzeugen aufgrund fehlender Erfahrungswerte sowie neuer Technologien während des Markthochlaufs hohe Industrialisierungskosten auf. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt zwischen den E-Fahrzeugherstellern e.GO Mobile AG und StreetScooter GmbH, der Laser Bearbeitungs- und Beratungszentrum GmbH (LBBZ), der TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH als System- und Fügespezialisten, dem Lehrgebiet Füge- und Trenntechnik der FH Aachen sowie dem Lehrstuhl Production Engineering of E-Mobility Components (PEM) der RWTH Aachen werden daher praxisorientierte technische Lösungen entwickelt, um Kleinserien im Zukunftsfeld der Elektromobilität möglichst kostengünstig, effizient und flexibel herstellen zu können.

Kurzfassung Die Gehäuse von Lithium-Ionen-Pouchzellen bestehen aus einer Aluminiumverbundfolie die über Tiefziehen in die benötigte rechteckige Geometrie überführt wird. Da es nach aktuellen Stand der Technik kaum möglich ist, Halbschalen von großen Tiefen herzustellen, werden am wbk Institut für Produktionstechnik alternative Herstellprozesse für Pouchzellengehäuse untersucht. Grundlegend hierfür ist die Kenntnis über Fügeparamter, die für das Verschließen der Batteriegehäuse benötigt werden.

Kurzfassung Die adaptive Formspulenwicklung bietet das Potenzial, dem wachsenden Bedarf an elektrischen Tranktionsantrieben mit höchster Leis-tungsdichte und Effizienz gerecht zu werden. Für die Herstellung der Spulen wurde eine Wickelanlage zur flexiblen und automatisierten Wicklung von Doppelspulen aufgebaut, Maßnahmen und Parameter zur Reduzierung von Drahtzugkraftschwankungen und Fehlwicklungen untersucht sowie ein Konzept einer Wickelschablone zur vollautomatischen Serienherstellung von Formspulen erarbeitet.

Kurzfassung Arbeitsbedingte Erkrankungen und ihre Folgen können für Unternehmen zu einem Produktivitätsverlust und damit zu einer Abnahme ihrer Wettbewerbsfähigkeit führen. Eine ergonomische Arbeitsplatzgestaltung kann dazu beitragen, einige Ursachen dieser Erkrankungen zu beseitigen. Häufig fehlt es den Unternehmen jedoch am dem erforderlichen Know-how zur Umsetzung. In diesem Beitrag werden Anforderungen an ein zu entwickelndes System beschrieben, das Unternehmen bei der ergonomischen Arbeitsplatzgestaltung unterstützen soll.

Kurzfassung Zukünftige Montagearbeitsplätze müssen veränderten Herausforderungen, wie z. B. der zunehmenden Anzahl von Mensch-Roboter-Kollaborationen, gerecht werden. Die Virtual Reality (VR)-Technik bietet im Rahmen der Arbeitsplatzgestaltung neue Möglichkeiten, diesen veränderten Planungsherausforderungen gerecht zu werden. Die Ausarbeitung stellt eine Methode zur Bewertung des sinnvollen Einsatzes der VR-Technik für einen spezifischen Arbeitsplatz vor. Außerdem wird aufgezeigt, wie die VR-Technik in den Prozess der Arbeitsplatzgestaltung integriert werden kann.

Kurzfassung Beim Einsatz von Mikrofräswerkzeugen kommt es, bedingt durch Größeneffekte, zu erhöhter Reibung und damit erhöhtem Verschleiß. Zusätzlich resultieren aus den geringen Werkzeugdurchmessern niedrige Schnittgeschwindigkeiten, sodass es zu Aufbauschneiden kommen kann. Beides wirkt sich negativ auf die Prozessergebnisgrößen aus und reduziert die Effizienz des Prozesses. Um dies zu minimieren, wurden Mikrofräswerkzeuge (Ø 50 μm) mit einer PVD-Beschichtung versehen und das Einsatzverhalten untersucht.

Kurzfassung Die Smart Factory wird bisweilen überwiegend aus technischer Sicht diskutiert. Zwar ist von Wettbewerbsvorteilen durch eine flexiblere, wandlungsfähigere Produktion die Rede, für Unternehmen stellt sie zunächst aber eine Investition dar. Im folgenden Beitrag wird eine Methode zur Kosten-Nutzen-Analyse beschrieben, die es erlaubt, fallspezifisch zu einer monetären Bewertung von IT-Investitionen in der Produktion zu gelangen. Ihre Realisierung in Software und Anwendung wird exemplarisch dargelegt.

Kurzfassung Die diesem Beitrag zu Grunde liegende Studie zeigt, dass viele Indus-trieunternehmen nicht in gleichem Maße vor allen in der Fachliteratur genannten Herausforderungen zur Einführung von Industrie 4.0 stehen. Durch die Befragung von 253 Unternehmen konnte gezeigt werden, welche Hemmnisse tatsächlich in der Industrie bestehen. Wie Unterstützungsvorhaben an den bedeutendsten Herausforderungen ausgerichtet werden sollten, welche Bedarfe in der Industrie vorhanden sind und wie diese adressiert werden können, beschreibt der folgende Beitrag.

Kurzfassung Mit Industrie 4.0 als Zukunftsvision des deutschen Produktionsstandorts stellt sich die Frage, wie bewährte Verbesserungsansätze mit den neuen, digitalen Möglichkeiten vereint bzw. weiterentwickelt werden können. Insbesondere sind Qualitätstechniken hinsichtlich der kontinuierlichen Verbesserung von Produkten und Prozessen von großer Bedeutung für ganzheitliche Produktionssysteme. Es entsteht somit die Notwendigkeit, die Kombination beider Ansätze im Rahmen einer integrierten Lean Quality 4.0 zu untersuchen. Dazu werden ein systematisches Vorgehen entlang eines kreativen Problemlösungsprozesses sowie ermittelte Szenarien vorgestellt.

Kurzfassung Die vierte industrielle Revolution, auch als Industrie 4.0 bekannt, ist eine der größten Herausforderungen, denen sich kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) heute und besonders in Zukunft stellen müssen. Viele von ihnen sind bereits seit Jahrzehnten Marktführer und haben erfolgreich ihre Produkte und Dienstleistungen in einer „Offline“-Welt optimiert. Die Integration von smarten Produkten und Dienstleistungen im Hinblick auf Industrie 4.0 bietet dabei neue Möglichkeiten und Ebenen, Nutzen in der Wertschöpfungskette zu schaffen. Die Identifizierung dieser schlummernden Werte und die Entwicklung von neuen Geschäftsmodellen stellen heute eine große Hürde für KMU dar. Dieser Beitrag stellt daher eine von TRIZ abgeleitete Neun-Felder-Matrix und eine morphologische Analysemethode vor, die KMU dabei unterstützen soll, informationsbasierte Industrie-4.0-Geschäftsmodelle auf der Basis bestehender Produkte und Dienstleistungen zu identifizieren und zu entwickeln. Die praktische Anwendbarkeit der Methode wird anhand eines industriellen Fallbeispiels gezeigt.

Kurzfassung Im Rahmen des vom BMBF geförderten Projekts MyCPS wurden 383 Anwendungsfälle ausgewertet, in denen der „Menschbezug“ im Fokus stand. Nach der halben Projektlaufzeit endgültige Folgerungen in den Raum zu stellen, wäre zwar leichtfertig. Dennoch deuten die bisherigen Erkenntnisse darauf hin, dass ein Ergebnis dieses Förderprojekts lauten könnte: Im Vordergrund steht die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen – der Nutzen für den Menschen rückt weniger deutlich in den Mittelpunkt, als man das am Ausgangspunkt der sogenannten Vierten Industriellen Revolution wahrhaben wollte. Immerhin 39 Prozent der von der Ingenics AG untersuchten 383 „Fälle“ beschreiben eine kooperative Interaktion mit den Mitarbeitern; 19 Prozent nennen die Substituierung menschlicher Arbeitsplätze als Ziel. Für Fachleute nicht überraschend kommt die Feststellung, dass Lean-Strukturen unverzichtbare „Enabler“ für die erfolgreiche Implementierung von Industrie-4.0-Anwendungen sind.