Volume 115, Issue 12

Die systematische Neuentwicklung von Produkten, Prozessen und Geschäftsmodellen stellt für produzierende Unternehmen einen Schlüssel zur Sicherstellung der Wettbewerbsfähigkeit dar. Im Rahmen des vorliegenden Beitragss soll die Weiterentwicklung des Lean Innovation- Ansatzes hin zum Sustainable Innovation-Ansatz beschrieben werden. Mit diesem begegnen produzierende Unternehmen den Herausforderungen des heutigen volatilen, komplexen und dynamischen Unternehmensumfelds und können nachhaltig Werte schaffen.

Industrie-4.0-Technologien können dazu beitragen, die deutlich gesteigerte Daten- und Informationsverfügbarkeit während des Produktionsprozesses gezielt zu verwerten und den Austausch zwischen produzierenden Unternehmen und Logistikdienstleistern für effiziente und nachhaltige Lieferketten zu fördern. Im Projekt SynLApp wird hierzu ein webbasiertes Assistenzsystem konzipiert, das Prognosen innerhalb der Lieferketten ermöglicht. Dieser Beitrag zeigt aktuelle Rechercheergebnisse zu bestehenden Methoden und Best Practices hinsichtlich der unternehmensübergreifenden Synchronisierung und beschreibt das Projektvorgehen und den Ansatz einer technischen Umsetzung via Simulation.

Die aktuelle Corona-Pandemie ruft große Unsicherheiten hervor. Durch die Gefahr einer sogenannten „zweiten Welle“ sehen sich produzierende Unternehmen gezwungen, jederzeit die Produktion herunter- und wieder hochfahren zu können. Mit dem schnell verfügbaren individualisierten Bewertungssystem „Easy Ramp-up Check“ sind Unternehmen in der Lage, vor, während und nach dem Wiederanlauf Risiken zu identifizieren sowie passende Maßnahmen abzuleiten. Ergänzt durch das systematische Monitoring der kritischen Prozesse im interaktiven Lagebild, wird eine schnelle und resiliente Reaktion auf ungeplante Störgrößen ermöglicht.

Auf der Basis von Interviews und Mitarbeiterbefragungen aus acht Betrieben der Metall- und Elektroindustrie beleuchtet der Beitrag den kontinuierlichen Verbesserungsprozess (KVP) aus der Perspektive von Produktionsarbeitenden. Es zeigt sich, dass die Beteiligung - neben dem Führungsverhalten und der allgemeinen Einbindung der Arbeitenden - insbesondere von dem Verhältnis der Mitarbeitenden zum KVP abhängig ist: Produktionsarbeitende beteiligen sich dann regelmäßig an der kontinuierlichen Verbesserung, wenn sie den KVP auch als Gestaltungsinstrument des Shopfloor wahrnehmen, mit dem sie nicht nur einen Beitrag zum Unternehmenserfolg leisten, sondern zugleich auch Einfluss auf die eigene Arbeit nehmen können. Die Voraussetzungen für die Aneignung auf dem Shopfloor zu schaffen gehört zu den Führungsaufgaben im mitarbeitergetragenen KVP.

Die Problematik kurzfristiger Umplanungen entlang der Produktion mittels CNC-Maschinen gewinnt besonders vor dem Hintergrund zunehmender kundenindividueller Fertigungen in kleinen Losgrößen an Bedeutung. Der aktuell praktizierte Ablauf zur Umplanung auf alternative Maschinen bedingt großen zeitlichen Mehraufwand und fehlende Flexibilität der Fertigung. In diesem Beitrag wird daher ein Ansatz vorgestellt, der eine Ad hoc-Generierung von CAM-Programmierungen für alternative CNC-Maschinen ermöglicht.

Produkt- und Betriebsdaten können durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) genutzt werden, um die Produktentwicklung zu verbessern. Voraussetzung dafür ist, dass Daten in der richtigen Qualität und in ausreichender Anzahl verfügbar sind. Um diese Voraussetzung (KI-Readiness) besser zu erfüllen, benötigt es häufig großer Anstrengungen im Unternehmen. Prozesse, Methoden und IT-Systeme müssen global harmonisiert werden. In diesem Beitrag werden die Evolutionsschritte hin zur „KI-Readiness“ in der Produktentwicklung beschrieben.

Betreiber hochwertiger Investitionsgüter fragen zunehmend Instandhaltungspauschalen bei Dienstleistern an. Für sie bieten diese Pauschalen auf der einen Seite die Chance auf eine enge Kundenbindung und langfristige Erlöse. Auf der anderen Seite verbirgt sich hinter ihnen ein Kostenrisiko, das den wirtschaftlichen Betrieb des Dienstleisters gefährdet. Daher sind die Instandhaltungskosten über den Leistungszeitraum richtig zu prognostizieren und zu bewerten, um auf dieser Basis die Instandhaltungspauschale in geeigneter Form zu gestalten. Aktuell fehlt es allerdings an einem systematischen Vorgehen zur Gestaltung der Pauschalen. In diesem Beitrag wird daher ein vierstufiges Vorgehen vorgestellt, das unter Berücksichtigung spezifischer Herausforderungen der Instandhaltung hochwertiger Investitionsgüter entwickelt wude.

Die COVID-19-Krise erhöht den Druck auf die Betreiber sowie Serviceanbieter hochwertiger Investitionsgüter des Transportsektors. Die vorhandenen Strukturen zur Leistungserstellung sind nicht auf das gegenwärtig geringe Nachfrageniveau ausgelegt. Störeffekte in den Lieferketten verschärfen die Situation zusätzlich. In Summe entsteht ein existenzbedrohender Kostendruck für die Unternehmen, der in der Regel unmittelbaren Handlungsbedarf bedeutet. Aufgrund des Ausmaßes und der Dringlichkeit von Kostensenkungen reichen kontinuierliche Verbesserungsmaßnahmen nicht aus, um die Wirtschaftlichkeit abzusichern. Ein möglicher Lösungsansatz ist die Restrukturierung des Leistungserstellungsprozesses mit alternativen Organisationstypen, auch bekannt als Fertigungsprinzipien. Ein geeignetes Entscheidungsmodell zur Auswahl der Organisationtypen in der Instandhaltung hochwertiger Investitionsgüter fehlt derzeit und ist Gegenstand der Forschung. In diesem Beitrag werden die Kernherausforderungen für das Entscheidungsmodell beschrieben und erste Erkenntnisse am Beispiel der Instandhaltung von Luft- und Schienenfahrzeugen vorgestellt.

Eine schlanke und zielgerichtete Arbeitsbereichsgestaltung sichert die Wettbewerbsfähigkeit in kleinen und mittleren Unternehmen. Die Ergänzung von fabrikplanerischem Methodenwissen mit Ansätzen aus dem Change Management trägt zu einem umfassenden Projekterfolg bei. Dieser Veränderungsprozess kann durch die Methode LEGO ® Serious Play und den Einsatz von Virtual Reality in seiner Mitarbeiterzentrierung effektiv unterstützt werden.

Die Fertigung von hochindividuellen Engineer-to-Order (ETO)-Produkten mit Losgröße 1 weist Besonderheiten auf, die zu erheblichen Komplexitätssteigerungen in Planung und Steuerung der Produktionsprozesse führen. Beispiele für entsprechende Produkte sind unter anderem in der maritimen Industrie und dem Sondermaschinenbau zu finden. Charakteristisch sind die parallel stattfindenden Vorgänge zur Konstruktion, Planung und Fertigung des Produkts. Ebenso prägen konstruktive Anpassungen während der gesamten Produktentstehung das Bild. Somit stellen sich die operative Produktionsplanung und die Terminierung als dynamischer und komplexer Prozess dar, der bei schwankenden Ausgangsparametern stets verlässliche Ergebnisse liefern muss. Daher sind ohne entsprechende Werkzeuge die Anforderungen bisher nur mithilfe erheblichen manuellen Aufwands innerhalb der Planung zu erreichen.

Die Produktindividualisierung, Digitalisierung und Automatisierung der Produktion erfordern eine ständige Anpassung der Produktionsund Intralogistikprozesse. Referenzmodelle unterstützen dabei Produktions- und Fabrikplaner mit Standards, Werkzeugen und vielem mehr. Eine Marktrecherche von Referenzmodellen zeigt erhebliche inhaltliche und methodische Unvollständigkeiten auf. Eine daraus abgeleitete Handlungsempfehlung für die Konstruktion eines Intralogistikreferenzmodells wird vorgestellt.

In einer guten Kunden-Lieferanten-Beziehung, geprägt von einer Win- Win-Situation, wird die Festlegung der Bestell- und Produktionslosgröße häufig diskutiert. Um die kostenoptimale Lösung für das Gesamtsystem zu finden, ist ein ganzheitlicher Ansatz auf Prozesskostenbasis erforderlich. In diesem Beitrag wird ein integrierter Ansatz zur Bestimmung der optimalen Losgröße dargestellt, der basierend auf einer prozesskostenbasierten Berechnung noch weitere Parameter miteinbezieht.

System- und Modullieferanten stehen vor der Herausforderung, die Wettbewerbssicherung durch die effiziente Nutzung von Unternehmensprozessen zu gewährleisten. Die Auftragsabwicklung stellt dabei einen essenziellen Kernprozess dar, der von administrativen Tätigkeiten dominiert wird. Laut vielen Studien liegt die Verschwendung in den indirekten Bereichen bei etwa 30 Prozent. Ein besonders großes Potenzial zur Verringerung dieser Verschwendung wird der Implementierung von Business Intelligence (BI) zugeordnet. In der Literatur finden sich bisher keine Modelle, die sich bei der Implementierung auf die Charakteristika des Auftragsabwicklungsprozesses (AAP) ausrichten und damit die darin vorhandenen Potenziale optimal heben. Im Rahmen einer Forschungskooperation zwischen der MAN Truck & Bus SE und des Instituts für Fabrikbetriebslehre und Unternehmensforschung (IFU) der Technischen Universität Braunschweig wurde dieses Problem aufgegriffen und ein Reifegradmodell zur bedarfsgerechten Implementierung von BI im AAP entwickelt.

Stetig wechselnde markt- und produktseitige Anforderungen bedingen eine schnelle Anpassungsfähigkeit der Anlagentechnik hinsichtlich deren Funktionalität und Kapazität. Rekonfigurierbare Verarbeitungsanlagen bilden eine Lösungsvariante zur Begegnung dieser Anforderungen. Durch die Abhängigkeit der Anlagengestaltung vom jeweiligen Anwendungsfall steigt die Komplexität bei der Entwicklung. Die Schritte zur Erarbeitung einer erforderlichen Gestaltungsmethode werden beispielhaft vorgestellt.

Zur wirtschaftlichen temperierten Innenhochdruck-Umformung von Bauteilen aus Titan Grade 2 (3.7035) wird ein innovatives Verfahrenskonzept vorgestellt. Dieses hat das Ziel, die Umformbarkeit im Vergleich zur Raumtemperatur deutlich zu verbessern und gleichzeitig auf den Einsatz von Schutzgas verzichten zu können. Hierzu wurde der temperierte Hochgeschwindigkeitszugversuch so weiterentwickelt, dass eine Materialcharakterisierung bei prozessrelevanten Dehnraten möglich ist. Des Weiteren wird die Prozess- und Werkzeugauslegung zur Fertigung eines T-Stückes vorgestellt.

Die Hauptspindel und deren Lagerung werden durch dynamische Prozesskräfte hoch belastet. Im Rahmen des abgeschlossenen Projekts DynaLast (AiF und VDW) konnte eine gesteigerte Lagerlast im Prozess gemessen werden, wenn die Schneideneingriffsfrequenz im Bereich einer Spindeleigenfrequenz liegt. Zur Untersuchung des Ausfallverhaltens der Lager unter dynamischer Belastung wurden zwei Prüfstände aufgebaut, mit denen die Spindeln mit hohen dynamischen Kräften belastet werden können.

Die Bewältigung der digitalen Transformation ist vor allem für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) eine große Herausforderung. Dabei scheiden sich die Geister bereits bei der generellen Veränderungsnotwendigkeit und ob des wirklichen Nutzens der Digitalisierung. Die Frage für viele KMU bleibt, wie ein erfolgreicher Start in die digitale Transformation gelingen kann. Nach über drei Jahren intensiver Praxisforschung im Projekt „Betriebe und Beschäftigte gestalten die digitale Transformation (KMU 4.0)“ wird hier ein Ansatz für KMU vorgestellt, der sich genau mit dieser Frage auseinandersetzt und einen Beitrag zur nachhaltigen Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit von produzierenden KMU leistet. Der Ansatz sieht die Kombination der drei Handlungsfelder: Betriebliche Lernprojekte, Qualifizierung des Personals und Kooperationen vor. Der Beitrag stellt das dreigeteilte Konzept vor und verdeutlicht es an praktischen Beispielen produzierender Unternehmen.

Die zunehmende Vernetzung von Maschinen und Anlagen verändert Produkte, Unternehmen, und Wettbewerbsgrenzen. Die Entwertung reiner Produkt-Hardware zwingt traditionell produktgetriebene Unternehmen, digitale Services zu entwickeln, um sich weiterhin Alleinstellungsmerkmale und Wettbewerbsvorteile zu sichern. Jedoch schaffen es nur die wenigsten Marktteilnehmer, diese Lösungen auch profitabel und wettbewerbsfähig in ihr Geschäftsmodell zu integrieren. Um Unternehmen mit dieser Problemstellung einen Ausweg zu ermöglichen, behandelt der vorliegende Beitrag die Entwicklung einer Methodik zur Ausarbeitung von Geschäftsmodellen für das Internet der Dinge. Hierfür werden Geschäftsmodellmuster zu Grunde gelegt, die auf erfolgreichen Geschäftsmodellen aus der Praxis basieren und damit für 90 Prozent aller Geschäftsmodellinnovationen stehen.

Im zunehmend volatilen Produktionsumfeld existiert eine Vielzahl statischer, technischer Anleitungen in papierbasierten Formaten, die mit hohem Aufwand erstellt werden. Entwicklungstrends wie Augmented Reality und die Vernetzung der Produktion durch das Internet of Things ermöglichen adaptive und kontextspezifische technische Handlungsanweisungen. Als Lösungsansatz werden die Technologien Smart Device, Digitaler Zwilling und Smart Service verknüpft und die rechtlichen Anforderungen diskutiert.

Die individualisierte Massenproduktion mit hochgradig wandelbaren Produktionskapazitäten erfordert das Umdenken auch in der Steuerungstechnik. Das Ziel der Auftragsforschung im Projekt UrbanTSN ist die Ablösung der starren Liniensteuerung klassisch hierarchischer Fabrikautomatisierung durch eine mit Docker und Codesys virtualisierte, mit USDL und WSDL flexibel orchestrierte und damit ad hoc skalierbare Online-Steuerungstechnik. Diese Entwicklung auf dem Gebiet der Industrie 4.0 verbindet erfolgreich die Errungenschaften der fortgeschrittenen IKT-Welt mit den anspruchsvollen Anforderungen der industriellen Produktionslandschaft.