Volume 116, Issue 9

Bisher verwenden Fabrikplanungsansätze im frühen strategischen Planungsabschnitt oft sogenannte Fabriktypen. Diese Fabriktypen verfolgen jedoch nicht ein ganzheitliches Zielsystem, sondern fokussieren jeweils auf einzelne Ziele. Darüber hinaus ermöglichen die Fabriktypen nur eine isolierte Betrachtung der Einzelfabriken, weshalb deren Planung in Produktionsnetzwerken nicht mit Blick auf das Gesamtsystem erfolgt. Für Fabrikplanungen in Netzwerken sind gerade die Relationen zwischen den Fabriken relevant, was in den Fabriktypen nicht abgebildet ist. Die Perspektive „Standortrolle“ kann helfen, diese Lücke zu schließen.

Der termintreuen Produktauslieferung wird in Industrieunternehmen ein hoher Stellenwert beigemessen. Dies gilt insbesondere für die Automobilindustrie. Eine zentrale Voraussetzung hierfür bildet die Anwendung des Perlenkettenprinzips als Grundmodell der Auftragsabwicklung. In dessen Mittelpunkt steht die konsequente Einhaltung der mit der Tagespaketbildung festgelegten Auftragsreihenfolge zum Zeitpunkt der Programmerstellung für die Montagelinie. Ein aus der Perspektive der Logistik gestaltetes Produktionscontrolling unterstützt hierbei die Sicherstellung der Zielerreichung in der Auftragsabwicklung.

Volatile Umfeldbedingungen zwingen Unternehmen zu kontinuierlichen Produkt- und Prozessoptimierungen. Ziel der Veränderungen in der Produktion ist dabei für viele Unternehmen die Sicherstellung der Effizienz bei gleichzeitiger Erhöhung der Flexibilität und Termintreue von Prozessen, um Kundenanforderungen zielgerichtet erfüllen zu können. Hierbei geben die Prinzipien des Lean Managements Leitlinie vor. Im vorliegenden Beitrag wird die Bedeutung des Prinzips der „Stabilität“ für Produktionssysteme im Hinblick auf die Ziele Effizienz, Flexibilität und Termintreue veranschaulicht und eine methodenbasierte Vorgehensweise zur Analyse von Einflussfaktoren auf die Stabilität für produzierende Unternehmen vorgestellt.

Zur Verkürzung der Zeitspanne zwischen der Entwicklung bis zur Auslieferung von neuen Produkten wird am Fachgebiet Fertigungstechnik der TU Ilmenau eine Methode entwickelt, mit der bereits in der Entwicklungsphase Kapazitäten für die Produktion reserviert und die Kostenkalkulation angegangen werden können, damit Unternehmen ihre Liefertermine einhalten und Kosten senken können. Grundlage dieser Methode bilden Typenvertreter, die durch Ähnlichkeiten zu bereits umgesetzten Produkten durch Verfahren des maschinellen Lernens abgeleitet und verbessert werden.

Aufgrund der zunehmenden Individualisierung von Produkten mit hoher Variantenvielfalt stellt die aktive Integration von intelligenten Produkten in die Prozesssteuerung eine hilfreiche Möglichkeit zur Nutzung von Flexibilisierungs- und Rationalisierungspotenzialen in der Fertigung dar. In diesem Beitrag wird eine Methode zur Analyse und Bewertung der Einsatzpotenziale von Produktklassen mit unterschiedlichen Fähigkeiten vorgestellt und anhand eines praktischen Anwendungsfall evaluiert.

Fräsprozesse, insbesondere Schruppbearbeitungen, werden häufig durch unerwünschte Schwingungen limitiert. Eine weit verbreitete werkzeugseitige Maßnahme zur Unterdrückung dieser Schwingungen sind Stützfasen an der Freifläche der Werkzeugschneide. Prozessinhärenter Freiflächenverschleiß kann allerdings den gleichen stabilisierenden Effekt hervorrufen wie eine Stützfase. Die stabilisierende Wirkung von Freiflächenverschleiß wurde am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover (IFW) in einem Forschungsprojekt untersucht und hat zu Produktivitätssteigerungen in Fräsprozessen von Aluminium Al7075 und 42CrMo4+QT geführt.

Die Zukunftsfähigkeit eines produzierenden Unternehmens hängt in hohem Maße von der Kundenzufriedenheit ab. Die Unzufriedenheit von Kunden mit der Reklamationsbearbeitung beruht dabei oft weniger auf der Qualität selbst, als auf Verzögerungen bei der Bearbeitung. Das vorgestellte Konzept liefert gerade für die KMU eine einfache Priorisierungstechnik für das Management von Qualitätsansprüchen von Kunden. Es konzentriert sich insbesondere auf die Implementierung der abgeleiteten Lösung, indem es eine explizite Bewertungsmethode für jeden der Priorisierungsfaktoren bereitstellt.

Durch die frühzeitige Ausschussidentifikation und anschließendes Aussteuern von Ausschuss aus der Fertigung ist es möglich, die Herstellkosten zu senken, da die Kosten folgender Prozesse eingespart werden. Eine Möglichkeit zur Ausschussidentifikation stellen Prognosemodelle dar. In diesem Beitrag wird ein Vorgehen zur Ableitung potenzieller Prognosecheckpoints innerhalb von Prozessfolgen vorgestellt. Außerdem wird ein Vorgehen zur Berechnung des Kostensenkungspotenzials zur Bewertung des Einsatzes von Prognosemodellen zur Ausschussidentifikation eingeführt.

Die konventionelle Wertstromanalyse weist Schwächen in Bezug auf Aufwand und Reliabilität auf und wird momentan nur selten durch digitale Werkzeuge unterstützt. Die Digitalisierung der Wertstromanalyse bei gleichzeitiger Integration von Nachhaltigkeitsaspekten kann für produzierende Unternehmen einen Mehrwert schaffen, indem die Wertstromanalyse effizienter und der Informationsgehalt größer wird. Dieser Beitrag stellt ein Konzept für die nachhaltigkeitsfokussierte digitale Wertstromanalyse vor.

Unterstützungssysteme zeichnen sich durch eine erhöhte Mensch-Maschine-Interaktion aus. Diese Interaktion und ihre Auswirkungen haben große Bedeutung für die Entwicklung und Anwendung von Unterstützungssystemen und führen zu einer besonderen Herausforderung bei der Simulation entsprechender Systeme. Um diesen gerecht zu werden, wird ein Co-Simulationsmodell von Menschen, Exoskelett und Power-Tool entwickelt. Derartige Co-Simulationsmodelle ermöglichen bereits in der frühen Phase der Entwicklung der Unterstützungssysteme eine digitale Integration des Anwenders.

Die Zerspanung von Ti-6Al-4V zeichnet sich durch hohe thermische Belastungen am Werkzeug aus. Dies führt zu einem ausgeprägten, thermisch induzierten Werkzeugverschleiß. Mithilfe einer kryogenen Kühlung können die thermische Belastung des Werkzeugs gesenkt und somit der thermisch bedingte Verschleiß erheblich reduziert werden. In diesem Beitrag wird gezeigt, dass eine kryogene Kühlung den thermisch induzierten Werkzeugverschleiß verringert und damit die Standwege der Werkzeuge verlängert werden können.

Kugellager sind Verbindungsglieder zwischen stillstehenden und bewegten Komponenten. Insbesondere im Bereich der Werkzeugmaschinen sind Kugellager hohen Belastungen ausgesetzt und sorgen bei einem Defekt zu hohen Ausfallkosten. Um diese Defekte schneller zu erkennen, kommt eine ultraschallbasierte Diagnosetechnologie am Kugellagerinnenring zum Einsatz. Der Applikationsort der Technologie setzt eine energetische Versorgung voraus, die keine begrenzte Lebensdauer besitzt. Mithilfe eines elektromagnetischen Energy Harvesters und eines Energiemanagements wird dieses Vorhaben realisiert. Aufgrund der begrenzt zur Verfügung stehenden Energie wird eine Low-Power-Diagnosetechnologie eingesetzt. Durch die Diagnosetechnologie ist die Werkzeugmaschine dazu in der Lage, automatisierte Entscheidungen hinsichtlich der Lagerwartung zu treffen. Somit können ungeplante und kostenintensive Anlagenstillstände vermieden werden.

In diesem Beitrag wird das Energieflexibilitätspotenzial verschiedener Beschichtungsanlagen systematisch quantifiziert. Zuerst wird der Beschichtungsprozess charakterisiert und typische Anlagentopologien aus der Literatur definiert. Basierend auf Energieverbrauchsdaten der verschiedenen Anlagentopologien wird anschließend das Energieflexibilitätspotenzial in Abhängigkeit des Oberflächendurchsatzes für verschiedene Szenarien und Energieflexibilitätsmaßnahmen bewertet. Selbst für kleine Beschichtungsanlagen lässt sich für den Energieträgerwechsel ein signifikantes Energieflexibilitätspotenzial ableiten.

In diesem Beitrag wird ein methodisches Vorgehen zur Auslegung von energieträgerübergreifenden und hybriden Energiespeichern beschrieben. Das Anwendungsziel ist die Optimierung des Energieeinkaufs für Industrieunternehmen. Unter energieträgerübergreifenden und hybriden Energiespeichern wird eine Kombination mehrerer Energiespeicher mit verschiedenen Energieträgern verstanden. Dabei können thermische, chemische, elektrochemische und mechanische Energiespeicher miteinander kombiniert werden. Eine Bedingung bei der Kombination von Energiespeichern ist die Erfüllung eines gemeinsamen Anwendungsziels, sodass keine Wechselwirkungen entstehen. Die Bewertung des methodischen Vorgehens und des Anwendungsziels wird anhand eines realen Fallbeispiels in einem Industrieunternehmen durchgeführt.

Der Digitale Zwilling ist im Kontext der digitalen Transformation über sämtliche Branchen hinweg nicht mehr wegzudenken. Die Verknüpfung von digitalen, semantischen Modellen mit realen Zustandsdaten verspricht zahlreiche Anwendungsfälle und Potenziale für die industrielle Nutzung und ist die Grundlage für eine effiziente Planung, Optimierung, Steuerung und Analyse einer wandelbaren und flexiblen Produktion in Echtzeit.

Dieser Beitrag stellt Ansätze zur Modellierung des Konturfehlers aufgrund geometrischer und dynamischer Abweichungen spanender Werkzeugmaschinen vor, welche für die Prozessplanung, die Zustandsüberwachung und das Live-Monitoring von Konturabweichungen genutzt werden können. Die auf Basis experimenteller Daten gewonnenen Modelle sind modular aufgebaut und bilden die Regelung, die mechanische Struktur sowie das Werkzeugverhalten ab. Dadurch ist für die Implementierung ein vergleichsweise geringer Aufwand notwendig und die Methode kann auch für Maschinen ohne umfangreiche CAD-Dokumentation angewendet werden.

Ansätze der agilen Softwareentwicklung und des Change Management unterstützen kleine und mittlere Unternehmen in der nachhaltigen Prozessdigitalisierung. Der Anforderungskatalog greift diese auf und ergänzt sie um Anforderungen aus bestehenden Modellen und Experteninterviews. Über die vier Dimensionen Kultur, Organisationsstruktur, Ressourcen und Informationssysteme können im nächsten Schritt Defizite im Unternehmen identifiziert und strategische Handlungsbedarfe abgeleitet werden.

Die digitale Transformation in produzierenden Unternehmen muss entschiedener vorangetrieben werden, wenn die internationale Wettbewerbsfähigkeit erhalten werden soll. Um die aktuelle Situation zu beurteilen, wurden im Rahmen der Studie „Digitaler Reifegrad produzierender Unternehmen“ Führungskräfte produzierender Unternehmen in Deutschland zum Status befragt. Eine Erkenntnis ist, dass sich ein großer Teil der Firmen mit dem Thema beschäftigt; eine stringente Strategie hat aber nur eine Minderheit. Am weitesten fortgeschritten sind Unternehmen, die eine dezidierte Strategie verfolgen und klare Verantwortlichkeiten in ihren internen Strukturen verankert haben. Die Resultate unterstreichen, dass Digitalisierung ein bedeutender Effizienztreiber ist: Organisationen mit hoher digitaler Reife arbeiten nachweislich profitabler.

Im Zuge der vierten industriellen Revolution sehen sich Unternehmen mit Veränderungen konfrontiert, welche die Gesellschaft, die Geschäftsmodelle sowie die Produktionsarbeit maßgeblich wandeln. Gleichzeitig stellen innovative Technologien im Zusammenhang mit Industrie 4.0 vielversprechende Ansätze zur Bewältigung der vorherrschenden Komplexität, geprägt durch Globalisierung oder Massen Personalisierung, dar. Im Rahmen der vorgestellten Analyse soll ein Überblick über bedeutende Technologietrends für die Produktion im Kontext von Industrie 4.0 geschaffen und in einem Industrie-4.0-Technologiekreis strukturiert werden.