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Adaptive Verfahren zur Bewertung texturierter Oberflächen
(2005) Pannekamp, Jens; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. e. h. Dr.-Ing. e. h. Dr. h. c. mult.)
Aufgabenstellung: Sowohl technische als auch natürliche Oberflächen weisen in der Regel eine charakteristische Oberflächenausprägung (Textur) auf, die eine Unterscheidung und Klassifizierung zulässt. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung von Verfahren, die den Anwender bei der Adaption von Oberflächenprüfsystemen an neue oder veränderte Prüfaufgaben unterstützen. Im Zentrum steht die automatische Selektion von Texturmerkmalen und die Optimierung von Texturparametern. Die automatische Adaption findet auf Grundlage von Beispieltexturen statt, die vom Anwender zuvor bewertet werden. Lösungsansatz: Kennzeichnend für die vorliegende Arbeit ist die Realisierung eines rückgekoppelten Verarbeitungsschemas, das die Optimierung von Texturmerkmalen und Parametern zum Ziel hat. Die für die Optimierung erforderlichen Gütekriterien basieren auf der Analyse der klassenspezifischen Verteilungen im Merkmalsraum sowie auf Verifikationsmaßen, die aus der Klassifikation von Beispieltexturen gewonnen werden. Diese Gütekriterien werden sowohl für die Merkmalsselektion als auch für die Parameteroptimierung mit Evolutionsstrategien eingesetzt. Einen weiteren Schwerpunkt der Arbeit stellt die Entwicklung rotationsinvarianter Texturmerkmale dar, die durch Randomisierung der Analyserichtung erreicht werden konnte. Alle entwickelten Verfahren wurden in das modular aufgebaute System „Adaptex“ zur adaptiven Texturanalyse integriert. Anwendung des Verfahrens: Um die Verfahren zu validieren, wurden umfangreiche Benchmarktests durchgeführt. Dabei konnten die in der Literatur dokumentierten Fehlerraten drastisch unterschritten werden. Ihre Tauglichkeit für den industriellen Einsatz haben die Verfahren u.a. bei der Inspektion von medizinischen Kollagenschwämmen und Kaltfließpressteilen unter Beweis gestellt.
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Modell zur Analyse und Gestaltung des Bestellverhaltens für die variantenreiche Serienproduktion
(2006) Barthel, Holger; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. e. h. Dr.-Ing. e. h. Dr. h. c. mult.)
Ein immer turbulenter werdendes Umfeld und die damit verbundenen höheren Anforderungen an die Stabilität und Flexibilität von ganzen Netzwerken stellt Industrieunternehmen vor eine neue Ausgangssituation. Die veränderten Umfeldbedingungen sind mit Risiken verbundenen, bieten aber allen Beteiligten auch die große Chance, sich zukünftige Wettbewerbsvorteile zu sichern. Das Thema gewinnt insofern an Bedeutung, als eigentlich jedes Industrieunternehmen ungeachtet seiner Größe tagtäglich in Netzwerken über seine zahlreichen Schnittstellen agiert. Genau hier unterstützt die vorliegende Arbeit die Schaffung einer neuen Qualität der Prozess-Synchronisation an der Schnittstelle zu anderen Unternehmen. Die hier formulierten Anforderungen und die Darstellung des Standes der Technik zeigen, dass verbesserte und neue Prinzipien, Verfahren und Modelle zur Harmonisierung von Kunden-Lieferanten-Beziehungen notwendig sind. Das in dieser Arbeit entwickelte Modell basiert auf den zwei Kernbausteinen Analyse und Gestaltung von Bestellverhalten. Im ersten Teil wird eine Methode zur Quantifizierung von Bestellverhalten beschrieben, mit deren Hilfe das Bestellverhaltens einer Güteklasse zugeordnet wird. Ein Unternehmen kann damit sowohl sein eigenes Bestellverhalten oder das seines Kunden bewerten. Auf Basis dieser Ergebnisse wird dann das Bestellverhalten interpretiert. Diese Interpretation belegt, inwieweit das gemessene Bestellverhalten ein Problem im Netzwerk darstellt, und inwieweit dieses Bestellverhalten „logisch nachvollziehbar“ ist. Das Analysemodell berücksichtigt dabei die wesentlichen vier Handlungsbedarfe, die bei der Bewertung des Standes der Technik identifiziert wurden. Diese vier Handlungsbedarfe beziehen sich auf die ganzheitliche Berücksichtigung der drei Dimensionen Bestellmenge, Bestelltermin und Zeitpunkt der Bestellung, die Identifikation des tatsächlichen Kundenwunsches, die mit einer Schwankung verbundenen Risiken sowie den Zusammenhang zwischen Schwankungscharakteristik und möglichen Schwankungsursachen. Diese Interpretation liefert damit die Basis für den Gestaltungsteil des hier entwickelten Modells. Darin werden konkrete Handlungsempfehlungen für eigen- und fremdinduzierte Turbulenzkeime vorgeschlagen. Bei der Reduzierung eigeninduzierter Bestellschwankungen helfen konkrete Ursachen-Wirkungs-Zusammenhänge zwischen beispielhaften Schwankungsmustern und dazugehörenden typischen „Stolpersteinen“ aus der Praxis. Da sich eine Vielzahl an Turbulenzen aufgrund ihres fremdinduzierten Charakters nicht vermeiden lassen, wird dargestellt, wie Kunde und Lieferant die zu erwartenden Turbulenzen mittels Schwankungskorridoren vereinbaren können. Bei der Analyse des „Standes der Technik“ wurden zwei besonders wichtige Kriterien identifiziert: die Berücksichtigung spezifischer Abhängigkeiten zwischen Produkten oder Varianten bezüglich der Lieferflexibilität sowie eine praxisnahe Vorgehensweise für Kunde und Lieferant zur Erlangung einer derartigen Vereinbarung. Das hier vorgestellte Modell leistet einen wichtigen Beitrag zur besseren Zusammenarbeit an der Schnittstelle Kunde-Lieferant und damit zur Stabilität ganzer Netzwerke. Die Verifizierung des Modells mit einem abstrahierten Datenmodell belegt, dass die Anforderungen an ein derartiges Modell erfüllt werden können. Darüber hinaus können auch Teilelemente des entwickelten Modells in der Praxis eingesetzt werden, etwa bei der Vereinbarung einer Kunden-Lieferanten-Vereinbarung, die auch ohne vorangehende retrograde Analyse des Bestellverhaltens möglich ist.
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Modell zur Gestaltung von Build-to-Order-Produktionsnetzwerken
(2012) Mandel, Jörg; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. e. h. Dr.-Ing. e. h. Dr. h. c. mult.)
Der Wandel von angebotsorientierten zu nachfrageorientierten Märkten setzt seit vielen Jahren Unternehmen unter Druck, ihre Produktion und ihre Supply Chain zu optimieren. Das Bewusstsein in den Unternehmen wächst, dass ein großer Teil des Erfolgs eines Unternehmens nicht allein auf der eigenen Leistung basiert. Build-to-Order (BTO), also das Prinzip der kundenindividuellen Massenfertigung, stellt dabei eine Wettbewerbsstrategie dar, die den Kunden im Mittelpunkt hat. Aus dem Ansatz einer ganzheitlichen Optimierung ausgehend von der Kundenwunschwartezeit, lassen sich neue Schwerpunkte für die Entwicklung von Konzepten zur Integration der gesamten Prozesskette ableiten. Die erarbeitete Methodik greift deshalb drei Grundgedanken unter Berücksichtigung der Kundenwunschwartezeit bei der Gestaltung von Build-to-Order Produktionsnetzwerken auf. Diese sind die für Build-to-Order passende Produktstruktur, die geeigneten Netzwerktypen, sowie die benötigten unterstützenden Produktions- und Logistikprozesse in einem Build-to-Order Produktionsnetzwerk. Hierzu werden in der Arbeit Build-to-Order Produkte klassifiziert und nach einer Netzwerktypisierung die erforderlichen Netzwerktypen definiert. Das Gestaltungsmodell selbst ist in vier Schritte aufgeteilt, wobei in Schritt 1 und 2 Kundenwunschwartezeit sowie die logistische Produktstruktur ermitteln wurde. Bevor im letzten Schritt die tatsächlich maximal mögliche Ausdehnung des BTO-Netzwerks definiert wird, befasste sich Schritt 3 mit der Feststellung der bestehenden Netzwerkstruktur. Das Modell bringt alle wichtigen produktions- und transportlogistischen Größen sowie die Produktkomplexität in Abhängigkeit zum Wunschwartezeitraum des Endkunden. Das entwickelte Modell stellt damit die maximale Ausdehnung des Produktionsnetzwerks bis zum vom Kunden noch tolerierten maximalen Wunschwartezeit dar. Die Vorgehensweise wurde bei einem Systemlieferanten erprobt, der für das Luft-fahrtausrüstungsgeschäft variantenreiche Produkte produziert. Die Erprobung hat gezeigt, dass nicht nur ein OEM von dem Gestaltungsmodell profitieren kann, sondern auch dessen Lieferanten.