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Integrierte Produkt- und Montagekonfiguration für die variantenreiche Serienfertigung
(2014) Landherr, Martin Hubert; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. a. D. Dr.-Ing. Prof. E. h. Dr.-Ing. E. h. Dr. h. c. mult.)
Produzierende Unternehmen müssen auf die Erzeugung effizienter und gleichzeitig wandlungsfähiger Strukturen ausgerichtet sein, um auch auf unvorhergesehene Veränderungen schnell und wirkungsvoll reagieren zu können. Vor diesem Hintergrund liefert die vorliegende Arbeit einen Beitrag, die Effizienz und besonders die Wandlungsfähigkeit in der Montage variantenreicher Erzeugnisse durch die aufwandsarme Anpassung im Sinne einer Konfiguration der technischen Systeme gemäß sich permanent verändernder Randbedingungen und Zielzustände zu erhöhen. Dazu wird eine grundlegende Untersuchung der systemtheoretischen Zusammenhänge zwischen dem Produkt- und dem Montagesystem angestellt, um ein verlässliches Fundament einer integrierten Produkt- und Montagebetrachtung zu ermöglichen. Zur zielgerichteten Bereitstellung von Informationen in Form der Elemente und deren vielfältigen Beziehungen wird dieses Fundament durch eine ontologiebasierte Modellierung und flexible Einbettung in eineeigenentwickelte, informationstechnische Umgebung dem Anwender zugänglich gemacht. Weiterhin wird die industrielle Anwendbarkeit durch die Entwicklung einer strukturierten und zielgerichteten Vorgehensweise unterstützt. Anschließend wird die Verifizierung dieser Anwendbarkeit anhand der Einführung der integrierten Produkt- und Montagekonfiguration bei einer Montagelinie eines industriellen Unternehmens der Autositzherstellung beschrieben. Die Arbeit schließt mit einer kritischen Würdigung der wissenschaftlichen Ergebnisse, einer Zusammenfassung sowie mit einem Ausblick auf zukünftiges Forschungs- und Entwicklungspotential im Bereich der ganzheitlichen Betrachtung und Organisation wandlungsfähiger und leistungsfähiger Fabriken.
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Methode für eine situationsbasierte Adaption und Absicherung der Produktionsfähigkeit in der Serienmontage
(2015) Neumann, Michael; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. a. D. Dr.-Ing. Prof. E. h. Dr.-Ing. E. h. Dr. h. c. mult.)
Markt- und kundenseitige Forderungen wirken immer stärker auf Unternehmen ein und verhindern eine vorausschauende Planung der Produktionsabläufe. Kürzere Produktlebenszyklen und der Wunsch nach innovativen und individuellen Produkten drücken sich somit innerhalb der Montagesysteme durch höhere Volumenschwankungen hinsichtlich der Auftragseingänge und der zu produzierenden Stückzahlen aus. Dies wiederum bedingt eine permanente Anpassung der Strukturen, um einen wirtschaftlichen Betrieb des Montagesystems in einer variantenreichen Serienfertigung gewährleisten zu können. Die Adaptionsfähigkeit eines Montagesystems, auf eben diese kurzfristig auftretenden Einflüsse, ist daher ein entscheidender Wettbewerbsvorteil für Unternehmen, besonders in Hochlohnländern. Eine permanente, strukturierte und kurzfristige Anpassung der Montagesystemstruktur unter Berücksichtigung der komplexen Wirkbeziehungen ist also nicht länger optional. Daher wurde eine Methode zur situationsbasiertenAdaption und Absicherung der Produktionsfähigkeit von Serienmontagen entwickelt, mit der eine permanente und systematische Reaktion auf interne und externe Turbulenzen ermöglicht wird. Der Zeitraum der Adaptionen bezieht sich dabei auf den in diesem Forschungsprojekt definierten situationsbasierten Zeithorizont, der von einer Schicht bis maximal vier Wochen wirkt. Vorgeschaltet wurde eine Analyse vorhandener Ansätze und Methoden zur Steigerung der Flexibilität und Wandlungsfähigkeit von Produktionsstrukturen durchgeführt, um Defizite herauszustellen und Anforderung abzuleiten, die für eine permanente situationsbasierte Adaption benötigt werden. Die fünfstufige Methode ist so konzipiert, dass diese für Mitarbeiter der fertigungsnahen Bereiche intuitiv anwendbar ist und in ihrer Gesamtheit eine strukturierte und permanente Adaption hinsichtlich kurzfristig wirkender Einflussfaktoren ermöglicht. Zudem bietet die Methode die Möglichkeit, die Adaptionsfähigkeit eines Montagesystemsganzheitlich zu steigern, wenn in einem Unternehmen Montagesystemstrukturen vorherrschen, die eine kurzfristige Adaption nur beschränkt zulassen. Das entwickelte app-basierte digitale Werkzeug unterstützt den gesamten Vorgang der situationsbasierten Adaption und ermöglicht eine effiziente Leistungsbeurteilung der erstellten Adaptionskonzepte. Die entwickelte Methode wurde anhand von zwei praktischen Beispielen validiert. Diese Forschungsarbeit, welche an der GSaME in Kooperation mit dem Fraunhofer IPA erstellte wurde leistet einen Beitrag, um die Reaktionsfähigkeit von Montagesystemen hinsichtlich kurzfristiger Einflussfaktoren, durch die Nutzung situationsbasierter Adaptionen zu erhöhen, sowie deren Wirtschaftlichkeit und der sich daraus ableitende Wettbewerbsfähigkeit zu steigern und zu sichern.
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Methode zur Konzeption und zur Bestimmung der Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von Digital Engineering-Systemen
(2014) Volkmann, Johannes W.; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. a. D. Dr.-Ing. Prof. E. h. Dr.-Ing. E. h. Dr. h. c. mult.)
Zum Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen ist die stetige Verbesserung des Engineering als Kern der wertschöpfenden Tätigkeiten notwendig. Diese Verbesserung kann aus Kosten- wie auch aus Leistungssicht durch die Optimierung der verwendeten, vernetzten Digital Engineering-Systeme (DE-Systeme) erfolgen. Um die dort verborgenen Rationalisierungspotenziale zu realisieren, muss die Auswahl der DE-Systeme spezifisch für das jeweilige Unternehmen erfolgen und eine Anpassung der Engineering-Tätigkeiten nach sich ziehen. Die dafür notwendige Konzeption vernetzter Engineering-Umgebungen sowie deren Bewertung und Vergleich ist bisher nicht strukturiert möglich. Um dieser Problematik zu begegnen, wird hier eine Möglichkeit zur Konzeption und zur Bestimmung der Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von DE-Systemen vorgestellt. Entwickelt wurde eine Methode bestehend aus drei Phasen, bei der die zweite und dritte Phase iterativ wiederholt werden können. Die erste Phase dient derAusrichtung des Vorhabens auf die unternehmensspezifische Zielsetzung und der Analyse der Ist-Situation. Darin werden die, in den Ingenieurtätigkeiten benötigten, Funktionen der DE-Systeme in funktionalen Lastenheften beschrieben. Die zweite Phase zeigt einen strukturierten Weg zur Auswahl passender DE-Systeme und einer prozessorientierten Neukonzeption der Ingenieurtätigkeiten als Soll-Konzept auf. Die dritte Phase dient der quantifizierten Prognose der Auswirkungen zur Bestimmung der Wirtschaftlichkeit des entwickelten Soll-Konzepts im Vergleich zur Ist-Situation, um die realisierbaren Rationalisierungspotenziale bereits vor einer Umsetzung mit möglichst geringem Aufwand bestimmen zu können. Validiert wurde die Methode bei der Konzeption einer situationsangepassten Digital Engineering-Umgebung für die virtuelle Inbetriebnahme, mit der dazugehörigen Auswahl passender DE-Systeme für den Einsatz in einem Unternehmen im Anlagenbau. Es wurde ein digitales Werkzeug zur Unterstützungder Methodenanwendung entwickelt. Die Erfüllung der Anforderungen hinsichtlich der Anwendbarkeit und der Ergebnisse der Methode wurde überprüft und konnte bestätigt werden.