14 Externe wissenschaftliche Einrichtungen
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Item Open Access Aufgabenangepasste, kontrollierte Oberflächenextraktion aus 3D-Computertomographiedaten(2014) Kroll, Julia; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult.)Mit der industriellen Computertomographie (CT) steht der modernen Qualitätssicherung ein Instrument zur Verfügung, das die zerstörungsfreie und vollständige Erfassung von Bauteilen ermöglicht. Als Ergebnis liefert sie 3D-Volumendaten mit allen geometrischen und materialbezogenen Strukturen, welche die Basis für verschiedenste Anwendungsbereiche der Qualitätskontrolle darstellen. Deshalb wird die CT heutzutage bereits an vielen Stellen im Produktentstehungsprozess zur Qualitätsprüfung, aber auch zunehmend für die dimensionelle Messung von Bauteilen eingesetzt. Um derartige messtechnische Auswertungen durchführen zu können, bedarf es der Bestimmung von 3D-Oberflächendaten, welche die Materialgrenzen des zu untersuchenden Bauteils beschreiben. Aktuelle Standardverfahren hierzu weisen in der Praxis jedoch entscheidende Nachteile auf, die dazu führen, dass die CT als Messverfahren für viele Bauteiltypen und Mess- und Prüfaufgabenstellungen bislang nicht anwendbar ist oder einer Vielzahl zusätzlicher Bearbeitungsschritte bedarf, um speziellen Anforderungen gerecht zu werden. In dieser Arbeit wird ein neuartiges Vorgehen zur Extraktion von 3D-Oberflächen aus CT-Daten entwickelt, welches es ermöglicht, regionsabhängig und an die jeweilige Mess- oder Prüfaufgabe angepasst Grenzflächen zu ermitteln. Ziel ist es, dass der Anwender nach Eingabe der für seine Messaufgabe relevanten Anforderungen direkt das passende Oberflächenmodell erhält. Sowohl Vor- als auch Nachbearbeitungsschritte werden hierbei überflüssig. Die Anzahl der Eingabeparameter soll gering und benutzerfreundlich gehalten und, wenn möglich, automatisiert werden. Dieses Verfahren zur kontrollierten, aufgabenangepassten Oberflächenextraktion aus volumetrischen CT-Daten bietet die Möglichkeit zur Lösung einer Vielzahl von messtechnischen Problemstellungen für verschiedene Bauteiltypen und stellt sich damit aktuellen und zukünftigen Herausforderungen an die industrielle CT-Technologie.Item Open Access Entwicklung einer neuen Methode zur Prozessleistungsmessung(2013) Thieme, Paul; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Die Profitabilität eines Unternehmens hängt stark von der Wertschöpfung in den Unternehmensabläufen ab. Wenn es gelingt, die Wertschöpfung in den Unternehmensabläufen zu steigern, kann folglich auch der Profit des Unternehmens gesteigert werden. In den meisten Unternehmen werden die Produktivitätssteigerungen nach wie vor in der Produktion gesucht. Infolgedessen ist die Suche nach möglichen Produktivitätssteigerungen in den administrativen Unternehmensbereichen noch in der Entwicklungsphase. Ein möglicher Grund für diese Situation ist, dass es heute noch keine realisierbare, gänzliche Methode gibt, mit der die Wertschöpfung in den administrativen Bereichen analysiert werden kann. In dieser Arbeit ist die Entwicklung einer neuen Methode zur Prozessleistungsmessung speziell für die administrativen Unternehmensabläufe dargestellt. Dabei wird gezeigt, welche Vorteile diese neue Methode gegenüber den bekannten und bewährten Methoden aus der Prozessleistungsmessung bietet und wie sie praxisnah und veritabel in Unternehmen eingesetzt werden kann. Neben einer Anwendungsbeschreibung ist auch dargestellt, welche Erfolge mit dieser neuen Methode zur Prozessleistungsmessung bereits erreicht werden konnten.Item Open Access Entwurfsmuster für den Aufbau von Baukästen für das Funktionale Engineering(2015) Buck, Raphael; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult.)Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus bewegen sich heute in einem stark globalisierten Markt, was zu einem hohen Wettbewerbsdruck führt. Daher setzen viele Unternehmen heutzutage neben Innovation, Energieeffizienz und Qualität immer mehr auf die Individualisierung ihrer Produkte, um dem Kunden die für ihn optimale Lösung anbieten und dadurch ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis erreichen zu können. Die Individualisierung von Maschinen und Anlagen führt in den Unternehmen jedoch zu einer erhöhten Komplexität, was sich vor allem im Engineering-Bereich deutlich zeigt, wo explodierende Kosten, Qualitätsprobleme und verlängerte Projektlaufzeiten zu beobachten sind. Diesen Problemen versuchen viele Unternehmen mit baukastenbasierten Funktionalen Engineering Systemen (FES) entgegenzuwirken. Durch Modularisierung und Wiederverwendung von mechatronischen Komponenten ist es möglich, variantenreiche Maschinen und Anlagen zu konfigurieren und Daten und Projektunterlagenautomatisch zu generieren. Die Erstellung der Baukästen für FES ist jedoch zeit- und kostenintensiv. Zudem finden viele Engineering-Prozesse nicht mehr zentral in einem Unternehmen statt, sondern werden firmenübergreifend in Kooperationen hoch spezialisierter Zulieferer und Dienstleister abgewickelt. Für die reproduzierbare Erstellung leicht zu wartender Baukästen wurde deshalb in dieser Arbeit ein Katalog aus mechatronischen Entwurfsmustern erarbeitet. Um Optimierungspotenziale in vorhandenen Baukästen transparent und die Anwendung der entwickelten Entwurfsmuster messbar zu machen, wurden Metriken zur Analyse von FES-Baukästen ermittelt, die in Form eines "Model-Analysers" umgesetzt wurden. Die mechatronischen Entwurfsmuster wurden zum einen benutzt, um Konzepte für firmenübergreifend wiederverwendbare Basisbaukästen zu entwickeln, womit sich Aufwände bei der Erstellung von Baukästen reduzieren lassen. Zum anderen wurden mit Hilfe dieser Entwurfsmuster Konzepte erstellt, um den Einsatz von FES in Kooperationen zwischen Firmen zu ermöglichen.Item Open Access Force control of cable-driven parallel robots(2016) Kraus, Werner; Pott, Andreas (Junior-Prof. Dr.-Ing.)In this thesis, a relatively new class of robots which use cables instead of rigid links is investigated. As cable can transmit only pull forces, cable robots make high demands on the control. The cable robots investigated in this thesis have more cables than degrees-offreedom of the platform and, thus, belong to the class of redundant robots. The redundancy allows to tense the cables agairrst each other. A control approach for synchronaus control of the platform position and the cable forces is proposed. For this purpose, system identifications for dynamic models of the robot are carried out and the forward kinematics is expanded to deal with non-linear cable stiffness. The proposed approach for calculation of the desired cable forces allows for step-less adjustment of the internal tensions. The investigations show that with change of the internal tension the eigenfrequencies of the robot can be influenced by 15-30%. By choice of a minimal tension Ievel, the energy consumption of the robot can be decreased by up to 20% while the performance of the robot remains on the same Ievel. For the proposed control scheme, extensive investigations of the positional accuracy are carried out. As reference approach, the control assuming a rigid robot model without closed-loop control of the operational space position and cable forces is used. The two approaches delivered comparable results in the workspace centre. The position accuracy with a payload of 80 kg amounted to roughly 70 mm and 2.5°. Using the proposed controller at the workspace border, almost the same accuracy could be reached as weil, as the cables are kept under tension. For rnachining processes like grinding, the well-known hybrid position and force control approach is incorporated on a cable robot. With the control approach, the robot can apply a contact force in a programmable direction, while the platform can be position-controlled in the Iasting directions. For the human robot cooperation, an admittance controller is proposed. The platform simulates a virtual spring-mass-damper system which enables for the implementation of a virtual workspace. With the demonstrator, a bandwidth of 13Hz is reached.Item Open Access Heuristisches Suchverfahren zur Objektlageerkennung aus Punktewolken für industrielle Zuführsysteme(2014) Palzkill, Matthias; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult.)In dieser Arbeit wird ein heuristisches Verfahren zur Objektlageerkennung für automatisierte Zuführsysteme vorgestellt, das erfolgreich im industriellen Einsatz an zehn automatisierten Zuführsystemen erprobt werden konnte. Zur Erfassung der Szene, einem mit chaotisch gelagerten Werkstücken gefüllten Ladungsträger, kann ein beliebiges Sensorsystem zur Tiefenmessung genutzt werden, aus der eine Punktewolke erhalten wird. Die Objektlageerkennung wird dann als kombinatorisches Optimierungsproblem betrachtet und hierfür eine Konstruktionsheuristik angewendet. Für diese heuristische Baumsuche wird aus dem kontinuierlichen Suchraum zunächst eine endliche Menge an möglichen Werkstücklagen gebildet. Für die Verwendung eines Entscheidungsbaums werden die Elemente der Suchmenge in zwei Komponenten aufgespaltet. Die erste Komponente beschreibt einen interessanten Punkt innerhalb des Suchraums, der sich auf der Werkstückoberfläche befindet. Die zweite Komponente beschreibt einemögliche Werkstücklage relativ zu einem interessanten Punkt. Die hierdurch erhaltenen Teilsuchmengen weisen eine signifikant geringere Komplexität gegenüber der ursprünglichen Suchmenge auf, da die interessanten Punkte eine Zwangsbedingung an die relativen Werkstücklagen stellen können und hierüber deren Bewegungsfreiheit einschränken. Als Suchstrategie der Baumsuche wird eine Bestensuche verwendet. Die Bestensuche zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine heuristische Schätzung zu jedem Baumknoten abgeben kann, wie weit die Entfernung des Baumknotens von einer Lösung ist und stets denjenigen Weg weiterverfolgt, der am kürzesten erscheint. Die abschließende Evaluierung der Werkstücklagen erfolgt durch eine sechsdimensionale Hough-Abstimmung, die auch als Generalisierte Hough-Transformation bezeichnet wird. Die verwendeten Merkmale für die Hough-Abstimmung sind Sensormesswerte, die relativ zu einem interessanten Punkt betrachtet werden. Für jede Konstellation einesSensormesswerts zu einem interessanten Punkt kann eine wahrscheinlichkeitsbasierte Aussage über mögliche zugehörige Werkstücklagen getroffen werden. Durch die Superpositionierung aller wahrscheinlichkeitsbasierten Aussagen können Lösungskandidaten gebildet werden, die anhand eines statistischen Tests einer Gütebewertung unterzogen werden. Mit Hilfe der erhaltenen Prüfgröße wird unter Berücksichtigung einer geforderten Signifikanz über die Annahme einer Werkstücklage entschieden.Item Open Access Integriertes Modell zur Entwicklung von funktional sicheren Produkten in der Automobilbranche(2013) Maier, Christoph; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. a. D. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Die neuen Anforderungen und Erwartungen der Kunden sowie der Norm ISO 26262 setzen die in der Automobil-Branche produzierenden Unternehmen verstärkt unter Druck, schnell und flexibel innovative und zugleich funktional sichere Produkte zu entwickeln. Dabei fordert die Norm die Erkennung von zufälligen elektrischen und elektronischen Fehlern und den anschließenden Übergang in einen sicheren Zustand. Ziel ist es, die Gefährdung der Insassen und anderer Verkehrsteilnehmer durch technische Fehler auf ein Minimum zu reduzieren. Um diesen Anforderungen gerecht werden zu können, ist es notwendig, zu Beginn das Produkt und dessen Funktionen nachvollziehbar in das Automotive Safety Integrity Level (kurz ASIL) einzugruppieren. Zusätzlich ist eine abteilungs- und unternehmensübergreifende Interaktion mit den beteiligten Lieferanten aufzubauen, um Schnittstellen, Daten und Funktionen aufeinander abzustimmen. Dabei definiert das ASIL die Anforderungen an die Sicherheit. Dieerarbeitete Methodik greift deshalb drei Grundprobleme bei der Entwicklung mechatronischer Produkte im Kontext der ISO 26262 auf. Diese sind die zielmarktorientierte Festlegung des ASIL, das lieferantenübergreifende Handling von Schnittstellen sowie die durchgängige Umsetzung und Dokumentation von Requirements. Hierzu werden in der Arbeit die Einflussfaktoren auf das ASIL untersucht und in der Folge eine zielmarktabhängige Definition der Faktoren ermöglicht. Im weiteren Verlauf wurde dann auf Basis der Gefahren- und Risikoanalyse (kurz GuR), erstellt mithilfe der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (kurz FMEA), eine IT-Architektur entwickelt und implementiert. Mit dieser werden die vorhandenen Daten der GuR in ein erweitertes Datenmodell überführt. Damit ist es möglich, Daten und Informationen lieferantenübergreifend zu nutzen. Das neue, modulare Modell beinhaltet alle wichtigen Informationen und Zusammenhänge sowie die Möglichkeit zur Dokumentation der Requirement-Umsetzung. Die Vorgehensweise und das Modell wurden im Rahmen eines Forschungsprojekts im Bereich E-Mobility erprobt und validiert. Diese Validierung hat gezeigt, dass durch die Zentralisierung und Transparenz der Daten die Produktentwicklung stark beschleunigt, sowie die Fehlerzahl gesenkt und damit die Sicherheit erhöht werden konnte.Item Open Access Kinematische Modellierung und Regelung omnidirektionaler, nicht-holonomer Fahrwerke(2013) Connette, Christian; Verl, Alexander (Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult.)In den letzten Jahren verlassen Roboter mehr und mehr ihren Platz hinter Zäunen und Schutzeinrichtungen. Sie werden Teil des menschlichen Arbeitsumfeldes und Alltagsumfeldes. Zukünftige mobile Roboter müssen daher hinsichtlich Flexibilität, Manövrierbarkeit und Robustheit an die Anforderungen von Alltagsumgebungen angepasst sein. Von zentraler Bedeutung ist dabei der Bewegungsapparat der Roboter. Nicht-holonome, omnidirektionale Fahrwerke, die aus unabhängig gelenkten und unabhängig angetriebenen Standardrädern aufgebaut sind, bieten mittelfristig einen soliden Kompromiss zwischen diesen Anforderungen. Aufgrund der für solche Kinematiken typischen nicht-holonomen Bindungen und den daraus erwachsenden Zwangsbedingungen, kommt der koordinierten Ansteuerung der Aktoren bei solchen Fahrwerken eine besondere Bedeutung zu. Diese Arbeit behandelt die kinematische Modellierung und Regelung der Klasse nicht-holonomer, omnidirektionaler Fahrwerke. Ausgehend von den grundlegenden Arbeiten Campions und Thuilots wird eine Zustandsraumdarstellung entwickelt, welche die aus den nicht-holonomen Bindungen erwachsenden Zwangsbedingungen implizit abbildet. Es wird gezeigt, dass die Repräsentation des Twistes in sphärischen Koordinaten die Basis eines solchen Zustandsraums bildet. Dazu wird gezeigt, dass der sphärische Twist ein lokaler Diffeomorphismus des Momentanpols ist. Es wird ferner gezeigt, dass sich die diesem Zustandsraum inhärenten Singularitäten in hebbare und wesentliche Singularitäten unterteilen lassen. Die hebbaren Singularitäten werden anschließend durch Erweiterung des Zustandsraums und den Entwurf eines Beobachters aufgelöst. Zur Behandlung der wesentlichen Singularitäten werden drei alternative Verfahren entwickelt. So wird ein potentialfeldbasierter und ein modellprädiktiver Regler entwickelt, welche die Vermeidung singulärer Konfigurationen sicher stellen sollen. Dazu wird durch die Formulierung eines geeigneten Gütemaßes die Lage der Singularitäten in das Regelgesetz mit einbezogen. Diese Verfahren implizieren jedoch eine Reduktion des zulässigen Arbeitsraums und damit eine Reduktion der Flexibilität des Systems. Um diese Einschränkungen zu vermeiden, wird ein dritter Ansatz auf Basis einer Reglerumschaltung entwickelt. Dazu wird zunächst gezeigt, dass es möglich ist, durch geeignete Koordinatentransformationen aus dem erweiterten Zustandsraum einen Atlas des vollständigen, zulässigen Konfigurationsraums abzuleiten. Dabei ist dieser Atlas lokal singularitätsfrei. Mit diesem Ansatz ist es erstmals möglich, die volle Flexibilität solcher nicht-holonomer, omnidirektionaler Fahrwerke unter Einhaltung der nicht-holonomen Bindungen zu nutzen. Die drei vorgeschlagenen Verfahren werden hinsichtlich ihrer Stabilität bzw. der Lösbarkeit der zugrunde liegenden Optimierungsprobleme diskutiert. Abschließend erfolgt ein qualitativer und quantitativer Vergleich der Verfahren untereinander, sowie der Vergleich mit einem weiteren Referenzregler. Der Referenzregler ist dabei so ausgelegt, dass er die Einregelzeiten bzw. die Flexibilität der Plattform optimiert, wobei er eine Verletzung der nicht-holonomen Bindungen in Kauf nimmt. Um die Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten, werden alle Ansätze in einer gemeinsamen Simulationsumgebung implementiert. Als Zielsystem wird das Fahrwerk des bei Fraunhofer IPA entwickelten Serviceroboters Care-O-bot® 3 verwendet. Die Ergebnisse zeigen, dass alle drei Verfahren dem Referenzregler hinsichtlich Koordination der Aktoren und Einhaltung der aus den nicht-holonomen Bindungen erwachsenden Zwangsbedingungen deutlich überlegen sind. Erwartungsgemäß zeigt sich ebenfalls, dass das Verfahren auf Basis der Reglerumschaltung das Passieren der singulären Bereiche ohne Verletzung der aus den nicht-holonomen Bindungen erwachsenden Zwangsbedingungen ermöglicht. Damit erlaubt es die volle Flexibilität des Fahrwerks zu nutzen. Erwartungsgemäß zeigt das Verfahren auf Basis der Reglerumschaltung das schnellste Einregelverhalten und kommt dem Referenzregler hier am Nächsten. Damit bietet dieses Verfahren die unter Einhaltung der Zwangsbedingungen höchstmögliche Flexibilität.Item Open Access Mehrskalige Belastungsregelung in der variantenreichen Serienfertigung von KMU(2013) Kroß, Philipp; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. a. D. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Das Umfeld produzierender Unternehmen wird als turbulent bezeichnet. Demgegenüber steht eine begrenzte Anpassungsfähigkeit der Produktionsstrukturen. Deren Auslastung ist stets in einem Arbeitsbereich zu halten, der durch die Fixkosten und die Maximalkapazität nach unten und oben beschränkt ist. Neben der permanenten Anpassung ist es daher erforderlich in einem kontinuierlichen Prozess auch die kapazitive Belastung der Produktionsstrukturen gezielt zu beeinflussen und vermeidbare Verluste aktiv zu reduzieren. Für KMU mit einer variantenreichen Serienproduktion gilt hierbei die Produktplanung als ein zentraler Ansatzpunkt. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein umfassender Ansatz zur mehrskaligen Belastungsregelung vorgestellt, der bestehende Regelkreise der Strukturveränderung ergänzt. Im Mittelpunkt steht hierbei ein Informationssystem aus dem Bereich Business Intelligence, welches ausgehend von operativen Daten aus der Produktion kontinuierlich die Grundlagen für kurz- bis langfristige Entscheidungen in der Produktplanung zur Verfügung stellt. So werden ausgehend von den Prozesszeiten in der Produktion die Zeitspreizungen einzelner Prozesse aufgrund von Produktmerkmalen, die Zeitbedarfsfunktionen als funktioneller Zusammenhang von Produktmerkmal und Prozesszeit sowie die produktspezifischen Belastungsquerschnitte ermittelt. Um die einzelnen Skalen der Planung und die damit verbundenen Zeithorizonte von Entscheidungen abzubilden, lassen sich hierbei die verschiedenen Ebenen in den Produkt- und Produktionsstrukturen variabel miteinander verknüpfen. Mit der Kapazitätsrendite wird zusätzlich eine erweiterte Kennzahl zur Bewertung der Belastungsregelung vorgestellt. Das Informationssystem wird als Leistungsmesseinrichtung bezeichnet. Diese basiert auf einem mehrdimensionalen Datenmodell und den entsprechenden Datenoperationen zur Bestimmung und Visualisierung der Entscheidungsgrundlagen. Eine prototypische Implementierung wurde erfolgreich bei einem kleinen Unternehmen eingesetzt und integriert. Anhand von Fallbeispielen erfolgte anschließend die Validierung des vorgestellten Ansatzes einer mehrskaligen Belastungsregelung.Item Open Access 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.Item Open Access Methode zur Integration nicht-konventioneller Verfahren in flexible Fertigungs- und Montagelinien(2013) Böck, Jochen; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. a. D. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Heutige fertigungstechnische Prozessketten sind mehrstufig und umfassen Bereiche wie Ur- und Umformen, Beschichten, Vor- und Endmontage. Die Integration von Produktionsstufen ist ein Ansatz, um die gegenwärtigen Anforderungen (z.B. sinkende Losgrößen und steigende Variantenvielfalt) einer wettbewerbsfähigen Produktion zu erfüllen. Die Integration nicht-konventioneller Verfahren (z. B. Pulverbeschichtung), die im Wesentlichen aufgrund inkompatibler Prozesszeiten (Taktzeit) sowie der hohen Anforderungen an die Produktionsumgebung getrennt sind, in Produktionslinien wird lediglich vereinzelt umgesetzt. Insbesondere die Vorprägung und der Wissensstand der Planer in historisch gewachsenen Prozessketten sowie die mangelnde Kenntnis relevanter Einflussfaktoren und Wechselwirkungen an den Gestaltungselementen der Prozesskette sind Faktoren, die eine Integration hemmen. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war es, eine Methode zur Unterstützung der Integration nichtkonventioneller Verfahren in flexible Fertigungs- und Montagelinien bereitzustellen. Hierzu wurden Modelle zur ganzheitlichen Abbildung der Schnittstellenkriterien erarbeitet. Anschließend wurden die Modelle zu einer vierstufigen Methode integriert, die über zu erfassende, relevante Planungsparamater informiert, die Auf- und Weiterverarbeitung unterstützt sowie Zusammenhänge zur ganzheitlichen Bewertung der Integrationsmaßnahme aufzeigt. Wesentliche Teilschritte sind zum einen die Identifikation einer oder mehrerer Produktfamilien mit hohem Rationalisierungspotenzial durch Prozessstufenintegration mit Hilfe von Integrationsgraden, die auf einem aggregierten vereinfachten Kostenmodell basieren. Zum anderen die Beschreibung der Integrationsaufgabe in Form eines Integrationsanforderungsprofils sowie die mehrstufige Bewertung und Auswahl möglicher Verfahren bzw. Ressourcen mit diversen Hilfsmitteln. Die Methode wurde bei einem mittelständischen Industrieunternehmen der Möbelindustrie angewendet und auf ihre Durchführbarkeit geprüft. Es konnte am Beispiel der Integration der Pulverbeschichtung in die Montage nachgewiesen werden, dass mit dieser Arbeit ein Beitrag zur Unterstützung von Planern im Rahmen der Integration nicht-konventioneller Verfahren in Produktionslinien geleistet wurde und Einsparpotenziale realisiert werden können.Item Open Access 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.Item Open Access Eine Methodik zur Steigerung der Wertschöpfung in der manuellen Montage komplexer Systeme(2015) Henke, Jürgen; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. a. D. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Moderne technische Produkte werden immer komplexer und individueller. Die steigende Komplexität ist den steigenden Anforderungen an die Produkte geschuldet, sei es aus funktionalen Gründen oder aus regulatorischen Gründen. Die Montage - und die Montageplanung - muss mit diesen steigenden Anforderungen umgehen, d.h. die optimale Montage muss die Qualitätsziele („Zero Defects“) mit den Zeit- und Kostenvorgaben vereinen. Das Problem für den Montageplaner sind dabei die vom Menschen verursachten Fehler, die stochastischen Charakter haben und durch die üblichen Planungswerkzeuge nur schwer fassbar sind. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine neue Methode vorgestellt, die es erlaubt, Fehlerkosten zu ermitteln und den Konformitätskosten direkt gegenüberzustellen. Von besonderer Bedeutung ist dabei das Erfahrungswissen der Montagemitarbeiter, das zum einen unterstützt, eine Bewertung der Fehlerwahrscheinlichkeiten vorzunehmen, zum anderen Aussagen zu den direkten Fehlerfolgen wie Umfang der Nacharbeit und des Ausschuss ermöglicht. Zur Unterstützung der Methode und zur Validierung werden informationstechnische Werkzeuge eingesetzt, die einerseits verdichtete Analysen in Pareto-Form ermöglichen, andererseits den Abgleich mit dokumentierten (realen) Fehlerzahlen zulassen.Item Open Access Modell zur Bewertung der Effizienz der IT-Unterstützung im Auftragsabwicklungsprozess von produzierenden KMU(2013) Dürr, Peter; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Die umfangreichen Möglichkeiten der modernen IT effizient auszunutzen, ist eine der größten Herausforderungen für produzierende kleine und mittlere Unternehmen (KMU). Die tatsächliche Effizienz und der Nutzen eingesetzter IT-Systeme und -Anwendungen sind häufig völlig unklar. Die Gründe dafür sind vielfältig, jedoch liegt der wohl wichtigste in der fehlenden Bewertungsmöglichkeit der IT-Effizienz, insbesondere des IT-Nutzens. Existierende Modelle fokussieren typischerweise auf die IT-Kosten, die oft leichter zu beurteilen sind als der IT-Nutzen. Trotz der hohen Komplexität dieser Bewertung darf das Wissen um die Nutzenseite der IT-Effizienz nicht vernachlässigt werden, denn eine effiziente IT-Unterstützung kann einen Wettbewerbsvorteil für KMU bedeuten. Die Transparenz über die Effizienz der eingesetzten IT stellt somit einen kritischen Erfolgsfaktor für die betrachtete Zielgruppe dar. Da produzierende Unternehmen ihre wertschöpfenden Tätigkeiten innerhalb des Auftragsabwicklungsprozesses durchführen, ist ein hoher Nutzen der dort eingesetzten IT-Anwendungen besonders wichtig.Um den Mangel an Bewertungsmodellen zu beheben, wird in der vorliegenden Arbeit ein Modell vorgestellt, mit dem die Effizienz der IT-Unterstützung im Auftragsabwicklungsprozess produzierender KMU systematisch bewertet werden kann. Kern des neuartigen Modells ist ein mehrdimensionales Kennzahlensystem mit besonderer Betonung des durch die IT erbrachten Nutzens. Es bringt die unterschiedlichen Effizienzkategorien in ein ausgewogenes Verhältnis. Damit lehnt sich das Modell an den Grundgedanken der Balanced Scorecard und das Performance Measurement an. Die Besonderheit des neuen Modells ist vor allem seine Zielgruppenorientierung - sowohl fachlich-inhaltlich als auch was die standardisierte Vorgehensweise betrifft. Eine Reihe von ersten erfolgreichen Projektergebnissen nach Anwendung des Modells zeigt bereits die Funktionsfähigkeit und Notwendigkeit des in der vorliegenden Arbeit beschriebenen Ansatzes.Item Open Access Referenzmodell zur Gestaltung der Serviceorganisation in Unternehmen der Raumfahrtbranche zum Betrieb bemannter Raumfahrtsysteme(2013) Forster, Christoph; Westkämper, Engelbert (Univ. Prof. em. Dr.-Ing. Prof. e. h. Dr.-Ing. E. h. Dr. h. c. mult.)Aufgrund der stark fortschreitenden industriellen und kommerziellen Nutzung des Weltraums, der Verlagerung von bemannten Raumfahrtaktivitäten auf Industrieunternehmen und aufgrund von Trends wie dem Weltraumtourismus gewinnt in Unternehmen der Raumfahrtbranche der Service für Betrieb und Nutzung bemannter Raumfahrtsysteme neben dem ursprünglichen Kerngeschäft der Entwicklung und Herstellung dieser Systeme zunehmend an Bedeutung. Zugleich aber stellt dies die Unternehmen vor große Herausforderungen. Bei der praktischen Umsetzung der Gestaltung einer serviceorientierten Prozessorganisation und der Serviceprozesse für den Betrieb von bemannten Raumfahrtsystemen sind erhebliche Probleme in den Raumfahrtunternehmen zu beobachten, da derzeit keine methodischen Hilfsmittel für die operative Gestaltung des Service zum Betrieb bemannter Raumfahrtsysteme existieren. Das in dieser Arbeit entwickelte und realisierte Referenzmodell schließt diese bestehende methodische Lücke und stellt die allgemeingültigen und unternehmensübergreifenden Serviceprozesse sowie die prozess- und kundenorientierte Serviceablauforganisation für den Betrieb bemannter Raumfahrtsysteme dar. Das Referenzmodell ist durch die End-to-End-Betrachtung der Serviceprozesse ein konsistentes Modell, das durch einen modularen hierarchischen Aufbau sowie eine Dekomposition in die Funktionssicht und die Prozesssicht auf der Fachebene gekennzeichnet ist. Entsprechend dem prozessfokussierten Anwendungszweck ist das Modell in 6 Prozesskategorien, 18 Prozessbausteine und 225 Basisfunktionen aufgegliedert und strukturiert. Das Referenzmodell ist dazu geeignet, Unternehmen der Raumfahrtbranche bei der Gestaltung und Verbesserung der Serviceprozesse sowie der Gestaltung einer serviceorientierten Prozessorganisation für den Betrieb bemannter Raumfahrtsysteme während der gesamten Nutzungsphase zu unterstützen. Dabei steht die Effektivitätsverbesserung der Serviceprozesse im Vordergrund. Für die Wiederverwendung des Referenzmodells wird eine Vorgehensweise zur Gestaltung unternehmensspezifischer Serviceprozessmodelle auf Basis des entwickelten Referenzmodells und der wiederverwendbaren Referenzmodellelemente (Prozesskategorien, Prozessbausteine, Basisfunktionen) entwickelt. Das Referenzmodell und die Methode zu seiner Wiederverwendung werden in zwei Anwendungsfällen zur Gestaltung spezifischer Serviceprozessmodelle in Unternehmen der Raumfahrtbranche für den Betrieb eines bemannten Raumfahrtsystems verifiziert. Dabei wird die die Eignung des Referenzmodells zur Gestaltung effektiver und effizienter Serviceprozesse für den Betrieb bemannter Raumfahrtsysteme nachgewiesen.Item Open Access Semantische Wiki-Systeme in der wandlungsfähigen Produktion(2014) Zapp, Matthias; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult.)Europäische Produktionsunternehmen nehmen weltweit eine führende Rolle bei der Herstellung von qualitativ hochwertigen und an Kundenanforderungen angepassten Gütern ein. Zur Erhaltung und zum Ausbau ihrer Wettbewerbsfähigkeit müssen diese Unternehmen die Attraktivität ihres Angebots und ihre Reaktionsfähigkeit auf die sich immer schneller ändernden Anforderungen und Markbedingungen kontinuierlich verbessern. Hierzu müssen die eingesetzten Produktionssysteme, als soziotechnische Gesamtsysteme, über Wandlungsfähigkeit verfügen. Dies verlangt, zum einen, nach flexiblen und rekonfigurierbaren Maschinen in der Produktion und, zum anderen, nach leistungsfähigen und flexibel einsetzbaren Mitarbeitern. Diese benötigen für die Lösung von immer komplexeren und schneller wechselnden Aufgabenstellungen ein gestiegenes Maß an Daten, Informationen und Wissen, welches in unterschiedlichen Kontexten anwendbar ist. Als Folge steigt die Bedeutung von Methoden und Werkzeugen zur Verbesserungdes Wissensmanagements in produzierenden Unternehmen. Am Markt existiert bereits eine Vielzahl von IT-Werkzeugen zum Wissensmanagement, die jedoch in der Produktion und insbesondere in KMU auf Grund ihrer fehlenden Flexibilität und Anpassbarkeit sowie wegen ihres hohen Ressourcenbedarfs nicht verbreitet sind. Für die Verbesserung des Wissensmanagements der Mitarbeiter in der Produktion sind Systeme zu entwickeln, welche die spezifischen Anforderungen in wandlungsfähigen Produktionssystemen und in KMU erfüllen. Das in dieser Arbeit vorgestellte Lösungskonzept stellt einen Bauplan und einen Leitfaden für die Entwicklung organisationsspezifischer semantischer Wissensmanagementsysteme in wandlungsfähigen Produktionssystemen bei KMU dar. Die Systemarchitektur beschreibt die Systemkomponenten des Wissensmanagementsystems und ordnet diese anhand von drei funktionalen Ebenen an. In der Präsentations- und Anwendungsebene wird ein Semantisches Wiki-System eingesetzt. Dieses ermöglicht denMitarbeitern die flexible Erfassung, die semantische Verknüpfung und die Anfrage von heterogenen Informationsobjekten. Für die Unterstützung komplexerer Arbeitsabläufe können zudem Anwendungsmodule als Web-Anwendungen entwickelt und in das Wiki-System integriert werden. Die mit der Präsentations- und Anwendungsebene verbundene Integrations- und Auswertungsebene umfasst eine semantische Middleware, welche alle im System vorhandenen Informations- und Datenobjekte verknüpft und auswertet. Das System verwendet hierfür ein Wissensmodell. Dieses wird als Ontologie implementiert und umfasst die Metadaten der Systemdomäne, deren semantische Verknüpfungen sowie formalisiertes maschinenverständliches Expertenwissen in Form von Regeln. Die Extraktions- und Aggregationsebene als dritte Systemebene besteht aus verteilten semantischen Datenadaptern zur Übertragung und zur semantischen Annotation von Datenobjekten wie Rezepten und Reports aus den Informationssystemen in der Produktion. Das indieser Arbeit entwickelte Lösungskonzept wurde anhand von zwei praktischen Fallbeispielen erprobt. Zusätzlich wurde das Lösungskonzept anhand von Anforderungen bewertet, die in Wissenschaft und Praxis diskutiert werden. Als Ergebnis ist festzuhalten, dass die in dieser Arbeit entwickelte Systemarchitektur die Anforderungen in wandlungsfähigen Produktionssystemen bei KMU erfüllt. Insbesondere ist das System flexibel, durch Mitarbeiter in der Produktion anpassbar und hiermit für den Einsatz in turbulentem Umfeld geeignet. Für die Erfassung großer und komplexer Datenmengen aus der Produktions-IT ist das System jedoch in seiner hier vorgestellten Form nicht ausgelegt. Das komplementäre Vorgehensmodell benennt die notwendigen Aktivitäten für die Anwendung des Systemkonzeptes in produzierenden KMU. Hierbei stehen die Anpassung des erweiterbaren Wissensmodells und die Anwendung des semantischen Schnittstellenmoduls im Fokus. Die im Vorgehensmodell referenzierten Methoden und Werkzeugesind für die Anwendung in KMU besonders geeignet und ermöglichen die Entwicklung und Nutzung des Systems mit geringem Ressourcenaufwand.Item Open Access Ein Verfahren zur automatischen Erzeugung intelligenter Prozessüberwachungssysteme(2014) Kaupp, Markus; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult.)Eine Voraussetzung für die Automatisierung von Produktionsprozessen ist die Existenz zuverlässiger Prozessüberwachungssysteme. Solche Systeme ermöglichen es, ungünstige Prozesszustände schnell zu erkennen. Prozessüberwachungssysteme erfassen Sensordaten aus dem zu überwachenden Prozess. Aus den Sensordaten wird - entweder nach starren Regeln oder mittels künstlicher Intelligenz - der aktuelle Prozesszustand abgeleitet. Die intelligenten Systeme gelten dabei als die leistungsfähigere Variante. Bisher ist die Erstellung intelligenter Prozessüberwachungssysteme sehr zeitaufwändig und erfordert ein hohes Maß an Expertenwissen. Dies ist ein Hemmnis für den flächendeckenden Einsatz solcher Systeme. In dieser Arbeit wird ein Verfahren für die automatische Erzeugung intelligenter Prozessüberwachungssysteme für beliebige zyklische Fertigungsprozesse vorgestellt. Für die Umsetzung wurde ein generisches Prozessüberwachungssystem implementiert. Dieses bietet die Infrastruktur fürdie Datenerfassung und die benötigten Datenflüsse. Das System enthält zunächst keine Logik für die Verarbeitung und Bewertung der erfassten Daten. Diese Logik wird von außen in Form eines Analysemodells vorgegeben. Solch ein Analysemodell ist eine Verarbeitungskette, die aus aufeinander abgestimmten Verfahren für die Signalverarbeitung, die Kenngrößenbildung, die Kenngrößenselektion und die Klassifikation besteht. Durch Setzen eines geeigneten Analysemodells lässt sich das generische Prozessüberwachungssystem an jeden Fertigungsprozess anpassen. Mit diesem Konzept ist das Erzeugen eines Prozessüberwachungssystems für einen Fertigungsprozess ein Optimierungsproblem: Man sucht dasjenige Analysemodell, das das generische Prozessüberwachungssystem am besten an den Fertigungsprozess anpasst. Für die Lösung dieses Optimierungsproblems wurde ein Optimierungsverfahren mit dem Namen Artificial-Bee-Colony-Optimierung gewählt. Im Rahmen der hier beschriebenen Arbeit wurde diesesOptimierungsverfahren entscheidend erweitert, sodass es auf die gegebene Problemstellung angewandt werden konnte.Item Open Access Ein Verfahren zur Personalplanung und -steuerung und Restrukturierung der Aufbauorganisation für eine bedarfsorientierte und wandlungsfähige Produktion(2013) Stock, Torsten; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. e.h. Dr.-Ing. e.h. Dr. h.c. mult.)Turbulente Angebots- und Nachfrageverhältnisse sich stark wandelnder Märkte stellen produzierende Unternehmen vor ungeahnte Herausforderungen. Konjunkturelle, saisonale und trendmäßige Schwankungen der Absatzmärkte sowie kurzzyklische Einflüsse der Zuliefersysteme nehmen einen immer gravierenderen Einfluss auf die Struktur, das Niveau und die Chronologie des Produktionsprogramms und somit auch auf die Planung und Steuerung des Personaleinsatzes der Mitarbeiter in der Produktion ein. Um weiterhin Wettbewerbsfähigkeit zu bleiben, sind daher reaktionsschnelle Anpassungen der Unternehmen von Nöten. Insbesondere der Mensch und die Organisation gelten hierbei als ein entscheidender Einsatz und -Erfolgsfaktor für die Umsetzung von Flexibilitäts- und Wandlungsanforderungen. Hinsichtlich des Personaleinsatzes bedeutet dies, das verfügbare Personal optimal an den zeitlichen Verlauf der Nachfrage anzupassen und damit eine vermehrte Bedarfsorientierung des Produktionsprozesses zu erreichen. Zudem sind die Strukturen der Organisation permanent zu hinterfragen, zu dynamisieren und ihre Fähigkeit zur Selbstveränderung wieder zu aktivieren und zu steigern. Dies liegt mitunter daran, dass Unternehmen dazu neigen, an ihren einstmals erfolgreichen organisatorischen Strukturen und Prozessen festzuhalten, die allerdings für stabile, beherrschbare und beherrschte Umwelten konzipiert wurden, die heute nur noch in wenigen Fällen vorzufinden sind. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurden zwei Planungsverfahren entwickelt. Diese können in Kombination als auch autark voneinander angewendet werden. Das erste Planungsverfahren ermöglicht eine situative und bedarfsorientierte Planung und Steuerung des Personals der Arbeitsgruppen eines Produktionssystems je Planungszeitabschnitt über einen determinierten Planungshorizont. Hierfür wurde eine ganzheitliche Vorgehensweise der Personaleinsatzplanung entwickelt. Das zweite Planungsverfahren ermöglicht zudem eine permanente Adaption aufbauorganisatorischer Strukturen in der Produktion an sich ändernden Umweltbedingungen. Ziel dieser strukturellen, organisatorischen Wandlungs-fähigkeit ist die Steigerung der Bedarfsorientierung des Personaleinsatzes in der Produktion. Beide Planungsverfahren wurden in ihren einzelnen Schritten in einer variantenreichen Produktion der Automobilindustrie angewendet und ihre Durchführbarkeit am praktischen Beispiel verifiziert. Durch die systematische Umgestaltung der Kostenstellenstruktur konnte hierbei die Bedarfsorientierung des Personaleinsatzes gesteigert werden. Damit wurde mit dieser Arbeit ein Beitrag geleistet, die Dispositionsspielräume der operativen Personalplanung und –steuerung zu erweitern als auch die organisatorisch, strukturelle Wandlungsfähigkeit der Produktion zu steigern.Item Open Access Eine webbasierte Integrations- und Testplattform zur Unterstützung des verteilten Entwicklungsprozesses von komplexen Serviceroboter-Applikationen(2014) Reiser, Ulrich; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult.)Die Entwicklung von Robotersystemen zeichnet sich aus durch einen immer größeren Anteil der Integration bestehender Technologien unter anderem aus den Bereichen Automatisierungstechnik, Maschinenbau und Informatik. Insbesondere für komplexe Serviceroboter, die in dynamischen und unstrukturierten Umgebungen eingesetzt werden und daher mit einer Vielzahl von Soft- und Hardwarekomponenten ausgestattet sind, werden Methoden zur Vereinfachung der Systemintegration benötigt. Der Bedarf an Abstraktion der Komplexität besteht umso mehr, als diese Systeme in der Regel in multi-disziplinären Teams an verteilten Standorten entwickelt werden. In der vorliegenden Arbeit werden Methoden und Konzepte zur Vereinfachung des Entwicklungs- und Integrationsprozesses von komponenten-basierten Applikationen auf komplexen Servicerobotern mit verteilten Rechnerarchitekturen vorgestellt. Zur Identifikation der Besonderheiten der Roboterentwicklung werden typische Entwicklungsszenarien in derServicerobotik- Forschung analysiert. Neben der Konzeption eines Vorgehensmodells für die verteilte Entwicklung und Integration stehen Technologien zur Abstraktion der Deployment-Aktivitäten im Fokus, die die werkzeuggestützte Installation und Aktualisierung, die Konfiguration für das Zielsystem, die Zielumgebung und eventuelle Nutzerpräferenzen sowie die Bedienung der Applikation umfassen. Durch diese Technologien und Konzepte soll eine Verbesserung der Rollentrennung von Komponentenentwicklern, Applikationsentwicklern und Systemintegratoren sowie die Effizienzsteigerung des Integrationsprozesses durch räumliche und zeitliche Entkopplung der Integrations- und Testaktivitäten erzielt werden. Als Basis für die Konzeption der abstrakten Deployment-Werkzeuge wird unter anderem eine erweiterbare domänenspezifische Sprache zur Ressourcenmodellierung des Zielsystems "komplexer Serviceroboter" und eine abstrakte Laufzeitumgebung zum hardwareunabhängigen Zugriff aufRobotersysteme entwickelt. Die einzelnen Deployment-Werkzeuge zur Planung, Installation, Konfiguration und Aktivierung werden in Form einer webbasierten Integrations- und Testplattform als geschlossene Deployment-Werkzeugkette integriert. Zur quantitativen Evaluierung der entwickelten Werkzeuge wird zunächst eine mathematische Formulierung des Integrationsaufwands auf der Basis von Kostenschätzmodellen der Softwaretechnik erstellt. Mit Hilfe dieser Evaluierungsmethodik wird am Beispiel eines großen Verbundforschungsprojektes die Effektivität der entwickelten Werkzeuge nachgewiesen. Die räumliche und zeitliche Entkopplung der Integrations- und Testaktivitäten sowie die damit einhergehende Verbesserung der Rollentrennung der einzelnen Entwickler wird durch graphische Auswertungen anschaulich belegt.