07 Fakultät Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik
Permanent URI for this collectionhttps://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/8
Browse
Item Open Access Eine bewertungsbasierte Vorgehensweise zur Tauglichkeitsprüfung von Technologiekonzepten in der Technologieentwicklung(2014) Rummel, Silvia; Spath, Dieter (Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Dr. h. c.)Wirtschaftsunternehmen in Deutschland sehen sich heute vielfältigen Herausforderungen ausgesetzt: Schnell wechselnde Marktanforderungen, ständig steigender Kostendruck und Forderungen nach innovativen Lösungen für qualitativ hochwertige Produkte. Eine Differenzierung oder gar ein Wettbewerbsvorsprung können oft nur erreicht werden, wenn frühzeitig auf die Entwicklung erfolgsversprechender Technologien gesetzt und technologische Innovationen mit vielversprechenden Funktionalitäten auf neuen Märkten platziert werden. Der Wettbewerb um Marktanteile beginnt für Unternehmen in Deutschland somit nicht erst mit der Einführung neuer Produkte. Bereits in einem viel früheren Stadium der Technologieentwicklung gilt es herauszufinden, welche Technologien langfristige Erfolgspotenziale sichern und durch gesteigerte Funktionalitäten wie auch Wirtschaftlichkeit eine Wettbewerbsdifferenzierung ermöglichen. In der vorliegenden Dissertation wird eine bewertungsbasierte Vorgehensweise zur Tauglichkeitsprüfung von Technologiekonzepten entwickelt, um Unternehmen bei der Entscheidungsfindung im technologischen Entwicklungsverlauf zu unterstützen und ihnen quantifizierbare Aussagen zur Einsatzfähigkeit zu liefern. Die Tauglichkeitsprüfung wurde in der vorliegenden Arbeit als eine objektbezogene Bewertungsform zur Überprüfung des Erfüllungsgrades vorgegebener Zielstellungen als auch zur Beurteilung der Einsatzfähigkeit von Technologiekonzepten aufgefasst. Die Überprüfung der Tauglichkeit wurde dafür in einen systematisch wiederkehrenden Bewertungsprozess eingegliedert, mit einem mehrperspektivischen und formalisierten Kennzahlsystem ausgestattet und auf die Ableitung entwicklungsbezogener Maßnahmen ausgerichtet. Das Ziel einer quantifizierbaren Bewertung zur Ermittlung von Einsatzfähigkeit und Reife technologischer Entwicklungen war bisher in der Unternehmenspraxis jedoch nur wenig zufriedenstellend gelöst, was entweder auf die geringe Praxistauglichkeit bisheriger Ansätze oder auf die bislang nur ungenügende Abdeckung solcher Bewertungsinstrumente für die Technologieentwicklung zurückzuführen ist. Dieser Sachverhalt zeigte sich insbesondere bei der Betrachtung zentraler Wissenschaftsbereiche wie der prozessbasierten Technologieentwicklung und Technologiebewertung als auch bei vorliegenden Reifegradmodellen. Diese kommen bei kritischer Betrachtung den Forderungen der Praxis für eine Tauglichkeitsprüfung nur ungenügend nach. Insbesondere bei Technologieentwicklungsprozessen konnte gezeigt werden, dass im Hinblick auf eine objektbezogene Bewertung wesentliche Defizite vorliegen. Ebenso zeigten sich bei den Methoden und Verfahren der Technologiebewertung signifikante Defizite hinsichtlich Bewertungsvielfalt und Bewertungszeitpunkt als auch repräsentativer Kennzahlen zur Evaluation von Technologieentwicklungen. Nicht zuletzt führte auch die kritische Betrachtung von Reifegradmodellen zu Unzulänglichkeiten hinsichtlich deren Durchgängigkeit in der Bewertung und Maßnahmenableitung, wodurch der Bedarf nach einem flexiblen bewertungsbasierten Vorgehen zur Tauglichkeitsprüfung in der Technologieentwicklung nur bestärkt werden konnte. Die in der vorliegenden Arbeit entwickelte Vorgehensweise ist auf die Tauglichkeitsprüfung von Produkttechnologien in produzierenden Unternehmen ausgerichtet und beinhaltet die wesentlichen Phasen einer systematischen Bewertung. Die Zielbestimmung wird durch kategorisierende als auch tauglichkeitsbezogene Leitlinien unterstützt. Zur Entwicklung des Vorhabens findet ein Stage-Gate-Prozess Einsatz, indem eine oder mehrere Entwicklungsphasen nacheinander durchlaufen werden können. Für die projektbezogene Tauglichkeitsbewertung liegen entwicklungsbezogene Checklisten bereit. Die objektbezogene Bewertung wird durch eine mehrperspektivische Betrachtung – analog einer Technologie-Scorecard – realisiert. Dabei wird das House of Technology (HoT) als Basiselement eingesetzt. In Ergänzung zum HoT finden mehrere qualitative wie auch quantitative Analyse- und Bewertungsmethoden zur Tauglichkeitsprüfung Einsatz. Die Ableitung von Maßnahmen wird schließlich durch ein weiterentwickeltes Reifegrad-Aufwands-Portfolio als auch durch eine Perspektivenanalyse ermöglicht. Für die Ergebnisinterpretation der bewerteten Perspektiven stehen Maßnahmenkataloge bereit. Die Anwendbarkeit wurde an einem Unternehmen aus dem Bereich der Automatisierungsindustrie demonstriert. Im Anwendungsfall konnte gezeigt werden, dass eine gezielte Kombination und der Einsatz von qualitativen als auch quantitativen Bewertungsmethoden zur Ermittlung der Perspektiven zweckmäßig und zur objektiven Ergebnisdarstellung erforderlich ist und neben Entwicklungsteams auch Schnittstellenbereiche wie ein Kostenmanagement oder die Fertigung für eine ergebnisorientierte Tauglichkeitsprüfung eingebunden werden können.Item Open Access Ein Verfahren zur Bestimmung des Wertschöpfungsumfangs bei neuen Produkten(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2015) Herrmann, Florian; Spath, Dieter (Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Dr. h. c.)Die Identifikation und Bewertung neuer Wertschöpfungsumfänge stellt für Unternehmen eine essentielle Aufgabe dar. Im Kontext neuer Produkte werden hierfür Informationen auf der Produkt-, Prozess- und Ressourcenebene benötigt. Im Rahmen der Arbeit wird ein Verfahren entwickelt mit Hilfe dessen neue Wertschöpfungsalternativen generiert und durch Einsatz eines integrierten Portfolioansatzes bewertet werden können.Item Open Access Entwicklung einer Methode der Displaybeleuchtung zur Unterstützung des menschlichen zirkadianen Systems(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2019) Proß, Achim; Spath, Dieter (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)LED-Displays mit hohem Blaulichtanteil wirken nachweislich negativ auf den Tag-Nacht-Rhythmus. Diese Dissertation behandelt die kombinierte Fragestellung, wie spektrale Veränderungen der Displaybeleuchtung die nicht-visuelle Lichtwirkung und die Farbwahrnehmung des Menschen beeinflussen. Es wird eine Methode zur Displaybeleuchtung durch Verschiebung der Peak-Wellenlängen entwickelt, prototypisch realisiert und in zwei Probandenstudien evaluiert.Item Open Access Entwicklung einer Methode zur Analyse der Tätigkeitsverteilung in Laborumgebungen der Lebenswissenschaften(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2022) Castor, Jörg; Spath, Dieter (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)Laborarbeit der Lebenswissenschaften verändert sich. Wichtige Treiber sind dabei die Informatisierung und Automatisierung von Laborarbeit, die fachübergreifende Zusammenarbeit und Kommunikation sowie der steigende Anteil an wissensbasierter, theoretischer Arbeit. Die Auseinandersetzung mit Forschung und Praxis der Laborarbeit in den Lebenswissenschaften zeigte einen Mangel an wissenschaftlichen Erkenntnissen und Untersuchungen zu diesem Thema. Es existiert kein wissenschaftlicher Ansatz tätigkeitsbezogene Aspekte der lebenswissenschaftlichen Forschung und ihren Arbeitsorten systematisch zu untersuchen, um ein besseres Lagebild zur Arbeit in lebenswissenschaftlichen Laborumgebungen zu erhalten. Eine fundierte gestalterische Auseinandersetzung mit den prognostizierten und wahrnehmbaren Veränderungen von Laborarbeit kann so kaum erfolgen. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist daher die Entwicklung einer wissenschaftlichen Methode zur Analyse der Tätigkeitsverteilung in Laborumgebungen der Lebenswissenschaften, um Anhaltspunkte für mögliche Fehlnutzungen, Verdrängungseffekte und andere Wirkungen im Spannungsfeld von Raum und Tätigkeiten zu bekommen. Die Methode ermöglicht zudem Aussagen zur Flächeneffizienz von Laborumgebungen. Der Begriff Laborumgebung beschreibt in der Arbeit den räumlichen Zusammenhang von Laboren mit Laborbänken, Laborabzügen, Schreib-/Auswerteplätzen, Sonderlaboren, Laborlagern sowie Büros und Kommunikationsflächen. Für die Anwendung der Methode werden jeweils nass-präparative Tätigkeiten, Schreib-, Lese- und Auswertetätigkeiten sowie Kommunikationstätigkeiten gebündelt. Kommunikationstätigkeiten werden eine besondere Relevanz in der modernen Forschungsarbeit zugeschrieben. Sie sind zudem die einzigen Tätigkeiten, die an allen Arbeitsorten in Laborumgebungen vorkommen. Als weitere Anwendung lässt die Methode daher eine Beurteilung der Qualität des raumbezogenen Informationsflusses und der tätigkeitsadäquaten Nutzung der Arbeitsorte in der Laborumgebung mittels eigener Qualitätsparameter für Kommunikation zu. In der praktischen Anwendung der Methode wird deutlich, dass die wissenschaftliche Herangehensweise gerade bei Einzeluntersuchungen einen gewissen Aufwand erfordert. Die Methode zeigte aber einen guten Praxisnutzen - insbesondere bei einer vergleichenden Untersuchung wie im Anwendungsbeispiel. So wurden durch die Vergleichsmöglichkeit im Anwendungsbeispiel sowohl Vorteile der effizienten Flächennutzung einer modernen »Multi-Space« Laborumgebung sichtbar, als auch die dadurch bedingten Schwierigkeiten hinsichtlich der Verdrängung raumtypischer Arbeitsweisen in dichteren räumlichen Funktionszusammenhängen.Item Open Access Entwicklung eines Modells zur Ermittlung psychischer Beanspruchung am Beispiel von Reisenden bei geschäftlich bedingten Hotelaufenthalten(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2018) Borkmann, Vanessa; Spath, Dieter (Univ. Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)Die wissenschaftliche Arbeit untersucht belastende und erholungsförderliche Einflussfaktoren und deren Wirkungen während des Hotelaufenthalts auf die psychische Beanspruchung des geschäftlich Reisenden. Die arbeitswissenschaftliche Untersuchung stützt sich dabei auf einen multidisziplinären Forschungsansatz, der komplexe Zusammenhänge und selektierte Erkenntnisse über die klassischen Grenzen hinweg inhaltlich verknüpft.Item Open Access Integration der Six Sigma Methodik in ein reifes Vorgehensmodell zur Konfiguration eines Lean Production Systems(2013) Nad, Thomas; Spath, Dieter (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h.)Das Lean Production System findet heutzutage in vielen Branchen und Bereichen Anwendung. Das große Interesse an diesem System wird durch die beachtlichen Erfolge, die einige Vorzeigeunternehmen wie Toyota und Porsche erzielen gestärkt. Gleichzeitig zeigen allerdings mehrere Studien, dass zahlreiche Unternehmen bei der Konfiguration ihres eigenen Lean Production Systems Probleme haben. Im Rahmen der Arbeit wird mittels eines Reifegradmodells festgestellt, dass das Vorgehensmodell des Lean Production Systems noch nicht ausgereift ist und sich auf der Stufe der „Improvisation“ befindet. Im Vergleich dazu erreicht die Six Sigma Methodik, die für eine systematische Prozessverbesserung konzipiert wurde, einen wesentlich höheren Reifegrad. Als Ursache für die fehlende Reife des Lean Production Systems lassen sich Schwächen im Bereich des Vorgehens und der Methoden identifizieren. Ausgehend von diesen Erkenntnissen werden in der Arbeit Methoden aus der Six Sigma Methodik gezielt ausgewählt und für die Anwendung im Lean Production System weiterentwickelt. Diese Methoden werden in das Vorgehensmodell integriert, wobei folgende Elemente maßgeblich zur Systematik beitragen: • Systematische und durchgängige Vorgehensstruktur in Form des DMAIC-Zyklus: Der fünfstufige Aufbau des DMAIC-Zyklus trägt maßgeblich dazu bei, dass Lean Projekte damit systematisch bearbeitet werden können. Die durchgängige Anwendbarkeit der Vorgehensstruktur ermöglicht es, dass in strategischen (z. B. Konfiguration des gesamten Produktionssystems) und operativen (z. B. Roadmaps) Projekten einheitlich vorgegangen werden kann. • Standardisierung der Planungsmethoden in den Projektphasen: Eine Detaillierung erfährt die Vorgehensstruktur durch das Zuordnen der notwendigen Lean- und Six Sigma Methoden zu den einzelnen Projektphasen. Als Ergebnis steht für die Bearbeiter eine standardisierte Vorgehensbeschreibung in allen Projektphasen zur Verfügung. • Systematische Lean-Methodenauswahl durch das entwickelte House-of-Lean-Quality:. Die Entwicklung des House-of-Lean-Quality trägt maßgeblich dazu bei, dass die Zusammenhänge der Lean-Methoden strukturiert und visualisiert werden und eine systematische Auswahl der individuell notwendigen Methoden erfolgen kann. Damit findet für alle Beteiligten die Auswahl der richtigen Lean-Methoden mit dem größten Verbesserungspotenzial auf transparente und logisch nachvollziehbare Weise statt. • Bewertung des Lean-Zielsystems durch den Einsatz der Six Sigma Statistik: Durch die Übertragung der Six Sigma Statistik gelingt es, das bisher nur qualitative Lean-Zielsystem, das in der „Vermeidung von Verschwendung“ bestand, messbar zu machen. Für jede Verschwendungsart wurde eine Berechnungsformel entworfen, mit Hilfe derer sich das σ-Niveau auf mathematisch eindeutige, einheitliche und vergleichbare Weise errechnen lässt. Über die statistische Bewertung hinaus wird der tatsächlich Umsetzungsstand der einzelnen Lean-Methoden im betrachteten Unternehmen anhand eines praxisnahen Bewertungskatalogs systematisch bewertet Durch die entwickelten Erweiterungen gelingt es, den Reifegrad der „sicheren Prozesse“ für das Vorgehensmodell zur Konfiguration eines Lean Production Systems zu erzielen.Item Open Access Ein integriertes Verfahren zur robusten statistischen Auswertung von Simulationsergebnissen in der Produktion(2013) Wagner, Frank; Spath, Dieter (Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h.)Ein erfolgreiches Unternehmen muss seine Produkte und Dienstleistungen schnell und kostengünstig auf internationalen Märkten anbieten sowie flexibel auf veränderte Anforderungen reagieren können. Die Simulationstechnik als eine Schlüsseltechnologie zur frühen und schnellen Planung, Entwicklung und Bewertung von Produkten, Dienstleistungen und Produktionsprozessen ist dabei von entscheidender Bedeutung. Allerdings sind bei der aufwändigen und komplexen statistischen Auswertung der Ergebnisse von ereignisdiskreten stochastischen Simulationen noch große Defizite vorhanden. Daher muss diese Aufgabe für industrielle Anwender methodisch unterstützt, verbessert und vereinfacht werden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein integriertes Verfahren zur robusten statistischen Auswertung von Simulationsergebnissen in der Produktion zu entwickeln, das Simulationsanwender ohne vertiefte Statistikkenntnisse bei der korrekten Auswertung ihrer Simulationsergebnisse unterstützt und damit besser abgesicherte Entscheidungen ermöglicht. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde auf Grundlage der Simulationstechnik im industriellen Einsatz der Stand von Forschung, kommerziellen Werkzeugen und Praxis analysiert. Aus den erkannten Defiziten in den drei wesentlichen Bereichen Robustheit, Plausibilität und Integration wurde ein entsprechendes Anforderungsprofil für das zu entwickelnde integrierte und robuste Verfahren zur statistischen Auswertung der Simulationsergebnisse in der Produktion abgeleitet. Bei der Konzeption des integrierten Vorgehensmodells wurde anhand des Anforderungsprofils sowohl die Einbindung in die Simulationsmethodik und des Anwenders als auch der strukturierte Auswertungsprozess gestaltet. Dazu wurden, teilweise mit Unterstützung von Monte-Carlo-Studien, die geeigneten statistische Methoden und Prozeduren ausgewählt und integriert. Auf Grundlage dieses Konzepts wurde für statistische Auswertung eines Simulationsmodells das detaillierte integrierte Verfahren entwickelt. Der Anwender wird eingebunden und dabei unterstützt, Kennzahlen einer Produktionssimulation mit einem Konfidenzintervall korrekt schätzen und damit auch die Qualität der Schätzung richtig beurteilen zu können. Für den Vergleich der Ergebnisse von mehreren Simulationsmodellen hinsichtlich signifikanter Unterschiede wurden auf Basis einer Klassifikation der Beobachtungen die geeigneten Verfahren der Multiplen Mittelwertvergleiche in eine robuste Vorgehensweise integriert. Das entwickelte integrierte und mehrstufig adaptive Verfahren wurde bei zwei industriellen Simulationsstudien in der Bau- und Schuhindustrie angewendet. Die Evaluation des entwickelten Verfahrens bei der Simulation von unterschiedlichen Produktionssystemen, einer mobiler Fabrik für Fertigbauteile sowie einer flexiblen Schuhproduktion, bestätigte den Nutzen, die Anwendbarkeit sowie die Übertragbarkeit. Dabei wurde auch die Erreichung der Zielsetzung und die Erfüllung des Anforderungsprofils überprüft und bestätigt. Eine abschließende Diskussion des entwickelten integrierten robusten Verfahrens zeigt ein großes Potenzial bei der Übertragbarkeit für die Auswertung anderer Anwendungsbereiche von stochastischen Simulationen sowie die Möglichkeiten für weitere zukünftige Erweiterungen.Item Open Access Konzept eines wandlungsfähigen und modularen Produktionssystems für Franchising-Modelle(2013) Rauch, Erwin; Spath, Dieter (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)Die Zielsetzung dieser Arbeit ist es ein Konzept zur systematischen Gestaltung eines franchisefähigen Produktionssystems mit geographisch verteilten Produktionseinheiten zu entwickeln, welches sowohl wandlungsfähig, skalierbar, als auch replizierbar ist. Das Konzept soll zudem sicherstellen, dass das gestaltete Produktionssystem erprobt, anschließend umgesetzt und im Sinne der Wandlungsfähigkeit laufend adaptiert wird. Es gibt bereits viele Ansätze in der Forschung, welche behandeln, wie wandlungsfähige Systeme bzw. Produktionssysteme an die sich verändernden Wandlungstreiber angepasst werden können. Diese Ansätze haben jedoch meist einen sehr universellen und allgemeingültigen Charakter ohne auf spezifische Eigenschaften oder Anforderungen bestimmter Produktionsbranchen oder Organisationsformen näher einzugehen. Diese Arbeit widmet sich einer spezifischen Organisationsform, nämlich jener des Franchising mit geographisch verteilten Produktionsstätten und versucht mit dem erarbeiteten Konzept, ein für dieses Geschäftsmodell maßgeschneidertes Produktionssystem zu entwickeln. Das Thema der erarbeiteten Dissertation ist von besonderer Relevanz, da es dem Trend hin zu flexiblen und kundenorientierten sowie dezentralen Produktionen und deren Vernetzung folgt. Gleichzeitig verfolgt die Arbeit das Ziel zur Steigerung der Wandlungsfähigkeit von Produktionseinheiten durch Modularität und Skalierbarkeit des Produktionssystems. Franchising als Organisationsform gewinnt in den letzten Jahren und Jahrzehnten immer mehr an Bedeutung und wächst deutlich stärker als die Gesamtwirtschaft. In den vergangenen Jahrzehnten wurde im Themenbereich Franchising fast ausschließlich Forschung auf betriebswirtschaftlicher und juristischer Seite betrieben – es fehlte gänzlich an einem Leitfaden zur Planung, Gestaltung und Umsetzung von Produktionssystemen innerhalb von Franchise-Netzwerken. Durch diese Arbeit soll diese Lücke in der Forschung geschlossen werden. Die Inhalte der Arbeit sind daher: • Stand der Technik und Lösungsansätze aus der Forschung: Aktuelle Trends, Identifikation und Vergleich bestehender bzw. bereits erprobter Ansätze aus der Forschung. • Anforderungen an die Produktionssystemgestaltung: Systematische Ermittlung und Ableitung der Entwurfsparameter zur Gestaltung von Produktionssystemen für Franchising-Modelle mittels Systemtheorie (Axiomatic Design). • Konzeptentwicklung: Entwicklung eines ganzheitlichen Konzepts zur Gestaltung, Planung und Einführung eines wandlungsfähigen und modular erweiterbaren Franchise-Produktionssystems. • Erprobung und Validierung: Gewährleistung der praktischen Anwendbarkeit durch Validierung mittels einer Fallstudie und Validierung des Konzepts. Kurzbeschreibung des erarbeiteten Konzepts: Das Konzept basiert auf einem 3-Ebenen-Modell zur Gestaltung, Planung und Umsetzung von Produktionssystemen im Franchising: • Gestaltungsebene: Normative Ebene mit fünf Gestaltungsfeldern und 50 Gestaltungsbausteinen zur Modellierung des Produktionssystems: o Gestaltungsfeld 1 – Sortiment o Gestaltungsfeld 2 – Franchise-Modell o Gestaltungsfeld 3 – Produktionseinheit o Gestaltungsfeld 4 – Versorgung o Gestaltungsfeld 5 – Prozesse • Planungsebene: Planung der Pilotproduktion, Konsolidierung Pilotproduktion und Planung des Roll-Out der Franchise-Produktionseinheiten • Ausführungsebene: Operative Umsetzung und Betriebsführung Weitere Kerninhalte des erarbeiteten Konzepts sind die Ableitung einer umfassenden Sammlung an Gestaltungsparametern für Produktionssysteme, die Schaffung einer regelmäßigen Rückkopplung zur systematischen Anpassung des Produktionssystems und damit zur Gewährleistung der Wandlungsfähigkeit des Produktionssystems, die Berücksichtigung der Skalierbarkeit und Replizierbarkeit des Produktionssystems anhand eines modularen Ausbaustufenkonzepts sowie eine Szenarioplanung und Roll-Out-Planung der dezentralen Produktionseinheiten im Franchising-Netzwerk.Item Open Access Eine Methode zur Entwicklung dynamischer Geschäftsprozesse auf Basis von Ereignisverarbeitung(2014) Vidackovic, Kresimir; Spath, Dieter (Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)Die vorliegende Arbeit behandelt die Konzeption und Umsetzung einer Methode zur Modellierung und Ausführung dynamischer Geschäftsprozesse basierend auf Konzepten der Ereignisverarbeitung. Die noch junge Disziplin der Ereignisverarbeitung, englisch Complex Event Processing (CEP), liefert ein geeignetes Konzept zur Dynamisierung von Geschäftsprozessen. Im Kern realisiert diese die Echtzeitverarbeitung von auftretenden Ereignissen, um bedeutsame Beziehungen innerhalb einer Vielzahl von Ereignissen zu identifizieren und unmittelbar darauf zu reagieren. Hierfür werden die Ereignisverarbeitungsregeln derart definiert, dass alle eingehenden Ereignisse in Echtzeit nach sogenannten Ereignismustern analysiert werden, welche jeweils relevante Situationen repräsentieren und die Generierung weiterer Ereignisse als unmittelbare Reaktion auslösen. Somit können Geschäftsprozessmodelle mit dynamischen Eigenschaften ausgestattet werden, indem sie mit Ereignisverarbeitung angereichert werden. Für diesen kombinierten Fachbereich hat sich im englischen Sprachgebrauch der Begriff Event-Driven Business Process Management (EDBPM) etabliert. Trotz einiger existierender Ansätze in diesem Umfeld steht bisher allerdings keine umfassende Methode zur Verfügung, die eine modellbasierte Entwicklung von dynamischen Geschäftsprozessen auf Grundlage von Konzepten der Ereignisverarbeitung bis hin zu deren automatisierter Ausführung ermöglicht. Ziel dieser Arbeit ist daher die Konzeption und Umsetzung einer solchen Methode, wobei in erster Linie fachlich orientierte Experten und nur in geringerer Priorisierung IT-Entwickler adressiert werden. Neben einem Vorgehen mit verantwortlichen Rollen behandelt diese Arbeit vornehmlich das zugrunde liegende Ereignisverarbeitungsmodell sowie dessen automatische Transformation in ausführbaren Code. Das Vorgehen zur Modellierung und Ausführung dynamischer Geschäftsprozesse auf Basis von Ereignisverarbeitung beruht auf einem Top-Down-Ansatz. Demnach werden zunächst im Geschäftsprozessmodell die Stellen mit den erforderlichen dynamischen Eigenschaften identifiziert, die auf Wirkungen von Ereignissen zur Laufzeit zurückzuführen sind, und als sogenannte Dynamikeinheiten modelliert. Anschließend werden die entsprechenden Ereignisverarbeitungsregeln und das zugehörige Ereignismodell spezifiziert. Mit der sogenannten EPMN (Event Processing Model and Notation) wird ein neuartiges Modell für die Echtzeitverarbeitung von Ereignissen und insbesondere von komplexen Beziehungen zwischen mehreren Ereignissen eingeführt. Für die EPMN wird ein Metamodell definiert, mit dem die verfügbaren Elemente sowie die Syntax ihrer Verknüpfungen zu Ereignisverarbeitungsregeln formal beschrieben werden. Das Metamodell basiert auf dem Eclipse Modeling Framework (EMF), das sich auf die plattformunabhängigen Technologien XML und Java stützt und eine umfassende Werkzeugkette für die modellbasierte Softwareentwicklung zur Verfügung stellt. Die EPMN enthält auch eine grafische Notation, mit der die Ereignisverarbeitungsregeln letztlich modelliert werden. Um eine möglichst nahtlose Integration mit dem Geschäftsprozessmodell zu gewährleisten, orientiert sich die Notation visuell an der BPMN (Business Process Model and Notation), die in der Version 2.0 als ausführbares Geschäftsprozessmodell eingesetzt werden kann. Zur Spezifizierung der Ereignisse, welche innerhalb der Ereignisverarbeitungsregeln zum Einsatz kommen, wird ein frei definierbares Ereignismodell basierend auf XML Schema vorgeschlagen. Die Entwicklung des Ereignismodells wird im Rahmen der konzipierten Methode dermaßen unterstützt, dass die in den Ereignisverarbeitungsregeln genutzten Ereignisattribute jeweils automatisch extrahiert werden und für die Definition des Ereignismodells zur Verfügung stehen. Der modellbasierten Entwicklung folgend kann das Ereignisverarbeitungsmodell, welches in EPMN plattformunabhängig definiert wird, in eine plattformspezifische Ereignisverarbeitungssprache transformiert werden, um als Code direkt in einer Ereignisverarbeitungsplattform ausführbar zu sein. Dies entspricht der Transformation eines plattformunabhängigen Modells in eine plattformspezifische Implementierung. Da in dieser Arbeit die frei verfügbare und weitverbreitete Ereignisverarbeitungsplattform Esper als Ausführungsumgebung vorgesehen ist, werden die erforderlichen Transformationsschablonen für deren spezifische Ereignisverarbeitungssprache definiert und umgesetzt. Das Vorgehen mit dem zugrunde liegenden Modell dynamischer Geschäftsprozesse wird durch prototypisch entwickelte Softwarewerkzeuge unterstützt. Hierbei handelt es sich einerseits um ein webbasiertes Modellierungswerkzeug und andererseits um eine Ausführungsumgebung. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden anhand eines Anwendungsfalls aus der Luftfahrt bewertet, indem die konzipierte Methode im Rahmen des Managements von Echtzeitversorgungsketten im Catering eingesetzt wird.Item Open Access Methode zur organisatorischen Gestaltung radikaler Technologieentwicklungen unter Berücksichtigung der Ambidextrie(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2019) Olivan, Patrick; Spath, Dieter (Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Dr. h.c.)Ausgehend von einem sich stetig verschärfenden Innovationsdruck auf etablierte Unternehmen im Anlagen- und Maschinenbau stehen FuE-Bereiche immer mehr vor der großen Herausforderung, organisatorische Bedingungen zu schaffen, welche die erfolgreiche Entwicklung inkrementeller und radikaler Innovationen gleichzeitig ermöglicht. Diese Arbeit stützt sich auf den wissenschaftlichen Ansatz der Ambidextrie, welche die Fähigkeit beschreibt, gleichermaßen inkrementelle als auch radikale Innovationen hervorzubringen, obwohl diese sich widersprechende organisatorische Rahmenbedingungen benötigen. Ziel der vorliegenden Dissertation war es, eine Gestaltungsmethode „Ambidextrous MOLDing“ (AMOLD-Methode) zu entwickeln, die eine Konzeption geeigneter organisatorischer Rahmenbedingungen für eine radikale Technologieentwicklung innerhalb des FuE-Bereichs unter Berücksichtigung des Ambidextrie-Verständnisses ermöglicht. Aus diesem Ziel ergaben sich die folgende Teilziele: • Die AMOLD-Methode ermöglicht es für eine radikale Technologieentwicklung, von seiner Entstehung bis zur Überführung ins bestehende Geschäft, dynamisch je nach Reifegrad geeignete organisatorische Rahmenbedingungen auf Basis der Ambidextrie zu planen. • Es sollte eine durchgängige methodische Unterstützung durch die AMOLD-Methode realisiert werden, um die Verbesserungspotentiale zu identifizieren, eine systematische Auswahl geeigneter Gestaltungsmöglichkeiten vorzuschlagen und eine spezifische Bewertung je nach Unternehmenssituation zu ermöglichen. • Die AMOLD-Methode wurde auf Basis eines ambidextren Gestaltungsmodells entwickelt, um spezifische strategische und operative Handlungsempfehlungen für eine ambidextrie-gerechte Gestaltung anbieten zu können. Dazu wurden die Erkenntnisse aus der Ambidextrie-Forschung und aus dem Technologie- und Innovationsmanagement miteinander verknüpft werden. • Schließlich sollte das Gestaltungsmodell die besonderen Wechselwirkungen aus der Ambidextrie aufgreifen. Das mehrdimensionale Modell wurde mit der Absicht erstellt, als Referenz für eine optimale Gestaltung zu dienen, Ordnung in den Abhängigkeiten aufzuzeigen und Handlungsmaßnahmen anzubieten, um Gestaltungsmöglichkeiten mit differenzierender und integrierender Wirkungen zwischen der Technologieentwicklung und bestehendem Geschäft geeignet einzusetzen.Item Open Access Ein Modell zur Auslegung und multikriteriellen Bewertung von Energiesystemen zur nachhaltigen Integration der Elektromobilität(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2024) Göhler, Georg; Spath, Dieter (Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)Die Vernetzung des Strom- und Mobilitätssektors stellt zukünftig vor allem für die Stromnetze eine große Herausforderung dar. Die Forschungslücke im Kontext dieser Arbeit liegt in der Einbindung der Elektromobilität als flexiblen Verbraucher in Energiesysteme bei gleichzeitiger Bewertung von Wirtschaftlichkeit und Ökologie. Um diese Lücke zu schließen, wurde ein flexibles und modulares Simulationsmodell zur Planung von Energiesystemen in der frühen Phase entwickelt, das die Integration von Elektrofahrzeugen in besonderem Maße berücksichtigt. Die Validierung bestätigt, dass die Simulationsergebnisse bei einer 1-minütigen Zeitschrittweite ausreichend genau und für diesen Planungsprozess geeignet sind. Durch das hier entwickelte Modell können in kurzer Zeit viele verschiedene Energiesystemvarianten, Betriebsstrategien und innovative Energiekonzepte berechnet und miteinander verglichen werden. Besonderes Augenmerk wurde auf die Anpassungsfähigkeit und potenzielle Erweiterungen gelegt: Das Modell bietet die Schnittstellen und die Flexibilität für Weiterentwicklungen, um zukünftige Entwicklungen im Technologiebereich zu berücksichtigen.Item Open Access Modellbasierter Testprozess der akustischen Mensch-Maschine-Schnittstelle eines Infotainmentsystems im Kraftfahrzeug(2015) Lütze, Lars; Spath, Dieter (Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)Die softwarebasierte Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) wurde in den vergangenen Jahren zu einem zentralen Bedienelemente im Kraftfahrzeug. Immer komplexere Infotainmentsysteme mit hoher Funktionsdichte erfordern eine stetige Erweiterung und Verbesserung der MMS hinsichtlich des Bedien-komforts und der Bediensicherheit. In diesem Kontext ist die akustische MMS zur Sprachbedienung der Infotainmentsysteme zunehmend in den Vorder-grund gerückt. Durch die sich verkürzenden Entwicklungszyklen, steigenden Kostendruck und die hohe Funktionsdichte neuer Systeme ist die funktionale Qualität der akustischen MMS mit den bisher angewandten Prozessen und Methoden schon heute nur schwer zu gewährleisten. Zur Lösung dieser Herausforderung ist eine These formuliert, nach welcher es möglich ist, die akustische MMS eines Infotainmentsystems im Kfz modell-basiert und automatisiert zu testen. Hierbei soll die MMS selbst als Test-schnittstelle Verwendung finden, wodurch ein „virtueller Tester“ entsteht. Für die Beweisführung stehen zunächst die Eigenschaften und Anforderungen des Modellbasierten Tests (MBT) im Vordergrund. Durch ein modellbasiertes Vorgehen können Testaktivitäten zu einem früheren Zeitpunkt beginnen und mögliche Fehler bereits in einer frühen Projektphase identifiziert werden. Die Gegenüberstellung der Prozesse zum manuellen-, automatischen- und MBT zeigt, dass eine Weiterentwicklung zum MBT auf nahezu alle Testaktivitäten Einfluss hat und das Verständnis zum Test ganzheitlich verändern kann. Um diese Veränderung zielorientiert umzusetzen, findet das Prozessmodell des „Test Process Improvement“ (TPI) Verwendung. Die vorhandenen Test-prozesse werden auf ihre Reife hin beurteilt und notwendige Verbesserungs-maßnahmen definiert. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die reale Prozessreife vorhandener Testprozesse auf einem zufriedenstellenden Niveau bewegt. Durch die Umsetzung der abgeleiteten, konkreten Verbesserungsvorschläge können vorhandene Defizite im Prozess abgestellt werden. Nach einer Analyse bestehender Möglichkeiten zur Modellierung, werden Anforderungen an das Modell formuliert. Auf deren Basis wird eine Model-lierungssyntax entwickelt, welche die formale Modellierung der akustischen MMS eines Infotainmentsystems ermöglicht. In der praktischen Anwendung des entwickelten Formalismus werden sowohl Herausforderungen in der Modellierung erkannt und gelöst, als auch Potenziale der Modellierung identi-fiziert. Es kann bewiesen werden, dass die Modellierung der akustischen MMS im Kraftfahrzeug als formales Zustandsdiagramm möglich ist. Damit ist die Basis geschaffen, um den MBT-Prozess einzuführen und den virtuellen Tester zu realisieren. Ergänzend wird geprüft, ob die entwickelte Modellierungs-syntax auf die haptische MMS übertragen werden kann. Im nächsten Schritt sind auf Basis des entwickelten Modells der akustischen MMS Testfälle zu generieren. Mit diesem Ziel werden verschiedene Werk-zeuge zur Testfallgenerierung evaluiert. Nach der Bestimmung relevanter Anforderungen werden die Werkzeuge einem Praxistests unterzogen. Daten-basis sind die bereits erstellten Testmodelle. Das Werkzeug „MBTsuite“ wird schließlich als jenes mit der höchsten Anforderungsüberdeckung identifiziert. In der Folge werden verschiedene Generierungsstrategien bewertet und Wege einer effizienten Vorgehensweise ausgearbeitet. Es kann bewiesen werden, dass durch Anpassungen der „MBTsuite“ neben der testmodellorien-tierten Vorgehensweise auch die Testfallgenerierung aus dem vorhandenen Systemmodell der akustischen MMS umgesetzt werden kann. Die zentralen Elemente des MBT sind damit realisiert. Die entwickelte Vorgehensweise zur Testfallgenerierung wird auch auf die haptische MMS übertragen. Individuelle Modellcharakteristika erfordern hier abweichende Teststrategien. Um die Effizienz der Testdurchführung zu steigern, wird schließlich eine Testumgebung zur automatischen Ausführung der generierten Testfälle umgesetzt. In diesem Kontext rückt die Verwendung einer expliziten Test-schnittstelle zur Ansteuerung des Infotainmentsystems in den Fokus. Vor- und Nachteile der Schnittstelle werden erörtert, wobei die Risiken in deren Verwendung schließlich überwiegen. Aus diesem Grund wird zunächst ein „einfacher“ Funktionstest des Sprachdialogsystems (SDS) in eine neue Test-umgebung transferiert und so ein automatischer Test ohne die Verwendung einer expliziten Testschnittstelle realisiert. Auf Basis der hierdurch erlangten Erkenntnisse wird schließlich der zum Ziel gesetzte automatische Dialogtest des SDS entwickelt. Hierfür wird die vorhandene Testumgebung um die Möglichkeit der akustischen Systemeingabe und der Erkennung von akustischen Systemausgaben erweitert. Abschließend findet eine Bewertung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der entwickelten Methodik statt. Es kann gezeigt werden, dass die Effizienz des Prozesses zum Test der akustischen MMS durch die entwickelte, modell-basierte Vorgehensweise gesteigert wird.Item Open Access Transformationsmodell für nachhaltige Stadtsysteme : Entwicklung und Erprobung eines systemischen Technologiemanagementansatzes für Städte(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2019) Radecki, Alanus von; Spath, Dieter (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)In der vorliegenden Dissertation wird ein neues Transformationsmodell für eine nachhaltige Entwicklung von Städten entwickelt und erprobt - das „Morgenstadt-Modell“. Dabei wird zunächst auf Basis der Analyse von sechs globalen Vorreiterstädten ein Modell erstellt, welches die Nachhaltigkeitsperformanz von Städten misst und als Ausgangspunkt für die Entwicklung städtischer Nachhaltigkeitsstrategien dient. Dieses Modell wird anschließend anhand der tschechischen Hauptstadt Prag erprobt und hinsichtlich seiner Tauglichkeit bewertet.Item Open Access Ein Verfahren zum Testen der wahrgenommenen Qualität in der Entwicklung von Smart Services(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2022) Neuhüttler, Jens; Spath, Dieter (Prof. Dr.-Ing Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c., i. R.)Die Entwicklung von Smart Services stellt Unternehmen vor Herausforderungen: Der Einsatz von Sensorik in sensiblen Bereichen, der erhöhte Grad an Automatisierung und schwer nachvollziehbare Algorithmen bergen kundenseitige Risiken, welche sich negativ auf die Wahrnehmung von Smart Services auswirken und so ihren Markterfolg beeinträchtigen können. Entsprechend kommt dem Sicherstellen einer hohen wahrgenommenen Qualität eine zentrale Bedeutung zu. Bislang existieren jedoch weder ein umfassendes Verständnis der Smart-Service-Qualität noch geeignete Methoden, um dieses Verständnis in Form von Gestaltungswissen in der Entwicklung systematisch zu nutzen. In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren entwickelt, mit dem Unternehmen bereits während der Entwicklung die Qualitätswahrnehmung unterschiedlicher Anspruchsgruppen testen und so Fehlentwicklungen vorbeugen können. Das Verfahren umfasst ein Rahmenkonzept, welches eine Bewertung entlang von Qualitätsmerkmalen ermöglicht, und ein Vorgehensmodell, welche die Durchführung des Tests entlang fünf Phasen beschreibt. Die Praxistauglichkeit wird durch die Anwendung in drei Entwicklungsprojekten mit Unternehmen nachgewiesen.Item Open Access Verfahren zur Bestimmung kundennutzenrelevanter Attribute bei komplexen Produkten(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2016) Voigt, Simon; Spath, Dieter (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Dr. h. c.)Die Quality Function Deployment (QFD) ist ein vorteilhaftes Mittel zur systematischen Kundenorientierung. Als Weiterentwicklung hierzu beschreibt die vorliegende Arbeit ein Verfahren zur Ermittlung und Beurteilung von Produktattributen, welche eine hohe Relevanz für den Kundennutzen aufweisen. Dies ermöglicht ein frühes Erkennen der Attribute, welche aus Sicht des Kunden wichtig sind und ein rechtzeitiges Ausrichtung von Entwicklungsressourcen.Item Open Access Ein Verfahren zur Formulierung von Suchstrategien für die Identifikation neuer Technologien(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2017) Schmitz, Michael; Spath, Dieter (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Dr. h. c.)Diese Arbeit zeigt ein Vorgehen zur systematischen Identifikation von neuen, insbesondere branchenfremden Technologien aus einer exponentiell wachsenden Informationsgrundlage. Im Fokus stehen dabei einerseits die Entwicklung einer Funktions-Ontologie zur Überwindung von sprachlichen Barrieren und damit zur effektiven Formulierung von Suchstrategien. Anderseits hilft die Anwendung von Text-Mining-Werkzeugen eine möglichst effiziente Recherche in großen Textmengen durchzuführen.Item Open Access Ein Verfahren zur Generierung von Fertigungsstücklisten im Rahmen von Anpassungsplanungen(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2015) Korge, Axel; Spath, Dieter (Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)Der Stücklisten-Adaptor ist ein Verfahren zur Generierung von Fertigungsstücklisten im Rahmen von Anpassungsplanungen. Anpassungsplanungen sind Vorgehensweisen, die zur Erstellung neuer Pläne auf vorhandene Pläne zurückgreifen. In der Praxis werden Anpassungsplanungen für mindestens die Hälfte der zu planenden Erzeugnisse durchgeführt. Der Stücklisten-Adaptor hat das Potenzial, den Aufwand im Stücklistenwesen von Produktionsunternehmen signifikant zu reduzieren. Eine Evaluierung anhand von zwei Praxisbeispielen zeigt, dass über 80% der Montagebaugruppen in der neuen Fertigungsstückliste automatisch und korrekt ermittelt werden konnten. Zusatzaufwände zur Anwendung des Verfahrens entstehen nicht, insbesondere muss keine verfahrensspezifische Datenbasis gepflegt werden. Das Verfahren ist eindeutig und vollständig beschrieben und es ist einfach genug, um mit aktuell verfügbarer IT-Technologie programmiert zu werden. Eine Umsetzung in Unternehmenssoftware, etwa in Systeme für Enterprise-Resource-Planning (ERP) oder Produktdaten-management (PDM), ist problemlos möglich.Item Open Access Ein Verfahren zur technisch-induzierten Gestaltung von Geschäftsmodellen(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2017) Nägele, Rainer Michael; Spath, Dieter (Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)In der Arbeit wird ein Verfahren zur technisch-induzierten Gestaltung von Geschäftsmodellen, entwickelt, das es Forschungseinrichtungen und technologieorientierten Unternehmen ermöglicht, gezielt Geschäftsmodelle zur Vermarktung neuer Techniken zu entwickeln. Die Anwendung des Verfahrens wird im Rahmen der Gestaltung eines Geschäftsmodells zur Vermarktung der XXL-CT Technik für den Fachbereich eines großen Instituts für angewandte Forschung gezeigt.