07 Fakultät Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik
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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 Lernen und üben wir das Richtige? : Kritische Erfolgsfaktoren der Bewältigung des Massenanfalls von Verletzten : Ergebnisse einer FMEA und einer Analyse von MANV-bezogenen Curricula(2021) Drews, Patrick; Berger, Maximilian; Sautter, Johannes; Rohde, AnnikaDer Massenanfall von Verletzten (MANV) ist eine Ausnahmesituation für Rettungsdienst und andere Einsatzkräfte. Trotz niedriger Inzidenz müssen sich die Einsatzkräfte sowohl auf ärztlicher als auch auf nichtärztlicher Seite auf diesen Einsatzfall vorbereiten. In der vorliegenden Pilotstudie wurden anhand einer Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse (FMEA) die kritischen Einsatzfaktoren im MANV ermittelt und mit den Ausbildungscurricula verglichen. Die herangezogenen Curricula waren Notfallsanitäter:in, organisatorische:r Leiter:in, Konzept zur katastrophenmedizinischen Ausbildung im studentischen Unterricht an deutschen Hochschulen, Nationaler Kompetenz-basierter Lernzielkatalog Medizin (NKLM), Zusatz-Weiterbildung Notfallmedizin und Fortbildung zum:zur leitenden Notarzt:ärztin. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass in der praktischen Ausbildung der MANV eine eher untergeordnete Rolle spielt. Weitere empirische Untersuchungen sind aus Sicht der Autoren notwendig.Item Open Access Digital factory transformation from a servitization perspective : fields of action for developing internal smart services(2023) Neuhüttler, Jens; Feike, Maximilian; Kutz, Janika; Blümel, Christian; Bienzeisler, BerndIn recent years, a complex set of dynamic developments driven by both the economy and the emergence of digital technologies has put pressure on manufacturing companies to adapt. The concept of servitization, i.e., the shift from a product-centric to a service-centric value creation logic, can help manufacturing companies stabilize their business in such volatile times. Existing academic literature investigates the potential and challenges of servitization and the associated development of data-based services, so-called smart services, with a view to external market performance. However, with the increasing use of digital technologies in manufacturing and the development of internal smart services based on them, we argue that the existing insights on external servitization are also of interest for internal transformation. In this paper, we identify key findings from service literature, apply them to digital factory transformation, and structure them into six fields of action along the dimensions of people, technology, and organization. As a result, recommendations for designing digital factory transformation in manufacturing companies are derived from the perspective of servitization and developing internal smart services.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 Referenzmodell zur zielgruppenspezifischen Entwicklung einer webbasierten Informationsplattform für den technischen Vertrieb(2012) Kett, Holger; Spath, Dieter (Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h)In Deutschland werden jährlich Waren im Wert von 175 Mrd. Euro über Handelsvertretungen und vermittlungen vertrieben, die Unternehmen als eigenständige Vertriebspartner beim Marketing und Vertrieb ihrer Produkte und Dienstleistungen unterstützen. 66 Prozent dieser Umsätze sind dem verarbeitenden Gewerbe zuzurechnen. Durchschnittlich vertreten diese eigenständigen Organisationen sechs Herstellerunternehmen. Um diesen Vertriebsweg zu etablieren, müssen Handelsvertretungen und vermittlungen in die Prozesse des zu vertretenden, produzierenden Unternehmens integriert werden. Bei den Handelsvertretern und vermittlern handelt es sich überwiegend um kleine Unternehmen (87 Prozent der Handelsvertretungen beschäftigen nur bis zu sechs Mitarbeiter), die je nach Wirtschaftsbereich, in dem sie tätig sind, unterschiedliche Anforderungen an die IT-Unterstützung stellen. Aktuell existieren keine geeigneten IT-Lösungen, die auf die Bedürfnisse dieser kleinen Gewerbebetriebe zugeschnitten sind und deren wesentlichen Anforderungen abdecken. Auf dem Konzept Software-as-a-Service (SaaS) basierende Lösungen, wie z. B. webbasierte Informationsplattformen, eröffnen völlig neue Möglichkeiten, da sie den Aufwand für Betrieb und Wartung von IT-Anwendungen bei Herstellern reduzieren helfen. Sie ermöglichen eine flexiblere Nutzung der IT-Infrastruktur und bieten u. a. den Vorteil, dass nur die tatsächlich in Anspruch genommenen Leistungen abgerechnet werden. Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel, die zielgruppenspezifische Entwicklung webbasierter Lösungen als elektronische Dienstleistung für Handelsvertreter, -vermittler und produzierende Unternehmen methodisch zu unterstützen. Hierfür ist ein interdisziplinäres Vorgehen notwendig, bei dem zu Beginn die Erarbeitung des Dienstleistungsangebots für produzierende Unternehmen und deren Handelsvertreter und -vermittler im Mittelpunkt steht (Sicht 1). Anschließend erfolgt die Konkretisierung des Dienstleistungsangebots in Form eines fachlichen Konzepts (Sicht 2), sodass daraus ein dienstbasiertes IT-Konzept abgeleitet (Sicht 3), softwaretechnisch umgesetzt (Sicht 4) und in Betrieb genommen (Sicht 5) werden kann. Eine durchgehend modellbasierte Entwicklung der webbasierten Lösung erhöht die Transparenz zwischen den genannten Sichten und der dafür erarbeiteten Modelle und steigert die Wiederverwendbarkeit entwickelter Dienste. Ganzheitliche Vorgehensweisen zur modellbasierten Entwicklung elektronischer Dienste existieren in dieser Form bisher nicht. Ebenso konnten keine anwendbaren Metamodelle zur Modellierung von Dienstleistungsangeboten und der zugrundeliegenden Geschäftsmodelle identifiziert werden. Zur Lösung dieses Defizits stellt die Arbeit ein Referenzmodell vor, das IT-Anbieter bei der zielgruppenspezifischen Entwicklung webbasierter Informationsplattformen für Handelsvertretungen, -vermittlungen und deren zu vertretenen Hersteller im technischen Vertrieb unterstützt. Die Grundlage für das Referenzmodell ist ein Metamodell (Integrated Service Engineering Framework), das auf dem Zachman-Framework aufbaut. Das Metamodell ermöglicht die Zuordnung geeigneter Modelle zu den oben genannten Sichten auf einen elektronischen Dienst in Form einer Matrix. Die Arbeit stellt hierfür geeignete Modelle vor und erstellt ein Referenzmodell für die marktorientierte, zielgruppenspezifische Sicht mit Fokus auf die Dienstleistungsangebote und die zugrunde liegenden Geschäftsmodelle. Das Referenzmodell ermöglicht die Strukturierung wirtschaftlich-strategischer Informationen zu Beginn des Entwicklungsprozesses und ordnet diese Modellen und Informationen nachgelagerten Sichten zu. Um die Anwendung des Referenzmodells zu vereinfachen, wird ein methodisches Vorgehen für dessen Nutzung vorgestellt. Das Referenzmodell wurde in Form eines Eclipse-basierten Editors umgesetzt und mit vier Partnerunternehmen evaluiert. Mithilfe des Referenzmodells für die Geschäftsmodellentwicklung von webbasierten Informationsplattformen für den technischen Vertrieb mit besonderem Schwerpunkt auf Handelsvertretungen, -vermittlungen und Herstellerbetriebe konnten in der Evaluation folgende Nutzen realisiert werden: Die strukturierte Entwicklung eines Geschäftsmodells und die zielgruppenspezifische Ausrichtung einer Informationsplattform mit allen Beteiligten, die Erstellung einer wesentlichen Grundlage und eines Rahmens für die konkrete Planung und Umsetzung der Informationsplattform und eine vereinfachte Prüfung der Frage, inwieweit die Entwicklung und der Betrieb der Informationsplattform für jedes Partnerunternehmen wirtschaftlich interessant sind.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 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 Valuing the invaluable(?) : a framework to facilitate stakeholder engagement in the planning of nature-based solutions(2021) Mok, Sophie; Mačiulytė, Ernesta; Bult, Pieter Hein; Hawxwell, TomNature-based solutions (NBS) have emerged as an important concept to build climate resilience in cities whilst providing a wide range of ecological, economic, and social co-benefits. With the ambition of increasing NBS uptake, diverse actors have been developing means to demonstrate and prove these benefits. However, the multifunctionality, the different types of benefits provided, and the context-specificity make it difficult to capture and communicate their overall value. In this paper, a value-based framework is presented that allows for structured navigation through these issues with the goal of identifying key values and engaging beneficiaries from the public, private, and civil society sector in the development of NBS. Applied methods such as focus groups, interviews, and surveys were used to assess different framework components and their interlinkages, as well as to test its applicability in urban planning. Results suggest that more specialized “hard facts” might be needed to actually attract larger investments of specific actors. However, the softer and more holistic approach could inspire and support the forming of alliances amongst a wider range of urban stakeholders and the prioritization of specific benefits for further assessment. Consequently, it is argued that both hard and soft approaches to nature valuation will be necessary to further promote and drive the uptake of NBS in cities.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 Potential analysis of E-scooters for commuting paths(2021) Edel, Fabian; Wassmer, Simon; Kern, MiraThe mobility needs of society are constantly increasing, resulting in congested urban areas. New mobility concepts such as e-scooters can help to reduce traffic. In particular, commuting paths, which generally remain within a specific distance, are short and manageable via an intermodal travel chain. In combination with public transport, commuting paths could be beneficial. To evaluate the potential of e-scooters used with commuting paths, a literature research focusing on mobility behavior and characteristics was conducted. In addition, an end-user survey was used to identify the ecological and economical potential for typical work routes. The research results indicate that both the mobility preferences of the users, e.g., acceptance of intermodal travel, and the technical specification of e-scooters, e.g., speed and range, meet the needs of commuting. The assessment of typical work routes shows that the use of e-scooters for the first and last mile, in combination with public transport, is highly beneficial. Furthermore, e-scooters have the potential to provide individual advantages in the areas of travel time and costs. From an ecological perspective, CO2-equivalent emissions may also be reduced for some users depending on the substituted modes.