07 Fakultät Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik
Permanent URI for this collectionhttps://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/8
Browse
6 results
Search Results
Item Open Access System für die modellbasierte Integration von Anlagen in die Halbleiterfertigung(2007) Dreiss, Philipp; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Der zur Verfügung stehende Zeitrahmen für den Aufbau von Produktionsstätten für die Herstellung von Halbleiterprodukten nimmt stetig ab. Gleichzeitig steigt die Komplexität der Automatisierung der zu integrierenden Halbleiterfertigungsanlagen in die Produktion an. Die Vorgehensweise bei der Anlagenintegration wird in einzelnen Softwareentwicklungsprojekten für jede Anlage durchgeführt, wobei stark darauf geachtet wird möglichst viele Elemente und Programmteile aus bestehenden Entwicklungen erneut zu verwenden. Durch die Betrachtung der Ausgangssituation bei der Integration von Halbleiterfertigungsanlagen in die Produktion hat sich gezeigt, dass die IT-Landschaft innerhalb der Halbleiterproduktionen aus vielen verteilten und heterogenen Systemen für die Steuerung der Produktionsabläufe besteht. Die Anlagen selbst werden durch die Entwicklung von einheitlichen Integrationsschnittstellen an übergeordnete Systeme in der Produktion gekoppelt, so dass eine standardisierte Steuerung, unabhängig vom Prozess der einzelnen Anlagen, erfolgen kann. Stand der Technik Im Stand der Technik wurden Vorgehensweisen für die Integration von Halbleiterfertigungsanlagen dargestellt. Die Halbleiterfertigungsanlagen liefern eine durch SEMI standardisierte Schnittstelle für die Kommunikation, so dass bei der Modelldefinition von einer einheitlichen Struktur ausgegangen werden kann. Für die Einbindung von Informationen und Anwendungen zeigte der Stand der Technik verschiedene generische Ansätze für die Verarbeitung von Informationen und Modellen. In der Informationstechnologie bietet der Ansatz der modellgetriebenen Architekturen (MDA) die erforderlichen Grundlagen. Entwicklung und Realisierung des Systems Die Geschäftsprozesse von der Planung einer Fabrik und der Produktion, den Einkauf über die Integration bis hin zur Produktion von Halbleiterprodukten, wurden in der Entwicklung des Systems spezifiziert und durch entsprechende Modelle definiert. Die Architektur des Systems beinhaltet die Modelle, wie das Anlagenstrukturmodell für die Abbildung der Struktur der Anlagen, das Anlagenfunktionenmodell für die Abbildung der Funktions- und Verhaltensweisen, das Qualifizierungsmodell für die Verifizierung der Daten und das Transformationsmodell für die Einbindung von Integrationsplattformen und die Definition von Transformationsanweisungen für die Generierung der Integrationsschnittstellen. Basierend auf der Architektur und den beschriebenen Modellen werden Anwendungsfälle besprochen, die vom System zum einen der Anlagenverwaltung und zum anderen der Propagationsmaschine unterstützt werden sollen. Für die Zusammenarbeit von Fabrikbetreibern und Anlagenherstellern wird das System um einen spezifischen Portalbetrieb im Internet erweitert, wodurch die Daten für die Anlagenintegration, wie z.B. die Erfüllung von Anforderungen, organisiert werden können. Umgesetzt wurde die spezifizierte Entwicklung in einer Realisierung des Systems für die modellbasierte Integration auf Basis eines Anwendungsservers, einer flexibel skalierbaren und verteilten Architektur. Anwendung des Verfahrens Die Bewertung der Realisierung und der sich daraus ableitende Nutzen wurde in einem Referenzprojekt in der Industrie ermittelt. Das System wurde in der realisierten Form unterstützend beim Aufbau einer 300-mm-Halbleiterfabrik eingesetzt.Item Open Access Methode zur strategischen Leistungsplanung in wandlungfähigen Produktionsstrukturen des Mittelstandes(2009) Aldinger, Lars Alexander; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. e.h. Dr.-Ing. e.h. Dr. h.c. mult.)Das turbulente Umfeld beeinflusst die Produktion eines Industrieunternehmens massiv. Ständige äussere wie innere Veränderungen zwingen zu einer kontinuierlichen Adaption der Produktion, um bestehende wie auch neue Produkte zu einem wirtschaftlichen Kostenniveau fertigen zu können. Zur Erfüllung dieser Aufgabe reichen operative Maßnahmen, auch wenn die Reaktionsschnelligkeit noch so hoch ist, nicht aus. Neben den kurzfristigen Rationalisierungsmaßnahmen und inkrementellen Adaptionen ist weiterhin eine systematische Vorausschau gefragt, wenn es beispielsweise um die Frage nach der Integration neuer Technologien oder um strukturelle Maßnahmen wie die Gestaltung der Eigenfertigungstiefe geht. Zur Erhaltung der strategischen Flexibilität im turbulenten Umfeld muss eine zeitgemäße strategische Planung der Produktion daher in der Lage sein, verschiedene Strategien zur Erstellung der geforderten Leistung darzustellen, deren wirtschaftliche Auswirkungen sowie die Auswirkungen auf die Wandlungsfähigkeit abzuschätzen, und die erforderliche Aktivitäten und Investitionen rechtzeitig und adäquat abzuleiten. Als Zielsetzung der vorliegenden Arbeit wurde daher die Verbesserung der langfristigen Gestaltung der Produktion im turbulenten Umfeld durch die Entwicklung einer Methode zur strategischen Leistungsplanung in wandlungsfähigen Produktionsstrukturen definiert. Anwendungsbereich der Methode sind mittelständische Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus. Es werden Veränderungen des Mengengerüsts, kontinuierliche und diskontinuierliche Veränderungen in Produkten und Produktionstechnik, sowie Veränderungen der Eigenfertigungstiefe in ihrem Zusammenspiel beruecksichtigt. Die Betrachtung bezieht sich jeweils auf einen Standort eines Unternehmens mit einem strategischen Zeithorizont von bis zu zehn Jahren. Objekt der Leistungsplanung ist der Leistungsbedarf in Stunden (Produktionsleistung) und daraus abgeleitet der Bedarf an Maschinen und Anlagen sowie der Stundenbedarf in zugeordneten produktionsnahen indirekten Bereichen.Item Open Access Ein Verfahren zur Modellierung von Produktionsbetrieben zum Zwecke der Anordnungsplanung(2008) Rist, Thomas; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h.Dr. h.c. mult.)Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein neues Verfahren zur Modellierung von Produktionsbetrieben zum Zwecke der Anordnungsplanung entwickelt. Um den Anforderungen einer kontinuierlichen, interdisziplinären, partizipativen und iterativen Planungsdurchführung Rechnung zu tragen, wurde besonderes Augenmerk auf die Skalierbarkeit der Modellierung bzw. des zugehörigen Verfahrens gelegt. Hierzu wurde die aus der Standardformulierung des Anordnungsproblems im Bereich Operations Research bekannte grundsätzliche Trennung von anzuordnenden Flächenelementen einerseits und den Elementen des Standortträgers andererseits überwunden. Diese Weiterentwicklung ermöglicht die Integration unterschiedlicher Teilaufgaben der Anordnungs- bzw. Layoutplanung innerhalb ein und desselben Modells. Diese Teilaufgaben, (z. B. Generalstruktur- oder Betriebsmittelaufstellungsplanung), weisen eine hierarchische Struktur auf. Mit der Skalierbarkeit des Verfahrens ist jederzeit eine Veränderung des Planungspunktes, also ein Wechsel zwischen den verschiedenen Teilaufgaben möglich. Der Wechsel kann dabei wahlfrei in Top-down- oder Bottom-up-Richtung erfolgen. Mit der Neuentwicklung wurden die Richtigkeit, die Abbildungsgenauigkeit, der Abbildungsumfang sowie der systematische Aufbau des Modellierungsverfahrens und die Möglichkeiten für einen bewertenden Vergleich der untersuchten Planungsvarianten erheblich verbessert. Die Verbesserungen beziehen sich insbesondere auf die Repräsentation der flächenbehafteten Elemente, die Beziehungen zwischen diesen flächenbehafteten Elementen (Austausch-, Anforderungs-, Zuordnungsbeziehungen), die verfügbare Logik zur Bewertung der Anordnungen bzw. Anordnungsvarianten sowie die aufgabenspezifische Steuerbarkeit des Anordnungsverhaltens. Die durch diese Weiterentwicklungen erreichbare erheblich verbesserte Entscheidungsunterstützung im Rahmen der Anordnungsplanung konnte anhand verschiedener Anwendungen des Verfahrens in industriellen Planungsbeispielen nachgewiesen werden.Item Open Access Verfahren für das Technologie-Roadmapping zur Unterstützung des strategischen Technologiemanagements(2006) Abele, Thomas; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E. h. Dr.-Ing. E. h. Dr. h. c. mult.)Technologien werden eine wesentliche Bedeutung bzgl. der wirtschaftlichen Entwicklung zugemessen. Gerade für Länder mit hohen Lohnkosten ergibt sich eine besondere Bedeutung von Spitzentechnologien. Diese gesamtwirtschaftliche Betrachtung setzt sich auf der Unternehmensebene fort. Nur diejenigen Unternehmen werden erfolgreich sein, welche neue Technologien/Innovationen am schnellsten umsetzen und konsequent Positionen am Markt besetzen. Technologische Innovationen bieten die Möglichkeit, neue Produkt-Markt-Felder zu eröffnen. Der Aufbau und das Halten erfolgreicher Wettbewerbspositionen ist damit maßgeblich eine Frage des Potentials an verfügbaren Technologien und deren Einsatz. Um Unternehmen im dynamischen Umfeld wirtschaftlichen Erfolg zu ermöglichen, muss das Management daher um Kompetenzen im Technologiebereich ergänzt werden, Das damit angesprochene Technologiemanagement gilt es, durch „intelligente“ Methoden zu unterstützen. Der Einsatz der Technologie-Roadmap-Methode in Industrieprojekten wies auf eine allenfalls begrenzte durchgängige methodische Unterstützung des strategischen Technologiemanagements hin. Als ein Beispiel für die daraus resultierenden, möglichen Effizienzprobleme lässt sich die Gefahr einer fehlerhaften technologischen Ausrichtung aufgrund einer unzureichende Berücksichtigung von Informationen in Entscheidungsprozessen nennen. Aus unterschiedlichen Gründen kooperieren mehr als 50 % der Unternehmen im Bereich FuE. Studien, nachdem nur 40-60 % der Unternehmen ihre Ziele mittels Kooperationen erreichen, sind ein Indikator für die besonderen Herausforderungen von Kooperationen. Unternehmen, welche im Technologiebereich kooperieren, riskieren dabei ihre Kernkompetenzen bzw. Wettbewerbsfähigkeit zu verlieren. Auf diesen Überlegungen aufbauend ließ sich das Ziel der Arbeit mit der Entwicklung eines kooperationsfähigen Verfahrens zur Unterstützung des strategischen Technologiemanagements definieren. Dies sollte auf Basis eines weiterentwickelten Technologie-Roadmap-Ansatzes erfolgen, welcher je nach den zu identifizierenden Anforderungen mit geeigneten Methoden ergänzt werden sollte. Zunächst wurden die Anforderungen aus dem strategischen Technologiemanagement sowie dem Management von Kooperationen analysiert. Mit Hilfe der identifizierten Anforderungen konnte anschließend die Auswahl der Methodenbausteine durchgeführt werden. Es wurden diejenigen Methoden ausgewählt, welche gemeinsam einen möglichst guten Überdeckungsgrad der Anforderungen erreichten. Im Anschluss fand eine detaillierte Beschreibung der Methoden sowie die Ableitung des notwendigen Weiterentwicklungsbedarfs statt. Die Konzeption des Lösungsansatzes lässt sich anhand folgender Punkte zusammenfassen: 1.) Methodenintegration Technologie-Portfolio und Technologie-Roadmap Den Einstieg in das integrative Verfahren bildet die Technologie-Portfolio-Methode. Mit ihrer Hilfe werden wesentliche Aspekte der Phasen Früherkennung und strategischen Analyse mit den Aufgaben Identifizierung und Evaluierung von Technologietendenzen sowie der unternehmensbezogenen Bewertung von Stärken und Schwächen in den Technologiefeldern abgedeckt. In ihrem Ablauf werden auf der Basis der systematischen Analyse von Informationen bzgl. von im Unternehmen verwendeten Technologien sowie Substitutionstechnologien im Rahmen von Normstrategien insbesondere Aussagen hinsichtlich der Entscheidungsfragen des Technologiemanagements generiert. 2.) Methodenweiterentwicklung der Technologie-Roadmap Vor dem Hintergrund der identifizierten Anforderungen des angestrebten Verfahrens wurden folgende Ansatzpunkte zur Weiterentwicklung identifiziert: - Unterstützung in den Phasen Programmplanung und -evaluierung bis hin zur strategischen Kontrolle - Konzeption für den kontinuierlichen Einsatz - Ausbau zum kooperationsfähigen Verfahren Durch die Ausdehnung in Richtung der Technologiemanagement-Phasen Programmplanung und -evaluierung bis hin zur strategischen Kontrolle wurde der Charakter des Technologiekalenders von einem „strategisches Planungsinstrument“ zu einem die Funktionen Planung, Steuerung und Kontrolle abbildenden Managementinstrument gewandelt. Während bisher im Technologiekalender Produkt- und Produktionstechnologien mittels ihrer Eintrittszeitpunkte visualisiert und mit dem geplanten Produktprogramm verknüpft wurden, lässt sich zusammenfassend als zentrales Ziel des nunmehr erweiterten Technologie-Roadmap-Ansatzes das kontinuierliche Management aller Aktivitäten aus Sicht eines Unternehmens definieren, welche notwendig sind, um Technologien für zukünftige Produkte vorzubereiten. 3.) Methodenadaption Projektreifegradmethode sowie Methodenintegration Projektreifegradmethode und Technologie-Roadmap Die Projektreifegradmethode als Methode zum ‚Multi-Projekt-Management’ wird zur ‚laufenden Überprüfung der Strategieimplementierung’ im Rahmen der strategischen Kontrolle sowie als Bindeglied zum operativen Technologiemanagement in die Technologie-Roadmap eingebunden. Wie bereits dargestellt, ergeben sich aus dem Management von Kooperationen spezifische Herausforderungen. Die Projektreifegradmethode konnte unter Nutzung seiner besonderen Flexibilität bzgl. dieser Anforderungen adaptiert werden. Als zielführend für eine Methodenintegration wurde die Funktionsintegration mittels Prozessmodell sowie die Datenintegration auf Basis eines Datenmodells mit konsistenten Klassifizierungen und Benennungen hergeleitet. Die Modellierung selbst erfolgte mit Hilfe der objektorientierten Modellierungssprache ‚Unified Modelling Language’. Ergebnis der Arbeit ist schließlich ein detailliert ausgearbeitetes Verfahren, welches im Sinne eines Referenzprozesses die wesentlichen Anforderungen des kooperationsfähigen, strategischen Technologiemanagements erfüllt und von dem bereits wichtige Elemente in der Praxis erprobt wurden.Item Open Access Modell zur Analyse und Gestaltung des Bestellverhaltens für die variantenreiche Serienproduktion(2006) Barthel, Holger; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. e. h. Dr.-Ing. e. h. Dr. h. c. mult.)Ein immer turbulenter werdendes Umfeld und die damit verbundenen höheren Anforderungen an die Stabilität und Flexibilität von ganzen Netzwerken stellt Industrieunternehmen vor eine neue Ausgangssituation. Die veränderten Umfeldbedingungen sind mit Risiken verbundenen, bieten aber allen Beteiligten auch die große Chance, sich zukünftige Wettbewerbsvorteile zu sichern. Das Thema gewinnt insofern an Bedeutung, als eigentlich jedes Industrieunternehmen ungeachtet seiner Größe tagtäglich in Netzwerken über seine zahlreichen Schnittstellen agiert. Genau hier unterstützt die vorliegende Arbeit die Schaffung einer neuen Qualität der Prozess-Synchronisation an der Schnittstelle zu anderen Unternehmen. Die hier formulierten Anforderungen und die Darstellung des Standes der Technik zeigen, dass verbesserte und neue Prinzipien, Verfahren und Modelle zur Harmonisierung von Kunden-Lieferanten-Beziehungen notwendig sind. Das in dieser Arbeit entwickelte Modell basiert auf den zwei Kernbausteinen Analyse und Gestaltung von Bestellverhalten. Im ersten Teil wird eine Methode zur Quantifizierung von Bestellverhalten beschrieben, mit deren Hilfe das Bestellverhaltens einer Güteklasse zugeordnet wird. Ein Unternehmen kann damit sowohl sein eigenes Bestellverhalten oder das seines Kunden bewerten. Auf Basis dieser Ergebnisse wird dann das Bestellverhalten interpretiert. Diese Interpretation belegt, inwieweit das gemessene Bestellverhalten ein Problem im Netzwerk darstellt, und inwieweit dieses Bestellverhalten „logisch nachvollziehbar“ ist. Das Analysemodell berücksichtigt dabei die wesentlichen vier Handlungsbedarfe, die bei der Bewertung des Standes der Technik identifiziert wurden. Diese vier Handlungsbedarfe beziehen sich auf die ganzheitliche Berücksichtigung der drei Dimensionen Bestellmenge, Bestelltermin und Zeitpunkt der Bestellung, die Identifikation des tatsächlichen Kundenwunsches, die mit einer Schwankung verbundenen Risiken sowie den Zusammenhang zwischen Schwankungscharakteristik und möglichen Schwankungsursachen. Diese Interpretation liefert damit die Basis für den Gestaltungsteil des hier entwickelten Modells. Darin werden konkrete Handlungsempfehlungen für eigen- und fremdinduzierte Turbulenzkeime vorgeschlagen. Bei der Reduzierung eigeninduzierter Bestellschwankungen helfen konkrete Ursachen-Wirkungs-Zusammenhänge zwischen beispielhaften Schwankungsmustern und dazugehörenden typischen „Stolpersteinen“ aus der Praxis. Da sich eine Vielzahl an Turbulenzen aufgrund ihres fremdinduzierten Charakters nicht vermeiden lassen, wird dargestellt, wie Kunde und Lieferant die zu erwartenden Turbulenzen mittels Schwankungskorridoren vereinbaren können. Bei der Analyse des „Standes der Technik“ wurden zwei besonders wichtige Kriterien identifiziert: die Berücksichtigung spezifischer Abhängigkeiten zwischen Produkten oder Varianten bezüglich der Lieferflexibilität sowie eine praxisnahe Vorgehensweise für Kunde und Lieferant zur Erlangung einer derartigen Vereinbarung. Das hier vorgestellte Modell leistet einen wichtigen Beitrag zur besseren Zusammenarbeit an der Schnittstelle Kunde-Lieferant und damit zur Stabilität ganzer Netzwerke. Die Verifizierung des Modells mit einem abstrahierten Datenmodell belegt, dass die Anforderungen an ein derartiges Modell erfüllt werden können. Darüber hinaus können auch Teilelemente des entwickelten Modells in der Praxis eingesetzt werden, etwa bei der Vereinbarung einer Kunden-Lieferanten-Vereinbarung, die auch ohne vorangehende retrograde Analyse des Bestellverhaltens möglich ist.Item Open Access Bedarfssynchrone Leistungsverfügbarkeit in der kundenspezifischen Produktentwicklung(2007) Wittenstein, Anna-Katharina; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)In turbulenten Märkten ist eine hohe Reaktionsfähigkeit auf den Kundenbedarf lebensnotwendig. Diese hängt bei Unternehmen mit hohem Anteil kundenspezifischer Entwicklung, wie häufig im Maschinen- und Anlagenbau, von der Verfügbarkeit der richtigen Mitarbeiter ab. Die Verfügbarkeit ihrer Leistung ist daher möglichst genau auf den Kundenbedarf abzustimmen. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung einer Methode, die es ermöglicht, trotz eines turbulenten Umfelds eine kundenspezifische Entwicklungsleistung bedarfssynchron, d.h. mit kurzen Durchlaufzeiten und termingerecht verfügbar zu machen. Kernelemente der Methode bilden die Ansätze „plug&perform zwischen prozessorientierten Leistungseinheiten“, „adaptive Fokussierung an verfügbarkeitskritischen Leistungseinheiten“ und „vorbereitete verfügbarkeitssichernde Maßnahmen“. Mit Hilfe des plug&perform-Ansatzes werden Leistungseinheiten und Nahtstellen so gestaltet, dass eine fehlerfreie und schnelle Leistungserbringung möglich ist. Hierzu wird ein Kapazitäts-Pull-Verfahren eingeführt, das die Kapazitäten der Leistungseinheiten so aufeinander abstimmt, dass der Kundenbedarf termingerecht - eben synchron - bedient werden kann. Mit Hilfe der adaptiven Fokussierung kann die Arbeitsteilung entlang der horizontalen, vertikalen und objektorientierten Dimension flexibel variiert werden, um bei besonderen Belastungssituationen Entlastungseffekte an Engpässen zu erzielen. Grundelement der adaptiven Fokussierung ist die sinnvoll verteilbare Arbeitseinheit, die innerhalb physischer und virtueller Leistungseinheiten flexibel verteilt werden kann. Zur Identifikation verfügbarkeitskritischer Leistungseinheiten werden operative, qualifikatorische, inhaltliche und kapazitive Risikosituationen abgeprüft. Für die kritischen Leistungseinheiten werden typische Belastungsszenarien definiert und auf Basis der adaptiven Fokussierung verfügbarkeitssichernde Maßnahmen beschrieben. Diese Konzepte werden schließlich in der Methode zur Sicherung bedarfssynchroner Leistungsverfügbarkeit zusammengeführt und validiert.