Universität Stuttgart
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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 Methodik zur fähigkeitsbasierten Planung modularer Montagesysteme(2011) Kluge, Stefan; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. e.h. Dr.-Ing. e.h. Dr. h.c. mult.)Turbulente, globale Märkte erfordern von Produktionsunternehmen zur Sicherung wirtschaft-licher Erfolge wandlungsfähige Produktionsstrukturen. Modulare Montagesysteme stellen hierzu eine Lösungsmöglichkeit dar. Spezifische Eigenschaften modularer Systeme werden in bisherigen Montageplanungssystematiken jedoch nicht ausreichend betrachtet. Eine verbesserte Planungsmethodik hat Aspekte wie die Betrachtung von zukünftigen Marktentwicklungen, die standardisierte Beschreibung von Ressourcen und Prozessen sowie die Verlagerung von Planungsaufgaben auf den Anlagenhersteller zu berücksichtigen. Auf dieser Grundlage wurde eine Methodik zur fähigkeitsbasierten Planung modularer Mon-tagesysteme für Anlagenhersteller entwickelt. Dabei wurde in der ersten Teillösung zur Be-rücksichtigung zukünftiger Entwicklungen die Szenariotechnik an die Erfordernisse der Grobplanung der Montageplanung angepasst. Die zweite Teillösung ist eine generische Beschreibungsmethode, welche auf einem Fähigkeitsmodell basiert. Die generische Beschreibungsmethode dient im Wesentlichen der dritten Teillösung, der Alternativengenerierung. Die letzte, in einem Tabellenkalkulationsprogramm umgesetzte Teillösung in Form einer systematischen, szenariobasierten, mehrdimensionalen Bewertung nutzt durch ihre spezifische Struktur die im jeweiligen Planungsfall entwickelten Szenarien für Analyse, Bewertung und Auswahl der Lösungsmöglichkeiten. Neben der Struktur stellt vor allem die umfangreiche Kostenbetrachtung über den Lebenszyklus des sich durch verschiedene Ausbaustufen verändern den Montagesystems einen Schwerpunkt der Bewertungssystematik dar. Zum Nachweis der Anwendbarkeit und Funktionsfähigkeit wurde die neu entwickelte Metho-dik als rechnergestützter Prototyp realisiert. Die Anwendung erfolgte in der Lernfabrik aIE auf Basis des im TFB 59 entwickelten, virtuellen Unternehmens EMARTi AG.Item Open Access Modellbasiertes Verfahren zur Online-Leistungsbewertung von automatisierten Transportsystemen in der Halbleiterfertigung(2006) Sturm, Roland; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)In Halbleiterfabriken ist derzeit eine Zunahme des automatisierten Lostransports zu Fertigungsgeräten und zwischen Fertigungsbereichen zu verzeichnen. Hierfür kommen reinraumtaugliche Deckenfördersysteme zum Einsatz, welche Fertigungslose über mehrstufige Transport-, Lager und Umhordeprozesse unter Berücksichtigung unterschiedlicher Reinheitsklassen befördern. Beim automatisierten Transport werden hohe Anforderungen an ein stabiles Durchsatz- und Lieferzeitverhalten gestellt. Dies erfordert im turbulenten Umfeld der Halbleiterfertigung mit sich verkürzenden Technologielebenszyklen und stark schwankenden Auftragsvolumina pro Halbleiterprodukt eine kontinuierliche Anpassung der Transportsysteme an sich lokal verändernde Transportintensitäten. Vor diesem Hintergrund gewinnt eine adaptive und kontinuierliche Leistungsbewertung von Transportprozessen zunehmend an Bedeutung. Eine sofortige Engpassdetektion im Transportprozess ist somit zwingend erforderlich, was durch ein modellbasiertes Verfahren zur Online-Leistungsbewertung möglich wird. Die heutige Situation in Halbleiterfabriken zeigt, dass keine kontinuierliche Extraktion von Leistungsdaten der mehrstufigen Transportprozesse erfolgt. Ebenso ist eine Bewertung für verschiedene Gruppierungsebenen von Transportsystemkomponenten aufgrund fehlender Zeit- und Ortsdaten zu den Transportprozessen derzeit nicht realisierbar. In der Halbleiterfertigung ist daher eine durchgängige Online-Leistungsbewertung nicht bekannt. Ansätze zur Leistungsbewertung von Materialfluss , Logistik oder Transportprozessen aus anderen Bereichen durch direkte oder indirekte Leistungsmessung erfüllen auch nicht die Kernanforderungen hinsichtlich einer frei konfigurierbaren und adaptiven Online-Erfassung von Zeit- und Ortsdaten zur lückenlosen Verfolgung von mehrstufigen Transportprozessen. Hauptbestandteil dieser Arbeit ist die Konzeption und Entwicklung eines modellbasierten Verfahrens zur Online-Leistungsbewertung von automatisierten Transportsystemen in Halbleiterfabriken. Im Kern der vorliegenden Dissertation steht die Erarbeitung eines Datenextraktionsmodells, welches eine Verfolgung von mehrstufigen Transportprozessen ermöglichen soll. Dafür werden aus den Kommunikationsereignissen der Transport- und Materialflusssteuerung die relevanten Zeit- und Ortsdaten der Transportprozesse online extrahiert sowie in ein Datenhaltungsmodell überführt. Ebenso werden Konfigurationsparameter der Transportsysteme online erfasst und im Datenhaltungsmodell abgelegt. Die Leistungsbewertung erfolgt in einem weiteren Modell basierend auf den extrahierten Leistungsdaten durch die Berechnung von zu entwickelnden Leistungskennzahlen auf unterschiedlichen Verdichtungsstufen von Einzelkomponenten bis zum Gesamtsystem der Transportautomatisierung. Zum Nachweis der Anwendbarkeit wurde das entwickelte modellbasierte Verfahren in die Steuerungsarchitektur einer Halbleiterfertigung integriert. Die Untersuchung hat gezeigt, dass durch das modellbasierte Verfahren eine operative Online-Leistungsbewertung der mehrstufigen Transportprozesse ermöglicht wurde. Durch Kennzahlen des Liefer-, Transport- und Auslastungsverhaltens über mehrstufige Transportprozesse konnte eine effiziente und schnelle Engpassdetektion am Transportsystem erreicht werden.Item Open Access Automatisierte Ordnungs- und Kommissionierzelle zur hochflexiblen Bereitstellung von Werkstücken in der Montage(2006) Schmid, Stefan; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Der zunehmende nationale und internationale Wettbewerb und die steigenden Ansprüche der Verbraucher führten in den vergangenen Jahren zu einer Zunahme der Produktvielfalt mit immer kürzeren Produktlebenszyklen bei gleichzeitiger Abnahme der Fertigungslosgrößen. Diese Entwicklung führte dazu, dass der flexibel automatisierten Montage in der Klein- und Mittelserienfertigung eine immer größere Bedeutung zukommt. Bei flexiblen Montageanlagen erfolgt die Bereitstellung von Werkstücken vorwiegend über werkstückspezifisch ausgelegte Zuführeinrichtungen, die in den Montagestationen integriert sind und einen Großteil aller Störungen in Montageanlagen verursachen. Ziel der Arbeit war es, eine unabhängig von den Montageanlagen arbeitende Ordnungs- und Kommissionierzelle zur hochflexiblen Bereitstellung von unterschiedlichsten Werkstücken in Flachmagazinen zu entwickeln. Nach der Ermittlung der wesentlichen Anforderungen und Randbedingungen für die Werkstückbereitstellung an flexiblen Montageanlagen wurden wissenschaftliche Grundlagen und Lösungen für einen Vibrationswendelförderer zum gleichzeitigen Fördern und Sortieren mehrerer unterschiedlicher Werkstücke erarbeitet sowie für flexible Positionier- und Ordnungssysteme ein Verfahren zur werkstückspezifischen Magazinauslegung entwickelt. Für die Beschreibung des Werkstückverhaltens im Magazin-formnest während des Magaziniervorganges wurde ein Berechnungsverfahren erarbeitet, mit dem in einer Rechnersimulation die Grenzwerte für die Geräteeinstellparameter, wie z. B. die maximale Schwingungsamplitude und Magazinneigungswinkel, bestimmt werden konnten. Die konzipierten und prototypisch realisierten Einzelkomponenten wurden anschließend in einer Pilotanlage einer automatisierten Ordnungs- und Kommissionierzelle integriert. Anhand eines repräsentativ ausgewählten Werkstückspektrums wurde der Funktionsablauf der Zelle erprobt und die technische Machbarkeit einer von der Montage entkoppelten, hochflexiblen Bereitstellung von Werkstücken in beliebiger Reihenfolge und Losgröße nachgewiesen.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 Bewertung von Flexibilitätsstrategien für die Endmontage in der Automobilindustrie(2008) Roscher, Jörg; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. e.h. Dr.-Ing. e.h. Dr. h.c. mult.)Zur wirtschaftlichen Reaktion auf neue Produkte und Nachfrageschwankungen hat die strategische Montageplanung das Ziel, optimale Flexibilitätsstrategien für die Produktion umzusetzen. Dabei stellt sich grundsätzlich die Frage, in welche Flexibilität an einem Standort investiert werden soll. Abhängig ist die Wahl vor allem von den zu fertigenden Produkten. Lassen sich verschiedene Produkte effizient auf einer Linie fertigen, so können produktflexible Anlagen dauerhaft gut ausgelastet werden. Unterscheiden sich die Produkte zu stark, so ist die Produktion auf spezifischen Ein-Produkt-Linien, so genannten Solitärlinien, zweckmäßig. Das Abfangen von Nachfrageschwankungen kann dann über eine Volumenflexibilität erfolgen. Die Wahl der Flexibilitätsstrategie ist jedoch nicht nur abhängig vom zukünftigen Produktportfolio. Einfluss hat zusätzlich die standortspezifische Kostenstruktur und Personalflexibilität. In die Kostenbewertung von Flexibilitätsstrategien gehen auf der einen Seite die Investitionen für die Systemflexibilität ein. Auf der anderen Seite muss der im Produktionsbetrieb auftretende Flexibilitätsnutzen bewertet werden. Während die Investitionen in der Regel einfach abzuleiten sind, gestaltet sich die Vorhersage des Flexibilitätsnutzens schwieriger. Die Schwierigkeit liegt darin, dass die implementierte Flexibilität als ein Potenzial anzusehen ist, das die Reaktionsfähigkeit im Produktionsbetrieb steigert. Sie wird nur genutzt, wenn ein Flexibilitätsbedarf besteht. Welche Flexibilität mit welcher Ausprägung verwendet wird und welche Kosten dabei entstehen, hängt von einer Vielzahl technischer und arbeitsorganisatorischer Randbedingungen ab. Um dennoch eine Vorhersage der zeitdynamischen Flexibilitätsnutzung und ihrer Kosten zu ermöglichen, sind neue Planungshilfsmittel erforderlich. Dafür bietet sich das Konzept der hierarchischen Planung an: Nachdem funktionale Zusammenhänge zwischen den Reaktionsmöglichkeiten im Montagebetrieb und den daraus resultierenden Montagebetriebskosten existieren, kann die Antizipation des Montagebetriebs auf Basis einer mathematischen Optimierung durchgeführt werden. Sie erlaubt eine Vorhersage des zukünftigen Entscheidungsverhaltens bei der Flexibilitätsnutzung. Voraussetzung ist eine ausreichend detaillierte Betriebskostenstruktur und die Berücksichtigung betrieblicher Lerneffekte. Zu diesem Zweck werden im Rahmen der Arbeit drei Kernelemente konzipiert und umgesetzt: Das Montage-, das Lernkurven- und das Optimierungsmodell. Das Montagemodell ermöglicht bei spezifischen produkt- und standortspezifischen Eingangsgrößen und für ein gegebenes Entscheidungsverhalten im Produktionsbetrieb die Ableitung der Betriebskosten. Das Modell basiert auf analytischen Zusammenhängen und integriert neben einer Kapazitätsrechnung eine Arbeitskräftebedarfs- und Kostenrechnung. Das Lernkurvenmodell beschreibt zukünftige betriebliche Lerneffekte nach Anläufen und Anpassungsmaßnahmen. Das Modell basiert auf mengentheoretischen Überlegungen, die Lernkurveneffekte über der kumulierten Anzahl durchgeführter ähnlicher Arbeitsvorgänge aufzeigen. Dabei wirkt das Lernkurvenmodell nicht nur auf Einzellinien, sonder anteilig auch linienübergreifend. Das Optimierungsmodell schließlich basiert auf der dynamischen Programmierung und prognostiziert das Entscheidungsverhalten bei der Flexibilitätsnutzung im Produktionsbetrieb. Als Entscheidungsvariablen werden die Instrumente der operativen Montageplanung integriert betrachtet. Dies umfasst sowohl die technische Flexibilität des Systems als auch die Personalflexibilität des Standorts. Beispielsweise werden Taktzeiten, Einstellungen befristeter und unbefristeter Arbeitskräfte, Schichtmodelle und das Produktionsprogramm über der Zeit optimiert. Das kostenoptimale Ergebnis zeigt auf, zu welchen Personal- und Anpassungskosten das Produktionsprogramm bei gegebener implementierter Flexibilität zukünftig produziert werden kann. Die entwickelten Methoden wurden im Rahmen der Dissertation in einem Planungswerkzeug umgesetzt. Der Lifecycle Adaptation Planner (LAP) führt zu einer höheren Transparenz der Auswirkungen von strategischen Investitionsmaßnahmen auf die Montagebetriebskosten und erlaubt damit eine Optimierung der Flexibilitätsstrategie. Im Anwendungsfall der Arbeit weist der LAP das Potenzial produktflexibler Montagelinien für innovative Kompaktklassefahrzeuge aus. Mit dieser Arbeit ist ein weiterer Schritt zur Planung flexibler Montagesysteme gemacht worden. Jedoch müssen weitere Schritte folgen. Dabei kann die Nutzung mathematischer Verfahren dazu beitragen, dass die Automobilindustrie ihre Auslastung, Lieferfähigkeit und Effizienz weiter steigert.Item Open Access Ein Verfahren zur Bewertung technischer Risiken in der Phase der Entwicklung komplexer Serienprodukte(2006) Wißler, Frank Eugen; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Zur regelmäßigen Bewertung der technischen Risiken bei der Produktentwicklung durch interdisziplinäre und örtlich verteilte Projektteams wurde ein Verfahren entwickelt, das der hohen Komplexität und Dynamik von Entwicklungsprojekten sowie den notwendigen Iterationsschleifen der Produktentwicklung Rechnung trägt. Basierend auf den Bewertungsergebnissen wird eine gezielte Risikokommunikation als Voraussetzung für effiziente und effektive Entscheidungsprozesse ermöglicht. In der Literatur werden für das Management von technischen Risiken viele Ansätze und Methoden aus den Gebieten Qualitäts- und Projektmanagement angeboten. Die bisherigen Ansätze für die Bewertung der technischen Risiken, die Risikokommunikation und die Projektsteuerung sind in dem Umfeld jedoch unzureichend. Die Folgen dieser Unzulänglichkeiten bei Methoden und Hilfsmitteln für das technische Risikomanagement sind in vielen Unternehmen immer wiederkehrende Probleme mit unregelmäßigen, partiellen und späten Risikobewertungen sowie deren Kommunikation. Dadurch ist die projektweite Transparenz aktueller Risiken nur mangelhaft gegeben und eine präventive Projektsteuerung eingeschränkt wirksam. Basierend auf Erkenntnissen der Systemtheorie wurde ein Risikoinformationsmodell entwickelt, das sich an den drei grundlegenden Systemen der Produktentwicklung - Zielsystem, Handlungssystem und Sachsystem - orientiert. Das besondere Kennzeichen des Risikoinformationsmodells liegt in seiner Mehrebenenstruktur, die aus Elementen, Hauptindikatoren, Indikatoren und Kriterien besteht. Das Modell umfasst neben den Bewertungsobjekten und Merkmalen zur Bewertungsergebnisklassifikation auch die Bewertungsergebnisse selbst. Zur Operationalisierung des Risikoinformationsmodells wurden ein Vorgehen und zugehörige Instrumente zur projektspezifischen Modellerstellung erarbeitet. Das entwickelte Risikobewertungsverfahren ermöglicht über Auswertungen und Verdichtungen von Bewertungsergebnissen eine effiziente Kommunikation vorliegender Risiken. Die praktische Anwendbarkeit des Risikobewertungsverfahrens wurde zum einen in der Automobilindustrie bei der Entwicklung eines neuen Bremssystems nachgewiesen, zum anderen wurde das Verfahren auf den Bereich einer parallelen Produkt- und Produktionsentwicklung in der Halbleiterindustrie übertragen. In beiden Anwendungsbeispielen trug das Instrumentarium mit der geschaffenen Transparenz und hohen Informationsgüte maßgeblich zum Projekterfolg bei. Zur Steigerung der Effizienz bei der Risikobewertung und -kommunikation wurde als unterstützendes Werkzeug eine EDV-Lösung zur Indikatorenfestlegung, Indikatorenbewertung, Maßnahmenfestlegung und Berichterstattung konzipiert.Item Open Access Gestaltungsrichtlinien zur systematischen Verbesserung der Spanguterfassung bei der Fräsbearbeitung von CFK(Stuttgart : Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, 2023) Gebhardt, Andreas; Bauernhansl, Thomas (Prof. Dr.-Ing.)Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) sind High-End-Leichtbauwerkstoffe, mit einem hohen Potenzial zur Leistungssteigerung von Maschinen und Produkten sowie zur Energieeinsparung. Ihre Herstellung erfolgt typischerweise unter Einsatz trockener Fräsprozesse, deren Spangut eine besondere Gefährdung darstellt und sicher erfasst werden muss. Der Prozess der Spangutabsaugung stand bisher nicht im Fokus der Wissenschaft, obgleich er eine hohe wirtschaftliche und technische Relevanz aufweist. Die vorliegende Arbeit widmet sich daher zunächst dem Stand der Technik in der fertigenden Industrie sowie den Anforderungen der CFK-zerspanenden Betriebe. Hieraus wird die Notwendigkeit dieser Arbeit aufgezeigt, die Absaugprozesse effektiver und effizienter zu gestalten und systematisches Grundlagenwissen zur Auslegung von Absaugsystemen zu schaffen. In einer theoretischen Betrachtung des Absaugprozesses werden die relevanten Einflussgrößen identifiziert und anschließend experimentell untersucht. In diesem Zusammenhang wird auf grundlegende Fragen zur Spanbildung von CFK eingegangen. Es folgen Untersuchungen zum Spangutauswurf und dessen Optimierung für eine verbesserte Erfassung. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse werden Gestaltungsrichtlinien für Absaugsysteme formuliert, die zur Optimierung dreier wesentlicher Varianten von Absaugsystemen genutzt werden. Diese werden abschließend anhand von zwei Schikanebauteilen bewertet. Diese Validierung zeigt das hohe Potenzial zur Steigerung der Spanguterfassung und zur Senkung des Energiebedarfs.Item Open Access Vorgehensmodell zur Gestaltung internetbasierter Mehrwertdienste für den Maschinen- und Anlagenbau(2010) Graupner, Tom-David; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. e.h. Dr.-Ing. e.h. Dr. h.c. mult.)Der Wettbewerb im Maschinen- und Anlagenbau steht im Zeichen eines Paradigmenwechsels. Die Branche erzielt zwar durch den Verkauf von Investitionsgütern hohe Umsätze; die Gewinne werden jedoch bei vielen durch produktbegleitende Dienstleistungen erzielt. Investitionsgüter mit einem hohen Softwareanteil bieten prinzipbedingt eine gute Plattform für die elektronische Fernerbringung von Dienstleistungen. Internetbasierte Mehrwertdienste können auch über große Distanzen hinweg in die Zielmärkte exportiert werden. Eine Problemstellung in der Gestaltung internetbasierter Mehrwertdienste liegt in den Interdependenzen zwischen einer zu gestaltenden Dienstleistung und der für die Erbringung notwendigen Informationstechnik. Die Spezifikation einer Dienstleistung hat nicht nur Einfluss auf die Informationstechnik, sondern auch umgekehrt muss die Informationstechnik und IT-Sicherheit bei der Konzeption der Dienstleistungen Berücksichtigung finden. Eine Voraussetzung zur Bündelung verschiedener Mehrwertdienste ist deren Interoperabilität. Interoperable Mehrwertdienste für Maschinen und Anlagen stehen allerdings erst am Anfang ihrer Entwicklung. Bisher wurden Mehrwertdienste vorwiegend in Einzelprojekten konzipiert und realisiert. Kundenspezifische Lösungen führten zu einer hohen Variantenvielfalt. Durch den Mangel an geeigneten Vorgehensweisen und Plattformstrategien erfolgte die Dienstleistungsentwicklung häufig ineffizient. Die Folge: hoher Aufwand in der Entwicklung und Wartung, zu lange Umsetzungszeiträume sowie qualitativ und technisch nicht ausgereifte Gesamtsysteme. Im Rahmen der Dissertation wurde eine Vorgehensweise entwickelt, welche alle relevanten Aspekte von der Ideengenerierung bis zur Inbetriebnahme internetbasierter Mehrwertdienste abdeckt. Das erarbeitete Vorgehensmodell erleichtert die Dienstgestaltung, indem es ein integriertes Vorgehen in Bezug auf die Aspekte des Projektmanagements, des Service Engineerings und des Software Engineerings aufweist. Diese Aspekte werden vor dem Hintergrund der technologischen Möglichkeiten und der etablierten Internetstandards in ein Vorgehensmodell überführt. Service Engineering und Software Engineering ergänzen sich dabei und werden unter dem Begriff E-Service Engineering zusammengefasst. Das Vorgehensmodell ist dabei so allgemeingültig formuliert, dass es für eine große Bandbreite internetbasierter Dienstleistungen angewendet werden kann.Item Open Access Modell zur Bewertung von Investitionen zur Steigerung der Ökoeffektivität innerbetrieblicher Wertschöpfungsketten(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2018) Weskamp, Markus; Bauernhansl, Thomas (Prof. Dr.-Ing.)Nachhaltiges Wirtschaften wird immer mehr zu einem Produktionsparadigma aus dem sich für produzierende Unternehmen neue Chancen und Risiken ergeben. Diese sind verbunden mit strategischen Investitionen, die eine fundierte wirtschaftliche Bewertung erfordern. Klassische Bewertungsverfahren wie beispielsweise die Kapitalwertmethode weisen Schwächen bei der Berücksichtigung flexibler Handlungsmöglichkeiten während des Investitionsprozesses auf und führen teilweise zu Fehlentscheidungen. Vor diesem Hintergrund stellt die vorliegende Arbeit ein Bewertungsmodell für strategische Investitionen bereit, welches es ermöglicht, Investitionen unter Berücksichtigung von unsicheren und flexiblen Umwelteinflüssen zu analysieren und abgesicherte Entscheidungen zu treffen. Das in der Arbeit beschriebene Modell kombiniert Bewertungsmethoden der Realoptionstheorie mit Modellierungsansätzen des System Dynamics und schafft einen Rahmen zur ganzheitlichen Bewertung der Investitionssituation unter Einfluss von externen Umwelteinflüssen. Das Modell ermöglicht es dem Anwender, die für die Entscheidung relevanten Bewertungsparameter systematisch zu ermitteln und die komplexen Wirkbeziehungen untereinander abzubilden. Die beschriebene Vorgehensweise zur Anwendung des Modells liefert darüber hinaus konkrete Handlungsanweisungen für die strukturierte und zielgerichtete Modellnutzung. Die informationstechnische Umsetzung des Bewertungsmodells stellt die aufwandsarme Anwendbarkeit in der Praxis sicher. Die Arbeit schließt mit der kritischen Würdigung der wissenschaftlichen Erkenntnisse sowie einer Zusammenfassung und dem Ausblick auf den weiteren Forschungsbedarf.