Universität Stuttgart
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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 Merging spacecraft software development and system tests : an agile verification approach(2021) Bucher, Nico; Eickhoff, Jens (Prof. Dr.-Ing.)In this dissertation, the author describes an agile verification approach for spacecraft onboard software that allows for software development guided by system tests performed with the actual spacecraft. The approach was applied for the Flying Laptop small satellite, built and operated by the Institute of Space System (IRS) at the University of Stuttgart, Germany. This work contains examples of practical experience gathered during the system testing campaign of Flying Laptop.Item Open Access Lernende ereignisbasierte Optimierung der Produktionssteuerung für die komplexe Werkstattfertigung(Stuttgart : Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, 2022) Bauer, Dennis; Bauernhansl, Thomas (Univ.-Prof. Dr.-Ing.)Für produzierende Unternehmen steht heute der Kundennutzen und damit auch die Liefertermineinhaltung im Fokus der unternehmerischen Aktivitäten. Parallel steigt die Komplexität des Umfelds und der Märkte sowie innerhalb des Unternehmens. Deshalb ist bei der Leistungserstellung in Wertschöpfungsnetzwerken ein systematischer Umgang mit unvorhergesehenen Ereignissen im Fokus. Eine besondere Herausforderung ist dies für komplexe Werkstattfertigungen mit ihrer immanenten statischen und dynamischen Komplexität. Die vorliegende Arbeit adressiert die Forschungsfrage, wie eine lernende, auf Ereignissen aus dem Wertschöpfungsnetzwerk basierte Optimierung der Produktionssteuerung für die komplexe Werkstattfertigung gestaltet werden kann. Die in der vorliegenden Arbeit entwickelte Lösung optimiert die Liefertermineinhaltung bei Ereignissen aus dem Wertschöpfungsnetzwerk durch Korrekturmaßnahmen auf der Ebene der Produktionssteuerung in komplexen Werkstattfertigungen. Hierfür ist ein lernfähiges Entscheidungsmodell notwendig, das eine kontinuierliche Anpassung über die Zeit ermöglicht. Bislang bei Ereignissen aus dem Wertschöpfungsnetzwerk übliche manuelle Eingriffe in die Produktionssteuerung werden dadurch vermieden und die Resilienz des Produktionssystems gesteigert. Ergebnisse der vorliegenden Arbeit sind die Artefakte des Regelkreises, der Methode und der Architektur sowie der Implementierung als Softwareartefakt. Die Halbleiterfertigung ist die industriell wichtigste Anwendung der komplexen Werkstattfertigung. Hier zeigt sich, dass durch die lernende ereignisbasierte Optimierung der Produktionssteuerung die Liefertermineinhaltung bei Ereignissen aus dem Wertschöpfungsnetzwerk signifikant verbessert werden kann. Eine hohe Liefertermineinhaltung sorgt dabei für eine höhere Kundenzufriedenheit, der systematische Umgang mit Ereignissen sorgt für Resilienz. Beides ermöglicht perspektivisch einen Abbau von Sicherheitsbeständen im Wertschöpfungsnetzwerk.Item Open Access Entwicklung einer automatisierten Methode zur Grobplanung hybrider Montagearbeitsplätze(Stuttgart : Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, 2022) Fechter, Manuel; Bauernhansl, Thomas (Prof. Dr.-Ing.)Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entscheidungsunterstützung im Zuge der Grobplanung hybrider Montagearbeitsplätze. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Ressourcenauswahl und Arbeitsteilung bei der Planung einer Mensch-Roboter-Kollaboration. Ausgehend von einer hybriden Montage wird eine Methode entwickelt, die in der Lage ist, technisch und wirtschaftlich sinnvolle Systemalternativen zu generieren, quantitativ zu bewerten und iterativ zu optimieren. Mit diesem Vorgehen soll eine Entkopplung des Planungsergebnisses vom impliziten Erfahrungswissen und Kenntnisstand des Planers erreicht werden, um hybride Montagearbeitsplätze einem breiteren Anwendungskreis zugänglich zu machen. Dafür soll der zeitintensive, vorwiegend manuell ausgeführte Prozess der Recherche passender Ressourcen, der quantitativen und qualitativen Bewertung von Lösungsalternativen und die Zuordnung von Ressourcen auf Montageschritte automatisiert werden. Das entwickelte Vorgehen orientiert sich am V-Modell des Entwurfs mechatronischer Systeme der VDI-Richtlinie 2206 und greift auf Methoden der Informationsmodellierung und mathematischen Optimierung zurück. Die Methode berücksichtigt Anforderungen aus Sicht des zu montierenden Produkts, der Ausprägung der Montageprozesse sowie der gegebenen Rand- und Umweltbedingungen der Montage. Anhand identifizierter Optimierungskriterien des hybriden Montagearbeitsplatzentwurfs wird ein iteratives Vorgehen der multi-kriteriellen Optimierung entwickelt. Aufgrund des exponentiellen Wachstums des kombinatorischen Lösungsraums und der Annahme unvollständiger Daten- und Informationsmodelle werden vornehmlich heuristische Verfahren zur Optimierung der Systemlösungen verwendet.Item Open Access An empirical study on changing leadership in agile teams(2021) Spiegler, Simone V.; Heinecke, Christoph; Wagner, StefanAn increasing number of companies aim to enable their development teams to work in an agile manner. When introducing agile teams, companies face several challenges. This paper explores the kind of leadership needed to support teams to work in an agile way. One theoretical agile leadership concept describes a Scrum Master who is supposed to empower the team to lead itself. Empirical findings on such a leadership role are controversial. We still have not understood how leadership unfolds in a team that is by definition self-organizing. Further exploration is needed to better understand leadership in agile teams. Our goal is to explore how leadership changes while the team matures using the example of the Scrum Master. Through a grounded theory study containing 75 practitioners from 11 divisions at the Robert Bosch GmbH we identified a set of nine leadership roles that are transferred from the Scrum Master to the Development Team while it matures. We uncovered that a leadership gap and a supportive internal team climate are enablers of the role transfer process, whereas role conflicts may diminish the role transfer. To make the Scrum Master change in a mature team, team members need to receive trust and freedom to take on a leadership role which was previously filled by the Scrum Master. We conclude with practical implications for managers, Product Owners, Development Teams and Scrum Masters which they can apply in real settings.Item Open Access Zusammenfassung des Working Paper „Technologien und Geschäftsmodellmuster des Smart Grids - Eine Multimodale Erhebung der aktuellen Trends und Analyse der Wechselwirkungen"(2020) Häbig, Pascal; Peper, Dominik; Fluri, VerenaItem Open Access Wandelbare, echtzeitfähige Kommunikationsinfrastruktur für Cyber-Physische Produktionssysteme(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2021) Prinz, Frederick; Verl, Alexander (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.)Heutzutage agieren Unternehmen in einem immer volatileren Umfeld mit einem unmittelbaren Einfluss auf die Produktionssysteme. Um die Wandelbarkeit von zukünftigen Produktionssystemen zu verbessern wird daher eine Automation basierend auf Cyber-Physischen Systemen (CPS) angestrebt. Diese CPS-basierte Automation zeichnet sich durch eine einheitliche, wandelbare und echtzeitfähige Kommunikationsinfrastruktur aus. Stand heute existieren verschiedene Lösungsansätze mit unterschiedlichen Technologien zur Etablierung einer echtzeitfähigen Kommunikationsinfrastruktur. Diese Lösungen erfüllen allerdings die Anforderungen an eine zukünftige Kommunikationsinfrastruktur nur teilweise und stellen daher keine ganzheitliche Lösung dar. Insbesondere der Aspekt der Wandelbarkeit mit einer dynamischen Konfiguration von Echtzeitverbindungen zur Laufzeit wird heutzutage nur bedingt unterstützt. Dadurch wird die Vision einer CPS-basierten Automation und die Wandelbarkeit von zukünftigen Produktionssystemen allgemein eingeschränkt. Als Grundlage für eine CPS-basierte Automation wird in dieser Arbeit eine wandelbare, echtzeitfähige Kommunikationsinfrastruktur für zukünftige Produktionssysteme vorgestellt. Diese Kommunikationsinfrastruktur ermöglicht eine deterministische Kommunikation mit geringer Latenz und erfüllt die harten Echtzeitanforderungen in Produktionssystemen. Gleichzeitig wird die dynamische Konfiguration von Echtzeitverbindungen zur Laufzeit ermöglicht. Mit dem Fokus auf einer ganzheitlichen Lösung basiert die vorgestellte Kommunikationsinfrastruktur auf den drei wesentlichen Aspekten: Echtzeitkommunikation, Parametrierung und Netzwerkkonfiguration. Die Echtzeitkommunikation basiert auf der neuen IEEE Technologie Time-Sensitive Networking (TSN, IEEE 802.1). TSN ermöglicht eine einheitliche, herstellerunabhängige Kommunikationsbasis für den echtzeitkritischen und bestmöglichen Datenverkehr im Netzwerk. Dazu werden die erforderlichen TSN Mechanismen in die echtzeitfähigen Assets integriert und in einem TSN SDK (Software Development Kit) zusammengefasst. Zur einheitlichen Parametrierung der Echtzeitkommunikation wird das Konzept der echtzeitfähigen I4.0 Komponente vorgestellt. Das neue Konzept beschreibt ein echtzeitfähiges Asset mit einer sogenannten Verwaltungsschale, d.h. einer virtuellen digitalen Repräsentanz des Assets. Diese Verwaltungsschale spezifiziert die individuellen Fähigkeiten des Assets und beinhaltet zusätzliche Konfigurationsparameter für die Echtzeitkommunikation. Zur automatischen Konfiguration der Echtzeitverbindungen im Netzwerk wird ein zentraler SDN (Software-defined Networking) Controller erweitert. Dieser Controller etabliert dynamische, redundante und komplexe TSN Verbindungen zwischen verschiedenen echtzeitfähigen Assets zur Laufzeit. Dabei werden sowohl die TSN Switches in der Netzwerkinfrastruktur als auch die echtzeitfähigen Assets konfiguriert. Schließlich wird die Machbarkeit der neuen wandelbaren, echtzeitfähigen Kommunikationsinfrastruktur durch eine prototypische Implementierung gezeigt. Darauf aufbauend wird die Performance des neuen TSN SDKs evaluiert und die Integration ins Engineering beschrieben.Item Open Access Methode zur Flexibilisierung des Energieverbrauchs von automatischen Hochregallagern(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2020) Voss, Michael; Verl, Alexander (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.)Energiekosten zu senken ist einer der wichtigsten Treiber für Energieeffizienzthemen in Industrie- und Logistikunternehmen. Mit den fortlaufenden Entwicklungen werden die Maßnahmen aufwändiger und die Energiekosteneinsparung immer geringer. Die Rentabilität der Maßnahmen sinkt. Die Energiekosten für an der Energiebörse gehandelte Energie jedoch sinken stetig seit den letzten Jahren und weisen über den Tagesverlauf eine große Volatilität auf. Betreiber von Hochregallagern verfolgen das Ziel, Energiekosten zu reduzieren, um weiterhin wirtschaftlich agieren zu können. Mit dieser Arbeit wird daher das Ziel verfolgt, Betreibern von Hochregallagern den Bezug von Energie an der Energiebörse zu ermöglichen, um die Energiekosten durch Flexibilisierung des Energieverbrauchs zu senken. Es wird ein Konzept entwickelt, um den Energiebedarf zu planen, zu handeln und anschließend auch zuverlässig zu verbrauchen. Nach der Untersuchung bestehender Methoden, Maßnahmen und Strategien hinsichtlich deren Energieflexibilitätspotentials wird zunächst ein Hochregallager modelliert, um dafür die neue Methode entwickeln und gefahrlos testen zu können. Anschließend wird eine Planungssystematik entwickelt, die den Energiebedarf tags zuvor plant und anschließend handelt. Die energieflexible Lagerstrategie ermöglicht es, die gehandelte Energie durch geeignete Lagerplatzwahl und Umlagerungen zu verbrauchen. Die Lagerstrategie verwendet das Hochregallager als Speicher für potentielle Energie und basiert methodisch auf der dynamischen Programmierung. Die Lastverteilung sorgt durch einen Fuzzy-Regler anschließend dafür, dass Lastspitzen so gering wie nötig gehalten werden, um die Rentabilität durch hohe Netzentgelte zu schmälern. Im zuvor entwickelten virtuellen Hochregallager werden die Methode implementiert und die Funktion der Methode zur Flexibilisierung des Energiebedarfs validiert. Die Kostenreduktion durch die in dieser Arbeit entwickelte Methode wird aufgezeigt.Item Open Access Einsatz von agilen Methoden in der Hochschulorganisation(2022) Härer, Florian; Herzwurm, GeorgDieser Artikel der Zeitschrift Gruppe. Interaktion. Organisation. möchte mittels einer systematischen Literaturrecherche das Thema der agilen Methoden aus einer mikro-organisatorischen Perspektive für den Hochschulbereich betrachten. Die Ergebnisse zeigen einerseits, dass agile Methoden bereits den Zugang in die (internationale) Hochschullehre erhalten haben, um einige aktuellen Herausforderungen in der Hochschulbildung entgegenzuwirken. Andererseits wird durch die Analyse und Interpretation auch Raum für weitere Betrachtungsweisen zur Vorgehensweise entdeckt, sofern die Anwendung von agilen Methoden einen stärkeren ganzheitlichen Organisationsbezug für die Hochschule besitzen soll. Durch die abschließenden Implikationen für Forschung und Praxis wird aufgezeigt, dass Design Thinking die stärksten Potenziale für die Anwendung in der Hochschulorganisation, exemplarisch im Prozess der Curriculums- und Studiengangsentwicklung, besitzen könnte.Item Open Access Techno-ökonomische Bewertung von Produktionsanlagen mit dynamischem Energieträgerwechsel(Stuttgart : Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, 2022) Köse, Ekrem; Sauer, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Kfm.)Produktionsanlagen mit dynamischem Energieträgerwechsel können zu einer nachhaltigen und ökonomischen Unternehmensentwicklung beitragen und zeitgleich den Fortschritt der Energiewende weiter unterstützen. Der Klimawandel und die damit verbundenen eingeleiteten Maßnahmen durch die Politik zur Verlangsamung des Wandels bzw. zur Reduzierung der Einflüsse auf das Klima haben bedeutende Auswirkungen auf produzierende Unternehmen. Vor dem Hintergrund des ansteigenden Kostendrucks, dem Bedarf an Energieflexibilität und Elektrifizierung der Industrie und der Unsicherheit über die Energiepreisentwicklung beschreibt die vorliegende Arbeit eine Bewertungsmethodik, mit der Industrieunternehmen Produktionsanlagen mit einem dynamischen Energieträger-wechsel techno-ökonomisch bewerten können. Das Ergebnis der Bewertung bietet sowohl Anlagenherstellern, als auch -betreibern eine Entscheidungsgrundlage. Der Verantwortliche im betroffenen Unternehmen wird befähigt, eine fundierte Bewertung hinsichtlich einer Umrüstung des eigenen Produkts oder des zu beschaffenden Produkts bezüglich einer energieträgerflexiblen Ausstattung der Produktionsanlage durchzuführen. Produzierende Unternehmen befinden sich im Spannungsfeld zwischen energetischer und nachhaltiger Optimierung des Betriebs und ökonomischem Handeln. Die Bewertungsmethodik wird technischen und ökonomischen Anforderungen gerecht. Die Berücksichtigung der Energieeffizienz und -flexibilität der Produktionsanlage, inklusive deren Interaktion mit Energieflexibilitätsmärkten und der internen Energieerzeugung stehen im Fokus. Dabei wird die komplette Energiewandlungskette von der Erzeugung, Wandlung, Nutzung und auch der Energierückgewinnung vollständig erfasst. Die techno-ökonomische Bewertungsmethodik wurde in zwei repräsentativen Anwendungsfällen für ein Druckguss- und ein Galvanikunternehmen erfolgreich getestet. Es wird gezeigt, dass die Bewertungsmethode in der Praxis anwendbar ist und eine fundierte Entscheidungsgrundlage bietet.