Rahmenwerk für digital transformierte Ganzheitliche Produktionssysteme

Abstract

Ganzheitliche Produktionssysteme (GPS) sind unternehmensspezifische, methodische Regelwerke, die darauf abzielen, alle Unternehmensprozesse kontinuierlich auf die Kundenbedürfnisse auszurichten, um Unternehmensziele zu erreichen. Sie sind in Deutschland als Industriestandard etabliert. Die digitale Transformation hat erheblichen Einfluss auf bestehende GPS und deren Gestaltung. Für das Industrial Engineering ergeben sich neue Effizienzpotenziale, während die Komplexität, insbesondere im operativen Teil digital transformierter GPS, durch neue Methoden, Industrie-4.0-Technologien und Industrie-4.0-Use-Cases steigt. Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Rahmenwerks für das systematische Produktivitätsmanagement in digital transformierten GPS. Zur Ergründung des Untersuchungsbereichs wird in dieser Arbeit eine explorative Studie durchgeführt. Dabei werden wissenschaftliche Hypothesen in der industriellen Praxis getestet, der aktuelle Stand von Produktionssystemen in der Industrie ermittelt und Indikatoren zur Gestaltung zukunftsfähiger Produktionssysteme identifiziert. Darauf aufbauend wird ein Rahmenwerk für digital transformierte GPS konzipiert, mit drei Modulen entwickelt und als webbasierter Prototyp Toolbox »Lean 4.0« implementiert. Die Validierung des Rahmenwerks wird durch die Anwendung und Evaluierung der Toolbox »Lean 4.0« in Workshops mit 48 Expertinnen und Experten aus sieben produzierenden Unternehmen durchgeführt, welche die Praxistauglichkeit des Rahmenwerks bestätigen. Zusammenfassend leistet diese Arbeit einen Beitrag zum angewandten Forschungsfeld der systematischen Gestaltung zukunftsfähiger Produktionssysteme. Das Rahmenwerk für digital transformierte GPS bietet eine umfassende Wissensbasis mit praxisorientierten Anwendungsprozessen, die das Komplexitätsmanagement im Industrial Engineering verbessern und über den aktuellen Stand der Technik hinausgehen. Durch Anwendung des Rahmenwerks kann die industrielle Praxis einen synergetischen Ansatz von GPS und Industrie 4.0 im unternehmenseigenen Produktionssystem umsetzen. Lean Production Systems (LPS) are company-specific, methodical rulesets designed to continuously align all company processes with customer needs to achieve corporate objectives, and they are established as an industry standard in Germany. The digital transformation significantly impacts existing LPS and their design. New efficiency potentials arise for industrial engineering while complexity increases, especially in the operational part of digitally transformed LPS, due to new methods, Industrie 4.0 technologies, and Industrie 4.0 use cases. Consequently, this dissertation aims to establish a systematic framework for managing productivity within LPS that have undergone digital transformation. This dissertation conducts an exploratory study to investigate the research field, testing scientific hypotheses within industrial practice, assessing the present state of production systems in industry, and identifying indicators for the design of future production systems. Based on this, a framework for digitally transformed LPS is designed and developed with three modules, and implemented in a web-based prototype called Toolbox »Lean 4.0«. The validation is carried out by applying and evaluating the Toolbox »Lean 4.0« in workshops with 48 experts from seven manufacturing companies, which confirm the practical suitability of the framework. In conclusion, this dissertation contributes to the applied research field focused on the systematic design of future production systems. The framework for digitally transformed LPS provides a broad knowledge base, including practice-oriented application processes that enhance the complexity management in industrial engineering, exceeding current state-of-the-art practices. By applying this framework, industrial practitioners are enabled to integrate a synergistic approach of LPS and Industrie 4.0 within their enterprise-specific production environments.