FG Produktionswirtschaft
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Im Zeitraum von Juni bis Oktober 2022 wurde vom Lehrstuhl für Produktionswirtschaft der BTU Cottbus-Senftenberg die Studie mit dem Titel „Digitalisierung in der Montage mit dem Schwerpunkt des Einsatzes von Assistenzsystemen“ als Online Umfrage durchgeführt. 158 Personen mit leitenden oder planenden Funktionen in der Montage beantworteten den Fragebogen vollständig. Die Digitalisierung in der Montage ist wichtig und notwendig zur Aufrechterhaltung der Wettbewerbsfähigkeit der Montagen. Die größten gegenwärtigen Herausforderungen sind
zunehmende Bedarfsschwankungen, Preisdruck aufgrund von internationalen Wettbewerb und die Steigerung der Produktvarianz. Diese werden abgelöst durch die zukünftigen Herausforderungen des Altersanstiegs der Montagemitarbeiter, Zunahme von Sprachbarrieren durch Arbeitsmigration und
die Reduzierung der Produktlebenszyklen. Der Fachkräftemangel und die steigende Anforderungen an die Montageaufgabe bestehen als gegenwärtige und zukünftige Herausforderung. Die Anzahl der Arbeitsplätze, an denen digitale Technologien in der Montage Anwendung finden werden, wird weiter ansteigen. Zukünftig werden an der Mehrheit der Arbeitssysteme in der Montage digitale Technologien im Einsatz sein. Dies gilt auch für Assistenzsysteme. Die Studienteilnehmer beschreiben die strategische Auseinandersetzung mit der Digitalisierung in der Montage mit anteilig bis mehrheitlich vorhanden und fordern eine zunehmende strategische Auseinandersetzung innerhalb der Unternehmen ein.
Die am häufigsten genannten gegenwärtigen und zukünftigen Ziele sind die Steigerung der Produktqualität bzw. die Reduzierung von Arbeitsfehlern und die Steigerung der Arbeitsproduktivität. Der Einsatz von digitalen Technologien bzw. speziell Assistenzsystemen wird in den nächsten Jahren weiter zunehmen. Die Projekte zur Einführung von Assistenzsystemen werden sich von Bestandsprojekten, d.h. in ein vorhandenes Montagesystem wird ein Assistenzsystem nachgerüstet, zu Neuprojekten, d.h. die Planung und Realisierung des Assistenzsystems erfolgt zusammen mit dem Montagesystem, wandeln.
Aktuell sind Produktionssysteme mit einer zunehmenden Unsicherheit und Instabilität konfrontiert, sodass Störungen oder ungeplante Veränderungen schnell zu massiven Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit führen können. Zum einen liegt das an einem immer volatileren Marktumfeld, das von steigenden Kundenerwartungen und internationalerem Wettbewerb geprägt ist. Zum anderen werden die Produktionssysteme selbst immer komplexer. Derzeit führen insbesondere kürzere Planungszyklen und/oder der Einzug zunehmend vernetzter (IT-)Systeme zu einer höheren Komplexität. Damit Unternehmen unter solchen Bedingungen leistungs- und wettbewerbsfähig bleiben, ist es essentiell, bei der Konfiguration von Produktionssystemen, eine hohe Robustheit gegenüber Störungen und ungeplanten Veränderungen einzuplanen.
Trotz einer Vielzahl an modelltheoretischen Studien zu Robustheit im (erweiterten) Produktionskontext hat sich bis dato kein etabliertes Verständnis darüber herausgebildet, was Robustheit in einem Produktionssystem überhaupt bedeutet, in welchem Zusammenhang es mit anderen Fähigkeiten, wie bspw. Flexibilität oder Resilienz, steht oder wie man sie sinnvoll messen kann. Dies mag auch daran liegen, dass die Einschätzungen und Vorgehensweisen aus der industriellen Praxis bislang nur wenig Berücksichtigung fanden.
Aus diesem Grund wurde eine empirische Studie unter Entscheidungsträgern in verarbeitenden Betrieben durchgeführt. Dabei wurden das Begriffsverständnis, die Relevanz, Einflüsse sowie die Bewertung von Robustheit in Produktionssystemen aus Sicht der industriellen Praxis erfasst. Es zeigte sich u.a., dass viele Praktiker kein klares Bild von der Robustheit haben. Sie wird zudem oft als verbesserungswürdig beurteilt und von den wenigsten Unternehmen systematisch evaluiert.
Die Digitalisierung diffundiert aktuell sehr stark in die industrielle Produktion. Produzierende Unternehmen erhoffen sich durch die Umsetzung von Digitalisierungsprojekten Wettbewerbsvorteile, neue Erlöse oder Effizienzgewinne bei der betrieblichen Leistungserstellung. Getrieben durch die Aktualität des Themas gibt es zahlreiche wissenschaftliche Ansätze, die sich mit der
Digitalisierung der Produktion, etwa unter dem Schlagwort „Industrie 4.0“, auseinandersetzen.
Häufig werden technische Entwicklungen und organisatorische Veränderungen thematisiert. Konkrete Hindernisse für die Vorbereitung, Entscheidung, Umsetzung und Bewertung von Digitalisierungsprojekten werden jedoch selten adressiert. Dennoch bestehen entlang des Entscheidungsprozesses zur Umsetzung von Digitalisierungsvorhaben zahlreiche Hindernisse. Zum zielgerichteten Auflösen der vorhandenen Hindernisse ist ein auf den Besonderheiten des Entscheidungsprozesses fokussierter Ansatz notwendig, der die Umsetzung der Vorhaben beschleunigt, Ressourcen schont und die Entscheidungsqualität verbessert.
Bislang vorliegende Erkenntnisse aus dem wissenschaftlichen Schrifttum sollen mit dieser Studie im deutschsprachigen Raum empirisch vertieft werden. Die Studie wird durch die zentrale Forschungsfrage „Welche Hindernisse bestehen im Entscheidungsprozess zur Digitalisierung der Produktion und wie können diese abgebaut werden?“ geleitet. Dazu werden zunächst Hinderniskategorien gebildet und anschließend nach den dahinterliegenden Defiziten gefragt. Damit sollen Kenntnisse erlangt werden, mit denen Rückschlüsse zur Vermeidung bzw. dem Abbau der Hindernisse möglich sind.
Im Zuge der zunehmenden Digitalisierung und Vernetzung von Geschäftsprozessen innerhalb und außerhalb des Unternehmens sowie den steigenden Dynamiken im gesamten Auftragsabwicklungsprozess sind die Möglichkeiten und Grenzen klassischer betrieblicher Informationssysteme zur Unterstützung der Entscheidungsträger zu hinterfragen. Neben gängigen Tabellenkalkulationstools setzten Unternehmen bisher verschiedene Informationssysteme ein. Klassische Systeme sind u.a. Enterprise Resource Planning (ERP) - Systeme, Supply Chain Management (SCM) - Systeme bzw. Advanced Planning and Scheduling (APS) - Systeme sowie Manufacturing Execution Systeme (MES).
Bisherige Studien konnten bereits verschiedene Probleme gängiger Systeme im Kontext der Implementierung, der Systemleistung, des Systemnutzens und der Interoperabilität aufzeigen. Insbesondere stärker projektorientierte Unternehmen mit kundenindividueller Auftragsfertigung kritisieren die fehlende Anpassungsfähigkeit der Systeme an die veränderten Unternehmensprozesse. Unternehmen setzen daher teilweise auf individuell entwickelte Systeme, um den Problemen entgegen zu wirken.
Zur Untersuchung des Status quo betrieblicher Entscheidungsunterstützungssysteme wurde eine Studie durchgeführt, welche einen aktualisierten Blick auf die Probleme und Anforderungen zur Verbesserung der Systeme ermöglicht. Die Ergebnisse wurden für die einzelnen Systeme und zusätzlich unter Berücksichtigung des im Unternehmen vorliegenden Auftragsabwicklungstyps analysiert. Es zeigt sich, dass insbesondere die Unterstützung bei Problemen und Störungen im Auftragsabwicklungsprozess verbessert werden muss.
Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs ist derzeit eines der großen Zukunftsthemen der Automobilindustrie. Das Thema ist nicht nur für den Automobilsektor relevant, sondern bietet auch Potential für andere Bereiche der Mobilität. Ein Beispiel ist die Umrüstung von Diesel-Rangierlokomotiven und Diesel-Triebwagen auf hybride Antriebe. In verschiedenen Projekten konnte bereits gezeigt werden, dass sich Emissionen und Kraftstoffverbrauch so erheblich reduzieren lassen.
Als wichtigste Komponente des hybriden oder elektrischen Antriebsstrangs ist der Energiespeicher zu sehen. Er bestimmt wesentlich über die erzielbare Reichweite sowie die Verbrauchs- und Leistungsparameter des Fahrzeugs. In dieser Studie wird daher ein Überblick über aktuell verfügbare und sich in Entwicklung befindende Speichertechnologien sowie eine Einschätzung zu deren Weiterentwicklung gegeben. Der Fokus liegt dabei auf der Eignung der Speicher für die Anwendung in Hybridrangierlokomotiven.
Zu diesem Zweck wurde einerseits eine umfassende Recherche in aktueller Fachliteratur durchgeführt. Andererseits erfolgte eine Befragung von Experten für elektrochemische Speicher aus Wissenschaft und Industrie. Darauf aufbauend erfolgte eine Bewertung der Eignung aktueller und zukünftiger Speichertechnologien für die Verwendung in Hybridrangierlokomotiven. Zur Visualisierung der zukünftigen Entwicklungen wurde eine Produkt- und Technologie-Roadmap für die relevanten Technologien erstellt.
Der Lean Ansatz revolutionierte die industrielle Produktion und wurde vom spezifischen Produktionssystem zu einem ganzheitlichen Managementansatz entwickelt. Der Einsatz erfolgte in der Vergangenheit vornehmlich in großen Unternehmen als diskontinuierlicher Projektansatz. Die Besonderheiten kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU) blieben unbeachtete, wodurch im Schrifttum eine Lücke entstand und die Lean Implementierung in KMU lediglich temporär erfolgreich war. Die vorliegende Arbeit stellt die Lean Implementierung in KMU in den Vordergrund. Basierend auf Erkenntnissen der Forschung zum Lean Management in Verbindung mit den Charakteristiken von KMU schließt das erarbeitete Implementierungsmodell die identifizierte Forschungslücke. Das Modell beschreibt die Lean Einführung in KMU anhand eines Implementierungsprozesses mit differenzierbaren Prozessschritten innerhalb von vier Phasen. Ausgehend von der Vorbereitung wird die Implementierung auf strategischer und auf operativer Ebene realisiert. Begleitende Maßnahmen unterstützen die sukzessive Lean Implementierung, während die abschließende Phase zur Sicherung der Nachhaltigkeit den langfristigen Lean Einsatz gewährleistet. Die Berücksichtigung von Lean Methoden und Elementen aus Sicht von KMU rundet das Modell ab.
Im Zeitraum von Oktober bis Dezember 2016 wurde vom Lehrstuhl für Produktionswirtschaft der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg die Studie mit dem Titel „Die Wertstrommethode im Zeitalter von Industrie 4.0“ als Online-Umfrage durchgeführt. 170 Personen beantworteten den Fragebogen vollständig, allesamt haben Erfahrungen mit Lean Production. Die zunehmende Volatilität der Märkte sowie die fortschreitende Digitalisierung werden als die größten Herausforderungen für Produktion/Produktionssystem gesehen.
Als größter Nachteil der Wertstrommethode gilt, dass sie nur ein statisches Tool ist bzw. eine Momentaufnahme darstellt. Am meisten werden an der Wertstrommethode die Transparenz hinsichtlich Engpässen und Problemen sowie die Möglichkeit zur Ableitung von Verbesserungsthemen geschätzt. Knapp die Hälfte der Befragten aktualisiert Dokumente von Wertstromanalyse und -design höchstens einmal pro Jahr. Der Aufwand dafür ist höchst unterschiedlich und reicht von einem bis zu mehr als 20 Manntagen. Kurz- und mittelfristig wird eine autonome Produktionssteuerung in der Serien- und Massenfertigung nicht als realistisch angesehen. Die Bedeutung der Wertstrommethode wird damit weiterhin groß bleiben.
Die große Mehrheit der Teilnehmer sieht überwiegend keine Widersprüche zwischen Industrie 4.0 und der Lean-Philosophie, hält Lean nach wie vor für wichtig und plädiert für eine Integration von Lean und Industrie 4.0. Als besonders groß wird bei der Integration von Lean und Industrie 4.0 das Potential zur Steigerung der Flexibilität angesehen. Ein Großteil der Experten ist der Meinung, dass künftige Herausforderungen der Produktion auch Auswirkungen auf die klassische Wertstrommethode haben werden. Zwei Drittel der Befragten halten eine Weiterentwicklung der Methode mit Industrie 4.0-Lösungen deshalb für sinnvoll. Von besonderem Interesse sind für die Studienteilnehmer dabei die Möglichkeit der Simulation, die Echtzeit-Integration von Produktions- und Maschinendaten sowie die Schaffung einer Schnittstelle zu ERP-/MES-Systemen. Dabei sollen die Aspekte Transparenz der Prozesse, die Einbeziehung aller Beteiligten sowie die Möglichkeit zur Ableitung von Verbesserungsthemen unbedingt berücksichtigt werden.
Die Arbeit trägt dem Sachverhalt Rechnung, dass Unschärfe in der Technologiefrühaufklärung als unvermeidbarer Teil der Realität akzeptiert werden muss, aber dennoch unter diesen Rahmenbedingungen Entscheidungen über die zukünftige technologische Ausrichtung von Unternehmen getroffen werden müssen. Hierzu fehlte bisher eine geeignete methodische Unterstützung und Vorgehensweise innerhalb des Technologiefrühaufklärungsprozesses. Die Arbeit leistet in diesem Zusammenhang einen Beitrag zur maßgeblichen methodischen Verbesserung der Technologiefrühaufklärung.
Das Ergebnis der Arbeit ist ein Prototyp eines wissensbasierten Fuzzy-Systems zur Entscheidungsunterstützung und Verbesserung der Entscheidungsgrundlagen innerhalb des Technologiefrühaufklärungsprozesses durch die Integration und systematische Weiterverarbeitung unscharfer Informationen sowie die Entwicklung systematischer Transformationsvorschriften zur Überwindung der methodischen Fragmentierung innerhalb des Technologiefrühaufklärungsprozesses. Das Anwendungspotential liegt insbesondere in einer realitätsnäheren Abbildung und inhaltserhaltenden Verarbeitung von unscharfem Expertenwissen sowie einem daraus resultierenden differenzierteren Informationsgehalt der Entscheidungsgrundlagen für die Ableitung von Entscheidungen und Strategien zur Sicherung der technologischen Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen.
Der Bereich der rückführenden Logistik erhält durch die derzeitige und zukünftige Situation der Rohstoffentwicklung ein enormes Wachstumspotential. Das Wirtschaftswachstum vor allem in den BRIC-Nationen (Brasilien, Russland, Indien, China) hat zu einer erhöhten Rohstoffnachfrage geführt. Vor dem Hintergrund knapper und begrenzter Rohstoffvorkommen führt dieser Aspekt zu steigenden Rohstoffpreisen. Betroffen ist davon die Rohstoff verarbeitende Industrie wie die Energieerzeuger, Metall- und Elektroindustrie, Chemie-, Baustoff-, Textil-, Glas- oder Papierindustrie.
Eine Möglichkeit, um auf diesen Trend zu reagieren, liegt in der Substitution der zu ihrer Produktion notwendigen Primärrohstoffe durch Sekundärrohstoffe. Für die Erzeugung von Sekundärrohstoffen werden Rückstände benötigt. Die Rückstände fließen in Form von Altprodukten und Reststoffen aus dem Wirtschaftskreislauf in das System der Rückführungslogistik zurück und stehen den Sekundärrohstoffproduzenten zur Verfügung.
Der Rückfluss von Rückständen unterliegt verschiedenen Einflüssen wie beispielsweise dem Gebrauchs- und Rückgabeverhalten der Konsumenten. Der zeitliche Anfall und Zustrom, die Art und Menge sowie der qualitätsmäßige Zustand von Rückständen wird dadurch stark beeinflusst. Die Sekundärrohstoffproduzenten stehen somit einer unsicheren quantitativen und qualitativen Materialverfügbarkeit gegenüber. Diese Unsicherheiten wirken sich negativ auf die Produktions- und Dispositionssysteme aus. Um die Auswirkungen auf stabile Produktionsprozesse zu minimieren, bedarf es kurzfristiger dynamischer Dispositionsentscheidungen. In Verbindung mit intelligenten Informations- und Telekommunikationstechnologien können die komplexen dynamischen Dispositionsprobleme gelöst werden.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Bereich der Reverse Logistics und insbesondere der Sekundärrohstofflogistik. Es werden Aspekte der Dynamischen Disposition betrachtet und zeigt die Verknüpfung und die Verwendung von Multiagentensystemen als Vertreter moderner Informations- und Telekommunikationstechnologien und der verteilten künstlichen Intelligenz. Die Relevanz des Themas wird durch praxisnahe Beispiele belegt und die entwickelte Systemarchitektur auf die Sekundärrohstofflogistik angepasst. Die Ergebnisse und der Nutzen der Arbeit werden ebenfalls dargestellt.
In Folge der Globalisierung und der fortschreitenden Technologieentwicklung erhöht sich der vom Markt initiierte Druck. Um im Wettbewerb zu bestehen, sind Unternehmen gefordert, differenzierte, auf Märkte und Kunden ausgerichtete Lösungsangebote zu entwickeln und anzubieten. Es gilt, Unternehmen hinsichtlich der Erfolgsfaktoren Reaktionsfähigkeit, Agilität, Schlankheit und Intelligenz auszurichten. Im Ergebnis ermöglicht dies einen wichtigen Differenzierungsvorteil im Vergleich zum Wettbewerb und trägt zur Steigerung des Unternehmenswertes bei. Unternehmen erkennen in diesem Zusammenhang, dass effiziente, schlanke Versorgungs- und Logistikketten geeignet sind, einen essentiellen Wettbewerbsvorteil zu generieren. Gleichzeitig agieren sie als wirksamer Hebel zur Steuerung der Gesamtperformance. Unternehmen stehen daher vor der Herausforderung, Logistikstrukturen ganzheitlich und querschnittsfunktionsbezogen zu reflektieren und darauf aufbauend neu zu gestalten. Das Konzept der Schlanken Logistik erlebt vor diesem Hintergrund einen wesentlichen Bedeutungszuwachs. Es wird das Ziel verfolgt, „eine synchronisierte, flussorientierte Logistik“ zu schaffen, „die sich ziehend am Kundenbedarf ausrichtet und die vor- und nachgelagerten Wertschöpfungspartner in die Betrachtung einbezieht“. Gerade die Quantifizierung schlanker logistischer Leistungen stellt Unternehmen jedoch vor neue Herausforderungen. Das Ziel muss darin bestehen, sowohl bestehende als auch neue Prozesse umfassend zu bewerten, einen Status Quo zu erarbeiten und ganzheitliche Verbesserungsmaßnahmen auf Basis der Ergebnisse zu gestalten und umzusetzen. Dabei sind die organisationalen und fachspezifischen logistischen Fähigkeiten im Kontext der Philosophie des Schlanken Denkens zu entwickeln, um die gewünschte Leistungsfähigkeit zu erreichen. Reifegradmodelle können in diesem Zusammenhang wichtige Impulse zur Beherrschung komplexer Prozesse geben. Sie erlauben die Gestaltung einer strukturierten, definierten Vorgehensweise und ermöglichen die Verwendung eines konsistenten und erprobten Rahmens. Auf dieser Grundlage können Aktivitäten und Prozesse evaluiert, Stärken und Schwächen identifiziert und qualifizierte Maßnahmen im Hinblick auf eine ganzheitliche Optimierung abgeleitet werden. Reifegradmodelle bilden für Unternehmen daher ein wichtiges Instrumentarium, um Mindeststandards in definierten Prozessgebieten festzulegen und die Qualität von Prozessen zu dokumentieren. Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht in der Konzeption eines integrativen Reifegradmodells zur Bewertung schlanker Logistikstrukturen. Es gilt, ein strukturiertes Vorgehen zur Entwicklung des Modells abzuleiten, geeignete Gestaltungsfelder zu identifizieren und Wechselwirkungen zwischen den Gestaltungsbereichen zu antizipieren. Im Ergebnis ist ein ganzheitliches Modell zu entwickeln, das sowohl organisationale als auch fachspezifische Aspekte integriert.