FG Produktionswirtschaft
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Hoher Wettbewerbsdruck in Verbindung mit der Heterogenität der Kundenwünsche lassen vermuten, dass zukünftig mit einer verstärkten Fokussierung auf Einzelfertigung gerechnet werden kann. Die Relevanz dieser Fertigungsart in verschiedenen Branchen nimmt zu. Deshalb ist es erforderlich, dass die Einzelfertiger ihre Wettbewerbsfähigkeit, neben einer Technologiefokussierung, zusätzlich durch eine erhöhte Prozesseffizienz steigern. Es gilt die bestehenden Wertschöpfungsstrukturen zu hinterfragen und Ansätze zu verfolgen, die zu einer radikalen Produktivitätsverbesserung beitragen könnten. Ein denkbarer Lösungsansatz ist das Lean Production Konzept.
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.
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.
Untersuchung von aktuellen Trends und Herausforderungen im Supply Chain Management in Deutschland
(2023)
Diese Studie untersucht die aktuellen Trends und Herausforderungen im Supply Chain Management (SCM) in Deutschland anhand von 16 Interviews, die von November 2022 bis Januar 2023 durchgeführt wurden. Die Studie deckt sechs Themenbereiche ab: aktuelle Ereignisse, Veränderungen im SCM, Nachhaltigkeit, Software, neue Technologien und Sichtbarkeit. Die am häufigsten genannten Herausforderungen waren Ressourcenverfügbarkeit, lange Durchlaufzeiten, Fachkräftemangel und preisbedingte Probleme. Die Experten wurden zu aktuellen Ereignissen wie Schwankungen der Rohstoffpreise, Chinas Null-Covid-Strategie und logistischen Engpässen befragt. Die Studie zeigt, dass die Lieferketten komplexer geworden und gewachsen sind und sich die Qualität der Vernetzung verbessert hat. Nachhaltigkeit wird immer wichtiger, und Zertifizierungen können deren Bedeutung belegen. Die Anpassungsfähigkeit von ERP-Systemen wurde kritisiert, und cloudbasierte Lösungen werden aus Sicherheitsgründen gemieden. Neue Technologien wie AR, VR, IoT, Big Data, KI, Additive Manufacturing und Blockchain haben Anwendungspotenzial im SCM. Experten halten Transparenz für wichtig, aber sie ist noch gering und hat das Potenzial, Risiken zu erkennen. Tracking und Tracing sind intern weit verbreitet, aber international gibt es Probleme. Die Studie liefert Erkenntnisse für Unternehmen, um sich anzupassen und weiterzuentwickeln, damit sie künftige Krisen besser bewältigen können.
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.
Im Zeitraum von Februar bis Mai 2023 wurde am Lehrstuhl für Produktionswirtschaft die Studie zum Thema „Technologische Trends und Entwicklungen alternativer Energiesysteme“ durchgeführt. Die vorliegende explorative Studie basiert auf leitfadengestützten Interviews von 54 Experten und Expertinnen aus Forschungsinstituten, der Wirtschaft sowie Branchenverbänden. Die Auswertung der Interviews folgte dem Prinzip der strukturierenden Inhaltsanalyse.
Für die allgemeine Entwicklung der erneuerbaren Energien und um zukunftsweisende Technologien zu identifizieren, ist es notwendig ein energiewirtschaftliches Zieldreieck mit den Ausprägungen Rentabilität, Versorgungssicherheit und Nachhaltigkeit in Einklang zu bringen. Die Fachkundigen zeigen auf, dass die politische Triebkraft maßgeblich darüber entscheidet, welche Technologien in Zukunft dominieren werden. Zukünftig wird es verstärkt zum Zusammenspiel einzelner Energiequellen in regional diversifizierten Konzepten, sowie zur Elektrifizierung und Sektorenkopplung kommen. Speichertechnologien werden verstärkt entwickelt und installiert werden. Prosuming und Demand-Side Response werden von den befragten Fachkundigen zukünftig als bedeutend erachtet.
In Bezug auf die einzelnen Energiequellen werden Wasserstofftechnologien zukünftig ein erhebliches Ausbaupotenzial aufweisen. Wasserstoff ermöglicht einen Beitrag zur Dekarbonisierung diverser Sektoren und dient darüber hinaus als Speichermedium fluktuierender Energien. Zusätzlich erfolgt eine Progression im Bereich von Wind- und Solarenergie. Dabei gewinnen im Bereich Photovoltaik, Technologien wie Agri- und Floating-PV an verstärkt an Bedeutung. Die Windkraftnutzung wird durch den Bau höherer Türme und die Vergrößerung von Rotorblattdimensionen optimiert. Geothermie spielt in Zukunft eine vielversprechende Rolle bei der Dekarbonisierung des Niedertemperatursektors. Das Ausbaupotenzial von Biomasse ist aufgrund von Flächenkonkurrenz begrenzt, obwohl sich, analog zu Wasserstoff, vielfältige Nutzungsmöglichkeiten eröffnen.
Im Bereich der Energiesysteme und -komponenten eröffnen sich diverse materialspezifische so wie fertigungstechnische Verbesserungspotenziale. Einige Technologien sind dabei bereits ausgereift, aber Optimierungsbedürftig. Technologien wie Elektrolyseure oder Wärmepumpen hingegen, bedürfen der grundlegenden Weiterentwicklung, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen. Im Bereich der Solarenergie liegen Entwicklungsschwerpunkte in der Verbesserung kombinierter Solar- und Photovoltaikmodule sowie von Trägerstrukturen für Agri-PV und langlebigeren Konzepten für die Schwimmkörper bei Floating PV vor. Schließlich zeigt sich auch hinsichtlich der Speichertechnologien ein Entwicklungsbedarf, insbesondere in Bezug auf Wasserstoffdruck- und -flüssigspeicher, Batteriespeicher und Latentwärmespeicher. Diese Fortschritte werden entscheidend sein, um eine nachhaltige und effiziente Energiewirtschaft der Zukunft zu gewährleisten.
Mit hoher Geschwindigkeit wechselnde qualitative und quantitative Marktanforderungen erfordern von Unternehmen geeignete Reaktionen. Die Umweltdynamik findet einerseits Eingang in die strategische Planung und führt andererseits im Ausführungssystem zu ungeplanter Turbulenz. Die taktische Ebene steht vor der Aufgabe, interne und externe Flexibilitätsanforderungen und die Flexibilitätspotentiale des Produktionsbereiches aufeinander abzustimmen. In der vorliegenden Arbeit wird ein in sich geschlossener Flexibilitätsmanagementzyklus entwickelt. Durch die Erstellung hybrider Simulationsmodelle wird es möglich, das Ausführungssystem mit diskreten Systembestandteilen detailliert abzubilden ohne auf die Beschreibung selbständigen Anpassungsverhaltens der Akteure durch Ausnutzung gegebener Handlungsspielräume in kontinuierlichen Modellbestandteilen verzichten zu müssen. Das Flexibilitätspotential des Produktionssystems wird auf diese Weise sichtbar und kann analysiert werden.
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 Arbeit umfasst sechs Kapitel. Das erste Kapitel liefert mit dem Aufzeigen der Problemstellung die Einführung in die Thematik. Das zweite Kapitel zeigt, neben dem Gegenstand und Ziel eines Revenue-Management-Systems, dessen Struktur und Rahmenbedingungen auf. Die Vorgehenskonzepte eines Revenue-Management-Systems werden in eine Preis- und Kapazitätssteuerung aufgeteilt. Im dritten Kapitel steht die verallgemeinerte Validierung der Gültigkeit der Anwendungsvoraussetzungen eines Revenue-Management-Systems für die Automobilindustrie im Mittelpunkt. Im Anschluss werden Modelle zur Auftragsselektion beschrieben, die auf kapazitätsbasierten Revenue-Management-Konzepten fußen und auf das produzierende Gewerbe abgestellt sind. Anschließend erfolgt eine Bewertung dieser Modelle hinsichtlich der Eignung für den Einsatz in der Automobilbranche. Das vierte Kapitel entwickelt ein Vorgehenskonzept zur Anwendung in der Automobilindustrie zur simultanen Integration von Markt- und Produktionsbedürfnissen bei gleichzeitiger Deckungsbeitragoptimierung. Auf die Einbeziehung des Kundenwahlverhaltens wird dabei besondere Aufmerksamkeit gelegt. In Kapitel fünf der Arbeit werden zunächst Szenarien eines künftigen Strukturwandels der Automobildistribution aufgezeigt. Sowohl Wandlungsauslöser als auch mögliche Wandlungsintensitäten werden erörtert. Dabei wird deutlich, in wie weit ein Revenue-Management-System helfen kann, den herannahenden Herausforderungen der Neugestaltung zu begegnen. Auf Grund veränderter rechtlicher und technologischer Rahmenbedingungen erscheinen insbesondere Szenarien zum prognostizierten Online-Neuwagendirektvertrieb wahrscheinlich, weshalb sowohl die Anwendung als auch die Auswirkung eines Revenue-Management-Systems in der Automobilindustrie für einen Online-Neuwagendirektvertrieb untersucht werden. Das Aufzeigen erforderlicher Entwicklungen zum erfolgreichen Einsatz eines Revenue-Management-Systems schließt das Kapitel ab. Das sechste Kapitel enthält eine Zusammenfassung der Ergebnisse dieser Arbeit und zeigt den weiteren Forschungsbedarf auf.
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.