Produktionsmanagement
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GAIA-X-Reifegradmodell
(2024)
Um die wachsenden Kundenanforderungen und die damit verbundene Komplexitätssteigerung der aktuellen Herausforderungen zu bewältigen, öffnen Unternehmen ihre Wertschöpfungsketten, reduzieren ihre Fertigungstiefe und gehen zunehmend Kooperationen ein. Der unternehmensübergreifende Datenaustausch entlang der Supply-Chain wird damit zu einer Schlüsselkomponente für die Wettbewerbsfähigkeit und die Realisierung kundenspezifischer Lösungen. Aus diesem Grund hat die Europäische Union das Projekt GAIA-X ins Leben gerufen, dessen Ziel es ist, die nächste Generation der Dateninfrastruktur für Europa und seine Unternehmen zu schaffen. Das GAIA-X-Reifegradmodell bietet einen Ansatz zur Einordnung von Unternehmen in verschiedene Entwicklungsstufen und liefert konkrete Anforderungen für die Weiterentwicklung entlang eines vorgegebenen Entwicklungspfades hin zu einem vollwertigen Teilnehmer an der föderierten GAIA-X-Dateninfrastruktur.
Das Forschungsprojekt ‚DiCES‘ bringt verschiedene Industriepartner zusammen, um gemeinsam ein datenbasiertes, integriertes Wertschöpfungssystem für eine nachhaltige, multidimensionale Kreislaufwirtschaft zu entwickeln. Zur Sicherstellung der Praxisnähe des Projekts fanden Workshops mit Industriepartnern aus unterschiedlichen Industriezweigen statt. Dabei wurden Anforderungen an IT-Systeme, Produktkonfigurationen, Geschäftsmodelle und Produktionskonzept behandelt. Alle erhobenen Anforderungen wurden anschließend für die Kategorisierung aufbereitet.
The research outlines a concept to conduct the double materiality assessment through the synergistic use of Generative AI and the AHP method. In the first step, we employ interactive, moderated workshops as our chosen methodology to create a tailored set of sustainability target criteria. This process is enriched by the inclusion of Generative AI. The outcome is a comprehensive set of company-specific sustainability target criteria.
Die Relevanz zur Vorbereitung auf Störungen nimmt durch das volatile Umfeld, steigende Komplexität und zunehmende Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Akteuren in Supply-Chains für produzierende Unternehmen zu. Häufig verfolgte Ansätze zur Schaffung effizienter Strukturen und Reduktion von Kosten erhöhen die Anfälligkeit gegenüber Störungen. Vergangene Störungen haben dabei insbesondere zu Problemen im Bereich der Beschaffung geführt. Der Aufbau von Resilienz unterstützt den Umgang mit unvorhersehbaren Ereignissen. Je höher die Resilienz ist, desto geringer ist der negative Einfluss einer Störung und desto schneller ist eine Rückkehr in den ursprünglichen oder einen besseren Zustand möglich. Obwohl der Bedarf zur Steigerung der Resilienz von vielen Unternehmen erkannt wird, wird dies häufig nicht systematisch umgesetzt. Herausforderungen beim Aufbau einer resilienten Beschaffung stellen mangelndes Wissen über das multidimensionale Resilienzkonzept und konkrete Gestaltungsoptionen sowie fehlende praktische Methoden für den gezielten Aufbau der Resilienz dar. Insbesondere die Auswahl und Kombination der richtigen Maßnahmen wird aufgrund nicht ausreichend beschriebener Beiträge der Maßnahmen zur Resilienz erschwert. Ziel der vorliegenden Dissertationsschrift ist daher die Entwicklung einer Methode zur systematischen Konfiguration der Resilienz in der Beschaffung. Die entwickelte Methode ermöglicht Unternehmen die strukturierte Auswahl und Kombination von Gestaltungsoptionen in der Beschaffung unter Berücksichtigung der verschiedenen Komponenten und Zielrichtungen der Resilienz. Hierzu wird zunächst ein Ordnungsrahmen zur Beschreibung und Strukturierung der Resilienz entwickelt und für den Kontext der Beschaffung konkretisiert. Als wesentliche Grundlage für die systematische Konfiguration der Resilienz erfolgen anschließend die Entwicklung eines strukturierten Resilienzpotenzialkatalogs und die Identifikation von Potenzialkategorien. Resilienzpotenziale stellen dabei Gestaltungsoptionen zum Aufbau der Resilienz dar. Die Methode zur systematischen Konfiguration der Resilienz führt die entwickelten Ergebnisse zusammen und stellt die praktische Anwendbarkeit sicher. Durch die ganzheitliche Betrachtung der Resilienz und der Resilienzpotenziale kann eine gezielte Gestaltung der Resilienz erreicht werden, die bislang aufgrund eines fehlenden Verständnisses der relevanten Aspekte der Resilienz und der Wirkung der Gestaltungsoptionen erschwert wurde.
(Quelle: https://www.apprimus-verlag.de/systematische-konfiguration-der-resilienz-in-der-beschaffung.html)
In diesem Beitrag wird ein neuartiges Konzept für ein hybrides Produktionssystem vorgestellt, das sowohl neue als auch aufbereitete Produkte verarbeiten kann. Im Kern zeichnet es sich durch einen multifunktionalen De- und Remontagearbeitsplatz aus, der mehrere Strategien der Kreislaufwirtschaft in das Wertschöpfungssystem integriert. Damit wird das Ziel verfolgt, die industrielle Transformation hin zu einer kreislauffähigen Produktion zu fördern und effizient zu gestalten.
In der Ära, in der Daten als „neues Gold“ bezeichnet werden, deckt eine Expertise die Kluft zwischen Erkennen und Nutzen dieses Schatzes auf. Sie bietet präzise Einblicke in die Datenmonetarisierung in Deutschland, legt verborgene Potenziale offen und liefert praxisnahe Handlungsempfehlungen, um produzierenden Unternehmen zu helfen, den wahren Wert ihrer Daten gewinnbringend zu nutzen.
Sustainable ERP
(2023)
Ein betriebliches CO2-Management schafft die Grundlagen, um in Geschäftsprozessen nachhaltige Entscheidungen unter Berücksichtigung von CO2-Emissionen treffen zu können. Die Basis dafür stellt die datenbasierte Bilanzierung dar, welche durch die Nutzung bestehender Daten aus betrieblichen Anwendungssystemen, wie ERP, MES, CRM und weitere, effizient gestaltet werden kann. Moderne Business Applications, insbesondere ERP-Systeme, kommen also zukünftig um die Berücksichtigung
von Nachhaltigkeitsaspekten nicht herum.
Die Umsetzung kann dabei als ein integriertes Modul oder durch die Integration von spezialisierter Software in eine modulare IT-Systemlandschaft gestaltet werden.
Based on a systematic literature review, different approaches to modularization of IT system landscapes were analyzed. This publication contains the metadata of the literature analysis, the initial set of relevant publications, the documentation of the filtering and screening process of the literature search, and the final set of publications. For the analysis of the final set of publications, please refer to the related publication Junglas et al., "Towards A Modular IT Landscape For Manufacturing Companies" (2023) (which can be found here in this repository or under DOI 10.15488/1530210.15488/15302).
Heutige Unternehmen sehen sich fortwährend verschärften Marktanforderungen ausgesetzt. Als Schlüssel zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit erweist sich neben der Entwicklung neuer Produkte oder dem Einsatz innovativer Fertigungstechnologien insbesondere die Kooperation mit Kunden und Lieferanten, also die Bildung von Unternehmensnetzwerken entlang der Wertschöpfungskette. Unter dem Begriff Supply Chain Management (SCM) werden Software-Lösungen gehandelt, die Unternehmen bei der Gestaltung, Planung und Steuerung dieser Netzwerke unterstützen. Für potenzielle Anwender stellt sich der Markt für SCM-Software allerdings als sehr unübersichtlich dar. Die angebotenen Lösungen unterscheiden sich sowohl in ihren Funktionsumfängen wie auch in ihren Lösungsansätzen. Ziel: Dieser Marktspiegel verfolgt das Ziel, einen schnellen Überblick über den Markt für SCM-Software zu geben. Unternehmensfachleute und Entscheider erhalten so grundlegende Informationen über das aktuelle Angebot an SCM-Software. Der einführende Teil ordnet nach einer Begriffsbestimmung das Supply Chain Management in den Aufgabenkomplex der betrieblichen Planung und Steuerung ein. Es folgt eine grundlegende Bewertung der untersuchten SCM-Software im Hinblick auf die Unterstützung der relevanten Aufgaben. Anschließend folgen konkrete Hilfestellungen für die Durchführung eines Projektes zur Auswahl eines SCM-Systems, indem eine Methodik zur sicheren und effizienten Auswahl und Einführung von SCM-Lösungen vorgestellt wird. Abschließend gibt der Marktspiegel einen Überblick über die relevanten Anbieter und deren Software-Angebot. Im Rahmen einer SoftwareAuswahl bietet der Marktspiegel demnach eine erste Orientierung im Markt für SCM-Software. Im Verbund mit der Internetplattform IT-Matchmaker®
unterstützt der Marktspiegel darüber hinaus Unternehmen bei der konkreten Durchführung eines Auswahl-Projekts im SCM-Bereich. Konzept:
Grundlage des Marktspiegels ist ein Aufgabenmodell, aus dem ein standardisierter Fragenkatalog entwickelt wurde. Hiermit lassen sich die verschiedenen im Marktspiegel abgebildeten Softwarelösungen übersichtlich und detailliert darstellen und vergleichen. Gleichzeitig dient der Fragenkatalog als Vorlage für die Erstellung von Lastenheften im Rahmen konkreter Auswahlprojekte. Der Fragenkatalog sowie die jeweils aktuellen Marktdaten sind über den IT-Matchmaker® (www.itmatchmaker.com) der Trovarit AG verfügbar und unterstützen die Vorauswahl einer geeigneten SCM-Software.
Development of a platform business model for co-creation ecosystems for sustainable furniture
(2023)
Existing design platforms with multi-dimensional value chains currently have deficits in terms of their business models, resulting in insufficient attention to sustainability goals and individual requirements for products of these platforms. Co-creation approaches, such as the Do-It-Together (DIT) approach for furniture, involve customers and manufacturers as equal partners in the design and production process. This allows customers to have more influence on the sustainability and individualization of products. The existing literature addresses sustainability-oriented design principles for platform business models, but concrete platform business models for multidimensional DIT cocreation of furniture are still missing. Therefore, the objective of this paper is to develop a business model for a DIT co-creation platform for the furniture industry based on a four-step business model innovation framework. This method will then be applied to a specific project scenario to derive a project-specific DIT co-creation business model. This generates knowledge about the collaborative manufacture of sustainable and customized furniture and contributes to the cross-sectoral transfer of platform business models for the development of sustainable products.
In der Industrie wird die Digitalisierung der Wertschöpfungskette als einer der Schlüssel für hohe Wettbewerbsfähigkeit gesehen. Dabei sollen die Effizienz der Geschäftsprozesse gesteigert, neue Geschäftsmodelle erschlossen sowie regulatorische Vorgaben wie das Lieferkettengesetz umgesetzt werden. Es werden also IT-Systeme benötigt, die ein großes Funktionsspektrum abdecken, sich flexibel an sich verändernde Anforderungen anpassen lassen und dabei untereinander eine hohe Datendurchgängigkeit aufweisen. In der Realität erfüllen heutige Systemlandschaften diese Anforderungen selten.
Im Zentrum der IT-Systemlandschaften stehen häufig monolithische Systeme wie ERP und MES, deren sehr großer Funktionsumfang in Unternehmen nicht annähernd voll ausgenutzt wird, gleichzeitig jedoch relevante Unternehmensprozesse nicht abgebildet werden. Anpassungen und Erweiterungen der Systeme sind aufgrund heterogener Datenmodelle kompliziert und führen zu stark individualisierter Software mit Nachteilen in Betrieb und Wartbarkeit.
Ein entscheidender Erfolgsfaktor ist es, die Systemlandschaft zu modularisieren: Funktionalitäten werden in prozessual und aufgabenbezogen sinnvolle Funktionsmodule geclustert und Unternehmen nutzen jeweils die für ihre individuelle Auftragsabwicklung benötigte systemische Unterstützung.
Statt großer monolithischer Systeme werden also nur die tatsächlich benötigten Module eingesetzt. Die Funktionen innerhalb der Module weisen eine hohe Kohärenz auf, während Module untereinander eher lose gekoppelt sind. Durch eine geschickte Gestaltung und Orchestrierung der Module entsteht eine Systemlandschaft, in der keine Funktionsüberschneidungen vorliegen und die Datenhoheit in den Modulen klar definiert ist.
The complexity and volatility of companies’ environment increase the relevance of disruption preparation. Resilience enables companies to deal with disruptions, reduce their impact and ensure competitiveness. Especially in the context of procurement, disruptions can cause major challenges while resilience contributes to ensuring material availability. Even though past disruptions have posed various challenges and companies have recognized the need to increase resilience, resilience is often not designed systematically. One major challenge is the number of potential measures to increase resilience. The systematic design of resilience thus requires a detailed understanding of domain-specific measures. This also includes an understanding of the contribution of these measures to different resilience components and their interdependencies. This paper proposes a systematic approach for configuring resilience in procurement which enables the evaluation and selection of resilience measures. Based on a resilience framework, a resilience configurator is developed. The basis of the configurator are resilience potentials that have been characterized and clustered. Overarching approaches to design resilience and indicators to evaluate resilience are presented. Moreover, a procedure is proposed to ensure practical applicability. To evaluate the results two case studies are conducted. The results enable companies to systematically design their resilience in procurement.
Gap Analysis for CO2 Accounting Tool by Integrating Enterprise Resource Planning System Information
(2023)
Detailed carbon accounting is the foundation for reducing CO2 emissions in manufacturing companies. However, existing accounting approaches are primarily based on manual data preparation, although manufacturing companies already have a variety of IT systems and resulting data available. The gap analysis carried out based on the GHG Protocol and an reference ERP system shows how much of the required information for CO2 accounting can be integrated from an ERP system. The ERP system can cover 20 % of the required information. The information availability can be increased to 49 % through additionally identified modifications of the ERP system. Integrating the CO2 accounting tool with other systems of the IT landscape, e. g. Energy Information System, enables an additional increase.
Based on the increasingly complex value creation networks, more and more event-based systems are being used for decision support. One example of a category of event-based systems is supply chain event management. The aim is to enable the best possible reaction to critical exceptional events based on event data. The central element is the event, which represents the information basis for mapping and matching the process flows in the event-based systems. However, since the data quality is insufficient in numerous application cases and the identification of incorrect data in supply chain event management is considered in the literature, this paper deals with the theoretical derivation of the necessary data attributes for the identification of incorrect event data. In particular, the types of errors that require complex identification strategies are considered. Accordingly, the relevant existing error types of event data are specified in subtypes in this paper. Subsequently, the necessary information requirements and information available regarding identification are considered using a GAP analysis. Based on this gap, the necessary data attributes can then be derived. Finally, an approach is presented that enables the generation of the complete data set. This serves as a basis for the recognition and filtering out of erroneous events in contrast to standard and exception events.
Unternehmen der produzierenden Industrie sind mit einem dynamischen und immer komplexeren Umfeld konfrontiert. Daraus resultiert, dass Prozesse sich verändern und damit auch eine Anpassung der bestehenden IT-Systemlandschaft notwendig wird.
Zusätzlich bedarf es einer passgenauen und durchgängig integrierten Umsetzung der IT-Systemlandschaft, um weiterhin die steigende Komplexität zu beherrschen. Beides ist heute nur schwer umsetzbar, da die Implementierung von monolithischen Systemen genau in den genannten Bereichen Lücken aufweist. IT-Systemlandschaften müssen zukunftsfähig gestaltet werden – Modularisierung ist dabei der Schlüssel zum Erfolg!
Die Koordination von Material- und Informationsflüssen ist entscheidend für die Existenz von effizienten und nachhaltigen Netzwerken zwischen produzierenden Unternehmen und Logistikdienstleistern (LDL). Das Ergebnis des Forschungsprojekts ‚SynLApp‘ ist ein Assistenzsystem, mit dem die Zusammenarbeit zwischen Produktionsunternehmen und LDL unterstützt und gefördert werden kann. Die Hauptaufgabe des Tools ist es, gegenseitig den Auftragsstatus der Partner einzusehen, um Produktionsschwankungen sowie Maschinenausfälle zu erkennen und die Daten zu verarbeiten und aufzubereiten. Darauf basierend können optimierte Handlungsoptionen für die Unternehmen erstellt werden. Das SynLApp-Assistenzsystem reduziert die Kosten aller Beteiligten, indem es dabei unterstützt, Waren bedarfsgerecht an der Laderampe bereitzustellen. Neben der Entwicklung eines Befähigungsmodells für Unternehmen sind die modellierte Softwarearchitektur und die Implementierung einer Testumgebung die Kerninhalte des Projekts. In diesem Artikel werden die relevanten Projektergebnisse sowie dem Aufbau des Assistenzsystems und die mögliche Nutzung durch KMU diskutiert. Der SynLApp-Agent konnte bereits projektbegleitend von verschiedenen Unternehmen aus der Industrie validiert werden. Zudem dient das Projekt dem Aufbau zweier Demonstratoren, welche für Industrieinteressenten frei zugänglich sind. ‚SynLApp‘ ist ein weiteres gutes Beispiel dafür, wie zielführend Industrie-4.0-Technologien sein können.
In einer zunehmend digitalisierten Welt bilden IT-Systeme wie ERP oder MES das Rückgrat effizienter Prozesse. Doch viele Unternehmen stellen fest, dass ihre ITSysteme den sich ändernden Anforderungen weder gerecht werden noch die neuen Prozesse effektiv unterstützen. Dies führt entweder zur Entwicklung von Schatten-IT, d. h. zu provisorischen Anpassungen des IT-Systems oder zur Notwendikeit der
Auswahl eines neuen IT-Systems. Um dem entgegenzuwirken bzw. den Auswahlprozess zu verbessern, wurde das Forschungsprojekt VIPER ins Leben gerufen. Das FIR an der RWTH Aachen und das IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH, haben sich zum Ziel gesetzt, Unternehmen darin zu unterstützen, durch die Betrachtung des gesamten soziotechnischen Informationssystems die Lebensdauer ihrer IT-Systeme zu erhöhen und bessere Entscheidungen bei der Auswahl neuer IT-Systeme zu treffen.
Gemeinsam mit Miele & Cie. KG, dem Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen, All for One Group S, Forcam GmbH, IconPro GmbH und Klima.Metrix GmbH arbeitet der FIR e. V. an der RWTH Aachen als Konsortialführer an einem wegweisenden Projekt, das die Art und Weise verändern wird, wie produzierende Unternehmen in Zukunft arbeiten werden. Ziel ist es, ein innovatives, datenbasiertes Wertschöpfungssystem zu entwickeln, das die Kreislaufwirtschaft nahtlos in den operativen Geschäftsbetrieb von Unternehmen integriert. Hierbei werden durch den Einsatz von KI-Modellen prädiktive Vorhersagen der Kreislaufwirtschaftsaufwände für Produkte im Nutzungszyklus ermöglicht, um eine optimale Kreislaufwirtschaftsstrategie zu definieren, die sowohl ökonomische
als auch ökologische Aspekte berücksichtigt. Das Projekt basiert auf der Entwicklung einer multizirkulären Auftragsabwicklung und einer skalierbaren, hybriden Produktion. Zusätzlich untersuchen wir die Auswirkungen auf die Produktkonfiguration und kreislaufwirtschaftsfähige Geschäftsmodelle. Die praxisnahe und validierte Implementierung zeigt die Umsetzbarkeit des Vorhabens und eröffnet ein breites Anwendungsfeld in der gesamten deutschen Industrie.
Industrie 4.0 umfasst nicht nur hochautomatisierte Maschinen und High-End-Technologien, sondern auch eine große Menge Daten und die dazugehörigen IT-Systeme. Die DFA Demonstrationsfabrik Aachen GmbH bietet einen Raum, in dem die abstrakten Industrie-4.0-Konzepte im realen Betrieb umgesetzt und präsentiert werden. Somit steht in der DFA Industrie 4.0 „zum Anfassen“ bereit. Nun wurde ein weiterer Usecase umgesetzt: Zusammen mit dem Kölner Unternehmen ONIQ wurde in der bereits bestehenden Infrastruktur die Industrial-Process-Mining-Software IQ|A implementiert, um Prozesse transparent zu machen und automatisiert zu analysieren.
iP4MoVE
(2023)
In dem Projekt ‚iP4MoVE‘ (Intelligente Plattform für E-Mobilität und Vernetzung von Energieinformationen) wurde eine Intelligente, datenbasierte Plattform entwickelt, die es ermöglicht, den E-Mobilitätssektor mit innovativen Energiequartieren zu koppeln.
Die Plattform bildet gemeinsam mit einer kontextbasierten Applikation die Grundlage für die Vermittlung zwischen den Energieinformationen, also dem Energieangebot und der Energienachfrage, sowie dem echtzeitfähigen Austausch zwischen Elektrofahrzeugen und -quartieren bzw. der Verfügbarkeit von Ladestationen innerhalb und außerhalb eines Quartiers. Das Forschungsprojekt stellt einen wichtigen Beitrag zur ökologischen und ökonomischen Gestaltung der Elektromobilität, mit dem Fokus auf den Straßengüterverkehr, und der nachhaltigen Quartiersbildung dar. Es wird dazu beigetragen, dass durch die Integration regenerativer Energiequellen und Speichertechnologien Treibhausgasemissionen reduziert werden. Wichtige Bestandteile dessen sind die Ermittlung des optimalen Elektrifizierungsgrads im Lastverkehr und die Bestimmung des ressourcenoptimalen Einsatzes von Transporten und Logistikketten. Die prototypische Umsetzung des Vorhabens zeigt exemplarisch synergetische Potenziale, insbesondere am Standort NRW, auf und bildet einen Baustein für eine Smarte Mobilität (Mobilität 4.0).
Companies in the manufacturing sector are confronted with an increasingly dynamic environment. Thus, corporate processes and, consequently, the supporting IT landscape must change. This need is not yet fully met in the development of information systems. While best-of-breed approaches are available, monolithic systems that no longer meet the manufacturing industry's requirements are still prevalent in practical use. A modular structure of IT landscapes could combine the advantages of individual and standard information systems and meet the need for adaptability. At present, however, there is no established standard for the modular design of IT landscapes in the field of manufacturing companies' information systems. This paper presents different ways of the modular design of IT landscapes and information systems and analyzes their objects of modularization. For this purpose, a systematic literature research is carried out in the subject area of software and modularization. Starting from the V-model as a reference model, a framework for different levels of modularization was developed by identifying that most scientific approaches carry out modularization at the data structure-based and source code-based levels. Only a few sources address the consideration of modularization at the level of the software environment-based and software function-based level. In particular, no domain-specific application of these levels of modularization, e.g., for manufacturing, was identified. (Literature base: https://epub.fir.de/frontdoor/index/index/docId/2704)
Vor dem Hintergrund zunehmend komplexer und vernetzter Wertschöpfungsnetzwerke und in Zeiten sich ständig verändernder Rahmenbedingungen steigt für Unternehmen die Bedeutung einer resilienten Gestaltung ihrer Wertschöpfungsnetzwerke. Durch die hohe Vernetzung in einem Wertschöpfungsnetzwerk entsteht eine starke Abhängigkeit zwischen den einzelnen Akteuren. Störungen haben somit häufig nicht nur Auswirkungen auf einzelne Unternehmen, sondern betreffen verschiedene Akteure der Wertschöpfungsnetzwerke. Tritt nun eine Störung auf, kann sich diese im gesamten Netzwerk ausbreiten. Erst der konkrete Eintritt solcher Störungen im großen Umfang – wie zuletzt im Zuge der Corona-Pandemie oder der Blockierung des Suez-Kanals – führt Unternehmen regelmäßig dazu, sich mit ihren Wertschöpfungsnetzwerken auseinander zu setzen. Eine Möglichkeit zur Sicherung der Leistungsfähigkeit in einem volatilen Umfeld stellt der Aufbau von Resilienz dar. Insgesamt ist es hierbei das Ziel, Wertschöpfungsnetzwerke so zu gestalten, dass sie im Falle einer Störung möglichst wenig beeinträchtigt sind und schnell in den ursprünglichen oder einen besseren Zustand zurückkehren können.
Nachhaltiges Wirtschaften und verantwortungsvoller Umgang mit Ressourcen und Umwelt haben in der deutschen Gesellschaft einen hohen Stellenwert erlangt. Durch eine bessere Produktrückverfolgung und höhere Transparenz in Supply-Chains wird ressourcenschonendere Wertschöpfung ermöglicht. Zusätzlich fordern Kunden eine Einsicht in die Lieferkette und wollen über Produktion und Herkunft der Produkte informiert werden. Die Blockchain als verteilte Datenbank mit außerordentlicher Datensicherheit, Verfügbarkeit von Informationen in Echtzeit im gesamten Netzwerk und hoher Verlässlichkeit bietet dabei die technologische Grundlage, die Transparenz in den Lieferketten zu erhöhen. So können Daten zu Emissionen, Arbeitsbedingungen, Materialherkunft und weiteren Nachhaltigkeitskriterien entlang der Lieferkette aufgenommen und verteilt werden.
Die Anforderungen von Anwendern und Lösungsanbietern an eine Blockchain-Applikation flossen in eine Referenzarchitektur für diese ein. Dabei wurden z. B. die Gestaltung von Schnittstellen, benötigte Daten und Zugangsrichtlinien definiert. Gemeinsam mit dem DIN wurden die Ergebnisse in eine Standardisierung überführt. Anschließend wurden Gestaltungsempfehlungen zur Integration einer Blockchain-Applikation abgeleitet und die Ergebnisse in Unternehmen validiert.
Die Referenzarchitektur dient der erleichterten Entwicklung und Implementierung von Blockchain-Applikationen und damit einer Reduzierung von Kosten, Risiken und Zeitaufwand für KMU. Dem Kunden wird ein besserer Zugang zu Informationen über die Herkunft seiner Produkte ermöglicht, um ökologisch sinnvolle und nachhaltige Kaufentscheidungen treffen zu können.
In diesem White Paper wird zunächst die Bedeutung von Nachhaltigkeit beschrieben und die neue CSRD-Berichtspflicht in einen größeren Zusammenhang gestellt. Anschließend wird aufgezeigt, wie ein ERP-System bei der Erstellung des CSRD-Berichts unterstützen kann. Mit einer Reihe verschiedener Praxisbeispiele wird das Thema veranschaulicht.
Process mining has emerged as a crucial technology for digitalization, enabling companies to analyze, visualize, and optimize their processes using system data. Despite significant developments in the field over the years, companies—notably small and medium-sized enterprises—are not yet familiar with the discipline, leaving untapped potential for its practical application in the business domain. They often struggle with understanding the potential use cases, associated benefits, and prerequisites for implementing process mining applications. This lack of clarity and concerns about the effort and costs involved hinder the widespread adoption of process mining. To address this gap between process mining theory and real-world business application, we introduce the “Process Mining Use Case Canvas,” a novel framework designed to facilitate the structured development and specification of suitable use cases for process mining applications within manufacturing companies. We also connect to established methodologies and models for developing and specifying use cases for business models from related domains targeting data analytics and artificial intelligence projects. The canvas has already been tested and validated through its application in the ProMiConE research project, collaborating with manufacturing companies.
Systematisation Approach
(2023)
Current megatrends such as globalisation and digitalisation are increasing complexity, making systems for well-founded and short-term decision support indispensable. A necessary condition for reliable decision-making is high data quality. In practice, it is repeatedly shown that data quality is insufficient, especially in master and transaction data. Moreover, upcoming approaches for data-based decisions consistently raise the required level of data quality. Hence, the importance of handling insufficient data quality is currently and will remain elementary. Since the literature does not systematically consider the possibilities in the case of insufficient data quality, this paper presents a general model and systematic approach for handling those cases in real-world scenarios. The model developed here presents the various possibilities of handling insufficient data quality in a process-based approach as a framework for decision support. The individual aspects of the model are examined in more detail along the process chain from data acquisition to final data processing. Subsequently, the systematic approach is applied and contextualised for production planning and supply chain event management, respectively. Due to their general validity, the results enable companies to manage insufficient data quality systematically.
For developing a European industrial cooperation and involvement in the furniture industry, the international research project INEDIT conducted a survey for furniture customers. By finding out the needs and wishes of the customer regarding innovative products and the production process the project will establish a new way for designing and producing furniture. Within INEDIT a platform is built on which customized, technologically innovative and sustainable furniture can be created and produced in a co-creation process. The furniture industry should thus become significantly more flexible, transparent and sustainable. Following the "do-it-together" approach, a business ecosystem will be generated which creates added value not only for customers but also for designers, suppliers and manufacturing companies. In order to involve the customer even more actively in the design process and the production, the platform will provide access to a mix of digital and physical services and is linked to all other stakeholders in the value chain. To match the platform and the process to the needs, wishes and demands of the customer an anonymous survey with 300 participants was developed and conducted. By analyzing the survey, important factors were found for buying and for using furniture considering new technological inventions (e.g. 3D-printing or smart objects), sustainability of the products and the production process. Furthermore, the potential customer-group and their usage of the do-it-together process and additional activities can be tightened.
In the last decade, enterprises realized the high value of data and learned to successfully utilize it for internal processes and business models, and they are trying to find more ways to acquire relevant data. Since enterprises are part of complex networks, the data from their partners and customers can also be beneficial: from adjusting the demand and supply to planning production and aligning capacities. One such example is adaptive process control: detailed material data from a supplier can be used to adjust process parameters in their production. This approach may be especially beneficial for the steel industry, as there is a possibility to adjust the material properties by changing the speed, force, or temperature in their own production processes. However, such an approach requires tight collaboration, e.g., regarding improving IT infrastructure, ensuring data acquisition and transfer and most importantly, the utilization of such data.
SynLApp: Assistenzsystem für die wechselseitige Synchronisation der Produktions- und Interlogistik zur Effizienzsteigerung von KMU
Ziel des Forschungsprojekts 'SynLApp' war die Optimierung der Schnittstelle Laderampe durch die Entwicklung einer Lösung zur Synchronisation von Produktions- und Interlogistik
Supply chains form the backbone of modern economies and therefore require reliable information flows. In practice, however, supply chains face severe technical challenges, especially regarding security and privacy. In this work, we consolidate studies from supply chain management, information systems, and computer science from 2010–2021 in an interdisciplinary meta-survey to make this topic holistically accessible to interdisciplinary research. In particular, we identify a significant potential for computer scientists to remedy technical challenges and improve the robustness of information flows. We subsequently present a concise information flow-focused taxonomy for supply chains before discussing future research directions to provide possible entry points.
Long-term production management defines the future production structure and ensures the long-term competitiveness. Companies around the world currently have to deal with the challenge of making decisions in an uncertain and rapidly changing environment. The quality of decision-making suffers from the rapidly changing global market requirements and the uniqueness and infrequency with which decisions are made. Since decisions in long-term production management can rarely be reversed and are associated with high costs, an increase in decision quality is urgently needed. To this end, four different applications are presented in the following, which support the decision process by increasing decision quality and make uncertainty manageable. For each of the applications presented, a separate digital shadow was built with the objective of being able to make better decisions from existing data from production and the environment. In addition, a linking of the applications is being pursued:
The Best Practice Sharing App creates transparency about existing production knowledge through the data-based identification of comparable production processes in the production network and helps to share best practices between sites. With the Supply Chain Cockpit, resilience can be increased through a data-based design of the procurement strategy that enables to manage disruptions. By adapting the procurement strategy for example by choosing suppliers at different locations the impact of disruptions can be reduced. While the Supply Chain Cockpit focuses on the strategy and decisions that affect the external partners (e.g., suppliers), the Data-Driven Site Selection concentrates on determining the sites of the company-internal global production network by creating transparency in the decision process of site selections. Different external data from various sources are analyzed and visualized in an appropriate way to support the decision process. Finally, the issue of sustainability is also crucial for successful long-term production management. Thus, the Sustainable Footprint Design App presents an approach that takes into account key sustainability indicators for network design. [https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/978-3-030-98062-7_15-1]
Massenproduktion und Massenkonsum waren gestern. Heute konzentrieren sich Unternehmen zunehmend auf Nachhaltigkeit, Effizienz und Individualität, um erfolgreich die Herausforderungen anzugehen, die durch den Klimawandel, Ressourcenknappheit sowie gestiegene regulatorische Nachhaltigkeitsanforderungen, etwa das Lieferkettensorgfaltsgesetz, entstehen. Die Grundlage dafür bildet ein nachhaltiges Produktionsmanagement, das alle Schritte des Wertschöpfungsprozesses integriert: die Auftragsabwicklung inkl. der Produktionsplanung und -steuerung sowie die dazugehörigen IT-Systeme. Eine losgelöste Betrachtung der wertschöpfenden Produktionsprozesse ist in der heutigen industriellen Praxis nicht mehr möglich, zu sehr greifen die Vorgänge der Auftragsabwicklung und dazugehöriger IT-Systeme, wie ERP, MES und Co., mittlerweile ineinander.
Das moderne Produktionsmanagement als Organisator der Entscheidungen und Prozesse in der industriellen Auftragsabwicklung ist ein zentraler Baustein zur Umsetzung der Nachhaltigkeitswende. Seine Aufgabe besteht darin, nachhaltige und kreislaufwirtschaftliche Prozesse durch den geeigneten Einsatz von effizienten IT-Systemlandschaften zu fördern und umzusetzen. Die Digitalisierung dient dabei als zentrales Element der Umsetzung ökonomischer, ökologischer und sozialer Unternehmensziele.
Daten als Ressource
(2023)
Obwohl immer mehr Unternehmen den Wert von Daten für sich entdecken und intern zu nutzen beginnen, wird dem Datenaustausch und der Datenmonetarisierung bisher wenig Aufmerksamkeit geschenkt. In diesem Beitrag werden die Kernergebnisse der Acatech-Expertise zu Aufbau, Nutzung und Monetarisierung der industriellen Datenbasis vorgestellt.
„Promovieren? Promovieren!" Mit diesem Slogan wirbt das FIR an der RWTH Aachen in seinen Stellenanzeigen für die industrienahe Promotion am Forschungsinstitut. Was junge Hochschulabsolvent:innen der Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften dazu motiviert, diesen Weg zu gehen, welche Erfahrungen sie am FIR machen und welche Perspektiven die Mitarbeit sowie die Promotion am FIR für ihre zukünftige Karriere eröffnet, beantworteten Dr. Jana Frank, ehemals Bereichsleiterin Dienstleistungsmanagement am FIR und heute 'Country Business Head' für Singapur und Malaysia bei der Henkel AG & Co. KGaA sowie Antoine Gaillard, seit Februar 2022 wissenschaftlicher Mitarbeiter des FIR an der RWTH Aachen im Bereich Produktionsmanagement.
Gesamtziel des Forschungsprojekts war es, durch den Einsatz der Blockchaintechnologie die Transparenz und Sicherheit der Prozesse und Strukturen der Lebensmittelproduktion und -logistik zu erhöhen. So sollte eine hochauflösende Rückverfolgbarkeit ermöglicht und gleichzeitig Fälschungssicherheit sichergestellt werden.
Die Ergebnisse des Vorhabens bieten für Unternehmen, neben der erhöhten Transparenz und Sicherheit, die Basis für neue Produkte und Geschäftsmodelle, einen Nachweis der technischen Machbarkeit einer Blockchain in der Rückverfolgung von Lebensmitteln und einen Ansatz zur nachhaltigen Stärkung von Kundenbeziehungen.
In short-term production management of the Internet of Production (IoP) the vision of a Production Control Center is pursued, in which interlinked decision-support applications contribute to increasing decision-making quality and speed. The applications developed focus in particular on use cases near the shop floor with an emphasis on the key topics of production planning and control, production system configuration, and quality control loops.
Within the Predictive Quality application, predictive models are used to derive insights from production data and subsequently improve the process- and product-related quality as well as enable automated Root Cause Analysis. The Parameter Prediction application uses invertible neural networks to predict process parameters that can be used to produce components with desired quality properties. The application Production Scheduling investigates the feasibility of applying reinforcement learning to common scheduling tasks in production and compares the performance of trained reinforcement learning agents to traditional methods. In the two applications Deviation Detection and Process Analyzer, the potentials of process mining in the context of production management are investigated. While the Deviation Detection application is designed to identify and mitigate performance and compliance deviations in production systems, the Process Analyzer concept enables the semi-automated detection of weaknesses in business and production processes utilizing event logs.
With regard to the overall vision of the IoP, the developed applications contribute significantly to the intended interdisciplinary of production and information technology. For example, application-specific digital shadows are drafted based on the ongoing research work, and the applications are prototypically embedded in the IoP.
Crises are becoming more and more frequent. Whether natural disasters, economic crises, political events, or a pandemic - the right action mitigates the impact. The PAIRS project plans to minimize the surprise effect of these and to recommend appropriate actions based on data using artificial intelligence (AI). This paper conceptualizes a cascading model based on scenario technique, which acts as the basic approach in the project. The long-term discipline of scenario technique is integrated into the discipline of crisis management to enable short-term and continuous crises management in an automated manner. For this purpose, a practical crisis definition is given and interpreted as a process. Then, a cascading model is derived in which crises are continuously thought through using the scenario technique and three types of observations are classified: Incidents, disturbances, and crises. The presented model is exemplified within a non-technical application of a use case in the context of humanitarian logistics and the COVID-19 pandemic. Furthermore, first technical insights from the field of AI are given in the form of a semantic description composing a knowledge graph. In summary, a conceptual model is presented to enable situation-based crisis management with automated scenario generation by combining the two disciplines of crisis management with scenario technique.
Smart Speaker
(2023)
Intelligente, mit dem Internet verbundene Lautsprecher inklusive Spracherkennung sowie -steuerung – sogenannte Sprachassistenzsysteme oder Smart Speaker – sind in immer mehr Privathaushalten zu finden. Mittlerweile ist bei jedem vierten deutschen Bürger mindestens ein Smart Speaker vorhanden. Auch im industriellen Kontext existiert eine Vielzahl von interagierenden Anwendungen, daher kann die Erweiterung der Anwendungen um die Sprachtechnologie wesentliche Wertschöpfungspotenziale hervorbringen. Forschungsziel war die Identifikation und Bewertung von nutzenstiftenden Einsatzszenarien von Sprachassistenzsystemen mit hinterlegter Datenverarbeitung und Informationsgenerierung in KMU des Maschinen- und Anlagenbaus.
Numerous start-ups and now even some major corporates are currently trying to improve visibility and foresight in the manufacturing industry through connected supply chains, or in other words, through increased data sharing. This study strives to support companies in leveraging the potential of increased data sharing in supply chain collaborations. Despite the great potential of digitizing manufacturing and automated data sharing throughout the supply chain, most companies are not yet able or willing to implement this kind of openness. The main reason for this lack of transparency in the supply chain is the high complexity and high cost of the required interfaces. In practice, instead of automated and extensive data sharing, companies exchange spreadsheets and PDFs with minimum information. This study supports companies in the pre-stage before automated data sharing is technically implemented. We find that building trustful relationships is a necessary step towards extended and automated data sharing. Moreover, we find that social capital provides a means to partially compensate for a lack of automation in terms of shortening lead times and dealing with disruptions. Introducing a supply chain collaboration typology and showcasing descriptive and qualitative results for 36 firms, we show how to navigate the frontend of the Internet of Production.
Daten sind das neue Öl. Aber wie werden die Potenziale der Daten in Industrie 4.0 genutzt? In der neuen Expertise des Forschungsbeirats Industrie 4.0 untersuchten der FIR an der RWTH Aachen und das Industry 4.0 Maturity Center den Aufbau, die Nutzung und die Monetarisierung der industriellen Datenbasis. Mithilfe einer Umfrage sowie Experteninterviews ermittelte das Projektteam den aktuellen Stand und die Herausforderungen deutscher Unternehmen hinsichtlich der Nutzung und der wirtschaftlichen Verwertung von industriellen Daten. Darauf aufbauend wurden Handlungsoptionen dazu erarbeitet, wie produzierende Unternehmen den Nutzungsgrad ihrer Datenbasis erhöhen sowie Potenziale bei der Monetarisierung ausschöpfen können. Darüber hinaus gibt die Studie Impulse dazu, welchen Beitrag Politik, Wissenschaft und Verbände leisten können.
Die neue Expertise des Forschungsbeirats Industrie 4.0 bei der acatech beschäftigt sich mit der Frage, wie hiesige Unternehmen ihre Datenbasis aufbauen, nutzen und monetarisieren. Aus Umfrage-Erkenntnissen haben die Experten Handlungsoptionen abgeleitet, mit denen Firmen ihre Daten Schritt für Schritt in den Dienst der eigenen Wertschöpfung stellen können.
Forschungsarbeit trägt wesentlich der Weiterentwicklung und Adoption neuer Technologien bei. Oftmals werden in Forschungsprojekten jedoch spezifische Ergebnisse im wissenschaftlichen Kontext erarbeitet, die für themenfremde Interessenten nicht immer leicht verständlich beziehungsweise zugänglich sind. Damit Unternehmen einen Mehrwert aus den Ergebnissen der Forschungsprojekte beziehen können, müssen die Ergebnisse für den Transfer in die Industrie entsprechend vorbereitet werden. Daher spielen der Wissenstransfer und die gewählte Methode des Transfers eine große Rolle.
Implementierung von Manufacturing Execution Systems basierend auf Industrie-4.0-Reifegradmodellen
(2022)
Steigende Kundenanforderungen hinsichtlich Qualität, Lieferzeit und Termintreue führen zur steigenden Dynamisierung der Märkte. Unternehmen stehen dabei vor der Herausforderung, die externe Dynamisierung und die daraus resultierenden, unternehmensinternen Herausforderungen zu bewältigen. Hierbei stellt die vierte industrielle Revolution einen möglichen Befähiger zur Bewältigung der zunehmenden externen und internen Herausforderungen dar. Zur Umsetzung der Vision von Industrie 4.0 existieren verschiedene Rahmenwerke, jedoch sind in Unternehmen bisweilen nur vereinzelt Use-Cases sowie Leuchtturmprojekte umgesetzt worden. Eine durchgängige, unternehmensweite Umsetzung der Rahmenwerke steht bis heute aus. Für eine digitale Unterstützung in der Produktion und den angrenzenden Bereichen des Produktionsmanagement stellen Manufacturing-Execution-Systeme (MES) ein mögliches Informationssystem dar. ME-Systeme sind bereits erprobt und haben sich durch die stetige Weiterentwicklung als marktreife Lösung zur Umsetzung von Industrie-4.0-Ansätzen etabliert. Für Unternehmen stellen Implementierungsprojekte von ME-Systemen häufig strategische Projekte mit Bezug zu Industrie 4.0 dar. Durch die Anzahl an betroffenen Unternehmensfunktionen und eingebundenen Stakeholder sind sie – wie andere IT-System-Einführungsprojekte – häufig komplex. Auf Grund des modularen, funktionalen Aufbaus der ME-Systeme sowie möglicher Lerneffekte und der frühzeitigen Ausschöpfung des Systemnutzens bietet sich die sukzessive, also schrittweise, Implementierung an. In der Praxis wird dies häufig als Vorgehen gewählt, wodurch Unternehmen vor der Herausforderung stehen, die Implementierungsreihenfolge – also zeitliche Abfolge und Ort der zu implementierende Funktionsmodule – zu bestimmen.
Zur Unterstützung der Unternehmen bei der Implementierung von ME-Systemen wird in dieser Dissertationsschrift daher das Ziel verfolgt,
ein Vorgehensmodell zur sukzessiven Implementierung, basierend auf Industrie-4.0-Reifegradmodellen, zu entwickeln. Mit der umfangreichen
Analyse der Wechselwirkungen zwischen den betroffenen Kernaufgaben eines Unternehmens, den MES-Funktionen sowie den Zielen der digitalen Transformation wird den Anwender:innen mit dieser Dissertationsschrift nun ein Reifegradmodell sowie ein anwendbares Vorgehen zur Verfügung stellt. Dieses befähigt sie, eine nutzenzentrierte, sukzessive Einführung von MES unternehmensspezifisch zu strukturieren.
SCM-Software ist heute zur Unterstützung der übergreifenden Herstellabwicklung zwischen den Unternehmen bzw. Unternehmensstandorten etabliert. Der Blick in die Praxis verdeutlicht allerdings unterschiedlichste Leitideen, Anforderungsschwerpunkte und Lösungsansätze. Außerdem setzen die Softwareanbieter verschiedenste Branchenund Funktionsschwerpunkte, was die Vergleichbarkeit zusätzlich einschränkt. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über ein SCM-Funktionsmodell zur durchgängigen standortübergreifenden und -internen Herstellabwicklung zur Bewertung der verfügbaren SCM-Software.
Besonders in den letzten Krisen konnte die Anfälligkeit unserer gesamten Wert-schöpfungsnetzwerke beobachtet werden. Auch, wenn sich alle Krisen im Detail fundamental unterscheiden, haben alle Eines gemeinsam: eine frühzeitige Risiko-bewertung sowie eine gezielte Reaktion sind zur Bewältigung einer Krise notwen-dig. Um dies zu ermöglichen, wird im Forschungsprojekt PAIRS (Privacy-Aware, In-telligent and Resilient CrisiS Management) eine szenariobasierte Krisenmanage-mentplattform entwickelt, in welcher auf Basis von hybriden KI-Methoden Krisen identifiziert und deren Entwicklung antizipiert werden können. Hierfür wurden ver-schiedene Anwendungsfälle erfasst und deren domänenübergreifenden Wechselwirkungen systematisch untersucht.