Produktionsmanagement
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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)
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.
Die vorliegende Arbeit liefert einen Beitrag zur systematischen Untersuchung der Aufgaben und Prozesse der Produktionsplanung und -steuerung im Kontext von Industrie 4.0. Der Schwerpunkt liegt dabei insbesondere auf der Rolle des Menschen in diesem Zusammenhang. Hierfür wird zunächst ein Beschreibungsmodell für die Aufgaben der Produktionsplanung und -steuerung entwickelt. Die Aufgabenreferenzsicht des Aachener PPS-Modells bildet dabei den Ordnungsrahmen des Beschreibungsmodells. Darauf aufbauend werden Merkmale und Merkmalsausprägungen zur Beschreibung der Produktionsplanung und -steuerung identifiziert und beschrieben. Anschließend erfolgt die Entwicklung eines Reifegradmodells für die Produktionsplanung und -steuerung. Grundlage des Reifegradmodells bildet der ‚acatech Industrie 4.0 Maturity Index‘. Nach der Herleitung der Reifegradstufen werden die zuvor identifizierten und beschriebenen Merkmalsausprägungen den einzelnen Reifegradstufen zugeordnet. Im Anschluss erfolgt die Entwicklung eines reifegradbasierten Referenzmodells für die Prozesse der Produktionsplanung und -steuerung unter besonderer Berücksichtigung der Verteilung der Aufgaben zwischen Mensch und betrieblichem Anwendungssystem. Das Referenzmodell ermöglicht eine Erklärung der Aufgaben der Mitarbeiter*innen und der betrieblichen Anwendungssysteme auf zuvor definierten Reifegradstufen.
Weiterhin liegt das Ziel dieser Arbeit in der zielgerichteten Unterstützung des Menschen in der Produktionsplanung und -steuerung. Um dieses Ziel zu erreichen, wird ein Gestaltungsmodell für lernunterstützende Applikationen für Produktionsplanungs- und -steuerungssysteme entwickelt. Hierfür werden zunächst im Kontext des Internet of Production die Einsatzmöglichkeiten von Apps als Ergänzung zu bestehenden betrieblichen Anwendungssystemen aufgezeigt. Anschließend wird das Gestaltungsmodell für lernunterstützende Applikationen für Produktionsplanungs- und -steuerungssysteme entwickelt, das eine zielgerichtete Unterstützung des Menschen in der Produktionsplanung und -steuerung ermöglicht.
(Quelle: https://www.apprimus-verlag.de/gestaltungsmodell-zur-lernunterstutzenden-erweiterung-von-produktionsplanungs-und-steuerungssystemen.html)
Im Zuge der fortschreitenden Globalisierung ist die Steigerung der Leistungsfähigkeit für produzierende Unternehmen von zunehmender Relevanz. Im Laufe der Jahrzehnte haben Unternehmen diverse Maßnahmen ergriffen, um die eigene Leistungsfähigkeit zu steigern. Hierzu existieren verschiedene Methoden, welche unter dem Begriff „Performance-Management“ zusammengefasst werden können. Durch die Anwendung dieser Methoden konnten in der Vergangenheit umfassende Leistungssteigerungen erreicht werden. Aufgrund veränderter Rahmenbedingungen sind die klassischen Methoden der Leistungssteigerung, welche vor allem unternehmensinterne Faktoren adressieren, jedoch nicht mehr zielführend. So fokussieren Unternehmen z. B. aufgrund steigender Kundenanforderungen zunehmend die eigenen Kernkompetenzen und lagern andere Wertschöpfungsaktivitäten aus. Dies führt zu einer sinkenden Fertigungstiefe der Unternehmen bei gleichzeitig steigender Komplexität der Wertschöpfungsnetzwerke. Die zunehmende unternehmensübergreifende Verflechtung erhöht die Relevanz des Supply-Chain-Managements für den Leistungserstellungsprozess produzierender Unternehmen und erfordert eine Erweiterung des Betrachtungsbereichs bei Optimierungsinitiativen.
Daher wird durch die Dissertationsschrift das Ziel verfolgt, eine kennzahlenbasierte Bewertungsmetrik leistungsbestimmender Faktoren in Supply-Chains von Industriebetrieben zu entwickeln. Durch diese Bewertungsmetrik sollen Unternehmen dazu befähigt werden, Leistungssteigerungspotenziale unter Berücksichtigung von Supply-Chain-bedingten Einflussfaktoren identifizieren zu können. Hierzu werden zunächst relevante Schlüsselkennzahlen zur Beschreibung der operativen Leistungsfähigkeit ermittelt sowie Unternehmens- und Supply-Chain-Eigenschaften in Bezug auf die operative Leistungsfähigkeit charakterisiert. Darauf aufbauend erfolgen die Selektion und Analyse der leistungsbestimmenden Faktoren der Schlüsselkennzahlen. Zur Bestimmung des Supply-Chain-Einflusses auf die Leistungsfähigkeit werden die leistungsbestimmenden Faktoren hinsichtlich der Einflussart in die Kategorien Unternehmensinterner, Supply-Chain-bedingter und Exogener Einfluss eingeteilt. Anschließend werden auf Basis dieser Erkenntnisse typenspezifische Bewertungsmetriken entwickelt. Durch die Entwicklung einer Vorgehensweise wird abschließend eine anwenderspezifische Nutzung der erarbeiteten Erkenntnisse sichergestellt. (Quelle: Einband)
Die Variantenfließfertigung erlaubt die wirtschaftliche, weil weitestgehend standardisierte, Herstellung kundenindividueller Produkte in hoher Stückzahl. Die zielkonforme Gestaltung der Prozesse der Produktionsplanung und –steuerung ist dabei jedoch äußerst anspruchsvoll. In dieser Dissertation wird ein Referenzprozessmodell für die Reihenfolgeplanung der Variantenfließfertigung entwickelt und um ein praxisorientiertes Vorgehen zur unternehmensspezifischen Konfiguration ergänzt.
Trotz technischer Möglichkeiten für eine hochfrequentere Planung werden noch immer nächtliche IT-Planungsläufe zur „Aktualisierung“ von Daten in der PPS durchgeführt. Produzierende Unternehmen sind nicht in der Lage zu bewerten, in welcher Häufigkeit Planungsläufe durchzuführen und welche Rahmenbedingungen dazu notwendig sind. Ergebnisse dieser Arbeit sind eine Unterstützung zur Bewertung der Häufigkeit von Planungsläufen sowie Gestaltungsempfehlungen für relevante Rahmenbedingungen der PPS.
Die zunehmende Konkurrenz auf dem Markt des Maschinen- und Anlagenbaus führt zu Preiskämpfen zwischen den Anbietern und somit zu sinkenden Margen, die durch den Verkauf von Maschinen und Anlagen erzielt werden können. Eine Lösung zur Kompensation dieser Auswirkung stellt der Verkauf produktbegleitender datenbasierter Dienstleistungen dar. Diese ermöglichen basierend auf Daten, die während des User-Cycles einer Maschine oder Anlage erzeugt werden, neue Geschäftspotentiale für den Maschinen- und Anlagenbauer zu schaffen. Entscheidend für die Realisierung der entsprechenden Dienstleistungen ist dabei der Übergang von Daten und Informationen der Maschinen oder Anlagen bzw. Betreiber zu den Herstellern. Basierend auf diesen können die Maschinen- und Anlagenbauer wiederum durch Auswertung oder Analyse mehrwertschaffende Dienstleistungen wie beispielsweise Instandhaltungsmaßnahmen, bedarfsgerechte Betriebsmittelbereitstellungen oder Maschinenoptimierungen anbieten. Zuverlässige Informationen spielen hierbei eine zentrale Rolle, denn nur wenn diese zur Verfügung stehen, können gute und objektive Entscheidungen getroffen werden. Für die Umsetzung fließen zwangsweise Daten und Informationen vom Betreiber der Maschinen oder Anlagen ab, was bei einer Vielzahl von Unternehmen zu einer großen Skepsis führt. Etablierte Technologien wie die Cloud schaffen dabei nur beschränkt die Kompensation und den Aufbau fehlenden Vertrauens, weswegen diese nicht oder nicht umfassend eingesetzt werden und das Potential datenbasierter Dienstleistungen in der Praxis nicht umfangreich freigesetzt wird. Die Blockchain-Technologie kombiniert Ansätze aus akademischen Disziplinen wie der Kryptografie, dem Netzwerk- und Datenbankmanagement sowie dem Design wirtschaftlicher Anreizmechanismen. Sie stellt durch ihre Eigenschaften der Transparenz, Dezentralität, Sicherheit und Unveränderbarkeit eine Lösung für die beschriebenen Probleme dar und schafft eine technologiebasierte Kontrolle. Die Umsetzung bzw. Gestaltung eines blockchainbasierten Systems bietet jedoch vielseitige technische Gestaltungsfreiheiten, die eine hohe Auswirkung auf die tatsächliche Eignung für den jeweiligen Einsatzfall haben. Daraus resultierend wird in dieser Dissertationsschrift das Ziel verfolgt, Gestaltungsempfehlungen zur blockchainbasierten Maschinen- und Anlagenanbindung auf Basis der Anforderungen datenbasierter Dienstleistungen zu erarbeiten.
Die industrielle Entwicklung der vergangenen Jahre hat insbesondere dazu geführt, dass sich Produkte und Dienstleistungen der produzierenden Industrie stärker an den individuellen Kundenbedürfnissen orientieren. Die Marktentwicklungen verlangen daher insbesondere an Hochlohnstandorten spezifische Differenzierungsstrategien und einen hohen Grad an Flexibilität. All dies führt zu immer komplexeren Produkt- und Fertigungsstrukturen, kürzeren Entwicklungszyklen sowie dem vermehrten Auftreten von Änderungsanfragen.
Die Handhabung von Änderungen an Produkten und Prozessen stellt für viele Unternehmen schon heute häufiger den Normalzustand als die Ausnahme dar. So ist insbesondere auf eine effiziente Handhabung des Änderungsmanagementprozesses zu achten, um schnellstmöglich die Ausrichtung an neu auftretende Anforderungen zu gewährleisten. Durch eine mangelnde Integration der im Einsatz befindlichen betrieblichen Anwendungssysteme ist es den meisten Entscheidungsträgern im Änderungsmanagementprozess jedoch nicht möglich, ihre Entscheidung datenbasiert und objektiv zu treffen. Digitalisierungstrends führen somit nicht zu erhofften Synergieeffekten im Bezug auf die Handhabung von Änderungsanfragen. Da das größte Potenzial für die Unterstützung der industriellen Praxis im Bewertungsprozess einer Änderungsanfrage liegt, ist es das Ziel dieser Dissertationsschrift, die Welt der betrieblichen Anwendungssysteme mit dem Bewertungsprozess zu verknüpfen. Somit sollen Synergieeffekte bei der datenbasierten Bewertung von Änderungsanfragen genutzt werden können sowie die Effizienz im Bewertungsprozess gesteigert werden. Die objektivierte und beschleunigte datenbasierte Bewertung von Änderungsanfragen führt somit zu einer vermehrten Nutzung dieser. Unternehmen wird es somit zukünftig besser möglich sein, sich schnell an neuen Anforderungen auszurichten und Wettbewerbsvorteile zu erzielen.
Gestaltungsmodell zur Steigerung der Regelbarkeit von Produktionsplanungs- und -steuerungssystemen
(2020)
Die Dynamik der Märkte erfordert die Zunahme der Flexibilität der Produktionsprozesse. Als zentrale Herausforderung für Unternehmen gilt es, auf valider Informationsbasis Entscheidungen wesentlich schneller und agiler treffen zu können. Speziell im Umfeld der Produktion wird dies zukünftig auf Basis der geregelten Rückführung von Echtzeitinformationen erfolgen, welche in den entsprechenden PPS-Systemen verarbeitet werden zur Schaffung von Visibilität, Transparenz und Prognostizierbarkeit.
Die Blockchain-Technologie gilt als eine der großen Errungenschaften der Informationstechnologie, ist in ihren Eigenschaften und Ausprägungen bis dato jedoch kaum wissenschaftlich aufgearbeitet. Die in dieser Dissertationsschrift ausgearbeitete Morphologie der Blockchain-Technologie schafft eine wissenschaftlich fundierte generisch gültige Strukturierung ebenjener. Zudem wird die Technologie für die Anwendung im Supply-Chain-Management gestaltet.