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For most industries, Artificial Intelligence (AI) holds substantial potentials. In the last decades, the extent of data created worldwide is exponentially increasing, and this trend is likely to continue. However, despite the prospects, many companies are not yet using AI at all or not generating added value. Often, an AI project does not exceed its pilot phase and is not scaled up. The problems to create value from AI applications in companies are manifold, especially since AI itself is diverse and there is no ‘one size fits all’ approach. One often stated obstacle, why many AI projects fail, is a missing AI strategy. This leads to isolated solutions, which do not consider synergies, scalability and seldom result in added value for the company. To create a company-specific AI strategy with a top-down approach, a generic but holistic framework is needed. This paper proposes a strategic AI procedure model that enables companies to define a specific AI strategy for successfully implementing AI solutions. In addition, we demonstrate in this paper how we apply the introduced strategic AI procedure model on an AI-based flexible monitoring and regulation system for power distribution grid operators in the context of an ongoing research project.
Schwerwiegende Gesundheits- und Wirtschaftskrisen wie die Weltfinanzkrise (ab 2007) oder die Covid-19-Pandemie im Jahr 2020 haben aufgezeigt, in welch turbulentem Umfeld sich die globalisierte Welt heutzutage befindet und wie schnell gewohnte Abläufe in Wertschöpfungsketten unterbrochen und angepasst werden müssen. Die alltäglichen Anforderungen in dem sich immer schneller wandelnden digitalen Zeitalter wachsen stetig und sind komplexer denn je.
Unternehmen sind angehalten, immer kurzzyklischer auf sich ändernde
Bedingungen und Störungen zu reagieren und strategische Entscheidüngen
zur Gestaltung von Wertschöpfungsketten zu treffen. Nur mithilfe
einer umfassenden Datengrundlage und -kommunikation kann die strategische Planung der Supply-Chain effektiv erfolgen und somit die benötigte Robustheit und Agilität ermöglicht werden.
Recent developments have demonstrated the challenges and impacts of disruptions in supply chains. Current disruptions especially affected procurement and have indicated a lack of resilience. Resilience aims at being prepared, decreasing the impact, and enabling fast reactions and adaption in case of disruptions. The systematic design of resilience in procurement is significantly influenced by proactive and strategic actions before disruptions occur. Thus, the procurement strategy plays a major role when increasing resilience. The procurement strategy is influenced by various factors. Thus, a data-based approach for its systematic design is required. Based on the vision of the Internet of Production (IoP), this paper presents a data-based approach for designing procurement strategies. The IoP is a framework that enables cross-domain collaboration by providing semantically adequate and contextual data from production, development, and usage in real-time at an appropriate granularity. The paper aims at analyzing the state of the art regarding the design of procurement strategy in uncertain environments and the identification of success-critical purchased articles. Based on this, an approach is developed that is structured along the action research cycle and uses CRISP-DM to further detail the different steps. Through the use of these frameworks, both practical applicability and objective evaluation are ensured. The proposed approach thus allows the systematic evaluation of purchased articles regarding supply risks and lies the foundation for the adaption of the procurement strategy. The resulting approach is the foundation for future practical application of different use cases. As one central use case for the presented approach, the paper introduces the textile industry and its supply chains.
In the food industry, a very large potential of data ecosystems is seen, in which data is understood, exchanged and monetized as an economic asset. However, despite the enormous economic potential, companies in the food industry continue to rely on traditional, product-oriented business models. Existing data in the value chain of industrial food production, e.g., in harvesting, logistics, and production processes, is primarily used for internal optimization and is not monetized in the form of data products. Especially the pricing of data products is a key challenge for data-based business models due to their special characteristics compared to conventional, analog offerings and multiple design options. The goal of this work is therefore to solve this issue by developing a framework that allows the identification of pricing models for data products in the industrial food production. For this purpose, following the procedure of typology formation, essential design parameters and the respective characteristics are derived. Furthermore, three types for pricing models of data products are shown. The results will serve not only stakeholders in the food industry but also manufacturing companies in general as input for an orientation of their databased business models.
Manufacturing companies are constantly increasing their efforts in the subscription business, also known as product-as-a-service business, offering usage and outcome based solutions (value-in-use) instead of transactional services and products (value-in-exchange). Customers are becoming contractual subscribers of the solution in return for recurring, performance-related payments. To address arising, inevitable challenges like (1) reducing customer churn, (2) increasing usage intensity and outcome quality, (3) ensuring the adoption of product and software releases as well as (4) fostering customer loyalty, leading manufacturing companies are setting up a new organizational, customer-facing unit, called Customer Success Management (CSM). This unit has its origins in the software-as-a-service business, operating next to established entities like sales, key account management and customer service. Since there are currently no holistic models for an end-to-end description of CSM-tasks in the manufacturing industry, this paper contributes to a taskoriented reference model, using a grounded theory approach, examining both manufacturing and software companies. Containing a reference framework with 8 main tasks, 17 basic tasks and 76 elementary tasks, the reference model supports manufacturing companies in adapting and customizing a company-specific CSM concept.
Eine Herausforderung für produzierende Unternehmen in der Entwicklung intelligenter Produkte besteht darin, dass die Zielstellung, die mit einem intelligenten Produkt verfolgt wird, nicht expliziert ist. Zudem ist oftmals nicht spezifiziert, in welchem Anwendungsfall ein intelligentes Produkt agieren soll. Produzierende Unternehmen benötigen Unterstützung, um eine zielorientierte und folglich wirtschaftliche Melioration existierender Produkte zu gewährleisten. Ebendiese Melioration wird im Kontext von intelligenten Produkten als Smartifizierung bezeichnet und stellt damit einen Entwicklungsprozess dar, der ein bestehendes Produkt als Ausgangssituation im Sinne einer Anpassungskonstruktion expliziert. Die originäre Produktfunktion wird folglich nicht verändert, sondern das Produkt um digitale Funktionen und Dienstleistungen erweitert. Der Artikel befasst sich daher erstens mit der Beschreibung generischer Ziele für den Einsatz intelligenter Produkte im Maschinenbau. Eine Zusammenstellung und Erläuterung solcher Ziele unterstützt Unternehmen, eine Präzisierung der Zielfestlegung in der Initiierungsphase eines Smartifizierungsprojekts durchzuführen. Zweitens wird unter Anwendung der Ziel-Mittel-Beziehung ein Anwendungsfall intelligenter Produkte beschrieben. Abschließend werden beide Aspekte in einer Methode zusammengefasst, wie mittels Ziel- und Anwendungsfallbetrachtung Anforderungen abgeleitet und wie diese Elemente in Vorgehensmodelle der Produktentwicklung eingebettet werden können. Exemplarisch wird anhand einer Stanzmaschine aufgezeigt wie die Methode und die sich daraus ableitenden Ergebnisse im Smartifizierungsprozess zur Entwicklung einer intelligenten Stanzmaschine eingesetzt werden.
Towards a Methodology to Determine Intersubjective Data Values in Industrial Business Activities
(2021)
This paper contributes to a valuation framework for valuing data as an intangible asset. Especially those industrial manufacturers developing and delivering holistic digital solutions are limited in calculating the true business value of data initiatives. Since the value of data is strongly dependent on the respective use case, a completely objective valuation is not possible. This complicates decision-making on the internal side regarding investments in digital transformation, and on the external side to communicate existing benefits to third parties via financial reporting. Therefore, the target is to design a valuation framework that allows industrial manufacturers to determine an intersubjective, i.e., traceable and transparent, data value. In order to develop a framework that can be applied in practice, the approach is based on industrial case study research.
In the age of digitalization, manufacturing companies are under increased pressure to change due to product complexity, growing customer requirements and digital business models. The increasing digitization of processes and products is opening up numerous opportunities for mechanical engineering companies to exploit the resulting potential for value creation. Subscription business is a new form of business model in the mechanical engineering industry, which aims to continuously increase customer benefit to align the interests of both companies and customers. Characterized by a permanent data exchange, databased learning about customer behavior, and the transfer into continuous innovations to increase customer value, subscription business helps to make Industry 4.0 profitable. The fact that machines and plants are connected to the internet and exchange large amounts of data results in critical information security risks. In addition, the loss of knowledge and control, data misuse and espionage, as well as the manipulation of transaction or production data in the context of subscription transactions are particularly high risks. Complementary to direct and obvious consequences such as loss of production, the attacks are increasingly shifting to non-transparent and creeping impairments of production or product quality, which are only apparent at a late stage, or the influencing of payment flows. A transparent presentation of possible risks and their scope, as well as their interrelationships, does not exist. This paper shows a research approach in which the structure of subscription models and their different manifestations based on their risks and vulnerabilities are characterized. This allows suitable cyber security measures to be taken at an early stage. From this basis, companies can secure existing or planned subscription business models and thus strengthen the trust of business partners and customers.
Mehr als nur ein Hype
(2021)
Blockchain-Lösungen sind bisher vor allem im Finanzbereich bekannt und erfolgreich. Doch ihre unbestreitbaren Vorteile bieten weit darüber hinaus Potenzial und machen sie auch für industrielle Anwendungen interessant. Vor allem Lieferketten mit ihren komplexen Strukturen, vielen Beteiligten sowie verschiedensten Material-, Informations- und Finanzströmen lassen sich mit der Technologie erheblich effizienter gestalten.
"New Service-Work"
(2021)
Durch die Corona-Krise befinden wir uns auf einmal alle in einer völlig neuen Arbeitswelt. Innerhalb kürzester Zeit waren Unternehmen im Service gezwungen, Antworten für – vielleicht auch manchmal schon länger bestehende Fragen – rund um das Thema „New Work“ zu finden. Daher hat sich der KVD in den vergangenen Monaten im Rahmen einer ausgewiesenen Expertenrunde aus Praxis und Forschung mit dem Thema „New Service-Work“ auseinandergesetzt. Vor dem Hintergrund der aktuellen Herausforderungen haben wir die zentralen Handlungsfelder für die Umsetzung dieser neuen Arbeitswelt einmal intensiver beleuchtet. In über 25 digitalen Treffen wurden die Chancen, Risiken oder auch Hemmnisse zu den jeweiligen Handlungsfeldern intensiv diskutiert und aufbereitet. Mit einigen aktuellen, innovativen Lösungsansätzen aus unseren Mitgliedsunternehmen hoffen wir, auch Ihnen erste Hinweise oder Impulse geben zu können, wie auch bald in Ihrem Unternehmen „New Service-Work“ Einzug halten könnte.
Als Beispiel einer globalen Krisensituation zeigt die COVID-19-Pandemie eindrucksvoll die Schwachstellen heutiger Wertschöpfungsnetzwerke. Vor dem Hintergrund zunehmend komplexer und vernetzter Wertschöpfungsnetzwerke steigt für Unternehmen die Bedeutung einer resilienten Gestaltung derselben. Dabei wird davon ausgegangen, dass ähnliche Krisensituationen in Zukunft häufiger auftreten werden. Ziel dieser Expertise ist es, Unternehmen bei der Identifikation von Potenzialen und Maßnahmen für die resiliente Gestaltung ihrer Wertschöpfungsnetzwerke zu unterstützen.
Erfolgreiche Serviceinnovation im Zeitalter industrieller, datenbasierter Dienstleistungen unterscheidet sich deutlich von bisherigen Ansätzen der klassischen Dienstleistungsentwicklung. Diese Erkenntnis konnte aus einem breit angelegten Benchmarking in der deutschen Industrie gewonnen werden. Die Benchmarking-Studie identifizierte besonders erfolgreiche Unternehmen, deren Methoden und Ansätze zur Gestaltung innovativer Dienstleistungen in Form von Fallstudien im Detail untersucht wurden. Als Kernergebnis ergeben sich sechs Prinzipien, die erfolgreiche Serviceinnovation für datenbasierte Dienstleistungen auszeichnen.
Electricity generated by wind turbines (WT) is a pillar of the transition to renewable energy [1]. In order to economically utilize WTs, operating and maintenance costs, which account for 25% of total electricity generation costs in onshore WTs, are a focus of cost reduction activities [2]. A prescriptive maintenance approach can support in achieving this goal. Prescriptive maintenance is a maintenance approach, where asset condition data is collected and analyzed to recommend specific actions to prevent breakdowns and reduce downtimes. However, the processing and analysis of data is quite complex. Especially unstructured data (such as comments of service technicians in free text fields) is often left unused, as companies, mostly SMEs lack the capacity to carry out these analyses. In this work we propose an approach to utilize the information from service reports, maintenance reports as well as status records from SCADA systems for the development of a prescriptive maintenance approach to onshore WTs. To achieve this, an ontology was utilized in this approach to codify implicit knowledge of service technicians and aid in making unstructured data usable for further analysis. The ontology was used to link historical service and maintenance reports with status codes, thus enabling automated analysis. In interviews with WT topic experts and through further research, damage mechanisms and corresponding maintenance measures were identified and a measure catalogue was developed to support service and maintenance activities. The recognition of the root cause of problems allows for a prescriptive maintenance approach that recommends targeted actions to reduce downtimes and optimize maintenance activities, it also allows to effectively control the outcome of maintenance activities and optimize their execution.
Das Gegenteil von Theorie ist die Praxis. So sagt man landläufig und unterstellt damit oft, dass wissenschaftliche Erkenntnisse nicht immer für den Alltag taugen. Dass Theorie aber nicht gleich Theorie ist und Wissenschaft und Praxis trotz aller Unterschiedlichkeit aufeinander angewiesen sind, darauf weist das FIR an der RWTH Aachen schon mit der Auflösung seines Akronyms hin: „Forschung. Innovation. Realisierung.“ Hier zielen alle Forschungsaktivitäten darauf ab, Lösungen für reale Herausforderungen aus der Praxis zu schaffen, die am Ende auch umsetzbar sind. Eine nutzenbringende Verbindung zwischen den beiden scheinbar so unterschiedlichen Welten ist dafür unabdingbar und diese Lücke schließt das FIR mit Industriekooperationen, Wissens und Technologietransfer sowie Weiterbildungsangeboten auf vielen Ebenen. Nicht zuletzt positionierte sich das FIR als leitendes Institut des Clusters Smart Logistik auf dem RWTH Aachen Campus und füllt diese Rolle seit über 10 Jahren erfolgreich aus.
Blockchain-Lösungen sind bisher vor allem im Finanzbereich bekannt
und erfolgreich. Doch ihre unbestreitbaren Vorteile bieten weit darüber
hinaus Potenzial und machen sie auch für industrielle Anwendungen
interessant. Vor allem Lieferketten mit ihren komplexen Strukturen,
vielen Beteiligten sowie verschiedensten Material-, Informations- und
Finanzströmen lassen sich mit der Technologie erheblich effizienter
gestalten.
Künstliche Intelligenz (KI) hat sich über die letzten Jahre stetig zu einem Thema mit strategischer Priorität für Unternehmen entwickelt. Das zeigt sich nicht zuletzt in der gesteigerten Investitionsbereitschaft deutscher Unternehmen in KI-Projekte. Wirtschaftliche Akteure haben erkannt, dass durch eine sinnvolle Nutzung von KI-Technologien Wettbewerbsvorteile erzielt werden können. Die vorliegende Studie legt das Augenmerk auf den industriellen Einsatz einer KI-Technologie, die bereits heute von vielen Unternehmen erfolgreich genutzt wird: Die natürliche Sprachverarbeitung (engl. Natural Language Processing, kurz NLP). Die wirtschaftlichen Potenziale der Technologie liegen dabei in ihrer Fähigkeit, betriebliche Abläufe zu automatisieren und die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine zu verbessern und zu vereinfachen. Ziel der Studie ist es, die Potenziale der NLP-Technologie für Unternehmen nutzbar zu machen, indem konkrete Anwendungsfälle und allgemeine Handlungsempfehlungen sowie Nutzen und Risiken aufgezeigt werden.
Pricing for Smart-Product-Service-Systems in Subscription Business Models for Production Industries
(2021)
In the production industry, subscription business models have the potential to create long-term relationships where a supplier provides a continuous value-oriented service to a customer based on digitalisation. Monetising this increase in value through pricing represents a central challenge for suppliers in subscription business. Unlike the current dominant transactional business, the focus of pricing is on the value-in-use of the customer (e.g. on the increase in output for the customer). In this regard, there is so far no pricing approach for practice that allows the linking of the performance data of the customer with the periodically charged price. However, in subscription businesses, such an approach is required to create win-win situations for the customer and supplier through continuous performance improvement. Therefore, this paper develops a novel process model for pricing of smart-product-service-systems in subscription business for production industries. This process can serve as basis for suppliers of subscriptions in the production industry to align pricing with the created value-in-use. In the long term, this allows companies to systematically develop their pricing to monetise the potential of digitalisation.
Die Globalisierung und der steigende Wettbewerbsdruck erfordern, dass Supply Chains heutzutage komplexe Anforderungen erfüllen. Dabei müssen sie gleichzeitig flexibel genug sein, um an kurzfristige Veränderungen angepasst werden zu können. Ein unternehmensübergreifender Datenaustausch ermöglicht den Akteuren durch schnelle Informationsweitergabe über auftretende Ereignisse entlang der Supply Chain, dynamisch auf aktuelle Gegebenheiten zu reagieren und dadurch hervorgerufene mögliche Schäden zu minimieren. Auch wenn viele Unternehmen mit der Bereitstellung von Daten noch zurückhaltend sind, gehen die Vorteile des Datenaustauschs weit über die Verkürzung der Reaktionszeit hinaus.
The Impact Of Manufacturing Execution Systems On The Digital Transformation Of Production Systems
(2021)
With the focus of manufacturing companies on the digital transformation, Manufacturing Execution Systems are market-ready, modular software solutions for manufacturing companies to integrate the value-adding and supporting processes horizontal and vertical in the company. Companies, especially small and mediumsized companies, face high internal and external costs for the implementation of the MES modules. An advantage of MES is the possibility to implement the systems in a continually, module-by-module approach, with the benefit of timely distributed investments. By realizing fast improvements, companies can use the benefits for further module implementations. This paper proposes a maturity model to measure the impact of an MES on the digital transformation of the company’s production systems. The model fulfils two purposes. The first, companies can measure the impact based on the difference between its current maturity index and the potential index of an implemented MES. The second is, the user can identify what impact an MES has in general on the digital transformation since the developed maturity model is derived from an established industry 4.0 maturity model. The development of the maturity model is based on the methodologies of AKKASOGLU and focuses on the further development of an established model. As an outlook, the application of the model will be described briefly. The proposed maturity model can directly be used by practitioners and offers implications for further development of MES functionalities.