Resiliente Produktionssysteme gestalten und planen
P. Nyhuis – Institut für Fabrikanlagen und Logistik (IFA), Produktionstechnisches Zentrum Hannover (PZH), Leibniz Universität Hannover
Die zunehmende Dynamik und Volatilität des Geschäftsumfelds resultierten in einer gesteigerten Unsicherheit. Produzierende Unternehmen sehen sich in der VUKA-Welt, geprägt durch Volatilität, Unsicherheit, Komplexität und Ambivalenz, mit der Notwendigkeit kontinuierlicher Anpassung konfrontiert. Eine präzise Vorhersage zukünftiger Marktentwicklungen sowie daraus resultierender unternehmerischer Anpassungen ist jedoch nicht möglich. Um in diesem Umfeld wettbewerbsfähig zu bleiben und die Marktposition nachhaltig zu sichern, muss die Veränderungsfähigkeit integraler Bestandteil der Produktionssysteme sein. In Anbetracht der geschilderten Umstände erfährt der Aufbau resilienter Produktionssysteme, die auch bei unvorhersehbaren Marktveränderungen effiziente Abläufe gewährleisten, bei Unternehmen eine zunehmende Bedeutung. S. 1
Risikoabhängige Auswahl der Veränderungsfähigkeitsarten
P. Nyhuis, M. Bleckmann, M. Demir, T. Jahangirkhani, A. Wenzel, M. Schmidt – IFA, Leibniz Universität Hannover
Produzierende Unternehmen müssen sich in der dynamischen VUKA-Welt kontinuierlich anpassen, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Die Arten der Veränderungsfähigkeit Flexibilität, Robustheit, Resilienz und Wandlungsfähigkeit unterstützen Fabriksysteme dabei. Bisher wurden diese jedoch inkonsistent definiert und angewendet. Daher liefert dieser Beitrag klare Definitionen und integriert die Fähigkeiten in den Risikomanagementprozesse, um eine anwendungsspezifische Auswahl sicherzustellen. Dies erlaubt eine wirtschaftlich effiziente Aktivierung der Veränderungsfähigkeitsarten je nach Risiko und beachtet das Zusammenwirken auf verschiedenen Fabrikebenen. S. 2
doi.org/10.37544/1436-4980-2025-01-02-6
Fabrik für die Kreislaufwirtschaft
L. Philipp, M. Schmidt – IFA, Leibniz Universität Hannover
Der Übergang von der linearen Wirtschaft zur Kreislaufwirtschaft muss erfolgen, um dem Klimawandel entgegenzuwirken und eine effizientere Ressourcennutzung zu gewährleisten. Neben den veränderten Anforderungen an die Produkte, wie etwa die Demontagefähigkeit, stehen Fabriken und deren Gestaltung vor neuen Herausforderungen und Anforderungen. Im Rahmen dieses Beitrages wird ein erster Ansatz vorgestellt, mit dem Anforderungen aus der Kreislaufwirtschaft an die Fabrik identifiziert werden können. S. 11
doi.org/10.37544/1436-4980-2025-01-02-15
Fabrikplanung für die Re-Assembly
G. Schuh, E. Schukat, N. Lehde genannt Kettler, F. von Danwitz – WZL der RWTH Aachen University
Die Re-Assembly ist ein Befähiger der Upgrade-Circular-Economy. Neue Funktionen werden in das Produkt nach dessen End-of-Use integriert, um neue vollständige Nutzungszyklen zu ermöglichen. Allerdings birgt die Re-Assembly inhärente Unsicherheiten, die die Planung von Fabriken grundlegend verändern. Dieser Beitrag skizziert ein Konzept zur dynamischen Dimensionierung und Strukturierung von Fabriken, um erhöhte Anpassungsgeschwindigkeiten durch proaktive Rekonfiguration zu ermöglichen. S. 17
doi.org/10.37544/1436-4980-2025-01-02-21
Re-X-Assessment
G. Schuh, S. Schmitz, A. Hermann, T. Hommen, F. Wintzer – Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen
Produzierende Unternehmen sehen sich mit zunehmenden Herausforderungen konfrontiert. In diesem Beitrag wird eine Vorgehensweise zur Bewertung der Upgrade-Circular-Economy-Fähigkeit vorgestellt. Im Rahmen dieses Vorgehens werden Produkte, Prozesse und Planung analysiert, um Handlungsempfehlungen für die Einführung einer Re-Assembly abzuleiten. Ein Bestandteil des Vorgehens sind Demontage-Workshops, für die die Re-X-Assessment-Linie der DFA-Demonstrationsfabrik Aachen eine geeignete Infrastruktur aufgebaut hat. S. 26
doi.org/10.37544/1436-4980-2025-01-02-30
Kreislauforientierte Produktarchitekturen
G. Schuh, A. Keuper, F. Hellwig, C. Ruschitzka – WZL der RWTH Aachen
Um den Herausforderungen des Klimawandels und der Ressourcenknappheit zu begegnen, müssen Konzepte der Kreislaufwirtschaft für neue Produkte etabliert werden. Bestehende Produktarchitekturen erschweren eine zirkuläre Wertschöpfung, weshalb neue Konzepte zur Gestaltung und Modularisierung nötig sind. Dieser Beitrag bewertet Ansätze zur Schaffung zirkulärer Produkte und entwickelt darauf aufbauend eine Methodik für die Modularisierung von Produktarchitekturen. S. 34
doi.org/10.37544/1436-4980-2025-01-02-38
Upgrade Engineering: Der neue ganzheitliche Ansatz
F. Schuldt, G. Schuh, R. Schrank – FIR e. V. an der RWTH Aachen
Unternehmen stehen zunehmend unter Druck, nachhaltig zu handeln. Gesellschaftliche Erwartungen, strenge gesetzliche Vorschriften und wirtschaftliche Zwänge führen zu Zielkonflikten, etwa zwischen ökonomischer und ökologischer Nachhaltigkeit. Dieser Beitrag definiert das Konzept des Upgrade Engineering, das technische Upgrades mit wirtschaftlicher und ökologischer Wertsteigerung verbindet. Die Nutzung dieses Konzepts soll Unternehmen helfen, den geschilderten Konflikt langfristig aufzulösen. S. 42
doi.org/10.37544/1436-4980-2025-01-02-46
Ökologische Innovationsbewertung am Beispiel von Tailored Forming
J. Schneider, M. Schmidt, P. Nyhuis – IFA, Leibniz Universität Hannover
Die Entwicklung von Innovationen ist für Unternehmen essenziell. In diesem Beitrag wird eine quantitative Methode zur Bewertung nachhaltiger Werttreiber vorgestellt und auf die Innovation „Tailored Forming“ angewandt. Die Auswertung zeigt Optimierungspotenziale auf, mit denen die Innovation aus einer nachhaltig wertorientierten Perspektive verbessert werden kann. S. 49
doi.org/10.37544/1436-4980-2025-01-02-53
Soziotechnisches Informationssystem für resiliente Produktion
N. Fjodorovs, S. Panz; P. Harder – FIR e. V. an der RWTH Aachen; IPH Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH
Unternehmensresilienz gewinnt angesichts globaler Unsicherheiten an Bedeutung. Um auf externe Veränderungen und Krisen zu reagieren, müssen Unternehmen ihre Prozesse und Strukturen flexibel anpassen. In diesem Beitrag werden die relevanten Elemente des soziotechnischen Systems im Kontext von IT-Systemen identifiziert und definiert. Das Modell unterstützt Unternehmen dabei, die Komplexität von IT-Systemen zu durchdringen und resilienzfördernde Anpassungen effektiv umzusetzen. S. 58
doi.org/10.37544/1436-4980-2025-01-02-62
Erfolgsfaktoren für Blockchain Anwendungen in modernen Lieferketten
N. Künster, F. Schmidt, D. Palm – ESB Business School, Hochschule Reutlingen
Nachverfolgungssysteme sind wichtig für das Management interner und externer Erwartungen in globalen Lieferketten. Diese werden komplexer und dynamischer. Viele wissenschaftliche Publikationen sehen in der Blockchain-Technologie eine Möglichkeit, dezentrale Tracking-Systeme in globalen Lieferketten zu implementieren. In der Praxis sind kaum erfolgreiche Anwendungen zu beobachten. Dieser Beitrag arbeitet die Gründe hierfür in Form von Herausforderungen und Erfolgsfaktoren von Blockchain-Systemen in globalen Lieferketten heraus. S. 66
doi.org/10.37544/1436-4980-2025-01-02-70
Künstliche Intelligenz und Produktionssteuerung
D. Kiefer, F. Grimm, J. Höllig, C. Van Dinther, T. Straub, G. Bitsch – ESB Business School, Reutlingen University
Lange Rüstzeiten beeinträchtigen den CNC-Werkzeugbau. Sie führen zu Lieferverzögerungen und Produktionsengpässen, höheren Produktionskosten, limitierter Auftragsflexibilität, höheren Lagerkosten und ungenutzten Marktchancen. Erklärbare KI-Modelle identifizieren Muster in langen Rüstzeiten und zeigen Ansatzpunkte für Verbesserungen auf. So steigern sie die Effizienz und senken die Kosten. S. 72
doi.org/10.37544/1436-4980-2025-01-02-76
Anwendung von Künstlicher Intelligenz in der Intralogistik
C. K. Merz, M. Glattes – Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart
Die Intralogistik stellt ein bedeutendes Anwendungsfeld für KI dar. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer empirischen Online-Umfrage zum Thema KI in der Intralogistik vorgestellt. Der Fokus liegt auf der Darstellung des Status quos bei Anwendungsfällen, der Auswahl und den Hemmnissen von KI-Anwendungen. Neben der Präsentation der wichtigsten Ergebnisse der Umfrage werden Handlungsempfehlungen aus den gewonnenen Erkenntnissen abgeleitet. S. 79
doi.org/10.37544/1436-4980-2025-01-02-83
5G-basierte Steuerungsauslagerung für mobile Robotik
T. Lackner, J. Hermann, D. Palm – ESB Business School, Hochschule Reutlingen
Private 5G-Campusnetzwerke bieten eine zuverlässige Kommunikationslösung für Autonome Mobile Roboter, insbesondere durch hohe Upload-Raten und niedrige Latenzen. Der Beitrag untersucht die Auslagerung rechen- und energieintensiver Steuerungsprozesse von Roboterflotten über private 5G-Netze. Ziel ist eine höhere Energieeffizienz und optimierte Einsatzzeiten. S. 86
doi.org/10.37544/1436-4980-2025-01-02-90
KPI-Standard-Set im Shopfloor-Management
S. Seifermann, J. Kraft; M. Müller – Hochschule Mannheim; SFM-Systems GmbH, Darmstadt
Bei der Ersteinführung und Weiterentwicklung von Shopfloor-Management fehlen standardisierte Kennzahlen. Kennzahlensysteme auf Werkstattebene sind in der Auswahl, Sondierung und Spezifikation relevanter Kennzahlen mit einem hohen Zeit- und Personalaufwand verbunden. Um den Aufwand zu senken, wird ein KPI-Standard-Set vorgestellt, mithilfe dessen eine Grundlage geschaffen wird. Die Bereitsstellung eines passenden KPI-Frameworks ermöglicht eine effiziente und unternehmensspezifische Konfiguration. S. 92
doi.org/10.37544/1436-4980-2025-01-02-96
Potenzialanalyse zum Thema Co-Produktion
G. Schuh, B. Haase, J. M. Schäfer, M. Oly, M. Borutta – WZL der RWTH Aachen
Das volatile Marktumfeld produzierender Unternehmen erfordert ein resilientes Produktions- und Lieferkettensystem, um im Spannungsfeld der bestehenden Einflussfaktoren wirtschaftlich agieren zu können. Die Co-Produktion bietet produzierenden Unternehmen großes Potenzial, um durch Integration der Kunden in die wertschöpfenden Prozesse die Resilienz ihrer Produktion zu steigern. Dazu wird eine Vorgehensweise für eine Potenzialanalyse hergeleitet, die das Potenzial der Co-Produktion durch additive Fertigung in diesem Spannungsfeld bewertet. Die Ergebnisse sollen interessierten Unternehmen die Potenziale der Co-Produktion aufzeigen. S. 106
doi.org/10.37544/1436-4980-2025-01-02-110
Hybrid-additive Fertigung mittels Auftragschweißen
E. T. Koopmann, F. Landwehr, C. Kaminsky; H. Zeidler – Mercedes-Benz AG Werk Sindelfingen; Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Maschinenelemente, Konstruktion und Fertigung
Die steigende Nachfrage nach Produktindividualität in der Automobilindustrie generiert neue Anforderungen an die Komplexität der Werkzeuge. Speziell für der Herstellung von Werkzeugkomponenten weist dabei die hybrid-additive Fertigung mittels Laserauftragschweißen ein großes Potenzial auf. Zur Vorhersage von im Prozess auftretenden Verformungen und Eigenspannungen wird in dieser Arbeit ein Finite-Elemente-Modell in Ansys entwickelt und anhand von experimentellen Versuchen validiert. S. 114
