Open-Access-Beiträge

Produktionssimulationen sind u. a. aufgrund des Wissenstransfers zwischen dem Domänenexperten und dem Simulationsspezialisten mit einem erheblichen Aufwand verbunden. Für kleine und mittlere Unternehmen stellt dies oftmals eine wirtschaftliche Hürde bei der Nutzung der Simulation dar. In diesem Beitrag wird eine Methode für eine softwaregestützte Zusammenarbeit des Produktionsexperten mit dem Simulationsspezialisten vorgestellt, die zu einer erheblichen Aufwandsreduzierung führt. Damit können die Vorteile der Simulation bereits bei geringen Optimierungspotenzialen wirtschaftlich genutzt werden.

Auf Basis von 36 aktuellen Literaturquellen wurden zehn Erfolgskriterien für Innovationen ermittelt. Die am häufigsten genannten Erfolgsfaktoren sind dabei zum einen das Verständnis gelebter Innovation als fester Bestandteil der Unternehmenskultur und deren feste Verankerung auf der strategischen, taktischen und operativen Ebene, sowie die gezielte Förderung von Kundenorientierung in allen Abteilungen.

Die Entwicklung von Textilprodukten ist mit hohem Material-, Zeit-, Personal- und Kostenaufwand verbunden. Bisher ist der Entwicklungsprozess geprägt von einer empirischen Vorgehensweise, die auf dem Knowhow langjähriger Fachkräfte beruht. Dieses Expertenwissen ist kaum dokumentiert und damit nicht beliebig abrufbar und reproduzierbar. Aufgrund des Fachkräftemangels und der Altersstruktur der Beschäftigten in der Textilbranche ist der langfristige Wissenstransfer gefährdet. Eine verlässliche Dokumentation der Prozesse durch digitale Zwillinge würde dem entgegenwirken. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Entwicklung Experimentierbarer Digitaler Material-(EDMZ) und Prozesszwillinge (EDPZ) sowie deren Einsatz zur Realisierung eines digitalen Produktentwicklungsprozesses, was die Ramp-Up-Phase beschleunigt und die Entwicklungskosten um bis zu 60 % reduzieren kann.

Das Wire Arc Additive Manufacturing, kurz WAAM, ist ein additives Fertigungsverfahren, welches metallische Bauteile auf Grundlage des Lichtbogenschweißens fertigt. Additive Fertigung ist laut DIN EN ISO/ASTM 52900 ein Prozess, welcher Bauteile aus 3D-Modelldaten schichtweise herstellt. Die grundlegenden Komponenten sind ein Schweißgerät, welches die benötigte Energie zum Schmelzen des Metalldrahts in den Prozess einbringt sowie eine Führungsmaschine, welche die vorgegebene Geometrie des Bauteils abfährt. Anwendungsbereiche sind Rapid Prototyping und Tooling, Direct Manufacturing und Additive Repair. Die größten Vorteile stellen die kostengünstige Anlagentechnik und die hohen Abscheidungsraten dar. Nachteilig am Verfahren sind die mangelnde Prozessstabilität und Wiederholgenauigkeit. Der Beitrag soll dazu dienen, den Fertigungsprozess des WAAM-Verfahrens übersichtlich darzustellen, und dabei auf die komplexen Wechselwirkungen eingehen.

Der vorliegende Beitrag behandelt das Konzept des Industrial Metaverse und seine potenziellen Auswirkungen auf die produzierende Industrie. Dabei werden zunächst die Möglichkeiten des Industrial Metaverse allgemein erläutert und anschließend mögliche resultierende Funktionalitäten für die Produktionstechnik entlang des Lebenszyklus dargestellt. Für die beiden Themenfelder „Synthetische Datengenerierung“ und „Virtuelle Qualifizierung“ werden die Implikationen des Industrial Metaverse intensiver betrachtet.

Veränderungen im wirtschaftlichen Umfeld erzeugen immer wieder neue Herausforderungen für Unternehmen. So sind eine regelmäßige Prüfung der Positionierung gegenüber Wettbewerbern, eine Adaption aufkommender Innovationen und die Sicherung von Wettbewerbsvorteilen unabdingbar. Zur Berücksichtigung solcher Veränderungen ist ein vollumfängliches Wissen über die eigenen Prozesse und eine damit einhergehende hohe Transparenz der Ablauforganisation des Unternehmens notwendig. Der Prozess, dargestellt in einer auf Modellen basierenden Dokumentation, nimmt dabei als Abbildung der Tätigkeiten einen bedeutenden Stellenwert ein. Die Anwendung einer Modellierungssprache aus dem Bereich der semantischen Standardisierung verhilft den modellierten Prozessen zu einer hohen Transparenz und Nachvollziehbarkeit.

Energieintensive Unternehmen stehen durch globale Entwicklungen vor Herausforderungen bei Preisen und Versorgungssicherheit, während Kunden mehr Informationen zu Energiekennzahlen und CO₂-Emissionen verlangen. Eine energiedatenbasierte Simulationsmethode extrahiert aktuelle und historische Daten aus dem EDMS, erstellt einen energetischen digitalen Schatten und ermöglicht Simulationen der Energiebedarfe, Optimierung der Produktionsplanung und chargen- sowie produktscharfe Ressourcenpässe.

Insbesondere kleine und mittlere Unternehmen stehen noch immer vor der Herausforderung des digitalen Wandels. Reifegradmodelle bieten eine Möglichkeit, die Ist-Situation innerhalb des Unternehmens zu erfassen, und unterstützen die Bildung einer Industrie 4.0-Vision. Um die Überführung dieser Vision in konkrete Entscheidungsschritte zu ermöglichen, wird in dem vorliegenden Beitrag eine Methodik vorgestellt, mit der Unternehmen sich eine Roadmap für die Gestaltung des digitalen Wandels erarbeiten können.

Unternehmen streben aufgrund einer erhöhten Wahrnehmung von Risikoauswirkungen und steigenden Zwischenfällen eine resilientere Gestaltung ihrer Lieferketten an. Für die Steigerung der Resilienz können verschiedene Maßnahmen eingesetzt werden. Deren expliziter Beitrag zur Resilienz kann zwar über eine parallele Berechnung mehrerer Kennzahlen erfolgen. Um ein Benchmarking oder einen Vergleich von Lieferketten zu ermöglichen, werden numerische Indizes vorgestellt, welche die Kennzahlen zu einem Wert verdichten. Dies ermöglicht es, Potenziale zur Steigerung der Resilienz zu identifizieren oder unterschiedliche Maßnahmen in einer Lieferkette zu vergleichen. Dabei besitzen die Indizes unterschiedliche Zielsetzungen, da verschiedene Bewertungsverfahren und Quellen zur Quantifizierung verwendet werden. Um einen geeigneten Index zu finden, wird der jeweilige Anwendungskontext der Indizes diskutiert.

Im Folgenden soll die Verbesserung der Resilienz in der Logistik im Gegensatz zum Lean Management analysiert werden. Dabei werden zunächst mögliche Erfolgsfaktoren der Resilienz identifiziert, darunter Agilität, Redundanz in Form von Kapazitätsreserven, Prozesstransparenz, Management von Personal und Risiko, Supply Chain Management und die Bildung von Liquiditätsreserven. Durch acht persönliche Interviews bei marktführenden Logistikunternehmen sollen genannte Erfolgsfaktoren geprüft werden. Ziel ist folglich die Identifizierung von Best-Practice-Ansätze zur Verbesserung der Resilienz sowie die Untersuchung möglicher Konflikte mit den Zielen des Lean Managements.