Open-Access-Beiträge

Additive Fertigungsverfahren, umgangssprachlich auch 3D-Druck genannt, gehören seit einigen Jahren zu den Megatrends der modernen industriellen Fertigung. Vielfältige, branchenspezifische Anforderungsprofile führten so zu einer großen Anzahl an unterschiedlichen additiven Fertigungsverfahren und -verfahrensvarianten mit großer Werkstoffvielfalt. Bei erfolgreicher Identifikation der jeweils geeigneten Technologie ermöglicht deren Einsatz dem Anwender Vorteile wie Funktionsintegration, Leichtbau oder Effizienzsteigerungen. Allerdings stehen viele additive Fertigungsverfahren vor technologischen und vor allem wirtschaftlichen Herausforderungen, die ihren breiten industriellen Einsatz zum aktuellen Zeitpunkt hemmen. Hier bietet die innovative Lithography-based Metal Manufacturing-Technologie (LMM) neue Möglichkeiten und Chancen, insbesondere für die wirtschaftliche Herstellung von kleinen und kleinsten metallischen Präzisionsbauteilen mit hohen Genauigkeitsanforderungen.

Viele Industrieunternehmen sind auf der Suche nach neuen Strategien für eine zukunftsichernde Produktentwicklung. Die Ursache hierfür liegt in verschiedensten Herausforderungen und Trends der heutigen Arbeitswelt. Hierzu zählen die zunehmende Vernetzung der Wirtschaft, die Individualisierung und schnelle Änderung von Kundenwünschen, die Verbreitung moderner Informations- und Kommunikationstechnologien sowie die immer kürzer werdenden Innovations- und Technologielebenszyklen. Die heutige Entwicklungsumgebung in Unternehmen, mit meist starren Abteilungsstrukturen, geringer Kommunikation mit den Kunden und zwischen den Abteilungen sowie der späten Auslieferung von fertig entwickelten Produkten wird den Anforderungen nicht mehr gerecht. In diesem Zusammenhang rücken agile Vorgehensweisen gepaart mit additiven Fertigungsverfahren in den Fokus der Entwicklung.

Das Zeitalter der Digitalisierung ist geprägt durch einen erhöhten Wettbewerb. Eine Chance bei steigendem Wettbewerb erfolgreich zu bestehen, liegt daher nur in der durchgängigen Digitalisierung von Produktionsunternehmen. Dieser Beitrag widmet sich der Gestaltung einer dreistufigen generischen Unternehmensmodellplattform Industrie 4.0, die die Durchgängigkeit von Prozessen vom Kunden bis zum Lieferanten auf allen Unternehmensebenen in den Mittelpunkt stellt. Es folgt eine Übersicht der Transformationsschritte zur Bewertung und Gestaltung des Fortschritts auf dem Weg zum digitalisierten Produktionsunternehmen.

Der Einsatz bewährter Prinzipien und Methoden des Lean-Managements in der Unternehmens-IT kann inzwischen als machbar und sinnvoll angesehen werden. Für eine Anwendung in der Breite fehlt es jedoch bisher an einer direkten Verknüpfung zwischen Lean-Werkzeugen und den Problemstellungen in modernen IT-Abteilungen. Im Rahmen der durchgeführten Expertenbefragung kann in diesem Zusammenhang gezeigt werden, dass einzelne Lean-Methoden sowohl gezielt in konkreten Handlungsfeldern der IT eine positive Wirkung erzielen können, als auch, dass bestimmte IT-Teilbereiche im Gesamten vom Einsatz etablierter Lean-Methoden profitieren können.

Der Beitrag beschreibt die Konzeption und Durchführung und bietet einen Einblick in die ersten Ergebnisse einer Untersuchung mit experimentellem Design in einer simulierten Prozessumgebung im Forschungs- und Anwendungszentrum Industrie 4.0 in Potsdam. Im Mittelpunkt stehen Anlernprozesse im Bereich der Einfacharbeit (Helfertätigkeiten) und ihre Gestaltung durch den Einsatz digitaler Assistenzsysteme. In der Arbeitsforschung finden sich Hinweise darauf, dass mit dem Einsatz dieser Systeme Prozesswissen verloren geht, im Sinne einer guten Kenntnis des gesamten Arbeitsprozesses, in den die einzelnen Tätigkeiten eingebettet sind. Das kann sich als Problem erweisen, vor allem wenn unvorhersehbare Situationen oder Fehler eintreten. Um die Rolle von Prozesswissen beim Einsatz von digitalen Assistenzsystemen zu untersuchen, wird im Experiment eine echte Fabriksituation simuliert. Die Probanden werden über ein Assistenzsystem Schritt für Schritt in ihre Aufgabentätigkeit angelernt, einem ...

In der Prozesstechnik denkt man in Produktionsoperationen, die von Sensoren und Aktoren gesteuert bzw. geregelt werden. Und jede Realisierung von Stoffumwandlung basiert auf einem physischen Substrat, was in gleicher Weise für lebende Systeme und ihr Verhalten gilt. Unterschieden werden in dem Beitrag drei Systemebenen: die Funktionsebene, das Interface zur Umwelt und die kognitive Ebene . Mithilfe dieser drei Ebenen lässt sich der Lernzyklus bzw. der bisherige sehr gut veranschaulichen. Vergleicht man in dieser Unterscheidungsweise intelligentes Verhalten von Menschen mit den technischen Entwicklungsstufen Maschinisierung, Automatisierung, Regelung und Deep Learning, dann wird das in der kybernetisch-soziologische Systemtheorie gängige Merkmal „“ verständlich. Daraus wird der Schluss gezogen, dass wir im Rahmen einer digitalisierten Kultur von Produktion und Organisation mit einem auf Silizium-Basis (SI) rechnen sollten. Um diese Analogie hervorzuheben, bezeichnen wir das vom ...

Der Beitrag stellt eine Methode zur systematischen Auswahl von Anwendungen eines „Digitalen Zwillings“ für ein Produkt eines Herstellers vor. Ausgehend von einer von diesem Produkt unabhängigen Recherche von Realisierungen „Digitaler Zwillinge“ werden Anwendungsfälle für das Produkt spezifiziert und ausgewählt. Die Recherche ist Grundlage der Methode, die unterteilt in drei Phasen eine detaillierte Modellierung dieser Anwendungen ermöglicht. Ergebnis dieser Modellierung ist ein tiefgehendes Verständnis der Anwendungsfälle selbst und ihrer Anforderungen, speziell Informationsforderungen, an den „Digitalen Zwilling“ des Produkts. Diese Erkenntnisse ermöglichen im Weiteren eine effiziente Konzeptionierung und Implementierung des virtuellen Abbilds des Produkts und können Grundlage der Optimierung der bestehenden Wertschöpfungskette sein.

Kollaborierende Roboter (sog. Cobots) gelten als Zukunftstechnologie für produzierende Unternehmen. Sie zeichnen sich durch die Fähigkeit aus, eine sichere Hand-in-Hand-Zusammenarbeit mit Menschen ohne physische Trennung zu ermöglichen. In der Praxis finden sich zwar erste Anwendungsfälle, in denen Menschen mit Cobots interagieren, nur selten handelt es sich dabei allerdings um Kollaboration im engeren Sinne. Entsprechend stellt sich die Frage, welche Rolle die Kollaborationsfähigkeit von Cobots in der unternehmerischen Praxis spielt und wodurch der Mangel an kollaborierenden Anwendungsfällen begründet ist. Antworten darauf lieferten qualitative empirische Untersuchungen bei vier kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) im Rahmen des BMBF-Verbundprojekts ProBot.

Der Einfluss der Digitalisierung auf Wirtschaft und Gesellschaft ist omnipräsent und kann nicht losgelöst von der Debatte zur nachhaltigen Entwicklung betrachtet werden. Vor dem Hintergrund von Industrie 4.0 bietet das betriebliche Nachhaltigkeitsmanagement (BNM) besonderes Potenzial, sich den Themen nachhaltiges Wirtschaften und Digitalisierung aus Perspektive der Unternehmen zu nähern. Ein digitalisiertes Nachhaltigkeitsmanagement in industriellen Unternehmen mit Informationen zu unterstützen, bedarf jedoch einer Durchgängigkeit von Informationen. Um diese zu erreichen und zugleich Informationen aus verschiedenen Disziplinen zu integrieren, sind Methoden der Wissensrepräsentation geeignet. Aktuelle Herausforderungen und Ansätze für die Entwicklung eines offenen und konzeptionellen BNM-Modells werden in diesem Beitrag vorgestellt.

Blockchain ist als Plattform für den Austausch von Daten nach wie vor in aller Munde. Entscheidend für die Akzeptanz der Technologie im geschäftlichen Kontext ist allerdings die Wahrung von Geschäftsgeheimnissen bzw. die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben wie der Datenschutzgrundverordnung. Die Blockchain-inhärente Sichtbarkeit aller gespeicherten Daten für alle Teilnehmer, wegen der die Plattform letztlich eingesetzt wird, kann dabei zum Problem werden. In der Praxis werden deshalb verschiedene Verfahren eingesetzt, um Daten vor unbefugtem Zugriff zu schützen, ohne dabei die Vorteile einer verteilten Datenbankstruktur einzubüßen. In diesem Beitrag stellen wir entsprechende Verfahren vor und berichten von den Erfahrungen des HANSEBLOC-Projekts, das die Nutzung von Blockchain für den Datenaustausch im Logistikbereich untersucht.