Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb Volume 114 Issue 11

Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb

Volume 114 Issue 11

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KI – eine günstige Alternative?

December 2, 2019

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December 2, 2019

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Dimensionierung der Werksgröße mittels Methoden der Digitalen Fabrik

Florian Broß, Markus Nadj, Philipp Michaeli, Gunther Reinhart December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Die Dimensionierung der Werksgröße ist ein elementarer Schritt im Fabrikplanungsprozess und entscheidet über das notwendige Investitionsvolumen und die spätere Effizienz der Fabrik. Um die steigenden Anforderungen an die Dimensionierung in Bezug auf die Planungsgenauigkeit und -geschwindigkeit zu erfüllen, wird die Dimensionierung zunehmend durch Methoden der Digitalen Fabrik unterstützt. Die Mehrstufigkeit des Dimensionierungsvorgehen und die Vielzahl an Methoden und Modellen der Digitalen Fabrik erfordern eine genauere Betrachtung der Einsatzmöglichkeiten. Unterstützt durch eine Industrieanwendung wird ein Vorgehen zur Dimensionierung aufgezeigt, das dem Planer den gezielten Methodeneinsatz ermöglicht.

Berücksichtigung von Oberflächeneigenschaften in der CAD/CAM-Kette

Berend Denkena, Marc-André Dittrich, Julia Huuk December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Obwohl die Oberflächenrauheit ein funktionsbestimmendes Maß für spanend hergestellte Bauteile darstellt, wird sie bis heute nicht in der CAD/CAM-Kette berücksichtigt. In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, die aus im CAD-Modell hinterlegten Rauheitswerten einen geeigneten Vorschub beim Schaftfräsen ableitet. Hierfür wird eine technologische NC-Simulation zur geometrischen Rauheitsbestimmung verwendet. Der Vergleich simulierter und gemessener Rauheitswerte zeigt, dass bei mittleren bis hohen Vorschüben eine Genauigkeit von ca. 80 Prozent erreicht wird.

Process Mining im Prototypenbau

Günther Schuh, Jan-Philipp Prote, Andreas Gützlaff, Sven Cremer, Seth Schmitz December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Im Zuge anhaltender Produktindividualisierung und immer kürzer werdenden Produkteinführungszeiten hat die hochiterative Produktentwicklung zunehmend an Bedeutung gewonnen. Eine damit einhergehende kontinuierliche Integration von Kundenwünschen führt zu steigenden Planungsaufwänden, da beispielsweise Montageplanungsdokumente aufgrund von Produktänderungen häufig angepasst werden müssen. Um diese Aufwände zu reduzieren, wurde eine Process-Mining-Vorgehensweise entwickelt, um manuellplanerische Tätigkeiten durch wertschöpfende Tätigkeiten im Prototypenbau zu ersetzen und automatisiert Montageplanungsdokumente zu erstellen und auszuwerten. Zusätzlich können durch Anwendung von Process Mining Montageabfolgen in der Fertigung der DFA Demonstrationsfabrik Aachen transparent beschrieben sowie durch definierte Performanceindikatoren bewertet und verbessert werden.

Automatisierte Wertstromanalyse auf Basis mobiler Sensornetzwerke

Johannes be Isa, Bernd Segerer, Anja Miller, Christopher Kaffenberger, Tobias Dräger, Clemens Korn, Marcus Franz, Julia Boppert, Sabine Latzel December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Die Aufgabe der Wertstromanalyse ist nicht-wertschöpfende Tätigkeiten zu identifizieren, zu reduzieren oder im Idealfall zu eliminieren. Hierzu werden die Material- und Informationsflüsse aufgenommen und analysiert. Diese Tätigkeit erfolgt bisher meist mit hohem manuellem Aufwand. Der vorliegende Artikel beschreibt das entwickelte Konzept der automatisierten Wertstromanalyse, dessen Nutzen und Funktionsweise. Der Beitrag schließt mit einem Blick in die prototypische Umsetzung der automatisierten Wertstromanalyse bei SGL Carbon und dem Joint Venture Unternehmen Brembo SGL Carbon Ceramic Brakes GmbH.

Wertstrombasierte Erstellung von Simulationsmodellen

Joscha Kaiser, Christian Urnauer, Moritz Reif, Joachim Metternich December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Die Wertstrommethode dient der Analyse und schrittweisen Gestaltung schlanker Produktions- und Auftragsabwicklungsprozesse mithilfe einer einfachen Symbolik und auf der Grundlage intuitiv nachvollziehbarer Gestaltungsregeln. Die Stärken einer Materialflusssimulation liegen in der Abbildung von Dynamik und der Quantifizierung von Verbesserungspotenzialen. Dieser Beitrag stellt einen Ansatz vor, der die Vorteile beider Methoden verknüpft und Simulationsmodelle auf Basis des Wertstromabbilds ermöglicht. Hierzu wird ein Baukasten vorgestellt, der jedem Wertstromelement einen Simulationsbaustein zuordnet.

Nachhaltiges Fehlermanagement in Ganzheitlichen Produktionssystemen der Luftfahrtzulieferindustrie

Uwe Dombrowski, Fabian Jäger December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Die Qualität von Produkten und Prozessen stellt für Unternehmen einen erheblichen Wettbewerbsfaktor dar. Fehler an Bauteilen, insbesondere wenn diese zum Kunden gelangen, können sich erheblich auf das Unternehmensergebnis auswirken. Eine Branche, in der die Qualität von besonderer Bedeutung ist, ist die Luftfahrtzulieferindustrie. Diese erfährt derzeit eine Umstrukturierung, indem zunehmend Verantwortung für die Entwicklung und Produktion von Komponenten auf die Zulieferer übertragen wird. Um der daraus abgeleiteten Qualitätsverantwortung gerecht zu werden, ist der Umgang mit Fehlern im Rahmen des Fehlermanagements zu schärfen. Dieser Beitrag stellt einen Lösungsansatz für die Gestaltung des Fehlermanagementprozesses unter Anwendung der Prinzipien und Methoden von Ganzheitlichen Produktionssystemen (GPS) vor. Ziel des Ansatzes ist es, Fehler durch die Anwendung geeigneter Methoden zu identifizieren, effektiv und effizient zu beheben sowie ein Wiederauftreten nachhaltig zu vermeiden, um so die Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten.

Das neu(nt)e Gestaltungsprinzip im Ganzheitlichen Produktionssystem

Uwe Dombrowski, Anne Gemeiner, Nadja Henningsen December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Ganzheitliche Produktionssysteme (GPS) werden zur Erreichung der vom Management festgelegten Ziele eingeführt und praktiziert. Durch die Reduzierung von Verschwendung werden die Produktionsprozesse effizienter und tragen zur Erreichung der übergeordneten Zielgrößen Qualität, Zeit und Kosten bei. Diverse Studien ergaben, dass GPS einen negativen Einfluss auf den physischen und psychischen Gesundheitszustand der Mitarbeiter und folglich auf ihre Leistungsfähigkeit haben können. Um den daraus resultierenden Effizienzverlusten vorzubeugen und die Effizienz weiter zu steigern, können Methoden aus dem Bereich Arbeitsschutz und Ergonomie im GPS verankert werden. Vor diesem Hintergrund wird in diesem Beitrag die Bedeutung von Arbeitsschutz und Ergonomie für die Zielerreichung und die Integration als neunte Säule in bestehende GPS behandelt.

Einfluss und Ursachen von Variabilität in der kunden-auftragsspezifischen Produktion

Patrick Wolf, Jochen Deuse, Ralph Richter December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Zur Wahrung ihrer Wettbewerbsfähigkeit ist von Unternehmen mit kundenauftragsspezifischer Produktion ein hohes Maß an Flexibilität zum Umgang mit wertschöpfender und nicht wertschöpfender Variabilität erforderlich. Der vorliegende Beitrag definiert 14 Variabilitätskriterien inklusive mathematischer Beschreibungen dieser, die im Folgenden den Input einer auf die Bedürfnisse der kundenauftragsspezifischen Produktion angepassten variabilitätsberücksichtigenden Maschinenbelegungsplanung darstellen.

A3- versus 8D-Report

Jasmin Ohlig, Patrick Pötters, Bert Leyendecker December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Effektives Prozessmanagement erfordert kontinuierliche Prozessverbesserungen. Verschiedene Methoden unterstützen dabei, Probleme und ihre Ursachen schnell zu identifizieren und zu beheben. Verbreitete Problemlösungsansätze sind die A3- und 8D-Methode. Durch eine Fallstudie in der Modellfabrik Koblenz soll untersucht werden, welche der Methoden effektiver ist. Erste statistische Auswertungen in Form von deskriptiven Statistiken und Hypothesentests zeigen nur geringfügige Unterschiede.

Methodik zur Bestimmung von Starting Solutions im B2B-Kontext

Günther Schuh, Daniel Wentzel, Christian Dölle, Phillip Dickmann, Michael Mendl-Heinisch December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Steigende Komplexität ist heutzutage eine der größten Herausforderungen für produzierende Unternehmen. Das Ziel eines Unternehmens ist die Beherrschung dieser Komplexität. Die Komplexität kann dabei sowohl intern als auch extern vorhanden sein. Eine Möglichkeit zur Beherrschung dieser Komplexität ist die Nutzung von Starting Solutions in Produktkonfiguratoren. Der folgende Beitrag stellt eine Methodik zur Generierung von Starting Solutions vor.

Produktivitätserhöhung in der Automobilfertigung

Fred Wilbert, Steffen C. Eickemeyer December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Wesentliche Eigenschaften der automobilen Montage sind feste Taktzeiten sowie das kontinuierliche Streben nach höchstmöglicher Produktivität. Die steigende Anzahl an Ausstattungsoptionen und zusätzliche Fahrzeugmodelle führen jedoch zu schwankenden Montageinhalten. Produktivitätseinbußen können dann häufig nur durch einen hohen Planungsaufwand vermieden werden. In diesem Beitrag wird eine Möglichkeit zur Erhöhung der Flexibilität und Produktivität betroffener Montagelinien vorgestellt.

Simulationsgestützte arbeitswissenschaftliche Bewertung von MRK-Arbeitsplätzen

Tatjana Seckelmann, André Barthelmey, Marcus Kaiser, Jochen Deuse December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Um während der Planung eines MRK-Systems das beste Lösungsszenario auszuwählen, ist eine arbeitswissenschaftliche Bewertung erforderlich. Wirtschaftlichkeit, Ergonomie, Sicherheit sowie die organisatorischen Auswirkungen sind dabei die wichtigsten Bewertungskriterien. Innerhalb des Beitrags werden die Entwicklung eines auf diesen Kriterien basierten Bewertungsverfahrens und dessen Integration in ein Simulationswerkzeug sowie die Validierung anhand eines industriellen Anwendungsfalls dargestellt.

HybridCAM: Durchgängiger Informationsfluss in der hybriden Fertigung

Anja Elser, Michael Königs December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Die hybride Fertigung als Kombination von generativen (z. B. 3D-Druck) und subtraktiven (z. B. Fräsen) Prozessen ist eine vielversprechende Strategie im Bereich der flexiblen Massenproduktion. Diese Erwartungshaltung resultiert aus der Annahme, dass die Kombination der Vorteile der beiden Prozesse in Form von Designfreiheit und Genauigkeit neue Möglichkeiten schafft. Um diese Möglichkeiten effizient für kleine und mittelständische Unternehmen zu erschließen, wurde im AIF/IGF-Projekt HybridCAM ein Konzept für ein hybrides CAM-System entwickelt, das die Prozessplanung ganzheitlich unterstüzt. Projektergebnis sind Anforderungen an ein solches System sowie eine beispielhafte Implementierung.

Einfluss des Bauteilverzugs auf Form- und Lagetoleranzen

Christian Brecher, Marcel Fey, Matthäus Loba December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Die Vorhersage von Bauteiltoleranzen vor Fertigungsbeginn beim Fräsen kann zu einem Wettbewerbsvorteil von zerspanenden Unternehmen führen. Unter der Berücksichtigung unterschiedlicher Faktoren, wie z. B. Maschine, Werkzeug, Werkstück und Aufspannsituation, lassen sich Materialabtragssimulationen verbessern. Mithilfe einer Zerspansimulation soll vor Fertigungsbeginn eine solche Toleranzverletzung vermieden werden. Dieser Beitrag befasst sich mit dem Einfluss des Bauteilverzugs infolge der Einspannkräfte auf Form- und Lagetoleranzen. Insbesondere der Einfluss auf die Positionsgenauigkeit sowie die Rundheit werden für die endkonturnahe Bearbeitung betrachtet.

Adaptives Kühlsystem mit thermoelektrischen Generatoren

Eckart Uhlmann, Mitchel Polte, Sebastian Salein, Florian Triebel, Nico Iden December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Mit dem Ziel einer bedarfsgerechten sowie energieeffizienten Kühlung von Lineardirektantrieben (LDA) wurde am Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin ein adaptives Kühlsystem mit thermoelektrischen Generatoren (TEG) entwickelt. Basierend auf dem thermoelektrischen Seebeck-Effekt wandeln die im Wärmestrom angeordneten TEG einen Anteil der thermischen Verlustleistung des Antriebs in elektrische Energie. Durch die Integration einer Wasserpumpe sowie eines Lüfters als elektrische Verbraucher wird eine elektrische Leistung rekuperiert, dessen Betrag sich als Funktion der anliegenden Temperaturdifferenz an den TEG, und damit in Abhängigkeit des induzierten Wärmestroms, einstellt. Dieser Aufbau bildet ein sich selbstregelndes Kühlsystem, das die Kühlleistung durch Anpassung des Kühlwasser-Volumenstroms bedarfsgerecht einstellt. Der Fachbeitrag präsentiert die prototypische Integration des adaptiven Kühlsystems in eine Werkzeugmaschine mit LDA. Anhand von experimentell ermittelten Daten werden die Funktionsfähigkeit sowie die adaptiven Eigenschaften des Kühlsystems nachgewiesen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Nutzung von systeminhärenter Energie zum Betreiben eines Kühlsystems für Werkzeugmaschine grundsätzlich möglich ist.

IoT: Wo steht die deutsche Industrie?

Stefan Gregorzik December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Der IoT-Markt ist im Aufbruch und das Besetzen von Märkten hat höchste Priorität. Geeignete Angebote punkten mit dem Ausbau des Servicegeschäfts und besserer Kundenbindung. Dies und mehr sind zentrale Ergebnisse einer neuen Studie von Fraunhofer IPK, VDI und CONTACT Software. Die Studie legt den Fokus auf industrielle IoT-Anwendungen und liefert Argumente für ihre erfolgreiche Realisierung.

Digitalisierung des Änderungsmanagements

Felix Brandl, Jan-Timo Stahlmann, Gunther Reinhart December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Die hohe Angebotsvarianz, resultierend aus kundenindividuellen Forderungen und technischen Möglichkeiten, führt zu Komplexität in Produkten und Unternehmensabläufen. Änderungen erzeugen in komplexen Systemen immensen Aufwand, der im Tagesgeschäft produzierender Unternehmen nur schwer beherrschbar bleibt. Das methodengestützte Management technischer Änderungen ist ein bewährter Ansatz, um dieser Situation gerecht zu werden. Folgender Beitrag stellt ein prinzipielles Vorgehen in drei Schritten zur Digitalisierung des Änderungsmanagements anhand eines konkreten Anwendungsfalls der Automobilproduktion vor.

Digitale Transformation von Unternehmen

Sven Tackenberg, Wilfried Jungkind, Wieland Appelfeller, Carsten Feldmann December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Zunehmend sehen sich auch mittelständische Unternehmen mit der digitalen Transformation konfrontiert. Besonders im Mittelstand ist es aufgrund eingeschränkter Ressourcen unerlässlich, auf Basis einer Analyse des Ist-Zustands gezielt Maßnahmen in Richtung Industrie 4.0 aufzusetzen. Dafür ist eine Reihe von Analyse-Checks veröffentlicht worden. Ihnen fehlt jedoch i. d. R. ein praxistaugliches Modell zur Beschreibung der relevanten Elemente der digitalen Transformation. Aus diesem Grund ist eine Untersuchung der verfügbaren Literatur durchgeführt worden. Dabei hat sich der Ansatz von Appelfeller und Feldmann für eine Anwendung in Unternehmen als am besten geeignet erwiesen. Dieser ist erweitert und in mehreren Unternehmen evaluiert worden. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse aus einer Fallstudie detaillierter dargestellt.

Unternehmensqualifizierung für die Digitale Transformation

Günther Schuh, Thomas Mühlbradt, Jan-Philipp Prote, Andreas Gützlaff, Julian Ays, Matthias Schmidhuber, Tino Schlosser December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Die Digitalisierung durch Industrie 4.0 hat das Ziel die Transparenz zu erhöhen sowie Automatisierungspotenziale zu realisieren. Angesichts des hiermit verbundenen Wandels sehen sich insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen mit neuen Herausforderung hinsichtlich der Umsetzung konfrontiert. Zur Adressierung bestehender und zukünftiger Herausforderungen wurde im Rahmen des Forschungsprojekts KMU 4.0 das in diesem Beitrag vorgestellte Leitkonzept für den Wissens- und Kompetenzaufbau bei KMU in der Digitalen Transformation entwickelt.

Nutzung von Vernetzungsplattformen in der Innovationsarbeit

Steffen Kinkel, Britta Schemmann, Ralph Lichtner December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Das Wissen und die Kompetenzen erfahrener Beschäftigter sind zentrale Faktoren für die Innovationsfähigkeit, aber vielfach sind sie auch zentrale Engpässe. Eine Telefonbefragung von 193 Vorreiterunternehmen unterstreicht die hohe Bedeutung von Überblicks-, Integrations-, Netzwerk- und Problemlösekompetenzen für deren Innovationsfähigkeit. Ein möglicher Weg, um diese Kompetenzentwicklung zu unterstützen, kann die digitale Vernetzung von Kompetenzträgern in der Innovationsarbeit sein. Allerdings werden entsprechende Plattformen derzeit erst von einem Drittel der Unternehmen genutzt, in etwa jedem sechsten Unternehmen befinden sie sich aktuell im Aufbau.

Merkmalsbasierte Qualitätsprädiktion durch maschinelles Lernen

Christian Brecher, Janis Ochel, Vincent Lohrmann, Marcel Fey December 2, 2019

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Abstract

Kurzfassung Durch eine prozessparallele Prädiktion von Qualitätsmerkmalen kann der üblicherweise mit der Qualitätskontrolle verbundene Aufwand deutlich gesenkt werden. Regelnde Eingriffe in einen Fertigungsprozess lassen sich so über alle Losgrößen hinweg effizienter gestalten. In diesem Beitrag wird daher ein Ansatz für Fräsprozesse vorgestellt, mit dessen Hilfe sich spezifische Qualitätsmerkmale auf Grundlage von maschineninternen Daten aus der NC-Steuerung vorhersagen lassen. Dazu werden künstliche neuronale Netze verwendet.

Vorschau

December 2, 2019

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ZWF – Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb provides expert articles on recent developments in production engineering as well as on industrial service processes. The magazine addresses companies’ executives and specialists in research and development.
The main emphasis is put on the efficiency of production processes and cost reduction. Attention is also dedicated to manpower as being a key factor for the successful implementation of new production technology. Modern and efficient plant management increasingly requires a holistic approach, which is the canon for the editorial work of ZWF. Published in German only.
All articles are subject to thorough, independent peer review.