Published since January 1, 1956

Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb

ISSN: 2511-0896

Edited by: Oliver Riedel, Wolfram Volk, Michael Zäh

About this journal

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.

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Topics

Volume 118 Issue 11

November 2023

Publicly Available November 23, 2023

Inhalt

Page range: 734-735

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Editorial

Publicly Available November 23, 2023

Produktionssystem: Resilienz und neue Technologien

Page range: 733-733

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Interview

Publicly Available November 23, 2023

Aktuelle Trends in der Robotik

Ein Gespräch mit Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl über die Zukunft der Robotik

Alexander Verl

Page range: 736-737

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Fabrikplanung

November 23, 2023

Szenarienevaluation zur Wirtschaftlichkeitsanalyse

Eine Komponente eines ganzheitlichen Unternehmensmodells

Deike Magret Ihnen, Thomas Knothe

Page range: 738-742

Abstract

Um die Herausforderungen der Fabrikplanung durch unzureichende Entscheidungsunterstützung, fehlendes durchgängiges Datenmanagement sowie Frontloading zur Vermeidung von wiederholenden Planungsschleifen und Zeitverlusten aufgrund vieler Änderungsoptionen zu bestreiten, wird in diesem Beitrag ein datenbasierter Lösungsansatz zur Szenarienevaluation vorgestellt. Dabei sollen besonders in frühen Phasen der Fabrikplanung bereits Entscheidungen zu Standort, Eigenanteil, Technologiefokus, Zulieferer etc. datenbasiert getroffen werden. Dieser Ansatz besteht aus einer Kombination von Geschäftsprozessmodellierung aus der objektorientierten Integrierten Unternehmensmodellierung (IUM), dem Business Canvas und einer Morphologischen Box zur Szenarienevaluation.

Produktionssteuerung

November 23, 2023

Prädiktionsgestützte Produktionssteuerung von kundenindividuellen Erzeugnissen

Paul Gerds, Konrad Jagusch, Bastian Ernst, Jan Sender, Wilko Flügge, Janett Mechel

Page range: 743-747

Abstract

Die Fertigung kundenindividueller elektronischer Bauteile ist durch volatile Losgrößen und heterogene Automatisierungsgrade geprägt. Trotz verfügbarer Assistenzsysteme können zeitbezogene Abweichungen oft erst mit hohem Aufwand in der Produktionsleitung identifiziert und geeignete Maßnahmen verzögert eingeleitet werden. Um eine proaktive Steuerung auf Feldebene zu realisieren, bedarf es einer teilautomatisierten Lösung. Process Mining stellt einen datenbasierten Ansatz dar, um den organisatorischen und zeitlichen Produktionsablauf aufzudecken. Anhand prädiktiver Ergebnisse im operativen Betrieb können somit geeignete Maßnahmen bereitgestellt werden. In diesem Beitrag wird ein anwendungsorientierter Ansatz zur vorhersagenden Prozesssteuerung von Fertigungsabweichungen unter Einsatz von Process Mining vorgestellt.

Produktionssysteme

November 23, 2023

Evolutionäre Selbstanpassung komplexer Produktionsprozesse und Produkte

Tim Grunwald

Page range: 748-751

Abstract

Wie vollzieht die Natur evolutionäre Anpassungen, und was kann die Produktionstechnik von der Natur lernen, um flexiblere Prozesse zu entwickeln? Forscher:innen aus sieben Fraunhofer-Instituten haben im Fraunhofer-Leitprojekt „EVOLOPRO“ verschiedene Elemente der Flexibilität und Selbstanpassung analysiert und auf die Fertigung komplexer Bauteile übertragen. Das Forschungsteam legte damit den Grundstein für eine neue Generation von Produktionssystemen im Sinne eines „Biological Manufacturing Systems“.

Prozessüberwachung

November 23, 2023

ML-Modelle für den intelligenten Werkzeugwechsel

Sebastian Junghans, Carsten Möller, Jan Hendrik Dege

Page range: 752-757

Abstract

Die Verschleißgrenzen von Fräswerkzeugen dürfen hinsichtlich der Werkstückqualität nicht überschritten werden. Der dafür notwendige Werkzeugwechsel richtet sich häufig nach festen Standzeiten, wodurch variierende Verschleißraten nicht berücksichtigt und optimale Wechselzeitpunkte verpasst werden. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie ML-Modelle bei der Entscheidungsfindung für einen Werkzeugwechsel bei variierenden Verschleißraten innerhalb eines definierten Schnittparameterraums genutzt werden können.

Schlanke Produktion

November 23, 2023

Die ziehende Werkstatt

Mit Conwip auch bei komplexen Materialflüssen zu kurzen Durchlaufzeiten

Christoph Koch

Page range: 758-762

Abstract

Ein gutes Werkzeug für erfolgreiche Anwendung von Pull-Mechanismen ist die Conwip-Steuerung, ein in der Urform kartenbasiertes System, das in der Werkstattfertigung ein hohes Potenzial zur Reduzierung von Beständen und Durchlaufzeiten entfalten kann. Dieser Beitrag beschreibt, wie die Conwip-Logik in einer kundenauftragsspezifischen Werkstattfertigung funktioniert, und evaluiert die Wirksamkeit des Verfahrens anhand eines Simulationsmodells. Die Simulation ergibt ein Durchlaufzeitpotenzial von 30 bis 40 Prozent, das durch die Conwip-gesteuerte Auftragsfreigabe erschlossen werden kann.

Hybride Arbeitskonzepte

November 23, 2023

Zukunftsfähige Produktion in der postpandemischen Arbeitswelt

Menschenzentriertes Vorgehen zur Analyse der Remotefähigkeit industrieller Tätigkeiten

Clara Herkenrath, Günther Schuh, Wolfgang Boos, Gerrit Hoeborn, Christoffer Neis

Page range: 763-768

Abstract

Die pandemiebedingt angestiegene Homeofficequote in produzierenden Unternehmen ist seit Juli 2020 deutlich rückläufig und indiziert ein geringes Maß an langfristig gestalteten hybriden Arbeitsplatzkonzepten. Angesichts des Fachkräftemangels besteht Handlungsdruck, eine attraktive Arbeitsumgebung mit industriellen Tätigkeiten zu vereinbaren. Um zukunftsorientierte Arbeitsplatzkonzepte zu gestalten, nennt das vorgestellte Vorgehen systematisch die menschlichen Tätigkeiten in produzierenden Unternehmen und bewertet deren Remotefähigkeit.

Additive Fertigung

November 23, 2023

Produktionssynergien der Zukunft

Innovationskraft durch Additive Fertigung und Künstliche Intelligenz

Moritz Göldner, Ludwig Siebert, Jannik Hüllemann, Michael F. Zäh

Page range: 769-772

Abstract

Die hybride Prozesskette aus der draht- und lichtbogenbasierten Additiven Fertigung und der spanenden Nachbearbeitung bringt neue Herausforderungen in der Prozessauslegung mit sich. Im Rahmen des Forschungsprojektes CICAM sollen durch die Verwendung des bestärkenden Lernens die rechnergestützte Auslegung dieser hybriden Prozesskette verbessert und die Anwendungsfreundlichkeit der CAM-Planung erhöht werden.

November 23, 2023

Baumstützstrukturen in der additiven Fertigung

Effizienzsteigerung im 3D-Druck und der spanenden Nachbearbeitung komplexer Metallbauteile

Jan Hünting, Johannes Waldschmidt, Jochen Michael, Marcel Dias da Silva, Claus Emmelmann, Tim Röver

Page range: 773-777

Abstract

Fehldrucke sowie die spanende Nachbearbeitung additiv gefertigter Metallbauteile verteuern und verlängern die Produktion. Ressourceneffiziente Stützkörper und optimierte Nachbearbeitungsprozesse wirken diesem Problem entgegen. Einen praktikablen Lösungsweg haben die Bundesförderprojekte „BEST“ und „OptiPro“ entwickelt: eine optimierte Prozesskette für den 3D-Druck von der Generierung der Stützstrukturen bis zum gedruckten Bauteil.

Werkzeugmaschinen

November 23, 2023

Eingangsdatenanalyse für thermo-elastische Fehlermodelle

Christian Brecher, Mathias Dehn, Marcel Fey, Zhongtian Wang

Page range: 778-783

Abstract

Das Ziel der vorgestellten Forschungsarbeit ist die Analyse der Eingangsdaten für die Berechnung der thermo-elastischen Tool Center Point (TCP)-Verlagerung mit künstlichen neuronalen Netzen. Mithilfe einer Korrelationsanalyse und einer Rückwärtselimination wird untersucht, welche Stellenwerte den verschiedenen Eingangsdaten zukommen. Aufbauend auf den in diesem Beitrag vorgestellten Ergebnissen kann in zukünftigen Arbeiten eine fundierte Auswahl der Eingangsdaten erfolgen.

Energieeffizienz

November 23, 2023

Maßnahmen zur Energieeffizienzsteigerung in der Prozessindustrie durch dynamische Simulation

Identifikation und Bewertung

Michael Frank, Fabian Borst, Lukas Theisinger, Matthia Weigold

Page range: 784-789

Abstract

Im Rahmen eines im Förderaufruf „Klimaneutrale Wärme und Kälte“ geförderten Mikroprojekts „ECO-TransMikro“ wurden Voruntersuchungen für die Durchführbarkeit des geplanten Forschungsverbundprojekts MISTRAL zur Ermittlung einer Transformationsmethode von Produktionsstandorten hin zu Treibhausgasneutralität unternommen. Mittels dynamischer Simulation wurden Energieeffizienzpotenziale im Produktionssystem einer Hartschaumstoffplattenfertigung ermittelt und hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und des CO2-Einsparpotenzials bewertet.

Digitalisierung

November 23, 2023

Verkürzte Planungszeiten durch Digitalen Schatten

Entscheidungen über Restrukturierungsmaßnahmen auf Basis von Daten aus cyber-physischen Produktionssystemen

Oliver Kühn, Florian Beuß, Jan Sender

Page range: 801-805

Abstract

Volatile Märkte sowie verkürzte Produktzyklen stellen Zulieferer vor Herausforderungen. Um auf diese Änderungen in kurzer Zeit reagieren zu können, muss die Planungsdauer für Restrukturierungsmaßnahmen reduziert werden. In diesem Beitrag wird ein Ansatz zur Erweiterung des Fabrikplanungsprozesses vorgestellt, um den Aufwand abschätzen zu können. Ein Digitaler Schatten dient dabei als Entscheidungsgrundlage für weitere Restrukturierungsmaßnahmen, basierend auf den Daten aus dem Produktionssystem.

Digitaler Zwilling

November 23, 2023

Der Requirement Twin von Brownfield-Industrieumgebungen

Tobias Federl, Jonathan Leidich, Peter Robl

Page range: 806-811

Abstract

Globalisierung und Wettbewerbsfähigkeit zwingen die Industrie, ihre Geschäftsprozesse immer flexibler und agiler zu gestalten. Dennoch zeigen sich Herausforderungen bei der Entwicklung solcher Prozesse. Kundenindividuelle Industrieumgebungen erschweren die Integration von kundenunabhängig entwickelten verfahrenstechnischen Anlagen. Die daraus resultierenden Anforderungen sind vielseitig. Für die datentechnische Beschreibung dieser Anforderungen müssen grundlegende Datenmodelle entwickelt werden, welche die Anforderungen an die reale Industrieumgebung in einer digitalen Welt abbilden können.

Künstliche Intelligenz

November 23, 2023

KI-gestütztes Informationsmanagement in der Unikatfertigung

Konrad Jagusch, Paul Gerds, Laura Knitter, Jan Sender, Wilko Flügge

Page range: 812-815

Abstract

Unternehmen sehen sich zukünftig und aktuell einem Fachkräftemangel gegenüber. Dieser wird zusätzlich durch den demografischen Wandel verstärkt. Umso entscheidender ist es, Wissen der erfahrenen Mitarbeitenden zu konservieren und effizient einzusetzen. Der aufgezeigte Ansatz beschreibt eine Möglichkeit, erfasste Daten mithilfe künstlicher Intelligenz aufzubereiten und für Neuaufträge zu nutzen. Er bildet einen Fortschritt gegenüber dem aktuellen Status quo, da die Anwendung im Kontext der Unikatfertigung präsentiert wird. Der Beitrag beschreibt den theoretischen Ansatz sowie die damit einhergehenden Herausforderungen im praktischen Einsatz.

Laserschweissen

Open Access November 23, 2023

Anomalieerkennung bei der Li-Ionen-Zellkontaktierung

Innovative Anomalieerkennung im Laserschweißen: Eine Pipeline basierend auf der Analyse von Strahlungsemissionen und maschinellem Lernen

David Merz, Eduard Gerlitz, Jan-Philipp Kaiser, Jürgen Fleischer

Page range: 790-794

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Abstract

Die vorliegende Studie untersucht die KI-basierte Anomalieerkennung beim Kontaktierprozess von Li-Ionen-Batterieelektroden. Zur Datengenerierung wurden Schweißproben mit zwei gezielt eingebrachten Defekten hergestellt. Auf Basis der aufgezeichneten Strahlungsemissionen können die Fehlertypen aus den Zeitreihendaten durch Merkmalsextraktion und Clusterbildung voneinander unterschieden und gegenüber den defektfreien Referenzproben erfolgreich abgegrenzt werden.

Qualitätsregelkreis

November 23, 2023

Ein flexibles Framework für Reinforcement Learning

Chris R. Schönekehs, Ronja Witt, Robert H. Schmitt

Page range: 795-800

Abstract

In der Massivumformung stellen Qualitätsabweichungen infolge von Prozessinstabilitäten eine Herausforderung dar. Auf die Prozessinstabilitäten muss durch die Regelung des Prozesses reagiert werden. Dazu wird ein generalistisches Framework basierend auf einem Reinforcement Learning (RL)-Regler entwickelt. Mithilfe von historischen Daten und den geforderten Qualitätsmerkmalen wird ein Regressionsmodell erstellt, mit dem der Regler eine optimierte Parameterkonfiguration bestimmt. Das Framework ist auf verschiedene Prozesse anwendbar.

Vorschau

Publicly Available November 23, 2023

Vorschau

Page range: 816-816

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Editorial

Hauptherausgeber

Prof. Dr.-Ing. Oliver Riedel (oliver.riedel@iao.fraunhofer.de)
Institutsleitung
Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO
Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und
Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart
Nobelstraße 12
70569 Stuttgart
Telefon: +49 711 9 70 20 12

Prof. Dr.-Ing. Wolfram Volk (wolfram.volk@utg.de)
Technische Universität München
Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen (utg)
Walther-Meißner-Straße 5
85747 Garching
Telefon: +49 89 2 89 1 37 91

Prof. Dr.-Ing. Michael F. Zäh (michael.zaeh@iwb.tum.de)
Technische Universität München
Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb)
Boltzmannstr. 15
85748 Garching
Telefon: +49 89 289 1 55 02

Redaktion

Dipl.-Ing.Yetvart Ficiciyan (zwf@mediatech-berlin.de)
Huberweg 14E
13599 Berlin
Tel. 030/221 90 553
Mobil 0173/6040741

Advisory Board

Prof. Dr.-Ing. Jan C. Aurich. TU Kaiserslautern
Prof. Dr.-Ing. Dirk Biermann, TU Dortmund
Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher, RWTH Aachen
Prof. Dr. Angelika C. Bullinger-Hoffmann, TU Chemnitz
Prof. Dr.-Ing. Jochen Deuse, TU Dortmund
Prof. Dr.-Ing. Roman Dumitrescu, Universität Paderborn
Prof. Dr.-Ing. Martin Eigner, TU Kaiserslautern
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer, Karlsruher Institut für Technologie
Prof. Dr.-Ing. Michael Freitag, Universität Bremen
Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Peter Groche, TU Darmstadt
Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Franz Haas, TU Graz
Prof. Dr.-Ing. Steffen Ihlenfeldt, TU Dresden
Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger, TU Berlin
Prof. Dr.-Ing. Bernd Kuhlenkötter, Ruhr-Universität Bochum
Prof. Dr.-Ing. Gisela Lanza, Karlsruher Institut für Technologie
Prof. Dr.-Ing. habil. Hermann Lödding, TU Hamburg-Harburg
Prof. Dr.-Ing. Dominik Matt, FU Bozen
Prof. Dr.-Ing. habil. Marion Merklein, FAU Erlangen-Nürnberg
Prof. Dr.-Ing. Christian Möhring, Universität Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Nyhuis, Leibniz Universität Hannover
Prof. Dr.-Ing. Peter Plapper, Universität Luxemburg
Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Günther Schuh, RWTH Aachen
Prof. Dr.-Ing. Oliver Riedel, Universität Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. habil. Sascha Stowasser, ifaa e. V.
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. A. Erman Tekkaya, TU Dortmund
Prof. Dr.-Ing. Wolfram Volk, TU München
Prof. Dr.-Ing. Michael F. Zäh, TU München

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Markus Kügel (markus.kuegel@degruyter.com)

(Deutsch)

Online ISSN: 2511-0896
Print ISSN: 0947-0085
Type: Journal
Language: German
Publisher: De Gruyter
First published: January 1, 1956
Publication Frequency: 12 Issues per Year