Übersicht abgeschlossener Forschungsprojekte

Da auch KMU zunehmend in komplexen, globalen Wertschöpfungsnetzwerken agieren, stehen sie vermehrt vor der Herausforderung, trotz langen Wertschöpfungsketten mit vielen involvierten Partnern und divergierenden Standortfaktoren (bspw. Qualifikationsniveau, Prozesstechnologie, Liefergüte) die geforderte Qualität des Endprodukts unter minimalen kumulierten Fehlerverhütungs- und Prüfkosten sowie Lieferzeiten zu gewährleisten. Ziel des vorliegenden Antrags ist daher die Entwicklung einer Methodik, die die Ermittlung der optimalen unternehmensspezifischen Qualitätssicherungsstrategie bestehend aus einer standortübergreifenden Prüfstrategie (bspw. Prüfmerkmal, -mittel, -ort) und einer Kombination von Qualitätsmaßnahmen (bspw. Poka-Yoke Maßnahme, Prozessverbesserung, Lieferantenqualifizierung) unter Berücksichtigung verschiedener Standortrollen (bspw. Leitwerk, Low-Cost Produktion) im Wertschöpfungsnetzwerk ermöglicht. Zur Modellierung der Qualitätssicherungsstrategie werden zunächst mit Hilfe des weiter zu entwickelnden Instruments der Qualitäts-Wertstromanalyse die relevanten Prozesse aufgenommen und in eine Ablaufsimulation überführt. Die verschiedenen Standortrollen werden durch ein Multi-Agenten-System abgebildet, welches mit der Ablaufsimulation verknüpft wird. Auf Basis der Netzwerksimulation können Prüfstrategien und Qualitätsmaßnahmen für ein spezifisches Wertschöpfungsnetzwerk multikriteriell bewertet werden. Dieser Ansatz bietet produzierenden Unternehmen quantitativ abgesicherte Empfehlungen zur Gestaltung der standortübergreifenden Qualitätssicherungsstrategie. So kann eine direkte Steigerung der Prozessqualität an allen Standorten und eine gleichzeitige Verringerung der Fehlerverkettung erreicht werden, da jeder Standort gemäß seiner Rolle optimal in die Qualitätssicherungsstrategie eingebunden wird. Kostenverursachende Qualitätsmängel im Prozess werden reduziert und gleichzeitig die Aufwände zur Qualitätssicherung effizienter und zielgerichteter eingesetzt.

Schlussbericht:

Sachbericht_PlanQ_19421.pdf

Das beantragte Projekt beabsichtigt die Optimierung von Lernprozessen in der Intralogistik anhand des Beispiels der manuellen Person-zur-Ware-Kommissionierung. Im Projekt werden Lernprozesse in der Kommissionierung auf kognitiver Ebene untersucht und mit den Ergebnissen der quantitativen Analyse von Lernkurven zusammengeführt, um Erkenntnisse über die wesentlichen Stellschrauben zur Optimierung der Lernprozesse zu gewinnen. Diese Erkenntnisse werden anschließend zur Bildung von in der Praxis anwendbaren Methoden-Bündeln in Form von Lern-Paketen herangezogen. Das Projekt wird über 24 Monate im Rahmen von sieben Arbeitspaketen von zwei Forschungsstellen (FS) bearbeitet. Das Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT/FS1) der Universität Stuttgart untersucht experimentell mittels Probandenversuchen in einem Modelllager den Lernprozess im frühen Stadium der Einarbeitung in der Kommissionierung. Das Institut für Angewandte Forschung (IAF/FS2) der Hochschule Pforzheim mit Beteiligung des Instituts für Personalforschung (IfP) evaluiert die Praxiserfahrungen der beteiligten industriellen Anwender hinsichtlich Qualifizierung und Kompetenzentwicklung und analysiert empirisch deren Kommissionierdaten. Es untersucht dabei auch die qualitativen Dimensionen der Lernprozesse, deren Wirkung im fortgeschritteneren Stadium des Lernens noch zu erkennen sind. Durch die Nutzung der im Projekt erarbeiteten Empfehlungen zur Optimierung von Lernprozessen sollen dem Anwender Kostenersparnisse und Flexibilitätssteigerungen ermöglicht werden. Diese Vorteile ergeben sich u. a. aus der Optimierung und Standardisierung von Anlernprozessen bzw. aus dem effizienten Einsatz von Zeitarbeit, Job-Rotation und Springern in intralogistischen Prozessen. Ausgehend vom geringer Automatisierungsgrad sowie von den knappen Personal- und IT-Ressourcen bei KMU wird prognostiziert, dass insbesondere der Mittelstand von den Projektergebnissen profitiert.

Schlussbericht:

Sachbericht_LernLager_final.pdf

Die termingerechte Fertigstellung, Lieferung und Inbetriebnahme einer Anlage ist ein entscheidender Wettbewerbsfaktor für den kundenindividuellen Anlagenbau der Unikat- und Kleinserienfertigung. Bei der Planung neuer Projekte kann das erworbene Wissen des Managements und der Fachplaner allerdings nicht 1:1 übertragen werden, da die Parameter und insbesondere die Dauer der logistischen Prozesse von dem jeweils zu betrachtenden Bauteil abhängig sind. Aus diesem Grund schätzt man heute nur grob diese Prozessdauern ab und plant kostspielige Zeitpuffer ein. Den meisten KMU dieser Branche fehlt es an einer praktikablen Methodik, um exakte Terminplanungen für die Prozesse vorzunehmen und eine hohe Planungsqualität zu erreichen. Hier setzt dieses Vorhaben an. Die Methodik soll basierend auf historischen Projektdaten mittels Datenanalysen und Expertenwissen Prognosemodelle schaffen, um eine abgesicherte Schätzung der Dauer logistischer Prozesse durchführen zu können. Eine derartige Methode, die deutlich zur Risikominimierung bei der Projektplanung beiträgt, existiert heute nicht. Zur Konzeption der Methodik werden die in der Unikat- und Kleinserienfertigung vorhandenen Logistikprozesse klassifiziert und allgemeingültig über ihre Parameter beschrieben, die wiederum in quantifizierbare Wirkzusammenhänge zur Prozessdauer gestellt werden. Ein Methodenbaukasten stellt um Expertenwissen ergänzte Datenanalysemethoden zur Verfügung, die zur Prognose der Prozessdauern basierend auf historischen Daten genutzt werden und die Güte der Prognose zu einem gegebenen Signifikanzniveau ermitteln. Diese Prognosen bilden die Grundlage für eine anschließende simulationsgestützte Absicherung des Gesamtprojektplans. Eine formalisierte Vorgehensmethodik erlaubt die unternehmensspezifische Adaption des Methodenbaukastens. Der wissenschaftliche Anspruch liegt in der Konzeption der Methodik zur korrekten Ableitung des Expertenwissens und der validen Quantifizierung der Prozessparameterwerte.

Valide Planung der Dauer logistischer Prozesse in der Unikat- und Kleinserienfertigung

SimCast_BVL_Webseite_final3.pdf

Schlussbericht_SimCast_19371_korrigiert.pdf

Immer kürzer werdende Produktlebenszyklen, kürzere Wartezeiten und eine größer werdende Vielzahl an individualisierten Produkten stellen Unternehmen vor neue Herausforderungen. Diesem Wandel müssen sich heutige Materialflusssysteme anpassen. Wandlungsfähige Systeme, die schnell auf sich ändernde Bedingungen reagieren, sind zum Teil schon auf dem Markt erhältlich. Es ist jedoch eine weitere, deutliche Steigerung denkbar, die mit dem vorliegenden Antrag unterstützt werden soll. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines hochflexiblen und einfach in bestehende Systeme zu integrierenden Lokalisierungs- und Navigationssystems, das Blackboard-System. Ein wichtiger Aspekt bei der Funktionsweise fahrerloser Transportfahrzeuge (FTF) ist das Wissen um deren Position. Beim Blackboard-System wird die Position über eine externe, an der Hallendecke installierte Tiefenbildkamera ermittelt und über ein virtuelles „schwarzes Brett“ (Blackboard) an alle FTF weitergeleitet. Zusätzlich zu den FTF werden auch andere Verkehrsteilnehmer und Hindernisse erkannt und deren Position auf dem „Schwarzen Brett“ veröffentlicht. Mit Hilfe der bereitgestellten Informationen hat jedes Fahrzeug einen detaillierten Überblick über seine Umgebung, sodass es flexibel auf Änderungen reagieren und seine Route individuell anpassen kann. Dabei kann das System sowohl alleine stehen, als auch in bestehende Infrastrukturen eingebunden werden. Zur Erprobung der einfachen Integration in bestehende Systeme, ist in einem ersten Schritt geplant, das Blackboard-System in ein spurgeführtes System zu integrieren. Vorausgehend wird untersucht, in welchen Situationen ein hohes Maß an Flexibilität notwendig ist. Damit eine fundierte Aussage über die Qualität des Lokalisierungssystems getroffen werden kann, werden eine Kreuzungssituation und ein Kommissionierbereich unter realitätsnahen Bedingungen nachgebaut und getestet. Projektbegleitend erfolgt eine kontinuierliche Veröffentlichung der Ergebnisse.

Schlussbericht:

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folgt  nach Projektstart

Unternehmen identifizieren im Tagesgeschäft häufig vergleichbare Symptome, die auf eine geringe logistische Performance und damit Optimierungsbedarf schließen lassen. Maßnahmen zur Optimierung der logistischen Performance werden häufig rein zur Symptombekämpfung ausgewählt. Dadurch wird jedoch nicht die Ursache beseitigt, sodass die Effektivität der Maßnahmen und die Nachhaltigkeit ihrer Wirkung von Unternehmen häufig bemängelt wird. Der erwünschte Effekt einer Maßnahme tritt nur unzureichend ein und verursacht ggf. vermeidbare Kosten. Der Grund liegt in der Tatsache, dass die erkannten Symptome geringer logistischer Performance ihren Ursprung regelmäßig in ganz anderen Funktionsbereichen des Unternehmens haben. Zur Unterstützung von KMU wird im beantragten Forschungsvorhaben ein Vorgehensmodell zur multikausalen quantitativen Ursachenanalyse ausgearbeitet. Die strukturierte Darstellung von logistischen Wirkbeziehungen über mehrsstufige Ursachenebenen ist das Ziel. Um Mitarbeiter für die logistische Gestaltung der Lieferkette zu qualifizieren, erfolgt die Umsetzung in einem Softwaredemonstator in Kombination mit einem Workshop-Konzept. Insbesondere KMU profitieren von den Ergebnissen des Projekts, da ihnen ein standardisiertes, einfaches und aufwandsarmes Werkzeug zur Verfügung gestellt wird, das es ermöglicht Symptome einer geringen logistischen Performance differenziert zu analysieren und dabei deren Primärursache zu identifizieren. Zudem wird es bei der Auswahl aufwandsarmer und geeigneter Maßnahmen zur Behebung der Primärursachen unterstützen und somit eine Steigerung der logistischen Performance von KMU gewährleisten.

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2019_04_15_Schlussbericht_IGF-Vorhaben_19223N.pdf

Die Energieeffizienz von Maschinen, Anlagen und Produktionsprozessen steht in Anbetracht politischer Entscheidungen, ökonomischer Aspekte sowie Marketingstrategien immer mehr im Fokus der Industrie. Während bei Haushalts- und Konsumgütern mittlerweile vermehrt Vorschriften zur Beurteilung der Energieeffizienz erlassen wurden, besteht im industriellen Bereich bei Maschinen/Anlagen noch deutlicher Nachholbedarf, insbesondere in der Intralogistik. Ziel ist die Entwicklung eines Verfahrens, um Regalbediengeräte (RBG) sowohl im Paletten- als auch im Kleinteilebereich hinsichtlich ihrer Energieeffizienz mittels einer geeigneten Kennzahl quantitativ zu beurteilen. Folgender Lösungsweg wird zur Erreichung des Forschungsziels angestrebt: - Ermittlung eines repräsentativen Lastspiels zur Bewertung des Energieeinsatzes - Ermittlung eines objektiven Nutzwertfaktors zur Bewertung des erbrachten Nutzens - Definition einer Energieeffizienz-Kennzahl und Energieeffizienzklassen für RBG - Ausarbeitung eines Richtlinienvorschlags zur Ermittlung der anlagenspezifischen Energieeffizienzklasse Angestrebtes Ergebnis ist abschließend ein validiertes Vorgehen zur Energieeffizienzbewertung, welches als Vorschlag für eine VDI-Richtlinie dienen soll. Dies ermöglicht erstmals eine standardisierte Bewertung der Energieeffizienz und unterstützt Kunden und Planer bei der Systemauswahl. Die im Rahmen des Forschungsvorhabens angestrebten Ergebnisse bieten Innovationspotenzial, von dem besonders KMU profitieren. Zum Kreis der möglichen Nutzer einer Bewertungsmethodik gehören KMU, die Lager mit RBG vertreiben, planen und betreiben. Insbesondere für Betreiber sind Errichtung und Betrieb eines solchen Lagers mit hohen Investitionen verbunden. Mit Hilfe von Energieeffizienzklassen können zukünftig Hersteller RBG vorteilhaft differenzieren und Betreiber die

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KmU des Maschinen- und Anlagenbaus, deren Fertigung Unikatcharakter aufweist, werden heute vor vielfältige Herausforderungen gestellt. Der hohe internationale Wettbewerbsdruck erfordert permanente Produktinnovation verbunden mit kurzen Produktlebenszyklen. Zudem werden die Produkte immer komplexer und variantenreicher. Neben dem daraus resultierenden höheren Planungs- und Steuerungsaufwand zur Abwicklung der komplexen Produktionsprozesse steigen die Anforderungen an die Kostenrechnung. Zur Auftragsabwicklung werden heute überwiegend ERP-Standardsystemlösungen mit PPS-Funktionen verwendet. Eine Studie der Konradin Business GmbH zeigt, dass im Jahr 2011 fast 80 % der Unternehmen über mindestens eine Anwendung verfügten. Wesentliche Unternehmensaufgaben, wie z. B. das Controlling, werden in diesen Systemen jedoch nicht ausreichend berücksichtigt. So fehlt in vielen kmU trotz existierender und weit verbreiteter Kostenrechnungstools eine zeitnahe und prospektive Entscheidungsunterstützung des Managements insbesondere in der Phase der Produktionsplanung. Der Grund dafür liegt vor allem in der fehlenden Möglichkeit zur Betrachtung von Interdependenzen zwischen dem Produktions- und dem Controlling-Modell. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Verbindung der beiden Modelle durch Berücksichtigung produktionslogistischer Zustandsinformationen (bspw. Auslastungssituation), wodurch es kmU ermöglicht wird, situativ angepasste Kostensätze zu verwenden und somit ein genaueres Kalkulationsergebnis zu erreichen. Dazu soll ein auf die Situation von kmU ausgerichtetes Konzept (Demonstrator) für eine exakte Auftragskalkulation entwickelt werden, welches sich mit vorhandenen PPS-Systemen koppeln (ggf. integrieren) lässt und zugleich die Problemakzeptanz sowie den Wissenstransfer in die Praxis fördert.

Schlussbericht

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