Übersicht abgeschlossener Forschungsprojekte

Auf zunehmend volatile Nachfragemengen reagieren produzierende Unternehmen im laufenden Betrieb meist mit Maßnahmen der Kapazitätsabstimmung. Solche fortschreitenden Anpassungen bergen jedoch die Gefahr, bestehende Strukturen zu verfestigen und keine umfassende Umgestaltung des Produktionssystems zu erwägen. Die zentrale Herausforderung besteht in diesem Zusammenhang darin, identifizieren zu können, ab wann sich eine Umgestaltung der Produktion über eine Kapazitätsabstimmung hinaus lohnt und welche Maßnahmenkombinationen dabei das wirtschaftliche Optimum darstellen. Heute werden Maßnahmen zur Kapazitätsabstimmung sowie zur Gestaltung von Produktionssystemen in der Regel getrennt voneinander betrachtet. Im Hinblick auf die zunehmende Volatilität der Märkte verschenken Unternehmen hier jedoch signifikante Potenziale hinsichtlich Kosteneinsparungen und logistischer Leistungsfähigkeit. Zur Unterstützung von KMU wird im vorliegend beantragten Forschungsvorhaben zunächst ein Vorgehensmodell zur Produktionssystemgestaltung ausarbeitet. Um die damit erarbeiteten Gestaltungskonfigurationen in Kombination mit Maßnahmen der Kapazitätsabstimmung bewerten zu können, sind zudem Gestaltungselemente und Maßnahmen sowie deren Eigenschaften und Restriktionen zu identifizieren, zu beschreiben und zu charakterisieren. Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit, sollen zudem die Kosten mit reduzierter Komplexität abschätzbar sein, wofür ein entsprechendes Modell zu erarbeiten ist. Um ermitteln zu können, ab wann sich die Umgestaltung lohnt und welche Maßnahmenkombinationen optimal sind, werden mathematische Zielfunktionen und Nebenbedingungen formuliert. Basierend darauf werden ein Leitfaden und ein Software-Demonstrator erstellt, mit welchen Handlungsempfehlungen abgeleitet werden können, die KMU dabei unterstützen, zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit bei volatiler Nachfrage, die richtigen Entscheidungen bezüglich ihrer Produktionssystemgestaltung und Kapazitätsabstimmung zu treffen.

Schlussbericht zum Dowsload

2018 08 03 Schlussbericht_GeProMe.pdf

Ziel des Projekts MoLa ist es, die Motivation der Mitarbeiter in logistischen Prozessen im Lager zu steigern und auf diese Weise auch Qualität und Effizienz von Lagerprozessen sowie die Innovationskraft insbesondere kleiner und mittelständischer Logistikdienstleister und Verlader zu erhöhen. Logistische Prozesse im Lager werden nach wie vor mehrheitlich durch manuelle Arbeit abgewickelt. Hier kommen besonders oft wenig ausgebildete Mitarbeiter zum Einsatz. Die Motivation und Gesundheit dieser Personen ist wesentliche Basis für eine qualitativ hochwertige und effiziente Abwicklung der Prozesse. Zudem ist Motivation eine Grundlage der Innovationskraft von Unternehmen. Im Fokus des Projekts stehen nicht-monetäre Motivationsmethoden, da diese in ihrer Wirkungsweise oft unterschätzt werden und alternative monetäre Anreizsysteme schnell abnutzen. Zur Steigerung der Motivation und Leistung im Lager werden verschiedene nicht-monetäre Methoden identifiziert, bezogen auf ihre Wirksamkeit hin empirisch untersucht und zugänglich für operative Führungskräfte im Lager aufbereitet. Zur Evaluation der eingesetzten Motivationsmethoden werden in einer Längsschnittstudie Indikatoren für die Lagerleistung erhoben und den Einschätzungen der Mitarbeiter zu Motivation und Gesundheit gegenübergestellt. Die Ergebnisse werden mit Experten aus Wissenschaft und Praxis der Logistik diskutiert, um die Aufbereitung geeigneter Methoden klar an den Bedarfen der Zielgruppe auszurichten. Greifbares Ergebnis ist ein Methodenkatalog, in welchem die Ergebnisse gebündelt dargestellt und mit Handlungshilfen zugänglich gemacht werden. Zudem wird die Möglichkeit aufgezeigt, Motivationsmethoden interaktiv auf einer Onlineplattform darzustellen. So können Unternehmen für ihre logistischen Prozesse leichter und gezielter Motivationsmaßnahmen auswählen und einsetzen. Das Ergebnis richtet sich insbesondere an KMU, da diese in der Regel über wenige Ressourcen für die Erarbeitung von Motivationsmethoden verfügen.

https://www.scs.fraunhofer.de/de/pum/newsletter/mola.html

Schlussbericht

MoLa_Schlussbericht.pdf

Auf Grund des schnellen Wachstums von Startups verändern sich während ihrer Entwicklung die Anforderung an die Logistik sehr schnell. Der Fokus von technologieorientierten Startups liegt jedoch eher auf der Produktentwicklung und der Finanzierung, sodass die frühzeitige Planung und Gestaltung der Logistik oft vernachlässigt wird. Auch fehlen entsprechende Handlungs-empfehlung für Startups. Im Rahmen des Forschungsprojektes „StartupLog" wird daher ein Logistikkonzept entwickelt, das produzierende Startups bei der effizienten und vorausschauenden Gestaltung einer mitwachsenden Logistik unterstützt.

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Forschunsbericht_StartupLog.pdf

Kern von „Industrie 4.0“ ist die Realisierung einer sog. „Smart Factory“. Diese zeichnet sich vor allem durch die intelligente Vernetzung von Menschen und Maschinen in Produktion und Logistik aus. Zur zukünftigen Integration des Menschen in die Smart Factory sind neuartige Mensch-Maschine-Schnittstellen zwingend erforderlich. Diese sollen gestaltet werden durch interaktive Assistenzsysteme. Interaktive Assistenzsysteme nehmen Daten mittels Sensoren auf und wandeln diese in elektrische Signale um. Diese werden von integrierten Mikrocomputern zu Anweisungen oder Handlungsempfehlungen verarbeitet und Mitarbeitern in Produktion und Logistik bereit gestellt. Warum ist dieser technologische Wandel notwendig? Eine Smart Factory zeichnet sich durch dezentrale und fortwährend wandelnde Produktions- und Logistikprozesse aus. Der Mitarbeiter der Fabrik der Zukunft benötigt kontinuierlich angepasste Informationen um die komplexen Produktions- und Logistiksysteme beherrschen zu können – hier gewährleistet durch interaktive Assistenzsysteme. Kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) sind sich der Bedeutung dieser für Industrie 4.0 zentralen Technologie bewusst, zögern aber im Vergleich zu Großunternehmen bei deren Einführung. Gründe dafür: KMU können in aller Regel die Potenziale interaktiver Assistenzsysteme nicht abschätzen, kennen die Anforderungen für deren Nutzung nicht und haben kein systematisches Vorgehen um diese erfüllen zu können. Das Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens, ist die Entwicklung einer Methode, die KMU die Einführung interaktiver Assistenzsysteme in Produktion und Logistik aufwandsarm ermöglicht. Ein geeigneter Ansatz hierfür sind Reifegradmodelle. Dabei soll das zu entwickelnde Reifegradmodell Unternehmen eine klare Orientierung bei der Einführung interaktiver Assistenzsysteme in Produktion und Logistik bieten. Dies ist ein zentraler Schritt hin zur Smart Factory als Kern der Industrie 4.0.

Schlussbericht:

Abschlussbericht_4.0Ready_final_signed.pdf

Gegenwärtig ist eine quantitative, mehrdimensionale ad-hoc-Fabrikbewertung nicht möglich. Dies liegt an der Durchführung des Bewertungsprozess, welcher zurzeit überwiegend qualitativ in einer Diskussion durchgeführt wird. Eine quantitative Bewertung an Hand umfangreicher Materialflusssimulationen ist für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) häufig zu teuer. Außerdem sind Materialflusssimulationen eindimensional auf den Warenfluss ausgerichtet und vernachlässigen weitere Zielfelder der Fabrikplanung. Des Weiteren sind sie sehr zeitintensiv.

Daher soll im Projekt "QuaMFaB" ein Softwaredemonstrator entwickelt werden, der eine quantitative ad-hoc-Bewertung unterschiedlicher Zielfelder der Fabrikplanung ermöglicht. Dazu werden zusammen mit den Praxispartnern geeignete Zielfelder identifiziert, für die anschließend mathematische Berechnungsvorschriften entwickelt werden. Abschließend werden die erzielten Ergebnisse in einen Softwaredemonstrator implementiert und zusammen mit einem mittelständischen Praxispartner validiert.

Die Forschungsergebnisse werden KMU bei der Entwicklung und Auswahl von Layoutvarianten im Rahmen der Fabrikplanung unterstützten, denn die quantitative, mehrdimensionale ad-hoc-Fabrikbewertung führt zu einer besseren Vergleichbarkeit von Layoutvarianten und zu einer belastbareren Entscheidungsfindung.

Schlusbericht

Abschlussbericht_QuamFaB_IPH.pdf

Ergebnis des Projekts ist eine Methodik, die die Kosten und die Einsparungen von Lagerreorganisationsmaßnahmen berechnet, um eine Entscheidungshilfe für oder gegen die Reorganisation zu liefern. Zudem können die optimale Häufigkeit und der wirtschaftlichste Umfang von Reorganisationsmaßnahmen bestimmt werden. Hierfür werden die notwendigen Kennzahlen festgelegt, die für eine Beurteilung von Reorganisationsmaßnahmen verwendet werden können. Die Innovation besteht in den Algorithmen, die in der Methodik zusammengefasst werden. Die Methodik ermöglicht eine Unterstützung bei Reorganisationsentscheidungen, die es bisher in dieser Form noch nicht gibt. Gerade die Anpassbarkeit an die jeweiligen Gegebenheiten des Unternehmens und seine Produkte zeichnet die Methodik aus. Die Kommissionierung ist der größte Kostenfaktor im Betrieb von Distributionszentren. Kommissioniersysteme benötigen, insbesondere in einem turbulenten Umfeld, von Zeit zu Zeit einer Reorganisation, damit sie optimal und somit möglichst kostengünstig betrieben werden können. Ihre Optimierung ist also von großer wirtschaftlicher Bedeutung. Dies trifft sowohl auf Großbetriebe als auch auf KMU zu, wobei letztere wegen ihrer begrenzten Ressourcen eher selten die dafür erforderliche Leistung aufbringen können. Insoweit ist das geplante Vorhaben von besonderer Bedeutung für KMU. Der potentielle Nutzerkreis wird als groß eingeschätzt und bietet diesem eine gute Chance, die Kosten der Kommissionierung optimieren zu können. Gelingt es, das Vorhaben wie vorgesehen zu realisieren und erfolgreich zu verifizieren, dann ist mit einer zügigen industriellen Umsetzung zu rechnen, die auch die „Verbraucher“ erreichen kann, da die zu entwickelnde Methodik entsprechend dem Forschungsvorhaben integrierbar in LVS-Systeme sein soll und auch als Einzellösung auf PC-Basis Anwendung finden kann. Der Plan zum Ergebnistransfer wird als angemessen beurteilt.

Abschlussbericht_ReKom_neu.pdf

Im Bereich der Lagertechnik ist eine ständige Weiterentwicklung zu beobachten, da kontinuierlich versucht wird beispielsweise eine bessere Raumausnutzung sowie höhere Durchsätze zu erreichen. Was die technischen Möglichkeiten angeht, sind diese dabei teilweise den Entwicklungen in der Wissenschaft voraus. Automatisierte Lagertechniken mit dem Einsatz von zwei Lastaufnahmemitteln (z.B. Paletten-Aufnahmegabeln) in einem Regal mit doppeltiefen Stellplätzen werden von vielen Herstellen angeboten und können durchaus als Standardlösungen bezeichnet werden. Dennoch existieren für solche Lager derzeit nur Spielzeitformeln unter der Einschränkung durch bestimmte Randbedingungen und Angaben für repräsentative Fächer liegen noch gar nicht vor. Diese Einschränkungen bestehen zum Beispiel in der Beschränkung auf eine Bewegungsstrategien und Näherungen für die Umlagerfachentfernung (Seemüller 2005), in starken Beschränkungen der Abarbeitungsreihenfolge mit Wegfall von Zeitanteilen für Beschleunigungen (Xu et al. 2014) oder in der Beschränkung auf vorgegebene konstante Umlagerzeiten in Kombination mit weiteren Einschränkungen der Lagerfachbelegung (Oser und Garlock 1998). Alternativ dazu können Spielzeit- und Durchsatzberechnungen in Form von Näherungen anhand der vorhandenen Normen für die jeweiligen Einzelfälle (doppeltiefes Lager bzw. doppeltes Lastaufnahmemittel) generiert werden (FEM 9.851).

Im geplanten Forschungsprojekt sollen daher zunächst geeignete Belegungs- und Bewegungsstrategien eines doppeltiefen Lagers mit zwei Lastaufnahmemitteln entwickelt und simulativ bewertet werden. Für die effizienten Strategien sollen unter realistischen Annahmen für Fahrzeiten und Umlagerungen die genannten Einschränkungen aufgehoben und allgemeingültige Spielzeitformeln entwickelt werden.

Zeitfenster- bzw. Slot-Management-Systeme haben in den letzten Jahren insbesondere in der Handelslogistik zu einer steigenden Effizienz an der Laderampe geführt. Während Lagerhausbetreiber profitieren können, kann Transportunternehmen hierdurch zusätzlicher Aufwand entstehen. So können sich bei Verspätungen durch verlängerte Wartezeiten und Strafzahlungen hohe Kosten ergeben. Verbesserte, dynamische Planungs- bzw. Dispositionsprozesse für Transportdienstleister sind notwendig, um diese Zeitfenstervorgaben geeignet berücksichtigen und die Mehrkosten somit reduzieren oder gar vermeiden zu können.

Projektziel ist die Entwicklung einer simulationsbasierten Entscheidungsunterstützung zur effizienten Planung und Disposition von Fahrzeugumläufen für kleine und mittlere Transportunternehmen unter der Berücksichtigung von Zeitfenstervorgaben. Angestrebtes Ergebnis ist ein Leitfaden sowie ein Simulationsmodell, um Transportunternehmen ein praxistaugliches Werkzeug zur Verbesserung ihrer Prozesse zur Verfügung zu stellen.

Erstmals werden die Planungs- und Dispositionsentscheidungen von Transportunternehmen unter Berücksichtigung von Zeitfenstern kostenorientiert betrachtet und eine entsprechende Entscheidungsunterstützung bereitgestellt. Die Projektergebnisse können kleine und mittlere Transportdienstleister bei einer effizienten Disposition unterstützen. Das Simulationsmodell stellt in Verbindung mit dem entwickelten Leitfaden eine praxistaugliche Unterstützung der Planung dar, die Transportunternehmen dazu befähigt, sich besser im Wettbewerb zu behaupten. Durch die simulationsbasierte Analyse von Handlungsalternativen werden die Ergebnisse verschiedener Dispositionsmöglichkeiten unter Berücksichtigung von Zeitfenstervorgaben dargestellt.

Schlussbericht

Schlussbericht_18499 N.pdf

Eine Möglichkeit der Supply Chain-Integration ist der Einkauf von Lösungen. Dieser ist durch den Erwerb von Leistungsbündeln, d.h. einer Kombination aus Produkt und produktbegleitender Dienstleistung, gekennzeichnet (von Gizycki, 2000). Beschaffungsseitig ist der Einkauf von Lösungen bisher kaum untersucht worden.

Ein Konzept zur leistungsabhängigen Bewertung und Vergütung der Leistungserbringung ist Performance Based Contracting (PBC). PBC kann einkaufenden Unternehmen die adäquate Identifikation, Bewertung und Steuerung von Lösungsanbietern ermöglichen. Bisher existieren keine Praxisempfehlungen für Lösungseinkäufer zur Festlegung der Integrationstiefe, Wahl von Lösungsanbietern und zum optimalen Einsatz von PBC. Diesen Herausforderungen stehen besonders kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) mit geringer Erfahrung und begrenzten Kapazitäten gegenüber.
In der Literatur zu Lösungen stehen bisher Lösungsanbieter, nicht Einkäufer von Lösungen, im Fokus. Lösungseinkäufer stehen vor den Herausforderungen, Lösungsanbieter optimal in die Supply Chain zu integrieren sowie geeignete Lösungen und Lösungsanbieter auszuwählen. Darüber hinaus sind die Vergütung und Steuerung der Leistungserbringung adäquat zu gestalten. Einen Ansatz hierfür bietet die leistungsabhängige Bewertung und Vergütung im Rahmen von PBC. Bisher konzentriert sich die Forschung zu PBC auf branchenspezifische, strategische und theoretische Untersuchungen. Die Anwendung von PBC auf den Einkauf von Lösungen wurde bisher nicht untersucht.
Bisher existiert kein Konzept, das Unternehmen dabei unterstützt, die Integrationstiefe mit Lösungsanbietern festzulegen sowie die Eignung von Lösungen und Lösungsanbietern zu bewerten. Darüber hinaus stehen keine Empfehlungen für die Gestaltung der leistungsabhängigen Vergütung mit Hilfe von PBC zur Verfügung. Dabei stellt die optimale Zusammenarbeit zwischen Supply Chain-Partnern einen zentralen Erfolgsfaktor für Unternehmen dar. Das vorliegende Forschungsvorhaben schließt diese Forschungslücke.
 

Schlussbericht:

Abschlussbericht_18474N_SCPerform.pdf

Im Rahmen des Projektes soll die Entwicklung eines Demonstrators zur Tagesgangprognose der Lkw-Wartezeiten von logistischen Knoten erfolgen einschließlich einer möglichen Voranmeldeoption.
Lastspitzen in der Lkw-Abfertigung von logistischen Knoten führen zu stark schwankenden Wartezeiten für ankommende Fahrzeuge und verhindern eine optimale Disposition der Lkw bei den Speditionsunternehmen. Das verursacht erhöhte Kosten und führt auch auf Seiten der betroffenen logistischen Knoten zu einem höheren Bedarf an Geräten und Personal. Dies ist insbesondere mit entsprechenden Wirtschaftlichkeitseinbußen verbunden. Einflussfaktoren auf die Wartezeit sind neben dem Ressourceneinsatz des jeweiligen logistischen Knotens, die Verkehrsanbindung und -führung sowie lokale Einzelereignisse (Baustellen, Witterung, Systemausfälle, etc.).

Es besteht somit Bedarf für eine einfache und kostengünstige Lösung, welche sowohl die Lkw-Disposition als auch die Organisation wirkungsvoll unterstützt. Um dieses Ziel zu erreichen, wird im Rahmen des Projektes ein viergeteilter Forschungsansatz verfolgt.