Übersicht abgeschlossener Forschungsprojekte

Der Technologie Blockchain wird im Kontext von Logistik und SCM sehr großes Potenzial für Prozessverbesserungen zugesprochen, die in Kostensenkungen und Steigerungen des Kundennutzens resultieren sollen. Dies liegt vor allem in ihren Eigenschaften begründet, denn sie ist dezentral organisiert, die Datensätze sind verifiziert und damit auditierbar und nicht zuletzt ist sie aufgrund kryptographischer Verfahren manipulationssicher. Zahlreiche Pilotprojekte großer Marktteilnehmer illustrieren die Bandbreite und mögliche Trageweite von Blockchain-Anwendungen in Logistik und SCM. Wofür konkret und vor allem wie Blockchain durch KMU skalierbar angewendet werden kann, ist jedoch nicht ohne weiteres zu identifizieren. Nicht jede denkbare Blockchain-Anwendung ist tatsächlich auch die beste technische Lösung. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird ein Vorgehen entwickelt, welches diese Entscheidung aus der Perspektive eines KMU greifbar macht und mit dessen Hilfe Anwendungspotenziale unternehmensindividuell identifiziert werden können. Ideen können hinsichtlich ihrer technischen und organisatorischen Anforderungen bewertet und mit alternativen Lösungsansätzen verglichen werden. Darüber hinaus wird eine Datenbank zur Sammlung und Charakterisierung bekannter Anwendungsfälle entwickelt und in das Vorgehen integriert. Alle konzeptionellen Aktivitäten des Forschungsvorhabens fußen dabei auf einer fundierten empirischen Grundlage - einer qualitativen Interviewstudie und einer nachfolgenden quantitativen Studie. KMU sollen durch das Vorgehen in die Lage versetzt werden, sich ressourcenschonend mit der Technologie Blockchain vertraut zu machen und die Auswirkungen auf das eigene Geschäft besser einschätzen zu können. Durch die Identifikation von Blockchain-basierten Möglichkeiten zur Verbesserung der Dienstleistungen oder zur Diversifizierung des Angebots soll letztlich die Wettbewerbsfähigkeit gegenüber Konzernen und Startups auch im internationalen Kontext gestärkt werden.

Schlussbericht:

Abschlussbericht_ChainLog_20951N.pdf

Die Wahl der geeigneten Auftragsabwicklungsstrategie trägt maßgeblich zur Realisierung wirtschaftlicher und logistischer Ziele von Produktionsunternehmen bei. In der Praxis entscheiden sich viele Unternehmen für eine Auftragsabwicklungsstrategie nach qualitativen Kriterien oder nach Erfahrungswerten zumeist pauschal für bestimmte Artikel und Auftragsarten oder fallweise für einzelne Aufträge. In der Wissenschaft werden die Problemstellung der Auftragsabwicklungsstrategieauswahl und damit verbunden die Positionierung des Kundenauftragsentkopplungspunkts bereits seit Längerem untersucht. Zur Vereinfachung werden dabei jedoch oft Annahmen getroffen und entscheidungsrelevante Kriterien teilweise nicht berücksichtigt. Zudem finden sich in der Literatur nur vereinzelt Regeln zur Quantifizierung des Einflusses solcher Kriterien. Ziel des Forschungsvorhabens MoBAStra ist die Quantifizierung der Auswirkungen verschiedener Auftragsabwicklungsstrategien auf wettbewerbsrelevante Zielgrößen, wie z. B. Herstellkosten (Auslastung, Rüstkosten), Bestandskosten, Termintreue sowie die dafür erforderliche Kapazitätsflexibilität. Hierfür werden im ersten Schritt einzelne bestehende mathematische Modelle erweitert und neue Modelle zur Beschreibung spezifischer Wirkzusammenhänge entwickelt. Im zweiten Schritt erfolgt durch die gezielte Kombination verschiedener einzelner logistischer und betriebswirtschaftlicher Modelle die Entwicklung eines umfassenden und allgemeingültigen Gesamtmodells. Dieses Gesamtmodell ermöglicht die Quantifizierung der Wechselwirkungen zwischen unterschiedlichen Auftragsabwicklungsstrategien und den resultierenden wirtschaftlichen und logistischen Zielgrößen. Die Umsetzung des Gesamtmodells in einen anwenderfreundlichen Software-Demonstrator ermöglicht KMU, eigenständig ihre innerbetrieblichen Lieferketten zu analysieren und eine wissenschaftlich fundierte Entscheidung hinsichtlich der Auswahl der Auftragsabwicklungsstrategie zu treffen.

Schlussbericht:

Schlussbericht_MoBAStra.pdf

Ein volatiles, intransparentes Marktumfeld führt zu Belastungsschwankungen von Produktionskapazitäten im verarbeitenden Gewerbe, die sich innerhalb der Produktion in Über- beziehungsweise Unterauslastung von Maschinen widerspiegeln. Studien zufolge rechnet der Mittelstand mit einer zunehmenden Volatilität, welche mit einer Zunahme der Frequenz der Markt- und Konjunkturzyklen einhergeht. Kleine und mittlere Unternehmen (KMU) können diese Schwankungen schwer verkraften.

Das Forschungsvorhaben KapShare hat zum Ziel, Kapazitätsschwankungen im verarbeitenden Gewerbe zu kompensieren. Hierzu sollen KMU befähigt werden, Produktionskapazitäten branchenübergreifend auszutauschen ("Kapazitäten-Sharing"). Dies erfolgt mittels einer digitalen Plattform, die es den Unternehmen ermöglichen soll, Maschinenstunden am Markt anzubieten (bei Unterauslastung der Maschinen) sowie bei Bedarf einzukaufen (bei Überauslastung der Maschinen oder bei fehlendem Spezialisierungsgrad der eigenen Maschinen).

Leitfaden

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KapShare_Abschlussbericht_11-2021_final.pdf

In der manuellen Mann-zur-Ware Kommissionierung wird heute oftmals Pick-by-Light eingesetzt, um Mitarbeitern die Lagerplätze zur Warenaufnahme aufzuzeigen. Untersuchungen zeigen, dass Pick-by-Light deutlich verbesserte Kommissionierzeiten und niedrigere Fehlerraten im Vergleich zur klassischen Kommissionierliste oder anderen technischen Kommissionierverfahren ermöglicht. Trotzdem entscheiden sich aufgrund der hohen damit verbundenen Investitionskosten, gerade zahlreiche kleine und mittlere Unternehmen (KMU) gegen den Einsatz von Pick-by-Light-Systemen. Ziel des Vorhabens Pick-by-Tag ist daher die Entwicklung eines kostengünstigen technischen Kommissioniersystems auf Basis passiver RFID-Tags, das sich an der Pick-by-Light-Methodik orientiert. Dadurch können Kommissionierprozesse bei KMU hinsichtlich Geschwindigkeit und Fehlerrate optimiert werden. Das drahtlose Pick-by-Tag-System soll mittels passiver, batteriefreier RFID-Tags mit LEDs realisiert werden die als Fachanzeigen an den Lagerfächern angebracht werden. Die Signalgebung der RFID-Tags wird durch ein RFID-Lesegerät mit dem notwendigen Strom versorgt. Teilziel des Projekts ist, dass bei einer Installation an 1000 Lagerfächern die Anschaffungskosten des Systems unter 30 € pro Fach liegen. 

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Schlussbericht_20263N_Pick-by-Tag.pdf

In Distributionszentren ist die Kommissionierung eine zentrale logistische Aufgabe, die auf allen Wertschöpfungsstufen durchgeführt werden muss. Durch eine gleichmäßige Auftragseinlastung wird in der Kommissionierung versucht die meist stark schwankende Kundennachfrage zu glätten und dabei trotzdem den Servicegrad mit geforderter Durchlaufzeit zu erfüllen. Logistikdienstleister (LDL) greifen dabei meist auf ihre Erfahrungen zurück. Es fehlt ein allgemeingültiger, öffentlich zugänglicher Standard zur Nivellierung in der Kommissionierung, sodass Unternehmen auch ohne Erfahrung ihre Auftragseinlastung optimal planen können. Das Forschungsvorhaben „Glätten und Nivellieren in der Kommissionierung“ hat zum Ziel ein allgemeingültiges Konzept zur Nivellierung in der Kommissionierung sowie Methoden zur exakten Analyse der Leistungsfähigkeit der nivellierten Auftragsabwicklung und zur Bestimmung des benötigten Personalbedarfs zu entwickeln. Hierzu wird ein standardisiertes Nivellierungskonzept der Kommissionierung entwickelt. Dieses wird als Markov-Kette abgebildet, die eine exakte Beurteilung der Leistungsfähigkeit der nivellierten Auftragsabwicklung und die Bestimmung des benötigten Personalbedarfs ermöglicht. Anhand einer numerischen Studie wird der Einfluss verschiedener Ansätze der Arbeitszeitgestaltung auf die Leistungsfähigkeit der Kommissionierung ermittelt und in Form eines Leitfadens zusammengefasst. Die Ergebnisse ermöglichen KMUs eine genaue und frühzeitige Abschätzung der Kommissionierkosten und eine präzise Planung der Auftragseinlastung und des Personalbedarfs anhand der definierten Standards. Dadurch werden Planungsrisiken reduziert und durch die erzeugte Transparenz Vorteile bei der Akquise geschaffen und Missverständnisse zwischen Unternehmen und LDL vermieden. Außerdem wird das Risiko von Fehleinschätzungen vermindert. Anhand eines Benchmarking der Realität mit dem Modell können individuelle Verbesserungspotentiale identifiziert werden.

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Schlussbericht_NivKom.pdf

Da auch KMU zunehmend in globalen Wertschöpfungsnetzwerken (WSNs) agieren und ihre Variantenvielfalt stetig zunimmt, haben die Zuteilung von Produktvarianten sowie die Anpassung von Strukturen und Kapazitäten in WSNs einen großen Einfluss auf deren Wettbewerbsfähigkeit. Das Forschungsprojekt "ProdAllo.net" zielt auf die Entwicklung einer KMU-gerechten Methodik zur effizienten Allokationsplanung von dynamischen Erweiterungen des Produktprogramms sowie deren Wechselwirkung mit der Anpassung von Strukturen und Kapazitäten globaler WSN ab. Dazu wird zunächst eine Methode zur Clusterung von Produktvarianten entwickelt, um die hohe Komplexität bei der Allokationsplanung zu reduzieren. Parallel werden Gespräche mit den Unternehmen des Projektbegleitenden Ausschusses geführt, um deren Anforderungen an die Charakterisierung von Produktionsstrukturen und -kapazitäten im WSN aufzunehmen und eine Datenstruktur für das Optimierungsmodell zu erarbeiten. Darauf aufbauend erfolgt die Methodenentwicklung zur Entscheidungsunterstützung bei der dynamischen Produktallokation und Konfigurationsanpassung von globalen WSNs. Diese beinhaltet ein Optimierungsmodell zur integrierten Allokationsplanung und Netzwerkanpassung sowie Analysemethoden, die zu einer Erhöhung der Ergebnistransparenz sowie zur Identifikation von Produktionsengpässen und Maßnahmen zur weiteren Lösungsverbesserung beitragen. Die KMU-taugliche Anwendbarkeit der Methodik wird durch deren Umsetzung in einem Softwaredemonstrator sowie dessen Beschreibung in einem Praxisleitfaden sichergestellt. Die entwickelte Methodik bietet produzierenden Unternehmen eine quantitativ abgesicherte Entscheidungsunterstützung zur Strategieentwicklung für ihre Produktallokation und die Konfigurationsanpassung ihrer WSNs. So können KMU trotz begrenzter Ressourcen kostenintensive Fehlentscheidungen bei Allokations- und Anpassungsentscheidungen im WSN vermeiden und weitere Maßnahmen zur Lösungsverbesserung identifizieren.

Download Schlussbericht mit Softwaretool und Anwenderleitfaden:

20467_N_ProdAlloPlan.net_Schlussbericht.pdf

20467_N_ProdAlloPlan.net_Anwenderleitfaden.pdf

20467_N_ProdAlloPlan.net_Software-Demonstrator.zip

Aufgrund des demographischen Wandels nimmt der Anteil der Menschen mit eingeschränkter Bewegungsfähigkeit und Belastbarkeit stark zu. Für Unternehmen bedeutet dies, dass sie für eine Zuordnung von Aufgaben zu Mitarbeitern sowohl die individuelle Bewegungsfähigkeit und Belastbarkeit als auch die diesbezüglichen Anforderungen aller Arbeitsplätze im Detail kennen müssen. Die bestehenden Methoden zur Ergonomieanalyse sind mit dieser Aufgabe überfordert, weil sie die detaillierten Anforderungen der Arbeitsaufgaben bzw. Arbeitsplätze nicht mit der individuellen Bewegungsfähigkeit und Belastbarkeit der Mitarbeiter vergleichen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, eine grundsätzlich neue Form der Ergonomieanalyse zu entwickeln, die die Bewegungsfähigkeit und Belastbarkeit jedes einzelnen Mitarbeiters erfasst und mit den detaillierten Anforderungen jedes einzelnen Arbeitsplatzes abgleichen kann. Die Grundidee des Forschungsvorhabens ist es, dazu 1. die Bewegungsfähigkeit und Belastbarkeit der Mitarbeiter durch eine standardisierte Folge von Bewegungsübungen zu erfassen, 2. die Anforderungen der einzelnen Arbeitsplätze für einen Mitarbeiter zu erfassen und anhand der individuellen Körpermaße auf jeden einzelnen Mitarbeiter zu transformieren, 3. einen Abgleich der Anforderungen mit den Fähigkeiten und der Belastbarkeit automatisiert durchzuführen, um 4. systematisch geeignete Maßnahmen für eine ergonomische Verbesserung der Arbeitsplätze und eine bessere Aufgabenzuordnung abzuleiten. Um den Aufwand für die Erfassung gering zu halten, sollen die Bewegungen der Mitarbeiter mit 3D-Kameras und ggf. kostengünstigen Sensoren aufgenommen werden. Der Nutzen für KMU besteht darin, mit geringem Aufwand eine sehr detaillierte Ergonomieanalyse für alle Mitarbeiter durchführen zu können. Sie erhalten so sehr konkrete Hinweise auf Verbesserungsmaßnahmen und können so die Mitarbeiter wesentlich besser vor muskuloskelettalen Erkrankungen schützen.

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Schlussbericht_ErgoTrack_inkl_Unterschriften.pdf

Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, ein speziell für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) im Anwendungsfeld von Umschlagterminals zugeschnittenes IT-Referenzmodell zu entwickeln. Dieses soll die Terminals darin unterstützen, eigenständig eine systematische Weiterentwicklung ihrer IT- und Prozesslandschaft durchzuführen.

Umschlagterminals sind gekennzeichnet durch vielfältige Kundenbeziehungen, Dienstleistungen und organisatorischen Schnittstellen. Für diese Herausforderungen setzen große Terminals umfangreiche und teure Terminal-Operating-Systeme (TOS) ein. Diese Systeme kommen aufgrund des sehr großen Funktionsumfanges, des hohen Anpassungsaufwandes an betriebliche Begebenheiten und der damit verbundenen hohen Kosten für Anschaffung, Anpassung, Wartung und Weiterentwicklung für KMU-Terminals oftmals nicht in Frage. In KMU-Umschlagterminals werden daher diverse unterschiedliche kleine, teilweise selbst erstellte IT-Lösungen eingesetzt und auch noch häufig Prozesse ohne passende IT-Unterstützung, z. B. durch Inkaufnahme vieler ineffizienter und fehleranfälliger Medienbrüche, durchgeführt. Um diese von IT-Insellösungen, Redundanzen und rein papiergestützten Abwicklungsabläufen geprägten IT- und Geschäftsprozess-Landschaften im Sinne einer zukunftsweisenden Digitalisierung weiterzuentwickeln und damit eine Agilität hinsichtlich sich ändernder Rahmenbedingungen und Anforderungen an digitale Schnittstellen zu Partnern in der maritimen Transportkette aufzubauen, fehlt es den KMU-Umschlagterminals zumeist an Kapital und Personal.

Mit diesem Forschungsvorhaben soll für diese Situation Abhilfe mit einem „Hilfe zur Selbsthilfe“ – Ansatz geschaffen werden. Das angestrebte IT-Referenzprozessmodell mit den Vorgehensmodellen, Werkzeugen und Handlungsempfehlungen bildet dafür die Basis. Ein derartiges, auf die Spezifika der KMU-Terminals ausgerichtetes Referenzmodell ist bisher nicht vorhanden und stellt eine Innovation dar. In der in sieben Arbeitspaketen gegliederten und mit zwei Jahren Laufzeit geplanten Projektbearbeitung ist eine intensive Rückkopplung mit den diversen beteiligten Unternehmen vorgesehen. Damit wird sichergestellt, dass die entwickelten Hilfen praktisch anwendbar und von Nutzen für die KMU-Umschlagterminals sind.

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Schlussbericht_20720_N.pdf

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines regelbasierten Expertensystems zur Auswahl und Auslegung eines Transportsystems sowie die integrierte Erstellung eines materialflusseffizienten Layouts. Als Folge können Unternehmen eine parallele und damit ganzheitliche Layoutplanung mit reduziertem Aufwand durchführen und berücksichtigen dabei die Auswirkungen der Auslegung eines Transportsystems auf die Fabrikstrukturen und damit das Fabriklayout. Es sollen zunächst die Auswirkungen unterschiedlicher Transportsysteme auf die Gestaltung des Layouts erarbeitet werden. Zusätzlich wird auch die monetäre Bedeutung der Transportsystemauswahl untersucht. Daraufhin sollen diese Erkenntnisse zusammen mit dem Expertenwissen von Systemplanern bzgl. der Transportsystemauswahl und der Transportnetzplanung in einer Regelbasis gespeichert werden und mit Hilfe von Fuzzy Logic automatisiert für die integrierte Planung verwendet werden.
Produzierende aber auch beratende KMU erhalten durch das Expertensystem die Möglichkeit das spezifische Fachwissen von Fabrik- und Transportsystemplanungs-experten aufwandsarm und kostengünstig aufzunehmen und in Projekten anzuwenden. Die effiziente Layoutplanung und die kapitalintensive Anschaffung von Transportsystemen haben große Auswirkungen auf die Effizienz der Produktion und Logistik einer Fabrik. Infolge einer integrierten Durchführung von Layoutplanung und Transportsystemauswahl können Fehlplanungen und Fehlinvestitionen verringert und nachträgliche Anpassungen des Layouts vermieden werden, wodurch die Zeitspanne zum Produktionsstart verkürzt werden kann. Zugleich werden die Hemmnisse zur regelmäßigen Durchführung von Fabrikplanungsprojekten reduziert und eine kontinuierliche Anpassung der Fabrikstrukturen vorangetrieben. Dies trägt zu einer deutlichen Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit deutscher KMU bei.

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19994N_AutoLaT_Abschlussbericht.pdf

Die Verwendung von Drohnen zum innerbetrieblichen Materialtransport ermöglicht durch die Bewegung in der dritten Dimension einen autonomen, flexiblen und schnellen Transport, eine Entlastung der Transportwege in der Ebene und damit eine Reduktion nicht-wertschöpfender Transporttätigkeiten. Dem konkreten Einsatz von Drohnen im Produktionsbetrieb von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) stehen jedoch noch Risiken und Hindernisse entgegen (z. B. Akkulaufzeit, Rentabilität, Rechtslage). Unklar ist zudem, welche rechtlichen/versicherungstechnischen, technischen und betrieblichen Voraussetzungen von Drohnenherstellern und anwendenden KMU für den Einsatz im Produktionsbetrieb geschaffen werden müssen und welche wirtschaftlichen und logistischen Potentiale dadurch entstehen. Eine Übertragbarkeit von gewerblichem und operativem Drohneneinsatz außerhalb von Gebäuden z. B. im Paketversand ist aufgrund der besonderen Herausforderungen (Schwierigkeiten bei der Ortung, Einschränkungen durch die technische Gebäudeausstattung) nicht einfach möglich. Die Arbeitshypothese des geplanten Forschungsvorhabens besteht somit in der Annahme, dass durch eine Erforschung der Rahmenbedingungen und Ableitung von Handlungsempfehlungen der Einsatz von Drohnen zum innerbetrieblichen Materialtransport bei KMU gefördert und beschleunigt wird. Neben der Ermittlung von rechtlichen, technischen und betrieblichen Rahmenbedingungen erfolgt eine Ableitung von Anforderungen an die Fabrik bzw. Produktion sowie an zukünftige Drohnen. Durch die Entwicklung eines Vorgehens zur wirtschaftlichen und logistischen Potentialabschätzung des Einsatzes von Drohnen für den innerbetrieblichen Materialtransport können KMU die Wirtschaftlichkeit abschätzen. Zusammenfassend wird durch die Anwendung der angestrebten Forschungsergebnisse unmittelbar eine Potentialabschätzung des innerbetrieblichen Transportes mit Drohen sowie das Aufzeigen von Handlungsfeldern erreicht.

Schlussbericht:

Abschlussbericht_DroMaTra_20200626_FrBöFrSto.pdf