Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Implementation with agile project management approaches: Case study of an industrie 4.0 learning factory in China
    ( 2020)
    Scholz, Julia-Anne
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    Sieckmann, Felix
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    Kohl, Holger
    With the ""Made in China 2025"" strategy, the People's Republic of China intends to achieve a turnaround from a cheap production location to a technology pioneer, notably through digital technologies, which necessitates qualification of employees in Chinese production companies. To facilitate this, an Industrie 4.0 Learning Factory is being set up in Jiangsu Province, China. Against the background of a rapidly developing state of the art as well as cultural peculiarities of the Chinese target group, classical project management approaches quickly reach their limits. In order to address continuously changing framework conditions, approaches for an ambidextrous project management as well as agile technical-didactic development of the Learning Factory have been established. This enabled the early adaptation of the Learning Factory to the concrete target group of learners and faster realization of a train-the-trainer concept as well as the efficient execution of repetitive processes with rigid requirements.
  • Publication
    Ursachenanalyse zur Verfügbarkeitssteigerung von Werkzeugmaschinen
    ( 2020)
    Uhlmann, Eckart
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    Dumitrescu, Roman
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    Polte, Julian
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    Meyer, Maurice
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    Simsek, Deniz
    The reliability of machine tools is a critical factor for the success of manufacturing companies. By analyzing data in product planning, machine manufacturers can eliminate causes of failure and systematically improve machines. However, comprehensive data analysis poses great challenges for many companies. The methodology presented in this paper addres-ses this problem and supports companies in the goal-driven data analysis.
  • Publication
    Die Digitalisierungshürde lässt sich Meister(n)
    (Springer Vieweg, 2020)
    Knothe, Thomas
    ;
    Gering, Patrick
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    Rimmelspacher, Sven O.
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    Maier, Michael
    JUMP 4.0 steht für die ""Mobile Jobeinplanungsunterstützung für den Meister in der Produktion"". Ein Konsortium aus kleinen und mittelständischen Unternehmen entwickelte zusammen mit Forschungseinrichtungen Methoden und Werkzeuge zur Beherrschung der Komplexität auf dem betrieblichen Hallenboden. Es blieb nicht nur bei der Technologierealisierung. Die Partner unterzogen einer der erfolgreichsten deutschen Alleinstellungsmerkmale, der ""Meisterrolle"" ein umfassendes Facelift. In absehbarer Zeit erscheint es als nicht realistisch, komplett intelligent unterstützte Produktionssysteme in der mittelständischen Produktion umzusetzen. Vielmehr geht es in dem vorliegenden Buch um die Verringerung von Einstiegshürden in Industrie 4.0 und wie bestehende Technologien zu mehr Flexibilität und Effizienz führen können. Das Buch startet mit einer Fiktion wobei bewusst die Situation eines Unternehmens mit ""Papierhintergrund"" skizziert wird, welches vor genau den Herausforderungen steht, die symptomatisch für viele kleine Unternehmen in Deutschland sind: Höhere Anforderungen an Individualität was zu nicht vorhergesehenen Komplexitäten führt sowie das ""plötzliche"" Aufkommen neuer Marktteilnehmer deren Alleinstellungsmerkmale eingespielte Geschäftsstrukturen pulverisieren. Anhand dieser betrieblichen Situationsbeschreibung wird herausgestellt, welche Szenarien am Rollenbild des Meisters im Zuge des digitalen Wandels möglich sind. Hierbei bedankt sich das Konsortium besonders bei Prof. Hirsch-Kreinsen für seinen Beitrag, der insbesondere Gestaltungspfade für die Weiterentwicklung der Meisterrolle aufzeigt. Organisationen können auch in KMU nur wirken in systematisch entwickelten Prozessen. Dazu wird im Folgeabschnitt dargelegt wie das Prozessmanagement in kleinen und mittleren Unternehmen aufgebaut werden sollte, um den obengenannten Anforderungen an Flexibilität und Effizienz im turbulenten Marktumfeld gerecht zu werden. Im Hauptteil dieser Broschüre werden die im JUMP 4.0 Projekt entstandenen Lösungen vorgestellt und ihr Wirken zur Unterstützung des Meisters erläutert. Das sind: BL Ein einfaches, interaktives Prozessmanagementsystem, welches dem Meister als neuen kreativen Akteur als Werkzeug zur Verfügung steht, um Machbarkeitsbewertung und Einplanung von individuellen Kundenanfragen vom Top-Floor auf den Shop-Floor zu verlagern sowie zu überwachen. Die resultierende Verkürzung von Antwortzeiten und Lieferfähigkeiten wird einen entscheidenden Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit von KMU im nationalen und internationalen Vergleich leisten. BL Ein Technologiebewertungssystem, um technische Fähigkeiten von KMU hinsichtlich spezifischer Kundenanforderungen zu bewerten und konkrete Bedarfe aufzudecken, sodass Unsicherheiten in Bezug auf Investitionen in Industrie 4.0 Technologien entgegengetreten werden kann. Neue Technologien erfordern angepasste Arbeitsinhalte sowie Arbeitsplätze, die in diesem Projekt ebenfalls adressiert wurden. BL Neue Rollenmuster, die sich maßgeblich aus der Prozessorientierung ergeben. Diese wird durch eine agile Prozessorganisation unterstützt, welche anhand der Prozessbausteine der ""Auftrag-bis-Kunde""-Kette auf dem Shop-Floor ausgelegt ist. Unter Nutzung einer dynamischen Qualifikationsmatrix wird eine flexible Zuordnung von erforderlichen Ressourcen für die Bearbeitung individueller Aufträge ermöglicht. Diese soll durch eine Gap-Analyse der derzeitigen Mitarbeiter-Profile zu Ausprägungsvarianten des Prozessmanagements und Technologie-Optionen die kurz- und langfristige Planung von Qualifikationsmaßnahmen im Industrie 4.0 Umfeld vereinfachen. BL Ein Leitfaden unterstützt bei der Einführung und Umsetzung der eigenen Industrie 4.0 Lösung, so dass Industrie 4.0 Elemente systematisch etabliert werden können BL Abgerundet werden die Darstellungen der Technologien mit den Erfahrungen der Unternehmen aus der Anwendung. Neben den Darstellungen des Nutzens der Lösungskomponenten für den Geschäftserfolg werden einerseits auf die spezifischen Besonderheiten der Unternehmen Wert gelegt und andererseits auch die bestehenden Kritikpunkte an Werkzeugen und Methoden herausgestellt. Diese sind aus zwei Gründen wichtig: Eine erfolgreiche digitale Transformation braucht gerade in KMU eine offene Fehlerkultur und darüber hinaus soll auch der Leser davon lernen. Diese Broschüre soll KMU helfen, den Spagat zwischen der für die Digitalisierung erforderliche Standardisierung und der Verbesserung der Fähigkeit zu individualisierten Produkten und Prozessen zu meistern. Dazu wird dargestellt, wie die Rolle Meisters dazu verändert werden muss um diese Transformation erfolgreich durchführen zu können. Das Konsortium JUMP 4.0 besteht aus dem Fraunhofer Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik, dem Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement (IAT) der Universität Stuttgart, der TU Dresden mit der Professur Prozesskommunikation der Fakultät Informatik (Institut für Angewandte Informatik) und der PI Informatik GmbH sowie den Anwendungspartnern budatec GmbH, Maier Machines und cirp GmbH sowie Pickert & Partner GmbH und KSB SE & Co. KGaA. Das Projekt wurde gefördert durch die Initiative Industrie 4.0 - Forschung auf dem betrieblichen Hallenboden des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter Begleitung des Projektträgers PTKA am KIT Karlsruhe.
  • Publication
    Keine Angst vor Industrie 4.0! - Vier Maßnahmen zur Vorbereitung von Unternehmen auf die neuen Anforderungen menschlicher Arbeit in der Industrie 4.0
    ( 2019)
    Kohl, Holger
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    Knothe, Thomas
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    Schallock, Burkhard
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    Scholz, Julia-Anne
    Aus den Trends zu kundenindividuelleren Produkten und kürzeren Produktlebenszyklen entstehen Herausforderungen, denen Unternehmen mit dem Einsatz von Industrie 4.0-Technologien zu begegnen versuchen. Die damit verbundene Digitalisierung und Automatisierung ruft bei Arbeitnehmern in der verarbeitenden Industrie insbesondere Ängste vor Veränderungen in den Arbeitsabläufen und -anforderungen hervor. In diesem Beitrag werden vier zentrale soziotechnische Gestaltungsmaßnahmen vorgeschlagen, mit denen sich Unternehmen in die Lage versetzen können, die neuen Anforderungen menschlicher Arbeit in der Industrie 4.0 bewältigen zu können - und somit den Ängsten entgegenwirken zu können. Im Mittelpunkt stehen die Steigerung der unternehmerischen Agilität sowie der Ausbau der Mitarbeiterkompetenzen.
  • Publication
  • Publication
    Shop floor management systems in case of increasing process variation
    ( 2018)
    Schliephack, Wolf
    Most of the German production companies use shop floor management systems, which are built on holistic production systems. The basic assumption for shop floor management in cyber physical production systems (CPPS) is that companies want to use the special capabilities and knowledge of their employees for improvements in their production. This chapter analyses the state‐of‐the‐art of industrial solutions on digital performance boards and to inspect their ability to promote these methods and services or to define differences. At the same time the specific need of these services should be investigated in industrial environment. Regarding this the actual process variation and the benefit of the respective use of single services should be tested and evaluated. Referring to the basic role of workers in the digital factory, the chapter describes two fundamental scenarios: the ""specification scenario"", and the ""automation scenario"".
  • Publication
    Learning Factory for Industry 4.0 to provide future skills beyond technical training
    ( 2018)
    Schallock, Burkhard
    ;
    Rybski, Christoffer
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    Jochem, Roland
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    Kohl, Holger
    The paper will describe the design of a learning factory for Industry 4.0 that addresses the growing demand for future skills of production staff. Existing learning factories often focus on the technical skills whereas this learning factory also trains decision making, group work and performance monitoring skills. The paper refers to the existing categorizes of learning factories and unveils its numerous features. The conceptual design includes theoretical and practical parts, which prove to be successful in a German learning factory that was realized by the authors. Especially, for the industry 4.0 environment, the layout consists of three stages of a production system, from manual to automatized manufacturing. The practical tasks cover the introduction of smart devices, connection of information flows as well as monitoring of performance. The didactical design of the training program provides a sustainable approach by not only realizing training courses but also includes preparation with management, mid-term coaching and success monitoring after the training. The learning factory is a part of a whole research institute for intelligent manufacturing in China including consultancy and application support. One of the underlying goals of the learning factory is to enable production staff for change management, decision making and innovation.
  • Publication
    Test of industrial Internet of Things. Opening the black box
    ( 2018)
    Jaekel, Frank-Walter
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    Torka, Jan
    The smart factory paradigm follows a self-control philosophy and carries an ecosystem of cyber physical systems and internet of things services. They are interacting dynamically. CPSs can enter the ecosystem and leave it after they are no more required or obsolete. In fact, the behaviour and potential risk related to one IoT component can be a blackbox for the user but it has direct influence in the stability of the manufacturing. Interoperability issues can just stop the production process and creates high economic losses. It becomes much more critical if the CPSs are part of a wider network. From industrial experiences, such risks are underestimated. It is necessary to provide technologies on top of the existing protocol compliance tests to provide a transparent view to decision makers. The paper provides an initial concept on potential approaches derived from a German national project for IoT test solutions and labs (IoT-T).