Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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Adaptive Reparatur-Prozesskette

2023-02-11 , Müller, Vinzenz , Mönchinger, Stephan , Colombo, Giovanna Fiocco , Biegler, Max , Rethmeier, Michael

Das additive Fertigungsverfahren Laser-Powder Directed Energy Depositon (LP-DED), kombiniert mit automatisierten Reverse-Engineering-Ansätzen, bietet die Möglichkeit, Bauteile effizient zu reparieren. Durch intelligente Algorithmen können im sogenannten Scangineering 3D-Scandaten von Bauteilen vorverarbeitet, ausgerichtet und parametrisiert werden. Die erkannten geometrischen Defekte werden zur Errechnung der Werkzeugwege für den additiven Aufbau verwendet und mittels des LP-DED-Prozesses aufgeschweißt und repariert. Dabei kommen vor allem die Vorteile der flexiblen Prozessführung, ein hoher Automatisierungsgrad und gute Reproduzierbarkeit zum Tragen.

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Eine empirische Untersuchung zur Entstehung und Nutzung von Synergiepotenzialen zwischen der Innovations- und der Qualitätsfunktion im Produktentstehungsprozess

2023 , Dunst, Michael , Krüger, Jörg

Innovation und Qualität sind für deutsche Unternehmen entscheidende Erfolgsfaktoren. Aufgrund des steigenden Wettbewerbsdrucks und der schnell wachsenden Märkte muss der Innovationsprozess immer effizienter gestaltet werden, um die Markteinführungszeit für neue Produkte und Geschäftsmodelle bei gleichzeitig hoher Leistungsqualität zu verkürzen. Es gibt wohl kein Unternehmen, das nicht auf die beiden Erfolgsfaktoren Innovation und Qualität setzt. Im Zusammenwirken der Innovations- und der Qualitätsfunktion entwickelt sich so zunehmend ein Spannungsfeld zwischen einer schnellen Markteinführung innovativer Produkte und Perfektion. Die Forschungsarbeit verfolgt grundsätzlich die Frage, welche Faktoren einen positiven Beitrag auf die Zusammenarbeit der beiden Funktionsbereiche ausüben, und wie sich eine intensive Kollaboration zwischen der Innovations- und der Qualitätsfunktion auf die Performance neuer Produkte auswirkt. Die abgeleiteten Modelle für die Unternehmenspraxis und die Ergebnisse der empirischen Forschung machen auf die Relevanz eines leistungsfähigen Produktentstehungsprozesses unter Einbindung des Qualitätsmanagements aufmerksam und heben so die Bedeutung einer erfolgreichen Zusammenarbeit der beiden Funktionsbereiche hervor.

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Deutsche Normungsroadmap Circular Economy

2023-01 , Winterhalter, Christoph , Teigeler, Michael , Westerkamp, Dieter

Die deutsche Normungsroadmap Circular Economy unterstützt den Weg von einer linearen in eine zirkuläre Wirtschaft, denn bei dem Vorhaben Stoffkreisläufe zu schließen und damit wertvolle Ressourcen zu sparen, spielen Normen und Standards eine wichtige Rolle. Die Normungsroadmap betrachtet Hemmnisse und Herausforderungen für die Transformation aus Normungsperspektive und benennt die Normungsbedarfe für sieben entscheidende Sektoren der deutschen Wirtschaft.

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Considering LCA in System Architectures of Smart-Circular PSS

2023 , Kruschke, Thomas , Riedelsheimer, Theresa , Lindow, Kai

The realization of smart-circular Product-Service Systems has theoretically promising advantages compared to traditional products. Nevertheless, the sustainability improvement, especially for the ecological dimension is not yet satisfactorily proved. In this paper, the authors examined the current state of research within a systematic literature review with a specific focus on the overlap of the topics: Life Cycle Assessment, Model-Based Systems Engineering, Product-Service Systems, and Circular Economy. The aim is to analyze the potential of a proactive quantification of the ecological impact in an early stage during the development of smart-circular PSS - the system architecture definition. As a result of the systematic review, 27 relevant papers were identified and analyzed and the findings are presented in a structured way. The main finding is that the current state of the art in this research field still is in the conceptualization stage. In addition, a proactive approach is rare and circularity is not considered to its fullest. Quantified use cases do not draw the system boundaries Cradle-to-Cradle and not every of the 9R-strategies is considered. Furthermore, the potentials and challenges of the revealed research gap are summarized.

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Historical Paper Documents

2023 , Rögner, Frank-Holm , Schottner, Gerhard , Grählert, Wulf , Gruber, Florian , Fuchs, Theobald , Hügle, Johannes

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Konzept und Lösungen für automatische Produktdatenverwaltung

2023 , Fresemann, Carina

Produktdatenverwaltungssysteme entstanden, um CAD Daten in größeren Unternehmen und deren Kollaborationsumgebung geordnet abzulegen und für die weitere Verwendung zu kennzeichnen. In der Folge wurden die initial geschaffenen Datenbanken um immer weitere Elemente wie Workflow Managementsysteme, das Anforderungs- oder das Projektmanagement erweitert. Der Kern der Applikationen wurde jedoch lediglich in Ansätzen neu konzipiert. Gleichzeitig bieten in der Zwischenzeit verfügbare IT-Methoden des Maschinellen Lernens und der natürlichen Sprachverarbeitung Potentiale, um konventionelle Datenverwaltungssysteme neu zu gestalten. Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab, die grundlegenden Bedarfe und Aufgaben innerhalb des PDM Systems durch Maschinelles Lernen und natürliche Sprachverarbeitung zu automatisieren. Die Autorin bettet diese exemplarisch angewendeten Technologien in ein Gesamtkonzept ein. Die Arbeit fokussiert die Erfassung der Daten aus Sicht von Entwicklungsingenieuren. Damit leistet das neue PDM Konzept einen Beitrag, um die Datenqualität und damit in der Folge die Akzeptanz und Nutzung von PDM Werkzeugen zu verbessern.

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Functional Architecture for Solution Independent Realizations of Digital Continuity in System Development

2023 , Manoury, Marvin Michael

Product and service creation requires the interdisciplinary collaboration of different stakeholders. In virtual product and service creation these stakeholders generate models and data to describe the product or service over their entire life cycle. For a reliant product creation and optimization, these models and data need to be consistent through all disciplines and life cycle phases. In this publication, a solution-independent functional architecture to foster the digital continuity across the involved disciplines and life cycle phases is described. To achieve it, existing approaches in literature are evaluated and requirements and desired capabilities extracted. An reduced form of the Architecture Analysis & Design Integrated Approach (ARCADIA) is used to describe a functional architecture. Consecutively, existing solutions are mapped to the architecture and evaluated for compliance.

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Automatisierte Optimierung der Energieeffizienz verschalteter Anlagen durch steuernden Eingriff

2023 , Thiele, Gregor

Industrielle Kälteanlagen bestehen aus verschiedenen Komponenten wie Kühltürmen, Kältemaschinen und Wasserkreisläufen. Über Leitsysteme lassen sich Variablen wie Drücke und Temperaturen einstellen. Die Komponenten einzeln energieeffizient zu fahren, führt nicht zum optimalen Betrieb der gesamten Anlage. Die zunehmende Vernetzung von Maschinen und Anlagen ermöglicht eine übergeordnete Orchestrierung der Teilsysteme, die neue Optimierungsaufgaben mit sich bringt. Mit OptTopo stellt dieses Buch einen Algorithmus vor, der auf Basis verschiedenartiger Modelle der Komponenten die effizientesten Werte für das Gesamtsystem berechnet. Die Berücksichtigung der Topologie verschalteter Systeme birgt Potenziale, das Optimierungsproblem zu reduzieren. Die Untersuchung weist die Machbarkeit des Ansatzes nach und zeigt auf, dass im Gegensatz zu konventionellen Ansätzen nach einmaliger Initialisierung beliebig viele Anforderungen ohne erneute Berechnung bedient werden können.

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Entwicklung eines kognitiven Assistenzsystems zur Nutzung von Erfahrungswissen im Qualitätsmanagement

2023 , Randermann, Marcel , Krüger, Jörg

Das Wissen in einer Organisation ist inzwischen ein wichtiger Produktionsfaktor und führt zu entscheidenden Wettbewerbsvorteilen im globalen Markt. Besonders wertvoll ist für Unternehmen das Erfahrungswissen, das kontextabhängig entsteht und situationsbedingt abgerufen wird. Das Qualitätsmanagement ist aufgrund seiner Kompetenzanforderungen von diesem Wissen abhängig, denn unstrukturierte Probleme lassen sich häufig nur erfahrungsgeleitet lösen. Darüber hinaus ist das Erfahrungswissen die Urquelle jeglicher Kreativität, die im Problemlöseprozess zwingend erforderlich ist. In der vorliegenden Arbeit wird ein kognitives Assistenzsystem entwickelt, das die menschliche Fähigkeit des kognitiven Erinnerns an frühere Ereignisse und Situationen unterstützt. Das entwickelte System stellt mittels Case-Based Reasoning Wissen bereit, das auf Grundlage einer Kontextsituation als relevant eingestuft wird. Dies führt zu einer Bereitstellung des situationsgerechten Erfahrungswissens und ermöglicht eine wirksame Problemlösung im Arbeitsprozess.

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Kompetenzmanagementmodell zur proaktiven Qualifizierung der Belegschaft eines Nutzfahrzeug-OEMs im Kontext von Technologiesprüngen

2023 , Cedzich, Maximilian , Krüger, Jörg

Richtig qualifizierte und damit kompetente Mitarbeiter sind ein maßgeblicher Erfolgsfaktor eines Industrieunternehmens. Erst dadurch können die wertschöpfenden Prozesse des Unternehmens während der Produktentstehung als auch im anschließenden Seriengeschäft effizient und effektiv durchgeführt werden. Ändern sich die Eigenschaften des Produkts aufgrund von Technologiesprüngen, so ergeben sich in der Regel tiefgreifende Auswirkungen auf die wertschöpfenden Prozesse und damit die Mitarbeiterkompetenzanforderungen. Eine Branche, die sich aktuell einer Reihe von Technologiesprüngen gegenübergestellt sieht, ist die Nutzfahrzeugbranche. Das vorliegende Werk umfasst ein Kompetenzmanagementmodell, mit dessen Hilfe Nutzfahrzeug-OEMs ihre Belegschaft für bevorstehende Technologiesprünge proaktiv qualifizieren können. Das heißt, Nutzfahrzeug-OEMs können mithilfe dieses Modells die sich aus den Technologiesprüngen ergebenden Qualifizierungsbedarfe rechtzeitig erkennen und durch passende Qualifizierungsmaßnahmen beheben.

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