Apprimus Wissenschaftsverlag – förlag

Das heutige Unternehmensumfeld im Werkzeugbau ist von einem verschärften internationalen Wettbewerb geprägt. Angesichts der hohen Veränderungsrate stehen die Unternehmen der Branche in einem konstanten Wettbewerb um Zeit. Der in der Branche bestehende Verdrängungswettbewerb toleriert keine Fehler und finanziert keinen Lernbedarf. Daher ist die strategische Positionierung im Wettbewerbsumfeld und die konsequente Verfolgung der gesetzten Ziele für die Werkzeugbauten von großer Bedeutung.Werkzeugbauten müssen sich daher auf einen stetigen Wandel einstellen, um der Gefahr der Fehlanpassung zwischen Umwelt-, Unternehmensstruktur- und Strategievariablen zu begegnen. Hieraus resultiert die Forderung nach einem geeigneten Kennzahlensystem, das die Veränderungen in der Um- und Inwelt des Unternehmens in Form von Messgrößen indiziert und gleichzeitig die Anleitung von Maßnahmen zur proaktiven Anpassung des Unternehmens an die sich wandelnde Situation ermöglicht. Auf diese Weise wird eine langfristig erfolgreiche Unternehmensentwicklung des Werkzeugbaus ermöglicht.Das Ergebnis dieser Dissertation ist ein integratives Kennzahlensystem, das aus drei Teilsystemen besteht. Das Basiskennzahlensystem beinhaltet die für die strategische Führung eines Werkzeugbau-Betriebes notwendigen Basiskennzahlen. Das Bewertungssystem aggregiert die Basiskennzahlen zu Bewertungsgrößen. In der Scorecard werden die Bewertungsgrößen mit strategischen Zielen verknüpft, die in der strategischen Planung entwickelt werden. Das integrative Kennzahlensystem ist ein wesentlicher Beitrag zur Erfolgsfaktorenforschung im Werkzeugbau und nutzt gleichermaßen dem industriellen Anwender als strategisches Analyse- und Führungsinstrument.

Die Beschichtungstechnik nimmt heute eine wichtige Rolle in der Werkzeugherstellung ein. Die Mehrzahl aller Zerspanwerkzeuge wird heute beschichtet. Bei der Optimierung von Beschichtungen findet häufig die Methode des "Trial-and-Error" Anwendung. Die Entwicklung von neuen Schichten erfordert einen hohen experimentellen Aufwand, um das Einsatzverhalten zu untersuchen. Einen Ansatz, neue Werkzeuge und Beschichtungen mit reduziertem experimentellem Aufwand zu entwickeln, stellt die Modellierung dar. Das Aufbringen von Beschichtungen ist ein Eingriff in das tribologische System der Zerspanung. Dieses muss in der Modellierung berücksichtigt werden.In dieser Arbeit wurde die Tribomechanik von Beschichtungen beim Einsatz in der Zerspanung untersucht. Ziel war es, diese mit Hilfe von Modell- und Zerspanuntersuchungen in Kombination mit der Methode der finiten Elemente (FEM) grundlegend zu untersuchen. Die Einflussgrößen auf das tribologische Verhalten von Beschichtungen konnten mit Hilfe tribologischer Modelluntersuchungen identifiziert werden. Zudem wurden auch deren Wechselwirkungen analysiert. Hierzu waren umfassende experimentelle Versuche notwendig. Die Tribomechanik wurde für eine Vielzahl an Werkstoff-, Beschichtungs-, Kühlschmierstoff- und Parameterkombinationen untersucht. Dies umfasst auch die Bestimmung von Reibparametern.Als wesentliche Eingangsgrößen für die Genauigkeit der numerischen Berechnung konnten das Reibungsmodell und die Reibungsparameter, der thermische Übergang und die thermophysikalischen Eigenschaften der Schichten identifiziert werden. Für die thermophysikalischen Eigenschaften der Beschichtungen und Werkstoffe wurden temperaturabhängige Werte in die Materialmodelle implementiert. Ziel war es, den Prozess hinsichtlich der relevanten Aspekte in einem Modell abzubilden. Zur Verifizierung des Modells dienten Ergebnisse aus experimentellen Zerspanversuchen.Mit dem entwickelten FE-Modell war es möglich, grundsätzliche Einflussgrößen auf die Tribomechanik zu identifizieren. Es konnten geeignete Werte für die Einflussgrößen, wie z. B. den thermischen Übergangskoeffizienten mit Hilfe des FE-Modells ermittelt werden, die im Experiment nicht direkt messbar sind. Zudem war es möglich, den Einfluss der thermophysikalischen Eigenschaften der Schichten zu untersuchen. Hierbei konnten auch physikalische Grenzen betrachtet werden und damit die Relevanz bestimmter Einflussgrößen ermittelt werden.

Die Telekommunikationswirtschaft ist durch immer kürzer werdende Innovationszyklen sowie ein stetig komplexer werdendes Produktportfolio gekennzeichnet. Produkte in diesem turbulenten Marktumfeld zu entwickeln, am Markt erfolgreich zu platzieren und zu dem richtigen Zeitpunkt den Kunden auf eine geeignete Produktalternative zu migrieren, setzt ein ganzheitliches Produktlebenszyklusmanagement voraus. Dieser Managementansatz, der bisher vor allem in der Fertigungsindustrie einen hohen Verbreitungsgrad besitzt, gewinnt in der Dienstleistungswirtschaft insgesamt und im Speziellen in der Telekommunikationswirtschaft zunehmend an Bedeutung.In dieser Arbeit wird ein systemisches Modell für das PLM von konvergenten TK-Produkten entworfen. In vier Gestaltungsbereichen eines systemischen PLMs, der PLM-Strategie, dem PLM-Prozess, der Produktarchitektur und der PLM IT-Architektur, werden TK-spezifische Gestaltungselemente definiert und im Rahmen einer weltweit durchgeführten Studie überprüft. Da insbesondere in der Telekommunikationswirtschaft eine Intransparenz über die Gestaltung eines systemischen PLM herrscht, wurde eine empirische Form der Untersuchung gewählt. Zum einen gelingt damit eine erste breite Bestandsaufnahme über den Status Quo des PLMs in der Telekommunikationswirtschaft überhaupt. Zum anderen erlaubt eine empirische Untersuchung Wirkungsbeziehungen von PLM-Gestaltungselementen auf PLM-Erfolgskriterien zu quantifizieren und damit vergleichbar für eine Priorisierungsentscheidung zu machen. Vor dem Hintergrund der Heterogenität von Telekommunikationsunternehmen werden die Wirkungsbeziehungen und der Implementierungsgrad der PLM-Gestaltungselemente in Abhängigkeit von dem Komplexitätsniveau beschrieben. Dadurch werden Entscheidungsträger dabei unterstützt aus der Vielzahl an möglichen Gestaltungsoptionen, diejenige mit der besten Aufwand-Nutzen-Relation entsprechend dem spezifischen Komplexitätsniveau auszuwählen.

Das Leitmotiv dieser Dissertation ist die Frage nach dem Nutzen der Fabrikplanung. Dieser Frage begegnet der anwendungsorientierte Wissenschaftler in zwei Bereichen. Zum einen stellt sich diese Frage bei jedem anstehenden Fabrikplanungsprojekt in der industriellen Praxis, bei dem die notwendigen Planungsschritte und das Projektdesign festgelegt werden. Zur Maximierung seines Ertrages will der Auftraggeber Klarheit darüber, welcher Aufwand für die Planung gerechtfertigt ist. Zum anderen wird diese Frage gestellt, wenn es um die zukünftige wissenschaftliche Weiterentwicklung der Fabrikplanung geht. Die Weiterentwicklung erfordert nach vielen Jahren der Erforschung von Einzelmodellen eine grundlegende Basis, die das Ursache-Wirkungs-Prinzip der Fabrikplanung durch eine evaluierbare Theorie zugänglich macht. Die Ursache bezieht sich dabei auf das planerische Handeln und die Wirkung auf die Vorteilhaftigkeit des Planungsergebnisses.Kernergebnis ist daher neben dem Bewertungsmodell "Return on Planning" die Einleitung eines Paradigmenwechsels. Bislang wird Fabrikplanung als ein Mittel zum Zweck gesehen. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen jedoch, dass die Fabrikplanung einen unternehmerischen Mehrwert generieren kann. Dies führt zu einer völlig neuen Sichtweise und einer deutlichen Aufwertung der Fabrikplanung gegenüber anderen Funktionen des Unternehmens. Weiterhin können die primären Einflussgrößen bei der Konfiguration der Planung auf den Unternehmenswert herausgearbeitet werden und ein Modell der Wertentstehung durch Fabrikplanung konstruiert werden.

Umfassende Ansätze zum Qualitätsmanagement und, damit einhergehend, zertifizierte Qualitätsmanagementsysteme (QM-Systeme) werden immer bedeutsamer um im globalen Wettbewerb erfolgreich zu bestehen. Trotz einer steigenden Anzahl von Zertifizierungen bleiben die intendierten positiven Effekte der QM-Systeme meist hinter den Erwartungen der Unternehmen zurück. Die Systeme erzielen nicht ihre gewünschten Effekte zur Verbesserung der Produkte, Dienstleistungen und Prozesse. Diese Tatsache gründet oftmals darin, dass die QM-Systeme nur formal implementiert und genutzt werden - im Extremfall evtl. nur der Aufrechterhaltung der Zertifizierung dienen.Hierbei wird meist vernachlässigt, dass es sich bei QM-Systemen um soziotechnische Systeme handelt, deren Funktion vom Zusammenspiel von Mensch und prozessualen Strukturen abhängt. Sie definieren die Rahmenbedingungen für den Arbeitsalltag der Mitarbeiter und stellen so organisatorische Strukturen für alle im Unternehmen arbeitenden Menschen bereit. Die Funktionsweise und der Nutzen von QM-Systemen entwickelt sich deshalb meist nur soweit, wie die Systeme aktiv und motiviert durch die Mitarbeiter eines Unternehmens gelebt und ausgestaltet werden.Die Arbeit verortet sich in einem interdisziplinären Feld zwischen Organisationspsychologie und Ingenieurwissenschaften mit einem starken Fokus auf die unternehmerische Praxis in kleinen und mittleren Unternehmen. Sie stellt eine Methodik zur Verfügung, mit der es möglich ist, bestehende QM-Systeme hinsichtlich ihrer motivationsrelevanten Ausgestaltung zu bewerten und konkrete Verbesserungspotentiale zur Integration motivationspsychologischer Erkenntnisse in die Systeme abzuleiten - ohne die Systemkomplexität zu erhöhen oder die Zertifizierbarkeit zu erschweren.

Die hohen Produktionskosten für Strukturbauteile aus Faserverbundkunststoffen, insbesondere für kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK), verhindern aktuell, dass diese Werkstoffe in der Serienfertigung eingesetzt werden. Vor allem die Luftfahrt- und Automobilindustrie betrachten CFK als zukunftsweisenden Leichtbauwerkstoff, der mit seinen herausragenden Eigenschaften einen signifikanten Beitrag zu einer energieeffizienten Mobilität leistet.Die vorliegende Arbeit sieht die mangelnde Industrialisierung der Faserverbundproduktion als Ursache der hohen Produktionskosten. Mit dem Begriff Industrialisierung wird das Streben nach robusten Produktionsprozessen eingeführt - als notwendige Voraussetzung für die erfolgreiche Transformation von einer manuell geprägten hin zu einer automatisierten Produktion. Als besonders kritisch werden die manuellen Prozessschritte und erste abgeleitete Automatisierungsansätze in den frühen Phasen der Produktion erkannt, die ohne eine objektive Qualitätssicherung durchlaufen werden und weder die geforderte Prozessfähigkeit erreichen noch aufgrund ihrer hohen Komplexität erfolgreich automatisiert werden konnten.Als Lösungswerkzeug wird ein Machine-Vision-Messsystem konzipiert, welches geeignet ist, fertigungsintegriert die Qualitätsmerkmale wie z.B. die Faserorientierung zu messen, um somit die fehlenden Informationen über den Prozess bei jedem Schritt des generativen Aufbaus der Verstärkungsstruktur bereitzustellen. Es werden umfangreiche Fallstudien zur Integration des neuen Machine-Vision-Systems entlang der Wertschöpfungskette in der Faserverbundproduktion durchgeführt.Die fallübergreifende Analyse der Machine-Vision-Integrationen führt zu einer Industrialisierungstheorie, die darlegt, wie die Fertigungsintegration von Maschine-Vision-Systemen im generativen Faserverbundleichtbau zur notwendigen Verbesserung der Prozessfähigkeit als Kennzahl des Industrialisierungsfortschrittes beiträgt. Auf Basis der begründeten Industrialisierungstheorie werden drei aufeinander aufbauende Handlungsempfehlungen zur erfolgreichen Machine-Vision-Integration formuliert, die die notwendige Kompetenzentwicklung der Faserverbundhersteller auf dem Weg von einer immer noch handwerklich geprägten Fertigung hin zu einer industrialisierten Produktion unterstützen.

Das Fertigwälzfräsen von Verzahnungen erfordert eine große Dichte an Hüllschnitten auf den Zahnflanken. Um diese unter den Aspekten der Produktivität und Wirtschaftlichkeit zu erreichen, ist eine hohe Schnittgeschwindigkeit bei möglichst großer Werkzeugstandlänge erforderlich. Neben der Schnittgeschwindigkeit und der Verzahnungsgeometrie wird der Zerspanprozess von der Aufmaßgeometrie und der geometrischen Prozessauslegung beeinflusst. Hieraus ergeben sich mögliche Stellgrößen für eine Prozessoptimierung, deren Einflüsse auf den Zerspanprozess bislang jedoch nur unzureichend bekannt sind.Das Ziel der Arbeit ist die Entwicklung und Verifikation einer Methode zur Vorhersage des Standzeitverhaltens und Prozessergebnisses für das Fertigwälzfräsen anhand der auftretenden Spanungsgeometrien. Durch diese Methode soll eine Optimierung der Werkzeug- und Prozessauslegung ohne Durchführung von Zerspanversuchen für den konkreten Anwendungsfall ermöglicht werden. Zur Umsetzung des Ziels wird vom Fertigwälzfräsen abstrahiert und die Bildung typischer Spanungsgeometrien in einem Analogieversuch analysiert. Das hier ermittelte Verschleißverhalten wird modelliert, auf das Fertigwälzfräsen zurückgeführt und hier verifiziert. Abschließend wird das für das Fertigwälzfräsen typische Verschleißverhalten optimiert.

Die zunehmende Dynamik auf den weltweiten Beschaffungsmärkten stellt das Lieferantenmanagement von Unternehmen des Maschinenbaus vor neue Herausforderungen. Der Einsatz von in anderen Industrien seit Jahrzehnten erfolgreich umgesetzten hierarchischen Supply Chain Management-Konzepten scheitert im Maschinenbau am Widerstand der häufig deutlich umsatzstärkeren Lieferanten. Als B- oder C-Kunde verfügen die Unternehmen bei der Mehrzahl ihrer Lieferanten nicht über die zur Durchsetzung dieser Konzepte notwendigen Einkaufsmacht.Ziel der vorliegenden Arbeit ist es daher, die Koordinationsprozesse im Maschinenbau mit dem kooperativen Lieferantenmanagement so weiterzuentwickeln, dass für einen mittelständischen Maschinenbauer eine wirksame Lieferantensteuerung möglich wird.Dazu werden in der vorliegenden Arbeit vier Koordinationsinstrumente entwickelt. Als erstes Instrument beschreibt der Autor den Aufbau einer Total-Cost-of-Ownership-Berechnung zur Steuerung der Vergabeentscheidungen des Einkaufs. Als zweites Instrument wird die Nutzung eines Lieferantenportals zur automatischen Erfassung und Messung aller Lieferdaten beschrieben. Auf dieser Basis wird die kooperative Lieferantenbewertung als drittes Instrument entwickelt. Diese ermöglicht jedem interessierten Abnehmer die eigenen Lieferantenbewertungen mit einer Vielzahl anderer Abnehmer zu teilen. Schwerpunkt des für die kooperative Lieferantenbewertung entwickelten Kennzahlensystems ist die Erfassung der Logistikleistung in den Dimensionen Lieferbereitschaft, Lieferflexibilität, Liefertreue und Änderungsrate des Lieferanten. Auf Basis der kooperativen Lieferantenbewertung setzt als viertes Instrument die kooperative Anreizgestaltung auf. Die erhöhte Transparenz aus der kooperativen Lieferantenbewertung wird dabei genutzt, um sowohl immaterielle Anreize (öffentliche Lieferantenbewertung) als auch materielle Anreize (Bonuszahlungen bzw. Pönalen) zur Steuerung der Lieferanten einzusetzen. Während die monetären Anreize direkt das Gewinnstreben des Lieferanten adressieren, beeinflussen die immateriellen Anreize langfristig die Reputation des Lieferanten im Markt.Abschließend wird anhand von drei Fallbeispielen aus dem Maschinen- und Anlagenbau die Vorteilhaftigkeit der entwickelten Koordinationsinstrumente verifiziert.

Um eine Funktionsintegration unterschiedlicher Systeme realisieren zu können, müssen Stammdaten systemübergreifend harmonisiert sein, da sich ansonsten unweigerlich ökonomische Folgen ergeben. Bis heute existiert keine wissenschaftlich fundierte Methodik, die es erlaubt, Nutzenpotenziale in Bezug auf harmonisierte Stammdaten ex ante zu bewerten. Dementsprechend war es das Ziel dieser Dissertation, die Grundlagen zur Bewertung von Harmonisierungseffekten zu schaffen und diese in ein anwendungsorientiertes Verfahren zu überführen.Dazu wurde zunächst die Problemstellung unter Berücksichtigung der Prinzipien der Managementkybernetik im Produktionsmanagementsystem nach Brosze dargestellt. Auf die sich hierdurch ergebenden Anforderungen wurde sowohl bei der Modellierung der Informationsstrukturen der Auftragsabwicklung als auch bei der Ableitung des strategischen Zielsystems eingegangen. Logisch parallel erfolgte die Modellierung der Auftragsabwicklungsprozesse. Auf dieser Basis wurde anschließend eine Analyse der datenorientierten Informationsbedarfe der einzelnen Prozessen der Auftragsabwicklung durchgeführt. Die Herleitung von Nutzenpotenzialen aus den Effekten von Informationsdefiziten und die Zuordnung der Potenziale zu den Aufgaben des kybernetischen Produktionsmanagementsystems stellt ein erstes Kernergebnis der Dissertation dar. Dieses erfährt eine substanzielle Aufwertung, indem die bisher fehlende Verknüpfung der lokalen Nutzenpotenziale mit den Elementen eines übergeordneten Zielsystems durch den Aufbau von Referenzwirkungsketten geleistet wird. Die Spezifikation der jeweiligen funktionalen Zusammenhänge mit Hilfe von Nomogrammen vervollständigt die Modellierung. Im Anschluss erfolgte die Überführung der Teilmodelle in ein anwendungsorientiertes Verfahren, welches im Rahmen einer direkten und einer indirekten Überprüfung evaluiert wurde.Diese Arbeit liefert ein Referenzmodell der Wirkzusammenhänge zwischen Nutzenpotenzialen harmonisierter Stammdaten und dem unternehmerischen Zielsystem. Sie erweitert darüber hinaus das Modell des kybernetischen Produktionsmanagementsystems nach Brosze um eine daten- und integrationsorientierte Sicht. Durch die Ableitung und Bereitstellung eines Bewertungsverfahrens wird das aufgebaute Beziehungswissen der praktischen Anwendung zugänglich gemacht und befähigt Unternehmen, in Zukunft Harmonisierungsprojekte wissenschaftlich fundiert hinsichtlich des zu erwartenden Nutzen zu bewerten.

Die Branche Werkzeugbau in Hochlohnländern befindet sich in einer Phase intensiven Wandels. Für diesen Wandel sind die beiden Trends "Globalisierung" sowie "Derivatisierung" verantwortlich. Sie verändern die Rahmenbedingungen der Werkzeugherstellung. Um dem global einkaufenden Kunden auch zukünftig ein attraktives Angebot am Hochlohnstandort bieten zu können, muss die Branche ihr Leistungsangebot neu definieren. Dies bedeutet in Zukunft, technologisch anspruchsvolle und qualitativ hochwertige Werkzeuge trotz der gestiegenen Produktkomplexität in kürzerer Durchlaufzeit, bei hoher Termintreue anhand von wirtschaftlichen und wettbewerbsfähigen Prozessen herzustellen. Neben der Höherwertigkeit der Produkte rückt der Fokus auf die Höherwertigkeit der Prozesse.Die zur Sicherstellung der Höherwertigkeit der Prozesse notwendige Prozessgestaltung im Werkzeugbau ist schwer durchsetzbar. Zwar gehen die Bemühungen zur Industrialisierung der Branche in diese Richtung, der Unikatcharakter ihrer Produkte, verbunden mit verschiedenen, neuartigen und teilweise nicht planbaren Abläufen konterkariert jedoch die Definition von Prozessen, deren originäres Ziel die Systematisierung und Standardisierung von Abläufen ist. Dementsprechend bedarf es der Branche Werkzeugbau bei der Gestaltung ihrer Prozesse der Auftragsabwicklung an methodischer Unterstützung.Das Ergebnis dieser Dissertation ist eine Methodik zur Prozessgestaltung im industriellen Werkzeugbau. Die Methodik gliedert sich in eine Basisphase und eine Gestaltungsphase. In der Basisphase werden zunächst die Rahmenbedingungen des Werkzeugbaus analysiert. Die sich anschließende Prozesstypisierung schafft eine unternehmensspezifische Ausgangsbasis für die Methodik. Während der Gestaltungsphase erfolgt zunächst eine kennzahlengestützte Prozessbewertung. Potenzialträchtige Prozesse werden im Folgenden modelliert. Die Methodik schließt mit einer Prozessgestaltung, die auf im Rahmen der Dissertation erarbeiteten Referenzprozessen für die Branche Werkzeugbau basiert.Mit der entwickelten Methodik steht ein Hilfsmittel zur Verfügung, mit dem ein wesentlicher Schritt in Richtung einer Industrialisierung der Unikatfertigung im Werkzeugbau vollzogen werden kann. Werkzeugbaubetriebe haben so die Möglichkeit, Prozesse in Bezug auf ihre Anforderungen zu gestalten. Dies resultiert in einer nachhaltigen Verbesserung der Prozesse der Auftragsabwicklung.

Die deutsche Investitionsgüterindustrie befindet sich in einem Wandel hin zum Angebot kundenindividueller Komplettlösungen. Diese Komplettlösungen bestehen aus integrierten Sach- und Dienstleistungen, die zusammen ein Leistungssystem bilden. Eine der wesentlichen Herausforderungen für die Anbieter industrieller Leistungssysteme ist die effektive Planung der qualitativen und quantitativen Dienstleistungskapazitäten, die zur Realisierung der Leistungssysteme erforderlich sind. In dieser Dissertation wird ein systematischer und durchgängiger Ansatz zur Lösung dieses Problems entwickelt, welcher die bisherige Lücke an methodischer Unterstützung schließt.Den forschungsmethodischen Schwerpunkt der Dissertation bildet die Übertragung der vorhandenen Ansätze zur Beschreibung der Verwendung von Ressourcen in Produktionssystemen sowie der darauf aufbauenden Prinzipien der Kapazitätsplanung vom Sachgutbereich auf den Dienstleistungsbereich.Wesentliches Ergebnis der Dissertation sind ein Beschreibungsmodell und eine darauf aufbauende Planungssystematik, die in einer Mittel- Zweck-Relation stehen und zusammen einen integrierten Ansatz bilden. Das Beschreibungsmodell bildet die strukturelle Verwendung von Dienstleistungsressourcen in Leistungssystemen derart ab, dass der zum Aufbau eines bestimmten Leistungsvermögens erforderliche Ressourcenbedarf ermittelt werden kann. Dazu werden die Ressourcen-, Prozess- und Ergebnisebene von Dienstleistungsproduktionssystemen sowie deren Zusammenhänge in UML2 Notation modelliert. Die Planungssystematik baut auf dem Beschreibungsmodell auf und ermöglicht eine taktische Kapazitätsplanung für Dienstleistungsressourcen in Leistungssystemen.Die Überprüfung und Validierung der entwickelten Lösung erfolgt im Rahmen von zwei Fallstudien am Beispiel der Ressourcenplanung für die technische Instandhaltung eines Unternehmens der Luftfahrtindustrie sowie am Beispiel der Ressourcenplanung für den After Sales Service eines Herstellers von Werkzeugmaschinen. Im Rahmen der Fallstudien wurden die Stammdatenstrukturen und auftragsbezogenen Datenstrukturen innerhalb eines zuvor festgelegten Pilotbereichs modelliert und prototypenhaft in einer Datenbank abgebildet. Die Planungssystematik wurde mithilfe Excel-basierter Softwarelösungen anhand verschiedener Aufträge erfolgreich getestet. Im Ergebnis konnte die Ressourcenauslastung um ca. 20 Prozent verbessert werden.

Der Trend hin zu einer steigenden Kundenorientierung zwingt Unternehmen stark individualisierte Produkte und eine damit einhergehende Variantenvielfalt am Markt anzubieten. Es scheint demnach nur folgerichtig, den Prozess der Produktentstehung von einem reinen Kostenfaktor zu einem erfolgsentscheidenden Wettbewerbsfaktor zu lenken.Mit dem Impuls für eine neue Produktidee beginnend bis hin zur Markteinführung spannen sich Fragestellungen zur Steigerung der Effektivität und Effizienz im Produktentstehungsprozess. Hierbei ist insbesondere dem Übergang von der Produktentwicklung in die Produktion im Sinne der Anlaufphase eine große Bedeutung beizumessen. Als zentrales Bindeglied zwischen Serienentwicklung und -produktion bietet sie Unternehmen Chancen zur Verkürzung der time-to-market und time-to-volume. Gleichzeitig müssen Unternehmen jedoch auch den Herausforderungen gewachsen sein, die sich nicht zuletzt aufgrund einer erstmaligen Vernetzung der Vielzahl an interdependenten Gestaltungsobjekten und Disziplinen äußert. Diese durch hohe Dynamik, Interdisziplinarität und Interdependenz geprägte Phase des Produktentstehungsprozesses bedarf daher geeigneter Modelle, Vorgehensweisen und Systematiken, die nicht allein beschreibender Natur sind, sondern vielmehr Konzepte zu ihrer Erklärung und Gestaltung bereithalten.Zielsetzung dieser Arbeit ist es daher, Wege aufzuzeigen, die Produkt-, Prozess- und Systemqualität im Rahmen der Anlaufphase durch eine systematisierte Vorgehensweise qualitätsorientiert zu gestalten. Schwerpunkt der Arbeit liegt dabei auf der Identifizierung und Konzeption anlaufspezifischer Aktivitäten des Qualitätsmanagements, welche einer systematischen Prozessgestaltung Rechnung tragen und damit der Vermeidung von Reibungs- und Informationsverlusten vorbeugen.Im Rahmen einer dreistufigen Modellbildung verstehen sich die explorativ-empirisch abgeleiteten Aufgaben und Tätigkeiten als generischer Handlungsleitfaden zur Einbindung des Qualitätsmanagements in die Durchführung von Serienanlaufprojekten. Neben der Beschreibung und Erklärung stellt die Arbeit zusammenfassend qualitätsorientierte Gestaltungsempfehlungen zur Planung, Evaluierung und Regelung von Serienanläufen bereit.

Effektiv führen, umgehen können mit variierenden strukturellen und personellen Anforderungen, fokussiert Themen platzieren, wettbewerbsfähig bleiben und gleichzeitig schnell auf sich verändernde und immer komplexere Marktanforderungen reagieren. - Außerdem: Produktvielfalt beherrschen und den Unsicherheiten im operativen und strategischen Geschäft nicht zu viel Raum geben:Wenn Sie sich durch den immer weiter wachsenden Anforderungskatalog für erfolgreiche Unternehmen und Unternehmensführung bedrängt fühlen, dann wird es Zeit, über eine stärkere Verankerung des Themas Komplexitätsmanagement in Ihr Unternehmen nachzudenken. Enorme Leistungssteigerungspotenziale sowie die Chance für die produzierende Industrie in Hochlohnländern, ihre einzigartigen Stärken zu beweisen und die Weichen für eine erfolgreiche Zukunft zu stellen, liegen hier oft verborgen.

Zur Substitution von Zinkphosphatschichten auf Halbzeugen für die Kaltmassivumformung wird ein tribologisches System vorgestellt, dass die technologischen Funktionen der Reibungsreduktion und des Verschleißschutzes durch alternative tribologische Effekte abbildet. Durch die gezielte Interaktion einer gestrahlten mikroskopischen Halbzeugtopografie, einer keramischen Werkzeugbeschichtung auf PVD-Basis und einem flüssigen Esterschmierstoff gelingt die zinkphosphatfreie Kaltmassivumformung nicht nur auf Laborebene, sondern auch unter industriellen Randbedingungen.

Eine der bedeutendsten Herausforderungen der getakteten Fließmontage ist der Umgang mit Varianz, welche prozessbedingte Wartezeiten in einzelnen Arbeitsstationen und einen Abfall der Produktivität zufolge hat. Diese Taktverluste betragen je nach Industrie i.d.R. zwischen 10% und 30% der gesamten direkten Zeit und senken damit massiv den Bandwirkungsgrad. Bisherige Lösungsansätze adressieren die Reduzierung von Taktverlusten ausgehend von einem bekannten, auskonstruierten Produkt mit einer festgelegten Produkt- und meistens auch Produktionsstruktur. Dabei wird die Problemlösung weitgehend in die Montagesteuerung verlagert und findet in früheren Planungsphasen nur eine geringe oder gar keine Betrachtung.Ziel und Ergebnis dieser Arbeit ist daher die Erarbeitung eines Erklärungsmodells, das die zentralen Wirkbeziehungen zwischen Taktverlusten und der Gestaltung des Produkt-Produktionssystems erklärt und welches Unternehmen zwecks Vorbeugung vor Taktverlusten gezielt in ihre Produkt- und Prozessentwicklung einbinden können.Es ist ein Erklärungsmodell entwickelt worden, welches Wirkzusammenhänge zwischen den Ursachen von Taktverlusten in Produktplanungsphasen über die operative Montageplanung bis zum Betrieb aufzeigt und darauf aufbauend den unterschiedlichen Planungsphasen über kausale Zusammenhänge Handlungsempfehlungen zuordnet. Damit wird der Herausforderung begegnet, Stellhebel der Produktivitätssteigerung in frühen Planungsphasen zu identifizieren, anforderungsgerechte Maßnahmen abzuleiten und gezielt anwenden zu können.Besondere Erkenntnisse der Arbeit betreffen die Bedeutung der Verteilung von Prozessvarianz entlang der Montagelinie, die Bedeutung unterschiedlicher Möglichkeiten der horizontalen Segmentierung sowie die erkannten Anforderungen an die Produktgestaltung bezüglich des geforderten Umgangs mit varianzbetroffenen Bauteilen in der Produktarchitekturplanung und -konstruktion.

Die Entwicklungen in der Energiewirtschaft wie der rasante Ausbau der Erneuerbaren Energien zwingen Netzbetreiber und Versorger dazu neue Ansätze zur Stabilisierung der Netze zu testen und zu etablieren. Dazu gehören neben flexiblen Energietarifen auch andere Lastmanagement-Programme. Auf Seiten der Energieverbraucher stehen den produzierenden Unternehmen in Deutschland keine geeigneten Werkzeuge zur Planung und Überwachung des eigenen Strombedarfes innerhalb der wertschöpfenden Produktionsprozesse zur Verfügung.Innerhalb des vorliegenden Buches wird daher ein Konzept für produzierende Unternehmen der Stückgutfertigung entwickelt, das es ermöglicht, den eigenen Strombedarf durch die gezielte Steuerung und Regelung der industriellen Produktionsprozesse zu beeinflussen, um letztlich günstiger produzieren zu können. Zudem berücksichtigt das Konzept auch zukünftige Herausforderungen wie preis- und anreizbasierte Lastmanagement-Programme der Energiewirtschaft, damit ein Unternehmen zum Beispiel Bonuszahlungen für kurzfristige Lastabwürfe realisieren oder Pönalen für die Abweichung von der abgefragten Leistung vermeiden kann. Das Konzept versteht sich als ein Werkzeug, mit dem Unternehmen sowohl aktiv Verschwendung in Form von Energiekosten oder entgangenen Bonuszahlungen vermeiden als auch die Inhalte der Energiemanagement-Norm ISO 50001 ausgestalten können.Zunächst beschreibt das Buch die Erweiterung der Maschinenbelegungsplanung um eine präventive Energieplanung als notwendige Voraussetzung, um Lastspitzen zu verhindern und Energieverbräuche in der Produktion aktiv zu planen. Auf Basis der Grundstruktur von Regelkreisen werden darüber hinaus Methoden und Strategien zur Überprüfung, Überwachung und Regelung des Energiebedarfes wertschöpfender Prozesse ermittelt. Letztlich bietet ein Simulationstool die Möglichkeit einer Prognose des Nutzens für spezifische Produktionsdaten und validiert das entwickelte Energy Job Shop Scheduling Modell.

In dieser Arbeit wird eine Methodik zur Bewertung des Substitutionsrisikos von Fertigungssystemen vorgestellt. Zunächst werden alternative Fertigungssysteme unter Berücksichtigung der Fertigungshistorie identifiziert. Anschließend findet eine Bewertung der Fertigungssysteme sowohl für ein vorliegendes als auch in Hinblick auf zukünftig wahrscheinliche Produktprogramme statt. Im Rahmen eines Fallbeispiels aus der Automobilindustrie wird die praktische Anwendbarkeit der Methodik nachgewiesen.

Disruptive Innovationen verändern den Wertemaßstab der Kunden und bieten einzigartige Leistungsmerkmale. Im Fall von disruptiven Innovationen sind neue Wertschöpfungsprozesse erforderlich, die den veränderten Kundenanforderungen gerecht werden. In dem Buch wird ein Entscheidungsmodell zur Konfiguration der Wertschöpfung bei disruptiven Innovationen erläutert, das den Abgleich mit Referenzstrategien ermöglicht und somit konkrete Handlungsempfehlungen für die Wertschöpfungskonfiguration aufzeigt.

Manufacturing technology integration is an arising paradigm that aims at the functional integration of diverse manufacturing technologies into machine tools. This dissertation applies models of production, cost, and queuing theory to identify conditions under which manufacturing technology integration leads to greater productivity, lower cost, and smaller throughput times than a manufacturing system consisting of conventional single-technology machine tools.

Die Methode zur Geräuschreduktion basiert auf einer Trennung eines Getriebegehäuses in die Komponenten Rahmen und Wandung sowie eine Optimierung beider Komponenten im Hinblick auf die jeweilige Funktion. Anhand eines einfachen Gehäuses konnte gezeigt werden, dass die Geräuschabstrahlung mit Hilfe der Methode reduziert werden kann. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden auf ein komplexes Gehäuse angewendet und zeigten ebenfalls einen positiven Effekt auf die Geräuschabstrahlung auf.

A deductive kinematic model of creep-feed and speed-stroke grinding processes is developed to identify possibilities to reduce the energy introduced into the workpiece. By computer tomography analysis and tactile measurements of the grinding wheel the pore volume and the static cutting edge number are determined and included in the model. Based on the kinematic model and the grinding wheel characteristics an analytical evaluation of the specific grinding energy for speed-stroke and creep-feed grinding is carried out. The deducted process design is evaluated in experimental investigations. The generated model is evaluated by determining specific process values for the grinding forces and the grinding energy.

Durch PVD-Beschichtungen lässt sich die Zahnflankentragfähigkeit von Stirnrädern erhöhen. Bislang stand hierbei der Einfluss unterschiedlicher Kombinationen von Beschichtungen und Schmierstoffen auf die Zahnradtragfähigkeit im Fokus. Ziel dieser Arbeit ist eine Methode zur Vorhersage des Oberflächenverschleißes im Zahnflankenkontakt, welche im Auslegungsprozess eine verbesserte Ausnutzung der tragfähigkeitssteigernden Wirkung der Beschichtung in Bezug auf Oberflächenermüdung ermöglicht.

Die experimentelle Modalanalyse ist ein messtechnisches Verfahren zur Untersuchung der strukturdynamischen Eigenschaften von Objekten. Modalanalysen werden an Fahrzeugen, Flugzeugen, Produktionsmitteln, Brücken und Gebäuden, Musikinstrumenten, Sportgeräten und an vielen anderen Strukturen durchgeführt. Sie wird heute bei der Entwicklung von Produkten, der Identifikation von dynamischen Schwachstellen und Schäden, der Beurteilung der Sicherheit und der Bewertung der Qualität eingesetzt.Die rasante Zunahme des Simulationseinsatzes in der Strukturdynamik erhöht den Bedarf an experimentellen Modalanalysen zusätzlich. Insbesondere die Unkenntnis der Koppelstellendämpfung macht einen Abgleich der Simulation mit dem Experiment unumgänglich. In einigen Branchen haben sich Dienstleistungsmärkte für die experimentelle Modalanalyse etabliert.Zwei Messgeräten haben sich bei der experimentellen Modalanalyse durchgesetzt: das Laserdopplervibrometer (LDV) und die Beschleunigungsaufnehmer. Durch den breiten erforderlichen Sichtkorridor ist das 3D‑scanning‑LDV für die Untersuchung von umhausten Strukturen wenig geeignet. Die Messung mit triaxialen Beschleunigungsaufnehmern ist in der Regel zeitaufwändiger, da die Geometrieaufnahme des Untersuchungsobjektes separat erfolgt und bei jedem Messpunkt die Sensororientierung angegeben werden.In dieser Dissertation wird die Modalanalyse mit dem Tracking-Interferometer (TI) durchgeführt. TIs sind laserbasierte, mobile Kugelkoordinatenmessgeräte. Sie haben sich als Messsysteme in der Präzisionsmontage von Großbauteilen, der Ausrichteprüfung von Anlagen, der Hallenlayoutplanung, der Kalibrierung von Robotern und im Reverse Engineering etabliert. Für die hochfrequente Messung von kleinsten Schwingungen sind die Geräte nach dem heutigen Stand der Technik nicht geeignet.

Wir leben im Synchronland Deutschland. Das heißt, egal aus welchem Ursprungsland ein Film stammt, die Filmfiguren auf der Leinwand oder auf dem Bildschirm sprechen deutsch.Diese Tatsache wurde für die vorliegende Untersuchung zur Beschreibung von Stimmklängen genutzt. Innerhalb der deutschen Synchronisation werden bestimmte Rollentypen mit für sie markanten Stimmtypen besetzt. Diese Tatsache für die Erforschung und Beschreibung von stimmlich-sprecherischen Höreindrücken zu nutzen, ist ein bisher relativ unberührtes Untersuchungsfeld.

Durch die Entwicklung eines Laserverfahrens zur Induzierung von Temperaturverteilungen mit kurzer Haltezeit wird eine inline-fähige Prozesskette zur Herstellung nanokeramischer Verschleißschutzschichten realisiert. Die laserbasierte Funktionalisierung gedruckter Sol-Gel-Schichten bietet neben Kostenvorteilen gegenüber teuren Vakuumbeschichtungsverfahren gemäß den Ergebnissen der Arbeit überdies funktionale Vorteile durch die Möglichkeit gezielt eingestellter Schichtstrukturgradienten.

Standardisierung ist ein fundamentaler Bestandteil beider industrieller Paradigmenwechsel des 20ten Jahrhunderts. So ist eine abgestimmte Standardisierung von Produkt und Produktion sowohl für die Einführung der industriellen Massenproduktion als auch von Lean Production grundlegende Voraussetzung. Für die gezielte Planung geeigneter Standardisierungsgrade, also eines sinnvollen Maßes von Produkt- und Produktionskomplexität, fehlen Wissenschaft und Praxis jedoch bis heute geeignete Werkzeuge. Der Grund hierfür liegt in den vielschichtigen Abhängigkeiten zwischen Produkt- und Produktionskomplexität.

Mithilfe des interdisziplinären Simulationsmodells ist es möglich, den komplexen Prozess der Elektrochemischen Metallbearbeitung (ECM) zur Fertigung moderner Triebwerksschaufeln präzise zu berechnen, sodass aufwendige Iterationsschleifen auf Erfahrungsbasis nunmehr der Vergangenheit angehören.

In dieser Arbeit wird die Entwicklung und Charakterisierung eines Wellenfrontmesssystems für Gleitsichtbrillengläser beschrieben. Es ermöglicht eine quantitative Messung der Wellenfront bis zu 65 mm Durchmesser mit einer lateralen Auflösung von besser als die erforderlichen 1mm für die Inline-Qualitätskontrolle in der Produktion. Das realisierte Low-Cost System ist für Wellenfrontsteigungen mit einer sphärischen Abweichung von ± 2 Grad konzipiert und eröffnet eine flexible funktionale Prüfung von optischen Systemen und Freiformoptiken.

Kunststoffoptiken weisen in der heutigen Zeit ein enormes Anwendungsfeld auf, welches sich von Displays bis hin zu Raumbeleuchtungen erstreckt. Wesentlicher Vorteil der Kunststoffoptiken ist, dass sie mit Hilfe des Spritzgussverfahrens in großen Stückzahlen und damit sehr kostengünstig hergestellt werden können. Die Formen für den Kunststoffspritzguss werden zumeist direkt mit monokristallinen Diamantwerkzeugen über Drehen, Hobeln und Fly-Cutten hergestellt. Hierbei zeichnen sich monokristalline Diamantwerkzeuge durch hohe Formgenauigkeiten und höchste Schneidkantenschärfen aus, so dass sich hochpräzise Formen mit optischen Oberflächengüten mit diesen Werkzeugen direkt fertigen lassen. Um der steigenden Geometrievielfalt bei Kunststoffoptiken, und insbesondere den dort eingesetzten Mikrostrukturen gerecht zu werden, müssen die Diamantwerkzeuge diesen Anforderungen angepasst werden.Um einen Beitrag zu dieser Aufgabenstellung zu leisten, war es das Ziel der vorliegenden Arbeit, ein Grundverständnis zur Fertigung asphärischer monokristalliner Diamantwerkzeuge zu erarbeiten. Zum einen wurde dazu die notwendige Maschinentechnik betrachtet, zum anderen wurden prozessseitige Einfluss- und Störgrößen beleuchtet.Die Recherche zum Stand der Technik hat klar herausgestellt, dass weder die Maschinentechnik zur Konturierung asphärischer monokristalliner Diamantwerkzeuge verfügbar ist, noch das entsprechende Prozessverständnis bisher näher erarbeitet wurde.