Lean Production Systems for Industry 4.0 - smartLPS
Final Report Abstract
Das Produktionskonzept Industrie 4.0 bewirkt tiefgreifende technische und organisatorische Veränderungen in unternehmensindividuellen GPS. Ziel des Forschungsvorhabens „smart-GPS“ war es, die Bedeutung von GPS für Industrie 4.0 zu erforschen, indem die gegenseitigen Auswirkungen der Methoden eines GPS und Technologien der Industrie 4.0 untersucht und anschließend in einer gemeinsamen Methodenbibliothek zusammengeführt werden. Zu diesem Forschungszweck wurden zunächst die Technologien der Industrie 4.0 anhand von vier produktionstechnischen Szenarien sowie einer Fachliteraturanalyse identifiziert. Dadurch wurden 31 Technologien den definierten sechs Technologietrends zugeordnet. Diese Technologietrends wurden mit Hilfe von vier aufeinander aufbauenden Technologieebenen in einem entwickelten Technologiehaus angeordnet, welches die identifizierten Technologien anschaulich strukturiert. Anschließend wurden die Anforderungen an ein smartGPS analysiert, welche auf den Zielen der Industrie 4.0 basieren. Danach konnten die bestehenden Gestaltungsprinzipien überprüft und um die Gestaltungsprinzipien „Datenaustausch“, „Autonome Zustandssteuerung“ sowie „Virtualisierung und Visualisierung“ erweitert werden. In einem nächsten Schritt wurden Technologien der Industrie 4.0 identifiziert, welche bestehenden Methoden eines GPS beeinflussen. Zur Identifikation dieser Wechselwirkungen wurde ein quantitatives Bewertungssystem erstellt, welches die Methoden eines GPS und die Technologien der Industrie 4.0 bewertet. Je nach Ausprägung der Bewertungskriterien wurden die Wechselwirkungen in vier Wechselwirkungskategorien (Substitution, Unterstützung, Erweiterung, Neutralität) eingeordnet. Dabei wurden bestehende Methoden eines GPS teilweise um Technologien der Industrie 4.0 erweitert, für andere Methoden oder Technologien konnten keine Wechselwirkungen festgestellt werden. Eine Konstellation, bei der eine Substitution von Methoden durch Technologien eintritt, wurde auf Basis dieser Bewertung nicht festgestellt. Auf der Wechselwirkungsanalyse aufbauend wurde die smartGPS-Methodenbibliothek entwickelt. Hierzu wurden die bestehenden Methoden, welche neutral bewertet wurden, unverändert in die Methodenbibliothek aufgenommen und durch einen Methodensteckbrief einheitlich beschrieben. Die Beschreibung für Methoden, welche um Technologien erweitert werden, wurde entsprechend angepasst. Für Technologien, die unterstützende oder neutrale Wechselwirkungen aufweisen, wurde ein neuer Technologiesteckbrief angelegt und der smartGPS-Methodenbibliothek hinzugefügt. Unterstützende und erweiternde Wechselwirkungen wurden in zusätzlichen Feldern auf den jeweiligen Steckbriefen eingefügt. Außerdem erfolgte eine Zuordnung der Methoden und Technologien zu den erforschten Gestaltungsprinzipien. Danach konnten temporale Zusammenhänge innerhalb der entwickelten smartGPS-Methodenbibliothek herausgearbeitet werden. Hierzu wurden solche Methoden und Technologien betrachtet, welche auf andere Methoden und Technologien unterstützend wirken. Diese Methoden und Technologien müssen vor der zu unterstützenden Methode implementiert werden. Dadurch ergibt sich eine temporäre Implementierungsreihenfolge, welche durch das Haus der temporalen Abhängigkeiten visualisiert wurde. Abschließend erfolgte eine Validierung der smart-GPS-Methodenbibliothek sowie eine Beschreibung Handlungsempfehlungen zur unternehmensindividuellen Auswahl der Methoden und Technologien. Die Methodenbibliothek „smartGPS“, welche Methoden eines GPS und Technologien der Industrie 4.0 vereint, stellt ein Hilfsmittel für die Gestaltung unternehmensindividueller Produktionssysteme dar. Grundlegend hierfür ist die Bestimmung der Wechselwirkungen zwischen den Methoden von GPS und den Technologien von Industrie 4.0. Außerdem unterstützt smart-GPS die gemeinsame Implementierung von GPS und Industrie 4.0 durch eine Empfehlung der Implementierungsreihenfolge auf Basis verschiedener Ziele eines Produktionssystems.
Publications
- (2019): Systematical Combination of a Lean Production System and Industry 4.0 Development of a method library to assess interactions. In: Production at the leading edge of technology, S. 573–582
P. Langlotz, J.C. Aurich
(See online at https://doi.org/10.1007/978-3-662-60417-5_57) - Identification of interactions between digital technologies in manufacturing systems. Procedia CIRP 81 - Proceedings of the 52nd CIRP Conference on Manufacturing Systems (2019): S. 115–120
C. Siedler, P. Langlotz, J.C. Aurich
(See online at https://doi.org/10.1016/j.procir.2019.03.021) - Modeling and assessing the effects of digital technologies on KPIs in manufacturing systems. Procedia CIRP 93 - Proceedings of the 53rd CIRP Conference on Manufacturing Systems (2020): S. 682-687
C. Siedler, P. Langlotz, J.C. Aurich
(See online at https://doi.org/10.1016/j.procir.2020.04.008)
