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Einfluss und Durchdringung neuer Kommunikationstechnologien (z.B. 5G, WiFi 6, TSN) in der Automatisierungstechnik

Mit Hilfe neuartiger Kommunikationstechnologien werden neue Möglichkeiten der Vernetzung im industriellen Umfeld geschaffen. Bereiche bei denen kabelgebundene Kommunikationstechnologien als nicht ersetzbar gelten, müssen aufgrund der Flexibilisierung zukünftig kabellos angebunden werden. Bei der Vernetzung von Maschinen und Anlagen im industriellen Kontext, ist eine hohe Datenrate häufig nicht der entscheidende Punkt. Vielmehr sind hier Aspekte wie Latenz, Zuverlässigkeit, Determinismus und Störanfälligkeit die kritischen Faktoren, weswegen kabelgebundene Alternativen vorgezogen werden. Neuartige Funk-Kommunikationstechnologien, wie z.B. 5G und WiFi 6, versprechen eine deutliche Verbesserung in oben genannten Aspekten. Somit ist es möglich, immer weitere industrielle Applikationen auf kabellose Alternativen umzustellen und die Flexibilität in der Produktion zu erhöhen.

Aufgabenstellungen:

  • Einarbeitung in das Thema Kommunikationstechnologien und industrieller Kommunikationsanforderungen
  • Analyse bestehender und neuer Kommunikationstechnologien
  • Kategorisierung der Kommunikationstechnologien hinsichtlich deren Fähigkeit zur Abdeckung von industriellen Kommunikationsanforderungen
  • Erarbeiten einer Entscheidungshilfe bezüglich der Kommunikationstechnologien
  • Analyse der zeitlichen Weiterentwicklung und Potentiale dieser Kommunikationstechnologien
  • Dokumentation der Arbeit

 

Interorganisationale Informationssysteme in Supply Chain Triaden: Ein Agentenbasiertes Simulationsmodell

Ausgangssituation:

Eine Lieferkette wird oft als ein Gesamtsystem aus direkten Lieferanten, eigenem Unternehmen und direkten Kunden (Triade) verstanden, welche miteinander über einen Feed-forward Flow von Material und einen Feed-backward Flow von Informationen verbunden sind. Einhergehend mit der Anforderung der Supply Chain Partner, immer größere Datenmengen in nahezu Echtzeit zu managen, haben in den letzten Jahren Interorganisationale Informationssysteme (IIS) immer mehr an Bedeutung gewonnen. Zu verstehen, wie sich die Architekturen (Architektur = Zusammenspiel vieler IIS-Bausteine) von IIS entwickeln und welche Auswirkungen daraus für Supply Chain Partner zu erwarten sind, stellt sowohl die Forschung als auch die Praxis vor erheblichen Herausforderungen. Die Evolution der IIS-Architekturen ist geprägt von Bemühungen und Interessen der Supply Chain Manager, langfristige und kurzfristige Strategien an unternehmensinternen und -externen Zielen auszurichten. In dieser Arbeit soll ein theoriegeleitetes Simulationsmodell (Agent-Based Model, ABM) entwickelt werden, das untersucht, wie und mit welchem Erfolg IIS-Architekturen in unterschiedlichen Supply Chain Konstellationen funktionieren. Das Simulationsmodell wird von drei Theorien beeinflusst: (1) Supply Chain Design Theory, um die Struktur der Supply Chain zu verstehen, (2) Behavioral Operations Theory, um soziale Verhaltensmuster der Supply Chain Partner abzubilden, (3) Theorie komplexer adaptiver Systeme, um den emergenten Charakter der Entwicklung der IIS-Architektur zu erfassen. Nach einer qualitativen und quantitativen Untersuchung der theoretischen Zusammenhänge soll mittels ABM Simulation durch Manipulation unabhängiger Variablen (insbes. aus Supply Chain Designs (1) und Verhaltensweisen der Akteure (2)) der Effekt der IIS auf abhängige Variablen (Performance/Flexibilität/Effizienz/KPI der Supply Chain) analysiert werden.

Schwerpunkte:

  • Statistischer Hypothesentest zum Nachweis der theoretischen Zusammenhänge zwischen IIS und Operations/Supply Chain Design (über Literaturstudie und empirische Untersuchung)
  • Ableitung von unabhängigen und abhängigen Variablen für die spätere Agentensimulation aus theoretischen Zusammenhängen
  • Einarbeitung in das Agent-Based Modeling und Implementierung eines entsprechenden Simulationsmodells in Python
  • Simulation verschiedener Szenarien in vollfaktoriellem Design durch Manipulation unabhängiger Variablen und Visualisierung des Effekts auf abhängige Variablen (u. a. Performance KPI)

Die Arbeit wird in kooperation mit der BMW Group durchgeführt.

 

 

Function Based Costing – Prototypische Entwicklung eines Expertensystems zur Unterstützung des Kostenmanagements in Supplier-Buyer Kollaborationen

Ausgangssituation:
Die Produktkostenkalkulation kann man als Schnittstelle zwischen Lieferant und Hersteller sehen, über die Kostenverbesserungspotenziale gemeinsam aufgedeckt und kommuniziert werden können. Für eine erfolgreiche Kollaboration zwischen Organisationen ist die Verwendung einer gemeinsamen technischen wie auch kaufmännischen Sprache notwendig. Für einen effizienten Kalkulationsprozess ist es zielführend, diese beiden Perspektiven in einem holistischen Ansatz zu vereinigen. Empirische Untersuchungen zeigen jedoch, dass das Zusammenwirken vieler großer Organisationen in der Praxis oft schwierig ist. Basierend auf bisherigen Erkenntnissen der Forschung soll in dieser Arbeit ein funktionsbasiertes Konzepts des Zusammenspiels von technischen Systemkenntnissen und betriebswirtschaftlichem Kostenwissen entwickelt werden. Somit soll es dem Lieferanten und dem Hersteller ermöglicht werden, über eine funktionale Beschreibung des Gesamtprodukts in einer frühen Entwicklungsphase Kostenzusammenhänge und Kostenwerte auszutauschen. Zudem soll in der prototypischen Umsetzung nach dem Design Science Ansatz der manuelle Aufwand des Function Based Costing durch Verbindung eines regelbasierten Ansatzes mit neuronalen Netzen gering gehalten sowie eine hohe Transparenz für die Entscheider und gute Übertragbarkeit gewährleistet werden.

Schwerpunkte:

  • Literaturanalyse zur Ableitung des Forschungsbedarfs sowie Schaffung der theoretischen Grundlagen („Was muss ich für die Entwicklung eines Expertensystems wissen?“)
  • Diskussion und Aufstellung eines Design Science Ansatzes als „roter Faden“ für die Arbeit („Was ist das Ausgangsproblem?“ „Wie reagiere ich auf dieses Problem?“, „Wie sieht das Design der Bestandteile meines Expertensystems aus?“, „Wie evaluiere ich mein System?“, „Wie schaffe ich Akzeptanz in Wissenschaft und Praxis?“)
  • Theoretische Konzeption der Architektur des Neuro-Fuzzy-Expertensystems zur funktionsbasierten Kostenschätzung sowie Aufstellung von Forschungshypothesen (Anforderungen der Stakeholder und Forscher an ein derartiges Kostenschätzungssystem)
  • Fallstudienforschung in der Automobilindustrie zur technische Evaluation (Hypothesentests)
  • Prototypische Visualisierung und Integrationskonzept in die Systemlandschaft des OEM

Die wissenschaftliche Arbeit wird in Kooperation mit der BMW Group (Fachbereich Einkauf/Supply Chain Management) durchgeführt. 

Quellen:
Roy, R., Souchoroukov, P., & Griggs, T. (2008). Function-based cost estimating. International journal of production research46(10), 2621-2650.
Hevner, A. R., March, S. T., Park, J., & Ram, S. (2004). Design science in information systems research. MIS quarterly, 75-105.
Azadegan, A., Porobic, L., Ghazinoory, S., Samouei, P., & Kheirkhah, A. S. (2011). Fuzzy logic in manufacturing: A review of literature and a specialized application. International Journal of Production Economics, 132(2), 258-270.

 

 

Managementsystem für Forderungen an die Sauberkeit von Produkten im Automotive Bereich – Diehl Metall

Zusammen mit Diehl Metall (Röthenbach) wird folgende Masterarbeit ausgeschrieben:

Motivation
Sauberkeit im produzierenden Umfeld ist die Grundvoraussetzung für die Erfüllung von Quali-tätsansprüchen. OEMs wie Renault, BMW etc. sowie auch die Automotive-Norm IATF 16949:2016 verlangen, die Sauberkeit der hergestellten Teile entlang der Wertschöpfungs-kette zu berücksichtigen und Anforderungen diesbezüglich einzuhalten. Bei Nicht-Einhaltung der Sauberkeitsvorgaben kann es zu einer verkürzten Lebensdauer der Teile selbst oder des Systemverbunds, in dem die Teile wirken, kommen.
Diese studentische Arbeit ist in einem praxisnahen Umfeld eines Automobilzulieferers zu er-stellen. Sauberkeitsforderungen an Prozesse und Produkte sind systematisch zu berücksich-tigen und in ein Managementsystem für Sauberkeit zu integrieren, so dass die Forderungen unternehmensseitig verwirklicht werden können. Dieses Managementsystem soll im Einklang mit einem bestehenden Qualitätsmanagementsystem stehen. Dies steigert die Akzeptanz und Umsetzbarkeit der Forderungen für die Organisation. Im Rahmen der Konzeption soll auch die Bewertung der Wirksamkeit des ausgelegten Managementsystems bspw. im Rahmen von Au-dits vorgesehen werden.
Zielstellung
Entwurf, Aufbau und Umsetzung eines Managementsystems für bestehende Sauberkeitsforderungen im Automotive-Bereich

Aufgaben
1. Strukturierte Zusammenfassung von Automotive- Anforderungen bzgl. Sauberkeit
2. Transfer der Forderungen in praktikable Abläufe bzw. Dokumente
3. Integration der Forderungen samt Möglichkeit zur Wirksamkeitsprüfung in das bestehende Qualitätsmanagementsystem
4. Abbildung der Abläufe in der Software für Prozess- und Dokumentenmanagement
5. Konzept zur nachhaltigen, organisatorischen Eingliederung der Forderungen (Rollen, Auf-gaben, Schulungskonzept, -inhalte etc.)
6. Validierung des Managementsystems für Sauberkeit im Rahmen eines Audits

 

Bitte wenden Sie sich bei Interesse mit Lebenslauf und vollständiger Notenübersicht per Mail an benedikt.martens@faps.fau.de

(BA/PA/MA) Smart Manufacturing – Erarbeitung eines datengetriebenen Konzeptes zur Optimierung von Fertigungsprozessen

Ausgangssituation

Im Bereich Smart Manufacturing werden Lösungen entwickelt, welche durch die Auswertung verschiedenster Datenquellen Aussagen über Produktqualität oder Herstellungskosten treffen können, welche mit traditionellen Methoden nicht möglich sind. So lassen sich auch etablierte Fertigungsverfahren weiter optimieren und neue Potentiale erschöpfen.

Im Rahmen dieser Arbeit gilt es einen Fertigungsprozess hinsichtlich eines gegebenen Problems zu untersuchen, existierende Lösungen des maschinellen Lernens zu gruppieren und anschließend zu bewerten. Gerade wenn du erste Erfahrungen im Bereich Smart Manufacturing bzw. Machine Learning sammeln möchtest, dich aber nicht auf Programmierung und Algorithmik spezialisieren willst kannst du so einen großen Überblick über diese aktive Forschungsfeld gelangen.

Aufgabenstellungen:

  • Im Rahmen dieser Abschlussarbeit untersuchst du datengetriebene Lösungsansätze für die Optimierung eines Fertigungsprozesses.
  • Dafür analysiert du das existierende Problem und leitest verschiedene Fälle ab
  • Wissenschaftlicher Kern der Abschlussarbeit ist die Recherche, Analyse und Bewertung vorhandener Ansätze zur Lösung der identifizierten Fehlerfälle
  • Die Entwicklung eines eigenen Lösungsansatzes kann einen weiteren Schwerpunkt der Abschlussarbeit bilden.
  • Dokumentation der Arbeit

Vorkenntnisse:

  • Du kennst dich im Bereich der Fertigungstechnik aus und verfügst über grundlegende Kenntnisse der Werkstoffkunde
  • Du kannst systematisch Literatur suchen und kennst dich idealerweise bereits mit Literaturverwaltungsprogrammen wie Citavi aus
  • Du bist bereit dich schnell in neue Themengebiete einzuarbeiten
  • Du arbeitest selbstständig und struktuiert

Weitere Infos auf Anfrage, der Arbeitsumfang kann entsprechend der Arbeit angepasst werden