Operationalisierung von digitalen Schatten im Werkzeugbau

• Operationalisation of digital shadows in the toolmaking industry

Graberg, Tim; Schuh, Günther (Thesis advisor); Boos, Wolfgang (Thesis advisor)

Aachen : Apprimus Verlag (2023)
Buch, Doktorarbeit

In: Ergebnisse aus der Produktionstechnik 2/2023
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2022

Kurzfassung

Die deutsche produzierende Industrie trägt einen signifikanten Teil zur Bruttowertschöpfung des Landes bei. Einen der wesentlichen Befähiger für diese Wirtschaftsleistung stellt die Branche Werkzeugbau dar, die mit ihren hochqualitativen und termintreuen Werkzeugen eine effiziente Serienproduktion ermöglicht. Während für deutsche Werkzeugbaubetriebe eine Kostenführerschaft, mit Blick auf den durch die Globalisierung erzeugten, internationalen Wettbewerb, schon lange nicht mehr möglich war, wird durch die kontinuierliche Weiterentwicklung der Werkzeugbaubranchen in Niedriglohnländern auch eine Differenzierung über die Qualität und Durchlaufzeit der Werkzeuge immer herausfordernder. Industrie 4.0 bietet den deutschen Werkzeugbaubetrieben seit einigen Jahren neue Potenziale, um diesen Herausforderungen zu begegnen und eine langfristige Sicherung der Wettbewerbsposition zu ermöglichen. Durch die Umsetzung von Industrie 4.0 Anwendungsfällen sind signifikante Optimierungspotenziale für die Zielgrößen eines Produktionssystems, Zeit, Kosten und Qualität, prognostiziert. Gleichzeitig sind solche Industrie 4.0 Anwendungsfälle in der Praxisvielfältig und konkret bekannt. Bisher kann jedoch keine branchenweite Verbesserung der Leistungsfähigkeit deutscher Werkzeugbaubetriebe festgestellt werden, die den prognostizierten Potenzialen entsprechen würde. Da sowohl die Anwendungsfälle als auch deren Potenziale bekannt sind, kann postuliert werden, dass die für die Realisierung der Industrie 4.0 Anwendungsfälle erforderliche Datenbasis fehlt. Ohne einen digitalen Schatten, der eine solche Datenbasis darstellt, ist die Realisierung der prognostizierten Potenziale nicht möglich. Es wurde daher eine Methodik entwickelt, die die Unternehmen der Branche Werkzeugbaudabei anleitet für bekannte Anwendungsfälle einen anforderungsgerechten digitalen Schattenerfolgreich zu operationalisieren. Diese Methodik gliedert sich in die übergeordneten Phasen der Erstellung eines anwendungsfallspezifischen Datenmodells, der Konzeptionierung einer multimodalen Datenaufnahme sowie der Umsetzung der multimodalen Datenfusion. In der ersten Phase erfolgt die systematische Ableitung und Gewichtung des Informationsbedarfs des durch den digitalen Schatten zu bedienenden Anwendungsfalls. Anschließend erfolgen in der zweiten Phase die Formulierung des Datenerhebungsbedarfs sowie die Auslegung der Datenerfassung. Hierbei wird insbesondere das Potenzial der multimodalen Datenaufnahmeumgesetzt. In der abschließenden, dritten Phase erfolgt die Fusion der multimodal erhobenen Daten zu einem digitalen Schatten, indem die Datenattribute auf Korrektheit geprüft und zusammengeführt werden sowie die erforderliche IT-Infrastruktur definiert wird. Die Validierung der entwickelten Methodik erfolgte am Fallbeispielen der WBA Aachener Werkzeugbau Akademie GmbH sowie am anonymisierte Fallbeispiel eines Spritzgießwerkzeugbaus. Der wissenschaftliche Beitrag der Arbeit besteht in der Entwicklung eines repräsentativen Vorgehens zur Erzeugung einer anforderungsgerechten Datenbasis für die Umsetzung von Industrie 4.0 Anwendungsfällen in Form eines digitalen Schattens. Die Unternehmender Branche Werkzeugbau sind gefordert, diesen Beitrag zu verwenden, um unter Berücksichtigung der unternehmensindividuellen Anforderungen und Rahmenbedingungen digitale Schatten zu operationalisieren.