Frick, Nicholas Uwe (2024)
Integration des Digitalen Zwillings in das Wertstrommanagement.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00028081
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

Kurzbeschreibung (Abstract)

Ergebnisse diverser Studien legen nahe, dass das Wertschöpfungspotenzial der deutschen Industrie im Kontext der Industrie 4.0 bislang unzureichend genutzt wird. Insbesondere im Maschinenbau fallen die Produktivitätszuwächse hinter die Erwartungen zurück. Die Fokussierung auf technische Lösungen anstelle von ganzheitlichen Prozessverbesserungen führt in der Konsequenz oftmals zu einer Begrenzung der erzielbaren Produktivitätsgewinne. In diesem Kontext leisten die Methoden der schlanken Produktion seit den 1990er Jahren einen wichtigen Beitrag zur Produktivitätssteigerung und sind daher integraler Bestandteil etablierter Produktionssysteme. Das Ziel ist die verschwendungsfreie Ausrichtung aller Aktivitäten eines Wertstroms am aktuellen Kundenbedarf. Um das genannte Ziel zu erreichen, kann die Wertstrommethode zum Einsatz kommen. Die Methode ermöglicht eine Analyse der Material- und Informationsflüsse in der Produktion mit geringem Aufwand, die Aufdeckung von Verbesserungspotenzialen sowie die Konzeption eines verschwendungsarmen Soll-Zustandes. In der Literatur finden sich Belege für den steigenden Einsatz der Methode in Unternehmen sowie für die durch ihre Anwendung erzielbaren Erfolge. Die praktische Erfahrung zeigt, dass die Methoden der schlanken Produktion durch gezielte Digitalisierung verbessert werden können. Dabei wird insbesondere die Verknüpfung der Wertstrommethode mit dem Konzept des Digitalen Zwillings hervorgehoben. In seiner Eigenschaft als virtuelles Abbild eines physischen Objektes ist der Digitale Zwilling in der Lage, eine regelmäßige Aktualisierung der relevanten Wertstromparameter vorzunehmen. Somit leistet der Digitale Zwilling einen Beitrag zur Steigerung der Sichtbarkeit und Transparenz eines Wertstroms. Die damit einhergehende Prozessdigitalisierung erlaubt die Weiterentwicklung der Wertstrommethode zu einem ganzheitlichen Management-Ansatz durch Integration des Digitalen Zwillings. Das Ziel der Forschungsarbeit ist die Weiterentwicklung der Wertstrommethode mithilfe des Konzepts des Digitalen Zwillings zu einem ganzheitlichen Management-Ansatz. Zur Zielerreichung werden zunächst die Aufgaben des Wertstrommanagements durch Expert:innen-Interviews ermittelt und der Bedarf an digitaler Unterstützung für die jeweiligen Aufgaben identifiziert. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird im Anschluss ein technisches Gestaltungsmodell für den Digitalen Zwilling eines Wertstroms entwickelt. Dieses Modell beinhaltet alle aus Sicht der Praxis relevanten Gestaltungsdimensionen, welche durch Gestaltungsprinzipien präzisiert werden. Um eine erfolgreiche Umsetzung in der Praxis sicherzustellen, wird eine Methode zur Implementierung des Digitalen Zwillings eines Wertstroms entwickelt. Die Evaluation des Gestaltungsmodells und des Einführungsvorgehens erfolgt abschließend in zwei industriellen Anwendungsfällen und in einer realitätsnahen Lernumgebung. Das Ergebnis der Arbeit ist die Weiterentwicklung der Wertstrommethode zu einem ganzheitlichen Management-Ansatz. Dies umfasst ein technisches Gestaltungsmodell, das bei der praktischen Implementierung eines Digitalen Zwillings für einen Wertstrom unterstützt. Zusätzlich stellt die entwickelte Methode sicher, dass der Digitale Zwilling die ermittelten Aufgaben effektiv unterstützt und in der Praxis integriert werden kann. Die Anwendung in der Industrie und der realitätsnahen Lernumgebung zeigt, dass die durch den Digitalen Zwilling erzielte Transparenz eine kurzzyklische Anpassung des Wertstroms ermöglicht, wodurch ein Beitrag zur Reduktion der Verschwendung innerhalb eines Unternehmens geleistet wird. Ferner ermöglicht der systematische Aufbau der Methode und des Gestaltungsmodells eine einfache Erweiterung der Wertstrommethode zu einem ganzheitlichen Wertstrommanagement. Die praktische Anwendung bestätigt, dass der Einsatz des Digitalen Zwillings nicht nur die Effizienz und Anpassungsfähigkeit von Wertströmen verbessert, sondern auch eine fundierte Datenbasis für kontinuierliche Verbesserungsprozesse bereitstellt.

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