Diese Masterarbeit beleuchtet die Rolle der industriellen Automatisierung als Schlüsselkomponente moderner Produktionssysteme, mit einem besonderen Fokus auf Montageprozesse in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU). Deutschland, bekannt für seinen hohen Automatisierungsgrad in der Montage, dient als ideales Beispiel für die Untersuchung der Synergien zwischen Mensch und Roboter. Die Arbeit untersucht, wie diese Kollaboration zu reduzierten Kosten, gesteigerter Produktivität, erhöhter Flexibilität, verbesserter Sicherheit und Qualität beitragen kann.
Der Kern der Forschung konzentriert sich auf die Frage: "Wie lassen sich Automatisierungspotenziale bei der Montage im KMU-Segment identifizieren?" Um diese Frage zu beantworten, werden die Grundlagen der Automatisierung von Montageprozessen im KMU-Segment erarbeitet. Die Arbeit umfasst eine systematische Recherche von automatisierbaren Montagearten und die Sammlung von Bewertungskriterien zur Identifikation von Automatisierungspotenzialen.
Ein zentrales Element dieser Thesis ist der Aufbau eines Bewertungssystems in Form eines Scoring-Modells, basierend auf Excel. Dieses Modell ermöglicht es KMUs, die Automatisierungspotenziale in ihren Montageprozessen effizient zu bewerten und zu identifizieren. Zudem wird eine qualitative Studie systematisch durchgeführt, um die praktische Anwendbarkeit und Wirksamkeit des entwickelten Modells zu demonstrieren.
Diese Arbeit bietet einen wertvollen Beitrag für KMUs, die den Schritt zur Automatisierung ihrer Montageprozesse planen. Sie liefert praktische Werkzeuge und fundiertes Wissen, um die Effizienz zu steigern und den technologischen Fortschritt in der Fertigung optimal zu nutzen.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Motivation und thematische Einordnung
1.2 Problemstellung und Zielsetzung
1.3 Vorgehensweise und Gliederung der Arbeit
2. Theoretischer Hintergrund
2.1 Montage
2.2 Automatisierung
2.3 KMU
3. Literaturrecherche
3.1 Wahl der Literaturrecherchemethode
3.2 Vorgehensweise der Literaturrecherche
4. Stand der Forschung
4.1 Automatisierung in der Montage: Chancen für KMU
4.2 Eigenschaften von KMU
4.3 Industrielle Roboter in der Montage
4.4 Montageverfahren: manuelle, hybride und vollautomatische Montage
4.5 Entscheidungskriterien für die Automatisierung der Montage
5. Aufbau einer Bewertungssystematik
5.1 Bisherige Methoden
5.1.1 Bewertungssystem nach Spingler und Beumelburg
5.1.2 Bewertungssystem nach Fraunhofer IPA
5.1.3 Bewertungssystem nach Walther
5.2 Entwicklung eines Bewertungssystems
5.3 Auswahl des Bewertungssystems
5.3.1 Aufbau des Scoring-Modells
6. Das Bewertungssystem als Excel-Template
7. Das qualitative Experteninterview
7.1 Erstellung des Interviewfragebogens nach Kaiser
7.2 Auswahl der Experten
7.3 Kontaktierung der Experten
7.4 Durchführung der Interviews
7.5 Pre-Test
8. Auswertung der Interviews
9. Ergebnisse der Auswertung
9.1 Hintergrundinformationen zu den Experten
9.2 Herausforderungen, Hemmnissen und Chancen der Automatisierung von Montageprozessen im KMU-Segment
9.2.1 Herausforderungen als KMU
9.2.2 Herausforderungen im Montageprozess
9.2.3 Hemmnisse zur Automatisierung des Montageprozesses durch Roboter
9.2.4 Automatisierung im Montageprozess: Erfahrungen und Empfehlungen von Experten
9.3 Ergebnisse aus dem Plausibilisierungsgespräch
10. Diskussion der Ergebnisse
11. Schlussbetrachtung
11.1 Fazit
11.2 Kritische Würdigung
11.3 Ausblick
Interviewtranskripte
Interviewtranskription 1
Interviewtranskription 2
Interviewtranskription 3
Zielsetzung & Themen
Die Masterarbeit zielt darauf ab, KMU dabei zu unterstützen, Automatisierungspotenziale in ihren Montageprozessen systematisch zu identifizieren, um Wettbewerbsfähigkeit zu sichern und Fehlinvestitionen durch fehlendes Wissen zu vermeiden.
- Entwicklung einer Methodik zur systematischen Erkennung von Automatisierungspotenzialen
- Analyse der Zusammenhänge zwischen Montage, KMU und Automatisierung
- Konzeption eines praxisorientierten Scoring-Modells als Excel-Template
- Qualitative Validierung des Modells durch Experteninterviews im KMU-Umfeld
Auszug aus dem Buch
4.5 Entscheidungskriterien für die Automatisierung der Montage
Ein entscheidendes Kriterium ist, wieviel es kostet, die einzelnen Produkte zu montieren, da die Automatisierung in vielen Fällen mit höheren Investitionskosten verbunden ist. Die Ausbringungsrate, d.h. die Anzahl der produzierten Produkte pro Zeiteinheit, sollte ebenfalls berücksichtigt werden, da die Automatisierung die Produktionsgeschwindigkeit erhöhen kann. Darüber hinaus spielt die Flexibilität als Einflussgröße, wie ebenfalls in Abbildung 7 dargestellt, für die Montageautomatisierung eine entscheidende Rolle, da die Montage in der Lage sein sollte, auch höhere Individualisierungsgrade bzw. eine größere Variantenvielfalt der Produkte zu ermöglichen. Die Automatisierung kann auch den Vorteil haben, die Sicherheit der Arbeitnehmer zu verbessern, da Roboter sowohl in der hybriden als auch in der vollautomatisierten Montage über geeignete Sicherheitseinrichtungen verfügen, um Verletzungen zu vermeiden. Da das Sicherheitsrisiko in jedem Unternehmen unterschiedlich ist, kann dies als Kriterium für eine Automatisierung in Betracht gezogen werden. Die Qualität der hergestellten Produkte ist ein weiteres relevantes Kriterium, da die Automatisierung dazu beitragen kann, menschliche Fehler zu reduzieren. So würde beispielsweise ein Unternehmen mit unterschiedlich qualitativem Montageergebnis hinsichtlich der Qualität das Potenzial der Automatisierung beherbergen. Zugleich sollten sich wiederholende Schritte im Montageprozess betrachtet werden, da Roboter sich für oft wiederkehrende Aufgaben besser als ein Mensch eignen. Grund hierfür, ist weil der Roboter keiner Ermüdung unterliegt und somit dauerhaft eingesetzt werden kann. Da eine Automatisierung in der Regel zu kürzeren Durchlaufzeiten führt, ist es auch von Bedeutung, die Zeitleistung zu berücksichtigen. Darüber hinaus kann eine qualitativ hochwertige Ausrüstung die Betriebskosten senken, da sie weniger Wartung und Instandhaltung erfordert und länger hält.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Motivation und thematische Einordnung der Arbeit, gefolgt von einer Problemstellung und der Forschungsfrage zur Identifizierung von Automatisierungspotenzialen in KMU.
2. Theoretischer Hintergrund: Definition der für die Arbeit zentralen Begriffe Montage, Automatisierung und KMU, sowie deren theoretische Abgrenzung.
3. Literaturrecherche: Darstellung der methodischen Vorgehensweise bei der Literaturrecherche nach dem Ansatz von vom Brocke et al. sowie die Konzeptualisierung mittels einer Concept Map.
4. Stand der Forschung: Überprüfung externer Quellen hinsichtlich Automatisierungschancen, KMU-Eigenschaften, Industrierobotern, Montageverfahren und Entscheidungskriterien.
5. Aufbau einer Bewertungssystematik: Vorstellung bestehender Methoden und Entwicklung eines eigenen, KMU-spezifischen Scoring-Modells auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse.
6. Das Bewertungssystem als Excel-Template: Beschreibung der praktischen Umsetzung des entwickelten Scoring-Modells in Form einer anwenderfreundlichen Microsoft-Excel-Vorlage.
7. Das qualitative Experteninterview: Detaillierte Darstellung des methodischen Vorgehens der qualitativen Expertenbefragung zur Validierung und Anpassung des entwickelten Modells.
8. Auswertung der Interviews: Erläuterung der angewandten Auswertungsmethodik nach Meuser und Nagel für die erhobenen qualitativen Experteninterview-Daten.
9. Ergebnisse der Auswertung: Präsentation und Diskussion der aus den Interviews gewonnenen Erkenntnisse zu Herausforderungen und Hemmnissen der Automatisierung in KMU.
10. Diskussion der Ergebnisse: Zusammenführung und kritische Reflexion der theoretischen Literaturanalyse und der praktischen Ergebnisse aus der qualitativen Studie.
11. Schlussbetrachtung: Fazit der Masterarbeit, inklusive kritischer Würdigung der Vorgehensweise sowie ein Ausblick auf zukünftige Forschungsmöglichkeiten.
Schlüsselwörter
Automatisierung, Montage, KMU, Industrieroboter, Scoring-Modell, Prozessoptimierung, Wirtschaftlichkeit, hybride Montage, Wettbewerbsfähigkeit, Excel-Template, Experteninterviews, Produktionssysteme, Investitionsentscheidung, Qualität, Flexibilität
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Masterarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der industriellen Automatisierung von Montageprozessen, speziell zugeschnitten auf die Anforderungen und Bedürfnisse kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU).
Welches sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die zentralen Felder sind die Montageplanung, die Analyse von Automatisierungspotenzialen durch Industrieroboter, die Evaluation von KMU-spezifischen Rahmenbedingungen sowie die Entwicklung eines Scoring-Modells als Entscheidungshilfe.
Was ist die primäre Forschungsfrage der Arbeit?
Die zentrale Forschungsfrage lautet: „Wie lassen sich Automatisierungspotenziale bei der Montage im KMU-Segment identifizieren?“
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Der Autor kombiniert eine systematische Literaturanalyse mit einer qualitativen empirischen Studie, die auf leitfadengestützten Experteninterviews und Plausibilisierungsgesprächen basiert.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden theoretische Grundlagen geschaffen, der Stand der Forschung strukturiert, ein eigenes Excel-basiertes Scoring-Modell konstruiert und dieses Modell durch eine Expertenstudie praxisnah verfeinert.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren diese Arbeit am besten?
Automatisierung, Montage, KMU, Industrieroboter, Scoring-Modell, Wettbewerbsfähigkeit und Prozessoptimierung.
Wie unterscheidet sich die im Modell entwickelte hybride Montage von der vollautomatischen Montage?
Während die vollautomatische Montage auf den vollständigen Ersatz menschlicher Arbeit durch autonome Industrieroboter abzielt, fokussiert die hybride Montage auf die kollaborative Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter, was sie besonders flexibel und oft kostengünstiger für KMU-Anwendungen macht.
Warum wurde Microsoft Excel als Plattform für das Bewertungstool gewählt?
Excel wurde aufgrund seiner hohen Verbreitung, der einfachen Einbettung von Formeln zur Berechnung des Automatisierungspotenzials sowie der Möglichkeit mittels VBA nutzerfreundliche Bedienoberflächen zu schaffen, gewählt.
Welche Rolle spielen Experteninterviews bei der Entwicklung des Bewertungssystems?
Die Interviews dienten dazu, das theoretisch entwickelte Modell um praxisrelevante KMU-spezifische Erkenntnisse (z. B. bezüglich Budget, Bedienbarkeit und Sicherheitsanforderungen) zu ergänzen und das Modell somit „praxistauglich“ zu machen.
- Quote paper
- Vithusan Subesan (Author), 2023, Zukunft der Montage. Entwicklung einer Methodik zur systematischen Erkennung von Automatisierungspotenzialen in der Montage (für KMU im B2B-Bereich), Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1437054
