Inhalt dieser Masterarbeit ist die Vorstellung einer Methodik, die es ermöglicht, neue, innovative Fertigungsverfahren innerhalb von bereits veränderlicher Fertigungsfolgen in Abhängigkeit von der prognostizierten technologischen Entwicklung wirtschaftlich zu bewerten. Darüber hinaus wird ein Kostenmodell zur Bestimmung der wirtschaftlichen Entscheidungsgrößen in Abhängigkeit von technologischen Parametern entwickelt. Die Methode wird am Beispiel des additiven Fertigungsverfahren „Selektives Laserstrahlschmelzen“ (engl. Selective Laser Melting [SLM]) erläutert, wenngleich das entwickelte Konzept einen allgemeingültigen Ansatz aufweist.
Der frühzeitige Einsatz eines neuen innovativen Fertigungsverfahrens kann einen großen Wettbewerbsvorteil darstellen. Die Bewertung der Vorteilhaftigkeit wird jedoch durch die noch schnell voranschreitende Weiterentwicklung erschwert. Deshalb müssen neben den derzeitigen, vor allem die künftig realisierbaren Herstellkosten bei der Integrationsentscheidung betrachtet werden.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Zielsetzung
1.3 Aufbau der Arbeit
2 Grundlagen
2.1 Begriffsdefinitionen
2.2 Einführung in das Technologiemanagement
2.2.1 Technologiestrategie
2.2.2 Technologiemanagement
2.3 Bewertungsmethoden in der Technologieplanung
2.3.1 Reifebezogene Ansätze
2.3.2 Wirtschaftliche Ansätze
2.3.3 Multikriterielle Ansätze
2.4 Prognosemethoden in der Technologieplanung
2.4.1 Technologielebenszyklus
2.4.2 Experteninterview
2.4.3 Szenariotechnik
2.5 SLM-Verfahren
3 Stand der Forschung
3.1 Planung von Technologien
3.2 Planung von Technologieketten
3.3 Planung von Fertigungsfolgen
3.4 Überblick
4 Anforderungen an die Methodik
4.1 Anforderungen an die Gesamtmethodik
4.2 Anforderungen an das Kostenmodell
4.3 Überblick
5 Das Kostenmodell
5.1 Definitionen
5.2 Eingangsdaten
5.2.1 Betriebsparameter
5.2.2 Produktparameter
5.2.3 Übergreifende Zusammenhänge
5.2.4 Zusammenfassung
5.3 Ausgabewerte
5.3.1 Produktbezogene Ergebnisse
5.3.2 Prozessbezogene Ergebnisse
5.3.3 Übergreifende Ergebnisse
5.3.4 Zusammenfassung
5.4 Kostenberechnung
5.4.1 Übersicht
5.4.2 Berechnung der parametrisierten Zeiten
5.4.3 Generierung der Jobs
5.4.4 Zuordnung Bearbeitungszeiten
5.4.5 Berechnung der Ausgabewerte
5.5 Bewertung des Modells
5.5.1 Beurteilung der Annahmen
5.5.2 Erfüllung der Anforderungen
5.5.3 Einschätzung der Leistungsfähigkeit
6 Planung neuer Fertigungsverfahren unter Berücksichtigung der Fertigungsfolge
6.1 Übersicht
6.2 Datenerhebung
6.3 Aufbereitung und Plausibilisierung
6.4 Parametervariation und Analyse
6.5 Szenarioanalyse
6.5.1 Datenerhebung
6.5.2 Quantitative Zukunftsabschätzung
6.5.3 Szenariogenerierung
6.5.4 Bewertung der Szenarien
6.6 Bewertung der Methodik
7 Anwendung der Methodik am Beispiel des SLM-Verfahren
7.1 Prozess 1: Datenerhebung
7.2 Prozess 2: Aufbereitung und Plausibilisierung
7.2.1 Schritt 1: Generierung der Alternativen und Kostenberechnung
7.2.2 Schritt 2: Deterministische Kostenberechnung
7.2.3 Schritt 3: Plausibilisierung
7.3 Prozess 3: Parametervariation und Analyse
7.4 Prozess 4: Szenarioanalyse
7.4.1 Schritt 1: Datenerhebung
7.4.2 Schritt 2: Quantitative Zukunftsabschätzung
7.4.3 Schritt 3: Szenariogenerierung
7.4.4 Schritt 4: Bewertung der Szenarien
7.5 Evaluation der Methodik
8 Zusammenfassung und Ausblick
8.1 Zusammenfassung
8.2 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Masterarbeit ist die Entwicklung einer Methodik zur wirtschaftlichen Bewertung neuer, innovativer Fertigungsverfahren, die innerhalb von veränderlichen Fertigungsfolgen unter Berücksichtigung prognostizierter technologischer Entwicklungen geplant werden. Die Forschungsfrage fokussiert sich darauf, wie ein solches Kostenmodell gestaltet sein muss, um den Einfluss technologischer Parameter sowie weiterer Produkt- und Prozessparameter auf die Herstellkosten fundiert abzubilden und somit als quantitative Grundlage für Integrationsentscheidungen zu dienen.
- Entwicklung eines parametrisierten Kostenmodells für Fertigungsverfahren
- Methodik zur strategischen Planung unter Einbeziehung technologischer Zukunftsentwicklungen
- Integration von Szenarioanalysen zur Abschätzung langfristiger Herstellkosten
- Anwendung und Evaluation der Methodik am Beispiel des Selektiven Laserstrahlschmelzens (SLM)
- Modulare und skalierbare Gestaltung des Planungsansatzes
Auszug aus dem Buch
2.5 SLM-Verfahren
In den zuvor aufgeführten Abschnitten dieses Kapitels wurden die theoretischen Grundlagen zu dieser Arbeit vermittelt. Die entwickelte Methodik wird am Beispiel des SLM-Verfahrens angewandt, daher wird in diesem Abschnitt eine Einführung in das Fertigungsverfahren des Laserstrahlschmelzens (engl. Selective Laser Melting [SLM]) gegeben.
Das SLM-Verfahren ist Teil der pulverbettbasierten additiven Fertigungsverfahren (Witt & Marquardt 2016, S. 4). Zu den additiven Fertigungsverfahren gehören Verfahren, die es ermöglichen, bestimmte Geometrien aus elektronischen Datenmodellen und formlosen Werkstoffen direkt herzustellen (Lindemann et al. 2013, S. 25). Der Aufbau der Geometrie erfolgt dabei schichtweise (Gebhardt 2013, S. 22 f.). Bei den pulverbettbasierten Verfahren befindet sich der Werkstoff zunächst in Pulverform.
Gegenüber konventionellen, subtraktiven Fertigungsverfahren, wie Drehen oder Fräsen, erlauben es additive Fertigungsverfahren, beliebige Geometrien ohne aufwendige Werkzeug- oder Verfahrenswechsel zu erzeugen (Witt & Marquardt 2016, S. 6 f.). Es ist möglich, sehr leichte Bauteile zu erzeugen, da im Bauteilinneren Volumen ausgespart werden kann, ohne dass sich die mechanischen Eigenschaften des Bauteils verschlechtern (Reiher 2016, S. 19). Additive Fertigungsverfahren erlauben es darüber hinaus, bisher nicht herstellbare Bauteile, mit z.B. sehr filigranen Strukturen, zu fertigen (Witt & Marquardt 2016, S. 6).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Dieses Kapitel erläutert die Motivation für den Einsatz innovativer Fertigungsverfahren sowie die Zielsetzung der Arbeit und den Aufbau der Untersuchung.
2 Grundlagen: Hier werden zentrale Begriffe definiert und ein Überblick über Technologiemanagement, Bewertungsmethoden und Prognoseverfahren gegeben, sowie das SLM-Verfahren eingeführt.
3 Stand der Forschung: In diesem Kapitel werden wissenschaftliche Ansätze zur Planung von Technologien, Technologieketten und Fertigungsfolgen strukturiert vorgestellt und klassifiziert.
4 Anforderungen an die Methodik: Hier werden allgemeine Anforderungen an die zu entwickelnde Methodik sowie spezifische Vorgaben an das Kostenmodell hergeleitet.
5 Das Kostenmodell: Dieses Kapitel präsentiert das parametrisierte Kostenmodell, einschließlich seiner Eingangsdaten, Ausgabewerte, Berechnungsmethodik und Bewertung.
6 Planung neuer Fertigungsverfahren unter Berücksichtigung der Fertigungsfolge: Der Kern der Arbeit beschreibt die vier Prozesse der Methodik zur strategischen Planung innovativer Fertigungsverfahren.
7 Anwendung der Methodik am Beispiel des SLM-Verfahren: Hier wird die entwickelte Methodik schrittweise auf das SLM-Verfahren angewandt und evaluiert.
8 Zusammenfassung und Ausblick: Dieses abschließende Kapitel fasst die Ergebnisse zusammen und gibt einen Ausblick auf zukünftige Forschungsfelder.
Schlüsselwörter
Technologieplanung, Fertigungsfolge, SLM-Verfahren, Kostenmodell, Prozesskette, Strategische Planung, Technologiemanagement, Fertigungsverfahren, additive Fertigung, Szenarioanalyse, Parametervariation, Investitionsplanung, Stückkostenanalyse, Technologielebenszyklus, Entscheidungsunterstützung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der strategischen Planung neuer, innovativer Fertigungsverfahren in veränderlichen Fertigungsfolgen und der damit verbundenen wirtschaftlichen Bewertung.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Zentrale Themen sind das Technologiemanagement, die Technologieplanung, die modellbasierte Kostenrechnung sowie die Anwendung quantitativer Prognose- und Szenariomethoden.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist die Entwicklung einer Methodik, die es ermöglicht, neue Fertigungsverfahren wirtschaftlich zu bewerten und dabei zukünftige technologische Entwicklungen systematisch in die Entscheidungsfindung einzubeziehen.
Welche wissenschaftliche Methode wird in der Arbeit verwendet?
Die Arbeit nutzt einen quantitativen, analytischen Ansatz, der durch eine Szenariotechnik und ein parametrisiertes Kostenmodell ergänzt wird, um verschiedene Fertigungsfolgen vergleichbar zu machen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden das Kostenmodell (Kapitel 5) und die Methodik zur Planung neuer Fertigungsverfahren (Kapitel 6) im Detail hergeleitet und anschließend am praktischen Beispiel des SLM-Verfahrens angewandt.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit ist durch Begriffe wie Technologieplanung, Fertigungsfolge, SLM-Verfahren, Kostenmodell, Strategische Planung und additive Fertigung geprägt.
Wie berücksichtigt das Modell die technologische Entwicklung?
Das Modell integriert Prognosemethoden und Szenarioanalysen, um durch die Variation technologischer Parameter künftige Leistungsfähigkeiten und deren Einfluss auf die Herstellkosten quantitativ abzubilden.
Warum wird das SLM-Verfahren als Anwendungsbeispiel genutzt?
Das SLM-Verfahren dient als ideales Beispiel für ein innovatives, additives Fertigungsverfahren, das sich in einem rasanten Entwicklungsprozess befindet und eine hohe strategische Bedeutung für die künftige Produktion hat.
- Citar trabajo
- Jens-Conrad Stiewe (Autor), 2016, Zukunftsorientierte wirtschaftliche Planung neuer Fertigungsverfahren unter Berücksichtigung der Fertigungsfolge am Beispiel des SLM-Verfahrens, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/364662
