Durch die voranschreitende Digitalisierung und die damit verbundene digitale Verfügbarkeit von Produktionsprozessdaten in Echtzeit ergeben sich auf Shopfloor-Ebene neue Möglichkeiten. Besonderes Potenzial bieten die rechnergestützte Auswertung und die Interaktion mit den Mitarbeitern vor Ort, aber auch mit dem Management.
Doch die Datenintegration in Produktionsprozesse bringt auch Herausforderungen. Digitale Produkte sollen kundenspezifisch individualisierbar sein, bei der Einbindung in Unternehmen sind daher meist funktionale und technische Anpassungen notwendig. Dadurch wird für den Kunden die angestrebte Digitalisierung langwierig und kostenintensiv, für den Anbieter herrscht Planungsunsicherheit.
Jan Heimer leitet ein Customization Framework für ein digitales Shopfloor Management System her. Mit diesem sollen Skalierbarkeit, Standardisierung und Flexibilität auch bei einer cloudbasierten Systemarchitektur erreicht werden, sodass Kunden neue Systeme flexibel nach ihren Wünschen anpassen können.
Aus dem Inhalt:
- Hybrid-Cloud;
- Industrie 4.0;
- Lean Management;
- Digitale Transformation;
- Nutzenkontext
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung und Motivation
1.1 Ziel der Arbeit
1.2 Methodik und Aufbau der Arbeit
2 Grundlagen zur Thematik
2.1 Definition Digitalisierung
2.2 Definition Industrie 4.0
2.2.1 Themenfelder und Strategie
2.2.2 Technologieansatz
2.3 Cloud Computing
2.3.1 Kernmerkmale von Cloud Computing
2.3.2 Betreibermodelle
2.3.3 Bereitstellungsmodelle
3 Herleitung der Framework-Methodik
3.1 Grundsätze der menschzentrierten Gestaltung
3.1.1 Partizipation der Nutzer
3.1.2 Iterativ zyklisches Vorgehen
3.1.3 Benutzerzentrierte Evaluation
3.1.4 Berücksichtigung der User Experience
3.1.5 Interdisziplinäre Kompetenzen
3.2 Phasen und Gestaltungsaktivitäten
3.2.1 Nutzenkontextanalyse
3.2.2 Anforderungsanalyse und -ermittlung
3.2.3 Entwurf von Gestaltungslösungen und Implementierung
3.2.3.1 Aufgabenangemessenheit
3.2.3.2 Selbstbeschreibungsfähigkeit
3.2.3.3 Steuerbarkeit
3.2.3.4 Erwartungskonformität
3.2.3.5 Individualisierbarkeit
3.2.3.6 Lernförderlichkeit
3.2.4 Evaluierung
3.3 Abgeleitete Framework-Struktur
4 Nutzenkontext
4.1 Systemumgebung
4.1.1 Schlanke Produktion
4.1.2 Shopfloor Management
4.2 Zielgruppe
4.2.1 Persona 1: Feinwerkmechanik Klein GmbH
4.2.2 Persona 2: Kaiser Metallverarbeitung Ulm GmbH
4.2.3 Persona 3: Groß Getriebe AG
4.2.4 Übersicht Persona
4.3 SFMS Digital Teamboard
4.3.1 Methodischer Ansatz
4.3.2 Systemarchitektur
4.3.2.1 Backend
4.3.2.2 Frontend
4.3.2.3 Bereitstellung
5 Anforderungsermittlung
5.1 Modularisierung
5.1.1 Funktionale Modularität: Funktionsumfang
5.1.1.1 Fixer Bereich
5.1.1.2 Nutzerverwaltung
5.1.1.3 Basiseinstellungen
5.1.1.4 Dashboard
5.1.1.5 Variable Bereiche
5.1.1.6 News
5.1.1.7 Maßnahmen
5.1.1.8 Problemlösung
5.1.1.9 KPI
5.1.1.10 Leistungsdialog
5.1.1.11 Qualifikationsmanagement
5.1.1.12 Schichtenplaner
5.1.1.13 Funktionale Abhängigkeiten
5.1.2 Bauliche Modularität: Architekturvarianten
5.1.2.1 Variantendefinition
5.1.2.2 Architektureigenschaften
5.1.2.3 Architektur 1: Public Cloud
5.1.2.4 Architektur 2: Private Fog
5.1.2.5 Architektur 3: Hybrid Fog
5.1.2.6 Übersicht und Vergleich
5.2 Standardisierung der Anforderungsadaption
5.2.1 Adaption des Funktionsumfangs
5.2.1.1 Erweiterungen der Funktionsmatrix
5.2.1.2 Schnittstellenmultiplikator
5.2.1.3 Berücksichtigung von funktionalen Abhängigkeiten
5.2.1.4 Ergebnis der Funktionsadaption
5.2.2 Anforderungsadaption durch Priorisierung von Systemeigenschaften
5.2.2.1 Erweiterungen der Eigenschaftsmatrix
5.2.2.2 Bewertungsverfahren der Eigenschaften
5.2.2.3 Anzahl der Schnittstellen als weitere Eigenschaft
5.2.2.4 Gewichtung
5.2.2.5 Gewichtete Bewertung
5.2.2.6 Ergebnis der Priorisierung
6 Implementierung
6.1 Eigenschaften des Konfigurators
6.2 Konfigurationsformular
6.3 Auswertung und Ergebnis des Konfigurators
7 Evaluation
7.1 Ergebnis für die Groß AG
7.2 Ergebnis für die KMU GmbH
7.3 Ergebnis für die Klein GmbH
7.4 Kritische Würdigung der Ergebnisse
8 Fazit und Ausblick
8.1 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Customization Frameworks für ein digitales Shopfloor Management System, um dessen Skalierbarkeit, Standardisierung und Flexibilität innerhalb einer cloudbasierten Systemarchitektur sicherzustellen und den Kunden bei der Konfiguration zu unterstützen.
- Herleitung eines menschzentrierten Framework-Modells basierend auf DIN EN ISO 9241-210.
- Analyse des Nutzenkontextes und Definition von Personas zur Zielgruppenbestimmung.
- Funktionale und architektonische Modularisierung sowie Standardisierung der Anforderungsadaption.
- Implementierung eines Konfigurators zur automatisierten, kundenspezifischen Systemauswahl.
- Evaluation des Konfigurators anhand verschiedener Unternehmensszenarien.
Auszug aus dem Buch
4.1.2 Shopfloor Management
Beim Shopfloor Management geht es um die Führung und die Organisation am Ort der Wertschöpfung. Weitere Schwerpunkte liegen auf der Teamorganisation und -kommunikation, der Visualisierung von Prozesskennzahlen, Maßnahmen und Problemlösungsmethoden. Damit unterstützt SFM das Prinzip von Kaizen. Durch die strukturierten Problemlösungsansätze werden Problemursachen erkannt und nachhaltig abgestellt.
Dabei liegt ein Fokus auf dem Selbstmanagement der untersten Hierarchieebene. Dies bedeutet, dass alle Mitarbeiter in die kontinuierlichen Verbesserungsprozesse mit eingebunden werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung und Motivation: Einführung in die Herausforderungen der Digitalisierung in der Industrie 4.0 und Zielsetzung der Arbeit zur Entwicklung eines Customization Frameworks.
2 Grundlagen zur Thematik: Definition der für die Arbeit relevanten Begriffe Digitalisierung, Industrie 4.0 und Cloud Computing.
3 Herleitung der Framework-Methodik: Vorstellung der Methodik der menschzentrierten Gestaltung nach DIN EN ISO 9241-210 und Ableitung der Framework-Struktur.
4 Nutzenkontext: Analyse der Systemumgebung (Shopfloor Management), Definition der Zielgruppe durch Persona-Szenarien und Vorstellung des SFMS Digital Teamboard.
5 Anforderungsermittlung: Funktionale Modularisierung des Systems und Herleitung von Architekturvarianten sowie Standardisierung der Anforderungsadaption.
6 Implementierung: Entwicklung des Produktkonfigurators zur Bereitstellung der Framework-Methodiken für den Kunden.
7 Evaluation: Validierung des Konfigurators anhand der zuvor definierten Persona-Szenarien.
8 Fazit und Ausblick: Zusammenfassendes Ergebnis der Framework-Entwicklung und Ausblick auf künftige technische Herausforderungen bei der Implementierung.
Schlüsselwörter
Shopfloor Management, Industrie 4.0, Cloud Computing, Customization Framework, Modularisierung, Anforderungsadaption, Digitale Transformation, Menschzentrierte Gestaltung, Konfigurator, Systemarchitektur, Fog Computing, Lean Production, Schnittstellenmanagement, Software as a Service.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundlegend?
Es geht um die Entwicklung eines Customization Frameworks, um ein digitales Shopfloor Management System flexibel, skalierbar und standardisiert für verschiedene Kundenanforderungen in einer Cloud-Umgebung bereitstellen zu können.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind Shopfloor Management, Cloud Computing-Modelle, industrielle Modularisierung und nutzerzentrierte Systemgestaltung.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist die Herleitung eines Frameworks, das es ermöglicht, digitale Shopfloor-Systeme durch einen Konfigurator so an die Kundenbedürfnisse anzupassen, dass sowohl funktionale Anforderungen als auch technische Rahmenbedingungen berücksichtigt werden.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert primär auf dem menschzentrierten Gestaltungsprozess nach DIN EN ISO 9241-210 und nutzt Design Structure Matrices (DSM) zur Analyse funktionaler Abhängigkeiten.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil behandelt die theoretische Herleitung der Framework-Methodik, die Analyse des Nutzenkontextes, die funktionale und bauliche Modularisierung des Systems sowie die praktische Konzeption und Evaluierung eines Software-Konfigurators.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind unter anderem Shopfloor Management, Cloud Computing, Customization Framework, Modularisierung, Anforderungsadaption und der menschzentrierte Gestaltungsansatz.
Warum ist das Fog-Modell für das Framework relevant?
Das Fog-Modell dient als Grundlage für die Architekturvarianten, da es die Flexibilität einer Cloud-Lösung mit der notwendigen lokalen Echtzeitverarbeitung industrieller Daten verbindet.
Welchen Zweck erfüllt der Konfigurator?
Der Konfigurator hilft Kunden dabei, aus dem funktionalen Funktionsumfang und verschiedenen Architekturvarianten (z. B. Public Cloud oder Hybrid Fog) eine valide und technisch realisierbare Systemkonfiguration zu wählen.
Wie werden funktionale Abhängigkeiten im Framework gehandhabt?
Diese werden mittels Design Structure Matrices (DSM) analysiert, um sicherzustellen, dass bei der Konfiguration automatisch notwendige Basismodule ergänzt werden, falls ein vom Nutzer gewähltes Modul davon abhängig ist.
- Quote paper
- Jan Heimer (Author), 2020, Entwicklung eines Customization Frameworks für cloudbasierte Shopfloor Management Systeme. Wie digitale Produkte für Kunden individualisierbar bleiben, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/704258
