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Entwicklung einer Referenzarchitektur zur Realisierung von Methoden der Lean Production mittels digitaler Technologien

  • Spätestens seit den 1990ern bildet die Lean Production den Status quo der Produktionssysteme in der diskreten Klein- und Großserienfertigung. Mittels der Umstellung auf eine nachfrageorientierte Produktion und Vermeidung jeglicher nicht-wertschöpfender Aktivitäten konnte die Lean Production bei geringen Investitionen hohe Effizienzsteigerungen erreichen. Heute stößt die Lean Production allerdings an ihre Grenzen, da sie nicht das Potenzial moderner Informations- und Kommunikationstechnologie berücksichtigt. Der Lean Production mangelt es u.a. an der notwendigen Wandelbarkeit der Fertigungslinien, um zukünftige Anforderungen wie z.B. eine kundenindividuelle Fertigung in Losgröße 1 zu ermöglichen. Die stattfindende Digitalisierung der Produktion will diesen zukünftigen Produktionsanforde-rungen gerecht werden. Neue digitale Technologien sowie die gestiegene Leistung der Kom-ponenten ermöglichen eine intelligente Produktion, die Mitarbeiter in komplexen Produktions-prozessen unterstützt. Der gleichzeitig stattfindende Preisverfall und die Miniaturisierung in der Informations- und Kommunikationstechnologie führen auch in der Produktion zu allgegenwärtigen, vernetzten Computern. Das Potenzial dieser technologischen Entwicklung ist unumstritten, dennoch mangelt es aktuell an einer übergreifenden und ganzheitlichen Betrachtung, die eine Integration der Digitalisierung und der neuen Anwendungen in bestehende Produktionsumgebungen miteinbezieht. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Erarbeitung einheitlicher informationstechnischer Schnittstellen für die Lean Production. Die erarbeitete Referenzarchitektur definiert technologieunabhängige Schnittstellen und schafft den notwendigen Rahmen für die Nutzung digitaler Technologien in bestehenden Lean-Methoden. Bestandteil der Referenzarchitektur ist eine Systemarchitektur, die Rollen und deren Verhältnisse beschreibt. Ergänzt wird sie durch ein Informationsmodell, das die je Rolle benötigten Funktionalitäten und die ausgetauschten Nachrichten spezifiziert, sowie durch eine Softwarearchitektur für die Umsetzung der Schnitt-stellen. Die Referenzarchitektur wurde auf einen bestehenden Forschungsdemonstrator der Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V. exemplarisch übertragen.
  • Since the 1990s there is no doubt that Lean Production is the state of the art production system in discrete parts manufacturing. With its pull-driven production and elimination of non-value-adding tasks, Lean Production is able to improve efficiency with little invest. Nevertheless, Lean Production is reaching its limits nowadays. It does not take into account the potential of modern information and communication technology and is not able to realize a lot-size one production of highly customized products. Furthermore, there is a lack of changeability in production lines to meet future production requirements. Digitization in production tries to cope with these requirements. New digital technologies and the increased computing power are paving the way to intelligent machines and assistant systems for complex manufacturing processes. In addition, decreasing prices and miniaturization of components lead to ubiquitous and connected computers. There is no doubt about the potential of this technological development in production. Nevertheless, a comprehensive and holistic approach which describes how digitization and digitized solutions can be implemented in existing production systems is missing. The objective of this thesis is the development of uniform communication interfaces for the lean production. The developed reference-architecture defines in a technology-independent way how to realize such interfaces. Besides, it enables the usage of digital technologies in existing lean-methods. It consists of a system architecture which defines roles and their connections. Furthermore, necessary functionalities for each role as well as exchanged messages are specified in an information model. In order to support the realization, the reference-architecture proposes a software-architecture to realize the common and uniform communi-cation interfaces. The reference-architecture has been implemented in an existing research demonstrator at the Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V.
Metadaten
Verfasserangaben:Dennis Kolberg
URN (Permalink):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-53310
Betreuer:Detlef Zühlke
Dokumentart:Dissertation
Sprache der Veröffentlichung:Deutsch
Veröffentlichungsdatum (online):15.07.2018
Jahr der Veröffentlichung:2018
Veröffentlichende Institution:Technische Universität Kaiserslautern
Titel verleihende Institution:Technische Universität Kaiserslautern
Datum der Annahme der Abschlussarbeit:07.06.2018
Datum der Publikation (Server):16.07.2018
Freies Schlagwort / Tag:Digitalisierung; Industrie 4.0; Informationsmodellierung; Lean Automation; Lean Production; Referenzarchitektur
Seitenzahl:VIII, 189
Fachbereiche / Organisatorische Einheiten:Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik
DDC-Sachgruppen:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Lizenz (Deutsch):Creative Commons 4.0 - Namensnennung, nicht kommerziell, keine Bearbeitung (CC BY-NC-ND 4.0)