Steven Peters

A readiness level model for new manufacturing technologies

Abstract Measuring the readiness of an innovative manufacturing technology in a reliable way is of crucial importance for industrial decision making. Established readiness or maturity level models are focused on product technologies; only a few of them take into account restrictions of manufacturing in their assessment. Moreover, most models are restricted to applications within a certain industry like aerospace. Consequently, there is hardly any general model providing indicators and methods to estimate the readiness of manufacturing technologies for usage in series production. This paper presents a classification approach which has been tested using examples for series production.

Flexible production lines for series production of automotive electric drives

The economic production of drive components is a major condition for the market success of electric vehicles. To deal with the high number of variants in the automotive industry, market uncertainties and to ensure an economic production, it is necessary to develop flexible production lines which meet the requirements of automotive series production. Based on the development of a production-oriented component design, manufacturing and different measurement methods have to be examined and enabled to readiness. Moreover, simulation-based classification models will be used for the final design of the production lines.

Optimal investment policies in premature manufacturing technologies

Mass customisation, increasing complexity and variety of new products as well as ongoing global competition force companies to use innovative manufacturing technologies. However, the way from a new and premature manufacturing technology towards its application in series production at the level of operational excellence is challenging. Recent examples in the automotive industry, such as alternative powertrains and new body concepts for lightweight design, have shown the necessity to integrate production research into the very early phase of product development – going far beyond established approaches of simultaneous engineering. This paper presents an optimisation method which enables companies to find the best point in time to start investing in a new premature manufacturing technology during product development. Therefore, a dynamic and stochastic model is used based on a Markovian decision process. Finally, the method is applied in an example of a manufacturing technology for the automotive industry.

Effizienzsteigerung von Produktionssystemen

Kurzfassung Die globale Verflechtung der Produktion führt zu einer hohen Dynamik des wirtschaftlichen Handelns. Mehr noch als bisher müssen Produktionsplaner Unsicherheiten und plötzlich auftretende Schwankungen bei langfristigen Planungen berücksichtigen. Dabei muss der Betrachtungsfokus so gefasst werden, dass die Möglichkeiten und Anforderungen einzelner Werke als Teil eines Verbundes im Netzwerk erfasst und berücksichtigt werden.

Verfügbarkeitswirksame technische Dienstleistungen

Kurzfassung Gerade in konjunkturschwachen Zeiten versuchen Unternehmen aller Größenordnungen durch innovative Dienstleistungen die Bindung ihrer Kunden zu erhöhen, um rückläufige Umsätze mit Neumaschinen aufzufangen. Allerdings stoßen nicht alle von den Anbietern als innovativ formulierten Dienstleistungen auf die Akzeptanz der Kunden. Im Rahmen des Forschungsprojekts „Wissenstransfer und Grundlagenbereitung für technische Dienstleistungen im Maschinen- und Anlagenbau (WiTal)“ wurde eine umfassende Potenzialanalyse in Form einer Unternehmensbefragung durchgeführt, um zu untersuchen, welche Dienstleistungen für Kunden und Anbieter zukünftig von besonderer wirtschaftlicher Relevanz sind. Der Fokus liegt dabei auf so genannten verfügbarkeitswirksamen technischen Dienstleistungen, die zum einen das Ausfallverhalten von Produktionssystemen berücksichtigen und zum anderen die Verfügbarkeit des Produktionssystems direkt verbessern. Im Folgenden werden die Herangehensweise bei der Potenzialanalyse sowie die detaillierten Ergebnisse der Analyse vorgestellt.

Automated optical detection of particles and defects on a Li-Ion-cell surface using a single-point analysis

Electric mobility is of crucial importance for a sustainable future of individual mobility. Challenges in energy storage with batteries have been identified as a major barrier of a broader electrification of cars. Expensive raw materials, a high scrap rate in production of cells and the lack of a not fully automated process chain lead to high costs of electric cars. Within this paper a new approach, named Single-Point-Analysis, is presented to setup inline quality assurance in the production of cell foils using optical measurement techniques. The filtering algorithm observes the inter-point distance of each single point in the range of interest. Furthermore a mean distance for each single measurement point is calculated by considering the distances to its direct neighbors. The main focus is the detection of particles and defects like scratches on the cell surface. It is demonstrated that the developed analysis is able to clearly identify these typical failures of cells.

Ganzheitliche Modellierung von Produktionssystemen

Kurzfassung Die Umwelt der Produktion, insbesondere der Beschaffungs- und Absatzmärkte, gestalte sich zunehmend dynamisch, Produktlebenszyklen werden kürzer und Kunden sind bezüglich der Individualisierung der Produkte anspruchsvoller geworden. Die Komplexität der Produktionssysteme selbst wird durch eine zunehmende räumliche Verteilung einzelner Prozesse auf mehrere Standorte sowie durch den globalen Kostendruck erhöht. Die frühzeitige Berücksichtigung von Lebenszykluskosten in der Planung zukünftiger Produktionssysteme erfordert folglich den adäquaten Umgang mit Unsicherheiten. Am Institut für Produktionstechnik (wbk) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) wird derzeit eine Methodik zur Bewertung und Optimierung von Produktionssystemen entwickelt, die ein Produktionssystem beginnend in frühen Planungsphasen bis zum Ende des Lebenszyklus begleitet. Im Folgenden wird das Grundmodell zur Bewertung unter Berücksichtigung relevanter Unsicherheiten vorgestellt, das Grundlage für eine spätere, angestrebte dynamische Optimierung ist.

Bewertung von Stückzahl-und Variantenflexibilität in der Produktion

Kurzfassung Die zunehmende Erhöhung der Variantenvielfalt von Produkten stellt eine Herausforderung an alle Bereiche der Unternehmung dar. Im Kontext der Produktion heißt dies vor allem eine optimale Flexibilität der eingesetzten Produktionssysteme zu finden. Zu dem Zeitpunkt strategischer Marktentscheidungen liegen meistens noch sehr wenige Daten über Stückzahlverläufe und Variantenoptionen eines Produktes vor, sodass eine Analyse der Herstellkosten und damit eine optimale Auswahl und Gestaltung des Produktionssystems schwierig ist. Im Rahmen des Verbundforschungsprojekts VireS (Virtuelle Synchronisation von Produktentwicklung und Produktionssystementwicklung) wurde am Institut für Produktionstechnik (wbk) der Universität Karlsruhe ein Simulationsalgorithmus entwickelt und implementiert, der ausgehend von den in frühen Planungsphasen verfügbaren Daten den Kostenverlauf eines Produktionssystems in Abhängigkeit von Varianten- und Stückzahlbereichen über dessen Lebenszyklus abbildet. Dabei spielen stochastische Umwelteinflüsse eine zentrale Rolle.

Auswirkungen neuer Mobilitätsformen auf die Produktion

Kurzfassung Unsere Mobilität ist in hohem Maße von fossilen Brennstoffen abhängig. Die Beschränktheit dieser Ressourcen, die negativen Auswirkungen auf den Menschen und seine Umwelt durch deren Verbrennung sowie verschärfte gesetzliche Regulierungen führen seit Jahren zu massiven Anstrengungen in Wissenschaft und Wirtschaft alternative Mobilitätskonzepte insbesondere für den automobilen Individualverkehr zu entwickeln. Der damit verbundene Strukturwandel innerhalb und außerhalb der Produktionswerke der Automobilhersteller wird zukünftig stärker in den Fokus rücken. Im Folgenden wird ein Überblick über produktionstechnische Herausforderungen gegeben sowie mögliche Lösungsideen und Thesen diskutiert.