Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Forschungsthemen
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Entwicklungsprozess
Lokale Marktkenntnisse werden für Unternehmen immer bedeutender und für die Erschließung neuer Märkte mit innovativen Produkten unabdingbar. Eine systematische Vorgehensweise in den frühen Phasen der Produktentwicklung bildet deshalb eine unumgängliche Absicherung gegen Fehlinvestitionen, gerade bei mittelständischen Unternehmen mit beschränkten Ressourcen.
Unternehmen können so durch geeignete Methoden bei der zielgruppenfokussierten Entwicklung frugaler Produkte und Produktionssysteme unterstützt werden. Die Vermittlung eines frugalen Mindsets und die Schulung frugaler Fähigkeiten anhand einer Exponate-Ausstellung und praktischer Trainingsmodule ist ein möglicher Baustein zur Erlangung frugaler Kompetenzen. Beim Aufbau frugaler Innovations-/Unternehmensstrategien kann z.B. die Szenariotechnik sehr hilfreich sein und verschiedene Möglichkeiten aufzeigen.
Forschungsschwerpunkte und Kernkompetenzen:
- Agile Entwicklungsmethoden (Design Thinking, SCRUM etc.)
- Traditionellen Entwicklungsmethoden (Value Engineering/Wertanalyse, TRIZ etc.)
- Anforderungsermittlung und Segmentierung
- Konzipierung technischer Lösungen
- Wissensmanagement zum Aufbau frugaler Kompetenzen
- Innovations-/Unternehmensstrategien (z.B. Szenariotechnik)
Produktionssystem
Der deutsche Maschinen- und Anlagenbau hat insbesondere bei der Eliminierung von ökonomisch unvorteilhaften Produktfunktionen bezogen auf internationale Kontexte noch Nachholbedarf. Eine Studie des VDMA vergleicht die Häufigkeit der Nutzung eines bestimmten Funktionsgrades einer Maschine zwischen einem typischen chinesischen und einem typischen europäischen Kunden. Hier zeigt sich, dass 30 % der europäischen Kunden nur 70 % der zur Verfügung stehenden Maschinenfunktionen nutzen. Signifikanter ist das Verhältnis bei chinesischen Kunden aus dem mittleren Marktsegment, denn hier nutzen 68 % der Kunden weniger als 70 % der in einer Maschine enthaltenen Funktionen. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass 68 % der chinesischen Kunden kein angemessenes Preis-Leistungs-Verhältnis von den deutschen Maschinen- und Anlagenbauern geliefert bekommen.
Dementsprechend stellt sich die Frage, wie eine Reduktion ökonomisch unvorteilhafter Maschinenfunktionen mit der Einbindung in die jeweilige Modularisierungsstrategie des Unternehmens gelingen kann. Darüber hinaus gilt es, eine adäquate Produktarchitektur für die Volumenmärkte des mittleren Segments zu konzipieren, um dort wettbewerbsfähig sein zu können. Mit diesen und weiteren Themen (siehe Auflistung) beschäftigen wir uns im Forschungsschwerpunkt »Produktionssystem«.
Forschungsschwerpunkte und Kernkompetenzen:
- Modularisierungs- und Standardisierungsstrategien
- Konzipierung kostenreduzierter Einstiegsmaschinen
- Systematische Eliminierung ökonomisch unvorteilhafter Maschinenfunktionen
- Kostenorientierte Produktentwicklung
- Produkt Compliance Anforderungen (abstimmen der Maschinen, Anlagen und Geräten auf die lokalen Sicherheitsbestimmungen der Zielmärkte)
Digitalisierung
Das mittlere Marktsegment im Maschinen- und Anlagenbau wird global zunehmend von Wettbewerben aus Schwellenländern fokussiert. Diese Wettbewerber können sich aufgrund vorteilhafter Kostenstrukturen erfolgreich am Markt platzieren. Die Digitalisierung u.a. in Form von Industrie 4.0 eröffnet Maschinen- und Anlagenbauern Möglichkeiten diesem Wettbewerbsdruck entgegenzuwirken und insbesondere preissensitive Kunden im mittleren Marktsegment mit ihren Produkten zu adressieren, während Over-Engineering vermieden wird.
Unternehmen können in vielfältiger Weise dabei unterstützt werden, Maschinen und Anlagen anforderungsgerecht auszulegen. Die Ausstattung von Maschinen und Anlangen mit geeigneter Sensorik zur Erfassung der realen Produktnutzung beim Kunden stellt hierfür eine wichtige Ausgangslage dar. Zusätzlich kann beim Aufbau einer IT-Plattform zur Identifikation von Kundenanforderungen und der lokalen Nutzungsumgebung im Zielmarkt unterstützt werden. Ebenso die Realisierung einer benutzerfreundlichen Bedienung von Maschinen und Anlagen ist ein zentraler Baustein einer frugalen Lösung.
Forschungsschwerpunkte und Kernkompetenzen:
- Digitalisierung des Entwicklungsprozesses
- Sensorische Erfassung der Produktnutzung beim Kunden
- Plattformen zur Ermittlung von Kundenanforderungen und des Nutzungskontexts
- Gestaltung benutzerfreundlicher Bedienkonzepte (HMI)
Nachhaltigkeit
Eine nachhaltige und ressourcenschonende Ausrichtung der Produkte und Produktionsprozesse wird für Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus aufgrund stetig steigender Energie- und Rohstoffkosten immer bedeutender und ist somit für die Sicherung ihrer Existenz unumgänglich. Eine weitere Motivation für eine nachhaltige Ausrichtung stellt die Erfüllung der Anforderungen aller relevanten Stakeholder dar. Hierunter fällt nicht nur die Politik, sondern auch Kunden deren Kaufentscheidungen auf nachhaltigen Aspekten beruhen. Zunehmend möchten sich Mitarbeitende mit dem nachhaltigen Wirtschaften des eigenen Arbeitgebers identifizieren.
Die Implementierung einer derartigen Ausrichtung im Unternehmen kann durch geeignete Methoden und Entwicklungsansätze unterstützt werden. Entscheidend ist dabei auch das interne Verständnis für Nachhaltigkeit. Dieses bisherige Verständnis wird mit den gesellschaftlichen und politischen Anforderungen abgeglichen. Auf Basis dessen können ganzheitliche interne Zielsetzungen hinsichtlich Nachhaltigkeit abgeleitet werden, deren Erreichung durch Entwicklungsansätze, wie z.B. dem frugalen Ansatz oder Leichtbaustrategien, unterstützt werden.
Ziel des Forschungsschwerpunktes „Nachhaltigkeit“ ist die Analyse und Bewertung von Produkten und Produktionsprozessen hinsichtlich der Nachhaltigkeitsanforderungen, sowie die Entwicklung zielorientierter frugaler Lösungen zur Erreichung der Nachhaltigkeitsziele. Zusätzlich soll in diesem Forschungsschwerpunkt der Beitrag frugaler Ansätze zu „Green Tech“, einer Verknüpfung von Umwelt, Wissenschaft, Technik und Wirtschaft untersucht werden.
Forschungsschwerpunkte und Kernkompetenzen:
- Analyse und Bewertung von Produktion und Produktionsprozessen hinsichtlich unternehmensinterner, gesellschaftlicher und politischer Nachhaltigkeitsanforderungen (z.B. Environmental, Social, & Governance (ESG) oder EU-Taxonomie)
- Frugale Ansätze zur Entwicklung nachhaltiger Produkte und Produktionsprozesse
- Aufbau eines nachhaltigen Mindsets im Unternehmen
- Lebenszyklusverlängerung von Maschinenkomponenten