In der Montage von schalenförmigen Großbauteilen werden zunehmend Robotersysteme eingesetzt, um Bauteile zueinander zu positionieren und Verformungen auszugleichen. Es wird erforscht, ob das Prinzip der Selbstoptimierung geeignet ist, um die komplexe Verformungskompensation mit einem Robotersystem automatisiert durchzuführen. Ein rekonfigurierbares Handhabungssystem sowie ein Programmier- und Steuerungssystem werden entwickelt, mit dem die Handhabungsaufgabe beschrieben und umgesetzt werden kann.

Web 2.0 basierte Communities gewinnen in zahlreichen Facetten des Alltags an Relevanz und genießen auch für Unternehmen zunehmend an Bedeutung. Sie versprechen erhebliche Produktivitätspotenziale und bieten neue Möglichkeiten bei der Schaffung von Wissen sowie Innovationen und können zudem existierende Informationsasymmetrie zwischen Stakeholdern reduzieren. Bisweilen werden diese Potenziale von vielen Unternehmen nicht ausgeschöpft, was vor allem auf ein mangelhaftes Management der Communities zurückzuführen ist. Insbesondere der Koordination kommt dabei eine hohe Relevanz für den Erfolg zu.

Die Herausforderung von Einzel- und Kleinserienherstellern besteht in der Beherrschung der Aufwände verursacht durch steigende Komplexität in Produkt und Prozess. Mit dem Ziel einer produktionsgerechten Baukastengestaltung, die Standards in Produkt und Prozess ermöglicht, wird eine Gestaltungsmethodik für eine Produktstruktur variantenreicher rotationssymmetrischer Bauteile entwickelt, welche datenbasiert die Fertigungswirkung von Bauteilmerkmalen ermittelt und zur Standarddefinition nutzt.

Um Taktverlusten in der Montage präventiv zu begegnen, ist ein Erklärungsmodell entwickelt worden, welches Ursachen von Taktverlusten aufzeigt und frühen Planungsphasen präventive Maßnahmen zuordnet. Besondere Erkenntnisse der Arbeit betreffen die Bedeutung der Verteilung von Prozessvarianz entlang der Montagelinie, die Bedeutung unterschiedlicher Möglichkeiten der horizontalen Segmentierung sowie die erkannten Anforderungen an die Produktgestaltung.

Das Phänomen der Multistabilität von unsymmetrischen Mehrschichtverbunden und deren gezielte Auslegung für praxisrelevante Verwendungszwecke werden von Christoph Stehncken grundlegend untersucht. In einer Sensitivitätsanalyse analysiert er numerisch und experimentell die Einflussparameter und zeigt dabei Möglichkeiten zur Maximierung der strukturmechanischen Koppeleffekte auf. Nach einer Effektivitätsbewertung der Aktorik zur gezielten Deformation der Mehrschichtverbunde auf Basis von intelligenten Materialien weist er Wege zur Minimierung des Energiebedarfs durch eine resonanzinitiierte Formumwandlung auf. Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Ergebnisse werden dabei anhand von Beispielen aus dem automobilen Umfeld veranschaulicht und experimentell validiert. Daneben entwickelt Christoph Stehncken eine ökonomisierte Rechenmethodik, mit der sowohl die diversen Gleichgewichtsformen, das dynamische Verhalten als auch die Instabilitätspunkte über eine vereinfachende Nullstellen-Betrachtung der Eigenwerte bei sukzessiver Lastbeaufschlagung bestimmt werden können. Mit den entwickelten Auslegungsmethoden können multistabile Mehrschichtverbunde somit in Zukunft innerhalb der aufgezeigten Anwendungsgrenzen überall dort eingesetzt werden, wo diskrete Gestaltsänderungen zur Erhöhung z.B. der automobilen Leistungsfähigkeit erreicht werden sollen (Diskrete Aerodynamikbeeinflussung durch Ventile, Klappen, Abrisskanten und Spoiler; Substitution konventioneller Mechanikstrukturen wie Schalter; Montage und Transporthilfen, Design-Morphing, u.v.m.).

Bei der Laser-Materialbearbeitung sind unterschiedliche Faktoren sowohl für den Abtrag als auch für die Qualität der bearbeiteten Oberfläche ausschlaggebend. Diese beeinflussen sowohl während als auch nach dem Auftreffen des Pulses Absorption, Aufheizverhalten und Plasmaausbreitung. Durch zeitliche Modulation der Energiedeposition, in Form von variierter Pulsform, Vor- und Nachheizpulsen sowie Bursts, soll die Abtragsrate bei gleichzeitiger Verringerung der Oberflächenrauigkeit gesteigert werden.

Manufacturing companies in high-wage countries find themselves more than ever confronted to rapidly changing requirements, an increasing competition from evolving, low-cost countries and an uncertain global environment. Shorter product lifecycles, more product variants caused by more differentiated customer demands and the desire for more individualized products, an increasing product complexity as well as decreasing delivery and throughput times are characteristic consequences for companies in this turbulent environment. In this context, the ability to adapt the product process to the changing requirements throughout the product life cycle, from the initial idea, through design and manufacture, to service and final disposal and to generate transparency along the value chain to all product related data has become an important competitive factor. Expect these complexities and continuing cost differences; the production is shaped by new trends around the world. Consequently, detecting and targeting new trends build the foundation of effective strategies, which can be adapted by companies to remain competitive and to ensure a successful business future. To achieve sustainable competitive advantages the consideration of the following trends, including innovation and technology management, supply chain management, global production, production systems and production management, information management, service management, as well as tool manufacturing and electric mobility have been identified as crucial. All these topics are dealt within this book giving a complete overview of upcoming trends which can be used as an executive guide for managers in the manufacturing industry with the scope of detecting required changes and helping to implement them successfully. This book consists of previously published papers to the mentioned subjects and is aimed at middle to top management working in the manufacturing industry. It gives first insights into future trends in the fields of production management, innovation management and technology management as main drivers influencing the competitiveness of companies in high-wage countries.

In dem Bestreben, Produktionsanlagen zur Selbstoptimierung zu befähigen, kommt der Automatisierungstechnik – ohne die eine produktive Fertigung in weiten Teilen nicht mehr denkbar ist – eine Schlüsselrolle zu. Während manuelle Produktionsprozesse durch das Wissen, die Erfahrung und die Flexibilität des Operateurs das Potenzial zur Selbstoptimierung aufweisen, sind automatisierte Prozesse bislang jedoch weitgehend geprägt durch die Reproduktion im Voraus geplanter Abläufe. Die vorliegende Arbeit geht von der Hypothese aus, dass ein Schlüssel zu intelligentem Steuerungsverhalten bei Anlagen in der Betrachtung von Erkenntnissen zur Modellierung kognitiver Strukturen liegen könnte. Damit gliedert sie sich thematisch in die Forschungsarbeiten „Kognitive Steuerungssysteme in der Produktion“ ein, die im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Exzellenzclusters „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer“ seit 2006 interdisziplinär an der RWTH Aachen durchgeführt werden. Konkretes Ziel der Arbeit ist es, auf Basis dieser Hypothese ein Konzept für eine Steuerung auf Zellenebene zu entwickeln und exemplarisch umzusetzen, welche in der Lage ist, zur Laufzeit für eine Fertigungsaufgabe die erforderlichen Ablaufsequenzen selbst zu erzeugen und zur Ausführung zu bringen. Dabei wird eine Fokussierung auf die Steuerung robotergestützter Handhabungsvorgänge vorgenommen. Nach einer gründlichen Analyse kognitiver Architekturen wird zunächst ein Referenzmodell für robotergestützte Handhabungstechnik vorgestellt, was als Rahmenwerk zur Abbildung des applikationsspezifischen Wissens durch den Prozessexperten dienen soll. Anschließend wird dieses Referenzmodell abgebildet in eine Steuerungsarchitektur, die als wesentliches Element den kognitiven Prozessor SOAR einbindet, ergänzt durch ein internes Planungs- und ein Simulationsmodul sowie die Schnittstelle zu den für den Anwender weitgehend unsichtbaren traditionellen Gerätesteuerungen. Abschließend werden die Modellierungskonzepte sowie das Steuerungsverhalten an einem konkreten Szenario evaluiert und diskutiert. Das kognitive Framework stellt einen ersten prototypischen Versuch dar auf dem Weg, Errungenschaften der Kognitionspsychologie konkret in einer Steuerungsarchitektur für die Fertigungsautomatisierung abzubilden und für Fertigungsprozesse nutzbar zu machen.