Entwicklungsprojekte sind für produzierende Unternehmen ein wettbewerbskritischer Faktor. Der Einfluss von Faktoren wie der „time-to-market“ oder den Entwicklungskosten auf den Unternehmenserfolg wurden in verschiedenen Studien untersucht und aufgezeigt. Für ein qualitätsorientiertes produzierendes Unternehmen ergibt sich daher die Problemstellung unter unvollständiger Information die erwünschte Beschaffenheit eines Produktes und seiner Produktionsprozesse unter Budget- und Zeitplan-Risiko zu entwickeln. Grundlegende Erfolgsfaktoren für die Durchführung von Entwicklungsprojekten sind neben einer zielorientierten methodischen Lösungssuche, ein flexibler schrittweise systematisierter Ablauf und eine kontinuierliche Leistungskontrolle in Verbindung mit einer vorausschauenden Planung. Die prozessorientierte Organisation der Produktentwicklung mit Hilfe von Stage- Gate oder Quality-Gate-Systematiken hat die Prozesse zur Abwicklung komplexer Entwicklungsprojekte in der Vergangenheit effizienter gemacht. Weitere signifikante Verbesserungen sind aber noch durch eine konsequente Ausrichtung der Ablaufgestaltung am Informationsfluss zu erwarten, da so die Elimination von vermeidbaren Wartezeiten, ungeplanten Iterationen und Nacharbeit erreicht werden kann. Diese Zielsetzung aufgreifend, gestaltet diese Arbeit ein Modell zur kriterienbasierten Positionierung von Quality Gates auf Basis der Analyse und Bewertung von projektindividuellen Informationsflüssen. Das Modell zeigt einen Weg Quality- Gate-Systematiken unabhängig von statischen Referenzprozessen im Umfang skalierbar zu gestalten und unter Berücksichtigungen von projektindividuellen Informationsbeziehungen umzusetzen.

Wie können Logistiksysteme für die Produktion noch flexibler gestaltet werden? Welchen Beitrag können neue Technologien zur Effizienzsteigerung in der Logistik leisten? Wie lassen sich die verschiedenen Sichtweisen von Planungs- und Wertorientierung verknüpfen? Das Buch Sm@rt Logistics untersucht diese Fragestellungen und entwickelt einen mitarbeiterorientierten Lösungsansatz in dem die Mitarbeiter optimal bei ihren Aufgaben unterstützt und geleitet werden. Denn der flexible und auslastungsoptimierte Einsatz der Mitarbeiter ist entscheidend, da dieser zunehmend zur teuersten Ressource wird. Grundlage für den Aufbau einer effizienten und zugleich flexiblen Materialversorgung ist die Implementierung einer dynamischen Steuerung der Ressourcen auf Basis hochaktueller Informationen aus der Produktion.

Die Komplexität in der Planung von Produktionsprozessen hat in den letzten Jahren stetig zugenommen. Der Produktionsplanung und steuerung kommt eine immer wichtigere Rolle zu, der durch einen vermehrten Einsatz von IT-Systemen Rechnung getragen wird. Allerdings zeigt die Realität, dass die IT-Systeme stark von der realen Situation in der Produktion abweichen und sich die Feinplanung von Produktionsprozessen durch eine geringe Zuverlässigkeit auszeichnet. Zur Verbesserung der Planungszuverlässigkeit und der damit einhergehenden Unterstützung des Fertigungssteuerers wird im Rahmen der vorliegenden Dissertation eine Methodik entwickelt.

Aufgrund der in den letzten Jahren deutlich gestiegenen Rohstoff- und Primärenergiepreise gewinnt das Thema Energieeffizienz in allen Bereichen der Industrie an Bedeutung. Neben der Betrachtung der Kosten für Energie gibt es weitere Argumente, die für die Weiterentwicklung energieeffizienter Produktionstechnologien spricht. Dazu zählen politische Vorgaben, wie die Steigerung der Energieproduktivität oder der Emissionsrechtehandel, und Umweltaspekte, wie der Klimaschutz, sowie die Ressourcenverknappung. Außerdem gibt es Argumente aus unternehmerischer Sicht, wie den Carbon Footprint, ein „grünes“ Firmenimage oder den Nutzen von energieeffizienten Technologien als Basis für eine Technologieführerschaft. In der Produktion sind Werkzeugmaschinen einer der Hauptverbraucher von Energie. Die gezielte Optimierung von Werkzeugmaschinen und ihrer Peripheriegeräte hat demzufolge einen signifikanten Einfluss auf die gesamte Energiebilanz. Produktionsanlagen und Maschinen, wie spanende und umformende Werkzeugmaschinen, werden bis heute bei den Untersuchungen zu Energiesparpotenzialen in der Industrie nicht systematisch berücksichtigt, weil das Wissen über entsprechende Maßnahmen zumeist fehlt. Das vom BMBF geförderte Forschungsverbundprojekt EWOTeK - Effizienzsteigerung von Werkzeugmaschinen durch Optimierung der Technologien zum Komponentenbetrieb - zielt auf die Verbesserung der Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen ab. Als Basis dient die detaillierte Analyse des Energieverbrauchs von Werkzeugmaschinen und ihrer einzelnen Komponenten für verschiedene Betriebszustände von Werkzeugmaschinen. Ausgehend von dieser Analyse des Ist-Zustands lassen sich die Forschungsaktivitäten im Projekt EWOTeK in zwei Gruppen aufteilen. Zum einen werden Optimierungsmöglichkeiten aufgezeigt, die die Gesamtmaschine betreffen. Diese beinhalten Möglichkeiten der lernbasierten Lastermittlung und Strategien für den abgestuften Standby Zustand von Werkzeugmaschinen. Zum anderen werden auf der Ebene der Komponenten wesentliche Energieverbraucher von Werkzeugmaschinen optimiert. Dabei wird die Energieeffizienz der Nebenaggregate Kühlung, Kühlschmierstoffaufbereitung und bereitstellung sowie Hydraulik verbessert, indem ihre Leistungsaufnahme stärker an den Betriebszustand der Maschine gekoppelt wird. Außerdem wird die Spindel durch die Entwicklung einer bedarfsgerechten Schmierung von Spindellagern und eines Systems zur Absenkung des feldbildenden Stroms des Asynchronantriebs verbessert.

Die vollautomatisierte Herstellung von Bauteilen mit mechanischen Strukturen mit Größen bis in den Mikrometerbereich ist heute Stand der Technik. Die Qualitätssicherung solcher mikromechanischer Bauteile erfolgt aber aufgrund des Mangels an geeigneten Messmitteln oft ausschließlich durch Funktionsprüfungen. In den letzten Jahren wurden sowohl von der Industrie als auch von Forschungseinrichtungen Anstrengungen unternommen, um effiziente Messsysteme für die Quantifizierung geometrischer Merkmale mikromechanischer Bauteile zu schaffen. Viel versprechend sind Mikro-Koordinatenmessgeräte (Mikro-KMG), die durch Anwendung spezieller Positioniereinheiten und Sensoren die Erfassung von kleinen Geometrien mit Messunsicherheiten bis in den Bereich unter 100 nm ermöglichen. Damit diese geringe Messunsicherheit erreicht werden kann, sind aber Strategien zur Korrektur systematischer Fehler der Geräte notwendig. Außerdem sind Verfahren zur Prüfung der Messgenauigkeit mit kalibrierten Prüfkörpern unabdingbar, um die Einhaltung von Herstellerspezifikationen nachzuweisen und die Stabilität des Gerätes zu überwachen. Die Quantifizierung und Korrektur von systematischen Fehlerkomponenten sowie die Genauigkeitsprüfung sind Gegenstand der metrologischen Qualifizierung des Gerätes. Besondere Eigenschaften von Mikro-KMG schließen aber die vollständige Übertragung von Modellen und Verfahren für konventionelle KMG aus. In der vorliegenden Arbeit wird eine Antwort auf die Frage gesucht, wie Mikro-KMG metrologisch qualifiziert werden können. Anhand eines ausgewähltes Mikro-KMG werden Systematiken zur Korrektur von geometrischen Abweichungen der Positioniereinheit und thermisch bedingten Abweichungen sowie zur Berücksichtigung der Sensoreigenschaften erarbeitet. Ausgehend von der Analyse der Anwendbarkeit aktueller Regelwerke, werden Lösungen für die Genauigkeitsprüfung von Mikro-KMG entwickelt. Diese basieren auf die Anwendung von Prüfkörpern, die auf die besonderen Eigenschaften von Mikro-KMG angepasst sind und mit ausreichend geringer Messunsicherheit kalibriert werden können.

Der Produktionsanlauf stellt sowohl für Hersteller als auch Anwender automatisierter Fertigungsanlagen einen großen Unsicherheits- und Kostenfaktor dar. Die schlechte Planbarkeit der zunehmenden Diversifizierung des Produktportfolios mit einer Vielzahl von Derivaten und Nischenprodukten erfordert neue Ansätze, die die frühzeitige Absicherung der Funktions- und Leistungsfähigkeit von automatisierten Fertigungs¬systemen unterstützt. Insbesondere die Absicherung des Leitsystems automatisierter Fertigungssysteme erfolgt heute vielfach erst an der realen Anlage. Erkannte Fehler und Probleme erfordern zeitaufwändige Optimierungs- und Korrekturschleifen, die für die hohe Planungs¬unsicherheit des Produktionsanlaufes verantwortlich sind. Dieser Unsicherheit kann nur mit einer großzügigen Abschätzung der Anlaufzeit begegnet werden und führt damit zu einer hohen Kapital- und Personalbindung. Folgerichtig befasst sich diese Arbeit mit der Entwicklung eines durchgängigen Ansatzes für das virtuelle Engineering von Fertigungsleitsystemen. Den Schwerpunkt bilden hierbei einerseits die Entwicklung einer Methode zur modellbasierten Projektierung sowie die Konzeptionierung und Realisierung von Werkzeugen zur Validierung einer projektierten, modellbasierten Fertigungsleit¬system¬lösung. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Durchgängigkeit in der Methodik, die die modellbasierte Projektierung und Validierung in einer allgemeinen Methode zum systematischen Engineering PC-basierter Leit¬systeme zusammenfasst.

Käufer selektieren Produkte nach technischen Merkmalen vor, welche sich bei Gebrauchsgütern immer mehr homogenisieren. Die finale Kaufentscheidung findet jedoch auf Basis der subjektiv wahrgenommenen Qualität statt. Diese wahrgenommene Qualität ist daher das entscheidende Differenzierungsmerkmal bei Gebrauchsgütern. Unternehmen stellen sich der Herausforderung, die subjektive Wahrnehmung der Käufer aufzunehmen, in verwertbare Informationen zu übersetzen und in die Produktion einzusteuern.

Punktmutationen in der mitochondrialen DNA führen zur Bildung defekter Proteine und folglich zu Atmungskettendefekten, welche verschiedenste Erkrankungen im Menschen verursachen. Bisher wurde angenommen, dass mutierte Proteine nicht in die Atmungskettenkomplexe eingebaut werden können und durch mitochondriale Qualitätskontrollproteasen abgebaut werden. Um die Mechanismen des selektiven Proteinabbaus und der mitochondrialen Stressantwort detaillierter zu verstehen, wurde eine Cybridzelllinie mit einer G6930A Punktmutation in der Cytochrom-c-Oxidase Untereinheit 1 des Komplex IV untersucht. Durch die Mutation entsteht ein Stopp-Codon und folglich ein um 30 % verkürztes Protein, welches jedoch in nicht nachweisbarer Menge vorliegt. In G6930A Cybridzellen liegen neben dem Komplex IV-Defekt auch verminderte Aktivitäten und Mengen der Atmungskettenkomplexe I, II und III vor. Um die nukleäre Antwort auf den mitochondrialen Stress zu analysieren, wurde eine Genexpressionsanalyse durchgeführt und eine reduzierte Genexpression vieler nukleär kodierter Atmungskettenuntereinheiten festgestellt. Eine kompensatorische Hochregulation der mitochondrialen Biogenese konnte somit ausgeschlossen werden. Zusätzlich waren die mRNA- und Proteinmengen der mitochondrialen Qualitätskontrollproteasen AFG3L2 und YME1L1 hochreguliert. Um die Rolle und den Effekt der Protease AFG3L2 im Abbau von Atmungskettenuntereinheiten zu untersuchen, wurden Pulse Chase Experimente nach transienter Transfektion von AFG3L2-Varianten und transientem AFG3L2- Knockdown durchgeführt. Während die Überexpression der Wildtypform von AFG3L2 in einem erhöhten Abbau von Atmungskettenuntereinheiten resultierte, führte sowohl die Überexpression der dominant negativen AFG3L2-Variante als auch der Knockdown zu einer gesteigerten Stabilität. Die äußerst wichtige Rolle von AFG3L2 im Abbau von Atmungskettenuntereinheiten konnte auf diese Weise demonstriert werden. Darüber hinaus wurde das verkürzte COX1 Protein, sowie andere Atmungskettenuntereinheiten der Komplexe I, IV und V mit Hilfe von Pulldown-Experimenten als Substrate von AFG3L2 identifiziert. Die in dieser Arbeit erhaltenen Ergebnisse lassen auf einen gegenseitigen Austausch von Informationen zwischen Mitochondrien und Nukleus schließen, um die Anreicherung von fehlgefalteten und nicht-assemblierten Atmungskettenuntereinheiten und einen damit verbundenen negativen Effekt in den Mitochondrien zu verhindern.