Der deutsche Maschinen- und Anlagenbau besitzt auf Grund seiner hohen Exportrate trotz weitgehend mittelständischer Prägung international eine große Bedeutung. Veränderte Kundenerwartungen und zunehmender Wettbewerbsdruck führen in der Branche dazu, dass der Umsatzanteil des After-Sales stetig zunimmt. Den größten Anteil hat dabei der Verkauf von Ersatzteilen. Die weiterhin hohen Margen im Ersatzteilgeschäft bedingen, dass dieses Geschäftsfeld immer stärker zum Erfolg eines Unternehmens beiträgt. In Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus existieren in der Ersatzteillogistik jedoch noch viele ungelöste Herausforderungen. Zum einen stehen die meist mittelständischen Unternehmen der Branche im Hinblick auf die zunehmende Globalisierung und das dadurch bedingte Marktwachstum vor der Fragestellung, wie die Ersatzteillogistik zu konfigurieren ist. Weiterhin weist die Performance der Ersatzteillogistik vieler Unternehmen bereits in der bestehenden Konfiguration Defizite auf. Begründet liegt dies insbesondere im unzureichenden Verständnis der Interdependenzen zwischen einzelnen Gestaltungsfeldern der Ersatzteillogistik. In dieser Dissertation wird daher ein Verfahren zur dynamischen Konfiguration der Ersatzteillogistik in Netzwerken des Maschinen- und Anlagenbaus entwickelt. Das Verfahren ermöglicht den Unternehmen der Branche die simultane Konfiguration der logistischen Strukturen (Netzwerkdesign), der Bestandsniveaus und Bestellpolitiken (Bevorratungsstrategie) und der Kooperation mit Kunden, Lieferanten und Logistikdienstleistern (Kooperationskonzept). In die Entwicklung des Verfahrens fließen branchen- und ersatzteilspezifische Rahmenbedingungen ein. Weiterhin werden die Zusammenhänge zwischen den Spezifika der Ersatzteile und den Gestaltungsmöglichkeiten der Ersatzteillogistik sowie der Gestaltungsmöglichkeiten untereinander berücksichtigt. Kernergebnis der Dissertation ist die dynamische Konfiguration bestehend aus einer Artikelsegmentierung, Referenzstrategien der Ersatzteillogistik sowie Simulationsmodellen. Dabei erhalten die Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus mit den aus der Artikelsegmentierung abgeleiteten Referenzstrategien grundsätzliche Gestaltungsempfehlungen zur Ausrichtung und Konfiguration der Ersatzteillogistik. Mit den Simulationsmodellen wird darüber hinaus die detaillierte Konfiguration auf Parameterebene unterstützt.

Die kontinuierlich steigende Varianz von Produkten zur Befriedigung zunehmend individuellerer Kundenanforderungen führt zu einem steigenden Bedarf, Produktkomplexität und deren positive wie negative Auswirkungen integriert bewertbar zu machen. Mit der unternehmensseitig definierten Produktkomplexität sind erhebliche funktionsübergreifende Kostenwirkungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette verbunden. Dies erschwert eine gesamtunternehmerische Bewertung und Steuerung der Produktkomplexität. Nur eine objektive Bewertungsgrundlage, die möglichst umfassend alle Unternehmensbereiche und deren zentrale Anforderungen integriert erfasst, ermöglicht es, Produktkomplexität systematisch und gewinnbringend zu gestalten. In dieser Arbeit wird ein integriertes Modell zur Bewertung von Produktkomplexität vorgestellt. Es werden vier zentrale Spannungsfelder definiert, in denen Produktkomplexität bewertet wird. Produktseitig wird in Form des Produktprogramms die externe Produktkomplexität und in Form der Produktarchitektur die interne Produktkomplexität im Bewertungsmodell erfasst. Prozessseitig findet einerseits die Produktion Eingang in das Bewertungsmodell und andererseits wird die Supply Chain in den Bewertungsansatz integriert. Die zentrale Dichotomie bei der Beherrschung von Produktkomplexität, nämlich die möglichst gleichzeitige Erfüllung der adressierten Kundenbedürfnisse bei größtmöglicher Erzielung von Skaleneffekten entlang der gesamten Wertschöpfungskette, wird für die vier Spannungsfelder jeweils in spezifische Dichotomien unterteilt. Je Spannungsfeld werden zwei dichotome Zielrichtungen in Form von zwei Hauptdimensionen formuliert, die in Form von in der Unternehmenspraxis quantifizierbaren Kennzahlen erfasst werden können und jeweils eine eindeutige Optimierungsrichtung aufweisen. Eine Verknüpfung der Kennzahlen je Spannungsfeld erfolgt mittels einer dritten Größe, die als Wirkungsgrad definiert wird. Dieser sogenannte Wirkungsgrad ermöglicht es, die Substitutionsraten zwischen den jeweiligen Kennzahlen abzubilden, um eine integrierte Bewertung der Produktkomplexität zu ermöglichen, indem die spannungsfeldspezifischen Kenzahlen jeweils zu einer Maßzahl verknüpft werden. Unternehmen wird ein Modell an die Hand gegeben, mit dessen Hilfe sowohl produkt- als auch prozessseitige Defizite im Umgang mit Produktkomplexität bewertet werden können, so dass basierend auf diesen Ergebnissen systematische Verbesserungen am Produkt und am Produktionssystem vorgenommen werden können.

In Unternehmen der Automobilindustrie führt die zunehmende Angebotsvielfalt zu einem Anstieg der Produktionsanläufe. In immer kürzeren Zeitabständen werden neue Produkte in den Markt eingeführt, was wiederum vermehrt zu turbulenten Zuständen bei Produktionsanläufen führt. Die Turbulenz ist begründet durch die Komplexität und Dynamik der am Produktionsanlauf beteiligten Gestaltungsobjekte, die erstmalig ganzheitlich und vernetzt in Beziehung gesetzt werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Produktion als System weder voll leistungsfähig noch besitzt sie einen angemessenen Reifegrad. Auf Basis dieser Erkenntnis wird eine Methodik zum verbesserten Management von Produktionsanläufen in der Automobilindustrie aus einer systemorientierten Sichtweise entwickelt. Dabei wird festgestellt, dass zwar in manchen Unternehmen gute Teillösungen vorliegen, allerdings eine ganzheitliche Betrachtung fehlt. Vor allem muss die Planung im Sinne der Gestaltung und die Entscheidungsfindung bei Abweichungen im Sinne der Lenkung transparenter werden, damit die Anlaufleistung gezielt beeinflusst werden kann. Die Methodik ist modular aufgebaut und besteht aus einem „Anlaufmodel“, einem „Planungs- und Entscheidungsmodul“, einem „Messmodul“ und einem „Anpassungsmodul“. Bei der Gestaltung der einzelnen Module wird auf die Managementkybernetik, auf die allgemeine Modelltheorie, auf die Systemtechnik und auf die Methode des Vernetzten Denkens zurückgegriffen. Der Schwerpunkt der Ausführungen liegt auf der Entwicklung eines Anlauftomogramms und eines Anlaufturbulenzportfolios. Anlaufmanagern bietet diese Arbeit eine kompakte Zusammenstellung geeigneter Anlaufplanungsgrößen und eine Übersicht über die dahinter liegenden Prozesse zur Implementierung. Fallbeispiele aus der industriellen Praxis zeigen, welchen Erfolg die Methodik bei der Anwendung bringen kann.

Mit dem Übergang vom Industrie- ins Informationszeitalter und dem Wandel hin zu einer Informations- und Wissensgesellschaft ist der Einsatz von Informationstechnologien in allen betrieblichen Bereichen zu einer Selbstverständlichkeit geworden. Auf Grund der stetigen Leistungssteigerung von Informationstechnologien bei gleichzeitig stark fallenden Preisen stellt sich für Unternehmen nicht die Frage ob, sondern wie diese einen Beitrag zur Steigerung der eigenen Wettbewerbsfähigkeit leisten können. Die vertikale Integration, also die automatische Erfassung von Informationen in der physischen Welt und deren echtzeitnahe Verarbeitung, ist der logische nächste Schritt in der betrieblichen Informationsverarbeitung. RFID gilt als eine der wesentlichen Basistechnologien. Dennoch bleibt die tatsächliche Verbreitung der Technologie trotz vieler erfolgreich umgesetzter Projekte hinter den Erwartungen und Prognosen von Wissenschaftlern und Marktforschern zurück. Vor diesem Hintergrund wird eine Typologie von RFID-Anwendungen entwickelt, die sowohl eine prozessorientierte Sichtweise einnimmt als auch das technisch Machbare berücksichtigt. Damit verfolgt die Arbeit den Zweck, eine Grundlage für die Gestaltung von RFID-Anwendungen zu schaffen. Dazu werden zunächst für die beiden Subsysteme RFID-System und Prozess Teilmodelle entwickelt. Darauf aufbauend werden sieben Prozesstypen identifiziert, die jeweils eine größere Zahl individueller Prozesse zusammenfassen und vom konkreten Einzelfall abstrahieren, ohne den gesamten Untersuchungsbereich zu verallgemeinern. Analog zu den Prozesstypen wurden ebenfalls sieben typische RFID-Systeme ermittelt. Als Kernergebnis der Arbeit wurden auf Basis der beiden Partialmodelle typische RFID-Anwendungen extrahiert. Der wesentliche wissenschaftliche Beitrag besteht in den Beschreibungsmodellen und der damit erzielten Verknüpfung von technischer und prozessorientierter Perspektive sowie der entwickelten Typologie. Aus praktischer Perspektive liefert die Arbeit eine Gestaltungshilfe für die Umsetzung weiterer RFID-Anwendungen.

Zur Erschließung des bisher ungenutzten Potenzials im Rahmen der auftragsspezifischen Erstellung sowie der möglichst fehlerfreien Inbetriebnahme von Steuerungssoftware an einer realen Maschine oder Anlage sind ein ganz¬heitliches Umdenken und der Einsatz moderner Softwaremethoden unumgänglich. Insbesondere für die virtuellen Inbetriebnahme von Werk-zeugmaschinen setzt dies beispielsweise voraus, dass nur eine vollständige Integration der virtuellen Steuerung, welche aus virtueller NC-, virtueller Logiksteuerung, virtuellem Human Machine Interface, virtueller Maschinensteuertafel sowie einem Verhaltensmodell besteht, einen tatsächlichen Inbetriebnahmevorteil bietet. Diese virtuellen Steuerungs¬komponenten können heute im Wesentlichen bereits mit Projektierungswerkzeugen parametriert und pro-grammiert werden, die auch an der realen Anlage Verwendung finden. Damit wird eine aufwändige Anpassung der steuerungstechnischen Programme grundsätz-lich vermieden, was weitere Zeit- und Qualitätsvorteile mit sich bringt. Trotz der viel¬versprechenden Möglichkeiten zur signifikanten Rationalisierung bisheriger Anlauf- und Ein-fahrprozesse, wirkt sich die Umsetzung dieser Software in the Loop Simulationen (SiLS), die damit verbundene Komplexität der Emulations- und Simulations¬systeme und die hohen An-schaffungskosten nachteilig auf die Investitions¬bereitschaft der Unternehmen aus. Speziell auf die Einbindung der entwickelten Methoden in den Entwicklungsprozess beim Maschi-nenhersteller ist besonderes Augenmerk zu legen. Anhand eines prototypischen Realisierungsvorschlags wird im Rahmen dieser Arbeit ein ge-eigneter Lösungsweg zur Software in the Loop Simulation für Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus aufgezeigt, umfassend erprobt und bewertet. Darüber hinaus wird durch die umfangreichen disziplinübergreifenden Projektierungsschritte auf die Notwendigkeit eines modellbasierten mechatronischen Ansatzes zur Entwicklung und Verifikation von Maschinenfunktionen hingewiesen. Für den Anwendungsbereich der virtuel-len Inbetriebnahme werden die derzeitigen Defizite des funktionalen Engineerings beleuch-tet, ein geeignetes Metamodell zur domänenspezifischen Modellierung entwickelt und weite-re software¬technische Unterstützungswerkzeuge vorgestellt, die eine schnelle Konfiguration, einen „virtuellen Hochlauf“ einer steuerungstechnischen SiLS Simulation sowie einen frühzei-tigen Test von Maschinenfunktionen ermöglichen.

Die immer weiter fortschreitende Integration der Disziplinen Mechanik, Fluidtechnik, Elektronik und Informationstechnik hat die Komplexität fluidtechnischmechatronischer Systeme in den letzten Jahren erheblich gesteigert. Im gleichen Maße stiegen die Herausforderungen im Rahmen der Systementstehung. Dies äußert sich in einer erhöhten Anzahl von Defiziten in der Entwicklung und einer Unzuverlässigkeit der entwickelten Systeme. Da die steigende Interdisziplinarität neue Möglichkeiten sowohl bei den realisierbaren Funktionen als auch bei der Miniaturisierung der Bauteile schafft, ist eine Abgrenzung zwischen den einzelnen Fachdisziplinen nicht mehr möglich. Die sich bietenden Potenziale können nur durch einen disziplinübergreifenden Entwicklungsansatz erschlossen werden. Demnach ist es von großer Bedeutung, die bestehenden Entwicklungsmethoden durch ein durchgängiges interdisziplinäres Denken zu erneuern und sich so der neuen Situation anzupassen. In dieser Arbeit wird ein integrativer Ordnungsrahmen für die Entwicklung fluidtechnisch-mechatronischer Systeme gestaltet. Auf Basis spezifischer Anforderungen werden hierbei drei Partialmodelle, bestehend aus einem Entwicklungsprozessmodell, einem Informationsmodell und einem Funktionsmodell, strukturiert und anschließend zu einem Ordnungsrahmen zusammengefasst. In den Partialmodellen wird neben den einzelnen Entwicklungsprozessschritten eine transparente Abbildung des Informationsflusses auf Prozessbasis sowie ein optimierter Zugriff und Einsatz von Funktionen in Form von unterstützenden Methoden aufgezeigt. Anschießend wird eine Integration der entwickelten Modelle innerhalb des Product Lifecycle Managements dargestellt. Die Anwendbarkeit, Durchgängigkeit und Konsistenz des entwickelten Ordnungsrahmens wird abschließend anhand eines Fallbeispiels verifiziert.

Jede Nichterfüllung einer Anforderung ist ein Fehler. Damit steht die produzierende Industrie mit ihrem selbst auferlegten Null-Fehler-Paradigma vor zwei wesentlichen Herausforderungen. Zum einen Produkte anzubieten, die der externen Forderung eines hohen Maßes an Individualität der Produkte nachkommt und zum anderen gleichzeitig der internen Forderung, die Wertschöpfungskette bedeutend effizienter zu gestalten als heute. Doch schon neben der praktischen „Unmöglichkeit von Null-Fehlern“ sind es gegenwärtig die dynamischen Kundenforderungen, neue Wettbewerber, Umstellungen in der Informations- oder Produktionstechnologie, Wechsel in der Führungsstruktur oder neue Mitarbeiter, die stetig neue Forderungen definieren. Einige Unternehmen werden auf diese Weise zu kontinuierlichen Verbesserungen getrieben; andere organisieren die Begegnung mit den neuen Forderungen aktiv und vorausschauend. Diese Arbeit greift das Thema der Nichterfüllung von Anforderungen – also fehlerhaftes Verhalten – auf und reduziert dies auf das Problem des reaktiven Qualitätsmanagements; d.h. der Aufgabe der organisatorischen Einbettung von Prozessen und Entscheidungen zur Fehlerbeseitigung. Ausgehend von dieser Problemstellung werden die wesentlichen wissenschaftlichen Grundlagen herausgearbeitet. Aus den Bereichen Qualitätsmanagement und Regelungstechnik, Organisations- und Entscheidungslehre sowie Daten und Informationen werden Forderungen an ein Gestaltungsmodell abgeleitet, welches den Anspruch besitzt, einen allgemeingültigen Ordnungsrahmen für die Allokation von Aufgaben im Rahmen der Rückführung von qualitätsrelevanten Daten und deren Verarbeitung zu sein. Die Arbeit überführt die grundlegenden theoretischen Forderungen in detaillierte Forderungen und benennt erstmals die Quality Backward Chain als geeignete Form, das geforderte Gestaltungsmodell auszufüllen. Das Ergebnis ist zum einen die aufbauorganisatorische Ausgestaltung der Quality Backward Chain, die mit der Trennung in drei Module und drei Ebenen den Grundstein für eine dezidiert vorgenommene Aufgabenallokation zur ablauforganisatorischen Gestaltung legt. Zum anderen werden letztlich 18 Aktivitäten und 41 Aufgaben beschrieben, die erfüllt werden müssen, um eine wirksame Quality Backward Chain in Unternehmen einzuführen.

Die zunehmende Dynamik auf den weltweiten Beschaffungsmärkten stellt das Lieferantenmanagement von Unternehmen des Maschinenbaus vor neue Herausforderungen. Der Einsatz von in anderen Industrien seit Jahrzehnten erfolgreich umgesetzten hierarchischen Supply Chain Management-Konzepten scheitert im Maschinenbau am Widerstand der häufig deutlich umsatzstärkeren Lieferanten. Als B- oder C-Kunde verfügen die Unternehmen bei der Mehrzahl ihrer Lieferanten nicht über die zur Durchsetzung dieser Konzepte notwendigen Einkaufsmacht. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es daher, die Koordinationsprozesse im Maschinenbau mit dem kooperativen Lieferantenmanagement so weiterzuentwickeln, dass für einen mittelständischen Maschinenbauer eine wirksame Lieferantensteuerung möglich wird. Dazu werden in der vorliegenden Arbeit vier Koordinationsinstrumente entwickelt. Als erstes Instrument beschreibt der Autor den Aufbau einer Total-Cost-of-Ownership-Berechnung zur Steuerung der Vergabeentscheidungen des Einkaufs. Als zweites Instrument wird die Nutzung eines Lieferantenportals zur automatischen Erfassung und Messung aller Lieferdaten beschrieben. Auf dieser Basis wird die kooperative Lieferantenbewertung als drittes Instrument entwickelt. Diese ermöglicht jedem interessierten Abnehmer die eigenen Lieferantenbewertungen mit einer Vielzahl anderer Abnehmer zu teilen. Schwerpunkt des für die kooperative Lieferantenbewertung entwickelten Kennzahlensystems ist die Erfassung der Logistikleistung in den Dimensionen Lieferbereitschaft, Lieferflexibilität, Liefertreue und Änderungsrate des Lieferanten. Auf Basis der kooperativen Lieferantenbewertung setzt als viertes Instrument die kooperative Anreizgestaltung auf. Die erhöhte Transparenz aus der kooperativen Lieferantenbewertung wird dabei genutzt, um sowohl immaterielle Anreize (öffentliche Lieferantenbewertung) als auch materielle Anreize (Bonuszahlungen bzw. Pönalen) zur Steuerung der Lieferanten einzusetzen. Während die monetären Anreize direkt das Gewinnstreben des Lieferanten adressieren, beeinflussen die immateriellen Anreize langfristig die Reputation des Lieferanten im Markt. Abschließend wird anhand von drei Fallbeispielen aus dem Maschinen- und Anlagenbau die Vorteilhaftigkeit der entwickelten Koordinationsinstrumente verifiziert.