Um diese Inspirationen konkret zu bestimmen und in einen produktionssystematischen Zusammenhang zu stellen, ist das seit dem 01.07.2022 durch den vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) beauftragten Projektträger Karlsruhe (PTKA) geförderte Forschungsprojekt „Biologisch-inspirierte nachhaltige Produktion der Zukunft (BioSusPro)“ gestartet. Das Forschungsprojekt verfolgt unter der BMBF-Bekanntmachung „Biologisierung der Technik“ die Zielvorstellung einer nachhaltigen, durch biologische Vorbilder inspirierte Produktion. Mit dem Forschungspartner i2solutions GmbH forscht das Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen gemeinsam mit der WBA Aachener Werkzeugbau Akademie GmbH an einem Wertschöpfungsnetzwerk, welches Unternehmen der Branche Werkzeugbau auf Basis von biologischen Inspirationen zu einer optimierten Wertschöpfung befähigt.
Die Motivation zur Verbesserung industrieller Wertschöpfung resultiert aus den Umständen, dass beispielsweise Werkzeugmaschinen in kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) derzeit durchschnittlich nur zu 34 % ausgelastet sind. Große Konzerne hingegen erreichen interne Auslastungen von über 70 %. Die Ursache für diese geringe Auslastung in kleinen und mittelständischen Unternehmen bilden häufig volatile Auftragseingänge. Zudem zeigen sich ein bislang noch zu wenig in die Betrachtung gezogenes Nachhaltigkeits- und Klimaschutzkonzept. Die Kombination dieser Ursachen führt zu der Motivation eines nachhaltigen Wertschöpfungsnetzwerkes, in dem diese konkret adressiert werden.
Das Ziel des Forschungsvorhabens BioSusPro ist daher, die Wertschöpfungsketten metallverarbeitender KMU unter Berücksichtigung der Zielgröße einer materiellen sowie immateriellen Nachhaltigkeit zu optimieren. Unternehmen sollen dazu in Bezug auf ihre Wertschöpfung nicht länger als abgegrenzte Entitäten fungieren, sondern vielmehr als regionale Partner eines Wertschöpfungsnetzwerks agieren.
Zur Einführung dieses nachhaltigen Wertschöpfungsnetzwerkes wurde ein Gestaltungsmodell entwickelt, welches auf Grundlage biologischer Inspiration basiert. Als Grundvoraussetzungen werden drei Säulen des Gestaltungsmodells angeführt, die in Abbildung 1 aufgeführt werden; die kollaborative Ressourcennutzung, eine funktionsfähige Organisation und die intelligente Vernetzung.
Erster zentraler Punkt ist die kollaborative Ressourcennutzung, die in der Umsetzung aus dem Vorbild von Amöben hervorgeht. Diese zeichnen sich durch zeitweilige Zusammenschlüsse und einer effektiven Ressourcenbereitstellung aus. In den Unternehmen sollen die vorhandenen Ressourcen (bspw. Kapazitäten und Materialien) untereinander ausgetauscht werden, um die oben erwähnten Umstände bei KMUs, wie zum Beispiel eine niedrige Auslastung der Ressourcen, zu adressieren.
Die zweite Säule des Gestaltungsmodells ist das Schaffen einer funktionsfähigen Organisation, die sich insbesondere durch Adaptabilität und Konformität charakterisiert. Wesentliche biologische Inspirationsquellen sind zum Beispiel die Schwarmintelligenz von Bienenvölkern, Fischen oder Termitenvölkern. In der Übertragung auf Unternehmen werden hier bspw. Arbeitskreise oder auch Expertenaustausche gesehen, die Unternehmen dazu befähigen, ihre Kompetenzen bestmöglich zu verknüpfen und an ihrem Unternehmen auszurichten.
Die intelligente Vernetzung als dritte Säule orientiert sich im Rahmen der biologischen Inspiration ebenfalls an Bienen, die ihren Artgenossen durch Tänze und Flugmuster vielversprechende Nahrungsquellen signalisieren. Als Umsetzung dieser intelligenten Vernetzung wird ein Lieferantennetzwerk entwickelt, in dem Unternehmen ihre Lieferanten qualifizieren und weiteren Unternehmen die Erfahrungen und Qualitäten der Lieferanten mitteilen können. Diese plattformbasierte Verknüpfung von Unternehmen führt dazu, dass der Qualifizierungsprozess neuer Lieferanten an den Erfahrungen der Branche ausgerichtet ist.
Realisiert wird das aufgezeigte Gestaltungsmodell in einem prototypischen Software-Demonstrator, der im Partnernetzwerk der WBA Aachener Werkzeugbauakademie sowie dessen Lieferanten validiert wird. Die bereits umgesetzten zentralen Leistungseinheiten des Demonstrators sind das Anbieten und Nachfragen von Materialien sowie von Fertigungskapazitäten. Eine weitere Funktionalität ist das Lieferantennetzwerk, in dem Bewertungen und Erfahrungen mit Lieferanten auf der Plattform angegeben werden können. Zudem werden die Leistungen Arbeitskreise und Innovationsallianzen zu speziellen Themen, sowie Expertenaustausche angeboten. Eine Ausweitung des Modells auf weitere Branchen der Einzel- und Kleinserienfertigung mit ähnlichen Charakteristika, wie z. B. dem Maschinen- und Anlagenbau ist ebenso vorgesehen.
Treten Sie gerne mit uns in Kontakt, wenn Sie Interesse an der Gestaltung der biologisch-inspirierten nachhaltigen Produktion der Zukunft haben.
Die Motivation zur Verbesserung industrieller Wertschöpfung resultiert aus den Umständen, dass beispielsweise Werkzeugmaschinen in kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) derzeit durchschnittlich nur zu 34 % ausgelastet sind. Große Konzerne hingegen erreichen interne Auslastungen von über 70 %. Die Ursache für diese geringe Auslastung in kleinen und mittelständischen Unternehmen bilden häufig volatile Auftragseingänge. Zudem zeigen sich ein bislang noch zu wenig in die Betrachtung gezogenes Nachhaltigkeits- und Klimaschutzkonzept. Die Kombination dieser Ursachen führt zu der Motivation eines nachhaltigen Wertschöpfungsnetzwerkes, in dem diese konkret adressiert werden.
Das Ziel des Forschungsvorhabens BioSusPro ist daher, die Wertschöpfungsketten metallverarbeitender KMU unter Berücksichtigung der Zielgröße einer materiellen sowie immateriellen Nachhaltigkeit zu optimieren. Unternehmen sollen dazu in Bezug auf ihre Wertschöpfung nicht länger als abgegrenzte Entitäten fungieren, sondern vielmehr als regionale Partner eines Wertschöpfungsnetzwerks agieren.
Zur Einführung dieses nachhaltigen Wertschöpfungsnetzwerkes wurde ein Gestaltungsmodell entwickelt, welches auf Grundlage biologischer Inspiration basiert. Als Grundvoraussetzungen werden drei Säulen des Gestaltungsmodells angeführt, die in Abbildung 1 aufgeführt werden; die kollaborative Ressourcennutzung, eine funktionsfähige Organisation und die intelligente Vernetzung.
Erster zentraler Punkt ist die kollaborative Ressourcennutzung, die in der Umsetzung aus dem Vorbild von Amöben hervorgeht. Diese zeichnen sich durch zeitweilige Zusammenschlüsse und einer effektiven Ressourcenbereitstellung aus. In den Unternehmen sollen die vorhandenen Ressourcen (bspw. Kapazitäten und Materialien) untereinander ausgetauscht werden, um die oben erwähnten Umstände bei KMUs, wie zum Beispiel eine niedrige Auslastung der Ressourcen, zu adressieren.
Die zweite Säule des Gestaltungsmodells ist das Schaffen einer funktionsfähigen Organisation, die sich insbesondere durch Adaptabilität und Konformität charakterisiert. Wesentliche biologische Inspirationsquellen sind zum Beispiel die Schwarmintelligenz von Bienenvölkern, Fischen oder Termitenvölkern. In der Übertragung auf Unternehmen werden hier bspw. Arbeitskreise oder auch Expertenaustausche gesehen, die Unternehmen dazu befähigen, ihre Kompetenzen bestmöglich zu verknüpfen und an ihrem Unternehmen auszurichten.
Die intelligente Vernetzung als dritte Säule orientiert sich im Rahmen der biologischen Inspiration ebenfalls an Bienen, die ihren Artgenossen durch Tänze und Flugmuster vielversprechende Nahrungsquellen signalisieren. Als Umsetzung dieser intelligenten Vernetzung wird ein Lieferantennetzwerk entwickelt, in dem Unternehmen ihre Lieferanten qualifizieren und weiteren Unternehmen die Erfahrungen und Qualitäten der Lieferanten mitteilen können. Diese plattformbasierte Verknüpfung von Unternehmen führt dazu, dass der Qualifizierungsprozess neuer Lieferanten an den Erfahrungen der Branche ausgerichtet ist.
Realisiert wird das aufgezeigte Gestaltungsmodell in einem prototypischen Software-Demonstrator, der im Partnernetzwerk der WBA Aachener Werkzeugbauakademie sowie dessen Lieferanten validiert wird. Die bereits umgesetzten zentralen Leistungseinheiten des Demonstrators sind das Anbieten und Nachfragen von Materialien sowie von Fertigungskapazitäten. Eine weitere Funktionalität ist das Lieferantennetzwerk, in dem Bewertungen und Erfahrungen mit Lieferanten auf der Plattform angegeben werden können. Zudem werden die Leistungen Arbeitskreise und Innovationsallianzen zu speziellen Themen, sowie Expertenaustausche angeboten. Eine Ausweitung des Modells auf weitere Branchen der Einzel- und Kleinserienfertigung mit ähnlichen Charakteristika, wie z. B. dem Maschinen- und Anlagenbau ist ebenso vorgesehen.
Treten Sie gerne mit uns in Kontakt, wenn Sie Interesse an der Gestaltung der biologisch-inspirierten nachhaltigen Produktion der Zukunft haben.
