In der Entwicklung von mechatronischen Produkten nimmt die agile Entwicklung bereits seit einigen Jahren eine zunehmend wichtigere Rolle ein. Im Rahmen dieser Studienserie wird seit 2018 das Fortschreiten der Agilität in der DACH-Region untersucht. In der vorliegenden Ausgabe des Jahres 2023 liegt der Fokus dem Verständnis und der Anwendung agiler Arbeitsweisen, den Herausforderungen in deren Skalierung und der Bedeutung von Prototyping im genannten Kontext. Die Ergebnisse dieser Studie beruhen, wie auch in den vorangegangenen Jahren, auf den Aussagen von Praktikern aus einem breiten Spektrum an Industrieunternehmen, die an einer Online-Umfrage teilgenommen haben. Die Studie beschreibt sowohl quantitative als auch qualitative Ergebnisse aus der industriellen Praxis.

Die Anforderungen des Marktes in Bezug auf Flexibilität und Geschwindigkeit, welchen sich Produktionsunternehmen stellen müssen, nehmen immer weiter zu. Die Kunden wollen in jeder Hinsicht individuell bedient werden. Sie wollen das Produkt nach ihren Vorstellungen konfigurieren können, es in kurzer Zeit zur Verfügung gestellt bekommen und trotzdem bei Bedarf individuelle Änderungen integrieren können. Aus diesem Grund muss ein Produktionsunternehmen sowohl in der Planungs- als auch in der Ausführungsphase flexibel auf Änderungen, die vom Kunden ausgelöst werden oder durch interne Ereignisse erforderlich sind, reagieren können. Studien unter produzierenden Unternehmen haben gezeigt, dass im Fall der Notwendigkeit nachträglicher Änderungen das Produktionsplanungs- und steuerungssystem oft nicht miteinbezogen wird, insbesondere dann, wenn die Änderungen sehr prozessnah stattfinden. Da Änderungen jedoch heutzutage keine Seltenheit mehr sind, führt dies dazu, dass die im System gehaltenen Daten häufig von dem tatsächlichen Produkti-onsablauf abweichen. Eine im Rahmen der Arbeit durchgeführte Analyse führender ERP-Systeme und MES hat gezeigt, dass dieses Problem auf Systemunzulänglichkeiten zurückzuführen ist. Auf Basis der Systemuntersuchung schlägt die Arbeit deshalb ein Konzept für ein flexibles Produktionspla-nungs- und -steuerungssystem vor: das PPS II-System. Dieses System soll gewährleisten, dass nachträgliche Änderungen, die durch interne oder externe Ereignisse ausgelöst werden, in die Produktionsplanung integriert werden können. Die Architektur des PPS II-Systems basiert auf der Idee, die starre Trennung zwischen den Planungs- und Steuerungssystemen der Fertigung aufzulösen. Um dies zu gewährleisten, besteht das PPS II-System aus lose gekoppelten Services, deren Zusammenwirken das Verhalten des Systems beschreibt. Die Funktionalität des PPS II-Systems orientiert sich am Konzept der prozessnahen Gestaltungsentscheidung, welches die Ausführungszeit, die zu verwendenden Materialien und die einzusetzenden Ressourcen auf Basis verschiedener Abstraktionen erst unmittelbar vor Produktionsbeginn bestimmt. Eine umfangreiche theoretische und praktische Evaluierung bestätigt, dass das PPS II-System auf diese Weise sehr flexibel auf Änderungen reagieren kann. / Today, production companies face big challenges, in particular with regards to flexibility and speed. Their customers want to be served individually in every respect. They want to configure the product individually and receive it as fast as possible. However, they also want to be able to integrate late changes. For this reason, a production company must be able to react to changes in the planning phase as well as in the production phase in a very flexible way. Such changes might be initiated by the customers or they might be necessary due to internal events. Surveys, which analyzed the processes of production companies, have revealed that their production planning and control systems are often not involved if late changes are necessary. This is particularly true, if the changes occur shortly before the production starts. Therefore, system data deviate from the real production procedure often already in the planning phase. An analysis of leading ERP systems and MES carried out in this thesis has shown that the reason for the problems is the limited flexibility of these systems. On the basis of the analysis, this thesis proposes a new concept for a flexible production and control system: the PPC II system. This system should ensure that late changes triggered by internal or external events can be integrated in the production schedule. The architecture of the PPC II system is based on the idea to eliminate the separation between the planning system and the control system. To reach this goal, the system consists of loosely coupled services that are flexibly orches-trated to control production processes. The PPC II system realizes the concept of late order freeze. Process-relevant decisions for the execution time, the used materials, and the resources are made shortly before production starts. A comprehensive theoretical and practical evaluation verifies that the PPC II system is able to react flexible to changes.

Anforderungen sind ein Kernbestandteil agiler Entwicklung und aufgrund der Charakteristika mechatronischer Systeme ist eine Bündelung von Anforderungen zur Realisierung von Entwicklungsgenerationen als Inkremente wirtschaftlich sinnvoll. Folglich ist ein Management der Anforderungen hinsichtlich ihrer Entwicklung, Verifizierung und Wiederverwendung notwendig. Anhand der Entwicklung von Werkzeugmaschinen werden die beobachteten Charakteristika der Entwicklung mechatronischer Systeme mit Einfluss auf Durchlaufzeit, Materialkosten und Aufwand beschrieben, diese sind: Fertigungsdokumentation, Bestellung, Lieferung, Hilfsmittel, Montage und Inbetriebnahme. Unter Berücksichtigung dieser Einflussfaktoren wird anschließend ein Vorgehen zur systematischen Wiederverwendung von Anforderungen bei der Entwicklung neuer Produkt- und Entwicklungsgenerationen von Werkzeugmaschinen vorgestellt. Dabei werden Qualitätsanforderungen, funktionale Anforderungen und Randbedingungen unterschieden. Für Qualitäts- und funktionale Anforderungen werden spezifische Vorgehensweisen im Rahmen der Realisierung einer Entwicklungsgeneration vorgeschlagen. Während die Erfüllung von Qualitätsanforderungen für eine Entwicklungsgeneration nach der Realisierung abzuprüfen ist, sind funktionale Anforderungen direkter Ausgangspunkt von Entwicklungsaktivitäten in einem Sprint. Randbedingungen werden als Begründung für Anforderungen nachvollziehbar und wiederverwendbar dokumentiert. Wesentliche Bestandteile des Vorgehens wurden in Jira implementiert und im Rahmen zweier Entwicklungsprojekte positiv evaluiert.

Produzierende Unternehmen, die traditionelle Produktentwicklungsmethoden mit linearen und rigiden Prozessen nutzen, sind zunehmend weniger in der Lage, den Veränderungen in Märkten und Technologien gerecht zu werden. Der klassische Stage-Gate Prozesses nach Cooper lässt kein adäquates Reagieren auf diese Veränderungen zu, sodass es zu Verzögerungen in der Entwicklung und späten Änderungen am Produkt im weiteren Projektverlauf kommt. Aus diesem Grund werden agile Methoden innerhalb etablierter plangetriebener Ansätze integriert, um durch kurzfristige und wiederkehrende Planungs-aktivitäten und ein iteratives Vorgehen in der Entwicklung eine schnellere Anpassung an mögliche Veränderungen während der Projektdurchführung zu ermöglichen. Die Anwendung agiler Methoden, die aus der Softwareentwicklung entstammen, kann jedoch nicht ohne Anpassungen erfolgen, da sich der Entwicklungsprozess physischer Produkte beispielsweise hinsichtlich der Modularisierung des Gesamtsystems in kleinere Inkremente deutlich von der Vorgehensweise in der Softwareentwicklung unterscheidet. Um die Einführung agiler Methoden unternehmensspezifisch und zweckmäßig gestalten zu können, soll die Basis für einen unternehmensspezifischen Problemlösungsprozess gelegt werden, mit dem Agilität in die Prozesse eingeführt werden kann. Dazu soll herausgefunden werden, inwieweit Entwickler aus der Praxis den Bedarf für eine individuelle Einführung von Agilität sehen. Dazu werden Interviews mit Experten aus Unternehmen geführt, um die Implementierung agiler Methoden im Rahmen der physischen Produktentwicklung in der Praxis zu hinterfragen und zukünftige Forschungspotentiale zu explizieren. Daraus werden Hypothesen hinsichtlich einer individuellen Einführung von Agilität in die Entwicklungsprozesse produzierender Unternehmen abgeleitet und in einer quantitativen Umfrage überprüft. Die Ergebnisse zeigen eindeutig den Bedarf für eine individuelle Einführung von Agilität in den jeweiligen Anwendungsfall.

Unternehmen agieren heute in einer hochdynamischen Umwelt, wodurch die Anforderungen an Business Intelligence-Systeme (BI-Systeme) sich stetig verändern. Durch zügiges Reagieren darauf können sich Unternehmen Wettbewerbsvorteile verschaffen. Die dazu notwendige Wandlungsfähigkeit von BI-Systemen setzt voraus, dass bereits die BI-Architektur auf Flexibilität ausgelegt ist. Die Anwendung des Paradigmas der modellgetriebenen Softwareentwicklung auf die Domäne des Data Warehouse Engineerings (DWE) kommt diesem Bedarf nach. Zudem muss neben der Agilität von BI-Systemen auch der Faktor der Korrektheitsprüfung nach vorgenommenen Änderungen betrachtet werden. Es soll untersucht werden, inwieweit sich die im modellgetriebenen DWE anfallenden Metadaten zur Unterstützung und Automatisierung von Softwaretests zur Korrektheitsprüfung nutzen lassen. Die so erzielte Verringerung des Überprüfungsaufwandes führt zu einer verbesserten Wandlungsfähigkeit von BI-Architekturen und kommt somit dem Bedarf von effizienten agilen BI-Lösungen nach.

Die Anforderungen des Marktes in Bezug auf Flexibilität und Geschwindigkeit, welchen sich Produktionsunternehmen stellen müssen, nehmen immer weiter zu. Die Kunden wollen in jeder Hinsicht individuell bedient werden. Sie wollen das Produkt nach ihren Vorstellungen konfigurieren können, es in kurzer Zeit zur Verfügung gestellt bekommen und trotzdem bei Bedarf individuelle Änderungen integrieren können. Aus diesem Grund muss ein Produktionsunternehmen sowohl in der Planungs- als auch in der Ausführungsphase flexibel auf Änderungen, die vom Kunden ausgelöst werden oder durch interne Ereignisse erforderlich sind, reagieren können. Studien unter produzierenden Unternehmen haben gezeigt, dass im Fall der Notwendigkeit nachträglicher Änderungen das Produktionsplanungs- und steuerungssystem oft nicht miteinbezogen wird, insbesondere dann, wenn die Änderungen sehr prozessnah stattfinden. Da Änderungen jedoch heutzutage keine Seltenheit mehr sind, führt dies dazu, dass die im System gehaltenen Daten häufig von dem tatsächlichen Produkti-onsablauf abweichen. Eine im Rahmen der Arbeit durchgeführte Analyse führender ERP-Systeme und MES hat gezeigt, dass dieses Problem auf Systemunzulänglichkeiten zurückzuführen ist. Auf Basis der Systemuntersuchung schlägt die Arbeit deshalb ein Konzept für ein flexibles Produktionspla-nungs- und -steuerungssystem vor: das PPS II-System. Dieses System soll gewährleisten, dass nachträgliche Änderungen, die durch interne oder externe Ereignisse ausgelöst werden, in die Produktionsplanung integriert werden können. Die Architektur des PPS II-Systems basiert auf der Idee, die starre Trennung zwischen den Planungs- und Steuerungssystemen der Fertigung aufzulösen. Um dies zu gewährleisten, besteht das PPS II-System aus lose gekoppelten Services, deren Zusammenwirken das Verhalten des Systems beschreibt. Die Funktionalität des PPS II-Systems orientiert sich am Konzept der prozessnahen Gestaltungsentscheidung, welches die Ausführungszeit, die zu verwendenden Materialien und die einzusetzenden Ressourcen auf Basis verschiedener Abstraktionen erst unmittelbar vor Produktionsbeginn bestimmt. Eine umfangreiche theoretische und praktische Evaluierung bestätigt, dass das PPS II-System auf diese Weise sehr flexibel auf Änderungen reagieren kann. / Today, production companies face big challenges, in particular with regards to flexibility and speed. Their customers want to be served individually in every respect. They want to configure the product individually and receive it as fast as possible. However, they also want to be able to integrate late changes. For this reason, a production company must be able to react to changes in the planning phase as well as in the production phase in a very flexible way. Such changes might be initiated by the customers or they might be necessary due to internal events. Surveys, which analyzed the processes of production companies, have revealed that their production planning and control systems are often not involved if late changes are necessary. This is particularly true, if the changes occur shortly before the production starts. Therefore, system data deviate from the real production procedure often already in the planning phase. An analysis of leading ERP systems and MES carried out in this thesis has shown that the reason for the problems is the limited flexibility of these systems. On the basis of the analysis, this thesis proposes a new concept for a flexible production and control system: the PPC II system. This system should ensure that late changes triggered by internal or external events can be integrated in the production schedule. The architecture of the PPC II system is based on the idea to eliminate the separation between the planning system and the control system. To reach this goal, the system consists of loosely coupled services that are flexibly orches-trated to control production processes. The PPC II system realizes the concept of late order freeze. Process-relevant decisions for the execution time, the used materials, and the resources are made shortly before production starts. A comprehensive theoretical and practical evaluation verifies that the PPC II system is able to react flexible to changes.

aus der Einleitung: ...Ziel ist es, ein wissenschaftlich fundiertes AMM (Agile Maturity Models) zu entwickeln, das jedoch auch in der Praxis anwendbar ist. Um dieses Ziel zu erreichen und die Forschungsfrage zu beantworten, wird mit Hilfe des Design-Science-Research (DSR) ein AMM entwickelt. Für das konkrete Vorgehensmodell wird die DSR-Methode nach Peffers, Tuunanen, Rothenberger und Chatterjee (2007) angewandt. Zunächst werden in der Studie kurz die theoretischen Grundlagen zur Agilität und Reifegradmessung vorgestellt. Der folgende Abschnitt beschäftigt sich mit der DSR-Methode und der iterativen AMM-Entwicklung. Es folgen ein Pre-Test sowie eine Evaluierung des AMM. Abschließend rundet ein Fazit den Beitrag dieser Studie mit Vorschlägen für zukünftige Forschung ab.

Moderne Kraftfahrzeuge werden mit einer Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen ausgestattet um die Sicherheit, die Traktion, die Energieeffzienz, die Agilität und den Komfort noch weiter zu verbessern. Diese Ziele können zu einem Großteil mit einer aktiven Drehmomentverteilung, auch Torque Vectoring genannt, erreicht werden. Dafür sind jedoch Getriebesysteme erforderlich, welche unabhängig vom Fahrzustand und vom Antriebsmoment eine nahezu beliebige Drehmomentverteilung ermöglichen. In der vorliegenden Arbeit werden zunächst Grundlagen zu Getriebesystemen, insbesondere zu Planetengetrieben, und zur Fahrzeugdynamik erläutert. Anschließend wird der Stand der Technik anhand einer Systematik zur Einteilung von aktiven Differenzialgetrieben dargelegt sowie einige Vor- und Nachteile aufgezeigt. Das folgende Kapitel stellt ein Verfahren zur Ermittlung der mechanischen Belastung des aktiven Differenzialgetriebes für beliebige Fahrzeuge und Strecken vor. Damit erfolgt eine Bewertung der bisher bekannten Systeme hinsichtlich Gesamtwirkungsgrad, konstruktiver Aufwand und regelungstechnische Eigenschaften. Im Anschluss wird ein Verfahren zur rechnergestützten Synthese neuer Getriebesysteme beschrieben. Abschließend werden die positiven Auswirkungen der aktiven Drehmomentverteilung auf die Fahrdynamik herausgestellt. Das Ergebnis der Arbeit zeigt drei neue Getriebestrukturen, welche anhand der deffinierten Vergleichskriterien besser sind als alle bekannten Systeme. / Actual passenger cars are equipped with a lot of driver assistant systems to increase safety, traction, efficiency, agility and comfort. These aims can be achieved by a controlled transmission of the engine torque to each driven wheel (active torque distribution, Torque Vectoring). Therefore special gear systems are necessary. In this document firstly the basics on gear systems (planetary gears) and vehicle dynamics are explained. Furthermore the state of the art is shown based on a classification of active differentials and the advantages and disadvantages are envinced. The next chapter describes a method for determining the mechanic load of the active differential for any car and road track. This is used for an evaluation of every differential gear system in view of efficiency, mechanic effort and control properties. The result reveals significant differences between the gear structures. Subsequent a method for a computer synthesis of new gear systems is developped and applied to the demands of a front driven vehicle application. The last chapter points out the positive effects of an active torque distribution on the driving dynamics. As a result of this work three new gear structures are shown which are much better than all existing gear systems in terms of the evaluation properties.

Moderne Kraftfahrzeuge werden mit einer Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen ausgestattet um die Sicherheit, die Traktion, die Energieeffzienz, die Agilität und den Komfort noch weiter zu verbessern. Diese Ziele können zu einem Großteil mit einer aktiven Drehmomentverteilung, auch Torque Vectoring genannt, erreicht werden. Dafür sind jedoch Getriebesysteme erforderlich, welche unabhängig vom Fahrzustand und vom Antriebsmoment eine nahezu beliebige Drehmomentverteilung ermöglichen. In der vorliegenden Arbeit werden zunächst Grundlagen zu Getriebesystemen, insbesondere zu Planetengetrieben, und zur Fahrzeugdynamik erläutert. Anschließend wird der Stand der Technik anhand einer Systematik zur Einteilung von aktiven Differenzialgetrieben dargelegt sowie einige Vor- und Nachteile aufgezeigt. Das folgende Kapitel stellt ein Verfahren zur Ermittlung der mechanischen Belastung des aktiven Differenzialgetriebes für beliebige Fahrzeuge und Strecken vor. Damit erfolgt eine Bewertung der bisher bekannten Systeme hinsichtlich Gesamtwirkungsgrad, konstruktiver Aufwand und regelungstechnische Eigenschaften. Im Anschluss wird ein Verfahren zur rechnergestützten Synthese neuer Getriebesysteme beschrieben. Abschließend werden die positiven Auswirkungen der aktiven Drehmomentverteilung auf die Fahrdynamik herausgestellt. Das Ergebnis der Arbeit zeigt drei neue Getriebestrukturen, welche anhand der deffinierten Vergleichskriterien besser sind als alle bekannten Systeme.:1 Einleitung 2 Grundlagen 2.1 Getriebesysteme 2.2 Fahrdynamik 3 Stand der Technik 3.1 Getriebesysteme 3.2 Fahrdynamikregelung 4 Analyse bekannter Getriebesysteme 4.1 Zeitlicher Verlauf fahrdynamischer Größen 4.2 Systematische Analyse von Planetengetrieben 4.3 Deffinition der Vergleichskriterien 4.4 Differenziallose Systeme 4.5 Differenzialsysteme 4.6 Elektromotorische Systeme 4.7 Sonderbauformen 4.8 Vergleich bekannter Systeme 5 Synthese neuer Getriebestrukturen 5.1 Anforderungen an aktive Differenzialgetriebe 5.2 Manuelle Struktursynthese 5.3 Rechnergestützte Struktursynthese 5.4 Ergebnisse der Struktursynthese 6 Auswirkung von aktiver Drehmomentverteilung auf die Fahrdynamik 6.1 Komplexe Fahrdynamiksimulation 6.2 Steigerung der Traktion 6.3 Steigerung der Agilität 6.4 Steigerung der Fahrstabilität 6.5 Steigerung des Fahrkomforts 6.6 Verringerung des Kraftstoffverbrauches Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis / Actual passenger cars are equipped with a lot of driver assistant systems to increase safety, traction, efficiency, agility and comfort. These aims can be achieved by a controlled transmission of the engine torque to each driven wheel (active torque distribution, Torque Vectoring). Therefore special gear systems are necessary. In this document firstly the basics on gear systems (planetary gears) and vehicle dynamics are explained. Furthermore the state of the art is shown based on a classification of active differentials and the advantages and disadvantages are envinced. The next chapter describes a method for determining the mechanic load of the active differential for any car and road track. This is used for an evaluation of every differential gear system in view of efficiency, mechanic effort and control properties. The result reveals significant differences between the gear structures. Subsequent a method for a computer synthesis of new gear systems is developped and applied to the demands of a front driven vehicle application. The last chapter points out the positive effects of an active torque distribution on the driving dynamics. As a result of this work three new gear structures are shown which are much better than all existing gear systems in terms of the evaluation properties.:1 Einleitung 2 Grundlagen 2.1 Getriebesysteme 2.2 Fahrdynamik 3 Stand der Technik 3.1 Getriebesysteme 3.2 Fahrdynamikregelung 4 Analyse bekannter Getriebesysteme 4.1 Zeitlicher Verlauf fahrdynamischer Größen 4.2 Systematische Analyse von Planetengetrieben 4.3 Deffinition der Vergleichskriterien 4.4 Differenziallose Systeme 4.5 Differenzialsysteme 4.6 Elektromotorische Systeme 4.7 Sonderbauformen 4.8 Vergleich bekannter Systeme 5 Synthese neuer Getriebestrukturen 5.1 Anforderungen an aktive Differenzialgetriebe 5.2 Manuelle Struktursynthese 5.3 Rechnergestützte Struktursynthese 5.4 Ergebnisse der Struktursynthese 6 Auswirkung von aktiver Drehmomentverteilung auf die Fahrdynamik 6.1 Komplexe Fahrdynamiksimulation 6.2 Steigerung der Traktion 6.3 Steigerung der Agilität 6.4 Steigerung der Fahrstabilität 6.5 Steigerung des Fahrkomforts 6.6 Verringerung des Kraftstoffverbrauches Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis