Regionalized implementation strategy of smart automation within assembly systems in China

Produzierende Unternehmen in aufstrebenden Nationen wie China, sind bestrebt, die Produktivität der Produktion durch eine Verbesserung der Lean Produktion mit disruptiven Technologien zu erreichen. Smart Automation ist dabei eine vielversprechende Lösung, allerdings können Unternehmen aufgrund von mangelnden Ressourcen oft nicht alle Smart Automation Technologien gleichzeitig implementieren. Ebenso beeinflusst eine Vielzahl an Einflussfaktoren, wie z.B. Standortfaktoren. Dementsprechend herausfordernd ist die Auswahl und Priorisierung von Smart Automation Technologien in Form von Einführungsstrategien für produzierende Unternehmen.
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Der Stand der Forschung untersucht nur unzureichend die Analyse der Interdependenzen zwischen Standortfaktoren, Smart Automation Technologien und Key Performance Indikatoren (KPIs). Darüber hinaus mangelt es an einer Methode zur Ableitung der Einführungsstrategie von Smart Automation Technologien unter Berücksichtigung dieser Interdependenzen.
Entsprechend trägt diese Arbeit dazu bei, eine regionalisierte Einführungsstrategie von Smart Automation Technologien in Montagesystemen zu ermöglichen. Zunächst werden die Standortfaktoren, Smart Automation Technologien und KPIs identifiziert. In einem zweiten Schritt werden, mit Hilfe von qualitativen und quantitativen Analysen, die Interdependenzen bestimmt. Anschließend werden diese Interdependenzen auf ein Montagesystem mittels hybrider Modellierung und Simulation übertragen. Im vierten Schritt wird eine regionalisierte Einführungsstrategie durch eine Optimierung und eine Monte-Carlo-Simulation abgeleitet. Die Methodik wurde im Rahmen des deutsch-chinesischen Forschungsprojekts I4TP entwickelt, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt wird. Die Validierung wurde erfolgreich mit einem produzierenden Unternehmen in Beijing durchgeführt.
Die entwickelte Methodik stellt einen neuartigen Ansatz zur Entscheidungsunterstützung bei der Entwicklung einer regionalisierten Einführungsstrategie für Smart Automation Technologien in Montagesystemen dar. Dadurch sind produzierende Unter-nehmen in der Lage, individuelle Einführungsstrategien für disruptive Technologien auf Basis wissenschaftlicher und rationaler Analysen effektiv abzuleiten.

With the concept of Industrie 4.0 and the development of economic globalization, digital manufacturing is one of the worlds’ leading production trends to solve the challenge caused of an environment characterized by volatility, uncertainty, complexity and ambiguity (VUCA). The industrial companies, especially small and medium-sized firms in the emerging countries such as China, are eager to increase productivity through enhancing Lean Production with disruptive technologies. Smart Automation is one of promised solutions aiming to take advantage of advanced information and technologies to enable flexibility and improve production performance. ... mehrHowever, the companies often cannot implement all technologies of Smart Automation at the same time under resource constraint. Meanwhile, it is extremely time and cost consuming to find out which Smart Automation technologies should be given priority to be implemented due to huge amount of variables such as Location Factors and influences on specific production system. Therefore, a proper implementation strategy of Smart Automation is expected.
Current literature insufficiently explores the analysis of interdependencies among Location Factors and Smart Automation technologies as well as KPIs. Furthermore, it is missing a method to derive the implementation strategy of Smart Automation technologies considering those interdependencies.
According to the industrial motivation and the research deficit, this work contributes to develop a regionalized implementation strategy of Smart Automation within assembly systems. First, the specific Location Factors, Smart Automation technologies and KPIs, which are important for China as dynamically developing country, are identified and merged together based on literature review, questionnaire and expert interviews. Second, qualitative and quantitative analysis of interdependencies are conducted to determine the net of impact among Location Factors, Smart Automation technologies and KPIs by experiments and expert interviews of technology providers. Third, the net of impact are transferred to the assembly system based on hybrid modelling and simulation. Subsequently in the fourth part, the regionalized implementation strategy is derived based on the specific conditions of industrial companies with support by optimization and Monte Carlo evaluation. The methodology has been developed in the framework of the Sino-German research project I4TP (“Sino German Industrie 4.0 Factory Automation Plaform”) which is supported by German Federal Ministry of Education and Research (BMBF). The validation has been successfully conducted with an industrial company in Beijing.
The developed methodology introduces a novel approach to make decision support by developing the regionalized implementation strategy of Smart Automation technologies within assembly systems. By applying this methodology the industrial companies are able to effectively derive the tailored implementation sequence of disruptive technologies based on scientifical and rational analysis.