Master - Lehrveranstaltungen am IFF

Der erste Teil der Vorlesung vermittelt die Grundlagen entlang der 4 Stufen der Digitalen Transformation: Digitalisierung, Virtualisierung, Vernetzung und Autonomisierung. Schwerpunkte liegen hier auf ganzheit-lichen Architekturen von Cyber-physischen Systemen sowie relevante Konzepte wie dem digitalen Schatten sowie Zwilling und Industrial IOT-Plattformen, ganzheitliche Fabrikbetriebssysteme und Methoden und Verfahren der künstlichen Intelligenz.
Im zweiten Teil werden die Auswirkungen der Digitalen Transformation auf die Geschäftsmodelle und –prozesse produzierender Unternehmen sowie Konzepte, Methoden und IT-Werkzeuge vorgestellt die in den Systemen zur Anwendung kommen. Im Schwerpunkt werden serviceori-entierte Geschäftsmodellkonzepte diskutiert und kundenzentrierte End2End Prozesse im Auftrags- und Produktionsmanagement erläutert sowie in Grundzügen vermittelt. 

Dozent: Professor Thomas Bauernhansl
Vorlesungskoordination: Issam Dayoub, email: issam.dayoub@ipa.fraunhofer.de

Lehrveranstaltungen:
Cyber-Physische Wertschöfpungssysteme 1: WS 
Cyber-physische Wertschöpfungssysteme 2: SoSe

Der Automatisierungsgrad und –umfang in der Produktion steigt in Richtung zunehmender Stückzahlen. Dies liegt an der immer noch begrenzten Flexibilität automatisierter Systeme. Die Aufwände, ein solches System zu planen, zu programmieren und sicher in Betrieb zu nehmen sind zu hoch, wenn häufige Änderungen in den Produktionsabläufen vorliegen. Heutige Automatisierungssysteme sind durch starre Vorgaben gekennzeichnet und besitzen wenig bis keine Intelligenz oder Fähigkeiten zur Entwicklung von Intelligenz. Eine Automatisierungstechnik, welche die Vielfalt der Produkte und die Flexibilität der Produktionsabläufe einschränkt, behindert somit die Individualisierung der Produktion.

Im Unterschied dazu ist der Mensch aufgrund seiner kognitiven Fähigkeiten zur Reaktion auf unvorhersehbare Ereignisse, zur Planung weiterer Schritte, zum Lernen, zum Sammeln von Erfahrungen und zur Kommunikation mit anderen in der Lage. Während diese Fähigkeiten die Werkstattfertigung zur flexibelsten, anpassungsfähigsten und zuverlässigsten Form der Produktion machen, sind sie ein Grund für die hohen Herstellungskosten in Hochlohnländern und werden daher hauptsächlich in der Kleinserienfertigung, im Prototypenbau oder der Einzelfertigung eingebracht. Die Integration kognitiver Fähigkeiten in die Massenproduktion, um die Anpassung an sich ändernde Anforderungen und Umgebungsbedingungen zu ermöglichen, ist daher eine zentrale Forderung an zukünftige Automatisierungssysteme und Gegenstand dieser Vorlesung. Zum Erreichen einer derartigen Funktionalität müssen Systeme mit Fähigkeiten zur

- Perzeption und Kognition,
- Lernen und Wissensrepräsentation,
- Planung, Entscheidungsfindung und Schlussfolgern, sowie
- Interaktion

ausgestattet sein. Es wird die technische Umsetzung dieser zentralen Fähigkeiten eines kognitiven Systems für Produktionsprozesse behandelt. Dabei werden insbesondere Fragestellungen der Aufnahme und Verarbeitung von Daten und Informationen aus Produktionsprozessen, der Mustererkennung, des maschinellen Lernen, der vorausschauenden Instandhaltung, der Selbstkonfiguration, der Integration autonomer kognitiver Systeme wie bspw. Roboter in die Produktion, der Vernetzung oder der automatischen Prozesssteuerung und –optimierung behandelt.

Dozent: Marco Huber

Lehrveranstaltung: Kognitive Produktionssysteme SoSe

Strategien der Produktion: In dieser Vorlesung werden ausgewählte technisch und organisatorisch orientierte strategische Ansätze vorgestellt, denen heute eine entscheidende Bedeutung bei der Reaktion auf und Gestaltung der Veränderungen zukommt. Mit Hilfe dieser Ansätze wird ein neuer Weg zu einer ganzheitlichen Unternehmensstrategie aufgezeigt, der die strukturelle Entwicklung der Produktion in die Unternehmensstrategie einbindet. Im allgemeinen Teil (Vorlesung 1-4) werden Rahmenbedingungen produzierender Unternehmen dargestellt sowie Grundlagen der strategischen Planung im industriellen Unternehmen erörtert. In den Vorlesungen 5-7 werden verschiedene unternehmensstrategische Ansätze produzierender Unternehmen und deren Auswirkungen vertieft behandelt. Die Vorlesungen 8 bis 10 fokussieren auf Produktionsstrategien im gesamtunternehmerischen Kontext. Abschließend behandeln die Vorlesungen 11 und 12 die Umsetzung von Strategien

Technologien in den Prozessketten des Automobilbaus: Am Beispiel des Automobils werden die bisherigen, theoretisch vermittelten Lehrinhalte der Vorlesung Strategien in der Produktion erörtert. Hierbei bildet das Automobil ein technisch anspruchsvolles komplexes Produkt, dessen Entwicklung und Produktion fundiertes Spezialwissen auf verschiedensten Technologiefeldern voraussetzt. Aber auch die strategische Ausrichtung im Automobilbau spielt zukünftig eine immer wichtigere Rolle. Automobilbau bedeutet daher die Integration von verschiedenen Technologien sowie Strategien zu einem funktionsfähigen und wirtschaftlichen Produkt. Dabei ist die Automobilindustrie sehr funktional organisiert. Eine enge interne Zusammenarbeit mit allen Zulieferern im Automobilbereich ist daher ein entscheidender Erfolgsfaktor für die Marktführerschaft. Schwerpunkte der Vorlesung sind die Wettbewerbssituation im Automobilbau, die Produktplanung, die Produktionsplanung, die Produktentstehung, und das Wertschöpfungsnetzwerk bis hin zu den eingesetzten Technologien. Die Inhalte werden an ausführlichen Beispielen aus der Praxis verdeutlicht. Bestandteil der Vorlesung sind zwei Exkursionen in die Mercedes-Benz Werke Sindelfingen (Fahrzeugwerk) und Untertürkheim (Powertrain bzw. der Antriebsstrang), wo die Studierenden die Produktion hautnah live erleben können.

Dozenten: Professor Thomas Bauernhansl / Jörg Burzer 
Vorlesungskoordination: Michael Harmata, email: michael.harmata@iff.uni-stuttgart.de

Lehrveranstaltungen: 
Strategien der Produktion SoSe und 
Technologien in den Prozessketten des Automobilbaus SoSe

Fabrikplanung 1: Wettbewerbsfähige Unternehmen müssen ihre Fabriken und Produktionen in einem turbulenten Umfeld betreiben und sind daher gezwungen, ihre Strukturen und Prozesse kontinuierlich anzupassen und neu zu gestalten. Diese Anpassungsaufgaben bilden den Rahmen der Fabrikplanung und befassen sich schwerpunktmäßig mit Neu-, Erweiterungs- und Rationalisierungsplanungen. Der Vorlesungsablauf orientiert sich an der allgemeinen Vorgehensweise in der Fabrikplanung, beginnend mit der Standortplanung bis hin zum fertig detaillierten Fabriklayout. In den einzelnen Vorlesungen werden neben den unterschiedlichen Planungsphasen auch die geläufigsten Methoden wie beispielsweise Wertstromanalyse und –design, Closeness-Relationship-Diagramm oder Nutzwertanalyse behandelt. Die Vorstellung praxisnaher Projektbeispiele und das Bearbeiten einer vorlesungsbegleitenden Fallstudie fördern das Verständnis für die theoretischen Methoden, Werkzeuge und Vorgehensweisen.

Fabrikplanung 2: Erfolgreiche Unternehmen verfolgen auf Grund der unterschiedlichen Lebenszyklen von Gebäuden, Betriebsmitteln und Produkten eine kontinuierlichen Anpassung ihrer Produktions-, Logistik- und Organisationsstrukturen. Die bereits aus Fabrikplanung 1 bekannte fabrikplanungsspezifische Vorgehensweise wird im Rahmen der Vorlesung vertieft und mit weiteren Aspekten wie z.B. Planungsdetaillierung, Produktionsnetzwerken, digitalen Planungswerkzeugen und Architekturthemen ergänzt. Neben den fachlichen Schwerpunkten wird in der Vorlesung auch spezifisches Methodenwissen hinsichtlich zwischenmenschlicher Zusammenarbeit vermittelt, um die Basis für eine erfolgreiche Projektarbeit zu legen. Die Vorstellung praxisnaher Projektbeispiele und Bearbeitung vorlesungsnaher Fallbeispiele fördert das Verständnis der erlernten theoretischen Inhalte.

Dozenten: Michael Lickefett / Dr.-Ing. Silke Harleif

Lehrveranstaltungen: 
Fabrikplanung 1: SoSe und
Fabrikplanung 2: WS

Diese Vorlesung vermittelt ein grundlegendes Verständnis zur Auftragsabwicklung sowie Ablaufplanung und -steuerung von Produktionsunternehmen und ihren typischen Praxisproblemen sowie Logistisches Grundverständnis

Inhalte:
Grundlagen der Planung und Steuerung
AM-Funktionen und Methoden
AM-Konfiguration
Auftragsabwicklung und Bevorratungsstratgie
IT-Werkzeuge und Auftragsabwicklung
APS-gestützte Produktionsregelung
Auftragsmanagement-Analyse und -Einführung
Grundlagen des Problemlösens und Changemanagementdie hierfür notwendigen Modelle, Methoden und Abläufe. 

Dozent: Dr.-Ing. Hans-Hermann Wiendahl

Lehrveranstaltungen:
Auftragsmanagement 1: SoSe
Auftragsmanagement 2: WS

Die Studierenden haben nach erfolgreichem Besuch des Moduls ein grundlegendes Verständnis und Kenntnisse der Biomechatronik und des gegenwärtigen Standes der Anwendungen mechatronischer Techniken am Menschen. Insbesondere neue ergonomisch relevante exoskelettäre Strukturen, Rehabilitation von Mitarbeitenden und Orthopädische Fallbeispiele stehen im Fokus. 

Die Lerninhalte werden im Rahmen der Vorlesung aus drei Richtungen betrachtet:

- Die medizinisch-therapeutische Dimension:
  - Vertiefung in Neurobionik und mechatronischer Medizintechnologien am Körper, wie Endo- und Exoprothesen, Orthesen und Rollstühle
  - Steuerungs- und Regelungsprinzipien für Exoskelette werden theoretisch und praktisch mit Lernexoskeletten erarbeitet unter Berücksichtigung der     Sensorik und Aktorik.
- Die moderne präventive Arbeitsschutz-Dimension:
  - Vertiefung zu Erhebung physiologischer Parameter
  - Anwendungswissen zu präventiven Exoskeletten, Anwendungen in der modernen Fabrik.
- Die Entwicklungsdimension:
  - Anwendungsverständnis für in der Medizingeräteentwicklung übliche Entwicklungsmethoden wie  Morphologiematrix, Nutzwertanalyse, V-Modell und GreyBox     und Besonderheiten des Design History Records durch die Medical Device Regulation.
  - Basiswissen Studienmethoden und Evidenzbewertung

Dozenten: Dr. Urs Schneider, Dr.-Ing. Mark Tröster

Lehrveranstaltungen:
Vorlesung Biomechatronik 2: SoSe
Vorlesung/Übung Biomechatronik Anwendungen: WS

Dieses Modul hat die werkstoff- und anwendungs technischen Grundlagen organischer Beschichtungsstoffe und organischer Beschichtungen zum Inhalt. Weiterhin werden die Grundlagen der Polymerchemie als wichtige Basis für das Verständnis der Lackbindemittel berücksichtigt. Es werden die Eigenschaften und die Struktur- Eigenschaftsbeziehungen des Verbundmaterials organische Beschichtung (i.d.R. bestehend aus Pigmenten, Füllstoffen und Bindemitteln) erläutert.
Anhand von Beispielen aus der Praxis werden Einsatzgebiete und -grenzen von organischen Beschichtungsstoffen aufgezeigt. Schwerpunkt ist die Prozesskette Rohstoffe - Lack - (Applikation) - Lackierung mit dem Ziel praktischer Nutzanwendungen.

Dozent: Dr. rer. nat. Michael Hilt 

Lehrveranstaltungen:
Lacke und Pigmente I: WS
Lacke und Pigmente II: SoSe

Diese Lehrveranstaltung vermittelt Studierenden die wesentlichen Theorien, Methoden und praktischen Fähigkeiten die für die Analyse, Bewertung und Verbesserung der Produktqualität in industriellen Umgebungen erforderlich sind. Durch eine Kombination von Vorlesungen und Fallstudien werden die Studierenden ein umfassendes Verständnis von Qualitätsmanagement, statistischen Prozesskontrollmethoden, sowie Qualitätsprüfungs-, Qualitätsprognose-, und 
Qualitätsoptimierungstechniken entwickeln. 

Dozent: Professor Marco Huber

Lehrveranstaltung:
Kognitive Qualitätsprüfung: SoSe 

Die Studierenden
… kennen grundlegende Denkmuster und Handlungsweisen der heutigen Produktionswirtschaften, sind sensibilisiert für den historischen Kontext ihrer Entwicklung und können konkrete Probleme benennen, die sich aus dem derzeitigen Umgang mit ihnen in den Produktionswissenschaften ergeben.
… können Definition, Interpretationen, Herausforderungen und Ansatzpunkte für das Konzept der Nachhaltigkeit mit Bezug zu den Produktionswissenschaften wiedergeben und reflektieren.
… entwickeln einen eigenen Standpunkt für eine nachhaltige Produktion und können diese in Form eines wissenschaftlichen Diskurses argumentativ vertreten.
… können Grundbegriffe und produktionstheoretische Grundüberlegungen zum Konzept der Biointelligenz im Hinblick auf ihren eigenen Standpunkt (s. oben) reflektieren.
… können Entwicklungsmodi der Biologischen Transformation anhand ausgewählter Technologiebeispiele und Managementansätze klassifizieren und selbstständig integrieren.
… konzipieren aktiv die mit der Biointelligenz angestrebte Technologiekonvergenz zwischen Ingenieur-, Informations- und Lebenswissenschaften im Sinne einer normativen, ganzheitlichen Denkweise.

Dozent: Dr.-Ing. Robert Miehe

Lehrveranstaltung: Grundlagen der biointelligenten Produktion SoSe

Die Studierenden können die im industriellen Einsatz üblichen additiven Fertigungsverfahren bewerten, und deren Vor- und Nachteile in Bezug auf konkrete Anwendungsfälle eigenständig analysieren. Die notwendigen digitalen und realen Prozessschritte, welche für eine Bauteilfertigung auf Basis additiver Verfahren notwendig sind, können ausgehend von den geforderten Produkteigenschaften und Fertigungsrandbedingungen definiert werden. Die Studierenden kennen Möglichkeiten und Abläufe der verfügbaren Software-Werkzeuge für die verfahrensgerechte Auslegung von Bauteilen und können diese bedarfsgerecht auswählen und anwenden. Additive Fertigungsprozesse können in Bezug auf Ihre Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit analysiert und bewertet werden. Die Möglichkeiten und Herausforderungen einer industriellen Implementierung der additiven Fertigung sind bekannt und die Studenten sind in der Lage, eigenständig entsprechende Umsetzungen zu erarbeiten und zu bewerten. Dies umfasst auch die eigenständige Analyse der Nutzbarkeit der Technologie für aktuelle, industrielle Anwendungen.

Dozent: Oliver Refle

Lehrveranstaltung: Integration der Additiven Fertigung in industrielle Prozessketten: WS

Wettbewerbsfähige Unternehmen müssen ihre Fabriken und Produktionen in einem turbulenten Umfeld betreiben und sind daher gezwungen, ihre Strukturen und Prozesse kontinuierlich anzupassen und neu zu gestalten. Diese Anpassungsaufgaben bilden den Rahmen der Fabrikplanung und befassen sich schwerpunktmäßig mit Neu-, Erweiterungs- und Rationalisierungsplanungen. Der Vorlesungsablauf orientiert sich an der allgemeinen Vorgehensweise in der Fabrikplanung, beginnend mit der Standortplanung bis hin zum fertig detaillierten Fabriklayout. In den einzelnen Vorlesungen werden neben den unterschiedlichen Planungsphasen auch die geläufigsten Methoden wie beispielsweise Wertstromanalyse und –design, Closeness-Relationship-Diagramm oder Nutzwertanalyse behandelt. Die Vorstellung praxisnaher Projektbeispiele und das Bearbeiten einer vorlesungsbegleitenden Fallstudie fördern das Verständnis für die theoretischen Methoden, Werkzeuge und Vorgehensweisen.

Dozenten: Michael Lickefett / Dr.-Ing. Silke Hartleif

Lehrveranstaltung: Fabrikplanung 1 WS

Die Studierenden 
- kennen typische Gestaltungsfehler im Auftragsmanagement und beherrschen die zentralen Modelle zur ganzheitliche Analyse und Gestaltung. 
- verstehen Beschreibungs- und     Erklärungsmodelle des logistischen Systemverhaltens, können diese zur Logistikanalyse und -gestaltung anwenden und kennen ihre Anwendungsgrenzen.
- kennen die Grundlagen der Auftragsabwicklung nach ERP-Logik.
- verstehen die grundlegend relevanten Auftragsmanagement-Funktionen und -Methoden und können die Wirkbeziehungen auf das Logistikverhalten analysieren.

Dozent: Dr.-Ing. habil. Hans-Hermann Wiendahl 

Lehrveranstaltung: Auftragsmanagement 1: SoSe

Die Vorlesung vermittelt die allgemeinen Grundlagen der Oberflächen- und Beschichtungstechnik. Dabei werden vor allem die industrierelevanten und technologisch interessanten Beschichtungsverfahren aus der Lackiertechnik und auszugsweise aus der Galvanotechnik vorgestellt und besondere Aspekte der Schicht-Funktionalität, Qualität, Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit behandelt. Der Stoff wird darüber hinaus praxisnah durch einen Besuch in den institutseigenen Versuchsfeldern veranschaulicht. Die Einführung in die Beschichtungstechnik behandelt Themen wie Vorbehandlungsverfahren, industrielle Nass- und Pulver- Lackierverfahren und galvanische Abscheideverfahren und die erforderliche Anlagentechnik.

Dozent: Dr. Oliver Tiedje

Lehrveranstaltung: Oberflächen- und Beschichtungstechnik 1: WS