Arbeitspakete
AP 1 – Entwicklung eines Störungsmodells
Ziel dieses Arbeitspaketes (AP) ist es, ein einheitliches Verständnis von Risiken und sich potentiell manifestierenden Störungen in der Produktion zu schaffen sowie ein formales Modell zu entwickeln. Durch das zu entwickelnde Modell können Störungen erfasst, modelliert und im weiteren Verlauf die Auswirkungen sowie Gegenmaßnahmen anhand von Simulationen bewertet werden.
Mithilfe des Störungsmodells werden die Auswirkungen potenzieller Schocks auf die vulnerablen Stellen eines Produktionsunternehmens beschrieben ohne dabei die auslösenden Schocks explizit zu modellieren. Die Ergebnisse des ersten APs sind identifizierte Risiken mit bewerteter Eintrittswahrscheinlichkeit und klassifizierte Störungen, die in ein Störungsmodell überführt werden.
Zunächst werden interne Schwachstellen des Produktionssystems und spezifische Vulnerabilitäten der Unternehmen identifiziert, die den Betriebsablauf negativ beeinflussen können. Dazu gehören beispielsweise zentrale Maschinen, kritische Rohstoffe und Schlüsselpersonen mit entscheidender Expertise. Ein speziell entwickelter Fragebogen unterstützt die beteiligten Unternehmen dabei, ihre bekannten Schwachstellen zu erfassen. Diese werden anschließend durch wissenschaftlich fundierte Erkenntnisse ergänzt, thematisch geclustert und in einem Feedbackworkshop präsentiert. Die Ergebnisse werden schließlich von den einzelnen Unternehmen evaluiert.
Folgend werden jene Ereignisse und Entwicklungen beschrieben, die identifizierte Schwachstellen aktivieren und den Produktionsprozess beeinträchtigen können. Störungen werden hinsichtlich ihrer Eintrittswahrscheinlichkeit, Dauer und Intensität beschrieben und in verschiedene Klassen eingeteilt. Zudem wird berücksichtigt, dass Störungen häufig gemeinsam auftreten und komplexe, vernetzte Szenarien erzeugen. Solche Störungen können z. B. Materialengpässe, verspätete Lieferungen, Personalausfälle oder Maschinenstillstände sein. Ausgewählte Störungen, die die Zielerreichung in der Produktion gefährden, werden als unternehmensrelevante Risiken bewertet – entweder qualitativ durch Experteneinschätzungen oder quantitativ auf Basis von Datenmustern.
Auf Grundlage der identifizierten und bewerteten Störungen wird ein formales Störungsmodell entwickelt. Dieses Modell beschreibt semantisch eindeutig und parametrisiert die Eigenschaften der Störungen sowie ihre Auswirkungen auf das Produktionssystem. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Schocks selbst – wie etwa ein Brand beim Lieferanten oder ein weltweiter Materialmangel – nicht explizit im Modell enthalten sein müssen. Entscheidend ist vielmehr, wie diese Schocks die zuvor identifizierten Schwachstellen im Unternehmen beeinflussen. Das Modell bildet damit die Grundlage für die spätere Simulation verschiedener Störungsszenarien.
AP 2 – Produktionssystem‑Konfigurator & Resilienz‑Check‑Up
In diesem AP wird eine Systematik zur Ermittlung des vorhandenen Ist-Resilienz-Grad der Anwenderunternehmen entwickelt. Dazu müssen die Elemente eines Produktionssystems methodisch im Rahmen eines Produktionsmodell-Konfigurator modelliert werden (Teilziel 1). Dieser ermöglicht es den Anwenderunternehmen die verschiedenen Elemente ihres individuellen Produktionssystems zu modellieren und zu konfigurieren (Bsp.: Anzahl Arbeitsstationen, Anzahl und Kompetenz vorhandener Ressourcen, Beschaffungsstrukturen, etc.).
Hier ist zu untersuchen, in welcher Detailtiefe das Produktionsunternehmen zu modellieren ist, um die Störungsauswirkungen hinreichend quantifizieren zu können. Anhand eines ausgewählten Anwendungsunternehmens werden die Elemente Mensch, Arbeitsmittel, Arbeitsgegenstände, Arbeitsumgebung, Arbeitsaufgabe und Arbeitsorganisation des Produktionssystems datenbasiert analysiert. Mithilfe von Verfahren aus dem Bereich Data Analytics werden unter anderem Materialverwendungen anhand von Strukturstücklisten, Lieferstrukturen und das Beschaffungsnetzwerks anhand von Bestelldaten sowie Anlagenverfügbarkeiten durch Produktionsdaten ermittelt. Aus der Datenanalyse entstehen die Input- und Systemdaten für den Produktionsmodell-Konfigurator. Das dabei entwickelte datenbasierte Vorgehen wird anschließend anhand der Daten von mindestens zwei weiteren Anwendungspartnern angewandt. Zur weiteren Evaluation der Modellgüte wird diese quantitative Ermittlung der Eingaben für das Produktionsmodell mit einer qualitativen Ermittlung verglichen. Für die qualitative Ermittlung werden Leitfragen entwickelt, die mittels Expertenschätzungen beantwortet werden. Das Produktionsmodell bildet die Ausgangsbasis für die Simulation in AP 3.
Für das zweite Teilziel (Resilienz-Check-Up) wird der vergangene und aktuelle Umgang mit Unsicherheiten bei den Anwenderunternehmen untersucht und die vorhandenen Risiko-Managementsysteme und -Maßnahmen verglichen. Dabei ist sowohl die Anpassungs- und Veränderungsfähigkeit der Unternehmen zu betrachten, als auch die Leistungsentwicklung bei vergangenen Schocks. Zur Ermittlung des Ist-Resilienz-Grads wird eine standardisierte und übertragbare Bewertungslogik angelehnt an die ISO 22316 aufgebaut. Dazu wird die Resilienz bei vergangenen Schocks und die vorhandene Veränderungsfähigkeit eines Unternehmens beurteilt. Bereits eingeführte Maßnahmen zur Steigerung der Anpassungs- und Veränderungsfähigkeit eines Unternehmens werden betrachtet und diese den existierenden Arten (Flexibilität, Wandlungsfähigkeit, Robustheit und Resilienz) zugeordnet. Darüber hinaus werden die Informationsflüsse und Handlungskompetenzen von der Management- bis zur Arbeitssystem-Ebene innerhalb der Anwendungsszenarien betrachtet und insbesondere auch die Risiko-Wahrnehmung bei den Mitarbeitenden untersucht. Dadurch kann der Status Quo der Agilität der Organisationen beurteilt und die Akzeptanz bei der Implementierung eines Resilienz-Managements gefördert werden.
Als Ergebnisse des zweiten APs geht der Produktionsmodell-Konfigurator zur schematischen Modellierung der Produktionsunternehmen sowie eine Systematik zur Bewertung des Ist-Resilienz-Grad der Anwenderunternehmen für die spätere Simulation der Störungsszenarien hervor.
AP 3 – Simulation & Resilienz‑Baukasten
Das übergeordnete Ziel von AP 3 besteht darin, einen Resilienz-Baukasten aufzubauen, der Produktionsunternehmen Maßnahmen zur Steigerung der Anpassungs- und Veränderungsfähigkeit in Abhängigkeit der Produktionsstruktur, vorliegender Vulnerabilitäten und abzusichernder Schocks respektive Störungen bereitstellt. Um dieses übergeordnete Ziel zu erreichen, werden für das Vorgehen innerhalb von AP 3 vier Teilziele definiert.
Zunächst werden entsprechende Störungsszenarien simuliert und sowohl resultierende produktionssystemspezifische Auswirkungen quantifiziert als auch die Wirkung kompensierender Maßnahmen mit dem Ziel der Steigerung der Anpassungs- und Veränderungsfähigkeit evaluiert.
Das Vorgehen zur Erstellung eines Simulationsmodells orientiert sich dabei an der Literatur. Anhand der quantifizierten Auswirkungen, der Eintrittswahrscheinlichkeit von betrachteten Störungen sowie deren Wirkungsdauer wird das Risikoportfolio als zweites Teilziel entwickelt. Ergänzend um die simulativ untersuchte Wirksamkeit von Maßnahmen zur Steigerung der Anpassungsfähigkeit werden diese zu einem Resilienz-Baukasten konsolidiert. Dadurch wird das dritte Teilziel erreicht.
Abschließend besteht das vierte Teilziel darin, Voraussetzungen für eine entsprechend agile und anpassungsfähige Organisation zu identifizieren, um die notwendige Akzeptanz auf allen Unternehmensebenen (strategisch, taktisch und operativ) zu unterstützen.
AP 4 – Iteratives Resilienz‑Management & Resilienz‑Cockpit
Das übergeordnete Ziel von AP 4 besteht darin, ein iteratives Resilienz-Managementsystem zu entwickeln, das Produktionsunternehmen langfristig dazu befähigt, eine agile, anpassungsfähige und damit resiliente Organisationsstruktur aufzubauen. Um dieses übergeordnete Ziel zu erreichen, werden für das Vorgehen innerhalb von AP 4 zwei Teilziele definiert.
Es wird sowohl ein Anwendungstool für ein iteratives Resilienz-Managementsystem (Teilziel 1) als auch ein Resilienz-Cockpit zur Visualisierung des Resilienz-Grads und Prognose von Störungen (Teilziel 2) entwickelt. Das zu implementierende Resilienz-Managementsystem ist iterativ durch die in den vorherigen APs entwickelten Schritte anzuwenden, da sich durch veränderte Umweltfaktoren die Eintrittswahrscheinlichkeiten der Störungen ändern oder durch eine gesteigerte Resilienz die Auswirkungen der Störungen reduzieren können. Dafür wird das bestehende Simulationsmodell (SM) in ein Anwendungstool überführt. Die Eingaben im Produktionsmodell-Konfigurator sind dabei je Simulationsiteration dynamisch und abhängig von dem aktuellen Zustand und bereits eingeführter Maßnahmen anzupassen. Mithilfe des SM können die Auswirkungen simuliert und anschließend anhand des Störungsportfolios bewertet werden. Ausgehend vom Störungsportfolio kann der Resilienz-Grad eines Unternehmens ermittelt werden. Das Resilienz-Managementsystem wird durch eine kontinuierliche Visualisierungsapplikation mithilfe eines digitalen Resilienz-Cockpits unterstützt. Am Beispiel eines Anwendungspartners wird das Resilienz-Cockpit durch geeignete Schnittstellen in die bestehende Dateninfrastruktur integriert. Das Resilienz-Cockpit dient der Visualisierung der Input- und Systemdaten des Produktionssystems sowie von zu definierenden Leistungskennzahlen, um die drei Faktoren der organisationalen Resilienz zu unterstützen.
Durch die Visualisierung im Rahmen des Resilienz-Cockpits und die Möglichkeit der Störungssimulation im Anwendungstools werden den Unternehmen Möglichkeiten geschaffen das Resilienz-Management transparent in allen Unternehmensebenen zu verankern.
AP 5 – Evaluation, Validierung & Ergebnistransfer
Das übergeordnete Ziel von AP 5 besteht in der Validierung und Evaluation sowie dem Test und Transfer der generierten Ergebnisse. Um dieses übergeordnete Ziel zu erreichen, werden für das Vorgehen innerhalb von AP 5 zwei Teilziele definiert.
Das erste Teilziel besteht in der fortlaufenden Validierung und Evaluation von Projektergebnissen durch die Anwendungsunternehmen. Auf diese Weise wird in Anlehnung an den agilen Projektmanagementansatz Transparenz geschaffen, ein kontinuierlicher Verbesserungsprozess eingeleitet, der Bedarf an Flexibilität abgeleitet und schließlich die Ergebnisqualität gesichert.
Außerdem werden die Ergebnisse im Kontext des zweiten Teilziels unter anderem durch die Arbeitskreise der assoziierten Partner weitreichend in die Industrie transferiert und darüber hinaus in der Wissenschaft veröffentlicht. Die Vertretung des Konsortiums nach außen umfasst den Kontakt mit weiteren Interessengruppen wie Vertretern aus Politik und Presse sowie die Repräsentation des Projekts. Dies trägt zur wirksamen Verbreitung der Ergebnisse im Rahmen von Maßnahmen zu Transfer und Öffentlichkeitsarbeit bei.