Methodik. zur prozessübergreifenden Integration. der Digitalen Fabrik. der Rechts- und Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät

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Inge Fromm
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1 Methodik zur prozessübergreifenden Integration der Digitalen Fabrik in bestehende Unternehmensstrukturen der Rechts- und Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät des Fachbereichs Wirtschaftswissenschaften der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg zur Erlangung des Doktorgrades Dr. rer. pol. vorgelegt von Herrn Diplom-Wirtschaftsinformatiker Florian Himmler aus Nürnberg

2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsübersicht Inhaltsverzeichnis Abbildungs Verzeichnis Tabellen Verzeichnis I III VIII X Teil A: Einordnung der Forschungsergebnisse 1 1 Einleitung Ausgangssituation und Problemstellung Zielsetzung und Motivation Forschungsdesign Übersicht der verwendeten Publikationen Aufbau der Arbeit 9 2 Grundlagen Datenintegration Anlagen-Engineering Standardisierung und Modularisierung Prozessmodellierung 14 3 Zielsetzungen und Ergebnisse der Publikationen Publikationen WI2013: Literaturanal yse Digitale Fabrik Zielsetzung Ergebnisse IJDST: Software Marktanalyse für die Digitale Fabrik Zielsetzung Ergebnis MKWI2014: Strukturierte Softwareauswahl für die Digitale Fabrik Zielsetzung Ergebnis IECON2014: Funktionsorientiertes Anlagen-Engineering Zielsetzung Ergebnis EMCIS2014: Vorgehensmodell zur Datenintegration Zielsetzung Ergebnis WI2015: Datenintegration mit AutomationML Zielsetzung Ergebnis 23 III

3 3.1.7 SOFSEM2015: Funktionsorientiertes Anforderungsmanagement im Anlagen-Engineering Zielsetzung Ergebnis Expertenbefragung Erhebungsumfang Ergebnisse der Befragung Nutzenpotenziale Erfolgsfaktoren Problemfelder Eingesetzte Software Zusammenfassung 32 4 Zusammenfassung und Ausblick Zusammenfassung der Ergebnisse Limitationen Weiterer Forschungsbedarf 35 Teil B: Publikationen 37 A Die Digitale Fabrik - eine Literaturanalyse 38 A. 1 Einführung 39 A.2 Begriffsdefinition 40 A.3 Literaturanalyse 42 A.3.1 Auswahl der Literaturquellen 42 A.3.2 Identifizierte Literaturquellen 42 A.4 Digitale Fabrik - Status Quo 43 A.4.1 Business-Anforderungen 44 A.4.2 Nutzenpotenziale 45 A.4.3 Erfolgsfaktoren 46 A.4.4 Problemfelder 47 A.4.5 Tatsächlicher Nutzen 48 A.5 Diskussion 49 A.6 Zusammenfassung 51 B The Digital Factory: A Reference Process based Software Market Analysis 52 B.l Introduction 53 B.2 Related W ork 54 B.3 Digital Factory Reference Process Model 54 B.4 Classification Model for a Software Market Analysis 57 B.5 Analysis Result Evaluation 59 B.5.1 Process Coverage Perspective 59 B.5.2 Functionality Coverage Perspective 61 IV

4 B.5.3 Software Supplier Perspective 62 B.6 Structured Software Selection Approach 64 B.7 Conclusion 66 B.8 Acknowledgements 67 C A Structured Software Selection Approach for the Digital Factory 68 C. 1 Introduction 69 C.2 Related Work 70 C.3 Software Selection Approach 72 C.3.1 Basic Concept 72 C.3.2 Use Cases 73 C Consumer Use Cases 74 C Supplier Use Cases 79 C.4 Prototype 80 D E C.5 Conclusion 82 Function-Based Engineering Framework for the Standardization of Industrial Plants 84 D. 1 Introduction 85 D.2 State of the Art 86 D.3 Methodology 88 D.3.1 Case Study Analysis 88 D.3.2 Concept Development 89 D.4 Findings of the Case Study Analysis 89 D.4.1 Hierarchical Plant Breakdown Structure 90 D.4.2 Flexibilization of Modules 90 D.4.3 Organizational Implementation 91 D.4.4 Active Management Support 91 D.4.5 Integration of Business Functions and Organizational Levels 91 D.4.6 Modularization and Standardization at a Functional Level 92 D.5 Function-Based Engineering Framework 92 D.5.1 Basic Concept 93 D.5.2 Object Model 95 D.5.3 Evaluation 98 D.6 Limitations 99 D.6.1 Case Study Analysis 99 D.6.2 Function-Based Engineering Framework 100 D.7 Conclusion 100 A Process Driven Data Integration Framework - Towards Integrated System Landscapes for the Digital Factory 102 E.l Introduction 103 E.2 Related Work 104 V

5 F G E.3 Data Integration Approach 105 E.3.1 Current Landscapes 105 E.3.2 Target Landscapes 106 E.3.3 Data Integration Framework 108 E Rough Analysis E Detailed Analysis..110 E Target Definition 113 E Result Evaluation Metrics 115 E.4 Gase Study 117 E.5 Conclusion 122 Function Based Engineering with AutomationML - Towards Better Standardization and Seamless Process Integration in Plant Engineering 124 Fl Introduction 125 F. 2 Related W ork 126 F.3 Integrated and Function-Based Engineering with AML 127 F.3.1 Function-Based Standardization Framework 127 F.3.2 Integrated Engineering based on AML 130 F.3.3 AML Concept 132 F Basic Definitions 133 F Separation of Master Data and Project Data 133 F Representation of Cardinalities 135 F Representation of Constraints 135 F Mapping of Attributes with the same Semantic 135 F Representation of Ports and Interfaces 136 F Representation of Documents 136 F Support of the Plant Realization Process 136 F.4 Case Study 136 F.4.1 Sector Independent Case Study 137 F.4.2 Automotive-Specific Case Study 139 F.4.3 Evaluation 141 F.5 Conclusion 143 Function Based Requirements Engineering and Design - Towards Efficient and Transparent Plant Engineering 144 G.l Introduction 145 G.2 Related Work 146 G.3 Traditional Requirements Management in Plant Engineering 147 G.4 Function Based Requirements Management 149 G.4.1 Basic Concept 149 G.4.2 Benefits of the Concept 153 G.5 Case Study 154 VI

6 G.6 Conclusion 159 Literaturverzeichnis 160 Anhang 175 Anhang A. Vollständige Publikationsliste 175 Anhang B. Interviewleitfaden für Expertenbefragung 177 Anhang C. Auswahllisten für Expertenbefragung 180 VII

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