Resilienzorientierte Gestaltung von Wertschöpfungssystemen durch die additive Fertigung

Die Arbeit untersucht die additive Fertigung zur Steigerung der Resilienz in Wertschöpfungssystemen. Die drei entwickelten Module identifizieren Gestaltungselemente und analysieren die Systemresilienz auf qualitativer sowie quantitativer Ebene. Hierfür dienen eine Bewertungssystematik sowie ein Simulationsmodell. Die Ergebnisse zeigen, dass die additive Fertigung die Auswirkung von Störungen reduzieren und die Widerstandsfähigkeit erhöhen kann.

Das verstärkte Auftreten verschiedenartiger Krisen trifft produzierende Unternehmen mit stark international fragmentierten Wertschöpfungssystemen. Daraus lässt sich der Bedarf an Maßnahmen zur temporären Stabilisierung von Krisensituationen ableiten, der durch die Potenziale der additiven Fertigung adressiert werden kann. In dieser Arbeit wurde eine methodische Vorgehensweise zur resilienzorientierten Gestaltung von Wertschöpfungssystemen durch die additive Fertigung entwickelt. Die drei Module der methodischen Vorgehensweise dienen dazu, relevante Informationen strukturiert zu erfassen und im Sinne der Resilienzsteigerung zu verarbeiten. Modul I analysiert den Status quo und identifiziert die Gestaltungselemente. Dazu werden zunächst der Betrachtungsraum und die Eignung der einzubeziehenden Produkte, deren Prozesse und Systemumgebung spezifiziert. Im nächsten Schritt werden die resilienzrelevanten Eigenschaften der additiven Fertigung sowie Indikatoren herausgearbeitet. Modul II entwickelt eine konzeptionelle Systematik zur qualitativen Analyse der Systemresilienz, strukturiert die Abhängigkeiten der identifizierten Elemente und bewertet ihren Einfluss qualitativ. Modul III befasst sich mit der Entwicklung eines Simulationsmodells zur quantitativen Analyse der Systemresilienz. Hierfür werden Szenarien von Störungen simuliert, die sich in ihrer Ausprägung, Reichweite, ihren Zugangspunkten und ihrem Zeithorizont unterscheiden. Anhand der Ergebnisse der Simulation wird der zeitliche Verlauf zuvor festgelegter Kennzahlen visualisiert. Diese Arbeit zeigt, dass sich die additive Fertigung zur Reduzierung von Produktions- und Nachfragestörungen durch die Gestaltung von Wertschöpfungssystemen und zur Resilienzsteigerung eignet.