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Enhancing economic efficiency in modular production systems through deep reinforcement learning
(2024)
In times of increasingly complex production processes and volatile customer demands, the production adaptability is crucial for a company's profitability and competitiveness. The ability to cope with rapidly changing customer requirements and unexpected internal and external events guarantees robust and efficient production processes, requiring a dedicated control concept at the shop floor level. Yet in today's practice, conventional control approaches remain in use, which may not keep up with the dynamic behaviour due to their scenario-specific and rigid properties. To address this challenge, deep learning methods were increasingly deployed due to their optimization and scalability properties. However, these approaches were often tested in specific operational applications and focused on technical performance indicators such as order tardiness or total throughput. In this paper, we propose a deep reinforcement learning based production control to optimize combined techno-financial performance measures. Based on pre-defined manufacturing modules that are supplied and operated by multiple agents, positive effects were observed in terms of increased revenue and reduced penalties due to lower throughput times and fewer delayed products. The combined modular and multi-staged approach as well as the distributed decision-making further leverage scalability and transferability to other scenarios.
Künstliche Intelligenz (KI) gewinnt in zahlreichen Branchen rasant an Bedeutung und wird zunehmend auch in Enterprise Resource Planning (ERP)-Systemen als Anwendungsbereich erschlossen. Die Idee, dass Maschinen die kognitiven Fähigkeiten des Menschen imitieren können, indem Wissen durch Lernen auf Basis von Beispielen in Daten, Informationen und Erfahrungen generiert wird, ist heute ein Schlüsselelement der digitalen Transformation. Jedoch charakterisiert der Einsatz von KI in ERP-System einen hohen Komplexitätsgrad, da die KI als Querschnittstechnologie zu verstehen ist, welche in unterschiedlichen Unternehmensbereichen zum Einsatz kommen kann. Auch die Anwendungsgrade können sich dabei erheblich voneinander unterscheiden. Um trotz dieser Komplexität den Einsatz der KI in ERP-Systemen erfassen und systembezogen vergleichen zu können, wurde im Rahmen dieser Studie ein Reifegradmodell entwickelt. Dieses bildet die Ausgangsbasis zur Ermittlung der KI-Reife in ERP-Systemen und grenzt dabei die folgenden vier KI- bzw. systembezogenen Ebenen voneinander ab: 1) Technische Möglichkeiten, 2) Datenreife, 3) Funktionsreife und 4) Erklärfähigkeit des Systems.
Mittelständische Industrieunternehmen setzen für ihre betrieblichen Abläufe Planungs- und Ausführungssysteme ein. Aufgrund der Turbulenzen auf Absatz- und Beschaffungsmärkten kann die Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit dieser Unternehmen nur durch permanente Anpassungen der Organisationsstrukturen und -abläufe erfolgen. In der Praxis zeigt sich eine unzureichende technologische Anpassungsfähigkeit der heute eingesetzten Standardsoftwaresysteme. Diese lassen zwar während der Einführungsphase vielfältige Konfigurationsmöglichkeiten zu, Veränderungen im laufenden Betrieb sind aber meist nur mit großem Aufwand möglich. Hier sind die Softwarehersteller in Zukunft zunehmend gefordert, wandlungsfähige Auftragsabwicklungssysteme zu entwickeln. Über die Entwicklungsphase (Build-Time) hinaus muss auch parallel zur Betriebsphase (Run-Time) der technische Fortschritt aufgrund von geänderten Anforderungen durch entsprechende Softwarereleases synchronisiert werden.
Obwohl Handelsplattformen zunehmend an Bedeutung gewinnen, besteht im deutschsprachigen Raum ein Mangel an umfassenden Marktübersichten. Dadurch fehlt es Verkäufern, potenziellen Plattformbetreibern und Kunden an einer soliden Grundlage für fundierte Entscheidungen. Das ändern wir mit folgendem Beitrag. Erfahren Sie hier das Wichtigste über den rasant wachsenden Markt der Handelsplattformen.
Erhöhung der Wandlungsfähigkeit von ECM-Lösungen unter Verwendung kartographischer Gestaltungsmittel
(2008)
Bei Entscheidungen über abzulösende oder neue Anwendungssysteme kann mit Hilfe funktionaler Anforderungen immer nur der gegenwärtige oder vorhersehbare Bedarf ermittelt werden. In einem turbulenten Umfeld sind die Anwendungssysteme jedoch häufig langere Zeit im Einsatz als die Anforderungen gültig sind, mit Hilfe derer sie ausgewählt wurden. An der Universität Potsdam wird im Rahmen des BMBF-Projektes CHANGE eine Vorgehensweise zur Ermittlung der Zukunftsfähigkeit unternehmensweiter Anwendungssysteme entwickelt, deren wesentliche Merkmale in diesem Beitrag beschrieben werden.
Bei Entscheidungen über abzulösende oder neue Anwendungssysteme kann mit Hilfe funktionaler Anforderungen immer nur der gegenwärtige oder vorhersehbare Bedarf ermittelt werden. In einem turbulenten Umfeld sind die Anwendungssysteme jedoch häufig langere Zeit im Einsatz als die Anforderungen gültig sind, mit Hilfe derer sie ausgewählt wurden. An der Universität Potsdam wird im Rahmen des BMBF-Projektes CHANGE eine Vorgehensweise zur Ermittlung der Zukunftsfähigkeit unternehmensweiter Anwendungssysteme entwickelt, deren wesentliche Merkmale in diesem Beitrag beschrieben werden.
ERP und MES : Teil 3
(2008)
Die Branche der Dienstleistungsunternehmen (Professional Services) hat einige Anforderungen, die sie von den „klassischen“ ERP-Branchen Industrie und Handel unterscheidet. Dieser Beitrag beschreibt einige der aktuellen Herausforderungen dieses immer wichtiger werdenden Wirtschaftszweigs und geht dann am Beispiel eines mittelständischen Ingenieurdienstleisters auf typische Anforderungen dieser Branche, infrage kommende Systeme und das Vorgehen zur Auswahl ein.
ERP-Systeme
(2021)
Neben kleineren, meist automatisierten Update-Aktivitäten zur Fehlerbehebung und zur Steigerung der Performance von ERP-Systemen, gibt es größere Updates mit umfangreicheren Aktualisierungen und Erweiterungen der Software – auch „Updateprojekte“ oder „Upgrades“ genannt. Ein ERP-Upgrade beschreibt einen größeren Änderungsprozess, der die Nutzung neuer Technologien ermöglicht und das System mit (neuen) Geschäftsstrategien in Einklang bringt. Upgrades tragen zur Verbesserung der Software bei und sind klar zu unterscheiden von geringfügigen Änderungen innerhalb einer Version eines ERP-Systems.
Process models are the basic ingredient for many attempts to improve business processes. The graphical depiction of otherwise not observable behavior in an enterprise is one of the most important techniques in the digital society. They help to enable decision making in the design of processes and workflows. Nevertheless it is not easy to correctly model business processes. Some approaches try to detect errors by an automated analysis of the process model. This contribution focuses on the creation of the first model from scratch. Which errors occur most frequently and how can these be avoided?
Process oriented knowledge management focuses on knowledge intensive business processes. For modelling and analysis of these processes the modelling technique KMDL (Knowledge Modeling and Description Language) has been developed. KMDL is a method to describe knowledge flows and conversions along and between business processes. Thereby KMDL identifies existing and utilized information as well as knowledge of individual participants and of the entire company. This research-in-progress contribution introduces a practical example in the field of software engineering, in which KMDL models are evaluated to identify process improvements, e.g. by adding knowledge management activities. Therefore three individual views focussing on selected aspects of interest are introduced.
Already successfully used products or designs, past projects or our own experiences can be the basis for the development of new products. As reference products or existing knowledge, it is reused in the development process and across generations of products. Since further, products are developed in cooperation, the development of new product generations is characterized by knowledge-intensive processes in which information and knowledge are exchanged between different kinds of knowledge carriers. The particular knowledge transfer here describes the identification of knowledge, its transmission from the knowledge carrier to the knowledge receiver, and its application by the knowledge receiver, which includes embodied knowledge of physical products. Initial empirical findings of the quantitative effects regarding the speed of knowledge transfers already have been examined. However, the factors influencing the quality of knowledge transfer to increase the efficiency and effectiveness of knowledge transfer in product development have not yet been examined empirically. Therefore, this paper prepares an experimental setting for the empirical investigation of the quality of knowledge transfers.
Fabriksoftware
(2020)
Immer mehr Konzepte versprechen die Digitale Fabrik, die Industrie 4.0-Fabrik, die Smart Factory usw. Allen ist gemeinsam, dass dahinter der erheblich ausgeweitete Einsatz von vernetzter Software steht. Allein der Begriff Fabriksoftware selbst ist noch nicht definiert bzw. gegenüber nahestehenden Begriffen abgegrenzt. Der vorliegende Beitrag stellt dazu einen für Forschung und Praxis tauglichen Ansatz zur Einordnung von Software in Fertigung und Logistik vor.
Consumer behaviour changes and strategic management decisions are driving adaptations in manufacturing routines. Based on the theory of situational strength, we investigated how contextual and person-related factors influence workers’ adaptation in a two-worker position routine. Contextual factors, like retrieval cues (Study 1), time pressure (Study 2), and convenience (Study 3), were varied. Person-related factors included retentivity, general and routine-specific self-efficacy, and perceived adaptation costs. Dependent variables included various error types and production time before and after adaptation. In each study, 148 participants were trained in a production routine at t1 and executed an adapted routine at t2, one week later. Repeated measures ANOVA for performance at t1 and t2, and MANOVA for performance at t2, revealed that time increased for all groups at t2. For participants in Studies 1 & 2, error rates remained consistent. Retentivity significantly impacted errors at both t1 and t2, emphasising that routine changes in a ‘running business’ take time, regardless of contextual factors. Workers with lower retentivity may require additional support.
Digitization and demographic change are enormous challenges for companies. Learning factories as innovative learning places can help prepare older employees for the digital change but must be designed and configured based on their specific learning requirements. To date, however, there are no particular recommendations to ensure effective age-appropriate training of bluecollar workers in learning factories. Therefore, based on a literature review, design characteristics and attributes of learning factories and learning requirements of older employees are presented. Furthermore, didactical recommendations for realizing age-appropriate learning designs in learning factories and a conceptualized scenario are outlined by synthesizing the findings.
Die Autoren stellen einen Ansatz vor, mit dem das Erfahrungswissen über die Produktionsregelung mit künstlichen neuronalen Netzen so aufgearbeitet und strukturiert werden kann, dass mittels des fallbasierten Schließens für neue Produktionssituationen die geeigneten und entsprechend voreingestellten neuronalen Netze ausgewählt werden können. Aufbauend auf den so gewonnenen Ergebnissen wird ein fallbasiertes System entwickelt.
The increasing demand for software engineers cannot completely be fulfilled by university education and conventional training approaches due to limited capacities. Accordingly, an alternative approach is necessary where potential software engineers are being educated in software engineering skills using new methods. We suggest micro tasks combined with theoretical lessons to overcome existing skill deficits and acquire fast trainable capabilities. This paper addresses the gap between demand and supply of software engineers by introducing an actionoriented and scenario-based didactical approach, which enables non-computer scientists to code. Therein, the learning content is provided in small tasks and embedded in learning factory scenarios. Therefore, different requirements for software engineers from the market side and from an academic viewpoint are analyzed and synthesized into an integrated, yet condensed skills catalogue. This enables the development of training and education units that focus on the most important skills demanded on the market. To achieve this objective, individual learning scenarios are developed. Of course, proper basic skills in coding cannot be learned over night but software programming is also no sorcery.
From employee to expert
(2021)
In the context of the collaborative project Ageing-appropriate, process-oriented and interactive further training in SME (API-KMU), innovative solutions for the challenges of demographic change and digitalisation are being developed for SMEs. To this end, an approach to age-appropriate training will be designed with the help of AR technology. In times of the corona pandemic, a special research design is necessary for the initial survey of the current state in the companies, which will be systematically elaborated in this paper. The results of the previous methodological considerations illustrate the necessity of a mix of methods to generate a deeper insight into the work processes. Video-based retrospective interviews seem to be a suitable instrument to adequately capture the employees' interpretative perspectives on their work activities. In conclusion, the paper identifies specific challenges, such as creating acceptance among employees, open questions, e.g., how a transfer or generalization of the results can succeed, and hypotheses that will have to be tested in the further course of the research process.
Future ERP Systems
(2021)
This paper presents a research agenda on the current generation of ERP systems which was developed based on a literature review on current problems of ERP systems. The problems are presented following the ERP life cycle. In the next step, the identified problems are mapped on a reference architecture model of ERP systems that is an extension of the three-tier architecture model that is widely used in practice. The research agenda is structured according to the reference architecture model and addresses the problems identified regarding data, infrastructure, adaptation, processes, and user interface layer.
Dieses Werk zu Geschäftsprozessmanagement in Wirtschaft und Verwaltung gibt gleichzeitig einen Überblick über den aktuellen Stand der Forschung zu diesem Thema und führt Interessierte wie Studierende oder Praktiker in das Thema und seine Facetten ein. Aktuelle Entwicklungen werden aufgegriffen und vor allem die drei wesentlichen GPM-Blickwinkel Technik, Organisation und Mensch gleichberechtigt behandelt.
Aus Sicht der Forschung werden innovative Methoden zur Modellierung und Analyse von Geschäftsprozessen beschrieben. Aus Sicht der Lehre dient das Buch gleichermaßen als Einstiegslektüre und liefert Ansatzpunkte für die vertiefte Befassung mit einzelnen Aspekten des Geschäftsprozessmanagements. Für die Praxis beschreibt dieses Werk die dort bestehenden konzeptionellen und methodischen Hindernisse des Prozessmanagements und zeigt Wege zur Überwindung dieser Hindernisse. Die vorliegende Auflage wurde gründlich überarbeitet und stark erweitert, u. a. mit Kapiteln zur Simulation und Automatisierung von Geschäftsprozessen.
Dieses Standardwerk zu Geschäftsprozessmanagement in Wirtschaft und Verwaltung gibt gleichzeitig einen Überblick über den aktuellen Stand der Forschung zu diesem Thema und führt Interessierte wie Studierende oder Praktiker in das Thema und seine Facetten ein. Aktuelle Entwicklungen wie Robotic Process Automation und Process Mining werden aufgegriffen. Im Mittelpunkt stehen die drei wesentlichen GPM- Blickwinkel Technik, Organisation und Mensch.
Aus Sicht der Forschung werden innovative Methoden zur Modellierung und Analyse von Geschäftsprozessen beschrieben. Aus Sicht der Lehre dient das Buch als Einstiegslektüre und liefert Ansatzpunkte für die vertiefte Befassung mit einzelnen Aspekten des Geschäftsprozessmanagements. Für die Praxis beschreibt dieses Werk die dort bestehenden konzeptionellen und methodischen Hindernisse des Prozessmanagements und zeigt Wege zur Überwindung dieser Hindernisse. Die vorliegende Auflage wurde vollständig überarbeitet und stark erweitert, u. a. mit neuen Kapiteln zu Software für das Geschäftsprozessmanagement und zum Change Management.
Großer Marktüberblick
(2023)
Der Beratermarkt ist ähnlich undurchsichtig wie der ERP-Markt selbst. Daher veröffentlichen wir in dieser Ausgabe einen umfassenden Marktüberblick zu ERP-Beratungen mit 24 Unternehmen vom Spezialisten zum Generalisten, aber immer fokussiert auf das Thema ERP. Sehr spannend ist z. B. die Bandbreite der Antworten, mit der ERP-Berater den Nutzen von ERP bei der ERP-Auswahl bewerten. Auch Auswahlportale stoßen nicht überall auf große Gegenliebe. Manche Antworten mussten aus Platzgründen leider gekürzt werden. Alle Abonnenten von ERP Management finden die vollständigen Antworten zum Download im Webauftritt.
Handbuch der ERP-Auswahl
(2023)
Einsatzorganisationen, wie z. B. Feuerwehr oder Technisches Hilfs-werk, müssen sehr schnell auf teilweise unbekannte Lagen reagieren und angemessene Hilfeleistung erbringen. Können Handlungsweisen und vorbereitende Maßnahmen dieser Organisationen auf die Störungsbeseitigung in Produktionssystemen übertragen werden? Ein Experiment in einem Cyber-Physischen Produktionssystem geht dieser Frage nach. Es zeigt sich, dass durch die Anwendung geeigneter Handlungsmuster sowohl die Dauer von Störungen als auch die Zeit für die Behebung verkürzt werden können.
Die Digitalisierung von Produktionsprozessen schreitet mit einer hohen Intensität voran. Weiterbildung hat eine hohe Relevanz für betriebliche Transformationsprozesse. Die betriebliche Weiterbildungspraxis ist den aktuellen Herausforderungen der Digitalisierung jedoch nicht gewachsen. Herausforderungen sind Kompetenzlücken der Mitarbeiter, ungewisse Anforderungsprofile und Tätigkeitstypen, demographischer Wandel sowie veraltete didaktische Ansätze. Zudem wird bestehender inhaltlicher und pädagogischer Freiraum bei der Gestaltung von Weiterbildung oftmals nur unzureichend ausgenutzt. Die skizzierte Situation führt dazu, dass der Mehrwert gegenwärtiger Qualifizierungsangebote sowohl für Unternehmen als auch Beschäftigte nicht ausgeschöpft wird. Ausgehend von Veränderungen durch Digitalisierung in der Produktion und deren Auswirkungen auf die Kompetenzentwicklung diskutiert dieser Beitrag Herausforderungen gegenwärtiger betrieblicher Weiterbildung. Er leitet Handlungsempfehlungen ab, die mithilfe von Beispielen gewerkschaftlich unterstützter Weiterbildungspraxis illustriert werden. Im Ergebnis erhalten Interessierte einen Überblick über gegenwärtige Herausforderungen und Handlungsempfehlungen für die Gestaltung und Durchführung von Weiterbildung in Zeiten der Digitalisierung.
Industrie 4.0
(2018)
Industry 4.0, based on increasingly progressive digitalization, is a global phenomenon that affects every part of our work. The Internet of Things (IoT) is pushing the process of automation, culminating in the total autonomy of cyber-physical systems. This process is accompanied by a massive amount of data, information, and new dimensions of flexibility. As the amount of available data increases, their specific timeliness decreases. Mastering Industry 4.0 requires humans to master the new dimensions of information and to adapt to relevant ongoing changes. Intentional forgetting can make a difference in this context, as it discards nonprevailing information and actions in favor of prevailing ones. Intentional forgetting is the basis of any adaptation to change, as it ensures that nonprevailing memory items are not retrieved while prevailing ones are retained. This study presents a novel experimental approach that was introduced in a learning factory (the Research and Application Center Industry 4.0) to investigate intentional forgetting as it applies to production routines. In the first experiment (N = 18), in which the participants collectively performed 3046 routine related actions (t1 = 1402, t2 = 1644), the results showed that highly proceduralized actions were more difficult to forget than actions that were less well-learned. Additionally, we found that the quality of cues that trigger the execution of routine actions had no effect on the extent of intentional forgetting.
Not only the public services are able to ensure the effective and efficient use of e-democracy tools. This contribution points out how a party must be structured to function as a neutral service provider for the citizen to set the results of electronic decision-making processes generally binding. The party provides only the methodology and the technology of decision making. Contents are defined exclusively from the citizens. These contents and voting results are implemented obligatorily in the parliament by the delegates of the party. The electronic democracy contributes, in order to supplement the representative democracy, scalable around direct democratic elements. The citizens can determine all 4 or 5 years with the national elections, how much each political decision has to be affected direct democratically by edemocracy tools. Such an approach is subject to other requirements than a governmental offered service.
Knowledge is more and more a key factor within companies. Nearly 40 percent of all employees are so called "knowledge workers". Distribution and inquest of knowledge within companies are supported by skill management systems. Although not all aspects and potentials of this instrument are yet utilized skill management systems have spread widely within business organizations. This paper summarizes the requirements, scopes and problems for skill management system within the company.
To cope with the already large, and ever increasing, amount of information stored in organizational memory, "forgetting," as an important human memory process, might be transferred to the organizational context. Especially in intentionally planned change processes (e.g., change management), forgetting is an important precondition to impede the recall of obsolete routines and adapt to new strategic objectives accompanied by new organizational routines. We first comprehensively review the literature on the need for organizational forgetting and particularly on accidental vs. intentional forgetting. We discuss the current state of the art of theory and empirical evidence on forgetting from cognitive psychology in order to infer mechanisms applicable to the organizational context. In this respect, we emphasize retrieval theories and the relevance of retrieval cues important for forgetting. Subsequently, we transfer the empirical evidence that the elimination of retrieval cues leads to faster forgetting to the forgetting of organizational routines, as routines are part of organizational memory. We then propose a classification of cues (context, sensory, business process-related cues) that are relevant in the forgetting of routines, and discuss a meta-cue called the "situational strength" cue, which is relevant if cues of an old and a new routine are present simultaneously. Based on the classification as business process-related cues (information, team, task, object cues), we propose mechanisms to accelerate forgetting by eliminating specific cues based on the empirical and theoretical state of the art. We conclude that in intentional organizational change processes, the elimination of cues to accelerate forgetting should be used in change management practices.
To cope with the already large, and ever increasing, amount of information stored in organizational memory, "forgetting," as an important human memory process, might be transferred to the organizational context. Especially in intentionally planned change processes (e.g., change management), forgetting is an important precondition to impede the recall of obsolete routines and adapt to new strategic objectives accompanied by new organizational routines. We first comprehensively review the literature on the need for organizational forgetting and particularly on accidental vs. intentional forgetting. We discuss the current state of the art of theory and empirical evidence on forgetting from cognitive psychology in order to infer mechanisms applicable to the organizational context. In this respect, we emphasize retrieval theories and the relevance of retrieval cues important for forgetting. Subsequently, we transfer the empirical evidence that the elimination of retrieval cues leads to faster forgetting to the forgetting of organizational routines, as routines are part of organizational memory. We then propose a classification of cues (context, sensory, business process-related cues) that are relevant in the forgetting of routines, and discuss a meta-cue called the "situational strength" cue, which is relevant if cues of an old and a new routine are present simultaneously. Based on the classification as business process-related cues (information, team, task, object cues), we propose mechanisms to accelerate forgetting by eliminating specific cues based on the empirical and theoretical state of the art. We conclude that in intentional organizational change processes, the elimination of cues to accelerate forgetting should be used in change management practices.
Enterprise systems have long played an important role in businesses of various sizes. With the increasing complexity of today’s business relationships, specialized application systems are being used more and more. Moreover, emerging technologies such as artificial intelligence are becoming accessible for enterprise systems. This raises the question of the future role of enterprise systems. This minitrack covers novel ideas that contribute to and shape the future role of enterprise systems with five contributions.
Enterprise systems have long played an important role in businesses of various sizes. With the increasing complexity of today’s business relationships, pecialized application systems are being used more and more. Moreover, emerging technologies such as artificial intelligence are becoming accessible for enterprise systems. This raises the question of the future role of enterprise systems. This minitrack covers novel ideas that contribute to and shape the future role of enterprise systems with five contributions.
Investitionsreport MES
(2006)