Abstract
Cyber-physische Systeme gelten aktuell als Allheilmittel im Wettstreit um die globale Wettbewerbsfähigkeit, doch sie können die Systemkomplexität erhöhen. Die existierenden Komplexitätsmanagement-Strategien beruhen auf Vermeidung, Vorbeugung und Reduktion. In Literatur und Praxis gibt es allerdings keinen Konsens darüber, wie Komplexität in der Produktion zu definieren, zu modellieren und empirisch zu messen ist. Basierend auf einer Analyse der vorhandenen Literatur zum Thema Komplexitätsmanagement stellt dieser Beitrag einen neuen Ansatz zur Bewertung von Komplexität vor.
Summary
Cyber-physical systems are currently seen as a panacea to global competitiveness but they might increase system complexity. Avoidance, prevention and reduction are the existing strategies for managing complexity in production. Yet, there is lack of clear consensus in literature and practice with regards to definition, modeling and measurement of complexity in production. The following work analyzes the existing complexity management literature and provides a framework to measure complexity.
About the authors
Prof. Dr.-Ing. Boris Brinzer, geb. 1965, ist Leiter des Kompetenzzentrums Moderne Produktionssysteme (KMP), einer Kooperation der Hochschule Mannheim und der Unternehmen ABB Stotz-Kontakt GmbH, Daimler AG, Heidelberger Druckmaschinen AG, John Deere Werke Mannheim und ADM WILD Europe GmbH & Co. KG. Nach dem Studium der Technischen Kybernetik in Stuttgart und Madison/USA war Hr. Brinzer als Fertigungsingenieur, Fabrikplaner und Logistikleiter in der Industrie tätig. Danach promovierte er über Produktionsregelung für die variantenreiche Serienproduktion. Seit 2005 ist er Professor für Produktionstechnik und -management an der Hochschule Mannheim.
Amardeep Banerjee, geb. 1987, war langjährig als Ingenieur im Industrial Engineering bei Fa. Force Motors und als Fertigungsingenieur bei Fa. Thermax in Indien tätig. Anschließend nahm er ein Masterstudium in Production Systems Engineering an der RWTH Aachen auf, das er 2014 abschloss. Danach wurde er Mitarbeiter am Kompetenzzentrum Moderne Produktionssysteme, Hochschule Mannheim. Herr Banerjee erhielt DAAD-Stipendien für herausragende Leistungen in den Jahren 2012 und 2013.
Literatur
1 Kersten, W.; Koeppen, B.; Meyer, C. M.; Kern, E.: Reduktion der Prozesskomplexität durch Modularisierung. Industrie Management 21 (2005) 4, S. 11–14Search in Google Scholar
2 Syska, A.: Produktionsmanagement: das A–Z wichtiger Methoden und Konzepte für die Produktion von heute. Gabler Verlag, Wiesbaden 2006, S. 75–78 DOI: 10.1007/978-3-8349-9091-4_2710.1007/978-3-8349-9091-4_27Search in Google Scholar
3 Tücks, G.; Fuchs, S.; Ortlinghaus, P.: Komplexität in der Fertigung beherrschen. Complexity Management Journal 1 (2011) 1, S. 9–14Search in Google Scholar
4 acatech (Hrsg.): Cyber-Physical System, Driving Force for Innovation in Mobility, Health, Energy and Production. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2011, S. 11–26Search in Google Scholar
5 Geisberger, E.; Broy, M.: agendaCPS – Integrierte Forschungsagenda Cyber-Physical Systems (acatec Studie). Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2012 S. 29710.1007/978-3-642-29099-2Search in Google Scholar
6 Geisberger, E.; Broy, M. (Hrsg.): Living in a Networked World – Integrated Research Agenda Cyber-Physical Systems (agendaCPS) (acatech STUDY). Herbert Utz Verlag, München 2014Search in Google Scholar
7 VDMA (Hrsg.): Industrie 4.0 konkret – Lösungen für die industrielle Praxis. Forum Industrie 4.0, Auflage 2016, S. 3–54Search in Google Scholar
8 Alvesson, M.; Deetz, S.: Critical Theory and Postmodernism Approaches to Organizational Studies (Kapitel 7). In: Clegg, S. R.; Hardy, C.; Lawrence, T. B.; Nord, W. R. (Hrsg.): The SAGE Handbook of Organization Studies. SAGE-Verlag, Thousand Oaks, Californien, 2006 DOI: 10.4135/9781848608030.n810.4135/9781848608030.n8Search in Google Scholar
9 De Toni, A. F.; Nardini, A.; Nonino, F.; Zanutto, G.: Complexity Measures in Manufacturing Systems. In: Proceedings of the European Conference on Complex Systems, Paris, 2005, S. 1–20Search in Google Scholar
10 Merchant, M. E.: The Future of Manufacturing. In: Shell, R. L.; Hall, E. L. (Hrsg.): Handbook of Industrial Automation. Marcel Dekker, Inc., New York 2000 DOI: 10.1201/9780203908587.ch6.110.1201/9780203908587.ch6.1Search in Google Scholar
11 Satchell, P.: Innovation and Automation. Ashgate Publishing Limited, Aldershot 1998Search in Google Scholar
12 Parasuraman, R.; Sheridan, T. B.; Wickens, C. D.: A Model for Types and Levels of Human Interaction with Automation. IEEE Transactions on System, Man and Cybernetics – Part A: Systems and Humans, 30 (2000) 3, S. 286–29610.1109/3468.844354Search in Google Scholar PubMed
13 Harlin, U.: Towards Strategic Disturbance Management in Advanced Manufacturing Systems. Diss., Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden, 2000Search in Google Scholar
14 Lee, E.: Cyber Physical Systems: Design Challenges. Invited Paper, 11th IEEE International Symposium on Object Oriented Real-Time Distributed Computing (ISORC), Orlando, 2008, S. 363–36910.1109/ISORC.2008.25Search in Google Scholar
15 acatech (Hrsg.): Cyber-Physical Systems: Innovationsmotoren für Mobilität, Gesundheit, Energie und Produktion. (acatech Position). Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2011, S. 13Search in Google Scholar
16 Akkaya, I.; Lin, Y.; Lee, E. A.: Modeling and Simulation of Network Aspects for Distributed Cyber-Physical Energy Systems. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2015, S. 1–23 DOI: 10.1007/978-3-662-45928-7_110.1007/978-3-662-45928-7_1Search in Google Scholar
17 Berggren, C.: Lean Production – The End of History. Work Employment and Society 7 (1993) 2, S. 163–188Search in Google Scholar
18 Monostori, L.: Cyber-physical Production Systems: Roots, Expectations and R & D Challenges. Variety Management in Manufacturing. In: Proceedings of the 47th CIRP Conference on Manufacturing Systems, Procedia CIRP 17, 2014, S. 9–13Search in Google Scholar
19 Lloyd, S.: Measures of complexity: a non-exhaustive list. IEEE Control Systems Magazine 21 (2001) 4, S. 7–810.1109/MCS.2001.939938Search in Google Scholar
20 Clark, J. B.; Jacques, D. R.: Practical Measurement of Complexity in Dynamic Systems. In: Proceedings of the Conference on Systems Engineering Research, Procedia Computer Science, Volume 8, 2012, S. 14–21 DOI: 10.1016/j.procs.2012.01.00810.1016/j.procs.2012.01.008Search in Google Scholar
21 Levy, D. L.: Applications and Limitations of Complexity Theory in Organization Theory and Strategy. In: Rabin, J.; Miller, G. I.; Hildreth, W. B. (Hrsg.): Handbook of Strategic Management, Marcel Dekker, New York 2000, S. 67–8410.4324/9781482270259-3Search in Google Scholar
22 Abu el Ata, N.; Perks, M. J.: Solving the Dynamic Complexity Dilemma Predictive and Prescriptive Business Management: Answering the Need for a New Paradigm. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2014, S. 237–24510.1007/978-3-642-54310-4_22Search in Google Scholar
23 Sivadasan, S.; Efstathiou, J.; Frizellee, G.; Shirazi, R.; Calinescu, A.: An Information-Theoretic Methodology for Measuring the Operational Complexity of Supplier-Customer Systems. International Journal of Operations and Production Management 22 (2002) 1, S. 80–10210.1108/01443570210412088Search in Google Scholar
24 Kumari, M.; Kulkarni, M. S.: A Complexity Based Look-ahead Mechanism for Shop Floor Decision Making. In: Proceedings of the 48th CIRP Conference on Manufacturing Systems, Procedia CIRP, Volume 41, 2016, S. 63–68 DOI: 10.1016/j.procir.2015.12.03210.1016/j.procir.2015.12.032Search in Google Scholar
25 Gu, C.; He, Y.; Han, X.: Reliability-oriented Complexity Analysis of Manufacturing Systems Based on Fuzzy Axiomatic Domain Mapping. In: Proceedings of the 10th International Conference on Axiomatic Design (ICAD2016), Procedia CIRP, Volume 53, 2016, S. 130–135 DOI: 10.1016/j.procir.2016.06.09710.1016/j.procir.2016.06.097Search in Google Scholar
26 Mattsson, S.; Fasth, A.; Stahre, J.; Karlsson, M; Dencker, K.; Gullander, P.; Davidsson, A.: Validation of the Complexity Index Method at Three Manufacturing Companies. IEEE International Symposium on Assembly and Manufacturing (ISAM), Xián, July 30–Aug. 2, 2013, S. 55–57 DOI: 10.1109/isam.2013.664348710.1109/isam.2013.6643487Search in Google Scholar
27 Mattsson, S.; Tarrar, M.; Fast-Berglund, A.: Perceived Production Complexity – Understanding more than Parts of a System. International Journal of Production Research 54 (2016) 20, S. 1–910.1080/00207543.2016.1154210Search in Google Scholar
28 Windt, K.; Philipp,T.; Böse, F.: Complexity Cube for Characterization of Complex Production Systems. International Journal of Computer Integrated Manufacturing 21 (2008) 2, S. 195–20010.1080/09511920701607725Search in Google Scholar
29 El Maraghy, W.; ElMaraghy, H.; Tomiyama, T.; Monostori, L.: Complexity in Engineering Design and Manufacturing. CIRP Annals – Manufacturing Technology 61 (2012) 2, S. 793–81410.1016/j.cirp.2012.05.001Search in Google Scholar
30 Deshmukh, A. V.; Talavage, J. J.; Barash, M. M.: Complexity in Manufacturing Systems – Part 1: Analysis of Static Complexity. IIE Transactions 30 (1999) 7, S. 645–65510.1080/07408179808966508Search in Google Scholar
31 Calinescu, A.; Efstathiou, J.; Sivadasan, S; Schirn, J.; Huatuco, H.; Delfa, L: Complexity in Manufacturing: An Information Theoretic Approach. Paper Presented at the International Conference on Complex Systems and Complexity in Manufacturing, Warwick, UK, 2000, S. 30–44Search in Google Scholar
32 Kluth, A.; Jäger, J.; Schatz, A.; Bauernhansl, T.: Evaluation of Complexity Management Systems – Systematical and Maturitybased Approach. Variety Management in Manufacturing. In: Proceedings of the 47th CIRP Conference on Manufacturing Systems, Procedia CIRP, Volume 17, 2014, S. 224–229Search in Google Scholar
33 Ashby, W. R.: Requisite Variety and its Implications for the Control of Complex Systems. Cybernetica 1 (1958) 2, S. 83–9910.1007/978-1-4899-0718-9_28Search in Google Scholar
34 Ohno, T.: Toyota Production System: Beyond Large-scale Production. Productivity Inc., Portland, 1988Search in Google Scholar
35 Frohm, J. K.; Harsvall, A.; Hassnert, M.: System Perspective on Task Allocation and Automation Design. In: Proceedings of the 8th Symposium on Automated Systems based on Human Skills and Knowledge, Göteborg, Sweden, 2003, S. 161–165Search in Google Scholar
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