Neue Fertigungstechnologien für Komponenten und Systeme der dezentralen Energietechnik (SpreeTec neXt)

Problemstellung und Zielsetzung:

Durch den geplanten Kohleausstieg bis 2038 sind viele der Energiewirtschaft angebundene Unternehmen der Lausitzer metall- und kunststoffverarbeitenden Industrie, direkt vom Strukturwandel betroffen. Dabei prägen überwiegend kleine und mittelständische Unternehmen (KMU), mit insgesamt ca. 50.000 Beschäftigten, das regionale Industriebild, in welchem sie als Zulieferer, Komponenten-, System- oder Anlagenhersteller operieren. Durch den bestehenden Mangel an Forschungs- und Entwicklungsreserven von regionalen KMUs, ist es erforderlich im Hinblick auf die Innovationskraft, Unterstützung zu leisten. Dringend benötigt werden neue Geschäftsperspektiven in der metall- und kunststoffverarbeitenden Industrie, welche mittels der zu erforschenden Schlüsseltechnologien das Innovationspotenzial für die Strukturveränderung in der Lausitz etablieren.

Ziel des Forschungsvorhabens SpreeTec neXt ist es, an die Impulse zur Transformation der Lausitzregion anzuknüpfen und einen zentralen Beitrag zur Bewältigung des strukturökonomischen Wandels zu leisten. Im Vordergrund steht die Erforschung und Bewertung von klimafreundlichen „grünen“ Prozessen zur Energiewandlung und stationären Energiespeicherung. Diesbezüglich werden vielfältige und fachlich übergreifende Anforderungen entlang der Wertschöpfungskette neuester Material- und Fertigungstechnologien akzentuiert und durch Komponenten sowie Systeme der dezentralen Energietechnik mit verbessertem Eigenschaftspotential harmonisiert. Langfristig sind dabei Wissens- und Technologietransfers in assoziierte Unternehmen geplant. Es soll eine wissenschaftlich-technologische Plattform geschaffen werden, die als Basis für die Innovationskraft der Lausitz und die Sicherung von Fachkräften sowie hochqualifizierten wissenschaftlichen Nachwuchs dient. In einem dynamischen sowie fortschrittlichen Umfeld mit einer Vielzahl von Schlüsseltechnologien sollen attraktive, nachhaltige Entwicklungsmöglichkeiten geschaffen werden.

Lösungsansätze:

Ziel ist vorerst die Eruierung und Determinierung der technischen und wirtschaftlichen Kriterien für die Technologieentwicklung. Dazu werden im Vorfeld durch den Lehrstuhl Produktionswirtschaft auf Basis von Zukunftstrends die Einsatzbedingungen ausgewählter Komponenten der dezentralen Energietechnik in verschiedenen Branchen empirisch bestimmt. Mittels einer Kombination aus Delphi-Studie und Desing Thinking Ansatz werden die Rahmenbedingungen und Zielsetzungen für die produkt- und prozesstechnischen Entwicklungen der kommenden Jahre konkretisiert. Anschließend erfolgt die Erarbeitung eines, an die Anforderungen der Technologieauswahl angepassten Produktionssystems. Dies beinhaltet die Ableitung einer Fabrikstruktur mit Erstellung einer immanenten materialflussbezogenen Ablaufplanung.

Im Zusammenhang mit der Transfervorbereitung wird, in den angegliederten Transferzentren unter Beteiligung von Partnerunternehmen und Technologieentwicklern, die Grundlage für das Technologiemanagement geschaffen. Durch diesen erfolgskritischen Vorgang wird anhand von Technologie-Road-Maps und -portfolios sichergestellt, das Erfolgspotential der Technologieentwicklung auszuschöpfen. In Bezug auf die Entwicklung von Produkt- und/oder Prozessinnovationen zur Marktreife ist eine Wirtschaftlichkeitsprüfung angeschlossen. Dazu werden diverse Produktionsalternativen erarbeitet und einem kennzahlenbasierten Soll-Ist-Vergleich unterzogen. Abschließend erfolgt die Prüfung der entwickelten Produkt- und/oder Prozessinnovationen auf Unternehmensnahe Realisierbarkeit. Mit den beteiligten Unternehmenspartnern werden die vorliegenden Geschäftsmodelle analysiert und Empfehlungen für das zukünftige Geschäftsmodellmanagement erarbeitet, damit die nachhaltige Verankerung der neuen Technologien im Geschäftsmodell sichergestellt wird.

Ergebnisse:
Das Projekt befindet sich in Bearbeitung.
Erste Zwischenergebnisse und die abschließenden Projektergebnisse werden als zusammengefasster Steckbrief nach Projektabschluss auf dieser Webseite veröffentlicht.

Laufzeit:
01.10.2022 - 30.12.2029

Bei Fragen zum Projekt richten Sie sich an:
Univ.-Prof. Ing. Dr. habil. Herwig Winkler
winkler@b-tu.de
+49 355 69 4120

Projektpartner:
Externe Partner:
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) 
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)

Fachbereiche der BTU Cottbus-Senftenberg:
Fachgebiet Polymerbasierter Leichtbau
Lehrstuhl Füge- und Schweißtechnik

Regional Entrepreneurial Reconfiguration of Value Creating Networks in the Context of Decarbonization and Digitalization (RECODE)

Das Ziel des Forschungsvorhabens RECODE besteht darin, den Strukturwandel in der Lausitz aktiv mitzugestalten. Dazu soll ein systematischer Ansatz zur Dekarbonisierung von Wertschöpfungsnetzwerken unter Berücksichtigung regionaler und unternehmensbezogener Faktoren erarbeitet werden. Untersuchungsgegenstand ist insbesondere die Rekonfiguration der Geschäftsmodelle und Geschäftsprozesse regionaler Akteure und deren Interaktion. Von besonderem Interesse ist dabei die Frage, wie die vorhandenen Ökosysteme für organisationsübergreifende Innovationsprozesse zur Entwicklung digitaler Produkte und Services in strukturschwachen Regionen weiterzuentwickeln sind.

Problemstellung:
Am 3. Juli 2020 beschlossen Bundestag und Bundesrat den Ausstieg aus der Kohleverstromung bis spätestens Ende 2038 und den Einstieg in die Strukturentwicklung in den betroffenen Regionen. Die Braunkohleregionen, in denen sich aktive Braunkohletagebaue und Kohlekraftwerke befinden, sind: Lausitzer Revier, Rheinisches Revier und Mitteldeutsches Revier. Diese Regionen bedürfen bei der Entwicklung neuer Chancen aus alten Stärken vor allem guter Politik und der Solidarität der Gesamtgesellschaft, um den Strukturwandel erfolgreich gestalten zu können.

Aufgrund der großen Braunkohlevorkommen spielt der Energiesektor in der Lausitz traditionell eine wichtige Rolle. Der Übergang zur Nachhaltigkeit in den Braunkohleregionen ist mittlerweile geprägt von Dekarbonisierung und Digitalisierung, die Sektoren und Branchen zu einem Strukturwandel zwingen. Sie bedrohen etablierte Unternehmen, die ihre Geschäftsmodelle nicht wiederaufbauen bzw. anpassen können

Von der zukünftigen Entwicklung der Braunkohlewirtschaft sind nicht nur die Unternehmen und deren Beschäftigte in der Braunkohleindustrie direkt betroffen, sondern auch weitere Unternehmen entlang der Wertschöpfungsketten in zahlreichen Branchen mittelbar beeinflusst. Mit dem Wegfall der Braunkohleverstromung verlieren Kohlekraftwerke ihre Daseinsberechtigung und viele Arbeitsplätze werden obsolet. Gleiches trifft auch auf den Kohletagebau mit seinen Braunkohlebaggern (Schaufelradbagger) zu. Die dort arbeitenden Dienstleistungsunternehmen (z.B. Kraftwerk-Service, Anlagebau) erhalten keine Folgeaufträge mehr. Ebenfalls spüren Abnehmer der (Vor-)Produkte der Braunkohlewirtschaft (u.a. petrochemischen Industrie, Prozessdampf für den eigenen Fertigungsprozess) diese strukturelle Veränderung. Dieser Effekt erstreckt sich über die gesamte Wertschöpfungskette. Somit haben alle vom Kohleausstieg betroffene Unternehmen, z.B. Braunkohle-Betreiber (Braunkohletagebaue und Kohlekraftwerke), Dienstleistungsunternehmen, (die in Kraftwerken tätig sind und zu ihren Leistungen Instandhaltung, Instandsetzung und den Anlagenbau zählen), Transport (Kohlehäfen, Kohlebahn, …) nur die Möglichkeit, den Strukturwandel aktiv mitzugestalten, um ihren Fortbestand sicherzustellen. Dies gelingt durch umfassende Transformationen mit vielfältigen wirtschaftlichen, technologischen und ökologischen Auswirkungen, die im Weiteren in neuen Kooperationen zwischen Akteuren als effektive Lösungen resultieren. Mit diesen Synergien entstehen neue Wertschöpfungsnetzwerke, die das Potenzial der Digitalisierung zur Dekarbonisierung ausnutzt. Basierend auf der Kooperation und mit der Kombination der vorliegenden (digitalen) Ressourcen ermöglicht es den beteiligten Akteuren, neue Aktivitäten miteinander aufzubauen und damit neue Geschäftsmodelle zu entwickeln.

Lösung:
Das Projekt befindet sich in Bearbeitung.
Erste Zwischenergebnisse und die abschließenden Projektergebnisse werden als zusammengefasster Steckbrief nach Projektabschluss auf dieser Webseite veröffentlicht.

Laufzeit:
01.12.2021 - 30.11.2024

Bei Fragen zum Projekt richten Sie sich an:
Univ.-Prof. Ing. Dr. habil. Herwig Winkler
winkler@b-tu.de
+49 355 69 4120

Projektpartner:
Fraunhofer - Institut IKTS

Hybridisierung der Diesellokomotive BR294 und Entwicklung eines DB-weiten Logistikkonzeptes für das Handling von Speicherbatterien

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, ein hybrides Antriebssystem für Rangierlokomotiven zu entwickeln, Prototypen zu bauen und diese zu erproben. Aufgabe des Lehrstuhls für Produktionswirtschaft ist es, ein Logistikkonzept für das Handling der Speicherbatterien zu entwickeln. Mit den Ergebnissen soll der Aufbau eines Batteriekompetenzcenters für das DB Fahrzeuginstandhaltungswerk in Cottbus geplant werden.

Problemstellung

Umfassende Literaturrecherchen belegen, dass das von der Deutschen Bahn geplante System-Design einer Seriell-Parallel-Hybrid Rangier-Lokomotive bisher nicht existent ist. Im Bereich der Traktions- und Lokomotivtechnik sind bisher sehr wenige Hybrid-Lösungen umgesetzt. Die einzige bekannte Wettbewerbslokomotive mit Hybridantrieb, die H3 des Herstellers Alstom, basiert auf der komplett unterschiedlichen Seriell-Hybrid-Technologie. Hier wird die gesamte vom Dieselmotor erzeugte Leistung zunächst in einem Generator in elektrische Energie gewandelt, bevor diese dann wieder in den Fahrmotoren in Antriebsleistung umgesetzt wird. Im Gegensatz dazu wird bei dem im Projekt umgesetzten Seriell-Parallel-Hybrid-Konzept der Großteil der Leistung des Dieselmotors direkt mechanisch in Vortrieb umgesetzt, was mit einem höheren Wirkungsgrad verbunden ist. Nur die Schlupfleistung wird entweder zur Erzeugung elektrischer Energie im Generator oder zum Vortrieb über die Fahrmotoren genutzt. Es ist aber auch möglich, ohne mechanische Kopplung des Dieselmotors an den Antriebsachsen zu fahren, z.B. um rein elektrisch fahren zu können. Damit ist das geplante Konzept äußerst variabel. Die Verluste sind gegenüber beiden bisher umgesetzten Konzepten deutlich verringert. Damit hat das vorgeschlagene Konzept ein deutliches Alleinstellungsmerkmal im erhöhten Wirkungsgrad als auch in der hohen Flexibilität der verschiedenen Antriebskonfigurationen. Andererseits wird damit auch klar, dass ein optimiertes Energiemanagementsystem als Teil des Projektes notwendig ist, um unter allen, unterschiedlichen Fahrbedingungen die Lokomotive mit der optimalen Antriebskonfiguration und damit dem besten Wirkungsgrad zu betreiben. Diesen Part übernehmen die DB Fahrzeuginstandhaltung, DB Systemtechnik und der Lehrstuhl Leistungselektronik und Antriebssysteme. Die entstehende Technologie soll zur Serienreife geführt und nachfolgend über eine am Standort Cottbus vorzunehmende Serienumrüstung vermarktet werden.

Die Speicherbatterien stellen eine zentrale Komponente für das neu zu entwickelnde hybride Antriebssystem dar. Das Handling der Speicherbatterien beim Einsatz bzw. im Rahmen der Instandhaltung ist ein kritischer Prozess der den besonderen Produkteigenschaften und Logistikanforderungen entsprechen muss. Ziel des Lehrstuhls für Produktionswirtschaft ist es, ein umfassendes Logistikkonzept für den Einsatz von Speicherbatterien in Hybridlokomotiven für die DB Fahrzeuginstandhaltung am Standort Cottbus zu entwickeln. Dabei sind organisatorische, technologische und prozessorientierte Aspekte zu berücksichtigen. Dieses Logistikkonzept soll eine nachhaltige Lösung im Umgang mit Batterieblöcken bieten sowie eine Grundlage für ein DB-weites Logistikkonzept für Speicherbatterien jeder Ausführung für eine ganzheitliche und zukunftsorientierte Sichtweise schaffen. Wesentliche Grundlageninformationen für die Konzeptentwicklung werden auf Basis des Desk Research, der Einbeziehung von Batterieherstellern und logistischen Systemanbietern erarbeitet. Die Aufnahme und Analyse der wesentlichen informationen sowie Daten erfolgen am Standort von DB Cottbus. Der Stand der Forschung belegt, dass es auch in diesem Themenfeld immense Forschungslücken gibt, insbesondere hinsichtlich Transport, Handlng und Lagern von Speicherbatterien. Somit liegen keine Informationen vor, wie die Batterielogistik, im Besonderen die technischen Logistiksysteme zur Handhabung der Speicherbatterien auszugestalten sind, noch wie die Logistikprozesse abgewickelt werden sollen. Zu berücksichtigen ist dabei auch, dass es sich bei den Speicherbatterien um Gefahrgüter handelt. Daher sind Gefahrgutverordnungen zur Sicherung des Arbeitsschutzes zu berücksichtigen, um Anforderungen in der Prozessabwicklung zu identifizieren. Zunächst soll mit einer Batterieanalyse und Technologievorausschau ein Überblick über die aktuellen und zukünftigen Batterietechnologien und deren Besonderheiten mit dem Fokus auf das Handling aufgezeigt werden. Anschließend werden Logistieigenschaften der Speicherbatterien und Prozessanforderungen für die Batterielogistik erarbeitet, um Kenntnis darüber zu haben, mit welchen technischen Logistikkomponenten in Transport, Umschlag und Lagerung eine mögliche Systemkonfiguration machbar wäre. Darauf basierend wird das Konzept für die Batterielogistik entworfen und auf die praktischen Anforderungen des Unternehmens angepasst. Letztendlich verfasst der Lehrstuhl für Produktionswirtschaft einen Leitfaden für die Implementierung der Batterielogistik für die DB Fahrzeuginstandhaltung Cottbus.

Laufzeit: 01.01.2018 - 31.12.2019
Das Projekt wurde zum 31.08.2020 abgeschlossen.

Bei Fragen zum Projekt richten Sie sich an:
fg-produktionswirtschaft(at)b-tu.de

In Zusammenarbeit mit:

• DB Systemtechnik GmbH
• DB Fahrzeuginstandhaltung GmbH
• Lehrstuhl Leistungselektronik und Antriebssysteme

Initiierung und Umsetzung von Geschäftsmodellinnovationen in der ostdeutschen Textilindustrie (futureTEX)

Das Projekt ist eines von mehreren Umsetzungsvorhaben von "futureTEX". Das Ziel des Projektes bestand darin, in der ostdeutschen Textilindustrie einen systematischen Prozess der Geschäftsmodellinnovation zu initiieren und umzusetzen. Dafür wurden im Projekt durch den Lehrstuhl für Produktionswirtschaft die methodischen und konzeptionellen Grundlagen geschaffen sowie Treiber für Geschäftsmodellinnovationen und Beispiele aus unterschiedlichen Branchen gemeinsam mit den Projektpartnern untersucht.

Problemstellung

Die größte Herausforderung bei der Schaffung neuer Geschäftsmodelle besteht in dem Verlassen eingefahrener Denkweisen. Zugleich ist es erforderlich, die wesentlichen Innovationstreiber zu identifizieren, die gegenwärtige Geschäftsmodelle in vielen Sektoren sichtbar verändern. Dazu gehören die Digitalisierung und die Globalisierung. Mit dem Entstehen leistungsfähiger digitaler Technologien ergeben sich für alle Geschäftsmodellelemente neue Möglichkeiten der Gestaltung, welche in anderen Branchen bisher stärker genutzt werden, als in der ostdeutschen Traditionsbranche Textil. Weiterhin war es für das Vorhaben von besonderem Interesse, die Entwicklung in der von der Globalisierung stark betroffenen internationalen Textilindustrie zu verfolgen und entstehende neue Unternehmens- und Kooperationsformen systematisch zu analysieren.

Eine weitere Aufgabe bestand in der Erfassung internationaler Erfolgsbeispiele und der Analyse ihrer Erfolgsfaktoren. Im Vordergrund standen dabei die Länder mit einer starken Textilindustrie wie USA, China, Taiwan und Südkorea oder in Europa Italien, Großbritannien und Frankreich. Eine besondere Beachtung fanden jene Länder, die über einen hohen und wachsenden Anteil an technischen Textilien verfügen, einen hohen Innovationsgrad und leistungsfähige Cluster aufweisen und in denen eine aktive Politik zur Digitalisierung der Industrie betrieben wird. 

Lösung

Die wissenschaftliche Analyse erfolgte vor allem mit Methoden der qualitativen und quantitativen Sozialforschung. Die methodischen Grundlagen stammen aus der internationalen Geschäftsmodellforschung und wurden für die ostdeutsche Textilindustrie ausgewählt und weiterentwickelt. Im Mittelpunkt der Arbeit mit den Unternehmen standen problemzentrierte Interviews in 40 ausgewählten, die Branche repräsentierenden Unternehmen. Neben anderen Kommunikationsformen (Workshops, Popularisierung von Fallbeispielen u.a.) musste die Analyse auch als Bestandteil eines zu initiierenden Innovationsdialogs mit und zwischen den Unternehmen verstanden werden. Damit sollte zur Sensibilisierung für die Bedeutung von Geschäftsmodellinnovationen und zur Generierung von neuen zukunftsorientierten Ansätzen beigetragen werden.

Zum Abschluss des Forschungsprojektes liegen folgende Hauptergebnisse vor:

• strategisches Handlungskonzept für die ostdeutsche Textilindustrie zur Initiierung und Umsetzung von Geschäftsmodellinnovationen,
• Leitfaden und Methodenhandbuch für die Unternehmen zur eigenständigen Überprüfung und Neustrukturierung ihres Geschäftsmodells,
• Sammlung von Best-Practice-Fällen,
• Einleitung der praktischen Neuprofilierung der Geschäftsmodelle in fünf Unternehmen,
• Ideenskizzen für anwendungsorientierte Folgeprojekte und ein
• Geschäftsmodellkonzept für den Aufbau eines Geschäftsmodell-Inkubators.

Laufzeit: 01.07.2017 - 30.06.2019

Das Projekt wurde erfolgreich abgeschlossen.

Bei Fragen zum Projekt richten Sie sich an:
fg-produktionswirtschaft(at)b-tu.de

Projektpartner:

• Sachsen!Textil e.V.
• Gherzi van Delden GmbH
• Deutsches Institut für Textil- und Faserforschung