Matthias Dannapfel

RWTH Aachen University · Laboratory for Machine Tools and Production Engineering

In view of the aggravated resource scarcity and the increasing environmental awareness, an extension of the life cycle of capital goods enables considerable ecological and economic potentials for the improvement of resource efficiency and productivity. In order to achieve these potentials, the innovative approach of adaptive remanufacturing is bein...

Kundenorientierung und Individualität sind die Praxis in Fabrikplanungsprojekten. Die Verfehlung von Kosten- und Zeitzielen sind eine resultierende Konsequenz aufgrund des prototypischen Projektcharakters. Durch eine Studie am Werkzeugmaschinenlabor (WZL) wurde die Individualität von Fabriken in Deutschland anhand ausgewählter Fabrikmerkmale unters...

Manufacturing companies are facing a turbulent market environment. Challenges for these companies lie in balancing efficient, economical action with maintaining agility, responsiveness and competitiveness. Thus, it is becoming even more important that as much potential as possible is leveraged as early as the planning phase of a factory. Automated...

The sustainability of factories is becoming more and more important for manufacturing companies. Resource efficiency is one of the most important fields of action when implementing sustainable production systems. Additionally, industry increasingly focuses on the revitalisation of urban areas as innovative and important places for value-creation. T...

Die Fabrikplanung umfasst sowohl die Planung des Produktionssystems als auch die Auslegung des zugehörigen Industriegebäudes. Aufgrund von zunehmender Spezialisierung und Interdisziplinarität sowie hohem Zeit- und Kostendruck in einem dynamischen Projektumfeld sind Fabrikplanungsprojekte entsprechend durch eine hohe Planungskomplexität gekennzeichn...

In Anbetracht der verschärften Ressourcenknappheit und des zunehmenden Umweltbewusstseins ermöglicht eine Verlängerung des Lebenszyklus von Investitionsgütern erhebliche ökologische und ökonomische Potenziale zur Verbesserung der Ressourceneffizienz und Produktivität. Um diese Potenziale zu erzielen, wird der innovative Ansatz des Adaptiven Remanuf...

Nachdem in den letzten Kapiteln vorwiegend die Planung des Produktions- und Logistiksystems thematisiert wurde, geht Kapitel 9 auf die zugehörige Infrastruktur der Fabrik ein. Dazu zählt zum einen die Planung des Gebäudes, die neben den Personal- und Betriebskosten sowie den Betriebsmitteln einen weiteren Kostenfaktor darstellt. Bisher wurde das Ge...

Die Gestaltung der Produktionssteuerung bildet ein weiteres zentrales Themenfeld der Fabrikplanung. Sie definiert den organisatorischen Ablauf der Produktionsaufträge unter Berücksichtigung des Produktionsprogramms innerhalb der Vorgaben, die in der Produktionsplanung gesetzt wurden [1]. Die sich ableitenden Materialflüsse wirken sich dabei unmitte...

Fast-moving changes in products, materials and process technologies require factory planning processes and procedures to be flexible and dynamic. Today, most factory planning projects are missing their budget (72%) and time targets (60%). To reduce these deviations, digitalization is key to success, but in current approaches, coordination between d...

Die Produktionslogistik umfasst alle logistischen Vorgänge im Werk. Abzugrenzen davon sind die Beschaffungs- und Distributionslogistik; sie regeln sämtliche logistischen Abläufe nach außen. Die Produktionslogistik befasst sich überwiegend mit der Planung und Umsetzung der innerbetrieblichen Materialbereitstellungsprozesse. Bedeutend für die Fabrikp...

Die ProduktionsprozessplanungProzessplanung beschäftigt sich mit der Frage, wie die Anforderungen eines Produktes an seine Erstellung produktionsprozesstechnisch umgesetzt werden können. Bei der Planung des Produktionsprozesses ist die Abfolge der notwendigen Teilverrichtungen zeitlich und räumlich aufeinander abzustimmen. Daher beschäftigt sich Ka...

Die Standortplanung aus strategischer Sicht ist nicht allein im Fokus der Fabrikplanung, sondern liegt hoheitlich bei der Unternehmensführung. Für die Ausgestaltung eines vorhandenen oder neuen Standortes ist jedoch die Kenntnis der zugrundeliegenden wesentlichen Grundannahmen für den Fabrikplaner bzw. der Fabrikplanerin von großer Bedeutung, weil...

In der Regel ist die Layoutplanung die nächstliegende Vorstellung vom Begriff Fabrikplanung. Ein Verständnis der Fabrikplanung als Methodik zur Anordnung von Flächen greift jedoch viel zu kurz. Die Fabrikplanung gehört stattdessen zu den facettenreichsten Aufgaben für Ingenieurinnen und Ingenieure der Produktion. Gleichsam des sportlichen Zehnkampf...

Innerhalb der Fabrikplanung gehört die Planung von ProduktionsressourcenProduktions-ressource zu den wichtigen drei Themen neben der gesamten Fabriklayoutgestaltung und der Ableitung der Produktionsplanungs- und -steuerungskonzepte. Zu den Aufgaben der Ressourcenplanung zählen die Darstellung des Kapazitätsangebotes und dessen Abgleich mit dem Kapa...

On the way to automated layout planning numerous challenges must be faced. One of these challenges is the automated layout evaluation, which can be considered as the core of automated layout planning. The research field of factory planning differs from related research topics such as facility layout planning (FLP) from operations research (OR) by f...

The planning of new factories, as well as the re-planning of existing factories, has become more frequent due to increasingly changing business requirements, as for example shorter product life cycles and Industry 4.0. A higher number of involved planners and the resulting high amount of planning information strongly require coordination. In this c...

Assembly processes are characterized by frequent changes and a high density of information being displayed to workers. These challenges necessitate cognitive worker assistance solutions that are individually and situatively adaptable. Adaptation in digital assistance is primarily based on the type of human-technology interaction, which essentially...

Design and planning of an assembly plant abroad is a challenging task. The process from location decision to stable production contains many steps. This paper presents the approach and results of a semi-systematic literature review on captive offshoring of production activities. The goal is to outline fields of research as well as research gaps alo...

Hybrid assembly systems combine the advantages of automated assembly solutions with the cognitive abilities of humans to make assembly more flexible while efficient. Adaptive systems in this context enlarge the scope in which the division of tasks between human and machine can be varied. These systems are an enabling factor for agile assembly since...

In factory design projects, several disciplines such as manufacturing system planning must exchange design information on an ongoing basis. Due to the high dependencies among the disciplines, this information must be carefully checked. While semi-automatic methods for checking geometric information exist, the validation of semantic information is o...

Many industrial sectors are currently being challenged with regard to the flexibility and adaptability oftheir production and control processes, which can, inter alia, be attributed to macroeconomic trendssuch as digitisation. These trends not only shorten product lifecycles but also lead to a greater needfor redesign and transformation of producti...

Factory design involves the design of a complex production system in coherence with the requirements of the surrounding building envelope. These two disciplines, however, are still not integrated in order to be able to perform a completely BIM-based factory design that can be used to minimise design-related delays and reduce the cost of a factory d...

Lifecycle extensions of production resources provide major leverage to the improvement of resource sustainability. This paper presents the results of a systematic literature review on technological fundamentals of intelligent maintenance and remanufacturing approaches as well as affiliated business models. In total, 3,368 paper were identified of w...

Agile assembly systems in automotive production are predominantly characterized by decoupled and independent workstations. This raises the question how such assembly systems can be evaluated and compared against the predominantly used ‪‪assembly lines. Job-shop-problems as a promising formulation do not yet offer a model that covers all the intende...

The automotive industry today is challenged by increasing product variance and the growing importance of alternative drive systems, leading manufactures to intensify their focus on agile assembly concepts with decoupled workstations. In comparison to line assembly, they enable quick reaction to changing production programs and address the issue of...

This paper describes the creation and application of a generative design approach in the production logistics layout concept creation as part of factory planning projects. Production systems evermore are influenced by an increase of product variants during the planning stages as well as shorter replanning cycles due to higher agility requirements t...

The data provided in the present article provides information on the importance of a list of monetary and non-monetary influencing factors on decisions regarding the automation of an assembly system. A survey among German industry representatives conducted between July 2018 and October 2018 is the basis for this dataset. It contains the characteris...

In der variantenreichen Automobilindustrie gewinnen Montagesysteme mit frei vernetzten und taktzeitunabhängigen Montagestationen stetig an Bedeutung. Durch zunehmende Freiheitsgrade und den damit verbundenen Komplexitäts-anstieg stellt sich jedoch die Frage, wie die Anforderungen nach Robustheit und Echtzeitfähigkeit in der Ablaufplanung erfüllt we...

Manufacturing companies are confronted with the challenge of adapting to ever-changing requirements of markets in order to remain competitive. Besides the rising number of product variants, increasingly frequent product changes require a continuous adaptation of assembly processes including its work instructions. Adaptive and highly connected agile...

For some years now, the automotive industry has been challenged by growing market dynamics, shorter product lifecycles and customers' increasing demands for individualization. In order to cope with this development, the automotive assembly needs to adapt quickly to changing demands with a low level of investment in the future. Under the current cir...

Als Konsequenz und Reaktion auf die Globalisierung haben viele Unternehmen ihre Wertschöpfung auf globale Produktionsnetzwerke verteilt. Zur Optimierung solcher Pro-duktionsnetzwerke wurden in der Vergangenheit insbesondere die Aktivitäten und Auf-gaben der einzelnen Standorte untersucht und verbessert. Neue Optimierungspotentiale bietet das Zusamm...

In the face of progressively agile product development, new challenges arise for assembly in increasingly complex business environments. Current research activities advance the elaboration of a novel hybrid approach towards agile assembly planning to enable the adequate response to the dynamics in product development. An empirical study was conduct...

In der variantenreichen Automobilindustrie gewinnen Montagesysteme mit frei vernetzten und taktzeitunabhängigen Montagestationen stetig an Bedeutung. Durch zunehmende Freiheitsgrade und den damit verbundenen Komplexitätsanstieg stellt sich jedoch die Frage, wie die Anforderungen nach Robustheit und Echtzeitfähigkeit in der Ablaufplanung erfüllt wer...

The interface between construction and production is an area of research with rising importance given its increasing demand for efficiency gains in factory planning and construction planning processes. In fact, nowadays, it is usual for production and surrounding buildings to be planned separately as independent entities. According to the Laborator...

Today, many companies develop modular systems to realise considerable product differentiation and variation while simultaneously reducing costs through economies of scale [1]. Designing these modular systems to be lasting and robust in a highly dynamic environment [2], avoiding subsequent modification cost [3,4] and staying innovative over the prod...

Kurzfassung In heutigen Fabrikplanungsprojekten werden die Teildisziplinen Produktion-, Gebäude- und Energiesystem sequentiell geplant. Besonders das Energiesystem als letztes Planungssystem ist aufgrund des fehlenden Feedbacks meist nicht energieeffizient ausgelegt. Dieser Beitrag beschreibt eine dynamische Entscheidungslogik, die den Fabrikplanun...

Produzierende Unternehmen intensivieren aufgrund zunehmend volatiler Kundenbedürfnisse die Anwendung agiler Produktentwicklungsansätze. Ziel des Beitrags ist die Einführung eines Konzepts zur Befähigung dieser dynamischen Produktentwicklung in der Montage. Der integrative Lösungsansatz basiert auf der wirtschaftlichen Optimierung des Agilitätsgrade...

Nowadays requirements and challenges for production systems have led to an increasing importance of flexible assembly processes. Arising technologies in the context of Industry 4.0 provide previously unknown possibilities for human-oriented automation. To exploit those possibilities effectively, the research project A4BLUE aims to develop and evalu...

In hybriden Montagesystemen sollen Mensch und Technik optimal zusammenarbeiten. Das WZL der RWTH Aachen arbeitet gemeinsam mit Partnern aus der EU an adaptiven Automatisierungs lösungen zur Mitarbeiterunterstützung.

Die Planungsmethode des Building Information Modeling (BIM) findet vermehrt in Bauprojekten Anwendung. Bei der Fabrikplanung wird die Produktionsplanung jedoch oftmals nicht integriert mit der Gebäudeplanung geplant. Dies führt häufig zu Kostensteigerungen und Zeitverzögerungen aufgrund intransparenter Informationen und Abstimmungsschwierigkeiten i...

Der wachsende Bedarf an Wandlungsfähigkeit führt zu einer höheren Frequenz in der Umplanung von Montagesystemen und erfordert eine kontinuierliche Überprüfung und Anpassung des Automatisierungsgrades. Um auch die komplexen Umgebungsbedingungen abzubilden, sollen nicht-monetäre Faktoren in den Entscheidungsprozess eingebunden werden. Um die Entschei...

Cost pressure, competitiveness and the increasing turbulence of globalized saturated markets have been the driver for a variety of research activities in the field of production planning and control (PPC) during the past decades. For some time past an increasing awareness for introducing Information and Communication Technologies (ICT) and the Inte...

Ongoing global megatrends such as urbanization, digitalization and the limitation of resources are leading to strong changes in the economy, affecting the manufacturing industry likewise. In the long-term focus, the manufacturing industry has to focus on urban areas for developing possible solutions to the challenges of the future. The resulting re...

An increasing degree of product individualisation and thus a higher number of variants along with shortening product lifecycles led to an increasing number of new model launches. Hence, for many industry sectors the ramp-up of new products has become daily business. Thereby, the ramp-up phase of a new model is characterised as a very dynamic proces...

Highly iterative development processes with short iteration cycles are designed in order to respond more quickly to changing customer requirements or late design changes in the automotive industry. As these requirements also affect the factory planning process through the manufacturing plant specifications derived from the product development proce...

Today, dynamic changes in market requirements call for high adaptability of the level of automation (LoA) in assembly systems. Traditionally, the viable LoA of flow-line assembly systems is calculated as a function of output and monetary costs thus neglecting the true problem complexity. This paper presents an approach for the support of automation...

Die Planungsmethode des Building Information Modeling (BIM) findet vermehrt in Bauprojekten Anwendung. Bei der Fabrikplanung wird die Produktionsplanung jedoch oftmals nicht integriert mit der Gebäudeplanung geplant. Dies führt häufig zu Kostensteigerungen und Zeitverzögerungen aufgrund intransparenter Informationen und Abstimmungsschwierigkeiten i...

Der wachsende Bedarf an Wandlungsfähigkeit führt zu einer höheren Frequenz in der Umplanung von Montagesystemen und erfordert eine kontinuierliche Überprüfung und Anpassung des Automatisierungsgrades. Um auch die komplexen Umgebungsbedingungen abzubilden, sollen nicht-monetäre Faktoren in den Entscheidungsprozess eingebunden werden. Um die Entschei...

Produzierende Unternehmen intensivieren aufgrund zunehmend volatiler Kundenbedürfnisse die Anwendung agiler Produktentwicklungsansätze. Ziel des Beitrags ist die Einführung eines Konzepts zur Befähigung dieser dynamischen Produktentwicklung in der Montage. Der integrative Lösungsansatz basiert auf der wirtschaftlichen Optimierung des Agilitätsgrade...

Seit vielen Jahren wächst der Bausektor sowohl im privaten als auch im gewerblichen Bereich. Die Produktivität der Baubranche hingegen weist mit 2,8% seit 2010 nur unzureichendes Wachstum auf, was in der Konsequenz zu längeren Bauzeiten und beträchtlichen Kostensteigerungen geführt hat. Diese Problematik wird insbesondere vor dem Hintergrund der En...

Full text available : https://www.emeraldinsight.com/doi/full/10.1108/JM2-02-2018-0016 The purpose of this paper is to investigate the benefit of pre-emptive disruption management measures for assembly systems towards the target dimension adherence to delivery times. The research was conducted by creating simulation models for typical assembly sy...

This paper addresses the challenge of evaluating the cost effectiveness of cyber-physical systems (CPS) for small and medium-sized enterprises (SMEs) in manufacturing industries. CPS are key technologies to implement the digitalization and interlinking of production processes with the advantage of increasing production efficiency and flexibility. H...

For more information please visit our new factory in Aachen, Germany.

Human-robot cooperation is a new approach to meet the rising challenges in the automotive industry by enabling a higher proportion of robots in assembly and thus save costs and increase efficiency in context of Industry 4.0. This paper outlines a method for the planning of a heavy-duty (load 90-300 kg) human-robot cooperation in automotive flow ass...

Manufacturing companies operating within high-variant low-volume context face ambitious challenges due to rapidly changing market environments and growing pressure resulting from international competition in increasingly globalized markets. At the same time, rising product variety and complexity due to shifting individual customer needs and shorten...

The increasing digitalization of value chains can help companies to handle rising complexity in their processes and thereby reduce the steadily increasing planning and control effort in order to raise performance limits. Due to technological advances, companies face the challenge of smart value chains for the purpose of improvements in productivity...

Damit cyber-physische Systeme einen gewinnbringenden Nutzen darstellen können, muss der Diskurs über rein technische Fragestellung hinaus erweitert und die Gestaltung der Zusammenarbeit von Mensch und Technologie stärker in den Fokus gerückt werden. Insbesondere in der Produktionssteuerung ist eine effektive und effiziente Kombination von Erfahrung...

In existing approaches of factory planning, planning interfaces of the production system and energy system are considered inadequately. The problem of realizing an integrated planning procedure is the information deficit between the planning disciplines involved. Potentials are expected through an integrated planning procedure. Therefore, the contr...

Im Zuge der steigenden Marktdynamik erfolgt eine Verschiebung von den traditionel-len großen Kernmärkten hin zu global verteilten Metropolmärkten. Darüber hinaus sind eine zunehmende Produktvielfalt sowie sich verkürzende Innovationszyklen zu bewältigen. Hieraus resultieren veränderte Ansprüche an die Automobilproduktion. Marktspezifische Restrikti...

At present, there is still high potential to reduce energy consumption and to increase energy efficiency. An integrated planning of production and energy systems promises to rise these optimization potentials. This paper describes a methodology that allows a classification of the relationship intensities between planning activities of production an...

In der Produktionstechnik bestehen hohe Potenziale, um den Energieverbrauch zu senken und die Energieeffizienz zu steigern. Eine integrierte Planung von Produktions- und Energiesystem verspricht die Erreichung dieser Optimierungspotenziale. Der Beitrag beschreibt eine Methodik, welche eine Einteilung der Beziehungsintensitäten zwischen den beiden P...

In this paper, we present the results of an empirical study in the manufacturing industry of Germany, Austria and Switzerland with over 100 participants, mainly from the mechanical engineering, automotive and machine tool businesses. The questionnaire-based study yielded original findings in the area of assembly disruptions and the management th...

Damit cyber-physische Systeme einen Nutzen haben und echten Gewinn bringen, muss der Diskurs über eine rein technische Fragestellung hinaus erweitert und die Gestaltung der Zusammenarbeit von Mensch und Technologie stärker in den Fokus gerückt werden. Insbesondere in der Produktionssteuerung ist eine effektive und effiziente Kombination von Erfahru...

In der Produktionstechnik bestehen hohe Potenziale, um den Energieverbrauch zu senken und die Energieeffizienz zu steigern. Eine integrierte Planung von Produktions- und Energiesystem verspricht die Erreichung dieser Optimierungspotenziale. Der Beitrag beschreibt eine Methodik, welche eine Einteilung der Beziehungsintensitäten zwischen den beiden P...

With increasing innovational dynamics and shorter product and technology lifecycles, companies are facing a huge number of production ramp-ups in shorter times at a higher complexity. To cope with these challenges, methods and tools are required to reduce instabilities during production ramp-ups and to enable a smooth and stable ramp-up curve. One...

Aufgrund einer stetig steigenden Dynamik und interdisziplinären Vernetzung erreichen Fabrikplanungsprojekte zwar überwiegend ihre inhaltlichen Ziele, überschreiten das ursprünglich geplante Budget und die Terminziele aber oft deutlich. Als Reaktion darauf wurde am Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen der Ordnungsrahmen des Aachener Fabrikplan...

Aufgrund einer stetig steigenden Dynamik und interdisziplinären Vernetzung erreichen Fabrikplanungsprojekte zwar überwiegend ihre inhaltlichen Ziele, überschreiten das ursprünglich geplante Budget und die Terminziele aber oft deutlich. Als Reaktion darauf wurde am Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen der Ordnungsrahmen des Aachener Fabrikplan...

Recent factory planning projects are facing severe issues, i.e. increasing cost and time pressure and higher frequency of planning projects, resulting in repeated failure to achieve the targets concerning time schedule and costs. Experience from multiple areas, such as operations research, investment planning or even everyday life, shows that heuri...

Im turbulenten Umfeld produzierender Unternehmen steht auch die Fabrikplanung immer vielseitigeren Herausforderungen gegenüber. In kürzeren Zyklen müssen bei sinkenden Investitions-und Betriebs-kosten wandlungsfähige Fabriken geplant und gebaut werden. Der Artikel stellt mit dem " Aachener Fabrikplanungsvorgehen " – basierend auf einer Vielzahl von...

Due to highly dynamic changes in the production environment, factory planning faces a growing number of electric challenges. Flexible and versatile factories have to be planned and built more rapidly at costs as low as possible. This article introduces the "Aachen Factory Framework", a holistic concept based on the experiences gained in numerous re...

Die künftige Marktdurchdringung der Elektromobilität hängt wesentlich von der Preisentwicklung elektrischer Fahrzeuge und deren Komponenten beispielsweise des Elektromotors ab. Ein vielversprechendes Instrument dafür bietet die integrierte Produkt- und Prozessentwicklung in Kombination mit der digitalen Fabrikplanung.

Against the background of dwindling resources and increasing emission regulations powertrain electrification seems to be the future for individual mobility. In this context lightweight design is a promising enabler to reduce energy consumption in the operating phase. Considering higher efforts within production and recycling for lightweight solutio...