Die europäischen Chemikalienhersteller sehen sich mit verändernden Marktbedingungen konfrontiert, welche vor allem aus dem zunehmenden Wettbewerb mit Betrieben aus Schwellenländern resultieren. Diese profitieren nicht nur von der steigenden lokalen Nachfrage, sondern auch größtenteils von der geografischen Nähe zu den Rohstoffquellen und den damit verbundenen günstigen Einkaufskonditionen. Das hat bereits entsprechende Auswirkungen auf den Absatz erdölnaher Grundchemikalien und wird, mit dem steigenden technischen Know-how in diesen Regionen, auch den Export höherwertiger Chemikalien erschweren. Vor diesem Hintergrund konzentrieren sich europäische Betriebe zunehmend auf die Herstellung von Spezialchemikalien, welche i. d. R. kundenspezifisch entwickelt und hergestellt werden und dadurch höhere Margen bei geringer ausgeprägten Marktzyklen ermöglichen. Die kunden- und produktspezifische Ausrichtung des Portfolios erfordert allerdings den Einsatz hocheffizienter Herstellungsverfahren, welche zugleich eine hohe Flexibilität bzgl. Menge und Wahl des Produktionsortes gewährleisten.
Diese Anforderungen erfüllt das Konzept der modularen verfahrenstechnischen Anlagen, welches die Möglichkeit bietet, vergleichsweise geringe Mengen zu wirtschaftlich sinnvollen Konditionen an beliebigen Standorten herzustellen und darüber hinaus das Produktionsvolumen skalieren zu können. Allerdings setzt deren regulärer Einsatz nicht nur eine erprobte Verfahrenstechnik, sondern auch ein funktionierendes und wirtschaftlich sinnvolles Logistikkonzept voraus. Hierzu zählen die Identifikation der zu wählenden Produktionsstandorte und die Abschätzung der zu bevorratenden Mengen, um, darauf aufbauend, die Intralogistik dimensionieren zu können. Aufgrund dieses Defizits wird im Rahmen der vorliegenden Abhandlung eine prozessorientierte Methodik entworfen und bereitgestellt.
Aktualisiert: 2023-06-28
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Die europäischen Chemikalienhersteller sehen sich mit verändernden Marktbedingungen konfrontiert, welche vor allem aus dem zunehmenden Wettbewerb mit Betrieben aus Schwellenländern resultieren. Diese profitieren nicht nur von der steigenden lokalen Nachfrage, sondern auch größtenteils von der geografischen Nähe zu den Rohstoffquellen und den damit verbundenen günstigen Einkaufskonditionen. Das hat bereits entsprechende Auswirkungen auf den Absatz erdölnaher Grundchemikalien und wird, mit dem steigenden technischen Know-how in diesen Regionen, auch den Export höherwertiger Chemikalien erschweren. Vor diesem Hintergrund konzentrieren sich europäische Betriebe zunehmend auf die Herstellung von Spezialchemikalien, welche i. d. R. kundenspezifisch entwickelt und hergestellt werden und dadurch höhere Margen bei geringer ausgeprägten Marktzyklen ermöglichen. Die kunden- und produktspezifische Ausrichtung des Portfolios erfordert allerdings den Einsatz hocheffizienter Herstellungsverfahren, welche zugleich eine hohe Flexibilität bzgl. Menge und Wahl des Produktionsortes gewährleisten.
Diese Anforderungen erfüllt das Konzept der modularen verfahrenstechnischen Anlagen, welches die Möglichkeit bietet, vergleichsweise geringe Mengen zu wirtschaftlich sinnvollen Konditionen an beliebigen Standorten herzustellen und darüber hinaus das Produktionsvolumen skalieren zu können. Allerdings setzt deren regulärer Einsatz nicht nur eine erprobte Verfahrenstechnik, sondern auch ein funktionierendes und wirtschaftlich sinnvolles Logistikkonzept voraus. Hierzu zählen die Identifikation der zu wählenden Produktionsstandorte und die Abschätzung der zu bevorratenden Mengen, um, darauf aufbauend, die Intralogistik dimensionieren zu können. Aufgrund dieses Defizits wird im Rahmen der vorliegenden Abhandlung eine prozessorientierte Methodik entworfen und bereitgestellt.
Aktualisiert: 2023-06-28
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Was ist nachhaltige Instandhaltung und wie kann sie in der chemischen Industrie realisiert werden?
Zunächst werden der wissenschaftliche und und der industrielle Rahmen dieser Fragestellungen untersucht. Auf dieser Basis wird ein Leitbild nachhaltiger Instandhaltung definiert und es werden Hilfsmittel für dessen Umsetzung in Unternehmen der chemischen Industrie entwickelt. Anschließend werden ein Modell nachhaltiger Instandhaltung und ein Konzept eines Entscheidungsunterstützungssystems zur Bewertung von Instandhaltungsleistungen hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit ausgearbeitet.
Das Modell und das Konzept zur Entscheidungsunterstützung sind wirksame Werkzeuge zur Operationalisierung von nachhaltiger Instandhaltung in der chemischen Industrie.
Aktualisiert: 2023-06-28
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Die Entwicklung hin zu unternehmensübergreifenden Wertschöpfungsnetzwerken verlangt insbesondere von Logistik- und Anarbeitungszentren (LAZ) als strategischen Zulieferern eine erhöhte Anpassungsfähigkeit, da sie unmittelbar von kurzfristigen Änderungsbedarfen im Netzwerk betroffen sind. Um dieser Herausforderung entgegenzutreten wurde in dieser Arbeit ein ganzheitliches Vorgehensmodell zur Gestaltung und Anpassung wandlungsfähiger LAZ entwickelt, welches zielgerichtet Planungs- und Steuerungsaktivitäten im LAZ verknüpft.
So werden konkrete Planungsanstöße für Kosten, Leistung und Systemlast zukünftig aus dem Betrieb des LAZ unter Einbeziehung prognostizierter Systemlastszenarien und strategischer Unternehmensvorgaben abgeleitet und nicht wie bisher durch singuläre Ereignisse ausgelöst. Durch Abgleich mit den Flexibilitäts- und Wandlungskorridoren wird systematisch untersucht, ob das LAZ in seiner derzeitigen Konfiguration auch bei zukünftigen Systemzuständen im stabilen Betrieb arbeiten kann. Zudem ist durch Vordenken und zeitlich vorgelagerte Bewertung potenziell geeigneter Anpassungsmaßnahmen der Raum für die Lösungssuche bei Auftreten eines Wandlungsbedarfs bereits so stark auf konkrete Gestaltungsfelder eingegrenzt, dass eine erhebliche Reduzierung der Reaktionszeit erzielt werden kann. Dabei wurden in dieser Arbeit Aufbau und Dimensionierung der Flexibilitäts- und Wandlungskorridore für sechs konkrete Kosten-, Leistungs- und Systemlastkennzahlen erstmals durchgängig beschrieben und berechenbar gemacht.
Das Vorgehensmodell weist durch die Verknüpfung von Planungs- und Steuerungs-aktivitäten im LAZ eine hohe Relevanz für die Anwendung in der Praxis auf und leistet so einen wesentlichen Beitrag zur übergeordneten Zielsetzung des Zukunftsprojekts „Industrie 4.0“. Bei konsequenter Anwendung in der betrieblichen Praxis kann die Anpassungsfähigkeit von LAZ zukünftig signifikant erhöht werden. Der hier erarbeitete Modellentwurf zur Überführung des Vorgehensmodells in ein Assistenzsystem skizziert schließlich den über diese Arbeit hinausgehenden zukünftigen Forschungsbedarf.
Aktualisiert: 2023-06-28
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Für das Krankenhaus der Zukunft aus Sicht des Jahres 2017 ist neben dem Fachkräftemangel insbesondere
der demografische Wandel mit der einhergehenden Multimorbidität der Patienten wesentlich. Hinzu kommen
Trends wie die weitere Ambulantisierung und die steigenden Qualitäts- und Dokumentationsanforderungen.
Neben diesen Haupttreibern bei der Veränderung der Rahmenbedingungen werden ebenso die technischen
Innovationen das Krankenhaus der Zukunft beeinflussen. Die Digitalisierung, neue Möglichkeiten für die
Gestaltung von mobilen Devices und die Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) bestimmen wesentlich die Prozesse
und Strukturen im Krankenhaus der Zukunft. Diese Aspekte werden aktuell auch unter dem Schlagwort
»Krankenhaus 4.0« zusammengefasst, wobei hier neben Aspekten der Digitalisierung auch neue Steuerungsansätze
hin zur Dezentralisierung der Entscheidung und Autonomie umfasst sind.
Aktuell unterscheidet sich der Innovationsgrad der einzelnen Krankenhäuser in Deutschland wesentlich.
Während einige Häuser bereits neue Technologien nutzen und auf die veränderten Rahmenbedingungen reagieren,
werden andere Häuser noch mit Systemstrukturen und Prozessen aus den 1980er und 1990er Jahren
betrieben. In dieser Studie werden daher auch solche Innovationen, die bereits in einzelnen Beispielen umgesetzt
sind, als Leuchttürme (2017) bezeichnet und im Rahmen von Use Cases beschrieben. Die Bandbreite
umfasst hierbei neben den Kernbereichen der Logistik, wie dem internen Transport oder der Ortung und
Nachverfolgung, ebenfalls Aspekte der Prozessorganisation, wie OP-Fallwagen und Entlassmanagement, und
nicht zuletzt der Organisation und Dokumentation, wie elektronische Patientenakten und teilautomatisierte
Materialerfassung.
In einem weiteren Schritt in die Zukunft, der Perspektive (2027), werden zum einen die heute schon existierenden
Ansätze basierend auf der technologischen Entwicklung fortgeschrieben (z. B. eAkte², automatische
Materialerfassung, intelligentes Bestandsmanagement). Zum anderen ergeben sich durch die heute schon
in Ansätzen gezeigten Technologien im Bereich der Hard- und Software neue Use Cases im Krankenhaus.
Beispiele sind hier ein OP-Cockpit, aber auch unterschiedlich einsetzbare Smart Devices zur Unterstützung der
Logistik, Hygiene und medizinischen Behandlung.
Bei dem weiteren Blick in die Zukunft kommt die Studie in den Bereich der Vision (2037). Diese beinhaltet
eine immer weitreichendere Integration und Vernetzung der Bereiche (Hospital Cockpit und eAkte³) wie auch
die Fortführung der technischen Entwicklungen im Bereich der Robotik und Assistenz.
Im letzten Teil der Studie geben die Fraunhofer-Institute eine Handlungsempfehlung für den Weg in das
Krankenhaus der Zukunft. Realistisch betrachtet wird es weniger einen großen Entwicklungsschritt, sondern
vielmehr viele kleine Schritte geben. Wesentlich ist hierbei, dass die einzelnen Schritte sich zu einer Gesamtstrategie
des einzelnen Krankenhauses zusammenfügen und sich so insgesamt ein schlüssiger Entwicklungspfad
ergibt. Der Weg zum Krankenhaus der Zukunft wird durch stetige Investitionen in die Infrastruktur
und Softwaresysteme gekennzeichnet sein. Diese Investitionen müssen einzeln bewertet werden, wobei es
neben einer quantitativen Betrachtung auch eine qualitative Bewertung der positiven, aber heute noch nicht
quantifizierbaren Aspekte geben muss. Das vom Fraunhofer IML und Fraunhofer ISST entwickelte strategische
Innovationsmanagement (SIM) hilft dabei den besten Weg für das eigene Krankenhaus abzuleiten. Nur so
lassen sich strategische Entscheidungen hin zum Krankenhaus der Zukunft mit Weitsicht treffen.
Aktualisiert: 2023-06-22
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Was ist nachhaltige Instandhaltung und wie kann sie in der chemischen Industrie realisiert werden?
Zunächst werden der wissenschaftliche und und der industrielle Rahmen dieser Fragestellungen untersucht. Auf dieser Basis wird ein Leitbild nachhaltiger Instandhaltung definiert und es werden Hilfsmittel für dessen Umsetzung in Unternehmen der chemischen Industrie entwickelt. Anschließend werden ein Modell nachhaltiger Instandhaltung und ein Konzept eines Entscheidungsunterstützungssystems zur Bewertung von Instandhaltungsleistungen hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit ausgearbeitet.
Das Modell und das Konzept zur Entscheidungsunterstützung sind wirksame Werkzeuge zur Operationalisierung von nachhaltiger Instandhaltung in der chemischen Industrie.
Aktualisiert: 2023-06-21
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Was ist nachhaltige Instandhaltung und wie kann sie in der chemischen Industrie realisiert werden?
Zunächst werden der wissenschaftliche und und der industrielle Rahmen dieser Fragestellungen untersucht. Auf dieser Basis wird ein Leitbild nachhaltiger Instandhaltung definiert und es werden Hilfsmittel für dessen Umsetzung in Unternehmen der chemischen Industrie entwickelt. Anschließend werden ein Modell nachhaltiger Instandhaltung und ein Konzept eines Entscheidungsunterstützungssystems zur Bewertung von Instandhaltungsleistungen hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit ausgearbeitet.
Das Modell und das Konzept zur Entscheidungsunterstützung sind wirksame Werkzeuge zur Operationalisierung von nachhaltiger Instandhaltung in der chemischen Industrie.
Aktualisiert: 2023-06-21
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Was ist nachhaltige Instandhaltung und wie kann sie in der chemischen Industrie realisiert werden?
Zunächst werden der wissenschaftliche und und der industrielle Rahmen dieser Fragestellungen untersucht. Auf dieser Basis wird ein Leitbild nachhaltiger Instandhaltung definiert und es werden Hilfsmittel für dessen Umsetzung in Unternehmen der chemischen Industrie entwickelt. Anschließend werden ein Modell nachhaltiger Instandhaltung und ein Konzept eines Entscheidungsunterstützungssystems zur Bewertung von Instandhaltungsleistungen hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit ausgearbeitet.
Das Modell und das Konzept zur Entscheidungsunterstützung sind wirksame Werkzeuge zur Operationalisierung von nachhaltiger Instandhaltung in der chemischen Industrie.
Aktualisiert: 2023-06-21
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Die europäischen Chemikalienhersteller sehen sich mit verändernden Marktbedingungen konfrontiert, welche vor allem aus dem zunehmenden Wettbewerb mit Betrieben aus Schwellenländern resultieren. Diese profitieren nicht nur von der steigenden lokalen Nachfrage, sondern auch größtenteils von der geografischen Nähe zu den Rohstoffquellen und den damit verbundenen günstigen Einkaufskonditionen. Das hat bereits entsprechende Auswirkungen auf den Absatz erdölnaher Grundchemikalien und wird, mit dem steigenden technischen Know-how in diesen Regionen, auch den Export höherwertiger Chemikalien erschweren. Vor diesem Hintergrund konzentrieren sich europäische Betriebe zunehmend auf die Herstellung von Spezialchemikalien, welche i. d. R. kundenspezifisch entwickelt und hergestellt werden und dadurch höhere Margen bei geringer ausgeprägten Marktzyklen ermöglichen. Die kunden- und produktspezifische Ausrichtung des Portfolios erfordert allerdings den Einsatz hocheffizienter Herstellungsverfahren, welche zugleich eine hohe Flexibilität bzgl. Menge und Wahl des Produktionsortes gewährleisten.
Diese Anforderungen erfüllt das Konzept der modularen verfahrenstechnischen Anlagen, welches die Möglichkeit bietet, vergleichsweise geringe Mengen zu wirtschaftlich sinnvollen Konditionen an beliebigen Standorten herzustellen und darüber hinaus das Produktionsvolumen skalieren zu können. Allerdings setzt deren regulärer Einsatz nicht nur eine erprobte Verfahrenstechnik, sondern auch ein funktionierendes und wirtschaftlich sinnvolles Logistikkonzept voraus. Hierzu zählen die Identifikation der zu wählenden Produktionsstandorte und die Abschätzung der zu bevorratenden Mengen, um, darauf aufbauend, die Intralogistik dimensionieren zu können. Aufgrund dieses Defizits wird im Rahmen der vorliegenden Abhandlung eine prozessorientierte Methodik entworfen und bereitgestellt.
Aktualisiert: 2023-06-21
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Die Entwicklung hin zu unternehmensübergreifenden Wertschöpfungsnetzwerken verlangt insbesondere von Logistik- und Anarbeitungszentren (LAZ) als strategischen Zulieferern eine erhöhte Anpassungsfähigkeit, da sie unmittelbar von kurzfristigen Änderungsbedarfen im Netzwerk betroffen sind. Um dieser Herausforderung entgegenzutreten wurde in dieser Arbeit ein ganzheitliches Vorgehensmodell zur Gestaltung und Anpassung wandlungsfähiger LAZ entwickelt, welches zielgerichtet Planungs- und Steuerungsaktivitäten im LAZ verknüpft.
So werden konkrete Planungsanstöße für Kosten, Leistung und Systemlast zukünftig aus dem Betrieb des LAZ unter Einbeziehung prognostizierter Systemlastszenarien und strategischer Unternehmensvorgaben abgeleitet und nicht wie bisher durch singuläre Ereignisse ausgelöst. Durch Abgleich mit den Flexibilitäts- und Wandlungskorridoren wird systematisch untersucht, ob das LAZ in seiner derzeitigen Konfiguration auch bei zukünftigen Systemzuständen im stabilen Betrieb arbeiten kann. Zudem ist durch Vordenken und zeitlich vorgelagerte Bewertung potenziell geeigneter Anpassungsmaßnahmen der Raum für die Lösungssuche bei Auftreten eines Wandlungsbedarfs bereits so stark auf konkrete Gestaltungsfelder eingegrenzt, dass eine erhebliche Reduzierung der Reaktionszeit erzielt werden kann. Dabei wurden in dieser Arbeit Aufbau und Dimensionierung der Flexibilitäts- und Wandlungskorridore für sechs konkrete Kosten-, Leistungs- und Systemlastkennzahlen erstmals durchgängig beschrieben und berechenbar gemacht.
Das Vorgehensmodell weist durch die Verknüpfung von Planungs- und Steuerungs-aktivitäten im LAZ eine hohe Relevanz für die Anwendung in der Praxis auf und leistet so einen wesentlichen Beitrag zur übergeordneten Zielsetzung des Zukunftsprojekts „Industrie 4.0“. Bei konsequenter Anwendung in der betrieblichen Praxis kann die Anpassungsfähigkeit von LAZ zukünftig signifikant erhöht werden. Der hier erarbeitete Modellentwurf zur Überführung des Vorgehensmodells in ein Assistenzsystem skizziert schließlich den über diese Arbeit hinausgehenden zukünftigen Forschungsbedarf.
Aktualisiert: 2023-06-21
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Die Entwicklung hin zu unternehmensübergreifenden Wertschöpfungsnetzwerken verlangt insbesondere von Logistik- und Anarbeitungszentren (LAZ) als strategischen Zulieferern eine erhöhte Anpassungsfähigkeit, da sie unmittelbar von kurzfristigen Änderungsbedarfen im Netzwerk betroffen sind. Um dieser Herausforderung entgegenzutreten wurde in dieser Arbeit ein ganzheitliches Vorgehensmodell zur Gestaltung und Anpassung wandlungsfähiger LAZ entwickelt, welches zielgerichtet Planungs- und Steuerungsaktivitäten im LAZ verknüpft.
So werden konkrete Planungsanstöße für Kosten, Leistung und Systemlast zukünftig aus dem Betrieb des LAZ unter Einbeziehung prognostizierter Systemlastszenarien und strategischer Unternehmensvorgaben abgeleitet und nicht wie bisher durch singuläre Ereignisse ausgelöst. Durch Abgleich mit den Flexibilitäts- und Wandlungskorridoren wird systematisch untersucht, ob das LAZ in seiner derzeitigen Konfiguration auch bei zukünftigen Systemzuständen im stabilen Betrieb arbeiten kann. Zudem ist durch Vordenken und zeitlich vorgelagerte Bewertung potenziell geeigneter Anpassungsmaßnahmen der Raum für die Lösungssuche bei Auftreten eines Wandlungsbedarfs bereits so stark auf konkrete Gestaltungsfelder eingegrenzt, dass eine erhebliche Reduzierung der Reaktionszeit erzielt werden kann. Dabei wurden in dieser Arbeit Aufbau und Dimensionierung der Flexibilitäts- und Wandlungskorridore für sechs konkrete Kosten-, Leistungs- und Systemlastkennzahlen erstmals durchgängig beschrieben und berechenbar gemacht.
Das Vorgehensmodell weist durch die Verknüpfung von Planungs- und Steuerungs-aktivitäten im LAZ eine hohe Relevanz für die Anwendung in der Praxis auf und leistet so einen wesentlichen Beitrag zur übergeordneten Zielsetzung des Zukunftsprojekts „Industrie 4.0“. Bei konsequenter Anwendung in der betrieblichen Praxis kann die Anpassungsfähigkeit von LAZ zukünftig signifikant erhöht werden. Der hier erarbeitete Modellentwurf zur Überführung des Vorgehensmodells in ein Assistenzsystem skizziert schließlich den über diese Arbeit hinausgehenden zukünftigen Forschungsbedarf.
Aktualisiert: 2023-06-21
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Die Entwicklung hin zu unternehmensübergreifenden Wertschöpfungsnetzwerken verlangt insbesondere von Logistik- und Anarbeitungszentren (LAZ) als strategischen Zulieferern eine erhöhte Anpassungsfähigkeit, da sie unmittelbar von kurzfristigen Änderungsbedarfen im Netzwerk betroffen sind. Um dieser Herausforderung entgegenzutreten wurde in dieser Arbeit ein ganzheitliches Vorgehensmodell zur Gestaltung und Anpassung wandlungsfähiger LAZ entwickelt, welches zielgerichtet Planungs- und Steuerungsaktivitäten im LAZ verknüpft.
So werden konkrete Planungsanstöße für Kosten, Leistung und Systemlast zukünftig aus dem Betrieb des LAZ unter Einbeziehung prognostizierter Systemlastszenarien und strategischer Unternehmensvorgaben abgeleitet und nicht wie bisher durch singuläre Ereignisse ausgelöst. Durch Abgleich mit den Flexibilitäts- und Wandlungskorridoren wird systematisch untersucht, ob das LAZ in seiner derzeitigen Konfiguration auch bei zukünftigen Systemzuständen im stabilen Betrieb arbeiten kann. Zudem ist durch Vordenken und zeitlich vorgelagerte Bewertung potenziell geeigneter Anpassungsmaßnahmen der Raum für die Lösungssuche bei Auftreten eines Wandlungsbedarfs bereits so stark auf konkrete Gestaltungsfelder eingegrenzt, dass eine erhebliche Reduzierung der Reaktionszeit erzielt werden kann. Dabei wurden in dieser Arbeit Aufbau und Dimensionierung der Flexibilitäts- und Wandlungskorridore für sechs konkrete Kosten-, Leistungs- und Systemlastkennzahlen erstmals durchgängig beschrieben und berechenbar gemacht.
Das Vorgehensmodell weist durch die Verknüpfung von Planungs- und Steuerungs-aktivitäten im LAZ eine hohe Relevanz für die Anwendung in der Praxis auf und leistet so einen wesentlichen Beitrag zur übergeordneten Zielsetzung des Zukunftsprojekts „Industrie 4.0“. Bei konsequenter Anwendung in der betrieblichen Praxis kann die Anpassungsfähigkeit von LAZ zukünftig signifikant erhöht werden. Der hier erarbeitete Modellentwurf zur Überführung des Vorgehensmodells in ein Assistenzsystem skizziert schließlich den über diese Arbeit hinausgehenden zukünftigen Forschungsbedarf.
Aktualisiert: 2023-06-21
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Aktuelle Trends der Globalisierung und Digitalisierung stellen produzierende Unternehmen vor neue Herausforderungen, die zur Entwicklung cyberphysischer Produktionssysteme führen. Solche selbststeuernden, nicht verketteten Systeme benötigen eine angepasste Logistik. In dieser Dissertation wird ein neuartiges, universelles Produktionsversorgungskonzept vorgeschlagen, das den Anforderungen eines solchen Umfeldes entspricht.
Dafür erfolgt zunächst die Ausarbeitung von Zielgrößen, die für die Produktionsversorgung in einem cyberphysischen Produktionssystem relevant, aber bisher nicht einheitlich in der wissenschaftlichen Literatur definiert sind. Neben den klassischen, produktionslogistischen Zielgrößen Zeit, Kosten und Qualität zählen auch die spezifischen Anforderungen eines cyberphysischen Produktionssystems. Dazu zählen die Flexibilität, die Wandlungsfähigkeit und die Dezentralität. Die Anwendung dieser Zielgrößen zur Bewertung verschiedener Produktionsversorgungskonzepte zeigt, dass diese Konzepte den Anforderungen nicht gerecht werden.
Daher erfolgt die Modellierung eines neuartigen, universellen Produktionsversorgungskonzeptes, das auf einem Multi-Agenten-System basiert. So wird eine dezentrale Steuerung der Produktionsversorgung ermöglicht, die sich unvorhergesehenen Änderungen im Produktionsablauf anpassen kann. Die Agenten repräsentieren verschiedene Objekte wie bspw. Lager, Ladungsträger oder Transporteinheiten, die selbständig untereinander über die Auftragsdurchführung abstimmen. Die strukturierte Beschreibung der Abläufe findet mithilfe eines angepassten Vorgehensmodells zur Modellierung des Konzeptes statt.
Das resultierende, allgemeingültige Produktionsversorgungskonzept wurde im Forschungszentrum des Lehrstuhls für Förder- und Lagerwesen der Technischen Universität Dortmund erprobt. Damit wurde die Basis für die weiterführende Anwendung des Konzeptes in Forschung und Industrie geschaffen.
Aktualisiert: 2023-06-08
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In Zeiten von Unsicherheiten, die nicht zuletzt auf pandemiebedingte Umstände zurückzuführen sind, stehen die Unternehmen vor der Herausforderung, ihre Kapazitäten effizient auszulasten und zu beziehen. Kurzfristige Zusammenschlüsse von Unternehmen durch Kooperationen ermöglichen die Heranziehung von Konzepten wie der kurzfristigen Fremdvergabe oder der verlängerten Werkbank. Informations- und Kommunikationsinstrumente eröffnen eine Vielzahl an Möglichkeiten der virtuellen Zusammenkunft zwischen produzierenden Unternehmensnetzwerken.
Die Vorteile virtueller Verhandlungsplattformen werden überschattet von Unsicherheiten, die sich durch Informationsasymmetrien zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer ergeben und zu erhöhten Koordinationsaufwendungen (Transaktionskosten) führen, insbesondere dann, wenn es sich um kurzfristige Kooperationen handelt und wenig Erfahrungswerte über die Zuverlässigkeit der Akteure vorliegen. Der durch zunehmende Digitalisierung und nicht zuletzt durch pandemiebedingte Umstände begünstigte Wegfall persönlicher Nähe, kombiniert mit dem Engpassfaktor Zeit, wecken den Bedarf an vertrauensbildenden Mechanismen, die Unternehmen, trotz Vorliegen von Informationsasymmetrien und damit verbundener Unsicherheiten, zur kurzfristigen Kooperation ermutigen. Vorarbeiten verweisen darauf, dass Konzepte wie die Distributed-Ledger-Technologie, wie u. a. die Blockchain-Technologie, aufgrund ihrer technologischen Eigenschaften in verteilten Netzwerken, wie dezentralen Märkten, ein hohes Vertrauen zugesprochen wird. Eine Lücke erschließt sich jedoch in der empirischen Verstetigung der Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge, wie und warum Blockchain Vertrauen stiftet.
Vor diesem Hintergrund lautet die übergeordnete Frage, wie eine Blockchain-gestützte Implementierung aussehen muss, um Vertrauen zwischen den Teilnehmern im kapazitiven Fremdvergabeprozess zu schaffen. Die Beantwortung der Forschungsfrage umschließt drei untergeordnete Forschungsfragen, deren Beantwortung unter dem Paradigma gestaltungsorientierter Wissenschaften erfolgt und durch mehrere Feldzugänge gespiegelt wird. Hierzu werden Anforderungen erhoben, die in die Gestaltung eines vertrauensbildenden Artefaktes zur Reduktion von Unsicherheiten im Fremdvergabeprozess mit einfließen. Ein kontextueller Zuschnitt erfolgt hierbei auf die Domänen Instandhaltung und Produktion. Hieraus werden Gestaltungsprinzipien abgeleitet, die den Kern der Arbeit darstellen und beschreiben, welche Mechanismen wie bereitgestellt werden müssen, um Vertrauen zwischen den Teilnehmern einer virtuellen Verhandlungsplattform zu stiften. Anschließend erfolgt eine Blockchain-basierte Implementierung dieser vertrauensbildenden Gestaltungsprinzipien im Kontext der kapazitiven Fremdvergabe am Beispiel einer virtuellen Verhandlungsplattform für 3D-Drucker-Aufträge. Der Dissertation liegen zwei Evaluierungsepisoden zugrunde. In einer ersten Validierungsschleife werden die Gestaltungsprinzipien mit Experten auf Wiederverwendbarkeit geprüft. Die Validierung der Blockchain-gestützten Implementierung erfolgt über ein experimentelles Design unter Anwendung eines Zweigruppenplans. Die Ergebnisse liefern eine Erkenntnis darüber, inwieweit und warum die Blockchain Vertrauen stiftet. Die Dissertation ergänzt die Vorarbeiten um theoriegeleitete und zugleich empirisch geprüfte Erkenntnisse. Sie liefert Implikationen für die Praxis und Forschung in Bezug auf die zielgerichtete Implementierung einer Blockchain für die kapazitive Fremdvergabe.
Aktualisiert: 2023-04-13
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Auf der Blockchain-Technologie basierende IT-Lösungen werden in verschiedenen Branchen konzeptioniert und erprobt, um auf Basis nachvollziehbarer Produkt-, Informations- und Finanzflüsse, Transparenz sowie vertrauensvolle Beziehungen zwischen Supply-Chain-Akteuren herzustellen. Unternehmen erkennen diese und weitere Potenziale der Technologie, die sich je nach Anwendungsbereich und Nutzungslevel ausweiten können, doch werden in ihrem Vorhaben, konzeptionierte Lösungen in unternehmensübergreifende Geschäftsprozesse zu integrieren und in den Realbetrieb zu überführen, gehemmt. In diesem Zusammenhang sind schwer messbare wirtschaftliche Auswirkungen von Blockchain-Lösungen als eine zentrale Herausforderung und Ursache für Investitionshemmnisse aufzuführen. Insbesondere bzgl. strategischer Nutzenfaktoren sind die wirtschaftlichen Auswirkungen oft unbekannt und werden bei der Bewertung von Pilotprojekten nicht berücksichtigt.
Das Ziel der Arbeit besteht deshalb darin, Blockchain-Anwenderunternehmen bei der Integration von Blockchain-Lösungen im Supply Chain Management sowie der Berücksichtigung wirtschaftlicher Auswirkungen zu unterstützen, indem der Ablauf des Integrationsprozesses, die Klassifikation des Anwendungsbereichs und Nutzungslevels sowie die Identifikation und Bewertung von Wirtschaftlichkeitsfaktoren untersucht werden. Zu diesem Zweck wird ein anwendungsorientierter Forschungsprozess konzipiert, der aufbauend auf systematischen Literaturrecherchen zur Fundierung der Arbeit, begleitende empirische Erhebungen in Form von Fokusgruppen- sowie Einzelinterviews mit ausgewählten Blockchainexperten vorsieht.
Auf diese Weise wird die Entwicklung eines umfassenden Gestaltungsmodells zur profitablen Integration von Blockchain-Lösungen im Supply Chain Management unter Einfluss praktisch relevanter Anforderungen ermöglicht. Das Gestaltungsmodell führt dabei insbesondere drei konkrete Lösungsartefakte zusammen: (1) Ein Integrationsmodell, welches notwendige Schritte und Methoden, übergeordnete Managementfunktionen und Meilensteine sowie Bewertungs-phasen zur profitablen Integration vorsieht; (2) eine multidimensionale Taxonomie, welche die Klassifikation des Blockchain-Projekts hinsichtlich Anwendungsbereich, Nutzungslevel und Wirtschaftlichkeitssituation ermöglicht; sowie (3) ein Bewertungsmodell, welches zur Identifikation von Einflussfaktoren auf die Wirtschaftlichkeit und deren Messbarmachung genutzt wird. Abschließend werden die Erkenntnisse der Arbeit unter Berücksichtigung der Netzwerk- sowie der Dynamic-Capabilities-Theorie reflektiert und zukünftige Forschungsbedarfe aufgezeigt.
Aktualisiert: 2023-03-30
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Eine zunehmende Anzahl an Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau transformieren im Zuge der Servitization ihr produktorientiertes Geschäftsmodell zu einer dienst- bzw. lösungs-orientierten Wertschöpfungslogik. Dies begründet sich vor allem darin, dass die technische Produktqualität aufgrund des kompetitiven und globalisierten Markts nicht mehr als alleiniges Differenzierungsmerkmal genügt. In der Konsequenz etablieren Maschinen- und Anlagen-hersteller industrielle sowie datenbasierte Dienstleistungen in ihrem Leistungsportfolio. Das Ziel: Kunden durch relationale Beziehungen an sich zu binden sowie Differenzierungsmerkmale auf Basis individueller Leistungsbündel aus Produkt- und Dienstleistungen zu generieren. Doch die Servitization geht für viele Unternehmen mit großen Herausforderungen einher. Die Transformation zu einem Lösungsanbieter erfordert neue Fähigkeiten und Ressourcen sowie eine ganzheitliche Wandlung der Organisations- und Wertschöpfungsstruktur. Dieser Kraftakt führt insbesondere in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) häufig zum Gegenteil des erwünschten Effekts – dem Service- und Digitalisierungs-Paradox. Trotz hoher Investitionen in das Dienstleistungsgeschäft und die Digitalisierung bleiben die Erfolge hinter den Erwartungen zurück und können im Ernstfall zu einer existenziellen Bedrohung heranwachsen. So verwundert es zum einen nicht, dass gerade KMU in der Servitization zurückliegen. Zum anderen liegt hier ein dringender Handlungsbedarf vor, repräsentieren KMU doch den Großteil des Maschinen- und Anlagenbaus, welcher als größter industrieller Arbeitgeber einen essenziellen Beitrag zur Sicherung des Wohlstands im Hochlohnwirtschaftsstandort Deutschland leistet.
Das Ziel dieser Arbeit besteht daher in der Unterstützung von KMU in der Servitization. Dabei entsteht im Ergebnis ein Werkzeug, das anhand von Gestaltungsprinzipien relevante Handlungsfelder im Zuge der serviceorientierten Transformation aufzeigt. Die Arbeit orientiert sich dabei an dem Design-Science-Research-Vorgehen, um zwei Artefakte zu entwickeln. Das erste Artefakt umfasst eine Taxonomie zur phasenorientierten Systematisierung von Dienstleistungen. Die Taxonomie greift charakteristische Merkmale eines Dienstleistungs-prozesses zur Systematisierung der industriellen Dienstleistungserbringung auf, um einen Einblick in die individuelle Leistungskonfiguration eines Unternehmens zu ermöglichen. Das zweite Artefakt adressiert Gestaltungsprinzipien zur erfolgreichen Servitization von Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau. Dabei werden Barrieren auf Basis konzeptioneller und empirischer Erhebungsmethoden identifiziert, welche die Grundlage für sogenannte Meta-Anforderungen bilden. Die finalen Gestaltungsprinzipien stellen als Antwort auf diesen Anforderungskatalog präskriptives Wissen für Unternehmen am Anfang der Servitization dar und sind angereichert mit Erfahrungswissen von erfolgreichen industriellen Lösungsanbietern. Zur Unterstützung des Transformationsprozesses wird ein Leitfaden entwickelt, welcher von den Anwendern als praxisorientiertes Rahmenwerk zur schrittweisen Umsetzung der Gestaltungs-prinzipien hinzugezogen werden kann.
Die Ergebnisse richten sich an Anwender des mittleren und oberen Managements von KMU und bauen neben einem theoretischen sowie literaturgestützten Fundament auf ca. zehn Stunden Expertenworkshops, dreizehn Stunden Experteninterviews sowie Evaluationsgesprächen mit zehn Expertinnen und Experten aus Wissenschaft und Praxis auf. Insgesamt ist dabei die Erfahrung aus elf Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus in diese Arbeit eingeflossen.
Aktualisiert: 2023-03-16
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Aktuelle Trends der Globalisierung und Digitalisierung stellen produzierende Unternehmen vor neue Herausforderungen, die zur Entwicklung cyberphysischer Produktionssysteme führen. Solche selbststeuernden, nicht verketteten Systeme benötigen eine angepasste Logistik. In dieser Dissertation wird ein neuartiges, universelles Produktionsversorgungskonzept vorgeschlagen, das den Anforderungen eines solchen Umfeldes entspricht.
Dafür erfolgt zunächst die Ausarbeitung von Zielgrößen, die für die Produktionsversorgung in einem cyberphysischen Produktionssystem relevant, aber bisher nicht einheitlich in der wissenschaftlichen Literatur definiert sind. Neben den klassischen, produktionslogistischen Zielgrößen Zeit, Kosten und Qualität zählen auch die spezifischen Anforderungen eines cyberphysischen Produktionssystems. Dazu zählen die Flexibilität, die Wandlungsfähigkeit und die Dezentralität. Die Anwendung dieser Zielgrößen zur Bewertung verschiedener Produktionsversorgungskonzepte zeigt, dass diese Konzepte den Anforderungen nicht gerecht werden.
Daher erfolgt die Modellierung eines neuartigen, universellen Produktionsversorgungskonzeptes, das auf einem Multi-Agenten-System basiert. So wird eine dezentrale Steuerung der Produktionsversorgung ermöglicht, die sich unvorhergesehenen Änderungen im Produktionsablauf anpassen kann. Die Agenten repräsentieren verschiedene Objekte wie bspw. Lager, Ladungsträger oder Transporteinheiten, die selbständig untereinander über die Auftragsdurchführung abstimmen. Die strukturierte Beschreibung der Abläufe findet mithilfe eines angepassten Vorgehensmodells zur Modellierung des Konzeptes statt.
Das resultierende, allgemeingültige Produktionsversorgungskonzept wurde im Forschungszentrum des Lehrstuhls für Förder- und Lagerwesen der Technischen Universität Dortmund erprobt. Damit wurde die Basis für die weiterführende Anwendung des Konzeptes in Forschung und Industrie geschaffen.
Aktualisiert: 2023-03-16
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Das Bedarfs- und Kapazitätsmanagement (BKM) ist ein elementarer Bestandteil des Supply-Chain-Managements der Automobilhersteller. Aufgabe des BKMs ist es, den Ressourcenbedarf, der sich aus der erwarteten oder bereits realisierten Marktnachfrage ergibt, mit den Kapazitäten und Restriktionen der Lieferkette und des Produktionssystems zu synchronisieren. Eine wesentliche Herausforderung für das BKM besteht in der Unsicherheit und Volatilität der Anforderungen, die sich aus der Produktvielfalt ergeben. Informationstechnologie unterstützt zunehmend erfolgreich die komplexen BKM-Prozesse, wobei alle Systeme auf eine effiziente und ganzheitliche Produktrepräsentation angewiesen sind. Die Automobilindustrie sieht sich derzeit mit zwei bedeutenden Trends konfrontiert. Zum einen bewirkt die Diversifizierung des Antriebsstranges (insbesondere im Kontext der E-Mobilität) Veränderungen in der physischen Fahrzeugarchitektur. Zum anderen führt die Digitalisierung des Autos (z. B. autonomes Fahren) neue und veränderte Abhängigkeiten zwischen Komponenten ein (z. B. die Kompatibilität von Hardware und Software). Diese neuen und veränderten Abhängigkeiten sind bei der Entwicklung einer Produktrepräsentation für das automobile BKM angemessen zu dokumentieren. Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist die Entwicklung einer effizienten und flexiblen Produktrepräsentation für das BKM der Automobilhersteller zur Abbildung logistikrelevanter Informationen digitalisierter Fahrzeuge.
Durch die beschleunigten Veränderungen des Automobils ist ein flexiblerer und effizienterer BKM-Prozess erforderlich. Dem BKM-Prozess liegen heute jedoch nicht alle benötigten Informationen zugrunde. Um dieses Problem zu adressieren, werden die Prozesseigenschaften anhand der Prozessvarianten des BKMs identifiziert. Durch eine Literaturrecherche und Experteninterviews werden Anforderungen und Produktinformationen aus den Unternehmensbereichen ermittelt, die in die Produktrepräsentation einfließen müssen. Die Produktinformationen aus den Unternehmensbereichen werden analysiert und segmentiert. Anforderungen und speziell Produktinformationen (Digitalcharakteristika), die durch die zunehmende Digitalisierung des Automobils zur ganzheitlichen Darstellung in die Produktrepräsentation integriert werden müssen, werden extrahiert. Durch die Digitalcharakteristika entstehen neue zu integrierende Abhängigkeiten, da sie Einfluss auf die Logistik haben. Zur Auswahl der Datenstruktur und des Konzeptes für eine effiziente und flexible Produktrepräsentation für den BKM-Prozess erfolgt eine weitere Literaturrecherche.
Auf Basis der Ergebnisse wird eine graphbasierten Ontologie der effizienten und flexiblen Produktrepräsentation konzipiert, welche die logistikrelevanten Informationen digitalisierter Fahrzeuge abbildet. Anhand eines realen Anwendungsfalls eines deutschen Automobilherstellers wird die effiziente und flexible Produktrepräsentation prototypisch umgesetzt und validiert.
Aktualisiert: 2023-03-16
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Die kollaborative Nutzung von Daten gewinnt in der Industrie zunehmend an Bedeutung und erfordert die verstärkte Berücksichtigung von Interoperabilitäts- und Datensouveränitätsaspekten. Mithilfe der kollaborativen Nutzung von Daten entstehen neue, datenbasierte Geschäftsmodelle, die zu einer Optimierung von Wertschöpfungsprozessen führen und somit die Grundlage für neue Einnahmequellen darstellen. Dabei spielen insbesondere verteilte Systeme eine entscheidende Rolle, die durch die gemeinsame Nutzung von Daten und Geräten geprägt sind und eine engere Kommunikation der beteiligten Akteure untereinander erlauben. Gleichzeitig kommt es im Zuge der stetigen Weiterentwicklung von Informations- und Kommunikationstechnologien im Kontext des Internets der Dinge zur Entstehung neuer Konzepte, die eine strukturierte Abbildung von Daten ermöglichen. Dazu gehören vor allem digitale Zwillinge, die im Wesentlichen eine ganzheitliche digitale Repräsentation eines Anlageguts entlang dessen gesamten Lebenszyklus erlauben. Digitale Zwillinge bieten ein erhebliches Potenzial für die Nutzung in verteilten Systemen und bilden eine geeignete Grundlage, um insbesondere Lebenszyklusdaten eines Anlageguts kollaborativ zu nutzen. Studien gehen zwar von einer verstärkten Nutzung von digitalen Zwillingen in unternehmensübergreifenden Netzwerken aus, jedoch werden diese weiterhin überwiegend als rein unternehmensinternes Konzept genutzt. Wesentliche Gründe dafür liegen zum einen in einem fehlenden einheitlichen Verständnis von digitalen Zwillingen. Zum anderen gibt es derzeit kein ausreichendes präskriptives Wissen zur Gestaltung von digitalen Zwillingen, die in verteilten Systemen genutzt werden können.
Im Rahmen der vorliegenden Dissertation werden daher Gestaltungsprinzipien entwickelt, die die Implementierung von digitalen Zwillingen für verteilte Systeme erheblich unterstützen. Eine Grundlage für die Entwicklung der Gestaltungsprinzipien bildet die Durchführung einer umfassenden Interviewreihe mit Industrieexperten aus Branchen, die insgesamt alle relevanten Akteure einer Wertschöpfungskette repräsentieren. Eine weitere Grundlage zur Entwicklung der Gestaltungsprinzipien bildet eine bestehende Instanziierung eines verteilten digitalen Zwillings, die im Rahmen der Vorarbeiten dieser Dissertation entwickelt wurde. Die Gestaltungsprinzipien für verteilte digitale Zwillinge bilden das Hauptartefakt dieser Dissertation. Für die konzeptionelle Strukturierung der Gestaltungsprinzipien wird zusätzlich eine Taxonomie entwickelt, die die grundlegenden Dimensionen und Charakteristika von digitalen Zwillingen abbildet. Dies erlaubt eine umfangreiche deskriptive Beschreibung von digitalen Zwillingen im Allgemeinen sowie die Einordnung von verschiedenen Ausprägungen eines digitalen Zwillings zur Identifizierung von Archetypen.
Zielgruppe dieser Dissertation sind vor allem Wissenschaftler und Praktiker, die sich mit digitalen Zwillingen im Allgemeinen sowie mit deren Nutzung in kollaborativen Netzwerken befassen. Zusätzlich befasst sich diese Dissertation mit einer Instanziierung auf Basis der Verwaltungsschale der Plattform Industrie 4.0, sodass auch in diesem Kontext Wissenschaftler und Praktiker neue Erkenntnisse gewinnen können. Des Weiteren erlaubt diese Dissertation detaillierte Einblicke in die praktische Entwicklung von Taxonomien und insbesondere von Gestaltungsprinzipien.
Aktualisiert: 2023-03-16
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Beschäftigte in der Industrie und der Logistik stehen – insbesondere im Kontext der Digitalisierung – im Spannungsfeld zwischen technischen Systemen und automatisierten Prozessen. Das menschliche Erfahrungswissen bildet hierbei eine besonders wertvolle Ressource, die es zu schützen gilt. Wie sich dieses Wissen konservieren und weitergeben lässt, gilt schon seit langem als enorme Herausforderung. Derzeit existieren keine technischen Lösungen, mit denen sich der Wissenstransfer impliziten Erfahrungswissens automatisiert realisieren lässt.
Unter Berücksichtigung dieser Rahmenbedingungen befasst sich diese Arbeit mit der wissenschaftlichen Erarbeitung eines Assistenzsystems für den Transfer von Erfahrungswissen von erfahrenen zu unerfahrenen Beschäftigten. Betrachtet wird der Prozess des Wissenstransfers am Beispiel der Verpackung im Online-Handel. Hierbei werden die Anforderungen an Assistenzsysteme in der Lagerlogistik sowie der Verpackung analysiert und insbesondere im Kontext der Akzeptanz seitens der Beschäftigten betrachtet.
Basis des zu erarbeitenden Assistenzsystems und Kern dieser Arbeit ist ein Verfahren, das implizites Wissen durch die Beobachtung von erfahrenen Arbeitskräften im Prozess erfasst und dieses Wissen, durch intuitive sowie ergonomische Mensch-Technik-Schnittstellen, unerfahrenen Beschäftigten zur Verfügung stellt. Im Zuge der Entwicklung dieses Verfahrens wird gezeigt werden, wie spezifische Methoden des maschinellen Lernens in Kombination mit einem Human-in-the-Loop-Ansatz genutzt werden können, um implizites Wissen zu digitalisieren und bedarfsgerecht bereitzustellen. Aus dem entwickelten Verfahren für den Wissenstransfer wird innerhalb dieser Arbeit das Human Experience Transfer Model abgeleitet, das als Referenzmodell die Übertragbarkeit der Entwicklung dieser Arbeit auf andere Bereiche und Branchen gewährleistet.
Im Anschluss wird eine Referenzimplementierung des entwickelten Verfahrens vorgestellt, die daraufhin in einem Evaluationsprozess hinsichtlich ihrer Funktion und ihrem Nutzen geprüft wird. Anhand der Ergebnisse wird abschließend die Anwendbarkeit und Ergonomie der entwickelten Komponenten nachgewiesen.
Aktualisiert: 2023-03-16
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