Autor: Engelbert Westkämper

Die industrielle Produktion ist stets den Auswirkungen von internen und externen Turbulenzen ausgesetzt, auf die sie sich einstellen muss. Die Wandlungsfähigkeit der Produktion ist daher vor allem im Bereich der variantenreichen Serienproduktion von entscheidender Bedeutung. Wandlungsfähigkeit wird in Fabriken mittels einer schnell agierenden und reagierenden Planung erreicht, die sowohl die klassischen Methoden einer strukturierten Fabrikplanung als auch modernste digitale Werkzeuge beinhaltet. Hierbei wird die Planung auf einer gemeinsamen Datenbasis erstellt und kann sowohl Ergebnisse von vorherigen Planungen als auch von Simulationen übernehmen und erreicht damit eine höhere Qualität in kürzerer Zeit. Neben der Planung muss aber auch die reale Fabrik schnell rekonfigurierbar sein, um eine stetige Adaption der Produktion zu ermöglichen. Um das hierfür fehlende Wissen der Industrie bereitzustellen wurde mit der Lernfabrik aIE eine spezifische Schulungseinrichtung aufgebaut.

Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über das wandlungsfähige Fabrikcockpit-System, das im Rahmen des Transferbereichs 059 entwickelt wird. Dieses Fabrikcockpit-System geht über ein einfaches Cockpit-Portal weit hinaus und integriert modular unterschiedlichste Softwaresysteme in einem Gesamtsystem, das der umfassenden Entscheidungsunterstützung dient. Es wird dargestellt, was unter Fabrikcockpits zu verstehen ist, aus welchen Teilsystemen diese aufgebaut sind und welche Anforderungen ein State-of-the-Art Fabrikcockpit zu erfüllen hat. Anschließend wird entlang des entscheidungsorientierten Workflows der vielfältige Nutzen eines integrierten Gesamtsystems erläutert.

Der Beitrag stellt eine digitale Planungsumgebung zur integrierten Fabrik- und Logistikplanung vor. Im Mittelpunkt der Arbeiten steht die Verschmelzung von Methoden für die kurz- und mittelfristige Fabrik-, Produktions- und Arbeitsplanung in einem mittelständischen Unternehmen. Ziel ist die deutliche Verkürzung der Planungsprozesse bei gleichzeitiger Reduktion des Gesamtaufwands auf Basis eines aktuellen, digitalen Fabrikmodells. Daten aus der Produktion und aus dem Auftragswesen fließen zeitnah in verteilte Prognosemodelle ein. Sowohl Ist-Daten als auch Prognoseergebnisse werden über die Fabrikebenen Produktion, Segment, Zelle und Maschine in einem „Fabrik-Cockpit“ problemorientiert visualisiert und Handlungsoptionen proaktiv vorgeschlagen. Durch die starke Beschleunigung der Planungsprozesse verlieren die gestalterischen Prozesse ihren Projektcharakter und werden zum Tagesgeschäft.

Sich permanent ändernde Umfeldbedingungen, die stetige Marktweiterentwicklung und der beschleunigte technologische Fortschritt haben zur Folge, dass eine präzise Planung und Optimierung der Produktion in immer kürzeren Zyklen erfolgen muss. Planungsaufgaben im Bereich der Produktion werden somit zunehmend komplexer. Das advanced Industrial Engineering (aIE) erhält durch die Werkzeuge der Digitalen Fabrik und den Aspekten des Technologiemanagements mächtige Hilfsmittel, die Planer und Gestalter befähigen, Veränderungsprozesse schneller und präziser zu planen und durchzuführen.

Neue lokale Steuerungsverfahren in Verbindung mit situationsgerechten Arbeitsplänen können die Leis-tungsfähigkeit der Fertigung erhöhen. Wenn keine fixe Ressourcenzuordnung und Bearbeitungsreihenfolge mehr vorgegeben wird, ergeben sich neue Freiheitsgrade und zusätzliche Reaktionsmöglichkeiten in der Fertigung. Im nachfolgenden Beitrag wird eine neue Planungskette aus Produktionsplanung, Produktionsregelung und Arbeitsplanung skizziert, die diese Freiheitsgrade nutzen kann. Neue Anforderungen an den Materialfluss werden aufgezeigt.

Die rasch fortschreitende Entwicklung kleiner mobiler Geräte sowie mit eingebetteter Sensorik und Aktorik versehener Alltagsgegenstände ermöglicht eine Vielzahl neuartiger Anwendungen. Die Fähigkeit zur drahtlosen Kommunikation und zur Positionsbestimmung bereitet die Basis orts- und kontextbezogener Systeme, die seit einigen Jahren im Projekt Nexus an der Universität Stuttgart untersucht werden. Der Einsatz dieser Technologien im produktionstechnischen Umfeld, z.B. der hier vorgestellten dezentralen Betriebsmittelverwaltung, eröffnet dabei ein vollkommen neues Anwendungsgebiet.

Moderne Strategien in der Produktentwicklung verlagern immer mehr Tätigkeiten der Konstruktion, Simulation und der Produktionsmittelplanung in virtuelle Umgebungen. Entwurf und Konzeption folgen diesem Trend. Aufbauend auf der zusammenfassenden Darstellung des gegenwärtigen Vorgehens in Entwurf und Konzeption wird an zwei Praxisbeispielen gezeigt, wie hybride (d.h. reale und virtuelle) Produktmodelle als neue gemeinsame Basis der Produktentwicklung eingesetzt werden können.