Fabrikplanung

Im Rahmen des Forschungsprojekts LUPO wird ein hybrides Simulationslabor geschaffen, in welchem die Vorteile der Computersimulation mit denen einer Modellfabrik kombiniert werden. Zur systematischen Aufnahme, Darstellung und Analyse verschiedener Fertigungsprozesse wurde ein Vorgehensmodell geschaffen, welches auf die speziellen Anforderungen (schnelle, flexible, aufwandsarme Ermittlung belastbarer Ergebnisse) des Projekts eingeht. Eine Bibliothek an Produktionsobjekten ermöglicht die Wiederverwendung bereits bestehender Maschinen und damit eine Reduzierung des Simulationsaufwands.

Unternehmen sehen sich fortwährend einem radikalen Wandel gegenüber. Ein Ansatz zur Bewältigung dieser Herausforderungen sind wandlungsfähige Produktionssysteme. Diese können jedoch nur so wandlungsfähig sein, wie es die in ihnen tätigen Menschen sind. Eine ganzheitliche Betrachtung der Dimensionen Mensch, Technik und Organisation ist in diesem Zusammenhang unabdingbar. Das Institut für Betriebswissenschaften und Fabriksysteme (IBF) besitzt umfangreiche Erfahrungen und Kompetenzen auf dem Gebiet der Erforschung der Wandlungsfähigkeit unter der Berücksichtigung der Interdependenz zwischen Mensch, Technik und Organisation. Unterstützt wird dies durch die „Laborlandschaft“ des IBF, IBF-Lab genannt, welche eine interdisziplinäre Forschung ermöglicht. Konzeption und Umsetzung des IBF-Lab werden vorgestellt. Der konkrete Anwendungsfall wird beispielhaft anhand eines Forschungsvorhabens demonstriert.

Die Automobilindustrie steht aufgrund einer volatilen Marktsituation sowie dem stetigen Wachstum der Modell- und Variantenvielfalt vor großen Herausforderungen: Innovationszyklen verkürzen sich und die Komplexität in der Produktion sowie der Kostendruck nehmen zu. Um auf diese Herausforderungen zu reagieren, müssen fortgeschrittene Ansätze zur langfristigen Planung der Produktionssysteme eingesetzt werden. Der vorliegende Beitrag stellt aktuelle Ansätze der Fabrikplanung in der digitalen Fabrik vor und zeigt Einsatzmöglichkeiten des Operations Research (OR) für die Planung von Produktionssystemen auf. Der Einsatz von OR Methoden birgt nicht nur in der Netzwerkplanung große Potenziale, sondern kann auch strategische Entscheidungen auf der Ebene der Fabrik signifikant unterstützen.

Fertigende Unternehmen müssen aufgrund kürzerer Produktlebenszyklen und größerer Variantenvielfalt der Produkte in ihren Fabrikstrukturen flexibel bleiben. Die Flexibilität von Fabrikstrukturen basiert auf definierten Fabrikplanungsprozessen, in welchen Produkt-, Prozess und Ressourcendaten aus unterschiedlichen Disziplinen und isolierten IT-Werkzeugen berücksichtigt werden müssen. Fabrikplanungsprozesse können somit als iterative, interdisziplinäre und partizipative Prozesse charakterisiert werden. Um den interdisziplinären und partizipativen Charakter zu unterstützen, wird in diesem Beitrag ein föderatives Fabrikdatenmanagement (FFDM) als integrative Gesamtlösung vorgestellt. Die zu berücksichtigenden Produkt-, Prozess- und Ressourcendaten werden auf Basis von Web Services dem Fabrikplaner bereitgestellt und so der Fabrikplanungsprozess aufgrund der Reduzierung redundanter, inhomogener und inkonsistenter Datenhaltung beschleunigt.

Die heute verfügbaren IT-Lösungen aus dem Umfeld der Digitalen Fabrik erlauben es Fabrikkonzepte auf unterschiedlichen Abstrahierungsebenen zu entwickeln und zu analysieren. Eine signifikante Herausforderung stellt die Komplexität der Fabrikplanungsprozesse dar, welche interdisziplinären, partizipativen, und iterativen Charakter besitzen. Zur Beherrschung dieser komplexen Prozesse werden die aus dem Prozesskettenansatz herrührenden modernen Methoden des Concurrent und Simultaneous Engineering immer wichtiger, die insbesondere eine Verkürzung der Gesamtplanungszeiten herbeiführen. Diese Methoden führen zugleich zu neuen Herausforderungen aus IT-Sicht, denen in den letzten Jahren nur punktuell mit singulären Werkzeugen der Digitalen Fabrik entgegengewirkt worden ist. Zur Integration dieser singulären Werkzeuge entsteht die Notwendigkeit einer integrativen Gesamtlösung. In dem vorliegendem Beitrag wird eine am Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK) ...

Die Welt befindet sich im Wandel. Davon sind auch produzierende Unternehmen betroffen, welche auf immer individuellere Kundenwünsche sowie einen verstärkten Wettbewerb reagieren müssen. Durch neue Technologien und Organisationsformen wie AutoID oder dezentrale und echtzeitfähige Produktionssteuerung kann dem erfolgreich begegnet werden. Auswahl und Bestimmung der konkreten Umsetzung für die jeweiligen Fertigungsprozesse des Unternehmens erweisen sich jedoch häufig als schwierig und kostenintensiv. Bisherige Simulationsansätze sind oft mit hohem Aufwand verbunden, um belastbare Aussagen zur Eignung und Wirtschaftlichkeit zu treffen. Diese Anstrengungen scheuen insbesondere kleine- und mittelständische Unternehmen, weshalb in diesem Bereich die neuen Technologien unterdurchschnittlich verbreitet sind. Der vorliegende Beitrag zeigt eine neue Möglichkeit auf, diesen Nachteilen zu begegnen. Dazu werden die Vorteile der computerbasierten Simulationen mit denen der Modellfabrik ...

Aufgrund gestiegener Kundenanforderungen hat sich die Produktqualität zur Voraussetzung der Wettbewerbsfähigkeit von Produktionsunternehmen entwickelt. Elementar für die Produktion qualitativ hochwertiger Produkte sind stabile und fehlerfreie Prozesse. Die grundlegende Gestaltung der Prozesse erfolgt bereits im Rahmen der Fabrikplanung. Werden hier nicht umfangreiche qualitätsrelevante Anforderungen berücksichtigt, sind notwendige Änderungen im späteren Fabrikbetrieb nur noch mit einem erheblichen Zusatzaufwand zu realisieren. Daher wird am Institut für Fabrikanlagen und Logistik (IFA) der Leibniz Universität Hannover ein methodisches Vorgehen zur Planung qualitätsunterstützender Fabriken entwickelt, das die relevanten Anforderungen frühzeitig in die Planungen integriert.

Produkte und Dienstleistungen müssen heute in immer kürzeren Zyklen neu auf den Markt gebracht werden. In Zukunft wird es noch stärker als bisher notwendig sein, digitale Methoden nicht nur bei der Produktentwicklung sondern auch in Prozess-, Produktions- und Fabrikplanungen einfließen zu lassen. Auch kleine und mittlere Unternehmen werden zur Überlebenssicherung in einer globalisierten Welt nicht mehr an der Digitalen Fabrik vorbeikommen. Die 3D-CAD-Fabrikplanung kann dabei als Grundvoraussetzung für eine erfolgreiche Einführung der Digitalen Fabrik gesehen werden. Diese Bedingung ist aber nach wie vor in vielen Unternehmen nicht erfüllt. Dieser Beitrag beschreibt eine Gesamtmethodik zur anforderungsgerechten Einführung der IT-gestützten 3D-CAD-Fabrikplanung, gerade auch in Bezug auf die Situation kleiner und mittlerer Betriebe.

Produzierende Unternehmen können Wettbewerbsvorteile heutzutage nicht mehr durch die losgelöste Gestaltung von Einzelprozessen, sondern vielmehr nur noch durch eine prozessübergreifende Gestaltung des Gesamtsystems Fabrik generieren. So haben die eingesetzten Technologien und die zu fertigenden Produkte einen hohen Einfluss auf die Gestaltung einer Fabrik. Zur besseren inhaltlichen und zeitlichen Abstimmung der Technologie- und Produktplanung mit dem Prozess der Fabrikplanung wurde am Produktionstechnischen Zentrum Hannover daher ein Ansatz zur ganzheitlichen Fabrikgestaltung entwickelt. Dieser basiert auf dem Grundgedanken des Roadmapping und ermöglicht die inhaltliche und zeitliche Systematisierung des Informationstransfers zwischen der Fabrik-, Technologie- und Produktplanung.

Unternehmen sind heutzutage sowohl einem zunehmend schneller werdenden produkt- als auch technologiespezifischen Veränderungsdruck ausgesetzt, auf den sie schnell und flexibel reagieren müssen. Als problematisch erweist sich dabei die Fabrik, in der die Marktleistungen erstellt werden. Diese ist aufgrund struktureller sowie räumlicher Restriktionen auf die häufigen Veränderungen meist nicht eingerichtet. Unternehmen reagieren mit der Gestaltung wandlungsfähiger Fabriken, vernachlässigen dabei aber, dass zusätzlich eine intensive Abstimmung der betroffenen Planungsabteilungen als Grundvoraussetzung gegeben sein sollte. Ein am Produktionstechnischen Zentrum Hannover (PZH) entwickelter Ansatz zur strategischen Werksentwicklung unterstützt diesen Prozess durch eine umfassende Beurteilung zukünftiger Planungsalternativen.