Digitale Fabrik

Zunehmend komplexer und technologiegetriebener werdende Märkte bedingen ein breites Wissens- und Qualifikationsprofil von Fachleuten in produzierenden Unternehmen. Das daraus entstehende Anforderungsspektrum für eine langfristig konkurrenzfähige Wissensadaption ist vielseitig. Speziell im Hinblick auf den prognostizierten Mangel an qualifiziertem Nachwuchs ist es umso wichtiger, bestehendes Personal nachhaltig weiterzubilden. Demnach müssen zukunftsfähige und innovative Lernumgebungen geschaffen werden, welche das dafür erforderliche Wissen sowie die nötigen Qualifikationen und Fachkompetenzen vermitteln. Ein adäquates und durchgängiges Konzept bildet die advanced Learning Factory (aLF) ab, die in diesem Beitrag vorgestellt wird.

Die Förderung gesunder, sicherer und wettbewerbsfähiger Arbeit ist insbesondere vor dem Hintergrund des demografischen Wandels eine bedeutende Herausforderung in der industriellen Produktion. Gerade in Arbeitssystemen mit hohem Anteil manueller Arbeit ist dies von zentraler Bedeutung und eine entsprechende Gestaltung erforderlich. Der Beitrag diskutiert die Potenziale hybrider Mensch-Roboter-Arbeitssysteme zur Gestaltung von Arbeit mit individueller Technikunterstützung.

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) ...

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.

Die Digitale Fabrik ist in der produzierenden Industrie eine entscheidende Grundlage für modernes Engineering. Durch die Verknüpfung aller Informationen und Daten aus den verschiedenen Phasen der Fabrikplanung wird eine effiziente und ganzheitliche Planung und laufende Verbesserung von Produkten, Prozessen und Ressourcen möglich. Allerdings verlangen veränderte Prozesse und neue Werkzeuge gegenüber der klassischen Fabrikplanung andere bzw. erweiterte Kompetenzen sowie ein kontinuierliches Lernen der involvierten Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. IT-basierte und stärker parallelisierte Planungsprozesse bedingen auch einen Wandel in der Organisation und Arbeitskultur. Dieser Beitrag untersucht, wie die Mitarbeiterqualifikation für die Digitale Fabrik unter Ausnutzung von Wissens- und Lernmanagement aussehen könnte.

Die marktgerechte Produktentwicklung beschreibt eine Bedürfnisfokussierung, die im Idealfall zu hoher Produktqualität und Wirtschaftlichkeit führt. Mit dem Schwerpunkt der „Digitalen Fabrik“ konzentriert sich dieser Beitrag auf die die integrierte Produkt- und Prozessgestaltung. Bedingt durch die hohe Produktkomplexität, die verkürzten Produktlebenszyklen und der verschärften Wettbewerbssituation wird die Produktentwicklung vor neue Herausforderungen gestellt. Es gilt bei erhöhtem Planungsumfang sowohl die Geschwindigkeit als auch die Qualität der Planung weiter zu verbessern. Erst die Kombination von organisationsmethodischen und informationstechnischen Ansätzen wie zum Beispiel des „Simultaneous Engineering“ und der „Digitalen Fabrik“ verspricht eine hinreichende Steigerung der Planungseffizienz. Im folgenden Beitrag werden existierende Methodiken und erfolgversprechende Ansätze aus dem Bereich der „Digitalen Fabrik“ vor dem Hintergrund einer integrierten ...

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.

Die Produktionsplanung der Mercedes Car Group steht durch kürzere Entwicklungszeiten und Modell-offensiven ständig vor steigenden Her-ausforderungen. Damit die Fahrzeugentwicklung schon früh die Anforderungen der späteren Serienproduktion berücksichtigen kann, wurde bereits vor rund fünf Jahren begonnen, neue Ansätze zu verfolgen. Hierbei entstand die Digitale Fabrik aus der Zielsetzung, zukünftig keine Produktionsanlage in Betrieb zu nehmen, ohne dass vorab Produkt, Produktionsprozess und Produktionsanlage digital abgesichert wurden. Heute werden die Endmontagelinien bereits durchgängig über einen integrierten Workflow zwischen Montage-, Logistik- und Fabrikplanung geplant.

Die Materialflusssimulation ist ein etabliertes Werkzeug zur Modellierung, Analyse, Bewertung und Optimierung von Fertigungssystemen. Der Nutzen der Simulation ist in vielen Fällen erheblich und zeigt die Notwendigkeit, diese vermehrt in der Planung einzusetzen. Dem hohen Nutzen steht allerdings ein ebenfalls sehr hoher Aufwand entgegen, welcher deren konsequenten Einsatz bislang verhindert. Durch Simulationsstudien gewonnene Erkenntnisse können in Form simulationsbasierter Kennfelder festgehalten werden. Damit lassen sich insbesondere der Aufwand der Modellerstellung und Experimentdurchführung reduzieren. Mit simulationsbasierten Kennfeldern können häufig wiederkehrende Fragestellungen schnell und aufwandsarm beantwortet werden. Im vorliegenden Beitrag wird eine Methodik vorgestellt, die den Entwicklungsaufwand für simulationsbasierte Kennfelder reduziert. Diese Methodik wird anhand eines Beispiels validiert.

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.