Digitale Fabrik

Die Digitale Fabrik ist zu kostspielig und bringt dem Unternehmen nicht den erhofften Nutzen. Dieses Urteil über die Digitale Fabrik ist in mittelgroßen Unternehmen verbreitet. Durch die Komplexität der neuen Technologie, insbesondere bezogen auf die Auswirkungen im Unternehmen, ist dieses Urteil nur schwer zu widerlegen. Die IPA-Methode DigiPlan-Check bietet eine effiziente Methode zur schnellen Erfassung der Unternehmenspotenziale und darauf aufbauend eine Auswahl an Systemkomponenten der Digitalen Fabrik. Ergebnis sind wertvolle Erkenntnisse, wo und wie die Digitale Fabrik im Unternehmen seinen Beitrag gewinnbringend leisten wird. Und das individuell und nicht verallgemeinert.

„Die Digitale Fabrik ist nicht länger eine Vision, sondern auf dem Weg Realität zu werden“, berichtete Volkswagen auf dem Branchentreffen in Ludwigsburg im Juni 2004 [1]. Dieses Zitat spiegelt den Stand der Digitalen Fabrik in der Automobilindustrie beeindruckend wider. Andere Branchen und Unternehmensgrößen haben diesen Schritt noch vor sich, wie eine aktuelle Studie des Fraunhofer IPA aufzeigt [2]. Dabei stellt sich die Frage, wie Unternehmen das Thema „Einführung der Digitalen Fabrik“ angehen. Um es vorweg zu nehmen - es gibt keine allgemeingültige Vorgehensweise. Je nach Kunden- und Lieferantenstruktur, Unternehmensgröße und Produkt müssen individuelle Herangehensweisen gefunden und umgesetzt werden. Was sich aber durchaus unternehmensneutral herausstellen lässt, sind die Erfolgsfaktoren zur Einführung der Digitalen Fabrik [3, 4]. Diesem Thema widmet sich der vorliegende Artikel.

Im Rahmen des Beitrags wird der Weg von der Vision bis zur Einführung der Digitalen Fabrik an einem Projektbeispiel aus der Luftfahrtindustrie beschrieben. Zuerst wird auf die Ausgangssituation in den Unternehmensbereichen eingegangen, die in das Projekt involviert waren. Anschließend wird ein Anwendungs- und Integrationskonzept für die mit Werkzeugen der Digitalen Fabrik unterstützte Produktionsplanung vorgestellt und bewertet. Der Ausblick und letzte Teil dieses Beitrags widmet sich den organisatorischen Herausforderungen, die zur zukünftigen Umsetzung der Digitalen Fabrik gemeistert werden müssen.

Steigende Kundenanforderungen an eine Individualisierung der Fahrzeuge sowie eine abnehmende kundenspezifische Markenaffinität bei der Auswahl von Neufahrzeugen verursachen einen erhöhten Wettbewerbsdruck im automobilen Umfeld. Dabei müssen Produktinnovationen und technologische Fortschritte unter höchster Belastung der Projektorganisation in immer kürzerer Zeit in die Produkte integriert werden. Der Abstimmungs- und Koordinationsaufwand im zunehmend zergliederten Innovationsnetzwerk zwischen Hersteller und Entwicklungs-/Systempartnern steigt durch den Termindruck und die vertikale Verlagerung der Verantwortung dramatisch an und stellt das automobile Umfeld vor immer neue Herausforderungen.

Die Fabrikplanung sieht sich infolge veränderter Marktbedingung neuen Herausforderungen gegenüber gestellt. Die Anforderung an die Wandlungsfähigkeit eines Unternehmens ist zu einem Schlüsselfaktor geworden, der bereits in der Planungsphase einer Fabrik adressiert werden muss. Welche Einflüsse und Faktoren sind bei der Realisierung neuer Fabriken zu berücksichtigen? Zu dieser Thematik wurden Unternehmen im Bereich Fabrikplanung befragt.

Die heutige Automobilindustrie ist durch eine zunehmende Produktindividualität gekennzeichnet. Die Entwicklungszeiten werden kürzer, während die Vielzahl der Endprodukte stetig zunimmt. Um die damit verbundenen Anforderungen erfüllen zu können, werden Produktdesign und Prozessentwicklung durch den Einsatz von Technologien der Digitalen Fabrik unterstützt. Diese decken die ganze Wertschöpfungskette ab, d.h. von der Produktidee bis hin zum sog. „Job Number One“. Während einige Bereiche gezielter erprobt und bereits erfolgreich eingesetzt wurden, sind andere bisher jedoch nur ungenügend untersucht worden. Einen dieser Bereiche stellt das Digital Human Modelling (DHM) dar. In diesem Beitrag werden verschiedene Ergonomie-Tools anhand realer ausgewählter Tätigkeiten aus der Automobilindustrie evaluiert und in ihrer Leistungsfähigkeit miteinander verglichen. Die eingesetzten Methoden und Verfahren sowie die entsprechenden Ergebnisse dieser Untersuchungen werden hier ...

Als das strategische Forschungs- und Entwicklungsziel der nächsten fünf Jahre bezeichnen zurzeit viele produzierende Unternehmen die Umsetzung der Digitalen Fabrik. Ziel ist eine umfassende rechnergestützte Abbildung aller Gestaltungsmerkmale, Strukturen und Prozesse einer Fabrik, um eine durchgängige Anlagenplanung und Betriebsführung zu erreichen. Der Beitrag hinterfragt das heute aus pragmatischen Gründen favorisierte technikzentrierte Vorgehen zur Umsetzung der Digitalen Fabrik und stellt - ausgehend von den Modellen in der Digitalen Fabrik - ein ganzheitliches Integrationskonzept vor. Dabei wird zur Sicherstellung der Akzeptanz der Nutzer ein nutzerorientiertes Vorgehen unter Einbeziehung der betriebsorganisatorischen Anforderungen in den Vordergrund gestellt.

Bei der Projektierung, Konzeption und Entwicklung von Produktionsanlagen und -prozessen ist eine intensive Zusammenarbeit und Datenaustausch zwischen Vertretern verschiedener Fachdisziplinen, wie z. B. aus Arbeits- und Prozessplanung, Konstruktion, Einkauf oder Logistik, erforderlich. Während eines Projektes können zu spät erkannte Abstimmungsfehler sowie unterschiedliches Verständnis von Sachverhalten zu Planungsfehlern mit erheblichen Auswirkungen, z. B. für die Inbetriebnahme und den Anlauf (Ramp-up), führen. Im Kontext der Digitalen Fabrik entwickelt das Fraunhofer IPA Lösungen für kooperatives Planen auf Basis von Workflow- und Wissensmanagement. Ziel ist dabei die Optimierung der Planungsqualität und Planungskosten.

Mit Hochdruck arbeiten heute Simulationsexperten in Forschung, Beratung und Industrie an der Vision der Digitalen Fabrik. Dieses vor allem in der Automobilbranche und großen Unternehmen propagierte Schlagwort steht für ein umfassendes und simulierbares, virtuelles Abbild realer Produktions- und Logistiksysteme. Eine der Herausforderungen, der sich die Entwickler bei der Verwirklichung dieser Vision stellen müssen, ist die Integration großer Modelle. Der Beitrag beschreibt ein in der Praxis erprobtes Konzept, das die horizontale und vertikale Integration von Simulationsmodellen unterstützt.

Die Virtuelle Produktion ist ein Schlüsselelement zur Bewältigung von aktuellen Herausforderungen in der produzierenden Industrie. Jedoch existieren in der Praxis vielfach Defizite im Bereich der Definition von Inhalten sowie der Festlegung einer Umsetzungsstrategie bezüglich der Virtuellen Produktion. Deshalb wird in diesem Beitrag - ausgehend von einer Darstellung der Definition und der Struktur - auf die Kernbereiche der Virtuellen Produktion eingegangen. Anschließend werden die essenziellen Schritte veranschaulicht, die zu einer ganzheitlichen Virtuellen Produktion sowie zu einer Vermeidung von Insellösungen notwendig sind.