Fabrikplanung

Der Artikel beschreibt einen Ansatz zur Integration der Energieeffizienz in Fabrikplanungsprozesse. Der Betrachtungsraum zielt weniger auf die bauliche Hülle, sondern auf die energieeffiziente Gestaltung von Fertigungsprozessen und -anlagen. Der Ansatz hat eine allgemeine Gültigkeit, wird im vorliegenden Beispiel jedoch auf die Automobilindustrie bezogen. Wesentliche Inhalte des Ansatzes zielen dabei auf eine Lebenszyklusbetrachtung von Produktionsanlagen ab.

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.

Produktionsbetriebe werden seit Jahren von Deutschland ins kostengünstigere Ausland verlagert. Der Trend zur Verlagerung insbesondere der personalintensiven Montage hält weiter an. Mit welchen Methoden und welchen Montagesystemen lässt sich weiterhin wirtschaftlich in Deutschland produzieren? Diese Fragestellung wird für typische handliche Produkte betrachtet, die auf einem Tisch produziert werden. Die dabei anzutreffenden unterschiedlichen Montagesysteme unterscheiden sich stark im Investitionsbedarf und in ihrer Stückzahlleistung. Ausgewählt werden die Montagesysteme vor allem auf Basis der prognostizierten Stückzahlen. Da die Verkaufszahlen kaum mehr prognostiziert werden können, ist es erforderlich die Systeme so flexibel auszulegen, dass während der laufenden Produktion, wenn die Verkaufszahlen in der nahen Zukunft gut abschätzbar sind, die Produkte von einem Montagesystem auf ein wirtschaftlicheres wechseln können. Die Montagesysteme sind dazu nicht nur flexibel, ...

Bei der Ausbildung des Ingenieurnachwuchses muss neben dem technischen Wissen gezielt der Mensch als wichtiger Faktor berücksichtigt werden. Diese Ausgabe von Industrie Management trägt dem Rechnung und versucht sich an einem ganzheitlichen Blick auf das Industrial Engineering, mit Beiträgen zur simulationsbasierten Arbeitszeitgestaltung, zur Produktion in Netzen und Clustern sowie zur Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit von strategischer Führung.

In den meisten Unternehmen wurde bereits ein Bedarf für Flexibilität in der Produktion identifiziert, aber die Bestimmung des optimalen Maßes an Flexibilität ist immer noch eine große Herausforderung. Modelle, welche Unsicherheiten in der Bewertung berücksichtigen, sind sehr zeitaufwändig und benötigen aufgrund der Komplexität der Aufgabe eine unterstützende Software, welche jedoch oft nur für spezifische Probleme anwendbar ist. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt der Siemens AG und dem Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften wurde eine Methode zur Bewertung von Flexibilität in der Produktion entwickelt, welche durch die Software PLANTCALC™ umgesetzt wird.

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.

Mit den derzeit zur Verfügung stehenden Informationstechnologien wie Barcodes und Transpondern erschließen produzierende Unternehmen bereits heute enorme logistische Potenziale. Allerdings ist mit diesen Technologien die Bereitstellung der Bauteil- und Prozessinformationen entlang der Wertschöpfungskette weder lückenlos noch in Echtzeit möglich. Zukünftig soll ein Bauteil selbst Informationen speichern können, ohne dass zusätzliche Informationsträger benötigt werden. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Produktionsplanung und –steuerung, aber auch die Strukturierung und die Ausplanung von Fabriken können davon profitieren.

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.

Im heutigen, sich ständig verändernden Markt nimmt die Sicherheit von Marktprognosen und damit die unternehmensinterne Planbarkeit ab. Die Anforderung an die Wandlungsfähigkeit des einzelnen Unternehmens nimmt somit nachhaltig zu. Wandlungsfähigkeit ist daher neben den klassischen Zielgrößen Kosten, Zeit und Qualität zu einem entscheidenden Schlüsselfaktor für die Wettbewerbsfähigkeit produzierender Unternehmen avanciert. Gleichwohl wird Wandlungsfähigkeit in der Unternehmenspraxis häufig nicht genügend berücksichtigt oder nicht umgesetzt, da sie zusätzliche Investitionen verursacht, denen nur ungewisse Einsparungen gegenüberstehen. Das dargestellte Berechnungsverfahren ermöglicht es, die Kosten bzw. Einsparungen über den Lebenszyklus einer Fabrik mithilfe des Szenariomanagements zu berechnen und somit anforderungsgerecht und wirtschaftlich zu planen.

Die vor Jahren entwickelten Ansätze zur Fabrikplanung müssen an die heutigen Herausforderungen angepasst werden. Dazu wird die Grundsystematik aus dem Supply-Chain-Operations-Reference-Modell (SCOR-Modell) herangezogen und auf die Prozesse der Fabrikplanung übertragen. Ziel ist es, den Planungsprozess zu beschleunigen und bei Verringerung des Planungsaufwands gleichwohl qualitativ bessere Planungsergebnisse zu erzeugen. Dies wird mithilfe einer konsequenten Prozessorientierung auf Basis von standardisierten Prozessen, praxiserprobten Methoden, Modellen und Werkzeugen sowie exemplarischen Best-Practice-Beispielen erreicht. Dieser Beitrag erläutert den Aufbau und Inhalt des Prozessmodells der Fabrikplanung und veranschaulicht diesen anhand eines ersten softwarebasierten Prototyps.