Inhalte der Online-Ausgabe 4-2021

Resiliente Produktionssysteme gestalten und planen

P. Nyhuis – Institut für Fabrikanlagen und Logistik (IFA), Produktionstechnisches Zentrum Hannover (PZH), Leibniz Universität Hannover (Editorial)

Zunehmende Dynamik und Volatilität im Geschäftsumfeld führen bei produktionstechnischen Unternehmen zu steigender Unsicherheit. Das hat zur Folge, dass zukünftige Marktentwicklungen und daraus resultierende Lieferkettenstörungen schlechter antizipiert und nicht mit ausreichend genauer Wahrscheinlichkeit vorhergesagt werden können. Die zentrale Herausforderung für Unternehmen besteht darin, trotz dieser Entwicklungen, eine nachhaltige Wettbewerbsfähigkeit sicherzustellen. Die aktuelle Covid-19-Pandemie verdeutlicht, wie unberechenbar das Geschäftsumfeld werden kann und wie anfällig die breit vernetzten Produktionssysteme auf eine derartige Störung reagieren. Vor diesem Hintergrund gewinnt der Aufbau resilienter Produktionssysteme, die auch bei unvorhersehbaren Marktveränderungen effiziente Abläufe gewährleisten, bei Unternehmen zunehmend an Bedeutung. S. 184

Eilaufträge logistisch beherrschen*

T. Heuer, P. Nyhuis; J. T. Maier, M. Schmidt, – IFA, Leibniz Uni Hannover, Institut für Produkt- und Prozessinnovation (PPI), Leuphana Universität Lüneburg

Das Erfüllen heterogener Wunschlieferzeiten stellt hohe Anforderungen an die Funktionalität der Produktionsplanung und -steuerung. Die Nutzung von Eilaufträgen lässt zwar kürzere Lieferzeiten zu, induziert aber längere Durchlaufzeiten für Normalaufträge, eine geringere Termintreue und höhere Sicherheitsbestände. Der in diesem Beitrag beschriebene Ansatz von Schnellläuferaufträgen soll kürzere Lieferzeiten bei einer höheren Logistikeffizienz erlauben. S. 185

Produktionskennlinien mit Kapazitätsflexibilität*

M. Winter, A. Luttkau, H. Lödding – Institut für Produktionsmanagement und -technik, Technische Universität Hamburg

Die Kapazitätsflexibilität ist von zentraler Bedeutung für das Produktionsmanagement. Sie ermöglicht es Unternehmen, auf Nachfrageschwankungen zu reagieren. Weniger bekannt ist ihre Bedeutung für die erreichbaren Bestände und Durchlaufzeiten der Produktion. Unternehmen können den erforder­lichen Pufferbestand mit flexiblen Kapazitäten reduzieren. Dieser Effekt wird mithilfe von Produktionskennlinien modelliert und dargestellt.

                              S. 190

Prozessanalyse in der Wertstromlogistik*

C. Leipoldt, R. Ungern-Sternberg, K. Erlach – Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart

Die Wertstromanalyse betrachtet die Logistikprozesse zur Materialversorgung kaum. Dies erschwert eine ganzheitliche Optimierung der Produktion. Im Beitrag werden zunächst die Ziele der Produktionslogistik definiert und die bestehende Forschungslücke aufgezeigt. Anschließend wird ein an die Wertstromanalyse angelehntes Vorgehen zur Beschreibung vorgestellt, das Potenziale bei Beständen und Transporten auf Prozessebene transparent macht. Die Praxistauglichkeit wird zuletzt an einem Industriebeispiel aufgezeigt. S. 195

Integriertes Produkt-Produktions-Codesign*

L. Schäfer, L. Burkhardt, A. Kuhnle, G. Lanza – wbk Institut für Produktionstechnik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Eine steigende Variantenvielfalt, hohe Marktvolatilität und heterogene Prozesslandschaften betonen die Bedeutung einer simultanen Betrachtung von Produkt- und Produktionssystem für produzierende Unternehmen. Vor dem Hintergrund einer wandlungsfähigen Produktionsplanung und -steuerung stellt dieser Beitrag eine Methodik zur Implementierung eines integrierten Produkt-Produktions-Codesigns vor. S. 201

Stufenmodell zur Steigerung der Termintreue*

U. Dombrowski, M. Kaufmann, Y. Dix – TU Braunschweig / IAP GmbH

Die Termintreue nimmt als produktionslogistische Zielgröße eine exponierte Stellung ein, da sie die Kundenzufriedenheit unmittelbar beeinflusst und Lieferterminabweichungen oftmals an Vertragsstrafen gebunden sind. Dieser Beitrag stellt ein Stufenmodell bereit, um die Terminierungssicherheit durch Integration von Ansätzen der Industrie 4.0 in die Durchlauf­terminierung systematisch zu unterstützten. S. 206

Selbstoptimierende Reihen­folgebildung in der Fertigung*

B. Denkena, M.-A. Dittrich, S. Fohlmeister – Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW), Leibniz Universität Hannover, Garbsen

Konventionelle Ansätze der Reihenfolgebildung basieren zumeist auf regelbasierten Heuristiken und erfordern bei Systemänderungen manuelle Anpassungen. Dieser Beitrag stellt einen Ansatz zur dezentralen Reihenfolgebildung mittels „Deep Q-Learning“ vor. Durch die Berücksichtigung verschiedener Fertigungskennzahlen für die Bewertung wird die automatisierte Anpassung der Reihenfolgebildung an das Fertigungs­system und eine Verringerung der Durchlaufzeit erreicht. S. 212

Echtzeitfähigkeit in der schiffbaulichen Fertigung*

P. Burggräf, T. Adlon, K. Müller, S. Vierschilling, R. Minderjahn, N. Schäfer – Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen

Die Produktion maritimer Systeme stellt Werften aufgrund ihrer Dimensionen und der damit einhergehenden Produktkomplexität vor große Herausforderungen. Um den häufig auftretenden Störungen entgegenzutreten, wird im Projekt „ProProS“ eine Methodik zur proaktiven Produktionssteuerung und -planung anhand tagesaktueller Echtzeitdaten entwickelt. In diesem Beitrag wird der Begriff der Echtzeitfähigkeit vorgestellt und dessen Bedeutung in der schiffbaulichen Fertigung untersucht. S. 217

Datenhandhabung für die PPS in KMU*

P. Grzona, D. Fischer, R. Riedel – Technische Universität Chemnitz, Professur Fabrikplanung und Fabrikbetrieb

Ziel dieses Beitrags ist es, einen Einblick in die PPS im Mittelstand zu geben und darzulegen, wie man dafür mittels eines kostengünstigen Retrofits eine geeignete Datenbasis schafft. Hierzu wurde gemeinsam mit einem mittelständischen Unternehmen ein Prozessablauf entwickelt und prototypisch umgesetzt, der für die Mitarbeiter den Aufwand zur manuellen Dateneingabe reduziert.   S. 222

Investitionsentscheidungen unter Unsicherheit*

C. Cevirgen, J. Hook, P. Nyhuis – IFA, Leibniz Uni Hannover

Die Fabrikplanung versucht, Veränderungen zu antizipieren und strukturelle Anpassungen durch die Dimensionierung vorzudenken. Inkrementelle Anpassungen über die ausgewiesene Fläche reichen dafür oft nicht aus, sodass Investitionen an­fallen, die in einer frühen Planungsphase unter hoher Un­sicherheit zu initiieren sind. Der Beitrag greift daran anknüpfende Herausforderungen auf und zeigt den Bedarf einer verbesserten Entscheidungsunterstützung zur zukunfts­sicheren Dimensionierung von Fabriken auf. S. 227

Positionierung von Funktionseinheiten in der Fabrik*

C. Kaucher, S. Gessert, K. Erlach – Fraunhofer IPA, Stuttgart

Die Positionierung von Funktionseinheiten in der Fabrik stellt eine wesentliche Aufgabe der Fabrikplanung dar. Die neu entwickelte „flussorientierte Positionierungsmethode“ erlaubt es, alle relevanten Flussbeziehungen zwischen den Funktionseinheiten zu berücksichtigen. In diesem Beitrag wird die Entwicklung eines digitalen Werkzeugs zur effizienten Anwendung dieser Methode vorgestellt. Dieses ermöglicht die Visualisierung von Strukturalternativen in der Fabrikplanung einschließlich eines schnellen quantitativen Vergleichs. S. 232

Digitalisierung in Großkonzernen*

P. Kübler, M. Volkwein, O. Schöllhammer, T. Bauernhansl – Fraunhofer IPA, Stuttgart

Die digitale Transformation stellt für Unternehmen einen radikalen Wandel dar. In der Theorie weisen digitale Technologien große wirtschaftliche Potenziale auf. In der Praxis erzielen gerade Großkonzerne jedoch nicht die erhofften Erfolge. Eine dezidierte Digitalisierungsstrategie ist der Erfolgsfaktor für eine gelungene Transformation. Großkonzerne haben aufgrund ihrer Komplexität andere Herausforderungen zu bewältigen als kleine- und mittelständische Unternehmen. In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, mit deren Hilfe sich eine Digitalisierungsstrategie für Großkonzerne in fünf Phasen entwickeln lässt. S. 237

Netzwerkunterstützung durch Digitale Zwillinge

B. Dinter, H. Wache, S. Ramm, E. Wittstock; F. Otto; A. Maasch – Professur Wirtschaftsinformatik sowie Professur Produktionssysteme und -prozesse, TU Chemnitz; N+P Informationssysteme, Meerane; chemmedia, Chemnitz

Bisherige Ansätze des Digitalen Zwillings beschränken sich auf die digitale Nachbildung einer Maschine insbesondere in deren Betriebsphase. Im Projekt „Co-TWIN“ wird dieses Konzept zum kollaborativen Digitalen Zwilling erweitert, der die Zusammenarbeit nicht nur lebenszyklus- sondern auch wertschöpfungspartnerübergreifend unterstützt. Dieser Beitrag zeigt die Grundidee des kollaborativen Digitalen Zwillings auf und präsentiert den aktuellen Stand der technischen Umsetzung der Co-TWIN-Plattform. S. 243

Interaktive Visualisierung: Durchblick beim Produktdesign

L. Cibulski; H. Mitterhofer – Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD, Darmstadt; Linz Center of Mechatronics, Linz/A

In der Produktentwicklung und Produktionsplanung treten häufig Konflikte zwischen verschiedenen Zielgrößen auf. So lassen sich manche Zielgrößen nicht optimieren, ohne bei anderen Kompromisse eingehen zu müssen. Das Visualisierungs-Tool „Paved“ (Pareto Front Visualization for Engineering Design) hilft, Unterschiede zwischen Alternativen besser zu verstehen und so tragfähigere Entscheidungen zu treffen. S. 248

Linked Data für die selbst­optimierende Produktion*

C. W. Mehling, K. Wenzel, A. Hellmich, S. Ihlenfeldt – Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen- und Umformtechnik IWU, Dresden

Interoperabilität ist der Kern von Industrie 4.0. Mit Standards wie der Verwaltungsschale und OPC UA lassen sich bereits Komponenten semantisch beschreiben und einheitlich steuern. Für selbstoptimierende Produktionssysteme muss zusätzliches Wissen aus weiteren Datenquellen maschinenlesbar abgebildet und flexibel durch intelligente, autonome Systeme abgefragt werden. Die Linked Factory liefert dafür eine passende Technologie und schafft semantische Interoperabilität auf dem Shopfloor. S. 251

Virtuelle Montageplanung mit Motion Capture Systemen*

M. Jonek, M. Manns, T. Tuli – Universität Siegen, Institut für Produktionstechnik, Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Montage

In der Planung von teilautomatisierten Montageprozessen ist ein wichtiges Ziel, nicht wertschöpfende Tätigkeiten wie Laufbewegungen zu vermeiden. Dieser Beitrag stellt eine Methode vor, tatsächliche Laufbewegungen mit Motion Capture zu erfassen und in die Laufwegsplanung einzubeziehen, sodass sich Prozess- und Arbeitsplatz­gestaltung bereits frühzeitig optimieren lassen.   S. 256

Flexibilitätsoptimale Austaktung der Fließmontage*

C. Hofmann, J. Schoof, A. Kuhnle, G. Lanza – wbk, Karlsruhe

In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, die aus­gehend vom Mischgraphen unter Berücksichtigung der minimalen Auslastung der Stationen und benötigter Betriebs­mittel eine variantenflexible Allokation der Arbeits­inhalte auf die Produktionsstationen ermittelt. Ziel ist eine Allokation auf die Stationen der Mehrproduktlinie zu wählen, bei der stations­weise eine minimale Auslastung erreicht wird und der Korridor, innerhalb dessen die Variantenanteile schwanken dürfen, maximal ist.   S. 260

Entwicklung von Seilschleifwerkzeugen*

B. Denkena, A. Krödel, C. Heller – IFW, Leibniz Uni Hannover

Das Seilschleifen gewinnt im Rückbau kerntechnischer Anlagen immer mehr an Bedeutung. Aufgrund der hohen Belastung kommt es jedoch häufig zu frühzeitigem Werkzeugversagen. Seilschleifwerkzeuge bestehen aus Schleifsegmenten, die mittels Gummierung auf dem Trägerseil fixiert werden. In diesem Beitrag wird der Einfluss des Werkzeugverbundes auf das Einsatzverhalten und die Lebensdauer untersucht. Die Verwendung von neuen Werkstoffen als Vergussmasse zeigt dabei das Potenzial einer signifikanten Lebensdauersteigerung. S. 265

* Bei den mit einem Stern gekennzeichneten Beiträgen handelt es sich um Fachaufsätze, die von Experten auf diesem Gebiet wissenschaftlich begutachtet und freigegeben wurden (peer-reviewed).