Inhalte der Online-Ausgabe 4-2023

Digitalisierung und Künstliche Intelligenz in der PPS

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

Die Produktionsplanung und -steuerung (PPS) stellt den Kern jedes industriellen Unternehmens dar, da sie die Abläufe in der unternehmensinternen Lieferkette regelt. In erster Linie steht die Zuordnung von Aufträgen zu Kapazitäten unter Berücksichtigung übergeordneter Unternehmensziele im Fokus, die durch die Logistikleistung und Logistikkosten zusammengefasst werden können. Die PPS hat sich in den letzten Jahren stark gewandelt. Durch die voranschreitende Digitalisierung und den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) haben sich die Möglichkeiten und Anforderungen in diesem Bereich deutlich erweitert. Der bereits angestoßene Wandel ist zugleich typisches wie auch essenzielles Merkmal evolutionärer Prozesse. Aus Unternehmenssicht bietet er die Chance, eine positive Differenzierung von Mitbewerbern zu erreichen. S. 104

Plattformen für die Fabrikplanung

J. Dackweiler, P. Burggräf, T. Adlon, M. Dannapfel – Werkzeugmaschinenlabor WZL, RWTH Aachen University

Kundenorientierung und Individualität sind die Praxis in Fabrikplanungsprojekten. Die Verfehlung von Kosten- und Zeitzielen sind eine resultierende Konsequenz aufgrund des prototypischen Projektcharakters. Durch eine Studie am Werkzeugmaschinenlabor (WZL) wurde die Individualität von Fabriken in Deutschland anhand ausgewählter Fabrikmerkmale untersucht. Der Beitrag präsentiert die Ergebnisse und skizziert einen Ansatz zur Verwendung standardisierter Planungs­ergebnisse in der Fabrikplanung anhand von typenspezifischen Plattformen. S. 105

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-04-5

Datenbasierte Gestaltung nachhaltiger Produktionsnetzwerke

G. Schuh, S. Schmitz, T. Schlosser, B. Janssen – WZL RWTH Aachen University

Während die Gestaltung globaler Produktionsnetzwerke in den vergangenen Jahrzehnten hauptsächlich an den Zieldimensionen Kosten, Geschwindigkeit und Flexibilität ausgerichtet war, gewinnt die ökologischen Nachhaltigkeit als weitere Ziel­dimension zunehmend an Bedeutung. Gepaart mit einer steigenden Dynamik im Umfeld produzierender Unternehmen, ist eine transparente, datenbasierte Netzwerkgestaltung essenziell, um erfolgreich zu sein. Dieser Beitrag präsentiert ein datengetriebenes Vorgehen mithilfe des Softwaretools „Miori“ Network Design, das die Gestaltung des Produktionsnetzwerkes sowohl unter klassischen Zieldimensionen, als auch unter Nachhaltigkeitsdimensionen erlaubt. S. 110

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-04-10

Datendurchgängige Fabrik

D. Ihnen, A. Lange, T. Knothe – Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK, Berlin

Das Blue Print Plant Model ist ein integriertes Unternehmensmodell, welches Objekte und deren Parameter einer Fabrik mit Prozessen sowie den Berechnungs- und Auslegungsverfahren verbindet. Dabei werden Partikularmodelle, wie zum Beispiel Wirtschaftlichkeitsanalysen, flexibel eingebunden. Die integrierte Betrachtung unterstützt eine Datendurchgängigkeit, mit der sich Medienbrüche entlang der Planungsphasen reduzieren lassen. Im Beitrag werden Erfahrungen anhand eines Use Cases der diskreten Fertigung dargestellt. S. 115

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-04-15

Digitale und optimierte Produktionslinienplanung

M. Öfele, B. Häckel, S. Braunreuther; C. Hartmann; L. Willburger; K. Spindler – Technische Hochschule Augsburg; Technische Universität München, Garching b. München; Institutsteil Wirtschaftsinformatik des Fraunhofer-­Instituts für Angewandte Informationstechnik FIT, Augsburg; Forvia Clean Mobility Faurecia Emissions Control Technologies, Germany GmbH, Augsburg

Bei der Fabrikplanung ist die Produktionslinienplanung von hoher Komplexität geprägt und mit herkömmlichen Methoden nicht zufriedenstellend lösbar. Das Problem lebt im hochdimensionalen Raum und muss dort gelöst werden. Dieser repräsentiert die Eigenschaften der Produkte, zugehörige Produktionsprozesse und betriebswirtschaftliche Aspekte. Es wird ein Konzept zur automatisierten Linienplanung inklusive der Montagereihenfolgeplanung, Werksauswahl, Liniengestaltung und Werkerzuordnung vorgestellt. S. 121

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-04-21

Building Information Modeling einführen

T. Neuhäuser, R. Daub – Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV, Augsburg

Das produzierende Gewerbe in Deutschland befindet sich in einem zunehmend turbulenten Umfeld. Eine entscheidende Rolle kommt dabei der Reaktions- und Anpassungsfähigkeit an neue Gegebenheiten zu. Um die notwendigen Anpassungen umzusetzen, steigt die Relevanz digitaler Methoden, Modelle und Werkzeuge in der Fabrikplanung signifikant an. Wie Building Information Modeling in die digitale Fabrik eingeordnet und in Unternehmen eingeführt werden kann, wird in diesem Beitrag vorgestellt. S. 126

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-04-26

Kooperative Fabrikplanung mit Mixed Reality

G. Riexinger, C. Kaucher, M. Sasalovici, T. Bauernhansl – Fraunhofer-­Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart

Anwendungen aus dem Bereich „Mixed Reality“ (MR) bieten große Potenziale bei der Lösung komplexer Planungsauf­gaben. In diesem Beitrag wird die MR-Anwendung „Holo­Layouts“ zur Fabrikplanung mit der Microsoft „HoloLens 2“ vorgestellt. Diese erlaubt die direkte Zusammenarbeit bei der Entwicklung und Validierung von 3D-Produktionslayouts im Team. Im Rahmen der digitalen Transformation der Produktion bietet die Integration von 3D-Visualisierungswerkzeugen eine effiziente Unterstützung bei gemeinsamen Planungsentscheidungen. S. 135

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-04-35

Grobplanung roboterbasierter Fließmontagesysteme

G. Wrobel, R.-E. Ebert, R. Scheffler – GFal Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e. V., Berlin

Zwischen Produktentwicklung und Produktionsplanung besteht seit vielen Jahren eine Digitalisierungslücke. Geeignete Softwarewerkzeuge zur Kosten- und Raumabschätzung in der Phase der Grobplanung roboterbasierter Fließmontage­systeme existieren nicht. Abhilfe schaffen Verfahren zum modellbasierten Engineering, die eine durchgängige und flexible Anlagenplanung ermöglichen. Ein dafür erforderliches Optimierungsverfahren und das ihm zu Grunde liegende Modell werden in diesem Beitrag vorgestellt. S. 140

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-04-40

Prozesskettenplanung unter Unsicherheit

B. Denkena, M. Wichmann, S. Kettelmann – Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW), Leibniz Universität Hannover

Die Planung von fertigungstechnischen Prozessketten über Unternehmensgrenzen hinweg ist aufgrund technologischer Wirk­beziehungen zwischen Prozessschritten eine große Herausforderung. In diesem Beitrag wird eine Planungs­methode vorgestellt, die mit dezentralen Modulen eine unternehmensübergreifende Optimierung der Fertigungs­kosten ermöglicht. Zusätzlich werden Unsicherheiten durch Modellfehler sowie externe Einflüsse in die Methode eingebunden. Dadurch wird eine kollaborative Planung umgesetzt, die zu robusten Ergebnissen führt. S. 146

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-04-46

Nachhaltigkeit versus Produktion?

M. Öfele, H.-M. Braun, N. Warkotsch, S. Braunreuther – Technische Hochschule Augsburg

Nachhaltigkeit ist ein Schlüsselthema für die Zukunft der Produktion. Dabei birgt insbesondere die Produktionslogistik hohe Nachhaltigkeitspotenziale, welche bisher kaum beleuchtet wurden. In diesem Beitrag werden Synergien und Widersprüche zwischen Nachhaltigkeit und produktionslogistischen Ziel­größen aufgezeigt. Zudem werden Nachhaltigkeitszielgrößen für die Produktionsplanung und -steuerung (PPS) definiert, ihre Wechselwirkungen diskutiert und Handlungsempfehlungen für eine nachhaltigkeitsorientierte PPS gegeben. S. 153

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-04-53

Humanzentrierte Ablauf­planung von Montagelinien

L. Vollenkemper, F. Grumbach, M. Kohlhase, P. Reusch – Fachhochschule Bielefeld Center for Applied Data Science, Gütersloh

Angesichts des zunehmenden Fachkräftemangels sind Gesundheit und Zufriedenheit der Beschäftigten von immer größerer Bedeutung für produzierende Unternehmen. Insbesondere bei variantenreichen Produkten müssen Werker und Werkerinnen komplexe Aufgaben erledigen. Diese Variantenvielfalt ist auch für die Produktionsfeinplanung eine Heraus­forderung. Die vorgestellte Heuristik hilft in einem realen Anwendungsfall Belastungsspitzen an getakteten Linien zu reduzieren und verbessert so die betriebliche Gesundheit. S. 158

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-04-58

Agile, frei verkettete Montage real erleben

J. Rachner, S. Wang, J. Mathews, L. Kaven, T. Adlon, A. Göppert, R. H. Schmitt – WZL, RWTH Aachen University; Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen

Im Forschungsprojekt „Aimfree“ wurde eine agile, frei verkettete Montage am Beispiel einer hoch skalierbaren und praxisnahen Batteriemontage realisiert. Durch taktzeitunabhängige Produktrouten und rekonfigurierbare Stationstechnik wurde eine Steigerung der Flexibilität und Resilienz erzielt. Befähigt wurde dies durch die ganzheitliche Integration der intelligenten Planung und Steuerung, des autonomen Fahrens und einer rekonfigurierbaren Infrastruktur. S. 165

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-04-65

Intuitive Analyse komplexer Materialflüsse

G. Schuh, S. Schmitz, J. Maetschke, T. Janke, H. Eisbein – Werkzeugmaschinenlabor WZL, RWTH Aachen University

Produktionen mit komplexen Materialströmen lassen sich ohne Materialflusssimulation – im Folgenden Simulation genannt – nicht im Detail analysieren oder verbessern. Der für Simulationen typischerweise hohe zeitliche Aufwand hindert Unternehmen am profitablen Einsatz. Das Tool „Miori Production Control“ unterstützt die Analyse komplexer Produktionszusammenhänge durch den Vergleich von unterschiedlichen, simulierten Zielszenarien. Die automatische Modellgenerierung und Fehlererkennung sowie KI-basierte Entscheidungsunterstützung erlauben einen niedrigschwelligen Einstieg. S. 171

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-04-71

Herausforderungen der personalisierten Produktion

T. Bauernhansl, F. Mais, P. Schrader, E. Gross; A.-K. Briem; M. Dangelmaier; N. Hildebrandt, S. Krieg; J. Ulmer – Fraunhofer IPA, Stuttgart; Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, Stuttgart; Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, Stuttgart; Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, Stuttgart; Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie, Universität Stuttgart

Die zunehmende Individualisierung von Produkten stellt Unternehmen vor neue Herausforderungen. Haupttreiber sind hierbei kundenindividuelle Produkte, die in kleinen Stückzahlen aber zu Kosten einer Großserienfertigung produziert werden sollen. In einer Praxisstudie des Leistungszentrums „Mass Personalization“ in Stuttgart wurden vor diesem Hintergrund Unternehmen in der DACH-Region zu ihrem Personalisierungsgrad sowie den Herausforderungen und Hemmnissen der Personalisierung von Produkten befragt. Eine Erkenntnis ist, dass Unternehmen Personalisierung zur Differenzierung am Markt nutzen, um Kunden passgenauere Produkte anbieten zu können – das Ziel ist es Wettbewerbsvorteile auszubauen. S. 177

doi.org/10.37544/1436-4980-2023-04-77