Fabrikplanung mit der multifunktionalen Integrationsplattform "i-plant"

Fabrikplanung ist Expertensache: Am Fraunhofer IPA Planungstisch können unterschiedlichste Experten im Team auf einer gemeinsamen Plattform arbeiten. Neben der Materialfluss- und Layout-Planung haben Matthias Pfeffer, Mark Dürr und Timm Kuhlmann nun auch die Fabrik- und Anlagenkonfiguration in die Planungstisch-Software „i-plant“ integriert und alle Komponenten miteinander vernetzt. Damit ist eine durchgängige Planung in allen Detaillierungsstufen und über alle Ebenen möglich: von einer groben Standort- über die Layout-Planung bis hin zur detaillierten Anlagenkonfiguration.

Ein Tisch, ein Rechner, zwei Projektoren: Auf dem Tisch die zweidimensionale Projektion eines Grundrisses, an der Wand eine dreidimensionale Ansicht der Szenerie auf dem Tisch. Um den Tisch haben sich mehrere Personen versammelt, die mit kleinen Quadern virtuelle Elemente im Grundriss auf dem Tisch verschieben und dabei lebhaft diskutieren. Was auf den ersten Blick anmutet wie ein aufwändiges Computerspiel, ist ernsthafte Arbeit. Es geht um die Rekonfiguration einer Fabrikanlage. Die Personen um den Tisch sind Fabrik- und Fertigungsplaner, Meister, Architekten oder Logistiker. Auf der Hannover Messe 1999 hat das Fraunhofer IPA seinen Planungstisch erstmals vorgestellt. Seither hat sich nicht nur sein Design verändert, er hat auch einiges „dazugelernt“. Beherrschte das System anfangs nur die „klassische“ Layout- und Materialflussplanung, bei der der Detaillierungsgrad von Anfang an festzulegen war, ermöglicht die Planungstisch-Software „i-plant“ nun zusätzlich die Anlagenkonfiguration – durchgängig und in allen Abstufungen: von der groben Standortplanung über eine Layout-Planung bis hin zur detaillierten Anlagenkonfiguration.

„Die Fabrikplanung der Zukunft wird zunehmend durch eine kontinuierliche Konfiguration bzw. Rekonfiguration der Fabrik und der in ihr befindlichen Produktion oder Anlagen charakterisiert“, stellt Matthias Pfeffer, Projektleiter Planungstisch am Fraunhofer IPA, fest. Aufgrund immer kürzerer Produktlebenszyklen wandelt sich der Planungs- und Konfigurationsprozess von Fabriken und Anlagen vom einmaligen Projekt hin zu einem kontinuierlichen Prozess. Für die Konfiguration der Anlagen und das Planen der eigentlichen Fabrikstruktur kommen in den meisten Fällen noch immer separate EDV-Werkzeuge zum Einsatz. Mit der Folge, dass die zugehörigen Daten für jedes Tool neu aufbereitet werden müssen. „Das führt zum Verlust von Informationen und erhöht den Zeitaufwand in allen Planungsphasen“, erklärt Pfeffer. Für ihn und sein Team war das Ziel deshalb klar: ein durchgängiges System für alle Planungsphasen. Es sollte sowohl Einzel- als auch Team-Arbeit unterstützen, die entsprechende Planungsgenauigkeit vom Groben ins Feine über die Planungsart berücksichtigen, alle Planungsergebnisse sofort visuell darstellen und parallel zum Planungsprozess auswertbar machen.

„i-plant“ ermöglicht die durchgängige Planung auf den Ebenen Standort, Generalstruktur, Gebäude, Bereich und Betriebsmittel in beliebigen Genauigkeitsgraden. Die „grobe“ Konfiguration der Anlagen fließt direkt in die Layout-Planung ein. Planerische Gegebenheiten für die Vordimensionierung wie die Gebäudestruktur sind bereits hinterlegt. Die konfigurierte Anlage kann an unterschiedlichen Orten im Layout platziert und im Laufe der Planung immer weiter detailliert werden. Dasselbe funktioniert auch umgekehrt, wenn beispielsweise ein Fabrikneu- oder -umbau ansteht. Grenzen zwischen den Planungsebenen verwischen sich – „und das ganz bewußt“, sagt Matthias Pfeffer. Wechsel in andere Systemumgebungen gehören der Vergangenheit an. Priorisierte Fabrikbereiche können in ein- und demselben System bereits in frühen Phasen der Planung einen höheren Detaillierungsgrad aufweisen als weniger wichtige Bereiche. Die jeweils zuständigen Expertenteams ersetzen in späteren Projektphasen Blocklayouts vom Beginn der Planung einfach nach und nach durch fertig konfigurierte Anlagen. Spezielle Systemkenntnisse benötigen sie dafür nicht. Der Planungstisch ist so konzipiert, dass auch Nicht-Computer-Experten ohne lange Einarbeitungszeit effektiv mit ihm arbeiten können.

Als mulitfunkionale Integrationsplattform unterstützt „i-plant“ die Anbindung unterschiedlicher Software-Tools und Eingabemedien. Die Oberfläche ist für eine team-orientierte Fabrikplanung und die Planung an Einzelarbeitsplätzen gleichermaßen geeignet. Als zentraler Baustein der „Digitalen Fabrik“ erlaubt „i-plant“ die Konfiguration und Umkonfiguration von Fabriken und Produktionssystemen auf der Basis vordefinierter, aus CAD-Systemen importierter, zwei- und dreidimensionaler Planungsbausteine. Die vordefinierten Bausteine lassen sich menügesteuert, mit einer eigens entwickelten Skriptsprache bewegen, modifizieren und zusammenstellen. Die virtuelle Darstellung der Fabrik basiert auf dem weit verbreiteten Standard VRML 2.0. Sie ist damit über unterschiedliche Systeme skalierbar. Zusätzlich bietet VRML die Möglichkeit, Bewegungsabläufe darzustellen und zu modellieren. Alle Planungsergebnisse werden in eine Datenbank abgelegt und stehen sofort für eine simulationsgestützte Bewertung zur Verfügung. Das Gesamtsystem setzt sich aus Standard-Komponenten zusammen und stellt nur geringe Anforderungen an die Hardware. „Unser System sollte nicht nur für Großunternehmen, sondern auch für den Mittelstand erschwinglich sein“, betont Matthias Pfeffer. In der Praxis hat sich der IPA-Planungstisch längst in unterschiedlichsten Projekten bewährt. Mehrere Unternehmen setzen ihn bereits bei der täglichen Arbeit ein, in- und ausländische Hochschulen für Forschung und Lehre.

Weitere Informationen:

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Wirt.-Ing. Matthias Pfeffer, Tel. 0711-970-1188, E-Mail: matthias.pfeffer@ipa.fraunhofer.de
Dipl.-Ing. Mark Dürr, Tel. 0711-970-1172, E-Mail: mark.dürr@ipa.fraunhofer.de