Fabrik vom digitalen Reißbrett könnte bis zu 70 Prozent der Planungsfehler vermeiden

Ein Unternehmen möchte seine Lagerhaltung verbessern, ein anderes seine Produktion um eine neue Produktvariante erweitern oder die Stückzahlen hochfahren: Solche Projekte erfordern einen hohen Investitionsaufwand und kosten noch viel mehr Geld, wenn sich erst im Praxistest herausstellt, dass den Planern Fehler unterlaufen sind.

So sei es eine schon fast klassische Panne, wenn Fertigungstakte nicht aufeinander abgestimmt und Bereitstellplätze an Maschinen zu eng bemessen werden, so dass sich Gabelstapler mit anzulieferndem Material in der Fabrikhalle stauen, sagt Ulrich Jessen, Diplom-Informatiker am Institut für Produktionstechnik und Logistik der Universität Kassel.

Die Kasseler Forscher verfolgen die Vision von der digitalen Fabrik: „Ein Produkt würde hier schon vor dem Start der tatsächlichen Produktion digital mit den Mitteln der Simulation am Computer hergestellt“, beschreibt Professor Dr.-Ing. Sigrid Wenzel, Leiterin des Fachgebiets Produktionsorganisation und Fabrikplanung und geschäftsführende Direktorin des Instituts für Produktionstechnik und Logistik, dieses Ziel. Im Labor des Instituts kann man eine solche Fabrik vom digitalen Reißbrett bereits als dreidimensionales Modell in Betrieb sehen.

Die Technik der rechnergestützten Simulation von Betriebsabläufen werde schon seit fast 30 Jahren eingesetzt, um Planungsfehler zu vermeiden und Zeit bei der Einführung neuer Prozesse und Produkte zu sparen. „Große Investitionen werden ohne Simulation gar nicht mehr getätigt“, erklärt Professorin Wenzel. Dennoch komme es immer wieder vor, dass Unternehmen dieses Instrument zu spät, nämlich erst in der Anlaufphase der Produktion, einsetzen.

Dabei zeigten Untersuchungen, dass Firmen die Produktionsplanung und -anlauf um bis zu 30 Prozent verkürzen und bis zu 70 Prozent der Planungsfehler vermeiden könnten, sagt die Wissenschaftlerin. Dies verringere Kosten und erhöhe die Qualität. Die Simulation helfe außerdem, Investoren und Vorstandsetagen zügiger von neuen Projekten zu überzeugen, meint Professorin Wenzel.

Für die Simulation von Materialflüssen, logistischen Abläufen und Produktionsprozessen gibt es bereits eine Vielzahl von Softwarewerkzeugen. Doch um eine ganze Fabrik samt ihren ineinander greifenden Prozessen zu planen und virtuell in Gang zu setzen, reichen einzelne solcher Werkzeuge nicht aus. „Dazu müssen sie miteinander vernetzt und ihre Schnittstellen standardisiert werden“, sagt Professorin Wenzel. Das ist gerade im Zeitalter der Globalisierung und der extremen Arbeitsteilung zwischen verschiedenen Branchen und Unternehmen ein sehr anspruchsvolles Ziel.

Da reicht es nicht aus, nur die Abläufe innerhalb der Fabrik im Blick zu haben, wenn später in der Realität die Produktionskette reibungslos laufen soll. Die Simulation muss je nach Fragestellung möglichst auch den Energieverbrauch, Störfälle, Schwankungen auf den Absatzmärkten oder den Takt der Zulieferer aus aller Welt, die die Bestandteile für das Produkt des Unternehmens schicken, berücksichtigen. „Wandlungsfähige Systeme sind jetzt interessant“, sagt Professorin Wenzel. Unter dem Eindruck der Wirtschaftskrise hätten Firmen sogar Lösungen nachgefragt, bei denen es nicht um das Hochfahren der Produktion, sondern um eine flexible Anpassung von Fabriken auch an Produktionsrückgänge gehe.

Mit ihrem Leistungsangebot zum Einsatz der Simulation und Visualisierung trifft das Fachgebiet die aktuellen Bedarfe vieler Unternehmen der Region. Von der Forschung am Fachgebiet profitieren aber nicht nur große Unternehmen sondern auch kleine und mittlere Unternehmen in Hessen. Mit der Hessenagentur entwickle das Institut zurzeit Unterstützungssysteme für diese Firmen, damit sie die Simulationswerkzeuge gezielter und einfacher einsetzen können, so der Diplom-Informatiker Jessen. Auch in der Ausbildung will das Institut die Simulation stärken. So bildet das Fachgebiet gezielt in Vorlesungen und Praktika aus, damit die Simulation als Handwerkszeug bei zukünftigen Arbeitsgebern in der Region eingesetzt werden kann. Der Verein der Automobilindustrie e.V. (VDA) vergibt in Zusammenarbeit mit dem Fachgebiet für Zusatzseminare ergänzende Zertifikate an die Studierenden.

Info
Prof. Dr.-Ing. Sigrid Wenzel
tel (0561) 804 1851
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Universität Kassel
Fachbereich Maschinenbau
Institut für Produktionstechnik und Logistik
Kurt-Wolters-Straße 3
34125 Kassel