Produktionslogistik: Digitalisierung als Erfolgsfaktor

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Die Industrie wartet nicht mehr länger mit der Digitalisierung der Produktion. Externe Einflussfaktoren wie Elektromobilität, autonomes Fahren und weitere technologische Entwicklungen treffen auf eine hohe Variantenvielfalt und die gewünschte Verkürzung der Time-to-Market. Um dies erreichen zu können, ist
eine durchgehende Digitalisierung der Produktion unerlässlich.

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Die Industrie wartet nicht mehr länger mit der Digitalisierung der Produktion. Externe Einflussfaktoren wie Elektromobilität, autonomes Fahren und weitere technologische Entwicklungen treffen auf eine hohe Variantenvielfalt und die gewünschte Verkürzung der Time-to-Market. Um dies erreichen zu können, ist eine durchgehende Digitalisierung der Produktion unerlässlich.

Von Jan-Michael Schwarz

Der Grundbaustein für die Smart Factory ist mit der Industrie 4.0 bereits gelegt. Dadurch ergeben sich viele Vorteile, wie beispielsweise Echtzeitinformationen und daraus sichere Prognosen in der Logistik und Produktion. Die Transparenz der vernetzten Produktion beschleunigt ebenfalls die Entscheidungsfindung, sowohl im Tagesgeschäft als auch im strategischen Management. Das alles trägt dazu bei, dass Unternehmen schneller auf Kundenwünsche reagiert und die Fertigung effizienter produzieren kann, weil die verfügbaren Ressourcen ideal ausgelastet werden können. Dadurch werden Produktionsprozesse ebenfalls flexibler und Produkte können in kürzerer Zeit bei geringer Losgröße geliefert und somit in Gewinn umgewandelt werden. Moderne Produktionen steigern ihre Attraktivität durch die Interaktion von Mensch und Maschine und bieten zudem neue Arbeitsmöglichkeiten.

Aktuelle Schwierigkeiten bei der Logistikplanung

Hohe Varianzen, individuelle Produkte und stark variierende Produktionsabläufe bringen weitreichende Planungen vor allem in der Produktionslogistik an ihre Grenze. Die richtigen Entscheidungen schon Jahre vorher zu treffen, ist eine der verantwortungsvollsten Herausforderungen in der Industrie.
In den meisten Fällen sind damit verbundene Probleme und Fehler auf die schlechte Zusammenarbeit zwischen einzelnen Abteilungen zurückzuführen. Deshalb werden oft iterative Schleifen in der Planung benötigt, um überhaupt einen abteilungsübergreifenden Blick auf die anstehende Planung zu bekommen. In vielen Fällen sorgt die zwingende Reaktion auf Änderungen im Produktionsprozess für mehrmaliges Umplanen, wodurch oft das Prinzip von „Try-and-Error“ zum Einsatz kommt, bei welchem daraus resultierende Planungsänderungen bereits vorprogrammiert sind. 
Als populärstes Werkzeug der Planung gilt immer noch Excel, wodurch die Planung der Logistik zu einer stupiden Zahlen-Jonglage wird, was wiederum zur Folge hat, dass Zusammenhänge nicht beachtet werden. Dabei wird die Planung vor allem in der Logistik unscharf und es schleichen sich vermehrt Rechen- und Schätzfehler ein. Durch die Planung in Excel ist es nur schwer möglich, die Zahlen in eine aussagekräftige Simulation in 3D umzuwandeln. Bei vielen Programmen ist es nicht möglich, Excel-Tabellen zu importieren. Die Vielzahl der im Unternehmen befindlichen Daten hat einen kaufmännischen Fokus und ist in unterschiedlichen ERP-Systemen hinterlegt. Dadurch sind diese für die Planung oft nicht zu gebrauchen.

Digitalisierung als Erfolgsfaktor

Unterstützt durch die hohe Rechenleistung herkömmlicher Computer und die aktuellen Entwicklungen bei Virtual Reality, ist es ein Muss, anders zu denken und die jahrelang existierenden Probleme aus der Welt zu schaffen. Der Schlüssel für eine funktionierende und abteilungsübergreifende Planung ist die Digitale Planung. Hier werden Zusammenhänge sichtbar und Auswirkungen von Änderungen für den Anwender verständlich.
Zu den Erfolgsfaktoren der digitalen Planung zählen die Planung, Visualisierung und Simulation in einem einzigen Modell. Alle Beteiligten eines Planungsprojektes arbeiten mit unterschiedlichen Rollen und Rechten im gleichen Modell und erhalten so ein übergreifendes Verständnis. Die Durchgängigkeit einer Gesamtlösung von der Planung über die Serie bis zum „End of Production“ in den betreffenden Abteilungen sichert die Umsetzbarkeit und ermöglicht ein effizientes Planen. Die Planung wird also in Zukunft kein Abfallprodukt sein, sondern einen großen Mehrwert in späteren Zeitpunkten liefern.
Die Industrie 4.0 ermöglicht die Vernetzung der digitalen Welt mit der Realität. Die digitale Planung, kombiniert mit VR-Technologie, eröffnet bereits in der Planung neue Welten und lässt diese im dreidimensionalen Raum erlebbare Realität werden. Die Vorteile der digitalen Planung liegen vor allem in der Effizienz, die sich gerade in der Logistik und Produktion widerspiegelt und durch ein ganzheitliches 3D-Modell realistisch und transparent wird. Durch eine solche Planung ergeben sich schnelle Reaktionsmöglichkeiten auf Änderungen, welche des Öfteren in der Planung vorkommen.
Neue Planungssysteme, wie IPO.Log v4, sind auf die Anforderungen des Benutzers zugeschnitten und garantieren eine einfache Bedienung, da bei der Entwicklung Planungsingenieure und CAD-Planer direkt mit der Software arbeiten und ihre Vorstellungen und Arbeitsweisen in die Softwareentwicklung einfließen. IPO.Log kombiniert interdisziplinär Logistik und Produktion, wodurch Vorteile im Planungs- und Optimierungsprozess entstehen.

Durchgängigkeit der Planung in der Praxis

In der Montage wird mit der bisherigen Version von IPO.Log v3 die Materialbereitstellung auf Knopfdruck optimal an das Band gestellt. Die Wege, die die Werker zurücklegen, um das Material am Produkt anzubringen, werden ebenfalls dargestellt. Diese Visualisierung lässt sofort Optimierungspotentiale erkennen. Damit können Montageprozesse zwischen den Werkern verschoben werden, zudem sind die Auswirkungen sofort im 3D-Modell sichtbar. Zusätzlich kann händisch in die Material-Bereitstellung eingegriffen und können Ladungsträger per Drag-and-Drop verschoben oder ausgetauscht werden.

Simulation eröffnet Zeit als vierte Dimension

Dieses Szenario ist nicht nur für die Montagelinie relevant, sondern auch für die Prozesse in Kommissionier-Zonen. Die Simulation des Modells eröffnet als vierte Dimension die Zeit. Somit können direkt im Live-Modell unterschiedliche Packlisten durchgespielt, bewertet und verbessert werden. Außerdem werden mit IPO.Log v4 die Werkerwege in den Produktionsablauf integriert. Daran angeknüpft wird die innerbetriebliche Logistik, die durch die Produktionsprozesse an der Montagelinie angeschlossen ist. Der Logistiker spart hierdurch Zeit und erhält ein sicherer Planungskonzept sowie ein realistisches Bild zum aktuellen Status. Die direkte Anbindung zu einem Produktionsprogramm sorgt für eine genaue Planung, nicht nur vorab mit einer einfachen Mengenstückliste, sondern auch im operativen Betrieb mit einem tagesaktuellen Produktionsprogramm. Sämtliche Prozesse können im Modell simuliert werden.
IPO.Plan entwickelte vor einigen Jahren die Lösung IPO.Log, um die Produktion abbilden und in diesem Modell auch im Selbsteinsatz besser planen zu können. Für Matthias Kellermann,  Geschäftsführer der IPO.Plan, bildet die Produktion weiterhin das Herzstück von IPO.Log: „Nun kommt noch der Materialfluss dazu. Bestückt mit einem Produktionsprogramm kann die Planung gemäß dem Line-Back-Prinzip rückwärtsgehend aufgebaut werden. Auf dieser Basis werden sämtliche innerbetrieblichen Prozesse in Abhängigkeit des Produktionsprogramms simuliert und dargestellt.“ Die Layout-Planung bietet die Möglichkeit, zusätzlich zum Anlegen der Montagelinie auch Fahrwege und Lagerflächen zu erstellen. Auf diesen Fahrwegen kommen in der Simulation Versorgungsstrategien zum Einsatz. Dabei wird festgelegt, wie das Material zwischen den Flächen transportiert wird. Der Planer kann dann verschiedene Transportressourcen wählen, wie Routenzüge, Stapler oder Fahrerlose Transportsysteme.
Durch die abgebildete Logistik und die Verknüpfung mit der Montage werden detaillierte Aussagen über den Bedarf an Flurförderzeugen und die Ressourcenauslastung getroffen. Materialflüsse werden in der Software ebenfalls grafisch dargestellt. Mithilfe der Simulation und Visualisierung lassen sich die ermittelten Kennzahlen optisch darstellen. „Einzelne Flächen können bis ins Detail geplant werden. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, Lager so in die Materialflüsse einzubinden, dass dadurch exakte Ergebnisse generiert werden“, erläutert Matthias Kellermann. Unterschiedliche Planungsrollen und Nutzerrechte würden zudem eine kollaborative Zusammenarbeit in einem Live-Modell sichern. „Der Vorteil ist der Blick aus unterschiedlichen Planungsperspektiven auf eine gemeinsame Sache. Jeder sieht das Gleiche und redet vom Gleichen.“

Autor: Jan-Michael Schwarz, Marketing & Vertrieb bei der IPO.Plan GmbH.

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