Forschung & Projekte Digitales Produktionslabor

Digitales Produktionslabor Im Zeitalter der Globalisierung stellen Kostendruck, die Individualisierung der Produkte, bis hin zur Losgröße eins, und die damit steigende Variantenkomplexität die Produzenten vor immer größere Herausforderungen.
Die Unternehmen müssen kundenorientierte Produktlösungen bei kurzen Lieferzeiten anbieten. Gleichzeitig muss die Produktivität stetig steigen, um dem Kostendruck stand zu halten. All dies auf hohem und stabilem Qualitätsniveau. Hinzu kommen der stetig schneller werdende technologische Wandel und die zum Teil hohe Volatilität der Märkte.

Um als Produktionsunternehmen erfolgreich zu sein, benötigt man heute flexible und wandlungsfähige Produktionsstrukturen, mit denen verschiedene Produktvarianten bei schwankender Losgröße wirtschaftlich hergestellt werden können. Eine hohe Automatisierung der Produktion darf der notwendigen Varianz der Produkte und den unterschiedlichen Produktionsabläufen nicht entgegenstehen.

Unternehmensspezifische Produktionssysteme und die vielfältigen Methoden und Werkzeuge, in Anlehnung an Ganzheitliche Produktionssysteme / Lean Production, haben in den letzten Jahren dazu beigetragen, diesen Herausforderungen weitgehend gerecht zu werden und die Komplexität der Produktion zu beherrschen.

 Die hohe Dynamik der Veränderungen führt dazu, dass bestehende Produktionsbereiche in immer kürzeren Abständen hinsichtlich ihrer Effizienz überprüft und angepasst werden müssen. Dabei muss nicht nur die einzelne Arbeitsstation, die verschiedenen Produktionsprozesse und deren Verkettung, sondern auch die übergeordneten Produktionssteuerungs- und Materialflussprozesse betrachtet und optimiert werden.

Das Digitale Produktionslabor (DPL) bietet hierzu eine ideale Plattform zur Gestaltung und Optimierung von bestehenden und neuen Produktions- und Montageprozessen.

In der Smart Factory (Industrie 4.0) von morgen besteht die Möglichkeit einer auf IST-Daten basierenden, kontextabhängigen, dynamischen Steuerung der Produktionsabläufe. Durch Anwendung modernster Planungs- und Simulationssoftware kann im Digitalen Produktionslabor eine digitale Produktion aufgebaut werden. Die Informationen der cyberphysischen Systeme (CPS), bestehend aus Maschinen, Produkten (smart products) und Material werden dazu genutzt, die digitalen Modelle an die Realität anzupassen, sodass Wandlungen bezüglich Materialfluss, Bearbeitungs– und Rüstzeiten, Verfügbarkeit oder Ausschuss kurzfristig erprobt und optimiert werden können.

Das digitale Produktionsmodell kann dadurch an neue Anforderungen angepasst, analysiert und validiert werden, bevor die Änderungen kostenintensiv in die Realität umgesetzt werden.

Die Visualisierung und Simulation kann von Arbeitsabläufen, die an einem Arbeitsplatz zusammenhängen, über einzelne Produktionsprozesse bis hin zur gesamten Produktion stattfinden. Am Arbeitsplatz können dabei ergonomische Ablaufoptimierungen betrachtet werden. In der Produktion können Wertstrom- sowie Takt- und Durchlaufzeitoptimierungen durchgeführt werden. Zusätzlich können Steuerungslogiken wie z.B. Kanban und Veränderungen der Bevorratungsebenen je nach Produktstruktur und –modularität betrachtet und simuliert werden.

Fragestellungen die beantwortet werden können, sind u.a.:

  • Welche Einsparungen kann ich in der Produktion durch eine Wertstrom-optimierung, u.a. Harmonisierung der Taktzeiten, erschließen?
  • Wie stark sinkt meine Produktivität bei 30% mehr Varianten oder bei einer reduzierten Losgröße von minus 40%?
  • Welche Anlage in der Produktion muss wie weit optimiert werden, wenn ich meine Gesamtausbringung um 20% erhöhen möchte?
  • Welche Puffergrößen sind dann ideal? Wo ist der Kundenkopplungspunkt ideal angeordnet und welcher Bereich sollte einer Pull- oder Push-Steuerung unterliegen?
  • Kann die personenzentrierte Produktionssteuerung durch eine autonome, regelbasierte Steuerungslogik ersetzt werden?
  • Können meine Bestände durch e-Kanban und Supermarkteinrichtung weiter reduziert werden?
  • Sind die Bevorratungsebenen an der richtigen Position im Produktionsprozess angeordnet?
  • Welcher Prozess sollte in der Wertschöpfung als Schrittmacherprozess dienen?
  • Um wieviel Prozent kann die Produktivität gesteigert werden, wenn die Produktionssteuerung optimiert wird?