Simulation mit realen Daten zeigt: Flexible Zellenfertigung schlägt traditionelle Linie!

 

– Flexible Zellenfertigung mit realen Daten simuliert

– Kostensenkung und Produktivitätssteigerung durch optimierte Werker- Auslastung möglich

– Steigende Komplexität durch neuen Fertigungsansatz beherrschen

IPO.Plan GmbH stellt für eine Studie der Boston Consulting Group (BCG) „Will flexible-cell manufacturing revolutionize carmaking?“ die klassische Montagelinie der Fertigung in flexiblen Zellen gegenüber. Die Studie wurde auf dem 8. Innovationsforum vorgestellt und zeigt, dass bei steigender Komplexität und Individualisierung von Produkten die flexible Zellenfertigung eine lohnende Alternative zur klassischen Montagelinie darstellt. Auf Basis realer Daten wurden beide Szenarien simuliert und wichtige Kenngrößen verglichen.

„Die flexible Zellenfertigung weist enormes Potential auf. In der Simulation konnte die Werker-Auslastung um 12 Prozent – im Vergleich zur klassischen Linie – erhöht werden. Gleichzeitig fallen die Lohnkosten um einen ähnlichen Prozentsatz“, sagt BCG-Partner und Fertigungsexperte Daniel Küpper.

Bei der flexiblen Zellenfertigung findet die Montage nicht mehr in der klassischen Linie statt, sondern die Tätigkeiten werden in individuell ansteuerbare Zellen ausgelagert. Die Produkte bewegen sich dabei in der für sie optimalen Reihenfolge durch die Zellen. Nur für das Produkt relevante Zellen werden aufgesucht.
„Der im Rahmen der Studie entwickelte flexCell-Algorithmus berechnet die optimale Belegung der Zellen und maximiert dadurch die Werkerauslastung. Darauf aufbauend werden Logistik-Ressourcen und Montage-Anweisungen gesteuert. Durch eine flexible Zuweisung von Montagetätigkeiten können Zellen maximal ausgelastet werden“, sagt Matthias Kellermann, CEO der IPO.Plan GmbH.

Christoph Sieben, Project Leader bei BCG stellt die neue Herangehensweise heraus: „Bei der flexiblen Zellenfertigung wartet nicht der Werker auf das Produkt, sondern das Produkt auf den Werker“

Jede Zelle wird für sich gesteuert, Taktfolgeverlustzeiten werden so fast vollständig eliminiert. Da sich Zellen nach Bedarf ergänzen oder entfernen lassen, ist das Produktspektrum beliebig erweiterbar und es kann flexibel auf Volumenschwankungen reagiert werden. Ein vollständiger „Linien“-Stillstand gehört so der Vergangenheit an.

Industrie 4.0 und damit einhergehende technologische Entwicklungen machen eine flexible Zellenfertigung erst möglich. Alle Bereiche auf der Montagefläche können miteinander vernetzt werden. Das ermöglicht die digitale Darstellung, Kontrolle und Änderung der Produktion auf Knopfdruck. Plug-and-produce Ausrüstung macht auch kurzfristige Änderungen in den Zellen praktisch umsetzbar. Da bei einer Fertigung in der flexiblen Zelle die Anforderungen an den Werker steigen, sind Lösungsansätze zur Unterstützung der Werker erforderlich. Hier kommen innovative Assistenz-Systeme zum Einsatz, die den Werker Schritt für Schritt durch den Montageprozess führen können und die Prozessqualität sichern.

Steigende Komplexität und Individualisierung erfordern einen flexibleren Einsatz von Montage und Logistik. Die Fertigung in flexiblen Zellen ermöglicht, diesen Anforderungen gerecht zu werden. Ob der Einsatz im Vergleich zur klassischen Linie wirtschaftlich sinnvoll ist, muss für den jeweiligen Anwendungsfall individuell betrachtet werden. Ein erstes gemeinsames Kundenprojekt dazu wurde bereits erfolgreich abgeschlossen. Durch die Weiterentwicklungen kann mit der Software IPO.Log nun sowohl die Linie als auch die flexible Zelle digital abgebildet und optimiert werden. Für Grobkonzepte ebenso wie in der Serie.

 

Weitere Infos zum Thema flexible Zellenfertigung finden Sie unter www.flexcell.info

Die Studie der Boston Consulting Group können Sie hier herunterladen

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Auf Knopfdruck zum Fabriklayout

Fabriklayouts lassen sich künftig automatisch generieren und bewerten. Wissenschaftler aus Hannover entwickeln derzeit ein Softwaretool, das Maschinen, Lagerflächen und Büroräume optimal anordnet. Damit können Unternehmen nicht nur Zeit und Geld sparen, sondern auch bessere Ergebnisse erzielen als mit einer manuellen Planung.

Eine neue Fabrik zu planen oder eine Produktionsstätte umzugestalten ist äußerst aufwendig. Allein für die Suche nach dem optimalen Layout, also der bestmöglichen Anordnung aller Maschinen, Lager und Büroräume, müssen sich Unternehmen bisher mehrere Wochen Zeit nehmen. Die Layoutplanung erfolgt in aller Regel manuell: Fabrikplanungsexperten teilen die Fabrik in einzelne Bereiche auf – beispielsweise für den Wareneingang, die Montage, das Fertigteilelager und vieles mehr – und ordnen diese Bereiche auf dem Grundriss an. Dafür nutzen sie entweder einen Grundriss auf Papier oder einen digitalen Grundriss in einer Planungssoftware.

Die manuelle Layoutplanung ist äußerst zeitaufwendig und doch bisher nicht zu ersetzen. Zwar existieren bereits Möglichkeiten, Fabriklayouts am Computer zu generieren, optimale Ergebnisse sind damit aber noch nicht möglich. „Mit den bisherigen Methoden lassen sich Fabriklayouts nur sehr einseitig optimieren“, sagt Paul Aurich, Projektingenieur am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH. Optimiert werde meist nur die Transportintensität, die Fabrikbereiche würden also so angeordnet, dass die Wege möglichst kurz sind. Andere Aspekte würden dabei außer Acht gelassen. „Das kann dazu führen, dass sich der Meetingraum in Hörweite einer lärmenden Fräsmaschine befindet oder die manuelle Montage in der dunkelsten Ecke der Fabrik platziert wird“, so Aurich.

Im Forschungsprojekt „MeFaP“ will das IPH jetzt eine ganzheitliche Methode zur automatisierten Layoutplanung entwickeln. In den kommenden beiden Jahren, also bis Ende 2019, wollen die Forscher eine Software entwickeln, die erstmals mehrere Aspekte in die Layoutplanung einbezieht und dadurch praxistaugliche Fabriklayouts erzeugt. Im Vergleich zur manuellen Planung ließe sich damit viel Zeit sparen – bei ähnlich guten oder sogar besseren Ergebnissen.

Der Nutzer muss in die Software zunächst das sogenannte Raumbuch eingeben, also eine detaillierte Bestandsaufnahme der Fabrik mit sämtlichen Maschinen, Lagerflächen, Büros und Meetingräumen. Diese Daten müssen bei jedem Fabrikplanungsprojekt sehr detailliert aufgenommen werden und bieten ohnehin die Grundlage für die manuelle Planung. Anschließend kann der Nutzer festlegen, welche Kriterien ihm am wichtigsten sind: Soll die Fabrik möglichst wandlungsfähig sein oder der Materialfluss möglichst effizient? Sind kurze Wege wichtiger oder ein geringer Energiebedarf?

Anschließend erzeugt die Software viele verschiedene Fabriklayouts und bewertet diese nach den zuvor definierten Kriterien. Eine Software zur automatisierten Fabrikbewertung hat das IPH bereits im Vorgängerprojekt „QuamFaB“ entwickelt. Diese Algorithmen wollen die Forscher jetzt nutzen, um aus den automatisch generierten Layouts die besten auszuwählen.

Der große Vorteil der automatisierten Layoutplanung: „Eine Software kann in kürzester Zeit viel mehr mögliche Lösungen betrachten und objektiv bewerten, als ein Mensch überblicken kann“, sagt Aurich. „Deshalb vermuten wir, dass die Software auch bessere Ergebnisse liefert.“ Fabrikplaner müssten sich dann nur noch um die Details kümmern, die sogenannte Feinlayoutplanung. Das erleichtert und beschleunigt die Fabrikplanung enorm – auch am IPH. Seit fast 30 Jahren plant das Institut Fabriken für Industrieunternehmen, unter anderem für Bahlsen, Weserland oder Weinig Grecon.

Firmen, die sich für die automatisierte Layoutplanung interessieren, können sich noch am Forschungsprojekt beteiligen. Gesucht werden nicht nur Partner mit Fabrikplanungs-Knowhow, sondern auch produzierende Unternehmen, die die Software testen wollen und dafür Daten bereitstellen können. Projektleiter Paul Aurich ist unter Telefon (0511) 279 76-449 und per E-Mail an aurich@iph-hannover.de zu erreichen. Das erste Projekttreffen wird voraussichtlich Ende April 2018 stattfinden.

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